Tài liệu Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động phần 1 doc

Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động phần 1
Nguồn : oto‐hui.com 

Nếu bạn đã từng điều khiển một chiếc ôtô số tự động, chắc chắn bạn sẽ
nhận ra hai điều khác biệt rõ ràng giữa một chiếc xe số tự động và chiếc xe
sử dụng số cơ khí gài bằng tay.

Sự khác biệt giữa hộp số tự động và hộp số tay
Trên hộp số tự động, bạn s
ẽ không tìm thấy bàn đạp ly hợp và cũng không có
cần chuyển số (1, 2, 3, 4..). Bạn chỉ cần thao tác duy nhất là đưa cần chọn số
vào nấc D (drive), sau đó mọi thứ đều là tự động.

Cả hộp số tự động (với bộ biến mô-men) và hộp số cơ khí (với ly hợp ma sát
khô) đều có chức năng giống nhau, nhưng về nguyên lý làm việc lại hoàn toàn
khác nhau. Và nếu tìm hiểu sâu, chúng ta sẽ th
ấy hộp số tự động thực hiện
những điều vô cùng kinh ngạc.
Trong bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu về hộp số tự động. Chúng ta sẽ bắt
đầu với điểm mấu chốt của toàn bộ hệ thống: bộ bánh răng hành tinh. Sau đó
chúng ta xem cách các chi tiết của hộp số được lắp ghép như thế nào, chúng
làm việc ra sao và cuối cùng hãy thảo luận về một số v
ấn đề phức tạp liên quan
đến điều khiển hộp số tự động.
Cũng giống như hộp số cơ khí, nhiệm vụ chính của hộp số tự động là cho phép
tiếp nhận công suất động cơ ở một phạm vi tốc độ nhất định nhưng cung cấp
theo phạm vi tốc độ lớn hơn ở đầu ra.



Hộp số sử dụng các bánh răng để lợi dụng hiệu quả mô-men của động cơ và

giúp động cơ cung cấp cho bánh xe vùng tốc độ phù hợp nhất theo các chế độ
tải trọng và theo ý muốn của người điều khiển.

Sự khác biệt chủ yếu giữa hộp số tự động và hộp số cơ là hộp số cơ thay đổi
vi
ệc gài các bánh răng ăn khớp với nhau để tạo nên giá trị tỷ số truyền khác
nhau giữa trục sơ cấp (nối liền với động cơ) và trục thứ cấp (nối liền với trục
truyền ra các cầu chủ động). Trong khi ở hộp số tự động thì khác hẳn, bộ bánh
răng hành tinh sẽ thực hiện tất cả những nhiệm vụ phức tạp
đó.
Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng hành tinh
Khi nhìn vào bên trong một hộp số tự động, bạn thấy có sự sắp đặt thành từng
phần riêng rẽ ở từng không gian hợp lý. Trong số những thứ đó, bạn thấy:
- Một bộ truyền bánh răng hành tinh.
- Một bộ phanh đai dùng để khoá các phần của bộ truyền bánh răng hành tinh.
- Một bộ gồm ba mảnh ly hợp ướt làm vi
ệc trong dầu dùng để khoá các phần
của bộ truyền.
- Một hệ thống thuỷ lực để điều khiển các ly hợp và phanh đai
- Một bộ bơm bánh răng lớn để luân chuyển dầu truyền động trong hộp số.
Quan trọng nhất trong hệ thống là bộ truyền bánh răng hành tinh. Việc đầu tiên
là chế tạo ra chúng có các tỷ số ăn khớp khác nhau và sau đó là giúp cho chúng
hoạt độ
ng như thế nào. Một hộp số tự động bao gồm các bộ truyền bánh răng
hành tinh cơ sở nhưng được kết hợp thành một khối trong hộp số.

Bất cứ bộ truyền bánh răng hành tinh cơ sở nào cũng có ba phần chính:
- Bánh răng mặt trời (S)
- Các bánh răng hành tinh và giá bánh răng hành tinh (C)
- Vành răng ngoài (R)

Đầu vàoĐầu raBị khóa đứng yênCông thức tínhTỷ số truyềnASun (S)Planet
Carrier (C)Ring (R)1 + R/S3.4:1BPlanet Carrier (C)Ring (R)Sun (S)1 / (1 +
S/R)0.71:1CSun (S)Ring (R)Planet Carrier (C)-R/S-2.4:1


Khi khoá hai trong ba thành phần lại với nhau sẽ khoá toàn bộ cơ cấu thành một
khối (tỷ số truyề
n là 1:1). Chú ý rằng danh sách tỷ số đầu tiên ở trên (A) là số
truyền giảm – tốc độ trục thứ cấp (đầu ra) nhỏ hơn tốc độ trục sơ cấp (đầu vào).
Thứ hai (B) là số truyền tăng – tốc độ trục thứ cấp lớn hơn tốc độ trục sơ cấp.
Cuối cùng cũng là số truyền giảm, nhưng chiều chuyển động của trụ
c sơ cấp
ngược với trục thứ cấp, tức là số lùi. Bạn có thể kiểm tra chúng theo sơ đồ mô
phỏng sau:


Một bộ truyền bánh răng cơ sở này có thể thực hiện các tỷ số truyền khác nhau
mà không cần gài ăn khớp hay nhả khớp với bất cứ bánh răng khác. Với hai bộ
truyền bánh răng cơ sở ghép liền, chúng ta có thể nhận được 4 tố
c độ tiến và
một tốc độ lùi. Chúng ta sẽ bàn về hai bộ truyền bánh răngcơ sở ghép liền ở
phần sau.

Hộp số tự động ghép liền này cũng là một bộ truyềnbánh răng hành tinh, gọi là
bộ truyềnhành tinh kép, cấu trúc giống như bộ bánh răng hành tinh đơn nhưng
cấu trúc là hai bộ bánh răng hành tinh kết hợp lại. Nó có một vành răng ngoài
luôn gắn với trục thứ cấp của hộp số, nhưng nó có hai bánh răng mặt trời và hai
bộ bánh răng hành tinh.
Hãy xem hình sau:

Ở hình dưới: các bánh răng hành tinh đặt trên m
ột giá. Xem xét kỹ hơn: bánh
răng hành tinh bên phải nằm thấp hơn bánh răng bên trái. Bánh răng bên phải
không ăn khớp với vành răng ngoài, mà ăn khớp với bánh răng hành tinh bên
cạnh. Chỉ có bánh răng hành tinh bên trái ăn khớp với vành răng mà thôi.
Tiếp theo bạn hãy nhìn vào bên trong của giá bánh răng hành tinh. Các bánh
răng ngắn hơn được ăn khớp với bánh răng mặt trời nhỏ hơn. Các bánh răng
dài hơn được ăn khớp vớ
i bánh răng mặt trời lớn hơn đồng thời với ăn khớp các
bánh răng hành tinh nhỏ hơn.</SPAN>

Sơ đồ mô phỏng dưới đây cho thấy các cụm được lắp với nhau như thế nào
trong một hộp số:
</SPAN>
Số 1
Ở số 1, bánh răng mặt trời nhỏ hơn là chủ động quay thuận chiều kim đồng hồ
cùng với tuốc-bin của bộ biến mô-men. Giá của bánh răng hành tinh có xu
hướng quay ngược chiều lại nhưng bị khớp một chiều giữ l
ại (chỉ cho phép quay
cùng chiều kim đồng hồ) và vành răng ngoài truyền chuyển động ra trục thứ cấp.
Bánh răng mặt trời có 30 răng và vành răng ngoài có 72 răng, vì vậy tỷ số truyền
là:
i = - R/S = - 72/30 = - 2.4/1
Vì chuyển động quay là ngược lại theo tỷ số 2.4:1, có nghĩa là chiều quay của
trục thứ cấp ngược với trục sơ cấp. Nhưng chiều của trục thứ cấp giống như

chiều của trục sơ cấp. Bộ bánh răng hành tinh thứ nhất ăn khớp với bộ bánh
răng thứ hai, và bộ bánh răng hành tinh thứ hai làm quay vành răng. Sự kết hợp
này đã đảo chiều của chuyển động. Bạn có thể thấy điều này cũng sẽ làm cho

bánh răng mặt trời to hơn quay, nhưng vì ly hợp đang nhả nên bánh răng mặt
trời to hơn quay trơ
n theo chiều ngược lại của tuốc bin (ngược chiều kim đồng
hồ).

Số 2
Hộp số này làm những việc thực sự tinh sảo để có được tỷ số truyền phù hợp
cho số 2. Chúng hoạt động như hai bộ bánh răng hành tinh gài nối tiếp với nhau
trên một giá bánh răng hành tinh chung.
Tầng đầu tiên của giá bánh răng hành tinh sử dụng bánh răng mặt trời to thay
thếvành ră
ng. Vì vậy tầng đầu gồm bánh răng mặt trời (bánh răng mặt trời nhỏ