Tiểu luận môn Truyền động công suất - Đề tài: Phân tích động học Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson trong hộp số tự động

TRTƯRỜƯNỜGNGĐẠĐIẠHIỌHCỌCGIGAIOAOTHTÔHNÔGNGVẬVNẬNTẢTIẢCIƠCƠSỞSỞ2 2

KHKOHAOACƠCƠKHKÍHÍ

BỘBỘMÔMNÔNKỸKỸTHTUHẬUTẬMT ÁMYÁY

-------------------

THTHIẾITẾTKKẾẾMMÔÔNNHHỌỌCC

TTRRUUYYỀỀNNĐĐỘỘNNGGCCÔÔNNGGSUSUẤẤTT

ĐĐề ềtàtià:i:PhPâhnântíctíhchđộđnộgnghọhcọCc ơCơcấcuấuhàhnàhnhtintihnhkikểiuểuSiSmimpsposnontrotrnognghộhpộpsốsốtựtự

độđnộgng

GIÁO VILÊỚNPH: ƯCƠỚNĐGIỆDNẪTNỬ:-TKH5.3S.NGUYỄN VĂN CHÍ

SINNHHÓVMIÊ:N06THỰC HIỆN:

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ

Nguyễn Văn Thuận

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Võ Đăng Thuận

Nguyễn Văn Thuận

Nguyễn Trường Tiếng

Võ Đăng Thuận

Võ Đình Tính

Nguyễn Trường Tiếng

LỚP: CƠ ĐIỆN TỬ-K53

Võ Đình Tính

NHÓM: 06

TPTHP CHMCM- 2–0125015

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 1

Nhận xét của GVHD

...............................................................................................................................

………………,Ngày……tháng……năm 20……

Giáo viên hướng dẫn

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT

NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT SC 2

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

Thiết Kế Môn Học

TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT

NHÓM 6

Tên và tóm tắt yêu cầu, nội dung bài tập lớn: Phân tích động học Cơ cấu hành

tinh kiểu Simpson trong hộp số tự động

Nội dung của bản thuyết minh, các yêu cầu chính :

1. Tổng quan về điều khiển hộp số tự động và ưu nhược điểm của hộp số

hành tinh (SVTH: Nguyễn Văn Thuận)

2. Cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc, của hộp số hành tinh, các cụm chi tiết

trong hệ thống (SVTH: Võ Đăng Thuận)

3. Các khả năng làm việc của hộp số hành tinh (SVTH: Nguyễn Trường

Tiếng)

4. Đánh giá và so sánh về mặt động học của hộp số hành tinh kiểu Simpson

và kiểu Ravigneaux (SVTH: Võ Đình Tính)

5. Kết luận và đánh giá (SVTH: Nhóm 6 )

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 1

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

MỤC LỤC

1 . Tổng quan về điều khiển hộp số tự động và ưu nhược điểm của hộp số hành

tinh :.....................................................................................................................4

1.1, Khái quát . ...............................................................................................4

1.2, Lịch sử phát triển.......................................................................................4

1.3, Phân loại ...................................................................................................5

1.4, Các bộ phận chính và chức năng cơ bản ...................................................6

1.4.1, Biến mô thủy lực. ................................................................................6

1.4.2, Bộ bánh răng hành tinh .......................................................................7

1.4.3, Hệ thống điều khiển thủy lực. ..............................................................7

1.4.4, Liên kết điều khiển bằng tay. ...............................................................7

1.4.5, Bộ truyền động cuối cùng ....................................................................8

1.4.6, Dầu hộp số tự động..............................................................................8

1.4.7, Vỏ hộp số .............................................................................................8

1.5, Chức năng của hộp số tự động :.................................................................8

1.6, Điều kiện làm việc của hộp số tự động .....................................................9

1.7, Ưu , nhược điểm của hộp số tự độn g ........................................................9

2, Điều khiển hộp số tự động. .........................................................................10

2.1, Điều khiển tự động quá trình sang số bằng thủy lực. ...........................10

2.2, Điều khiển tự động quá trình sang số bằng điện tử. .............................10

1, Ưu điểm của hộp số hành tinh. ..................................................................15

2, Khuyết điểm của hộp số hành tinh..............................................................15

2 . Cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc, của hộp số hành tinh, các cụm chi tiết

trong hệ thống :..................................................................................................16

2.1.Cấu tạo:.....................................................................................................16

2.2.Nguyên lý vận hành :.................................................................................18

3 . Các khả năng làm việc của hộp số hành tinh : ..............................................23

3.1. Bộ bánh răng hành tinh:...........................................................................23

3.2. Các khả năng làm việc chính của hộp số hành tinh a. Giảm tốc: .........24

b. Dẫn động trực tiếp: .................................................................................25

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 2

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

c. Tăng tốc:..................................................................................................26

d. Đảo chiều: ...............................................................................................27

3.3. Bộ truyền bánh răng hành tinh ba tốc độ (kiểu Simpson):.......................28

4. Đánh giá và so sánh về mặt động học của hộp số hành tinh kiểu Simpson và

kiểu Ravigneaux :................................................................................................29

4.1. Quan hệ động học của các dãy hành tinh................................................29

4.2. Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson. .................................................................31

a.Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson kiểu đơn giản. ...........................................31

b. Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson tổ hợp. .....................................................32

4.3. CCHT kiểu Simpson. .................................................................................35

a. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc ........................................................35

b.Cấu tạo của CCHT trên ôtô VOLKSWAGEN và AUDI. ................................37

c.Cấu tạo của CCHT trên ôtô TOYOTA CROWN............................................38

4.4. CCHT kiểu Ravigneaux. ............................................................................41

a. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc ........................................................41

b.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của HSHT trên ôtô con OPEL. ...................44

c.Cấu tạo, nguyên lý làm việc của HSHT trên ôtô con FORD........................45

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 3

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

1 . Tổng quan về điều khiển hộp số tự động và ưu nhược điểm

của hộp số hành tinh :

1.1, Khái quát

Trên xe sử dụng hộp số thường, thì lái xe phải thường xuyên nhận biết tải và tốc

độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp.

Khi sử dụng hộp số tự động, những sự nhận biết như vậy của lái xe là không cần

thiết. Việc chuyển đến vị trí số thích hợp nhất được thực hiện một cách tự

động theo tải động cơ và tốc độ xe.

Với các xe có hộp sốtự động thì người lái xe không cần phải suy tính khi

nào cần lên số hoặc xuống số. Các bánh răng tự động chuyển số tuỳ thuộc vào

tốc độ xe và mức đạp bàn đạp ga.

Một hộp số mà trong đó việc chuyển số bánh răng được điều khiển bằng

một ECU (Bộ điều khiển điện tử) được gọi là ECT-Hộp số điều khiển điện tử,

và một hộp số không sử dụng ECU được gọi là hộp số tự động thuần thuỷ lực.

Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT.

Đối với một số kiểu xe thì phương thức chuyển số có thể được chọn tuỳ theo ý

muốn của lái xe và điều kiện đường xá. Cách này giúp cho việc tiết kiệm nhiên

liệu, tính năng và vận hành xe được tốt hơn.

1.2, Lịch sử phát triển.

Ngay từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số

đã được các kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo. Đến năm 1938, hộp số tự

động đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị

hộp số tự động. Việc điều khiển ô tô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp

ly hợp. Tuy nhiên do chế tạo phức tạp và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ít

được sử dụng.

Đến những năm 70 Hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ô tô

cho ra các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm. Từ đó đến nay hộp số tự động

đã phát triển không ngừng và dần thay thế cho hộp số thường. Khi mới ra đời,

hộp số tự động là loại có cấp và được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực. Để

chính xác hóa thời điểm chuyển số và để tăng tính an toàn khi sử dụng, hộp số

tự động có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT)ra đời.

Vẫn chưa hài lòng với các cấp tỷ số truyền của ECT, các nhà sản xuất ôtô

đã nghiên cứu, chế tạo thành công một loại hộp số tự động với vô số cấp tỷ số

truyền (hộp số tự động vô cấp) vào những năm cuối của thế kỷ XXcụ thể như

sau :.

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 4

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

+ Hộp số tự động (HSTD), theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô

CHLB Đức, ra đời vào 1934 tại hãng Chysler. Ban đầu HSTD sử dụng Ly

hợp thủy lực và Hộp sốhành tinh, điêu khiển hoàn toàn bằng van con trượt

thủy lực, sau đó chuyển sang dùng Biến mômen thủy lực đến ngày nay, tên

gọi ngày nay dùng là AT.

+ Tiếp sau đó là hãng ZIL (Liên xô cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác

(Đức, Pháp, Thụy sĩ). Phần lớn các HSTD trong thời kỳ này dùng hộp số

hành tinh 3, 4 cấp trên cơ sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu

Willson, kết cấu AT.

+ Sau những năm 1960 HSTD dùng trên ô tô tải và ô tô buýt với Biến

mômen thủy lực và hộp số cơ khí có các cặp bánh răng ăn khớp ngoài, kết cấu

AT.

+ Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTD kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng

thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng.

+ Một loại HSTD khác là hộp số vô cấp sử dụng bộ truyền đai kim loại (CVT)

với các hệ thống điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử, (cũng là một dạng

HSTD).

+ Ngày nay đã bắt đầu chế tạo các loại truyền động thông minh, cho

phép chuyển số theo thói quen lái xe (thay đổi tốc độ của động cơ băng chân

ga) và tình huống mặt đường, HSTD có 8 số truyền …. Hệ thống truyền lực

sử dụng HSTD được gọi là hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực điện tử, là

khu vực có nhiều ứng dụng của kỹ thuật cao, sự phát triển rất nhanh

chóng, chẳng hạn, gần đây xuất hiện loại hộp số có khả năng làm việc theo

hai phương pháp chuyển số: bằng tay, hay tự động tùy thuộc vào ý thích

của người sử dụng.

Hiện nay để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và để tăng tính an toàn khi

sử dụng, các nhà chế tạo đã cho ra đời loại hộp số điều khiển bằng điện tử có

thêm chức năng sang số bằng cần như hộp số thường.

Ngày nay hộp số tự động đã được sử dụng khá rộng rãi trên các xe du lịch, thậm

chí trên xe 4WD và xe tải nhỏ. Ở nước ta, hộp số tự động đã xuất hiện từ

những năm 1990 trên các xe nhập về từ Mỹ và châu Âu. Tuy nhiên do khả năng

công nghệ còn hạn chế, việc bảo dưỡng, sửa chữa rất khó khăn nên vẫn còn ít sử

dụng. Hiện nay, cùng với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ chế

tạo hộp số tự động cũng được hoàn chỉnh, hộp số tự động đã khẳng định được

tính ưu việt của nó và dần thay thế cho hộp số thường.

1.3, Phân loại

Có nhiều cách để phân loại hộp số tự động.

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 5

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

a.Phân loại theo tỉ số truyền :

- Hộp số tự động vô cấp: cấp: Là loại hộp số có khả năng thay đổi tự động, liên

tục tỷ số truyền nhờ sự thay đổi bán kính quay của các puly

- Hộp số tự động có cấp : Khác với hộp số vô cấp, hộp số tự động có cấp

cho phép thay đổi tỷ số truyền theo các cấp số nhờ các bộ truyền bánh răng.

b.Phân loại theo cách điều khiển:

Theo cách điều khiển có thể chia hộp số tự động thành hai loại, chúng khác

nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô.

Một loại là điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực, loại kia là điều khiển điện tử

(ECT), nó sử dụng ECU để điều khiển và có thêm chức năng chẩn đoán và dự

phòng.

c.Phân loại theo cấp số truyền: Có nhiều loại hộp số tự động , hiện nay thông

dụng nhất là loại 4,5.6 cấp số, có một số loại xe còn được trang bị hộp số tự

động 8 cấp.

d.Phân loại theo cách bố trí trên xe.

- Loại FF: Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước, cầu trước chủ

động. Loại này có một bộ dẫn động cuối cùng được lắp bên trong.

- Loại FR: Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước, cầu sau chủ

động. Loại này có bộ dẫn động cuối cùng(vi sai) lắp ở bên ngoài. Loại hộp số tự

động dùng trong xe FR được gọi là hộp truyền động

1.4, Các bộ phận chính và chức năng cơ bản.

Có nhiều hộp số tự động khác nhau, chúng được cấu tạo theo một vài cách

khác nhau nhưng chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng là giống

nhau. Hộp số tự động bao gồm một số bộ phận chính. Chúng thực hiện phần lớn

các chức năng của hộp số tự động, các bộ phận này vận hành chính xác cũng

như phải kết hợp chặt chẽ với nhau. Để hiểu biết đầy đủ hoạt động của hộp số tự

động, điều quan trọng là phải nắm được các nguyên lý cơ bản của các bộ phận

chính. Hộp số tự động gồm các bộ phận chính sau:

- Bộ biến mô.

- Bộ bánh răng hành tinh.

- Bộ điều khiển thủy lực.

- Bộ truyền động bánh răng cuối cùng.

- Các thanh điều khiển.

- Dầu hộp số tự động.

1.4.1, Biến mô thủy lực.

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 6

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

Biến mô thủy lực được gắn ở trục vào hộp số và được lắp bằng bulông vào trục

khủy thông qua tấm truyền động. Biến mô có tác dụng như bánh đà của động

cơ.

Chức năng của bộ biến mô:

- Tăng momen do động cơ tạo ra.

- Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền hay không truyền

mômen động cơ đến hộp số.

- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống thủy lực.

- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.

1.4.2, Bộ bánh răng hành tinh.

Bộ bánh răng bao gồm: các bánh răng hành tinh để thay đổi tốc độ đầu ra, ly

hợp và phanh hãm dẫn động bằng áp suất dầu thủy lực để điền khiển hoạt động

của bánh răng hành tinh, các trục để truyền công suất động cơ, và các vòng bi

giúp cho truyền động quay của trục được êm

Chức năng của bộ bánh răng hành tinh như sau:

- Cung cấp một vài tỷ số truyền bánh răng để đạt được mômen và tốc độ

quay phù hợp với các chế độ chạy xe và điều khiển của lái xe.

- Cung cấp bánh răng đảo chiều để chạy lùi.

- Cung cấp vị trí số trung gian để cho phép động cơ chạy không tải khi

xe đỗ.

1.4.3, Hệ thống điều khiển thủy lực.

Hệ thống điều khiển thủy lực bao gồm các te dầu, bơm dầu, các loại van với các

chức năng khác nhau, các khoang và ống dẫn dầu, phanh và các bộ phận khác

của hệ thống điều khiển thủy lực.

Chức năng của hệ thống điều khiển thủy lực như sau:

- Cung cấp dầu thủy lực đến bộ biến mô.

- Điều chỉnh áp suất thủy lực do bơm dầu tạo ra.

- Chuyển hóa tải trọng động cơ và tốc độ xe thành “tín hiệu” thủy lực.

- Cung cấp áp suất thủy lực đến các ly hợp và phanh để điều khiển hoạt

động của bánh răng hành tinh.

- Bôi trơn các chi tiết chuyển động quay bằng dầu.

- Làm mát biến mô và hộp số bằng dầu.

1.4.4, Liên kết điều khiển bằng tay.

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 7

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

Hộp số tự động chuyển lên số cao và xuống số thấp một cách tự động. Tuy

nhiên cũng có hai liên kết để cho phép lái xe điều khiển hộp số tự động bằng

tay. Các liên kết này bao gồm: Cần và cáp chọn số, cáp chân ga và bướm ga.

Cần chọn số dùng để chọn chế độ lái xe: Tiến hay lùi, số trung gian hay đỗ xe.

Lượng nhấn bàn đạp ga – có nghĩa là độ mở của bướm ga – được truyền chính

xác đến hộp số bằng cáp này. Hộp số tự động tăng hay giảm tốc dựa vào tải của

động cơ và lái xe có thể thay đổi điều đó bằng lượng nhấn bàn đạp ga

1.4.5, Bộ truyền động cuối cùng.

Trong hộp số tự động có vi sai được đặt nằm ngang, hộp số và bộ truyền động

cuối cùng được đặt chung trong cùng một vỏ. Bộ truyền động cuối cùng bao

gồm một cặp bánh răng giảm tốc cuối cùng và các bánh răng vi sai. Chức năng

của bộ truyền động cuối cùng cũng giống như trên xe có cầu sau chủ động,

nhưng nó dùng các bánh răng xoắn làm các bánh răng giảm tốc cuối cùng

1.4.6, Dầu hộp số tự động.

Dầu hộp số tự động( viết tắt là ATF) để phân biệt với các loại dầu khác. Chức

năng của dầu hộp số tự động:

- Truyền mômen trong bộ biến mô.

- Điều khiển hệ thống điều khiển thủy lực, cũng như hoạt động của ly

hợp và phanh trong phần hộp số.

- Bôi trơn các bánh răng hành tinh và các chi tiết chuyển động khác.

- Làm mát các chi tiết chuyển động.

1.4.7, Vỏ hộp số.

Bộ vỏ hộp số bao gồm: Vỏ hộp số có chứa biến mô, vỏ hộp số có chứa truyền

động bánh răng hộp số và phần lớn hệ thống điều khiển thủy lực; và đuôi hộp số

có chứa trục thứ cấp( hộp số tự động có vi sai không có phần đuôi, và truyền

động cuối cùng được đặt trong vỏ hộp số phía có vi sai). Một ống thông hơi

được lắp ở phía trên hộp số để ngăn không cho áp suất trong vỏ tăng lên quá cao

1.5, Chức năng của hộp số tự động:

Về cơ bản hộp số tự động có chức năng như hộp số thường, tuy nhiên hộp số

tự động cho phép đơn giản hóa việc điều khiến hộp số, quá trình chuyển số êm

dịu, không cần ngắt đường truyền công suất từ động cơ xuống khi sang số. Hộp

số tự động tự chọn tỉ số truyền phù hợp với điều kiện chuyển động của ô tô, do

đó tạo điều kiện sử dụng gần như tối ưu công suất động cơ.Vì vậy, hộp số tự

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 8

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

động có những chức năng cơ bản sau:

- Tạo ra các cấp tỉ số truyền phù hợp nhằm thay đổi moment xoắn từ động cơ

đến các bánh xe chủ động phù hợp với moment cản luôn thay đổi và nhằm tận

dụng tối đa công suất động cơ.

- Giúp cho xe thay đổi chiều chuyển động.

- Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc tách ly hợp.

Ngoài ra ECT còn có khả năng tự chẩn đoán.

1.6, Điều kiện làm việc của hộp số tự động

- Hộp số tự động làm việc trong điều kiện tỷ số truyền luôn thay đổi vì vậy

trong

quá trình làm việc các chi tiết nhanh bị mài mòn.

- Hộp số tự động nằm dưới gầm xe nên dễ bị bụi bẩn và có khả năng bị va

đập gây hỏng hóc.

1.7, Ưu , nhược điểm của hộp số tự động

a) Ưu điểm :

- Thực hiện việc chyển số chính xác hơn.

- Giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường

xuyên phải chuyển số.

- Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái

xe do vậy giảm bớt cho lái xe sự cần thiết phải thành thạo các kĩ thuật lái xe

khó khăn và phức tạp như vận hành ly hợp.

- Tránh cho động cơ và dòng dẫn động được tình trạng quá tải do nó nối chung

bằng thủy lực qua biến mô tốt hơn so với nối bằng cơ khí .

- Hộp số tự động dùng ly hợp thủy lực hoặc biến mô thủy lực việc tách nối

công suất từ động cơ đến hộp số nhờ sự chuyển động của dòng thủy lực từ cánh

bơm sang tua bin mà không qua một cơ cấu cơ khí nào nên không có sự ngắt

quãng dòng công suất vì vậy đạt hiệu suất cao ( 98 % ).

- Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh.

- Không bị va đập khi sang số, không cần bộ đồng tốc .

b) Nhược điểm

- Kết cấu phức tạp hơn hộp số cơ khí .

- Tốn nhiều nhiên liệu hơn hộp số cơ khí .

- Biến mô nối động cơ với hệ thống truyền động bằng cách tác động dòng

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 9

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

chất lỏng từ mặt này sang mặt khác trong hộp biến mô, khi vận hành có thể gây

ra hiện tượng “ Trượt” hiệu suất sử dụng năng lượng bịgiảm,đặc biệt là ở tốc độ

thấp.

2, Điều khiển hộp số tự động.

2.1, Điều khiển tự động quá trình sang số bằng thủy lực.

- Sang số: được thực hiện dựa trên tốc độ xe và độ mở cánh bướm ga. Mỗi dải

tốc độ và độ mở cánh bướm ga gây ra một chênh lệch áp suất làm thay đổi trạng

thái của một van sang số tương ứng. Do giới hạn về đặc tính hoạt động của cơ

cấu cơ khí và thủy lực, hoạt động của van sang số sẽ không thể hoạt động hoàn

toàn theo ý muốn. Do đó, hộp số sẽ không linh hoạt, gây ra cảm giác không

thoải mái khi vận hành.

- Trả số: có 3 trường hợp: trả số khi đang thả trôi, trả số cưỡng bức, và trả số khi

cần gạt chuyển sang số thấp hơn.

+ Khi thả trôi, bướm ga đóng hoàn toàn và tốc độ giảm dần. Lúc đó, áp lực

dầu tỉ lệ với độ mở cánh bướm ga giảm xuống, tay số vẫn được duy trì cho đến

khi áp lực dầu tỉ lệ với tốc độ nhỏ hơn áp lực do lò xo gây ra.

+ Khi đang ở tốc độ thấp mà người lái đột ngột tăng ga, áp lực dầu tỉ lệ với

độ mở cánh bướm ga tăng vọt trong khi áp lực dầu tỉ lệ với tốc độ lại đang nhỏ.

Quá trình trả số cưỡng bức xảy ra. Quá trình này có thể trả số 4->3, 3->2, 2->1

hay từ 4->1, 3->1 tùy thuộc vào thiết kế của hộp số, cách sang số đang được

chọn, tốc độ xe, tốc độ đạp ga. Nếu tốc độ xe đủ lớn, quá trình trả số sẽ không

xảy ra. Trả số cưỡng bức giúp xe tăng tốc nhanh. Yêu cầu về trả số cưỡng bức

hoàn toàn tương tự như khi người lái sử dụng xe với hệ thống truyền động

thường.

+ Trả số cũng có thể xảy ra khi người lái gạt cần chọn sang vị trí tay số thấp

hơn. Van chọn chế độ hoạt động của hộp số sẽ thay đổi vị trí và làm trả số về.

Trường hợp này không nên thực hiện trừ khi có sự cho phép của nhà sản xuất.

2.2, Điều khiển tự động quá trình sang số bằng điện tử.

Hệ thống truyền động điều khiển tự động bằng điện tử vẫn dùng thủy lực để tác

động đến các ly hợp và đai thắng. Tuy nhiên, các van điều chỉnh áp suất dầu tỉ

lệ theo tốc độ (van tiết lưu theo tốc độ) và theo độ mở cánh bướm ga (van ga) để

điều khiển các van sang số không còn được sử dụng, thay vào đó là TCU và các

van solenoid để điều khiển các van sang số. Do được điều khiển bằng lệnh từ

TCU, các van sang số có thể được điều khiển một cách tự do. Nhờ đó, thời điểm

và cách sang số có thể được tối ưu; quá trình sang số đạt chất lượng cao hơn

nhiều so với hệ thống điều khiển bằng thủy lực.

Càng ngày, hệ thống truyền động điều khiển tự động bằng điện tử càng phát

triển mạnh về phần điều khiển. Ban đầu, TCU chỉ điều khiển ly hợp của bộ biến

mô bằng van solenoid để giảm tiêu hao nhiên liệu thay cho ly hợp ly tâm. Tiếp

đến, TCU phát triển chức năng điều khiển quá trình sang số tự động bằng cách

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 10

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

điều khiển các van solenoid để cung cấp dòng dầu đến các van điều khiển sang

số. Các cảm biến thay vì phải có đường truyền tín hiệu riêng rẽ cho từng bộ điều

khiển trên xe thì dần dần được thay bằng hệ thống mạng. TCU từ chỗ không

giao tiếp với ECU đã yêu cầu ECU điều khiển giảm moment động cơ khi sang

số, mà cao hơn là TCU trực tiếp điều khiển giảm momen động cơ mà không cần

thông qua ECU. Từ cách điều khiển sang số dựa trên tính toán bằng công thức,

TCU chuyển sang sử dụng các bảng tra với khả năng sang số linh hoạt hơn.

Hiện đại hơn, TCU sử dụng các bộ điều khiển thích nghi để cập nhật lại các

bảng tra, các hệ số của bộ điều khiển khiến cho hệ thống truyền động hoạt động

ngày càng hiệu quả, đem lại cảm giác êm dịu cho người sử dụng. Bên cạnh đó,

bộ điều chỉnh áp lực dầu từ chỗ ổn định áp lực dựa trên phản lực của lò xo đã

được thay bằng bộ điều chỉnh có khả năng thay đổi áp lực bằng các van điện

tuyến tính, và cao hơn nữa là điều chỉnh áp lực dầu bằng các van solenoid được

điều khiển theo phương pháp điều rộng xung. Càng ngày, các phần tử chấp

hành, các thiết bị phụ càng được giảm đi; khả năng điều khiển bởi chương trình

ngày càng linh hoạt đem lại cảm giác thoải mái nhất cho người sử dụng.

Điều khiển thời điểm đóng ly hợp của bộ biến mô: để truyền được công suất

bánh côg tác và turbine luôn có độ trượt. Độ trượt này gây ra tổn thất công suất

ở bộ biến mô. Để tăng hiệu suất của bộ biến mô, turbine và vỏ biến mô sẽ được

ép chặt vào nhau càng thường xuyên càng tốt để truyền công suất trực tiếp từ

động cơ. Tiêu hao nhiên liệu (tổn thất công suất) do bộ biến mô gây ra sẽ giảm

nhưng đồng thời khả năng khuếch đại moment của biến mô cũng bị giảm theo.

Vì vậy, việc điều khiển đóng ly hợp cần phải giải quyết ổn thoả mâu thuẫn trên.

Thời điểm đóng ly hợp cũng được xác định như thời điểm sang số. Thông

thường, ở mỗi tay số khác nhau sẽ có một đường đặc tính đóng ly hợp khác

nhau.

Để giảm dao động trong hệ thống truyền động khi đổi số, ly hợp được mở trong

lúc sang số hay trả số, tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng. Sau khi đổi

số, tùy theo điều kiện mà ly hợp được đóng lại để tiết kiệm nhiên liệu

Khi chạy ở tay số 1, ly hợp luôn được mở. Thời gian ở tay số 1 thường rất ngắn,

nếu đóng ly hợp sẽ làm cho ly hợp phải làm việc nhiều do việc đổi số liên tục,

làm giảm cảm giác thoải mái cho người sử dụng. Hơn nữa, mở ly hợp ở tay số 1

sẽ tận dụng được khả năng khuếch đại moment của bộ biến mô, giúp xe tăng tốc

nhanh hơn.

Khi ga tăng nhanh nhưng tốc độ xe còn thấp, quá trình sang số cưỡng bức xảy

ra, ly hợp được mở để tận dụng khả năng khuếch đại moment của bộ biến mô,

giúp xe tăng tốc nhanh hơn.

Hệ thống điều khiển đời mới kết hợp tín hiệu từ các cảm biến và giải thuật điều

khiển thông minh để đóng/mở ly hợp đúng thời điểm, tạo cảm giác thoải mái

nhất và tiết kiệm nhiên liệu tối đa. Ly hợp có thể được đóng khi động cơ đang ở

tốc độ thấp và tải thấp mà vẫn thoả mãn cả hai yêu cầu này.

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 11

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

Để tăng cảm giác thoải mái khi sử dụng xe, pittông điều khiển đóng ly hợp sẽ

không còn là loại đóng/mở dứt khoát mà có hành trình có thể điều khiển được

bằng cách điều chỉnh áp lực dầu. Áp lực dầu từ chỗ được bật/tắt dứt khoát bằng

các van solenoid 2 trạng thái được chuyển sang điều chỉnh nhuyễn bằng bộ điều

áp tuyến tính hay bằng van solenoid điều khiển áp lực dầu theo phương pháp

điều rộng xung.

Điều khiển thời điểm sang số: quá trình sang số thường được điều khiển bằng

các bảng tra đã được ghi trong bộ nhớ,. Những bảng tra này với các dải điều

khiển khác nhau có thể được thay đổi trong quá trình điều khiển. Giới hạn của

điểm sang số được xác định bởi tốc độ lớn nhất và thấp nhất cho phép của động

cơ đảm bảo cảm giác thoải mái và độ ồn của động cơ trong mỗi điều kiện hoạt

động. Thời điểm sang số được dựa trên tín hiệu độ mở cánh bướm ga, tốc độ

động cơ (xác định từ tốc độ trục thứ cấp của hộp số), vị trí chân ga.

Để tránh sự chuyển số liên tục giữa 2 tay số, giữa giới hạn thời điểm sang số và

thời điểm trả số có một khoảng trễ (khoảng không nhạy). Khoảng trễ này được

xác định từ đặc tính của xe và phong cách sang số được chọn.

Một bộ điều khiển sẽ có nhiều bảng tra điều khiển sang số tương ứng cho các

phong cách sang số khác nhau. Bảng tra tương ứng với các điểm sang số sẽ làm

cho hao phí nhiên liệu là thấp nhất. Bảng tra tương ứng với các điểm sang số sẽ

tạo ra công suất lớn nhất. Người lái có thể lựa chọn bảng tra có đặc tính mong

muốn bằng cách lựa chọn bằng các nút hay công tắc. Việc xác định các bảng tra

phụ thuộc nhiều vào quan điểm thiết kế của nhà sản xuất. Hệ thống điều khiển

hiện đại có khả năng tự nhận biết phong cách lái của người lái bằng cách quan

sát cách đạp ga của họ và tự chọn phong cách sang số (bảng tra) thích hợp.

Khi bướm ga mở nhanh mà tốc độ động cơ còn thấp, TCU trả số cưỡng bức để

xe tăng tốc nhanh hơn.

Khi xe gặp khúc cua hay phải tránh chướng ngại vật, có thể sẽ xảy ra trường

hợp bướm ga đóng lại nhưng tốc độ xe vẫn tăng, quá trình sang số có thể diễn

ra. Để tránh trường hợp này, TCU kiểm soát vị trí bướm ga và tốc độ xe nhằm

tránh trường hợp sang số không mong muốn. Tương tự như trường hợp này,

TCU sẽ không cho sang số khi xe đang xuống dốc, thậm chí TCU có thể trả số

về.

Điều khiển giảm moment động cơ khi sang số: để thực hiện chức năng này,

TCU cần có giao tiếp với ECU điều khiển động cơ để điều khiển moment khi

sang số nhằm hỗ trợ sự đồng bộ của hộp số và giảm hiện tượng giật mạnh khi

sang số.

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 12

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

Thông thường, momen của động cơ được giảm bằng cách thay đổi thời điểm

đánh lửa (tác động nhanh). Thời điểm đánh lửa thích hợp phụ thuộc vào

moment cần thiết và phong cách sang số.

Khi sang số, công suất truyền từ động cơ đến các bánh xe không bị gián đoạn.

Việc giảm moment động cơ dựa trên theo dõi sự giảm tốc độ động cơ. Thời

điểm bắt đầu giảm moment phụ thuộc vào sai lệch tốc độ đã xác định trước.

Thời điểm kết thúc giảm moment là khi bắt đầu có sự đồng tốc ở tay số mới.

Ngoài ra, tổn hao công suất dưới dạng nhiệt khi đóng ly hợp trong bộ bánh răng

hành tinh phụ thuộc vào moment động cơ và thời gian trượt của ly hợp theo

công thức:

Q = f.(

)Với: Q = tổn hao công suất do đóng ly hợp.

푀_푒.푡_푠+ 푄_푘푖푛

= moomen động

= thời gian trượt của ly hợp.

= động năng của các phần tử quaytrong ly hợp

푀_푒

푡_푠

푄_푘푖푛

Giảm mômen khi sang số làm giảm nhiệt phát ra khi đóng các ly hợp trong bộ

bánh răng hành tinh. Do đó, thời gian trượt khi đóng ly hợp có thể tăng lên để

làm tăng độ êm dịu khi sang số, nhưng nhiệt độ phát ra (tổn hao công suất) vẫn

được giữ trong mức cho phép.

Điều khiển giảm moment động cơ khi trả số cưỡng bức: khi trả số cưỡng bức,

công suất truyền từ động cơ đến các bánh xe bị gián đoạn và chỉ truyền trở lại

khi đã có sự đồng tốc. Tốc độ quay lớn của động cơ sẽ gây ra dao động khi

truyền động. Dao động này được giảm bằng cách giảm mometn trước khi có sự

đồng tốc ở tay số mới. Khi tốc độ trục sơ cấp của hộp số bắt đầu đạt tốc độ đồng

bộ ở tay số mới, moment động cơ được giảm một lượng. Sau đó, moment sẽ

được tăng trở lại dần dần.

Thời điểm đánh lửa thay đổi để giảm moment khi sang số hay trả số được xác

định riêng cho mỗi loại xe với mỗi loại động cơ và hộp số. Ở một số hệ thống

hiện đại, TCU có thể can thiệp trực tiếp vào quá trình thay đổi thời điểm đánh

lửa để không làm ảnh hưởng đến thông số hoạt động của ECU điều khiển động

cơ. Ngoài ra, giảm moment động cơ còn có thể được kết hợp với thay đổi áp lực

dầu để đạt được cảm giác thoải mái cao nhất khi chuyển số.

Điều khiển áp lực dầu: những hệ thống mới không còn sử các van solenoid để

điều khiển on/off áp lực dầu một cách đơn giản. Để nâng cao chất lượng sang

số, nâng cao cảm giác êm dịu khi sang số, bên cạnh kỹ thuật giảm moment động

cơ, áp lực dầu cung cấp cho các phần tử ma sát sẽ được điều chỉnh cho phù hợp

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 13

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

với từng điểm làm việc. Các bộ điều chỉnh áp lực dầu tuyến tính có giải áp lực

điều khiển rộng được sử dụng, mà cao hơn nữa là sử dụng van solenoid điều

khiển bằng phương pháp điều rộng xung. Bộ điều khiển điện tử TCU có khả

năng làm công việc này dễ dàng giúp cho truyền động tự động điều khiển bằng

điện tử có ưu điểm vượt trội so với truyền động tự động điều khiển bằng thủy

lực cổ điển.

Giá trị áp lực dầu khi có và không có sang số có thể tính theo các phương pháp

khác nhau hay được tra từ bảng tra. Cùng với yêu cầu về cảm giác thoải mái khi

sang số, TCU sử dụng các tín hiệu từ moment động cơ, tốc độ trục sơ cấp của

hộp số, moment turbine, vị trí cánh bướm ga…để xác định áp lực dầu cần thiết

Các tín hiệu này có thể được đưa đến TCU qua các hệ thống điều khiển khác

trên xe bằng hệ thống mạng dữ liệu. Giá trị áp lực dầu cần thiết bao gồm các giá

trị hiệu chỉnh cộng với một áp lực dầu cơ bản phụ thuộc vào kết cấu của hộp số.

P_mod= P_const+ k_n.P_n+ k_tor.P_tor+ k_s.P_s

Với:

áp lực dầu cần thiết.

=

P_mod

áp lực dầu cơ bản

=

P_const

k_n=

hệ số hiệu chỉnh theo tốc độ trục sơ cấp của hộp số

áp lực dầu phụ thuộc vào tốc độ trục sơ cấp của hộp số

hệ số hiệu chỉnh theo momen động cơ

P_n=

k_tor=

P_tor=

áp lực dầu phụ thuộc vào momen động cơ

hệ số hiệu chỉnh theo tốc độ xe

k_s=

P_s=

áp lực dầu phụ thuộc vào tốc độ xe

Các hệ số điệu chỉnh được tìm ra trong giai đoạn thiết kế hộp số và thử nghiệm

với toà hệ thống trên xe. Một số hộp số sử dụng bảng tra để xác định áp lực dầu

cần thiết. Với bảng tra, áp lực dầu có thể đạt được tối ưu cho các điểm làm việc

do không phụ thuộc vào phương pháp tính.

Hệ thống điều khiển đời mới dùng giải phương pháp điều khiển thích nghi để

điều khiển áp lực dầu phù hợp khi đặc tính của các phần tử ma sát và chất lượng

dầu thay đổi theo thời gian sử dụng, cũng như sự thay đổi moment động cơ theo

tuổi thọ động cơ. Dựa trên sai lệch thời gian sang số lý thuyết và thực tế (dựa

trên tốc độ trục sơ cấp), áp lực dầu sẽ được hiệu chỉnh bằng cách tăng thêm hay

giảm đi một lượng. Tuy nhiên, sự thay đổi này nằm trong một giới hạn an toàn.

Các giá trị áp lực dầu tìm sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ để phục vụ cho lần sử

dụng sau.

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 14

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH:Nguyễn Văn Thuận

Chẩn đoán lỗi: ưu điểm của hệ thống truyền động điều khiển bằng điện tử là có

thể tự giám sát hoạt động của các cơ cấu trong hệ thống. Nhờ đó, những hư

hỏng, trục trặc trong hệ thống dễ dàng được nhận biết và sửa chữa.

ΙΙ, Ưu nhược điểm của hộp số hành tinh.

Hộp số hành tinh có những ưu nhược điểm chính sau so với hộp số thường:

1, Ưu điểm của hộp số hành tinh.

- Làm việc không gây tiếng ồn, không cần bộ đồng tốc.

- Việc gài số được thực hiện nhờ ly hợp và phanh, nên tạo điều kiện thuận

lợi cho việc tự động quá trình gài số.

- Kết cấu gọn gàng nhờ ăn khớp bên trong.

- Khi có cùng kích thước đường kính bánh răng, hộp số hành tinh sẽ có tỉ

số truyền lớn hơn hộp số thường.

- Có thể sang số mà không cần ngắt công suất truyền từ động cơ xuống, do

đó thời gian và hành trình gia tốc ngắn hơn.

- Có hiệu suất cao hơn hộp số thường.

2, Khuyết điểm của hộp số hành tinh.

- Kết cấu phức tạp, khó chế tạo, giá thành cao.

Trên ô tô thường sử dụng hộp số hành tinh hai hoặc ba cấp

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 15

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH: Võ Đăng Thuận

2 . Cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc, của hộp số hành tinh,

các cụm chi tiết trong hệ thống :

2.1.Cấu tạo:

Hệ thống bánh răng hành tinh (hộp số hành tinh-HSHT) được đặt sau bộ biến

momen thủy lực. Khác với các hộp số cơ khí đơn giản, HSHT có trục di động

nhằm thực hiện các chuyển động theo các bộ truyền bánh răng. HSHT có thể

điều khiển bằng cần số hoặc điều khiển tự động. Nhưng ngày nay HSHT điều

khiển tự động được sử dụng rộng rãi trên xe con.

Trên hộp số AT không co cần chuyển số mà chỉ có cần chọn số, cần chọn số

nhằm xác định giới hạn khả năng tự động điều khiển của quá trình chuyển số

trong một khoảng nhất định.

Cấu tạo của hộp số hành tinh khá phức tạp, có ba dạng cơ bản được dùng trên

oto con:

- Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson độc lập.

- Cơ cấu hành tinh kiểu sơ đồ Simpson.

- Cơ cấu hành tinh kiểu sơ đồ Ravigneaux.

Kiểu Wilson là bộ truyền bánh răng ăn khớp trong và ngoài, ba trục.

Bao gồm: một bánh răng mặt trời (răng ngoài), một bánh răng ngoại luân (răng

trong) đặt trên một trục quay khác cùng tâm với trục của bánh răng mặt trời, các

bánh răng hành tinh nằm giữa bánh răng mặt trời và ngoại luân. Trục của các

bánh răng hành tinh được cố định trên “giá hành tinh” và cùng chuyển động

quay quanh đường tâm trục của bánh răng mặt trời và ngoại luân.

Như vậy có ba trục có cùng một tâm quay và ở dạng tục lồng, gọi là đường tâm

của cơ cấu hành tinh. Số lượng bánh răng hành tinh tùy thuộc vào ý đồ thiết kế

của nhà chế tạo, các bánh răng hành tinh có khả năng tự quay quanh trục của nó

và quay quanh trục của cơ cấu hành tinh.

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 16

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH: Võ Đăng Thuận

Với bộ các bánh răng nối với nhau kiểu này thì các bánh răng hành tinh giống

như các hành tinh quay xung quanh mặt trời, và do đó chúng được gọi là các

bánh răng hành tinh.

Thông thường nhiều bánh răng hành tinh được phối hợp với nhau trong bộ

truyền bánh răng hành tinh.

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 17

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II

SVTH: Võ Đăng Thuận

2.2.Nguyên lý vận hành:

Bằng cách thay đổi vị trí đầu vào, đầu ra, phần và các phần tử cố định có thể

giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp và tăng tốc.

Các nét chính của các hoạt động đó được diễn giải dưới đây.

1. Giảm tốc:

Bánh răng ngoại luân chủ động (được truyền tự động cơ-Input)

Bánh răng hành tinh quay quanh trục của nó và quay quanh bánh răng

mặt trời (nhận lực từ bánh răng ngoại luân)

Bánh răng mặt trời cố định.

Giá hành tinh quay theo bánh răng hành tinh (nhận lực từ bánh răng hành

tinh-Output).

Bởi vậy momen được lấy ra từ trục của giá hành tinh.

Khi bánh răng mặt trời bị cố định thì chỉ có bánh răng hành tinh quay và quay

xung quanh bánh răng mặt trời. Do đó trục đầu ra chỉ giảm tốc độ so với trục

đầu vào bằng chuyển động quay của bánh răng hành tinh.

Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen.

Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn và mũi tên càng rộng thì mô men

càng lớn.

2. Số lùi:

GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ

Trang 18