Đồ án Tốt nghiệp: Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên xe Ford - Escape

́ nút bấm trên bảng điều khiển hay ở cần chọn số với hai vị trí ON (đóng), OFF (mở) và đèn báo. Ly hợp ma sát trong biến mô men thủy lực chỉ làm việc khi nút bấm ở vị trí ON, đèn báo sáng và chỉ khi xe chuyển động với số cao. 2.2.3. Hộp số hành tinh : 2.2.3.1. Giới thiệu: Trong hệ thống truyền lực hộp số hành tinh đặt sau biến mô men. Hộp số hành tinh có trục di động nhằm thực hiện các chuyển động theo trong các bộ truyền bánh răng. Ngoài chuyển động quanh trục của mình, các bánh răng thực hiện đồng thời chuyển động lăn chung quanh các bánh răng trung tâm. Việc chuyển số trong các bộ truyền này nhờ các ly hợp và phanh đĩa hoặc phanh dải.. Trên hộp số tự động không có cần chuyển số mà chỉ có cần chọn số. Cần chọn số nhằm xác định giới hạn khả năng tự động chuyển số trong một khoảng nhất định. 2.2.3.2. Ưu nhược điểm: * Ưu điểm: - Có thể chuyển số liên tục mà không làm gián đoạn dòng lực truyền từ động cơ đến các bánh xe chủ động. - Thời gian phục vụ dài hơn, lực truyền đồng thời qua một số cặp bánh răng ăn khớp, ứng suất trên răng nhỏ. Ăn khớp trong nên đường kính vòng tròn ăn khớp lớn. Có thể tự triệt tiêu lực hướng trục - Kích thước nhỏ gọn. - Hiệu suất làm việc cao, vì các dòng lực có thể là song song, ma sát sinh ra tiêu hao năng lượng chủ yếu là do chuyển động tương đối. - Có tỉ số truyền cao, nhưng kích thước không lớn. * Nhược điểm: - Công nghệ chế tạo đòi hỏi chính xác cao: Trục lồng, bánh răng ăn khớp nhiều vị trí. - Kết cấu phức tạp, nhiều cụm lồng nhau, trục lồng phanh, ly hợp khóa. - Lực ly tâm trên các bánh răng hành tinh lớn do tốc độ góc lớn. - Nếu dung nhiều ly hợp và phanh có thể làm tăng tổn hao công suất khi chuyển số, do đó hiệu suất sẽ giảm. 2.2.3.3. Phân loại: a. Phân loại theo số bậc tự do Để nhận được một tỷ số truyền hoàn toàn xác định, trong hộp số hành tinh chỉ có một bậc tự do. Các bậc tự do còn lại phải loại trừ bằng liên kết cứng.Do vậy số bậc tự do trong cơ cấu bằng số liên kêt cứng cộng 1. Nếu một cơ cấu để gài một số truyền cần phải đóng một phanh dải hoặc ly hợp khóa, tức là phải tạo một liên kết cứng, như vậy cơ cấu có hai bậc tự do. Trong hộp số hành tinh 4,5 bậc tự do để nhận được một tỷ số truyền phải có 3,4 liên kết đồng thời tác động. Số lượng bậc tự do của hộp số hành tinh m phụ thuộc vào số lượng số truyền và số lượng dãy cơ cấu hành tinh cơ bản. Khi m lớn thì số lượng mối liên kết lớn nên kết cấu sẽ phức tạp. Bảng 2.1. Kiểu cơ cấu hành tinh và số lượng truyền , số lượng phần tử ma sát Số lượng tỉ số truyền m Kiểu hộp số hành tinh 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Số lượng phần tử ma sát cần thiết Cơ cấu hành tinh 2 bậc tự do 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Cơ cấu hành tinh 3 bậc tự do 3 4 4 4 5 5 5 5 6 Cơ cấu hành tinh 4 bậc tự do 4 5 5 5 5 5 6 6 Bảng 2.2. Kiểu cơ cấu hành tinh và số lượng truyền , số lượng phần tử ma sát Loại hộp số hành tinh Dãy cơ cấu hành tinh hai bậc tự do Dãy cơ cấu hành tinh ba bậc tự do Số phần tử ma sát 6 4 Số dãy cơ cấu hành tinh 5 3 b. Phân loại theo đặc tính ăn khớp: Theo đặc tính ăn khớp cơ cấu hành tinh có thể phân ra: - Dãy hành tinh ăn khớp trong, ngoài và hỗn hợp. Loại này có ưu điểm là nhỏ gọn, độ bền cao dùng phổ biến trên ôtô (hình 2.15a, 2.15c). - Dãy hành tinh ăn khớp ngoài, loại này chỉ dùng cho các hộp số cơ khí có tốc độ thấp, trên ôtô không hay dùng vì lý do hiệu suất thấp (hình 2.15b). (a) (b) (d), (c) Hình 2.14. Các dãy hành tinh cơ bản c. Phân loại theo kết cấu Theo kết cấu, cơ cấu bánh hành tinh có thể chia ra: - Loại dùng bánh răng trụ răng thẳng hoặc răng nghiêng (hình 2.14a và 2.14 b). Loại này dùng chủ yếu trong hộp số hay truyền lực bánh xe. - Loại dùng bánh răng côn (hình 2.14c và 2.14d). Dãy hành tinh dùng bánh răng côn thường sử dụng trong cụm vi sai giữa các bánh xe hay giữa các cầu . (a) (b) (c) Hình 2.15. Dãy cơ cấu hành tinh ba khâu (a, b) và 4 khâu (c). d. Phân loại theo số khâu: Nếu coi bánh răng hành tinh chỉ là khâu liên kết thì cơ cấu hành tinh có thể chia ra các loại: ba, bốn hay năm khâu. Bộ truyền hành tinh một dãy có ba khâu cơ bản N, M, G là bộ truyền đơn giản nhất. Trên hình 2.15a và 2.15b là các bộ truyền ba khâu. Các cơ cấu hành tinh loại bốn khâu thể hiện trên hình 2.15c. Loại năm khâu ít dùng, vì khi tăng số khâu dẫn tới tăng số bậc tự do của cơ cấu, đồng thời để đáp ứng các tỷ số truyền xác định đòi hỏi giải pháp công nghệ phức tạp, làm tăng cao giá thành. 2.2.3.4.Quan hệ động học và động lực học của các dãy hành tinh. a. Động học: Quan hệ động học giữa các phần tử của một dãy hành tinh có thể xác định bằng phương pháp đồ thị hay giải tích. Phương trình động học của dãy hành tinh trên cơ sở xác lập mối quan hệ tốc độ góc tương đối khi dừng giá hành tinh G. Hình 2.16. Mô tả cấu trúc và các quan hệ động học, động lực học của cơ cấu hành tinh cơ bản. Bánh răng mặt trời M; 2- Giá bánh răng hành tinh G; 3- Vành răng N Theo sơ đồ hình 2.16 được viết khi dừng giá hành tinh như sau: (2.22) Trong đó: nM, nN, nG – số vòng quay của các bánh răng M, N và giá G. , - tốc độ góc các bánh răng M, N và giá G. K được gọi là tỉ số truyền trong hay là đặc tính của dãy hành tinh. Dấu âm trước K xác định chiều quay của các bánh răng M và N khi dừng giá hành tinh là ngược chiều nhau. Giá trị K được xác định qua bán kính vòng lăn r hoặc số răng Z: K = (2.23) Trong đó: rM, rN, - bán kính vòng lăn của các vòng răng M, N ZM, ZN – tốc độ góc các bánh răng M, N. Phương trình động học của dãy hành tinh như trên là: (2.24) Ta có thể xác định tốc độ góc của M, N, G khi đã biết khâu nào là chủ động, khâu bị động và các liên kết trong các phần tử của dãy. Giá trị K của dãy bị hạn chế bởi kích thước của các bánh răng hành tinh và của kích thước chung. Giá trị K thường nhận được nhận từ 1,5 – 4. b. Động lực học: Coi cơ cấu quay đều và bỏ qua ma sát. Từ cân bằng hệ quay theo mômen: MM + MN – MG = 0 (2.25) Với: MM, MN, MG- mômen tác động lên các cơ cấu M, N, G. Giá trị MG tạo nên lực đặt tại tâm của bánh răng hành tinh. (2.26) Tại các điểm ăn khớp của bánh răng M, N bánh răng hành tinh chịu các lực FM, FN. FM = FN (2.27) Như vậy: FG = FM + FN (2.28) Khi có p bánh răng trong một dãy thì: FG = (2.29) Từ điều kiện cân bằng của bánh răng hành tinh. MN = - K MM. (2.30) MG = (1-K ) MM. (2.31) MG=. (2.32) Trong bộ truyền hành tinh, ổ đỡ của các bánh răng hành tinh còn chịu tác dụng của lực ly tâm: (2.33) Ở đây: - Khối lượng bánh răng hành tinh quay tương đối đối với cần dẫn. Lực ly tâm này khi lớn, có thể lớn hơn nhiều lần so với lực tác dụng tại điểm ăn khớp của các bánh răng. Do vậy, bánh răng, trục và ổ của nó phải có độ cứng vững cao, kích thước và trọng lượng càng nhỏ càng tốt. Cần dẫn là bộ phận quyết định đến tính chất chịu tải của các bánh răng hành tinh, nó thường được chế tạo dạng khối liền hay là có hai mặt bích lớn để tránh đặt công xôn cho trục bánh răng hành tinh. 2.2.3.5. Tải trọng tác dụng lên các cơ cấu khoá (điều khiển) a. Mômen phanh. Khi muốn khoá một phần tử của cơ cấu hành tinh đối với vỏ, cần phải tác động mômen ngoại lực vào cơ cấu. Trong trường hợp tổng quát: đã biết mômen chủ động , mômen bị động của cơ cấu thì có thể tính mômen khoá nhờ phương trình cân bằng mômen: (2.34) Với công thức xác định tỷ số truyền: (2.35) Có thể rút ra mômen khoá cần thiết: (2.36) Cơ cấu tạo phanh có thể là phanh dải hay ly hợp khoá. Khi không có điều kiện bố trí phanh dải (vì lý do kết cấu không cho phép dễ dàng điều chỉnh trong sử dụng) có thể dùng phanh dạng ly hợp, khoá giữa một khâu với vỏ hộp số. Hình 2.17. Xác định các giá trị tải trọng của cơ cấu khóa. a - Sơ đồ chung; b - Khi N khoá với G; c,d - Khi M khoá với G; MP Mcđ Mbđ MM Mcđ Mbđ MH Mkh Mkh Mcđ MM MH Mbđ Mkh Mcđ MM Mbđ MH (a) (b) (c) (d) b. Khoá bằng ly hợp khoá Đối với cơ cấu hành tinh một dãy có 3 phần cơ bản M, N và G, khi làm việc có thể khoá 2 phần tử lại với nhau. Như vậy mômen khoá này là nội lực của cơ cấu. Ta xét các trường hợp sau: - Khoá N với G (hình 2.17b): (2.37) (2.38) Vậy: (2.39) - Khoá M với G (hình 2.17c): + (2.40) + (2.41) - Khoá M với N (hình 2.17d): Khi đó: i = 1 và (2.42) Quá trình chuyển số thực chất là sự chuyển đổi trạng thái làm việc của cơ cấu. Do vậy, ngoài các giá trị mômen tính toán nói trên, cần thiết để ý đến các mômen quán tính. Nếu sự biến đổi trạng thái xảy ra đột ngột, nhất là khi thay đổi cả chiều quay của phần tử khoá, thì cần bố trí thêm khớp một chiều. Khớp này đặt song song với ly hợp khoá, đảm bảo là cơ cấu an toàn cho ly hợp khoá. Mặt khác việc bố trí như thế cho phép thu gọn kích thước của ly hợp khoá mà lại tăng được độ tin cậy của cơ cấu. Vì vậy các loại khớp một chiều thường được sử dụng nhiều trên ôtô du lịch. 2.2.3.6. Điều kiện công nghệ của bánh răng trong cơ cấu hành tinh. Bánh răng dùng trong hộp số hành tinh thường là bánh răng trụ răng thẳng hay răng nghiêng. Trong hộp số hành tinh ôtô du lịch thường dùng bánh răng nghiêng do các ưu điểm là có độ ồn nhỏ và độ bền cao. Số răng nhỏ nhất cho phép của bánh răng mặt trời . Còn đối với bánh răng hành tinh . Khi số răng của các bánh răng hành tinh càng nhỏ thì tốc độ quay càng lớn. Nếu biết trước đặc tinh K của dãy thì số răng của các bánh răng có thể xác định. Song phải đảm bảo các quan hệ theo điều kiện đồng trục, lắp ráp và lân cận. a. Điều kiện đồng trục (đảm bảo cho các bánh răng được đặt đúng tâm): Trục các bánh răng trung tâm phải trùng với trục chính của cơ cấu. Trong trường hợp bộ truyền gồm các bánh răng trụ, thì khoảng cách trục giữa các bánh răng trung tâm và bánh răng hành tinh là như nhau. Để đảm bảo điều kiện đồng trục cần phải có: (2.43) Ở đây: - Số răng tương ứng của bánh răng mặt trời và bánh răng bao - Số răng của bánh răng hành tinh. Trong trường hợp cơ cấu có hai bánh răng hành tinh thì phải xét riêng. b. Điều kiện lắp: Để đảm bảo cho các bánh răng hành tinh được bố trí với các khoảng cách đều nhau được thoả mãn nếu đỉnh răng của các bánh răng hành tinh trùng với chân răng của các bánh răng trung tâm, cụ thể là: (2.44) Ở đây: - Số lượng các bánh răng hành tinh; x - Hệ số bội số (số nguyên). c. Điều kiện lân cận: Đây là điều kiện đảm bảo giá trị khe hở cần thiết giữa các bánh răng hành tinh kề nhau. Điều kiện này được thoả mãm khi tổng bán kính các vòng trong đỉnh của các bánh răng hành tinh kề nhau phải nhỏ hơn khoảng cách tâm trục giữa chúng tức là , với , ở đây: - đường kính vòng đỉnh các bánh răng hành tinh; a - khoảng cách trục giữa các bánh răng hành tinh và bánh răng mặt trời. 0.5m l dH Hình 2.18. Giải thích điều kiện lân cận. Giá trị nhỏ nhất cho phép của hiệu được xác định bởi tổn thất do lưu thông và văng toé dầu, có thể thừa nhận bằng 0,5m (m - mô đuyn bánh răng). Tức là: Số răng của các bánh răng ăn khớp trong các cơ cấu hành tinh cao tốc không được có thừa số chung và số răng của các bánh răng trung tâm cũng không nên bằng bội số của số bánh răng hành tinh. 2.2.3.7. . Các cơ cấu hành tinh thường dùng trên ôtô. Cấu tạo của hộp số hành tinh dùng trên ôtô và các phuơng tiện giao thông khá phức tạp. Nó được tạo thành từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc từ các cơ cấu hành tinh tổ hợp. Trên ôtô, nhất là ôtô du lịch thường dùng ba dạng cơ cấu hành tinh điển hình sau đây. a. Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson a1 . Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson kiểu đơn giản Sơ đồ cấu tạo: Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson là bộ truyền hành tinh 1 dãy đơn giản (hình 2.27), gồm các bánh răng ăn khớp hỗn hợp (trong và ngoài) và ba trục. Các chi tiết bao gồm: một bánh răng mặt trời có vành răng ngoài M đặt trên một trục quay, một bánh răng ngoại luân có vành răng trong N đặt trên một trục quay khác đồng tâm với trục quay của M, các bánh răng hành tinh nằm giữa M và N và ăn khớp đồng thời với M và N (với M ăn khớp ngoài, với N ăn khớp trong), trục của các bánh răng hành tinh nối cứng với nhau trên cần dẫn G và chuyển động quay xung quanh đường tâm của M, N, trục của cần dẫn G là trục thứ ba của cơ cấu hành tinh. Như vậy ba trục của cơ cấu có cùng đường tâm quay và ở dạng trục lồng, được gọi là đường tâm trục của cơ cấu hành tinh, các trục đều có thể quay tương đối đối với nhau. Số lượng bánh răng hành tinh có thể là 1, 2, 3, 4 tuỳ thuộc vào kết cấu cụ thể. Các bánh răng hành tinh vừa có khả năng quay xung quanh trục của nó vừa có khả năng quay xung quanh trục của cơ cấu hành tinh. Cơ cấu hành tinh Wilson có ba phần tử: bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh, vành bánh răng. Bánh răng hành tinh được coi là khâu liên kết giữa 2 khâu còn lại. Theo phân tích động học của hộp số, chúng cần có một phần tử chủ động và một bị động. Do vậy, để nhận được một tỷ số truyền xác định, cơ cấu có thể có hai khả năng sau: - Khoá một phần tử với vỏ hộp số - Khoá hai phần tử với nhau. Cả hai khả năng đều cho phép: nếu trục vào có tốc độ quay ổn định thì tốc độ góc của trục ra sẽ ổn định. Hình 2.16. Cấu tạo cơ cấu hành tinh kiểu Wilson 1- Bánh răng hành tinh; 2- Vành bánh tinh; 3- Bánh răng mặt trời; 4- Cần dẫn. Nguyên lý làm việc: Quan hệ của số vòng quay trên trục bị động chia số vòng quay trên trục chủ động là tỉ số truyền của cơ cấu hành tinh ta đang xét. (2.45) Khả năng sử dụng: Khả năng sử dụng của cơ cấu hành tinh Wilson được trình bày dưới dạng sơ đồ trạng thái trong bảng 2.3. Trong đó tỷ số giữa số vòng quay trên trục chủ động chia cho số vòng quay trên trục bị động là tỷ số truyền của cơ cấu hành tinh ở trạng thái đang xét. Trong bảng 2.3 cho ta thấy cơ cấu Wilson có thể có 7 trạng thái. Phần tử liên kết được hiểu là phần tử nối với vỏ hoặc liên kết giữa hai phần tử với nhau. Tỷ số truyền được tính theo công thức:. Bảng 2.3. Sơ đồ các khả năng làm việc và ứng dụng của cơ cấu hành tinh kiểu Wilson. Số PA Sơ đồ bố trí Trạng thái khâu Công thức tính tỷ số truyền Sử dụng Vào Ra Khoá Khoảng i cho phép 1 M G N 2,5<i<5 Số truyền chậm 2 G M N 0,5<i<0,4 Số truyền nhanh 3 M N G -4<i4<1,5 Số lùi 4 N M G -0,7<i<-0,2 Số lùi nhanh 5 G N M 0,6¸0,8 Số truyền nhanh OD 6 N G M 1<i<2 Số truyền chậm 7 Khoá hai khâu với nhau 1 1 Số truyền thẳng Khả năng sử dụng trong hộp số ôtô: Khả năng sử dụng tỷ số truyền của cơ cấu hành tinh với chức năng là hộp số trên ôtô phụ thuộc điều kiện kết cấu và giới hạn làm việc của động cơ. Trong hộp sô ôtô, mặc dù đã sử dụng kết cấu trục lồng nhưng cũng không thể thường xuyên thay đổi trục chủ động và bị động. Trong thực tế trong hộp số ô tô, mặc dù dùng kết cấu trục lồng nhưng cũng không thể thường xuyên thay đổi trục chủ động và bị động. Thực tế, trong hộp số hành tinh, mỗi cơ cấu hành tinh thường chỉ đảm nhận có hai tỷ số truyền (nằm trong 5 trạng thái làm việc, trừ số Mo). Các hộp số hành tinh được tổ hợp từ hai hoặc nhiều cơ cấu hành tinh Wilson. a2. Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson tổ hợp. Tổ hợp bộ truyền cơ bản: Để đáp ứng số lượng tỷ số truyền cần thiết (ba đến năm số tiến), trên hộp số hành tinh của ôtô thường dùng từ hai đến ba cơ cấu hành tinh Wilson. Thường gặp hai dạng cơ bản là ghép nối song song và ghép nối nối tiếp. Trên hình 2.32a là sơ đồ ghép nối kiểu nối tiếp của hai cơ cấu hành tinh Wilson, khi đó tỷ số truyền sẽ bằng tích giữa hai tỷ số truyền của các cơ cấu hành tinh Wilson, còn số lượng số truyền được nhân lên gấp đôi, trên hình 2.33b là sơ đồ ghép nối song song của cơ cấu hành tinh Wilson. nra Mra nvào Mvào nra Mra nvào Mvào W W W b, a, W Hình 2.22. Sơ đồ ghép nối cơ cấu hành tinh cơ cấu hành tinh. a - Sơ đồ ghép nối tiếp; b - Sơ đồ ghép song song. Tổ hợp các loại bộ truyền theo nhóm: Hộp số chính có thể chia ra: một hoặc nhiều nhóm tỷ số truyền Hộp số có một nhóm tỷ số truyền gồm cơ cấu hành tinh kiểu SIMPSON, RAVIGNUAX hay tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh kiểu WILSON. Hộp số có hai hay nhiều nhóm tỷ số truyền gồm các cơ cấu hành tinh đã được tổ hợp như trên cùng với cơ cấu hành tinh đơn giản (WILSON) Các ô tô con hiện đại thường bố trí các loại động cơ có số vòng quay lớn (6000 - 1000 vg/ph) hộp số cần có nhiều số truyền và tỷ số truyền thay đổi trong giới hạn rộng, trong khi đó không gian chỉ cho phép trong giới hạn nhất định, vì vậy hộp số đã được cấu tạo thành hai phần (tạo nên hai nhóm số truyền) nhằm giảm bớt tỷ số truyền cho các bộ truyền, thu gọn kích thước chung. b. Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu hành tinh kiểu Simpson được trình bày trên hình 2.35 và bảng 2.4. Hình 2.23. Sơ đồ cơ cấu hành tinh tổ hợp Simpson 1- Vành răng 1; 2- Bánh răng hành tinh 1; 3- Bánh răng mặt trời 1; 4- Giá hành tinh 1; 5- Vành răng 2; 6- Bánh răng hành tinh 2; 7- Bánh răng mặt trời 2; 8- Giá hành tinh 2. Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson gồm hai cơ cấu hành tinh kiểu Wilson. Các phần tử M1, N1, H1, G1 thuộc dãy hành tinh thứ nhất, M2, N2, H2, G2 thuộc dãy hành tinh thứ hai. Chúng đã được ghép nối như sau: - Hai bánh răng mặt trời M1 và M2 đặt trên cùng một trục quay (liên kết cứng). - Giá hành tinh G2 liên kết cứng với bánh răng ngoại luân N1 Bảng 2.4. Nguyên lý làm việc cơ cấu hành tinh tổ hợp Simpson: Số truyền Phần tử chủ động Phần tử bị động Phần tử khóa Phần tử chạy không Công thức tính Khả năng chế tạo i ứng dụng trong hộp số 1 N2 N1 G1 .. 1 < i < ¥ Số truyền rất chậm 2 N2 N1 M1+M2 H1+G1 1 < i < ¥ Số truyền chậm 3 N2 N1 K1 nối với K2 H1,H2,M1,M2,G1 1 1 Số truyền thẳng R M1 N1 G1 G1 -¥<i<-1 Số lùi c. Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux: Trong cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux chia ra dạng bố trí: phương án A và B.Cấu tạo cơ cấu hành tinh của kiểu Ravigneaux gồm hai bánh răng mặt trời M1, M2 nối với hai trục khác nhau, hai nhóm bánh răng hành tinh H1, H2, ăn khớp với nhau và đặt chung trên một giá hành tinh G, một bánh răng ngoại luân N ăn khớp với H2, còn H1 ăn khớp với M2. Sơ đồ cấu tạo trình bày trên hình 2.36. và tóm tắt nguyên lý làm việc trong bảng 2.5. Hình 2.24. Sơ đồ của cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux 1- Bánh răng hành tinh H2; 2- Giá hành tinh; 3- Bánh răng hành tinh H1; 4- Bánh răng mặt trời M1; 5- Bánh răng mặt trời M2; 6- Bánh răng ngoại luân N Phương án A: Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux cho ba số tiến 1, 2, 3 và một số lùi R. Phương án B: Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux cho bốn số tiến 1, 2, 3, 4 (số 4 là số truyền tăng) và một số lùi R. Bảng 2.5. Tóm tắt nguyên lý làm việc với cả hai phương án trình bày ở Số truyền Phần tử chủ động Phần tử bị động Phần tử khóa Phần tử chạy không Công thức tính i Khả năng chế tạo i ứng dụng trong hộp số 1 M1 N G M2 1 < i < ¥ 2 M1 N M2 -- 1 < i < ¥ Số truyền chậm 3 M1+M2 N M1, M2 -- 1 1 Số truyền thẳng 4 G N M2 -- i < 1 Số truyền tăng R M2 N G M1, H1 - ¥ <i<-1 Số lùi Trên hình 2.25 trình bày các trạng thái làm việc của cơ cấu hành tinh Ravigneaux. N S1 S2 G bị khoá N M2 bị khoá N N M1 M1 M2 S1 S2 S2 Số 1 Số 4 Số 2 Số lùi Hình 2.25. Các trạng thái làm việc ở số 1, 2, 4, R của cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux (không mô tả ở số 3: số truyền thẳng). Từ bảng nguyên lý làm việc nhận thấy trục chủ động có thể liên kết với M1, M2, trục bị động liên kết với N do vậy kết cấu bố trí trên hộp số ôtô đảm bảo tính hợp lý cao. Khi M1 và M2 khóa cứng với nhau tạo nên số truyền thẳng (D). So với cơ cấu hành tinh kiểu Simpson, cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux cho khoảng tỷ số truyền rộng rãi hơn, ít gặp khó khăn trong chế tạo, nhiều hãng đã áp dụng cơ cấu hành tinh kiểu này trên ôtô con từ nhiều năm trước đây. 3. Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên xe Ford- Escape. 3.1. Giới thiệu tổng quan về xe Ford- Escape. Ngày 28-9-2007, Ford Việt Nam chính thức trình làng Escape 2.3L XLT (4x2) tại cuộc họp báo tổ chức tại thành phố Hồ Chí Minh. Phiên bản Ford Escape 2.3L XLT (4x2) là sự lựa chọn lý tưởng cho khách hàng yêu thích dòng xe thể thao có thể sở hữu một chiếc SUV với mức giá hợp lý, khả năng tiết kiệm nhiên liệu cao phù hợp với việc đi lại trong thành phố. Xe được trang bị động cơ Duratec 2.3L tích hợp hệ thống điều khiển van biến thiên VCT (Variable Cam Timming) cho phép tối ưu hóa thời gian, tăng công suất động cơ, tránh lãng phí nhiên liệu. Điểm đặc biệt là cần số được thay đổi từ vị trí tay lái xuống sàn xe đem lại cảm giác thuận tiện hơn cho người lái. Hệ thống treo trước độc lập, lò xo trụ và giảm chấn lắp độc lậpvới thanh giằng và hệ thống treo sau đã liên kết giúp xe vận hành êm ái và ổn định trên các địa hình phức tạp. Tính năng an toàn ưu việt với phanh đĩa bốn bánh kết hợp với hệ thống chống bó cứng phanh ABS cùng với hệ thống phân phối lực phanh điện từ EBD đảm bảo bánh xe không hãm cứng khi phanh gấp hay phanh trên các bề mặt trơn trượt. Túi khí với dây đai an toàn đảm bảo an toàn tối đa cho người lái và hành khách khi xảy ra va chạm. Hộp số tự động với 4 số giúp người lái xe không có trình độ cao có thể thuận tiện điều khiển. Mang lại cảm giác thoải mái khi lái xe trên các đoạn đường dài. Thông số kĩ thuật xe Ford- Escape Loại xe Du lịch Động cơ Xăng 2.3L VCT, 4 xi lanh thẳng hàng16 van trục kép Đường kính x hành trình 87,5 x 94 ( mm x mm ) Công suất cực đại 146 / 6000 ( Kw/ rpm ) Mômen xoắn cực đại 196 / 4000 ( Nm/ rpm ) Vận tốc cực đại 160 km/h Hệ thống truyền động 4 x 2 Hộp số 4 số tự động Tỷ số truyền 2,89; 1,57; 1; 0,698 Tỷ số truyền lùi 2,31 Kích thước Dài x rộng x cao 4470 x 1825 x 1770 ( mm x mm x mm ) Khoảng sáng gầm xe tối thiểu 200 ( mm ) Chiều dài cơ sở 2620 ( mm ) Chiều rộng cơ sở 1540 ( mm ) Bán kính quay vòng tối thiểu 5400 ( mm ) Trọng lượng không tải 790 / 790 ( kg) Trọng lượng toàn bộ 990 / 990 ( kg) Hệ thống treo Hệ thống treo trước Hệ thống treo độc lập lò xo trụ và thanh giằng Hệ thống treo sau Hệ thống treo độc lập đa điểm nối Hệ thống phanh Hệ thống phanh đĩa trước và sau Có ABS Có Vị trí của cần điều khiển số: - P: Vị trí đỗ xe, lúc này trục ra sẽ bị khóa bằng cơ cấu cơ khí, tín hiệu âm thanh sẽ phát ra khi cửa bên lái xe đang mở ra mà cần số không ở vị trí P. Khi muốn chuyển cần số ra khỏi vị trí P thì người lái phải bật khóa điện sang vị trí ON và đạp bàn đạp phanh. - R: Số lùi. Chỉ có thể chọn vị trí số lùi khi xe đã dừng hẳn và động cơ ở chế độ không tải. - N: Vị trí số 0, mômen quay sẽ không được truyền đến các bánh xe chủ động. - D: Vị trí số tiến. + Tự động chuyển số giữa các dải số 1, 2, 3 khi công tắc OD: OFF + Tự động chuyển số giữa các dải số 1, 2, 3, 4 khi công tắc OD: ON - 2: Vị trí số 2 (số tay), khi xe chạy trên các đoạn đường dốc hay khởi động trên các đoạn đường băng ,tuyết hoặc trơn trượt. Chức năng phanh động cơ sẽ xuất hiện cùng với vị trí số 2. - 1: Vị trí số 1 (số tay), khi xe chạy trên các loại đường dốc đứng, đường xấu mấp mô. Chức năng phanh động cơ sẽ xuất hiện cùng với vị trí số 1. 3.2. Khảo sát hộp số thủy cơ. 3.2.1. Biến mô và ly hợp biến mô. Hình 3.1 Bộ biến mô xe Ford- Escape 1-Bánh bơm; 2- Bánh tuốc bin; 3-Bánh phản ứng; 4-Má ly hợp; 5- Ly hợp đĩa; 6- Đĩa che; 7-Lò xo giảm chấn; 8- Tấm đế; 9- Moay ơ; 10, 12- Phớt làm kín; 11- Bu lông M15x1; 13- Bu lông M18x1; 14- Đinh tán; 15- Trục tuốc bin; 16- Trục bơm; 17-Trục bánh phản ứng Công dụng: Bộ biến mô vừa truyền vừa khuếch đại mô men từ động cơ bằng cách sử dụng dầu hộp số làm môi trường làm việc. Kết cấu: Bánh bơm được dẫn động trực tiếp từ trục khủy động cơ.Bánh tuốc bin 2 được nối then hoa với trục chủ động 14. Hai bánh bơm được lắp trên trục thông qua khớp một chiều . Ly hợp đĩa 6 dùng để khóa biến mô thủy lực được bố trí trong các te của nó. Tấm đế 9 nối với trục chủ động 18. Khi đóng ly hợp các đĩa ma sát ép chặt vào bề mặt trong của biến mô, nối cứng trục chủ động và trục bánh bơm 16. Nguyên lý làm việc. Khi động cơ hoạt động bánh bơm quay theo nhờ cố định với trục khủyu thông qua các bu lông M25 và M18. Dầu được chứa đầy trong biến mô. Chuyển động quay của bánh bơm sẽ sinh ra lực ly tâm làm cho dầu chuyển động tuần hoàn trong biến mô. Khi tốc độ bánh bơm tăng lên, năng lượng của dòng dầu đạt tới mức làm cho dòng dầu chuyển rời ra khỏi phần phía trên của cánh bơm. Những cánh dẫn dầu của tuốc bin sẽ tiếp nhận dòng dầu đó. Vì dòng dầu ra khỏi tuốc bin duy trì một động năng nên nó chuyển động sang cách tuốc bin thì động năng biến thành lực đẩy làm cho tuốc bin quay đi. Hoạt động của ly hợp một chiều đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn biến đổi mômen. Dòng chảy xoáy lốc là dòng chảy của dầu được bơm bằng cánh bơm khi nó đi qua tuốc bin vào bánh phản ứng và trở về bánh bơm.Khi dòng xoáy lốc vượt quá giới hạn tạo nên giai đoạn tăng mômen ở mức độ lớn. Dòng xoáy lốc đi qua bộ đảo chiều làm cho bộ đảo chiều có xu hướng quay ngược chiều kim đồng hồ Khi đó những viên bi chuyển động xuống phía dưới của rãnh nghiêng và khóa bộ đảo chiều với thân của nó. Do bánh phản ứng bị khóa cứng bởi khớp một chiều nên nó không quay, nhưng cánh của nó làm cho hướng của dòng dầu thay đổi sao cho chúng trợ giúp cho chuyển động quay của cánh bơm. Hình 3.2 . Khớp một chiều bị khóa Khi dòng xoáy lốc giảm thì sự biến đổi mômen cũng giảm theo. Khi tốc độ bánh bơm đạt 90% tốc độ bánh bơm thì bộ biến mô làm việc như một biến mô thủy lực . Trong trường hợp này khớp một chiều cho phép bánh phản ứng quay cùng chiều với bánh bơm. Hình 3.3. Khớp một chiều quay tự do. Trong giai đoạn khớp nối, biến mô truyền mômen từ đầu vào đến hộp số với tỉ số truyền gần bằng 1:1. Tuy nhiên giữa cánh bơm và tuốc bin có sự chênh lệch tốc độ ít nhất 4-5%, do vậy có hiện tượng mất năng lượng Để ngăn chặn điều đó và giảm tiêu hao nhiên liệu, một khớp khóa cứng sẽ nối một cách cơ khí cánh bơm và tuốc bin khi tốc độ xe khoảng 60 km/h do vậy công sẽ được truyền 100% đến hộp số. Ly hợp ma sát này là loại ly hợp ma sát đĩa làm việc trong chất lỏng (dầu) thời gian làm việc ngắn. Phần chủ động của ly hợp ma sát là vỏ của biến mô men, gắn liền với bánh bơm, trên bề mặt trong của vỏ biến mô men có một mặt phẳng dạng vành khăn tạo nên một mặt phẳng tựa của ly hợp ma sát. Phần bị động gắn liền với trục của bánh tuốc bin. Trên bề mặt đĩa bị động có gắn tấm ma sát bằng vật liệu ma sát hay kim loại gốm.Giảm chấn xoắn bố trí thông qua các lò xo đặt theo chu vi của đĩa để tạo nên khả năng giảm chấn. Cấp dầu Xả dầu Hình 3.4 Ly hợp biến mô nhả khớp. 1- Khớp một chiều; 2- Bánh bơm; 3- Bánh tuốc bin; 4- Ly hợp khóa; 5- Vỏ biến mô Khi xe chạy tại tốc độ thấp, dầu có áp suất ( áp suất biến mô ) chảy đến phía trước cuả khớp khóa. Do áp suất phía trước và phía sau của khóa bằng nhau nên khớp khóa nhả ra. Cấp dầu Xả dầu Hình 3.5. Ly hợp biến mô khóa. 1- Khớp một chiều; 2- Bánh bơm; 3- Bánh tuốc bin; 4- Ly hợp khóa; 5- Vỏ biến mô Khi xe chạy ở tốc độ trung bình và cao, dầu có áp suất chảy đến phần sau của khớp khóa cứng. Do vậy ly hợp bị ép vào vỏ biến mô. Kết quả là, khớp khóa biến mô và vỏ trước quay cùng nhau. 3.2.2. Bộ truyền bánh răng hành tinh. Hộp số CD4E được trang bị 2 bộ bánh răng hành tinh nhằm thay đổi phù hợp với tỉ số truyền của 4 số tiến và 1 số lùi. Tùy thuộc vào tỉ số truyền của bánh răng mặt trời, giá đỡ các bánh răng vệ tinh hoặc vòng răng được quay riêng biệt bằng cách giữ các bộ phận bằng ly hợp hay đai hãm. Thông số bộ bánh răng hành tinh: Loại Số răng Bánh răng mặt trời 1-2 54 Bánh răng hành tinh 1-2 24 Vòng răng 1-2 102 Bánh răng mặt trời lùi 58 Bánh răng hành tinh lùi 38 Vòng răng lùi 134 3.2.3. Ly hợp số lùi. Hình 3.6. Ly hợpsố lùi. 1- Phe hãm;2- Bánh răng số lùi; 3-Phe hãm; 4- Đĩa ép; 5-Đĩa ma sát; 6-Đĩa thép; 7-Phe hãm; 8-Lò xo hoàn lực; 9- Pit tông ly hợp số lùi; 10-Vỏ ly hợp số lùi; 11- Vỏ ly hợp số Tiến/ Phanh động cơ/ Trực tiếp * Công dụng: Bộ ly hợp sốlùi dùng để truyền mômen quay từ trục tuốc bin của hộp số đến bánh răng mặt trời lùi khi tay số ở vị trí R. * Chức năng: - Khi xe vào chế độ lùi, bộ ly hợp kết nối bánh răng số lùi 2 với vỏ ly hợp số lùi 10. - Bánh răng số lùi được nối với vỏ bộ ly hợp Tiến/ Phanh Động Cơ/ Trực tiếp bằng ăn khớp kiểu then hoa. Vỏ bộ ly hợp Tiến/ Phanh Động Cơ/ Trực tiếp được dẫn động trực tiếp từ trục sơ cấp cũng bằng ăn khớp kiểu then hoa. - Vỏ ly hợp số lùi 10 được kết nối với bánh răng mặt trời số lùi4 bằng sự ăn khớp kiểu răng con chó giữa bánh răng số lùi 2 với vỏ bánh răng mặt trời lùi 4. 3.2.4. Ly hợp trực tiếp. Hình 3.6. Ly hợp trực tiếp. 1- Vỏ ly hợp trực tiếp; 2- Phe hãm; 3- Đĩa ép; 4- Đĩa ma sát; 5- Vòng đệm; 6-Phe hãm; 7- Lò xo hoàn lực; 8, 10 – Phớt chắn dầu; 9- Pít tông; 11- Vỏ ly hợp tiến phanh động cơ; 12- Đĩa thép; 13-Trục tuốc bin; 14- Vòng răng 1-2; 15- Giá đỡ lùi. * Công dụng: - Ly hợp trực tiếp được dùng để truyền mômen quay từ trục sơ cấp 13 đến vòng răng1-2/ giá đỡ lùi khi xe chạy ở tốc độ số 3 và 4. Chức năng - Vỏ bộ ly hợp Tiến/ Phanh Động Cơ/ Trực tiếp (F/ C/ D) 11 được dẫn động trực tiếp từ trục sơ cấp cũng bằng ăn khớp kiểu then hoa. - Ly hợp trực tiếp đóng vai trò kết nối vỏ ly hợp F/ C/ D 11 với vỏ ly hợp trực tiếp 1. - Trên vòng miệng của vỏ ly hợp 1 được thiết kế nhiều rãnh chữ nhật nhằm kết nối vòng răng số 1-2/ giá đỡ lùi bằng cơ cấu kiểu răng con chó. 3.2.5. Ly hợp số tiến. * Công dụng: - Bộ ly hợp số tiến được dùng để truyền mô men quay từ trục sơ cấp của hộp số đến bánh răng mặt trời số 1-2 khi cần số ở vị trí D, 1, 2 Chức năng: - Bộ ly hợp số tiến đóng vai trò kết nối vỏ ly hợp F/C/D với vòng răng ngoài của ly hợp một chiều - Vỏ bộ ly hợp Tiến/ Phanh Động Cơ/ Trực tiếp ( F/ C/ D ) 11 được dẫn động trực tiếp từ trục sơ cấp cũng bằng ăn khớp kiểu răng then hoa. - Vòng răng ngoài của ly hợp một chiều kết nối với bánh răng mặt trời số 1-2. Hình 3.7. Ly hợp số tiến. 1- Vỏ ly hợp F/ C/ D; 2- Pít tông ly hợp số tiến; 3- Phớt chắn dầu; 4- Pít tông ly hợp phanh động cơ; 5- Lò xo hoàn lực; 6 -Phe hãm; 7-Đĩa ép ly hợp phanh động cơ; 8 – Đĩa thép ; 9- Đĩa ma sát; 10- Đĩa ép ly hợp số tiến; 11- Phe hãm; 12 -Trục tuốc bin; 13- Phe hãm; 14- Bánh răng ly hợp phanh động cơ; 15- Vòng răng ngoài ly hợp một chiều; 16, 18- Nắp đậy; 17- Cụm bi ly hợp một chiều; 19- Vòng đệ; 20- Phe hãm;21- Bánh răng mặt trời số 1-2 3.2.6. Ly hợp một chiều số tiến: Công dụng: - Ly hợp một chiều số tiến cũng tham gia để truyền mô men quay từ trục sơ cấp của hộp số đến bánh răng mặt trời số 1-2 khi cần số ở vị trí D, 1, 2 Chức năng: - Ly hợp một chiều số tiến đóng vai trò kết nối bộ ly hợp số tiến với bánh răng mặt trời 1-2. - Vòng trong của ly hợp một chiều số tiến được bố trí trên cùng một chi tiết với bánh răng mặt trời 1-2. (9) - Vòng răng ngoài (3) của ly hợp một chiều ăn khớp với các đĩa ma sátcuar ly hợp số tiến bằng kiểu răng then hoa. - Ly hợp một chiều số tiến cũng tham gia để truyền mô men quay từ trục sơ cấp của hộp số đến bánh răng mặt trời số 1-2 khi cần số ở vị trí D/ xe hoạt động ở các vị trí số 1, 2 và 3. Cùng với bộ ly hợp phanh động cơ, cả hai đều tham gia quá trình truyền mômen quay khi cần số ở vị trí số tay 1, 2 và 3. Hình 3.7. Ly hợp số tiến. 1- Phe hãm; 2- Bánh răng ly hợp phanh động cơ; 3- Vòng răng ngoài ly hợp một chiều;4, 6- Nắp đậy; 5- Cụm bi ly hợp một chiều; 7- Vòng đệ; 8- Phe hãm; 9- Bánh răng mặt trời số 1-2 3.2.7. Ly hợp phanh động cơ. Công dụng: - Bộ ly hợp phanh động cơ đóng vai trò truyền mô men quay từ trục sơ cấp hộp số đến bánh răng mặt trời khi xe hoạt động ở số tay 1, 2 và 3. Chức năng: - Bộ ly hợp phanh động cơ kết nối giữa vỏ ly hợp F/ C/ D và bánh răng mặt trời 1-2 với nhau. - Bánh răng ly hợp phanh động cơ là một bộ phận của vòng trong ly hợp một chiều số Tiến/ Bánh răng mặt trời 1-2. Hình 3.7. Ly hợp phanh động cơ.. Vỏ ly hợp F/ C/ D; 2- Pít tông ly hợp số tiến; 3- Phớt chắn dầu; 4- Pít tông ly hợp phanh động cơ; 5- Lò xo hoàn lực; 6 -Phe hãm; 7- Trục tuốc bin; 8 – Đĩa thép ; 9- Đĩa ma sát; 10- Đĩa ép ly hợp phanh động cơ; 11- Phe hãm; 12- Bánh răng ly hợp phanh động cơ; 13- Vòng răng ngoài ly hợp một chiều; 14, 16- Nắp đậy; 15- Cụm bi ly hợp một chiều; 17- Vòng đệ-; 18- Phe hãm; 19- Bánh răng mặt trời số 1-2. 3.2.8. Ly hợp 1 lùi. * Công dụng: - Bộ ly hợp 1 lùi cho phép giữ vòng răng 1- 2/ Giá đỡ lùi (2, 13) với vỏ hộp số khi cần số ở vị trí R và số 1( số tay). * Chức năng: - Bộ ly hợp 1 lùi đóng vai trò kết nối vòng răng 1-2/ Giá đỡ lùi (2, 13) với vỏ hộp số. - Răng ở các mép ngoài của đĩa thép (6) của bộ ly hợp 1 lùi sẽ ăn khớp với các rãnh trên hộp số. - Răng trong của đĩa thép (7) của bộ ly hợp 1 lùi sẽ ăn khớp với răng ngoài của giá đỡ lùi (13) bằng kiểu răng then hoa. Hình 3.8. Ly hợp 1 lùi. 1-Moay ơ ly hợp trực tiếp; 2- Vòng răng 1-2; 3- Pít tông ly hợp lùi; 4- Lò xo hoàn lực; 5- Phe hãm; 6- Đĩa thép; 7-Đĩa ma sát; 8- Đĩa ép; 9- Lò xo sống; 10- Bộ ly hợp một chiều;11- Đĩa đệm; 12- Phe hãm; 13- Giá đỡ lùi. 3.2.9. Ly hợp một chiều số 1. * Công dụng: - Bộ ly hợp một chiều số 1(4) cho phép vỏ hộp số giữ vòng răng 1-2/ Giá đỡ lùi với vỏ hộp số. * Chức năng: - Bộ ly hợp một chiều số1 đóng vai trò giữ nối vòng răng 1-2/ Giá đỡ lùi với vỏ hộp số. - Vòng ngoài của ly hợp một chiều số 1 được nối với vỏ hộp số bằng kiểu ăn khớp răng ngoài. Và vòng trong được nối với giá đỡ lùi bằng kiểu ăn khớp trong. Hình 3.8. Ly hợp một chiều số1. 1-Moay ơ ly hợp trực tiếp; 2- Vòng răng 1-2; 3- Lò xo sống ; 4-Bộ ly hợp một chiều; 5- Đĩa thép; 6- Đĩa ma sát; 7- Giá đỡ lùi. 3.2.10. Đai hãm. Công dụng: - Đai hãm cho phép giữ vỏ ly hợp số lùi và bánh răng mặt trời mặt trời lùi đứng yên khi hộp số hoạt động ở số 2 và số 4. Chức năng: - Phần ma sát ở bề mặt bên trong đai hãm cho phép đai hãm bó chặt với bề mặt tang trống và không cho tang trống quay. - Một đầu của đai hãm cố định vào vỏ của hộp số tự động, đầu còn lại liên kết với cần pít tông nằm trong bộ xi lanh điều khiển của đai hãm Hình 3.9. Đai hãm. 1-Đai ốc; 2- Phớt chắn dầu; 3-Cần pít tông ; 4-; Nắp xi lanh; 5- Pít tông ; 6- Lò xo hồi vị; 7, 8 Phớt chắn dầu; 9- Chốt; 10- Phanh hãm. 3.2.11. Bộ vi sai. Công dụng: - Bộ vi sai cho phép các bán trục xoay với tốc độ khác nhau khi xe đi vào đường vòng. Chức năng - Với cùng một độ bám mặt đường như nhau cả hai bán trục sẽ quay để truyền mô men với cùng tốc độ. - Nếu độ bám mặt đường khác nhau cả hai bán trục sẽ quay để truyền mô men với cùng tốc độ khác nhau. - Một bán trục có thể quay để truyền mômen trong khi bán trục còn lại đứng yên. Hình 3.10. Bộ vi sai. 1-Vỏ bộ vi sai; 2-Bánh răng dẫn động đồng hồ tốc độ; 3- Trục bánh răng vi sai; 4, 9 -Vòng đệm; 6- Bánh răng bên; 7- Bánh răng vi sai. 3.2.12. Bơm dầu hộp số. Công dụng: - Cung cấp dầu điều khiển đóng ly hợp. - Cung cấp dầu dưới áp suất mạch chính đến các hệ thống thủy lực. - Chứa các đường dẫn đến mạch dầu bộ ly hợp, ly hợp biến mô và mạch bôi trơn. Chức năng: - Bơm dầu hộp số gồm vỏ bơm (1), bánh răng chủ động và bị động, tấm phân cách (5), và một thân bơm (4). - Bánh răng chủ động của bơm nối với vỏ bộ biến mô thông qua trục dẫn động 9. Dầu hộp số được hút từ khoang chứa dầu bên dưới, đi qua lọc rồi tới bơm dầu. Áp suất dầu với dung tích cố định được điều tiết bởi van điều áp chính được bố trí trong cụm van điều khiển số chính. - Trên trục của thân bơm (4) có bảy vòng đệm cắt miệng để làm kín các mạch dầu. Hình 3.11. Bơm dầu hộp số. 1-Đệm; 2-Trục dẫn động bơm dầu; 3- Vòng đệm; 4-Thân bơm; 5- Vỏ bơm; 6- Vòng đệm làm kín vỏ bơm; 7- Bánh răng bơm; 8- Đầu dẫn động bánh răng chủ động; 9- Tấm phân cách. 3.2.13.Cơ cấu khoá trục bị động: Cơ cấu khoá trục bị động của hộp số là cơ cấu an toàn khi ôtô đứng yên tại chỗ. Khoá trục bị động làm việc khi cần chọn số để ở vị trí “P” (Parking). Do tác dụng đảm bảo an toàn của nó nên khoá trục bị động không tham gia vào việc thực hiện các số truyền của hộp số hành tinh. Đa số các ôtô dùng cơ cấu kiểu “cóc hãm”, một số khác đặt phanh dải.. Hình 3.12. Kết cấu cơ cấu khoá trục bị động 1-Vành răng khóa; 2 - Trục bị động; 3 - Mỏ khoá; 4 - Đòn dẫn. 1 2 3 4 Cấu tạo của khoá trục kiểu “cóc hãm” bao gồm: Vành khăn ngoài đặt trên trục bị động của hộp số, cóc hãm có mỏ tỳ vào vành răng và có thể xoay quanh trục nhỏ. Cóc hãm luôn luôn ở trạng thái mở bằng lò xo, 1 con trượt dạng cam thực hiện đóng mở cóc hãm di trượt trên trục và được điều khiển bởi cần chọn số thông qua dây cáp, trục quay và đòn xoay. Cơ cấu này được điều chỉnh cùng với việc điều chỉnh cam quay định vị của cần số chọn. Cơ cấu khoá trục bị động hộp số hành tinh là cơ cấu an toàn của ôtô ở trạng thái đỗ, người lài có thể rời khỏi xe mà ôtô không xảy ra hiện tượng “tự bò”. Mặt khác, khi xe đang chuyển động không được phép chọn cần số vào vị trí “P”. Tại vị trí này, khi xe còn lăn bánh, sẽ xảy ra hiện tượng khoá trục bị động đột ngột và có thể gây quá tải cho hệ thống truyền lực, hay xe bị quay ngoặt bất ngờ nguy hiểm. 3.3. Bộ điều khiển hệ thống truyền lực PCM (Powtrain control module). * Công dụng: - PCM điều khiển các hoạt động động cơ cũng như thực hiện các chức năng điều khiển hộp số. PCM điều khiển các solenoid chuyển số để điều khiển áp suất dầu mạch chính, thời điểm chuyển số, đóng ly hợp biến mô và phanh động cơ. * Chức năng: - PCM sử dụng các dữ liệu lập trình để điều khiển các chức năng chuyển số và thực hiện chế độ thích hợp để duy trì hoạt động ứng với điều kiện hoạt động của hộp số. - Theo dõi tình trạng hoạt động của các cảm biến. - Thông báo cho tài xế lỗi hư hỏng bằng cách bật sáng đèn cảnh báo OD/ OFF. - Lưu trữ cá mã hư hỏng xảy ra trong quá trình hoạt động hộp số. - Hỗ trợ nhân viên kỹ thuật chẩn đoán nhanh hư hỏng. Bộ điều khiển PCM Tín hiệu vào Tín hiệu ra - Cảm biến vị trí số. - Cảm biến tốc độ xe. - Cảm biến lượng khí nạp. - Cảm biến vị trí bướm ga. - Cảm biến vị trí trục khủy . - Công tắc bàn đạp phanh. - Cảm biến nhiệt độ dầu hộp số. - Cảm biến tốc độ trục sơ cấp. - Công tắc OD/ OFF. - Công tắc áp lực thấp máy lạnh. - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. P C M - Solenoid ly hợp biến mô (TCCS). - Solenoid chuyển số SS1. - Solenoid chuyển số SS2. -Ly hợp phanh động cơ. - Đèn cảnh báo OD/ OFF. 3.4. Hệ thống điều khiển thủy lực. 3.4.1. Van điều áp. Hình 3.13. Van điều áp. 1- Van điều áp sơ cấp; 2- Van điều áp thứ cấp; a- Từ bơm dầu; b- Xả dầu; c- Đến van rơle khóa biến mô; d- Áp suất bôi trơn; e- Từ van điều biến bướm ga. - Van điều áp sơ cấp điều chỉnh áp suất thủy lực (áp suất chuẩn) đến từng bộ phận tương ứng với công suất của động cơ để tránh mất mát công suất bơm. Ở vị trí bên dưới của van điều áp sơ cấp lực căng của lò xo và áp suất bộ điều biến tác dụng lên van, có tác dụng làm van bị đẩy lên. Ở vị trí bên trên áp suất chuẩn có tác dụng ấn van xuống. Áp suất chuẩn được điều chỉnh bằng sự cân bằng của 2 lực trên. - Van điều áp thứ cấp điều chỉnh áp suất bộ biến mô và áp suất bôi trơn. Lực căng của lò xo trong van tác dụng theo hướng lên trên, trong khi áp suất biến môcó tác dụng như một lực ấn xuống. Sự cân bằng của hai lực này sẽ điều chỉnh áp suất dầu của biến mô và áp suất bôi trơn. 3.4.2. Van bướm ga. Van bướm ga tạo ra áp suất bướm ga tương ứng với góc nhấn của bàn đạp ga (công suất của đầu ra của động cơ). Khi đạp chân ga, chốt chuyển xuống thấp bị ấn lên qua cáp dẫn động bướm ga và cam bướm ga. Do đó van bướm ga dịch chuyển lên trên bằng lò xo, mở khoang áp suất để tạo ra bướm ga. Áp suất này cũng tác dụng lên phần B của van bướm ga, và cùng với áp suất cắt giảm áp từ cắt giảm áp, áp suất này tác dụng lên phần A, cố gắngs đẩy van bướm ga lên một chút. Van bướm ga do đó đóng khoang áp suất lại khi lực ấn van bướm ga xuống và lực lò xo (được xác định bởi vị trí của chốt chuyển xuống số thấp, có nghĩa là góc mở của bướm ga) cân bằng nhau. Theo cách này, áp suất bướm ga được xác định bởi độ cân bằng giữa lực ấn lên và lực ấn xuống trên van bướm ga. Do vậy, áp suất bươm ga phụ thuộc vào góc mở của bướm ga của động cơ và tốc độ xe. Van bướm ga cấp áp suất bướm ga đến van chuyển số) Cùng lúc đó, áp suất bộ điều biến bướm ga, áp suất này dựa trên áp suất bướm ga, tác dụng lên van điều áp sơ cấp và điều chỉnh áp suất chuẩn phụ thuộc vào góc mở của bướm ga và tốc độ xe (áp suất cắt giảm áp). Hình 3.14. Van bướm ga. 1- Van bướm ga; 2- Van cắt giảm áp; a- Đến van diều biến bướm ga; b- Từ áp suất chuẩn; c- Từ van chuyển số 2; d- Áp suất bướm ga (đến từng van chuyển số). 3.4.3. Van rơle khóa biến mô. Hình 3.15. Ly hợp khóa biến mô nhả khớp. 1- Van rơle khóa biến mô; 2- Solenoid SS3 ON; 3- Van tín hiệu khóa biến mô; a- Đến két làm mát; b- Đến khoang trước; c- Đến khoang sau; d- Áp suất chuẩn; e- Áp suất biến mô; f- Từ van chuyển số 2. Van rơle khóa biến mô sẽ đảo ngược chiều dòng dầu chảy qua bộ biến mô phụ thuộc vào solenoid ly hợp khóa biến mô và áp suất từ van tín hiệu.Khi áp suất tín hiệu tác dụng lên phần dưới van rơle khóa biến mô, van này bị ấn xuống.Mở khoang phía sau của ly hợp khóa biến mô, làm cho nó ăn khớpNếu áp suất tín hiệu bị cắt, van rơle khóa biến mô bị ấn xuống bằng áp suất chuẩn và lực lò tác động lên phần đầu của van. Mở khoang dầu đến phía trước của ly hợp khóa, làm cho nó nhả khớp. Hình 3.16. Ly hợp khóa biến mô nhả khớp. 1- Van rơle khóa biến mô; 2- Solenoid SS3 OFF; 3- Van tín hiệu khóa biến mô; a- Đến két làm mát; b- Đến khoang trước; c- Đến khoang sau; d- Áp suất chuẩn; e- Áp suất biến mô; f- Từ van chuyển số 2. 3.4.4. Van điều khiển chuyển số. PCM điều khiển quá trình chuyển số thông qua các van chuyển số. Bằng cách đóng các ly hợp, mô men được truyền từ trục khuỷu đến bộ truyền lực cuối. 3.4.4.1. Van điều khiển chuyển thứ 1. Hình 3.17. Van chuyển thứ 1. 1- Từ van điều áp; 2,3,4- Từ van tay; 5- Đến đai hãm 2-4; 6- Đến ly hợp 1/ lùi Công dụng: Tự động chuyển số giữa số 1 và số 2. Hoạt động: Khi tay số D với solenoid SS1 ON, đường dầu 4 được tháo ra. Kết quả là lực lò xo và áp suất dầu 1 đẩy van về phía bên phải , di chuyển van vào vị trí số 1. Dầu từ van tay tới bộ tích áp số tiến đóng ly hợp số tiến. Khi tốc độ động cơ tăng lên, PCM chuyển SS1 OFF . Áp suất dầu 4 thắng áp suất dầu 1 và lực lò xo đẩy van sang bên trái, di chuyển van vào vị trí số 2. Áp suất dầu 2 được đưa tới 5 đóng đai hãm 2-4. 3.4.4.2. Van điều khiển chuyển thứ 2. Công dụng: Tự động chuyển số giữa số 2 và số 3. Hoạt động: Khi solenoid chuyển số SS2 ON, đường dầu 4 được tháo ra. Kết quả là lực lò xo và áp suất dầu 1 đẩy van về phía bên phải, di chuyển van vào vị trí số 2. Trong lúc đó solenoid SS1 OFF đóng đai hãm 2-4. Khi tốc độ động cơ tăng lên, PCM chuyển SS2 OFF, SS1 ON . Áp suất dầu 4 thắng áp suất dầu 1 và lực lò xo đẩy van sang bên trái, di chuyển van vào vị trí số 3. Áp suất dầu 2 được đưa tới 7 đóng ly hợp trực tiếp. Lúc đó dầu đi xuyên qua van chuyển số 2 tác động lên van cắt giảm áp. Làm giảm bớt áp suất bướm ga Hình 3.18. Van chuyển thứ 2. 1-Từ van điều áp; 2,3,4- Từ van tay; 7- Đến van cắt giảm áp; 8- Đến ly hợp trực tiếp * Khi solenoid chuyển số SS1 OFF và SS2 OFF, hộp số hoạt động ở số 4. (b) (a) Hình 3.19. Van chuyển thứ 1 và 2. a- Van chuyển số thứ 1; b- Van chuyển số thứ 2; 1-Từ van điều áp; 2,3,4- Từ van tay; 5- Đến đai hãm 2-4; 6- Đến ly hợp 1/ lùi 7- Đến van cắt giảm áp; 8- Đến ly hợp trực tiếp 3.5. Kết cấu cầu chủ động. Hình 3.20. Kết cấu cầu chủ động. 1- Khóa chặn; 2- Đai ốc vòng điều chỉnh; 3- Nắp ổ trục; 4-Bánh răng vành chậu; 5- Bánh răng hành tinh; 6- Vỏ vi sai; 7-Bánh răng bán trục ra; 8- Ca bi; 9- Truyền lực chính; 10-Vòng bi đỡ trong; 11- Ống lót; 12- Phớt chắn dầu; 13- Mặt bích nối trục ; 14-Đai ốc hãm; 15- Tấm chắn bụi; 16- Vòng bi đỡ ngoài; 17- Đệm điều chỉnh; 18- Vỏ truyền lực chính; 19- Bu lông bánh răng vành chậu; 20- Đệm lót; 21– Đệm ma sát; 22- Trục bánh răng hành tinh; 23- Bán trục ra. Cầu sau chủ động của ôtô Ford- Escape là loại đơn chỉ có một cặp bánh răng ăn khớp. Trục truyền lực chính được đặt trên vòng bi đỡ trong 10. Các bu lông 21 bắt chặt vỏ vi sai vào bánh răng vành chậu 4. Các đệm lá điều chỉnh khe hở giữa cặp bánh răng của truyền lực chính bằng cách thay đổi số lượng các lá.Các bán trục 23, một đầu của mỗi một bán trục được đặt trên ổ bi 8 lắp trong đầu hộp. Ổ bi được lắp ép lên bán trục và được định vị bởi đai ốc vòng điều chỉnh 2 và khóa chặn 1. Khe hở ăn khớp giữa các bánh răng hành tinh được điều chỉnh bằng đai ốc 2. Cơ cấu vi sai bánh răng côn có tác dụng làm cho hai bánh xe chủ động quay cùng tốc độ khi chuyển động thẳng và quay khác tốc độ khi ô tô chuyển động quay vòng. Cấu tạo gồm có bánh răng 7 gọi là bánh răng bán trục hay bánh răng mặt trời ra 7, bánh răng hành tinh 5, vỏ vi sai 6, lắp cố định với trục bằng rãnh then hoa. Hai bánh răng 5, gọi là bánh răng hành tinh luôn ăn khớp với các bánh răng bán trục, và có thể tự xoay xung quanh đường tâm của nó. Vỏ hay hộp vi sai 6 có gắn bánh răng vành chậu 4 ăn khớp với bánh răng của bộ truyền lực chính. Hình 3.21. Cơ cấu vi sai. 1,9- Bán trục; 2- Vỏ; 2,5- Bánh răng bán trục; 4,11- Trục bánh răng hành tinh 10; 6, 7- Cặp bánh răng của bộ truyền lực chính; 8- Trục bánh răng- 7,10; Bánh răng hành tinh. Khi ô tô chuyển động trên đường, cơ cấu vi sai làm việc như sau: - Ô tô chuyển động thẳng trên đường bằng phẳng, lực cản ở hai bánh xe chủ động bên trái và phải như nhau thì tốc độ quay của bán trục bên trái (n1), bán trục bên phải (n9) và vỏ vi sai 2 (nvs) bằng nhau. n1 = n9 = nvs (4.1) n1 + n9 = 2 nvs (4.2) Hai bánh răng hành tinh 10 không có chuyển động tương đối so với bánh răng bán trục 3 và 5. - Ô tô chuyển động trên đường cong ( bên phải), lực cản ở hai bánh xe chủ động khác nhau. Lúc này, bánh răng hành tinh 10 vừa quay quanh trục 4 và 11, vừa lăn trên bánh răng bán trục 3 và 5. Do lực cản của bánh xe chủ động bên phải tăng lên, qua bán trục phải 9, làm cho bánh răng bán trục, giảm tốc độ quay với trị số là: (4.3) Trong đó: n10 - tốc độ quay của bánh răng hành tinh 10. Z10- số răng của bánh răng hành tinh 10. Z5- số răng của bánh răng hành tinh 5. Đồng thời bánh răng bán trục 3 được tăng thêm tốc độ quay với trị số như trên . (4.4) (4.5) (4.6) Nếu bán trục bị hãm hoàn toàn thì tốc độ quay của bán trục này bằng không . Lúc này ô tô không chuyển động được . Muốn khắc phục hiện tượng này phải nối cứng hai bán trục lại với nhau. 4. Kết luận Sau hơn ba tháng làm việc liên tục, ban đầu có hơi bối rối vì đề tài quá mới mẻ và mất nhiều thời gian cho việc tìm tài liệu đọc tìm hiểu nội dung của đồ án. Với cố gắng của bản thân và được sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn em đã hoàn thành đề tài được giao. Vì khả năng có hạn, tài liệu về hộp số tự động hạn chế nên em chỉ mới hoàn thành được những phần cơ bản của đề tài được giao mà chưa giải quyết triệt để các nội dung liên quan đến đề tài như: - Mạch thủy lực điều khiển các số. - Mạch thủy lực bôi trơn. Thời gian làm việc ít ỏi so với nhiệm vụ được giao, kiến thức thực tế về lĩnh vực này lại còn ít, do vậy đề tài này chắc hẳn còn nhiều thiếu sót. Rất mong các thầy cô giáo và các bạn thông cảm, bổ sung các sai sót để đề tài này được hoàn thiện. Em xin chân thành cảm ơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng. “Lý thuyết ô tô, máy kéo”. NXB khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 1998. [2]. Nguyễn Hoàng Việt. “Kết cấu và tính toán ô tô” - Tài liệu lưu hành nội bộ của khoa cơ khí Giao Thông. Đại Học Đà Nẵng. Đà Nẵng, 1998. [3]. Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Đình Kiên. “Thiết kế và tính toán ô tô, máy kéo”. NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp. Hà Nội, 1985. [4]. Nguyễn Khắc Trai. “Hệ thống truyền lực ô tô con”. NXB Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 1999. [5]. “Catolog FORD-ESCAPE”. Công ty ô tô FORD Việt Nam. [6]. Đinh Ngọc Ai- Đặng Huy Chi-Nguyễn Phước Hoàng- Phạm Đức Nhuận. “Thủy lực và máy thủy lực – Tập II”. NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp. Hà Nội, 1972 [7]. “Team- Hộp số tự động”. Công ty ô tô TOYOTA Việt Nam. [8]. “Hộp số tự động”. Công ty ô tô FORD Việt Nam.