Thiết bị và nguyên lý hoạt động của hộp số tự động ô tô

2024 Tác giả: Erin Ralphs | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-19 19:59

Ngày nay, ô tô được trang bị nhiều loại hộp số khác nhau. Và nếu như trước đây đa số là thợ cơ khí thì giờ đây, ngày càng nhiều tài xế chuộng xe số tự động. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên, bởi vì hộp số như vậy sẽ thuận tiện hơn khi sử dụng, đặc biệt là khi đi trong thành phố. Cho đến gần đây, các hộp như vậy được đặc trưng bởi hiệu quả thấp. Bộ chuyển đổi mô-men xoắn cũ chuyển sang bánh răng chậm và cùng với đó là chiếc xe tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn. Nhưng ngày nay thiết kế, thiết bị và nguyên lý hoạt động của hộp số tự động có đôi chút khác biệt. Những hộp này là cách để chuyển đổi nhanh chóng và cùng với đó là xe tiêu tốn ít nhiên liệu hơn. Nhưng điều đầu tiên trước tiên.

Loại

Hiện tại có một số loại hộp số tự động. Đây là loại tự động cổ điển với bộ biến mô, bộ biến đổi và rô bốt DSG. Sau này được phát triển đặc biệt bởi mối quan tâm "Volkswagen-Audi". Thiết bị và nguyên lý hoạt động của hộp số tự động của các loại này là khác nhau đáng kể. Nhưng điều hợp nhất chúng là việc chuyển đổi tốc độ ở chế độ tự động. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các tính năng của từng đường truyền này.

Súng máy thường

Đó là hộp số cơ thủy. Mặc dù thực tế là thiết kế đã xuất hiện cách đây hơn nửa thế kỷ, nhưng nó vẫn rất phù hợp. Tất nhiên, thiết bị của nó đã được cải tiến đáng kể cho đến ngày nay. Bây giờ những hộp này có sáu bánh răng. Nếu chúng ta nói về những chiếc ô tô từ những năm 80 và 90, chúng có hộp số tự động bốn cấp.

Hộp số này bao gồm:

• Hộp số tay.
• Bộ chuyển đổi mô-men xoắn hoặc bánh rán.
• Hệ thống điều khiển.

Nếu một chiếc xe dẫn động cầu trước được trang bị hộp số như vậy, thì hộp số chính và bộ vi sai cũng được bao gồm. Một trong những bộ phận cơ bản nhất trong hộp số tự động là bộ biến mô. Nó bao gồm một số phần. Đó là bơm, tuabin và bánh xe của lò phản ứng. Nhờ chúng, mô-men xoắn từ động cơ đốt trong sang hộp số sàn được thực hiện một cách trơn tru.

Một thiết bị hộp số tự động khác bao gồm ly hợp (bánh đà tự do và bộ chặn). Các phần tử này cùng với các bánh tuabin, được đóng trong một vỏ kim loại tròn, có hình dạng giống như một chiếc bánh rán. Bên trong bộ biến mô có chất lỏng ATP làm việc. Bánh bơm được nối với trục khuỷu. Và từ phía bên của trạm kiểm soát là tuabin. Một bánh xe phản ứng cũng được đặt giữa hai phần tử này.

Nó hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của loại hộp số tự động này là gì? Một máy vòng kín cổ điển hoạt động. Như chúng ta đã nói trước đó, có ATP bên trongchất lỏng. Nó là một loại dầu bánh răng. Nhưng, không giống như hộp số cơ khí, nó không chỉ thực hiện chức năng bôi trơn mà còn truyền mô-men xoắn. Nguyên lý hoạt động của khớp nối lưu chất hộp số tự động là gì? Dưới áp suất, chất lỏng này đi vào bánh tuabin (từ bánh bơm), và sau đó đi vào bánh phản ứng. Vì nó có các cánh có hình dạng đặc biệt, tốc độ dòng chất lỏng bắt đầu tăng dần trong quá trình quay của phần tử. Do đó, dầu ATP dẫn động bánh xe tuabin.

Mô-men xoắn cực đại trong hộp số được tạo ra khi xe khởi động. Khi tốc độ của máy tăng lên, ly hợp khóa được kích hoạt. Cái thứ hai phục vụ để chặn cứng "bánh rán" của hộp số tự động trong một số chế độ vận hành của động cơ đốt trong. Điều này thường xảy ra khi tốc độ quay của các trục là như nhau. Vì vậy, mô-men xoắn được truyền trực tiếp đến hộp, không bị "la" và làm thay đổi tỷ số truyền. Nhân tiện, ly hợp trượt được sử dụng trên hộp số tự động hiện đại. Nó có thể loại bỏ sự chặn hoàn toàn của bộ biến mô ở một số chế độ nhất định. Điều này góp phần tăng tốc mượt mà và tiết kiệm nhiên liệu.

Hộp số tay trong hộp số tự động

Như vậy, không có cơ khí nào quen thuộc với tất cả người lái xe trong hệ thống truyền động này. Vai trò của hộp số cơ khí do hộp số hành tinh thực hiện. Nó có thể được thiết kế cho một số bước khác nhau - từ bốn đến tám. Tuy nhiên, các tùy chọn phổ biến nhất vẫn là hộp số tự động sáu cấp. Trong một số trường hợp hiếm hoi, bạn có thể tìm thấy hộp số tự động chín cấp (ví dụ: trên Range Rover Evog).

Hộp số tự động hoạt động như thế nào? Nút này trong quá trình truyền là một tập hợp của một số tốc độ tuần tự. Tất cả chúng được thống nhất trong một bộ bánh răng hành tinh. Hộp số hành tinh bao gồm các thành phần sau:

• Mặt trời và bánh răng.
• Hãng.
• Vệ tinh.

Nếu bạn nghiên cứu chi tiết về thiết bị và nguyên lý hoạt động của bộ biến mô hộp số tự động, bạn sẽ nhận thấy rằng sự thay đổi mô-men xoắn được thực hiện chính xác với sự trợ giúp của người vận chuyển, cũng như vòng và bánh răng. Khi cơ cấu thứ hai bị chặn, tỷ số truyền tăng lên. Việc chặn chính nó được thực hiện bởi hoạt động của ly hợp ma sát. Chúng giữ các bộ phận của hộp số hành tinh bằng cách nối chúng với thân hộp. Tùy thuộc vào thương hiệu xe mà thiết kế sử dụng phanh ma sát nhiều đĩa hoặc dải. Cả hai loại hệ thống này đều được điều khiển bằng xi lanh thủy lực. Tín hiệu đến bộ ly hợp đến từ mô-đun phân phối. Và để ngăn sóng mang quay theo hướng ngược lại, hộp số tự động có ly hợp chạy quá tốc.

Hệ thống điều khiển

Bây giờ không thể tưởng tượng được hộp số tự động, nguyên tắc của nó sẽ không phụ thuộc vào thiết bị điện tử. Vì vậy, hệ thống này bao gồm các cảm biến khác nhau, một mô-đun phân phối và một đơn vị điều khiển. Trong quá trình vận hành hộp số tự động, hệ thống đọc thông tin từ các phần tử khác nhau. Đây là một cảm biến nhiệt độ ATP-chất lỏng, tốc độ trục ở đầu ra và đầu vào, cũng như vị trí của chân ga. Tất cả các tín hiệu này được xử lý trong thời gian thực. Sau đó, đơn vị điều khiển tạo ra điều khiểnxung đi vào các cơ cấu chấp hành. Chúng tôi cũng lưu ý rằng nguyên tắc hoạt động của thân van hộp số tự động không chỉ dựa trên việc đọc dữ liệu từ các cảm biến mà còn dựa trên sự phối hợp của các tín hiệu có sẵn trong bộ điều khiển động cơ điện tử.

Mô-đun phân phối chịu trách nhiệm điều khiển dòng chảy của chất lỏng làm việc và hoạt động của ly hợp ma sát, bao gồm:

• Van điện từ (chúng được điều khiển bằng cơ học).
• Van ống đệm.
• Vỏ nhôm chứa các bộ phận trên.

Xem xét nguyên lý hoạt động của hộp số tự động Toyota, cần lưu ý một điều quan trọng như hộp số tự động. Các bộ phận này còn được gọi là van điện từ. Solenoids dùng để làm gì? Nhờ các yếu tố này, áp suất của ATP trong chất lỏng được điều hòa. Áp suất dầu đến từ đâu? Nhiệm vụ này được thực hiện bởi một bơm bánh răng hộp số tự động đặc biệt. Nguyên lý hoạt động của nó rất đơn giản. Phần tử này hoạt động từ trung tâm "bánh rán". Tôi quay với một tần số nhất định, nó sẽ hút một lượng dầu nhất định với các cánh bơm và bơm nó. Và để chất lỏng làm việc không bị quá nóng và nguyên tắc hoạt động của hộp số tự động của ô tô không bị vi phạm, có một bộ tản nhiệt trong thiết kế của một số hộp. Nó có thể được đặt riêng ở phía trước (ẩn dưới cản) hoặc kết nối với bộ tản nhiệt làm mát chính. Phương án thứ hai thường được thực hành trên xe Mercedes.

Bộ chọn

Nguyên lý hoạt động của bộ chọn hộp số tự động vô cùng đơn giản. Cơ chế này được kết nối cấu trúc với ống chỉ, thực hiện một chế độ nhất địnhhộp số tự động làm việc. Có một số trong số chúng:

• Đậu xe.
• Đảo ngược.
• Trung tính.
• Ổ.

Nhưng đó không phải là tất cả. Nếu chúng ta xem xét nguyên lý hoạt động của hộp số tự động Honda, bạn sẽ nhận thấy rằng có một chế độ thể thao trên bộ chọn. Để bật, chỉ cần di chuyển tay cầm đến vị trí thích hợp. Xét về nguyên lý hoạt động của hộp số tự động Nissan, điều đáng nói là trên một số mẫu xe có khả năng chuyển số tay.

DSG Robot

Loại hộp số tự động này đã xuất hiện tương đối gần đây. Các mô hình đầu tiên chỉ bắt đầu được sử dụng vào giữa những năm 2000. Ban đầu, những chiếc hộp như vậy được lắp đặt trên xe Skoda. Nhưng chúng cũng có thể được tìm thấy trên Volkswagens và Audis.

Trong số các tính năng, đáng chú ý là nguyên lý hoạt động của hộp số tự động hoàn toàn khác. Về nguyên tắc, bộ biến mô như vậy không có ở đây. Thay vào đó, nó sử dụng ly hợp đĩa kép và bánh đà khối lượng kép. Thiết kế này cho phép bạn giảm đáng kể khoảng thời gian giữa các lần chuyển số.

Về thiết bị, hộp này bao gồm:

• Hộp số tay với hai hàng bánh răng.
• Hệ thống điều khiển điện tử.
• Khác biệt.
• Bánh răng cuối cùng.
• Ly hợp kép.

Tất cả các yếu tố trên được bao bọc trong một vỏ kim loại duy nhất. Tại sao thiết kế lại sử dụng ly hợp kép và hai hàng bánh răng? Nếu xét về nguyên lý hoạt động của hộp số tự động ô tô DSG thì bạn cầnlưu ý rằng trong khi một thiết bị đang hoạt động, thiết bị thứ hai đã chuẩn bị cho lần đưa vào tiếp theo. Điều này xảy ra khi tăng tốc và khi giảm tốc. Ly hợp ma sát cũng có trong hộp số như vậy. Chúng được liên kết thông qua trung tâm chính với các bánh răng trong bộ truyền động.

Có một số loại hộp DSG:

• Sáu tốc độ.
• Bảy tốc độ.

Nguyên lý hoạt động của loại hộp số tự động đầu tiên dựa trên hoạt động của ly hợp "ướt". Vì vậy, trong hộp có một loại dầu đặc biệt không chỉ cung cấp dầu bôi trơn mà còn làm mát các bộ ly hợp. Chất lỏng dưới áp suất lưu thông trong hệ thống và truyền mô-men xoắn.

Đối với loại DSG thứ hai, ly hợp khô đã được áp dụng ở đây. Nguyên tắc hoạt động tương tự như hộp số tay - đĩa được ép vào bánh đà và thông qua ma sát, truyền mô-men xoắn. Theo các chuyên gia, một sơ đồ thiết kế như vậy là ít đáng tin cậy. Tài nguyên đĩa khoảng 50 nghìn km và chi phí thay thế lên tới 700 đô la, bao gồm cả vật tư tiêu hao.

Dải bánh răng bao gồm số lùi, số chẵn và số lẻ. Mỗi hàng là một bộ trục (bao gồm sơ cấp và thứ cấp), cũng như một bộ bánh răng nhất định. Để thực hiện chuyển động lùi, thiết kế sử dụng một trục trung gian với một số lùi.

Như trong một chiếc máy cổ điển, có một thiết bị điện tử điều khiển sự thay đổi tốc độ. Điều này bao gồm bộ điều khiển, cảm biến và cơ cấu chấp hành. Vì vậy, trước tiên, các cảm biến đọc dữ liệu về tốc độ của trục vàvị trí của phuộc bánh răng, sau đó thiết bị phân tích thông tin này và áp dụng một thuật toán điều khiển cụ thể.

Mạch thủy lực DSG bao gồm:

• Van ống đệm hoạt động từ bộ chọn.
• Van điện từ (cùng loại van điện từ). Chúng phục vụ sang số ở chế độ tự động.
• Van điều khiển áp suất, góp phần vào hoạt động trơn tru của ly hợp ma sát.

DSG hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực hộp số tự động của rô bốt là chuyển số tuần tự một số bánh răng. Khi ô tô bắt đầu chuyển động từ một nơi, hệ thống bao gồm vận tốc đầu. Trong trường hợp này, thứ hai đã được tham gia. Ngay sau khi xe đạt tốc độ cao hơn (khoảng 20 km / h), thiết bị điện tử sẽ chuyển tốc độ tăng lên. Bánh răng thứ ba đã được lắp vào. Điều này tăng lên đến mức cao nhất. Nếu xe giảm tốc độ, thiết bị điện tử sẽ chuyển sang số đã thấp. Việc chuyển số diễn ra ngay lập tức, vì thiết kế bao gồm hai hàng bánh răng.

Đơn

Cần lưu ý rằng hộp số như vậy không được sử dụng trên mọi ô tô. Như chúng tôi đã nói trước đó, phần lớn là xe của VAG. Nhưng xe thương mại (ví dụ, Volkswagen Crafter) không được trang bị chúng. Và tất cả chỉ vì hộp được thiết kế cho một ngưỡng mô-men xoắn nhất định. Nó không được vượt quá 350 Nm.

Điều này áp dụng cho hộp số sáu tốc độ. DSGở bảy tốc độ và không chịu được nhiều hơn 250 Nm. Do đó, bạn có thể gặp nhiều nhất một chiếc hộp như vậy trên Tuareg và những chiếc xe yếu hơn như Passat hoặc Octavia.

Biến thể

Hộp số này cũng hoạt động ở chế độ tự động. Nó xuất hiện cách đây nửa thế kỷ, nhưng chỉ 10-15 năm gần đây mới được sử dụng tích cực. Biến thể là gì? Đây là hộp số tự động biến thiên liên tục, thay đổi tỷ số truyền một cách trơn tru nhờ truyền động dây đai hoặc xích. Tỷ số truyền thay đổi khi xe tăng tốc. Hiện tại, hộp như vậy được sử dụng rộng rãi bởi các hãng xe sau:

• Nissan.
• Mercedes.
• Honda.
• Audi.
• Subaru.
• Toyota.
• Ford.

Ưu điểm của hộp này là gì? Nhờ tỷ số truyền mượt mà, xe tăng tốc nhanh và không bị giật cục. Người lái và hành khách không cảm thấy bị giật trong quá trình tăng tốc, cho dù bạn nhấn chân ga mạnh đến mức nào. Tuy nhiên, có những cạm bẫy ở đây. Một hộp như vậy cũng có giới hạn mô-men xoắn, giống như DSG. Vì vậy, nó chủ yếu được sử dụng trên xe du lịch.

Các loại biến thể

Có một số loại dữ liệu truyền:

• Toroid.
• Biến thể đai chữ V.

Đồng thời, cả hai loại hộp đều có thiết bị và nguyên lý hoạt động gần như giống nhau. Thiết kế của biến thể bao gồm:

• Hệ thốngđiều khiển.
• Ròng rọc cung cấp khả năng truyền mô-men xoắn.
• Truyền động xích hoặc đai.
• Cơ cấu nhả hộp (dùng để lắp số lùi).

Để bộ truyền nhận được mô-men xoắn, ly hợp được tham gia vào thiết kế. Nó có thể có một số loại:

• Tự động ly tâm.
• Điện tử.
• Multidisc.

Cũng có những biến thể như vậy trong đó bộ biến mô được sử dụng như một ly hợp (như trên các máy tự động cổ điển). Thông thường, một sơ đồ như vậy được thực hiện trên các hộp Honda Multimatic. Các chuyên gia tin rằng loại ly hợp này là đáng tin cậy và tháo vát nhất.

Ổ

Như chúng tôi đã nói, một bộ truyền động khác có thể được sử dụng trong biến thể - xích, đai dibo. Sau này là phổ biến hơn. Đai đi trên hai ròng rọc, tạo thành đĩa hình nón. Các ròng rọc này có thể di chuyển và di chuyển rời nhau tùy theo nhu cầu. Để mang các đĩa gần nhau hơn, lò xo đặc biệt được cung cấp trong thiết kế. Bản thân các ròng rọc có góc nghiêng nhỏ. Giá trị của nó là khoảng 20 độ. Điều này được thực hiện để dây đai di chuyển với lực cản tối thiểu trong quá trình vận hành hộp.

Bây giờ về bộ truyền động xích. Xích trên hộp số biến thiên tự động là một số tấm kim loại được nối với nhau bằng các trục. Theo các chuyên gia, cách truyền động và thiết kế như vậy linh hoạt hơn. Sợi xích có khả năng uốn cong một góc lên đến 25 độ mà không làm hao hụt nguồn lực. Nhưng không giống như ổ đĩa vành đai, ổ đĩa này cónguyên tắc hoạt động khác nhau. Hộp số tự động truyền mô-men xoắn thông qua điểm tiếp xúc với các ròng rọc. Ở những khu vực nhất định, ứng suất cao (lực ma sát) được hình thành. Điều này đạt được hiệu quả cao. Và để các ròng rọc không bị mòn do ứng suất như vậy, chúng được làm bằng thép chịu lực có độ bền cao.

Số lùi trong CVT

Vì bộ truyền động biến thiên chỉ có thể quay theo một hướng, các kỹ sư đã phải phát triển một hộp số hành tinh riêng để thực hiện số lùi. Nó được thiết kế và hoạt động tương tự như hộp số trong một cỗ máy cổ điển.

Hệ thống điều khiển

Tương tự như các hộp số tự động trước đây, hộp số CVT sử dụng hệ thống điều khiển điện tử. Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động của nó có phần khác biệt. Vì vậy, hệ thống cung cấp điều chỉnh đường kính của đĩa biến thiên.

Khi tốc độ thay đổi, một đường kính ròng rọc tăng và đường kính kia giảm. Các chế độ được điều khiển thông qua bộ chọn nhờ cảm biến hộp số tự động. Nguyên lý hoạt động của bộ biến tần với bộ truyền động xích và dây curoa là thay đổi đường kính của các puli.

Về vấn đề

Do thiết kế phức tạp và mức độ phổ biến thấp, nhiều dịch vụ từ chối hoạt động với các đường truyền như vậy. Do đó, CVT đã không bắt rễ tốt ở nước ta. Theo kinh nghiệm vận hành cho thấy, tài nguyên của chiếc xế hộp này dù được bảo dưỡng đúng cách cũng không quá 150 nghìn km. Theo quan điểm này, việc mua những chiếc xe như vậy chỉ trong tình trạng mới, còn bảo hành là hợp lý. Thật nguy hiểm khi cầm trên tay một chiếc xe biến thể - bạn có thể vàosửa chữa tốn kém, mà không phải dịch vụ nào cũng đảm nhận.

Tổng hợp

Vì vậy, chúng tôi đã tìm ra thiết bị và nguyên lý hoạt động của hộp số tự động cơ thủy, hộp số rô bốt và bộ biến tần. Như bạn có thể thấy, tất cả các hộp này được sắp xếp khác nhau và có thuật toán hoạt động riêng. Chọn đường truyền nào tốt hơn? Các chuyên gia cho rằng sự lựa chọn hợp lý nhất sẽ là một máy đánh bạc cổ điển. Theo kinh nghiệm vận hành cho thấy, chủ sở hữu của những chiếc xe có DSG và CVT thường chuyển sang sử dụng dịch vụ và những hộp này rất tốn kém khi bảo dưỡng. Máy đánh bạc cổ điển đã có mặt trên thị trường từ rất lâu, và thiết kế của nó không ngừng được cải tiến và hoàn thiện. Do đó, các hộp như vậy được phân biệt bởi một nguồn lực cao, không khiêm tốn trong hoạt động và có thể được sửa chữa trong bất kỳ dịch vụ nào. Thực tiễn đã chỉ ra rằng tài nguyên của hộp số tự động trên ô tô là từ 300 đến 400 nghìn km. Đây là một giai đoạn nghiêm trọng, vì một số động cơ hiện đại chỉ chạy 250. Nhưng để bộ truyền động như vậy tồn tại được lâu, cần phải thay chất lỏng ATP trong nó thường xuyên, cụ thể là cứ sau 60 nghìn km.