Tìm hiểu về hoạt động của hệ thống bánh răng hành tinh

Bánh răng hành tinh là một trong 4 bộ phận chính của hộp số tự động trên xe ô tô. Hai hoặc hoặc nhiều bộ truyền hành tinh với nhau sẽ tạo ra một hộp số tự động với nhiều cấp số. Hiện nay, trong hộp số tự động sử dụng 2 loại bộ truyền bánh răng hành tinh:

Chúng tôi sẽ cung bạn tìm hiểu xem 2 loại bánh răng hành tinh là gì và chúng hoạt động như thế nào?

Bánh răng hành tinh là gì ?

Bánh răng hành tinh trong hộp số có nhiệm vụ tạo tỷ số truyền, điều khiển việc giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp và tăng tốc.

hinh-anh-banh-rang-hanh-tinh
Hình ảnh bánh răng hành tinh

Bộ truyền bánh răng hành tinh gồm có các bánh răng hành tinh, các li hợp ướt và phanh (dạng phanh dải).

Những cụm bánh răng…. này chuyển đổi vị trí của phần sơ cấp và các phần tử cố định để tạo ra các tỷ số truyền khác nhau và vị trí số trung gian.

Có 2 loại bánh răng hành tinh phổ biến hiện nay là: bộ truyền hành tinh thường và bộ truyền hành tinh kiểu Ravigneaux.

Bộ truyền bánh răng hành tinh thường

Cùng tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ truyền bánh răng hành tinh thường.

Cấu tạo

Bộ bánh răng hành tinh thường gồm có 4 bộ phận: Bánh răng bao, bánh răng hành tinh, bánh răng mặt trời và cần dẫn.

Trong đó, bánh răng bao ăn khớp trong với bánh răng hành tinh, bánh răng hành tinh ăn khớp ngoài với bánh răng mặt trời.

cau-tao-banh-rang-hanh-tinh
Cấu tạo bánh răng hành tinh

Bánh răng hành tinh có cần dẫn  nối với trục trung tâm của mỗi bánh răng hành tinh và làm cho các bánh răng hành tinh xoay chung quanh.

Chúng có thể tham gia đồng thời hai chuyển động : quay quanh trục bản thân và quay quanh bánh răng mặt trời.

Chính vì vậy chúng mới được đặt tên là bánh răng hành tinh.

Nguyên lý hoạt động

Các bộ truyền bánh răng hành tinh hoạt động dựa trên nguyên tắc dẫn động bánh răng, nếu 2 bánh răng ăn khớp ngoài với nhau thì sẽ quay ngược chiều, còn ăn khớp trong thì sẽ quay cùng chiều với nhau.

Bánh răng hành tinh có thể tạo ra các chế độ làm việc: giảm tốc, đảo chiều, truyền thẳng (nối trực tiếp), tăng tốc bằng cách thay đổi các phần tử đầu vào, đầu ra và cố định một bộ truyền.

  • Giảm tốc (tỷ số truyền > 1)

Trong hộp giảm tốc bánh răng hành tinh, đầu vào là bánh răng bao, đầu ra là cần dẫn và phần tử cố định là bánh răng mặt trời.

chuc-nang-giam-toc
Chức năng giảm tốc

Bánh răng mặt trời bị cố định,  chỉ có bánh răng hành tinh 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.

Khi đó tốc độ đầu ra sẽ nhỏ hơn tốc độ đầu vào.

Bạn có thể tham khảo kỹ hơn trong cách tính tỷ số truyền bánh răng hành tinh.

  • Tăng tốc (tỷ số truyền < 1)

Ngược lại với chế độ giảm tốc, cơ cấu bánh răng hành tinh ở chế độ tăng tốc thì phần tử đầu vào và đầu ra được đảo ngược lại.

khi-tang-toc
Khi tăng tốc

Đầu vào là cần dẫn, còn đầu ra là bánh răng bao và bánh răng mặt trời sẽ cố định. Như vậy tốc độ đầu ra sẽ lớn hơn tốc độ đầu vào.

  • Truyền thẳng – nối trực tiếp  (tỷ số truyền = 1)

Đây là chế độ truyền động có tỷ số truyền = 1, tốc độ đầu vào và tốc độ đầu ra là bằng nhau.

che-do-truyen-thang
Chế độ truyền thẳng

Đầu vào là bánh răng mặt trời và bánh răng bao, còn đầu ra là cần dẫn.

Bánh răng bao và bánh răng mặt trời quay cùng nhau và cùng tốc độ nên cần dẫn cũng quay với cùng tốc độ đó.

Lúc này toàn bộ bộ truyền được nối trực tiếp với nhau nên có còn được gọi là truyền thẳng.

Trong cả 3 chế độ làm việc là giảm tốc, tăng tốc và truyền thẳng thì chiều quay của trục đầu và trục đầu ra là giống nhau.

  • Đảo chiều

Trong chế độ đảo chiều thig đầu vào là bánh răng mặt trời, đầu ra là bánh răng bao và phần tử cố định là cần dẫn.

che-do-dao-chieu
Chế độ đảo chiều

Cần dẫn được cố định ở vị trí và bánh răng mặt trời quay thì bánh răng bao quay trên trục và hướng sẽ được đảo ngược chiều.

Hay là do hệ bánh răng hành tinh vi sai và bánh răng bao ăn khớp trong nên quay cùng chiều. Bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh ăn khớp ngoài nên dẫn tới quay ngược chiều nhau.

Bộ truyền bánh răng hành tinh kiểu Ravigneaux

Bộ truyền bánh răng hành tinh kiểu ravigneaux lại có cấu tạo cũng như nguyên láy hoạt động khác với bộ bánh răng hành tinh thường

Cấu tạo

Khác với bộ truyền bánh răng hành tinh thường, bộ truyền bánh răng hành tinh kiểu Ravigneaux  gồm có  hai loại bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh.

Trong đó, bánh răng mặt trời nhỏ ăn khớp ngoài với với bánh răng hành tinh nhỏ, còn bánh răng hành tinh ngắn ăn khớp ngoài với bánh răng hành tinh dài.

cau-tao-banh-rang-hanh-tinh-kieu-ravigneaux
Cấu tạo của bánh răng hành tinh kiểu Ravigneaux

Bên cạnh đó, bánh răng hành tinh dài đồng thời ăn khớp trong với bánh răng bao và ăn ăn khớp ngoài với bánh răng mặt trời lớn.

Toàn bộ trục bản thân của các bánh răng hành tinh đều được gắn cố định trên cần dẫn.

Nguyên lý hoạt động

  • Chế độ giảm tốc

Hộp số bánh răng hành tinh có 2 tỉ số truyền :

– Tỉ số truyền 1: Bánh răng mặt trời nhỏ là đầu vào, đầu ra là bánh răng bao, cần dẫn là phần tử cố định .

– Tỉ số truyền 2: Bánh răng mặt trời nhỏ là đầu vào, đầu ra là bánh răng bao, bánh răng mặt trời lớn là phần tử cố định.

  • Chế độ nối trực tiếp.

Trong chế độ nối trực tiếp toàn bộ bộ truyền không có chuyển động tương đối giữa các phần tử với nhau. Hay bộ truyền là một khối để tốc độ trục đầu vào và đầu ra bằng nhau.

nguyen-ly-hoat-dong
Nguyên lý hoạt động của bánh răng hành tinh
  • Chế độ tăng tốc.

Cần dẫn là phần tử đầu vào, phần tử đầu ra là bánh răng bao, phần tử cố định là bánh răng mặt trời lớn.

  • Chế độ đảo chiều

Bánh răng mặt trời lớn là đầu vào là bánh răng mặt trời lớn, bánh răng bao là phần tử đầu ra , phân tử cố định là cần dẫn.

Có thể thấy rằng, so với bộ truyền hành tinh kiểu thường thì bộ truyền hành tinh kiểu Ravigneaux có thêm một tỉ số truyền giảm tốc.

Việc kết hợp giữa 2 bộ truyền này trong cùng một hộp số sẽ làm giảm kích thước theo chiều dài của hộp số so với việc sử dụng 2 bộ truyền hành tinh thường. Đồng thời tăng được số cấp của hộp số.

Những xe có hệ truyền động cầu trước, hạn chế về  không gian theo chiều ngang thì đặc biệt phù hợp ứng dụng bánh răng hành tinh cho những hộp số này.

Bài viết liên quan