Tìm hiểu về "Hộp số Powershift" trên xe Ford

Hộp số powershift là gì ?

Hộp số Powershift là loại hộp số ô tô được kết hợp hiệu năng của hộp số cơ khí với hộp số tự động truyền thống. Ưu điểm kết hợp của hộp số này giúp giảm phát thải ô nhiễm và giảm tiêu hao nhiên liệu cũng như cải thiện được tính năng lái.

Đặc trưng của hộp số Powershift là bộ ly hợp kép được tích hợp từ 2 ly hợp có thể hoạt động độc lập nhau. Dòng công suất động cơ được truyền từ ly hợp qua 2 trục sơ cấp riêng biệt nhau.

Tổng quan về hộp số Powershift DPS6

Hộp số tự động 6 cấp DPS6 là hộp số tự động ly hợp kép với chức năng số thể thao. Ly hợp kép cho phép hai bánh răng số được chọn sẵn cùng lúc, mục đích để quá trình truyền công suất từ động cơ xuống bánh xe được liên tục, không bị ngắt quãng. Cấp số được chọn và ly hợp được kiểm soát thông qua hệ thống điều khiển điện - cơ bởi hộp điều khiển hộp số TCM

Điểm khác biệt chính giữa dòng hộp số 6DCT250 và 6DCT450 đó là:
•    Hệ thống ly hợp và cấp số được điều khiển bằng điện - cơ.
•    Trang bị hệ thống ly hợp kép loại ma sát khô.
•    Hộp điều khiển hộp số TCM được lắp ngoài.

Hộp số 6DCT250 kiểu ba trục và được thiết kế để lắp trên xe dẫn động cầu trước, cấp số lẻ (1,3,5) được kết nối với ly hợp thứ nhất, trong khi cấp số chẵn (2,4,6) và số lùi được lắp với ly hợp thứ hai. Bộ ly hợp kép bao gồm hai đĩa ly hợp đơn lắp song song, được TCM điều khiển độc lập để truyền công suất từ động cơ đến cấp số tương ứng.

Việc chọn cấp số được thực hiện thông qua hai cơ cấu cam điều khiển số và mỗi cơ cấu cam được điều khiển bởi một mô tơ điện không chổi than, mỗi cơ cấu đảm trách hai dãy số khác nhau. Cả hai cơ cấu cam điều khiển số này đều giống nhau và có một cái rãnh để cơ cấu cam kích hoạt các nạng gài số.
Cấu tạo ly hợp kép gồm một bánh đà trung tâm, hai mâm ép và hai đĩa ma sát. Bánh đà trung tâm được lắp quay trơn trên trục sơ cấp của hộp số (trục rỗng). Mô men xoắn của động cơ truyền thông qua một trong hai đĩa ma sát được lắp song song đến cấp số chẵn, lẽ tương ứng. Bộ ly hợp được thiết kế thường mở nhằm ngăn ngừa hiện tượng cả hai ly hợp đều truyền công suất cùng lúc khi có trục trặc xảy ra.
Nét đặc trưng chính của hộp số này bao gồm:
•    Được lắp trên xe dẫn động cầu trước.
•    Vỏ nhôm hai phần.
•    6 cấp số tới.
•    Sử dụng ly hợp kép với chức năng tự động điều chỉnh độ mòn đĩa ma sát.
•    Gồm hai trục sơ cấp (trục rỗng và trục đặc được lồng ghép với nhau).
•    Gồm hai trục thứ cấp với tỉ số truyền cuối khác nhau.
•    Hệ thống điều khiển ly hợp và chọn số bằng cơ - điện.
•    Thích hợp với Ôtô lai (Hybrid)
Hộp số 6DCT250 truyền lực kéo liên tục xuống bánh xe dẫn động, đây là ưu điểm chính của hộp số Powershift. Thậm chí, so với các hộp số tự động hiện đại, hộp số này có hiệu suất cao hơn hẳn. Tiêu chí của hộp số 6DCT250 là được thiết kế sao cho hoạt động êm ái và đầy đủ các chức năng.
Như hộp số cơ khí dẫn động cầu trước truyền thống, các cấp số được hình thành từ các cặp bánh răng ăn khớp sẵn bố trí trên trục sơ cấp và thứ cấp. Trục sơ cấp của hộp số 6DCT250 phân chia thành hai trục vào tương tự như hộp số tự động 6 cấp 6DCT450, gồm một trục rỗng và một trục đặc.
Bộ ly hợp ma sát khô, được điều khiển bởi mô tơ điện kết hợp với cơ cấu cơ khí, được bố trí song song nhằm tiết kiệm không gian. Đây chính là thành tựu đạt được trong việc thiết kế hộp số nhỏ gọn. Hệ thống điều khiển cơ khí được thiết kế rời với hộp số.
FORDTraining APA    1-3 
Cần số bao gồm các vị trí số sau:
•    P (Park): vị trí dừng và đỗ xe
•    R (Reverse): vị trí số lùi
•    N (Neutral): vị trí trung gian
•    D (Drive):vỊtrítựđộng
•    s (Sport): vị trí số thể thao và bán tự động.
Hộp số được bôi trơn bằng dầu tổng hợp. Một khẩu độ được trang bị để kiểm tra mực dầu hộp số và hướng lên phía trên. Dung tích dầu của hộp số là 1,8 lít. Khi thay thế, tổng dung tích dầu cần được châm là 1,5 lít.
LƯU Ý: Tham khảo thêm trong tài liệu sửa chữa hiện hành để có được các hướng dẫn thay thế, thông số và thể tích dầu chính xác

Khắc phục lỗi hộp số powershift

Thay ly hợp hộp số powershift

Bộ ly hợp kép của hộp số Powershift DPS6 sử dụng hệ thống ly hợp kép ma sát khô để truyền mô men xoắn của động cơ đến hộp số thông qua hai trục sơ cấp.
Hệ thống ly hợp bao gồm:
•    Bộ ly hợp
•    Ống trượt điều khiển đóng ly hợp
•    Hai bộ chấp hành đóng mở ly hợp (càng đóng mở ly hợp) được điều khiển bằng mô tơ điện không chổi than.
Bộ ly hợp được lắp với hai trục sơ cấp của hộp số và được gắn vào tấm dẫn động (bánh đà) bằng các đai ốc. Để tháo hộp số khỏi động cơ, cần phải tháo các đai ốc này để tách bộ ly hợp khỏi tấm dẫn động trước.

Bộ ly hợp kép

Hộp số DPS6 sử dụng bộ ly hợp kép ma sát khô với cơ cấu tự điều chỉnh độ mòn. Bộ ly hợp kép này được điều khiển bởi hai bộ chấp hành cơ - điện thông qua ống trượt điều khiển ly hợp.

Mô men xoắn của động cơ truyền thông qua một trong hai đĩa ma sát được lắp song song đến cấp số chẵn, lẽ tương ứng. Vì lý do an toàn, bộ ly hợp được thiết kế thường mở. Kiểu ly hợp này gọi là ly hợp chủ động “active clutch”. Trên kiểu ly hợp chủ động, áp lực của mâm ép lên đĩa ma sát sẽ bằng 0 nếu không có lực tác động hoặc chỉ có lực tác động nhỏ lên đòn bẩy của mâm ép.

Bộ ly hợp được trang bị cơ cấu tự điều chỉnh theo độ mòn đĩa ma sát nhằm duy trì khoảng hành trình ly hợp cần thiết. Do vậy, đòi hỏi khe hở ăn khớp phải nằm trong giới hạn cho phép.
Để dập các dao động xoắn, bộ giảm dao động xoắn được trang bị trên đĩa ma sát.
Bánh đà trung tâm được lắp quay trơn trên trục sơ cấp (trục rỗng) của hộp số.

Hai lò xo mâm ép được sử dụng để mở ly hợp (không truyền mô men xoắn) khi ở trạng thái tự do. Để điều khiển đóng ly hợp, càng đóng/ mở ly hợp sẽ tác động vào ống trượt tương ứng, ống trượt tiếp tục tác động vào lò xo mâm ép để ép đĩa ma sát vào bánh đà trung tâm.

LƯU Ý: Bộ ly hợp kép phải thay thế thành cụm.

Ống trượt

Ống trượt sẽ truyền lực ép từ bộ càng đóng mở ly hợp sang lò xo mâm ép. Hai vòng bi trượt (bạc đạn bi-tê) hoạt động trên ống dẫn hướng giúp cho mỗi ống trượt có thể di chuyển độc lập với nhau.
Chi tiết cân bằng được sử dụng để cân bằng sự xô lệch của bộ càng đóng mở ly hợp trong quá trình hoạt động.
Hai vòng bi trượt (bạc đạn bi-tê) được lắp trên đầu của mỗi ống trượt giúp truyền lực ép từ càng đóng mở ly hợp đến chi tiết quay đó là mâm ép.

Bộ càng đóng mở ly hợp

Bộ càng đóng mở ly hợp tác động vào lò xo ép ly hợp thông qua ống trượt. Lực ép để đóng ly hợp cần phải lớn hơn lực nén của lò xo ép. Để làm được điều này, các cơ cấu cơ khí liên quan đến việc đóng mở ly hợp được chế tạo theo nguyên lý đòn bẩy. Lực tác động vào lò xo ép đặt ở cuối của càng và mô men xoay của mô tơ được biến thành lực tác động vào điểm giữa của càng đóng mở ly hợp thông qua cơ cấu vít-me và con lăn.
Mô tơ điện một chiều không chổi than được lắp lên vỏ của hộp số. Mô tơ dẫn động trực tiếp thanh ren của vít-me. Nhờ cơ cấu vít-me, chuyển động quay của mô tơ thông qua cơ cấu thanh ren sẽ biến thành chuyển động tịnh tiến của trục con lăn. Kết quả mô men quay của mô tơ chuyển thành lực tác động vào điểm giữa của càng đóng mở ly hợp và giúp càng đóng mở ly hợp tác động vào lò xo ép thông qua ống trượt.

Khi mô tơ điện không được điều khiển (không được cấp nguồn), Ly hợp sẽ mở ra. Để đóng ly hợp, TCM sẽ đưa dòng điện đến để điều khiển mô tơ. Khi này đầu cuối của càng đóng mở ly hợp sẽ ép vào ống trượt, thông qua bạc đạn bi-tê, lực ép sẽ thắng sức căng của lò xo ép và kết quả đĩa ma sát sẽ được ép vào bánh đà trung tâm, ly hợp lúc này ở trạng tháiđóng.

LƯU Ý: Để duy trì lực ép lên dĩa ma sát, dòng điện giữ sẽ dlrợc TCM cấp đến mô tơ đĩện.
Ngay khi ngưng câp dòng điện giữ, lò xo ép (lò xo màng) sẽ kéo mâm ép vê vị trí ban đầu và ly hợp ở trạng thái mở. Thông qua sức căng của lò xo ép, ống trượt sẽ trở về vị trí tự do. Hình dạng của càng đóng mở ly hợp được thiết kế sao cho khi có lực tác động ở phía đầu cuối, con lăn sẽ trở về vị trí ban đầu.

Chế độ bảo vệ quá nhiệt

Chức năng bảo vệ quá nhiệt ngăn ngừa tình trạng ly hợp bị hỏng do quá nóng. Khi này, ly hợp sẽ đóng nhanh hơn và mô men xoắn của động cơ bị giảm xuống.
LƯU Ý: TCM sẽ tính toán nhiệt độ của ly hợp.
Các tham số sau đây sẽ được TCM sử dụng để tính toán nhiệt độ của ly hợp:
•    Mô men xoắn của động cơ
•    Các tín hiệu quay từ các cảm biến ISS 1, ISS 2, oss và tín hiệu tốc độ động cơ
•    Mô men xoắn của ly hợp
Khi nhận thấy nhiệt độ quá nóng có thể phá hỏng bề mặt ma sát của ly hợp, tin nhắn sẽ xuất hiện trên màn hình đa chức năng của bảng đồng hồ táp lô:
•    Transmission hot - stop the vehicle or accelerate (hộp số quá nhiệt - ngừng xe hoặc ngưng tăng tốc)
•    Transmission hot - wait (hộp số quá nhiệt - chờ)
•    Transmission hot-wait 10 mins, (hộp số quá nhiệt-chờ 10 phút)
Khi nhiệt độ ly hợp giảm xuống, tin nhắn "Transmission ready for operation" (hộp số đã sẵn sàng hoạt động) hiển thị trên màn hình đa chức năng của đồng hồ táp lô.
LƯU Ý: Tại nhiệt độ lớn hơn 300°C, ly hợp sẽ mở hoàn toàn.

Tháo và lắp ly hợp kép hộp số Powershift

Thay thế bộ ly hợp kép

LƯU Ý: Bộ ly hợp kép có tuổi thọ cao và thông thường chỉ nên thay thế trước thời gian yêu cầu nếu có hư hỏng xảy ra do chất lỏng làm bẩn và/hoặc có hư hỏng các chi tiết liên quan.

LƯU Ý: Để tháo bộ ly hợp kép cần phải có các dụng cụ ESST (Essential Special Service Tool - các dụng cụ chuyên dùng thiết yếu). Không có ESST đúng, quy trình đặt lại sẽ không thực hiện dlrợc và hư hỏng rất dễ xảy ra.
Tháo bộ ly hợp kép
Hộp số cần được tháo khỏi xe trước khi tháo bộ ly hợp kép.

LƯU Ý: Tham khảo tài liệu hướng dẫn sửa chữa mục 307-01 để có thêm thông tin

Trước khi bắt đầu làm việc với bộ ly hợp kép, hộp số cần được cố định với dụng cụ chuyên dùng 307¬580. Dụng cụ chuyên dùng này sẽ giữ hộp số trên bàn sửa chữa với trục sơ cấp của hộp số hướng lên trên

LƯU Ý: Điểm lưu ý quan trọng của dụng cụ 307-580 là phải cố đính hộp số trên bề mặt phẳng, ổn đính. Nếu không, tai nạn có thể sẽ xảy ra. 

2. Tháo cả hai mô tơ điều khiển ly hợp số 1 và số 2.

LƯU Ý: Phải tháo hai phe chận hình tròn trước khi tháo bộ ly hợp kép. Phe chận phải được thay mới và phải lưu ý chiều lắp của phe chận khi lắp trở lại.

3. Phe chận thứ nhất dùng để giữ moayơ ly hợp số 1. Moayơ này phải định vị đúng vị trí với đĩa ma sát và nó chỉ có duy nhất một vị trí đúng để lắp. Moayơ cần được làm dấu với vỏ ly hợp trước khi tháo để dễ dàng lắp đúng vị trí khi lắp lại. Sau khi làm dấu, có thể lấy moayơ khỏi bộ ly hợp.

LƯU Ý: Sau khi moayơ ly hợp số 1 được lấy ra, chúng ta sẽ thấy xuất hiện phe chận giữ bộ ly hợp và trục sơ cấp (trục rỗng)

LƯU Ý: Trước khi tháo phe chận này, lực ép lên phe phải được loại bỏ bằng dụng cụ chuyên dùng 307-675.
LƯU Ý: Nếu không loại bỏ lực nén này, nguy cơ hư hỏng rãnh phe chận của trục sơ cấp rỗng có thể xảy ra.
4.    Dụng cụ chuyên dùng 307-675 được siết chặt vào vỏ hộp số và một đầu nối rỗng 307-675/04 được sử dụng để ép phe chận xuống bằng một thanh ren.
LƯU Ý: Có một cạnh lõm trên dụng cụ chuyên dùng 307-675/04 cho phép quan sát phe chận để chắc chắn phe đã dlrợc ép đúng.
CẢNH BÁO: Ngay khi thấy phe chận di chuyển, ngưng lực tác động lên dụng cụ 307¬675/04 để ngăn ngừa hư hỏng trục sơ cấp rỗng.

Sau khi đã loại bỏ lực ép, tháo dụng cụ chuyên dùng 307-675 và tháo phe chận số hai

6.    Sau khi tháo hai phe chận, dụng cụ 307-675/2 phải được lắp vào 3 bu lông tại vị trí có ký hiệu “LUK”.
LƯU Ý: Có thể phải xoay bộ ly hợp kép để dụng cụ 307-675/2 được đặt đúng rãnh trên vỏ hộp số.
LƯU Ý: Lắp không đúng thiết bị có thể làm hỏng bộ ly hợp kép.

7.    Lắp dụng cụ 307-675 với đầu nối rỗng 307-675/03 và ba dụng cụ chuyên dùng 307-675/02 vừa khít với 3 lỗ hột xoài trên dụng cụ 307-675. Quay thanh ren của dụng cụ 307-675 cùng chiều kim đồng hồ tháo bộ ly hợp kép khỏi hộp số.