giáo trình sủa chữa bảo dưỡng hộp số tự động

1

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ








GIÁO TRÌNH

Mô ñun: Bảo dưỡng và sửa chữa
hộp số tự ñộng

NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG


(Ban hành kèm theo Quyết ñịnh số: )



2

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể
ñược phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục ñích về ñào tạo và
tham khảo.
Mọi mục ñích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục ñích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
MÃ TÀI LIỆU: MĐ 32
LỜI GIỚI THIỆU
Trong nhiều năm gần ñây tốc ñộ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở
nước ta khá nhanh. Nhiều kết cấu hiện ñại ñã trang bị cho ô tô nhằm thỏa mãn
càng nhiều nhu cầu của giao thông vận tải. Trong ñó hộp số tự ñộng ñược
thiết kế cho các dòng xe gọn và nhẹ nhằm tăng khả năng hoạt ñộng trơn tru,
tính cơ ñộng và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu cho xe. Hộp số ñược ñiều
khiển ñiện tử về thời ñiểm sang số và áp suất dầu ñể hộp số tư ñộng chọn số
với các ñiều kiện và tốc ñộ khác nhau của xe. Vì vậy xe có thể hoạt ñộng trơn
tru tại các tốc ñộ khác nhau của xe.
Để phục vụ cho học viên học nghề và thợ sửa chữa ô tô những kiến
thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa hộp số tự ñộng.
Với mong muốn ñó giáo trình ñược biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm
bốn bài:

Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp số tự ñộng
Bài 2. Kỹ thuật tháo - lắp hộp số tự ñộng
Bài 3. Kỹ thuật kiểm tra và chẩn ñoán hộp số tự ñộng
Bài 4. Kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa hộp số tự ñộng
Kiến thức trong giáo trình ñược biên soạn theo chương trình Tổng cục
Dạy nghề, sắp xếp logic từ nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý hoạt ñộng của hộp số
tự ñộng ñến cách phân tích các hư hỏng, phương pháp kiểm tra và quy trình
thực hành sửa chữa. Do ñó người ñọc có thể hiểu một cách dễ dàng.
Xin chân trọng cảm ơn Tổng cục Dạy nghề, khoa Động lực trường Cao
ñẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp cũng như sự giúp ñỡ quý báu của ñồng nghiệp
ñã giúp tác giả hoàn thành giáo trình này.
Mặc dù ñã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác
giả rất mong nhận ñược ý kiến ñóng góp của người ñọc ñể lần xuất bản sau
giáo trình ñược hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày… tháng…. năm 2012
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Phạm Ngọc Anh
3

MỤC LỤC
ĐỀ MỤC

TRANG

Lời giới thiệu
Mục lục
Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp số tự ñộng 6
Bài 2. Kỹ thuật tháo - lắp hộp số tự ñộng 54
Bài 3. Kỹ thuật kiểm tra và chẩn ñoán hộp số tự ñộng 77
Bài 4. Kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa hộp số tự ñộng 95

4

BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Mã mô ñun: MĐ 32
I. Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô ñun:
Mô ñun ñược bố trí dạy sau các mô ñun sau:MH 08, MH 09, MH 10, MĐ 20,

MĐ 21, MĐ 22, MĐ 23, MĐ 24, MĐ 25, MĐ 26, MĐ 27, MĐ 28, MĐ 29, MĐ
30, MĐ 31.
- Là mô ñun chuyên môn nghề.
II. Mục tiêu của mô ñun:
+ Trình bày ñầy ñủ các yêu cầu, nhiệm vụ, phân loại hộp số tự ñộng trong ô
tô.
+ Trình bày ñược cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng của hộp số tự ñộng
+ Phân tích ñúng những hiện tượng, nguyên nhân sai hỏng và trình bày các
phương pháp bảo dưỡng, kiểm tra và sữa chữa
+ Tháo lắp, kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ñúng quy trình
+ Sử dụng ñúng các dụng cụ kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ñảm bảo chính
xác và an toàn
+ Chấp hành ñúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô
+ Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên.
III. Nội dung chính của mô ñun
Mã bài
Tên chương
mục/bài
Loại bài
dạy
Địa ñiểm
Thời lượng
Tổng LT TH KT
MĐ 32 - 01

Cấu tạo và
nguyên lý làm
việc của hộp
số tự ñộng
Tích

hợp
Phòng
học
chuyên
môn
35 15 20 0
MĐ 32- 02
Kỹ thuật tháo -
lắp hộp số tự
ñộng
Tích
hợp
Phòng
học
chuyên
môn
35 5 28 2
MĐ 32- 03
Kỹ thuật kiểm
tra và chẩn
ñoán hộp số tự
ñộng
Tích
hợp
Phòng
học
chuyên
môn
25 5 20 0
MĐ 32- 04

Kỹ thuật bảo
dưỡng và sửa
chữa hộp số tự
ñộng
Tích
hợp
Phòng
học
chuyên
môn
25 5 18 2
IV. Yêu cầu về ñánh giá hoàn thành mô ñun
1. Phương pháp kiểm tra, ñánh giá khi thực hiện mô ñun:
5

Được ñánh giá qua bài viết, kiểm tra, vấn ñáp hoặc trắc nghiệm, tự luận,
thực hành trong quá trình thực hiện các bài học có trong mô ñun về kiến thức,
kỹ năng và thái ñộ.
2. Nội dung kiểm tra, ñánh giá khi thực hiện mô ñun:
- Về Kiến thức: Được ñánh giá qua bài viết, kiểm tra, vấn ñáp trực tiếp hoặc
trắc nghiệm tự luận của giáo viên và tập thể giáo viên ñạt các yêu cầu sau:
+ Trình bày ñược ñầy ñủ các yêu cầu, nhiệm vụ cấu tạo và nguyên lý
hoạt ñộng của hộp số tự ñộng
+ Giải thích ñúng những hiện tượng, nguyên nhân sai hỏng, phương
pháp bảo dưỡng, kiểm tra và sửa chữa những sai hỏng của hộp số tự ñộng
- Về kỹ năng: Được ñánh giá bằng kiểm tra trực tiếp thao tác trên máy, qua
quá trình thực hiện, qua chất lượng sản phẩm qua sự nhận xét, tự ñánh giá của
học sinh, và của hội ñồng giáo viên, ñạt các yêu cầu sau:
+ Tháo lắp, kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ñược các sai hỏng chi tiết, bộ
phận của hộp số tự ñộng

+ Sử dụng ñúng các dụng cụ kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ñảm bảo chính
xác và an toàn.
+ Chuẩn bị, bố trí và sắp xếp nơi làm việc vệ sinh an toàn và hợp lý.
+ Qua quá trình thực hiện, áp dụng các biện pháp an toàn lao ñộng và vệ sinh
công nghiệp ñầy ñủ ñúng kỹ thuật.
- Về thái ñộ:
Được ñánh giá trong quá trình học tập qua nhận xét của giáo viên, tự
ñánh giá của học sinh và tập thể giáo viên, ñạt các yêu cầu sau:
+ Chấp hành nghiêm túc các quy ñịnh về kỹ thuật, an toàn và tiết kiệm trong
bảo dưỡng, sửa chữa.
+ Có tinh thần trách nhiệm hoàn thành công việc ñảm bảo chất lượng và ñúng
thời gian.
+ Qua sự quan sát trực tiếp trong quá trình học tập và sinh hoạt của học sinh.









6

CHƯƠNG 1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng của hộp số tự ñộng MĐ 32 - 01

Giới thiệu chung
Hộp số tự ñộng là một hộp số hiện ñại ñược áp dụng trên ô tô nhằm

giúp cho người lái tham gia giao thông ñược thuận tiện hơn trong quá trình
tham gia giao thông. Nội dung phần này sẽ trình bày những kiến thức cơ bản
của hộp số tự ñộng.
Mục tiêu
- Phát biểu ñúng yêu cầu, nhiệm vụ và phân loại hộp số tự ñộng
- Giải thích ñược cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng của hộp số tự ñộng
- Chấp hành ñúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô
- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên.
Nội dung chính
1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hộp số
1.2 Sơ ñồ cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng của hộp số
1.2.1 Cấu tạo hộp số tự ñộng
1.2.2 Hoạt ñộng hộp số tự ñộng
1.3 Các bộ phận cơ bản trong hộp số tự ñộng
1.3.1 Biến mô
1.3.1.1 Cấu tạo của biến mô
1.3.1.2 Nguyên lý biến ñổi mô men
1.3.1.3 Sơ ñồ nguyên lý làm việc của cơ cấu khóa biến mô
1.3.2 Cấu tạo bộ truyền bánh răng hành tinh
1.3.2.1 Sơ ñồ cấu tạo của bộ bánh răng hành tinh
1.3.2.2 Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng hành tinh
1.3.3 Cấu tạo ly hợp chuyển số
1.3.4 Cấu tạo phanh chuyển số
1.3.5 Cấu tạo khớp một chiều
1.3.6 Cấu tạo mạch ñiều khiển thủy lực
1.3.6.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống ñiều khiển thủy lực
1.3.6.2 Cấu tạo của các bộ phận chính hệ thống ñiều khiển thủy lực
1.3.6.3 Nguyên lý làm việc của các bộ phận chính hệ thống ñiều khiển
thủy lực
Khái quát về hộp số tự ñộng

Hộp số tự ñộng là một cụm thuộc hệ thống truyền lực của ô tô bao gồm
hai bộ phận chính là biến mô men và hộp số hành tinh. Hai bộ phận này ñược
lắp chung vỏ và ñược lắp liền sau ñộng cơ. Ngoài ra, cụm hộp số tự ñộng còn
7

có hệ thống tự ñộng ñiều khiển bằng thuỷ lực hoặc bằng ñiện tử thực hiện tự
ñộng ñóng ngắt thay ñổi các số truyền bên trong hộp số chính.
1.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Hộp số trên ô tô dùng ñể thay ñổi lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ
ñộng cho phù hợp với lực cản tổng cộng của ñường. Đặc tính kéo của ô tô có
hộp số thường ñược thể hiện trên hình sau:

B1
B2
B3
B4
A


Hình 1.1 Đặc tính kéo của ô tô
Đặc tính trên thể hiện cho ôtô có lắp hộp số cơ khí bốn cấp. Mỗi tay số
sẽ cho một ñường ñặc tính thể hiện mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến ở
bánh xe chủ ñộng với tốc ñộ của xe. Với ñặc tính này, ngay cả khi người lái
xe chọn ñiểm làm việc của tay số phù hợp với lực cản chuyển ñộng của ñường
thì kết quả là ñiểm làm việc cũng chưa phải là tối ưu. Điểm làm việc ñược coi
là tối ưu khi nó nằm trên ñường cong A là tiếp tuyến với tất cả các ñường ñặc
tính của hộp số cơ khí bốn cấp, ñường cong ñó gọi là ñường ñặc tính lý tưởng.
Đường cong lý tưởng có ñược chỉ khi sử dụng hộp số vô cấp. Và khi ñó
chúng ta sẽ tránh ñược những mất mát công suất so với sử dụng hộp số có
cấp.

Hộp số tự ñộng dùng trên ô tô chưa cho ñường ñặc tính kéo trùng với
ñường ñặc tính lý tưởng nhưng cũng cho ra ñược ñường ñặc tính gần trùng
với ñường ñặc tính lý tưởng. Với hộp số tự ñộng việc gài các số truyền ñược
thực hiện một cách tự ñộng tuỳ thuộc vào chế ñộ của ñộng cơ và sức cản của
mặt ñường. Vì vậy nó luôn tìm ñược một ñiểm làm việc trên ñường ñặc tính
phù hợp với sức cản chuyển ñộng bảo ñảm ñược chất lượng ñộng lực học và
tính kinh tế nhiên liệu của ô tô.
Lực truyền ñộng
Tốc ñộ xe

8

1.1.1 Cấu tạo chung của hộp số tự ñộng
Hộp số tự ñộng dùng trên xe ô tô bao gồm 3 bộ phận chính là: biến mô
men thuỷ lực, hộp số hành tinh và cụm ñiều khiển thuỷ lực hoặc ñiều khiển
ñiện tử. Ngoài ba bộ phận chính trên, hộp số tự ñộng còn có thể có bộ vi sai
giữa các bánh ñối với xe có ñộng cơ ñặt phía trước và cầu trước chủ ñộng và
vi sai giữa các cầu ñối với ô tô có hai cầu chủ ñộng.


Hình 1.2 Cấu tạo của hộp số tự ñộng
Biến mô men là bộ phận dùng ñể truyền mô men từ ñộng cơ qua hộp số
hành tinh. Ngoài chức năng như một li hợp thuỷ lực biến mô men còn có khả
năng tăng ñược mô men truyền từ ñộng cơ sang hộp số. Biến mô men cũng có
vai trò như một bánh ñà của ñộng cơ và có khả năng dập tắt ñược dao ñộng
xoắn từ ñộng cơ. Biến mô men gồm có: bánh bơm (Impeller) ñược dẫn ñộng
từ trục khuỷu ñộng cơ, bánh tua bin (Turbine) ñược nối với trục sơ cấp từ hộp
9

số và bánh Stator ñược bắt chặt vào vỏ hộp số qua khớp một chiều và trục

Stator. Biến mô men ñược ñổ ñầy dầu thuỷ lực cung cấp bởi bơm dầu.

Hình 1.3 Cấu tạo biến mô men

Hộp số hành tinh ñược tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cùng các
phanh, các li hợp, các khớp một chiều, các trục truyền mô men ñể thực hiện
thay ñổi các số truyền từ tín hiệu ñiều khiển từ cụm ñiều khiển.


Hình 1. 4 Bộ truyền hành tinh
Trong hộp số tự ñộng, việc ñiều khiển sang số hay khoá biến mô men,
khoá trục truyền ñược thực hiện tự ñộng nhờ bộ phận ñiều khiển hộp số. Có
hai loại ñiều khiển hộp số tự ñộng trên ô tô là:
Loại ñiều khiển thuỷ lực là dùng các van ñiều khiển thuỷ lực ñược tác
ñộng bởi những tín hiệu ñầu vào như: vị trí cần chọn số, vị trí bướm ga và tốc
ñộ của ô tô ñể thực hiện ñiều khiển hộp số tự ñộng.
Loại ñiều khiển ñiện tử bao gồm: các cảm biến tín hiệu ñầu vào, bộ
ñiều khiển trung tâm, các bộ ñiều khiển liên hợp ñiện từ thuỷ lực, cụm báo lỗi
10
trạng thái. Bộ ñiều khiển trung tâm sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến và tính
toán ñể ñưa ra tín hiệu ñiều khiển thích hợp, ñồng thời nó cũng ghi lại những
sự cố ñể dự báo những hư hỏng xảy ra trong hộp số
1.1.2 Phân loại hộp số tự ñộng
Thông thường hộp số tự ñộng có thể chia làm hai loại:
Loại hộp số sử dụng trên ô tô FF (ñộng cơ ñặt trước, cầu trước chủ ñộng).
Loại hộp số sử dụng trên ô tô FR (ñộng cơ ñặt trước, cầu sau chủ ñộng).
Các hộp số sử dụng trên ôtô FF ñược thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại
sử dụng trên ôtô FR do chúng ñược lắp ñặt cùng một khối với ñộng cơ.
Các hộp số sử dụng cho ôtô FR có bộ truyền ñộng bánh răng cuối cùng
với vi sai lắp ở bên ngoài. Còn các hộp số sử dụng trên ôtô FF có bộ truyền

bánh răng cuối cùng với vi sai lắp ở bên trong, vì vậy loại hộp số tự ñộng sử
dụng trên ôtô FF còn gọi là "hộp số có vi sai". Hai loại hộp số tự ñộng nói
trên ñược thể hiện như sau:



Hình 1.5 Hai kiểu hộp số FF và FR lắp trên ô tô
Phân loại dựa vào cách ñiều khiển hộp số tự ñộng người ta phân chia thành
hai loại:
Hộp số tự ñộng ñiều khiển hoàn toàn bằng thuỷ lực
Hộp số tự ñộng ñiều khiển ñiện tử.
Hộp số tự ñộng ñiều khiển thuỷ lực ñược ñiều khiển thông qua các van
thuỷ lực ñể chuyển số. Nhược ñiểm của hộp số này là không tự ñộng chuyển
11
số mà chỉ tự ñộng chuyển số trong mỗi dải làm việc tương ứng với tay số trên
cần ñiều khiển. Kết cấu của hệ thống ñiều khiển thuỷ lực khá cồng kềnh và
phức tạp.
Loại ñiều khiển ñiện tử là việc chuyển số ñược máy tính trung tâm dựa
vào các tín hiệu từ các cảm biến ñể tính toán và ñưa ra kết quả tối ưu ñể ñiều
khiển chuyển số và khoá biến mô men. Loại này còn bao gồm cả chức năng
chẩn ñoán và dự phòng ngoài chức năng ñiều khiển số và khoá biến mô men.
1.1.3 Ưu nhược ñiểm của hộp số tự ñộng
Ưu ñiểm:

So với hộp số cơ khí thông thường thì hộp số tự ñộng có những tính năng
vượt trội sau ñây:
Chuyển số liên tục không cần cắt dòng lực từ ñộng cơ:
Biến mô men truyền dòng ñộng lực thông qua ñộng năng của dòng dầu
thuỷ lực nên truyền ñộng êm dịu, không gây tải trọng ñộng. Ngoài ra, cơ cấu
hành tinh cùng với các kết cấu li hợp khoá, phanh dải ñược ñiều khiển tự

ñộng cũng làm cho việc chuyển số nhẹ nhàng, liên tục.
Tuổi thọ của các chi tiết trong hộp số tự ñộng cao hơn do các chi tiết
thường xuyên ñược ngâm trong dầu, do ñó việc bôi trơn và làm mát các chi
tiết là rất tốt. Việc truyền ñộng giữa các chi tiết là êm dịu, không gây tải trọng
ñộng và lực truyền ñồng thời qua một số cặp bánh răng ăn khớp nên ứng suất
trên răng nhỏ. Cơ cấu hành tinh ăn khớp trong nên ñường kính vòng tròn ăn
khớp lớn. Các bánh răng hành tinh bố trí ñối xứng nên triệt tiêu ñược lực
hướng trục.
Giảm ñộ ồn khi làm việc.
Hiệu suất làm việc cao, vì các dòng năng lượng có thể là song song, ma
sát sinh ra tiêu hao năng lượng chủ yếu là do chuyển ñộng tương ñối còn
không chịu ảnh hưởng của chuyển ñộng theo.
Cho tỉ số truyền cao nhưng kích thước lại không lớn:
Với kết cấu của cơ cấu hành tinh là bánh răng mặt trời và bánh răng
hành tinh nằm gọn bên trong Bánh răng bao nên kích thước của bộ truyền
hành tinh là rất nhỏ gọn với 1 tỉ số truyền khá lớn. Bên cạnh ñó, biến mô men
thuỷ lực còn có thể làm cho mô men từ ñộng cơ tăng lên ñến 2,5 lần.
Ngoài ra, việc bố trí hộp số tự ñộng trên xe ô tô còn làm cho việc ñiều
khiển xe dễ dàng và thuận tiện. Do không bố trí li hợp và việc chuyển số hoàn
toàn tự ñộng cho nên người lái xe bớt ñược rất nhiều thao tác mỗi khi phải
chuyển số. Nhất là khi khởi hành và lái xe ở trong thành phố…
Nhược ñiểm.
12
Bên cạnh những ưu ñiểm mà hộp số tự ñộng mang lại như ñã nêu ở trên
không thể không kể ñến những nhược ñiểm của nó:
Giá thành của hộp số tự ñộng cao.
Công nghệ chế tạo ñòi hỏi chính xác cao: trục lồng, bánh răng ăn khớp
nhiều vị trí.
Kết cấu phức tạp, nhiều cụm lồng, trục lồng, phanh dải, li hợp khoá,
các khớp một chiều, … Do ñó việc tháo lắp và sửa chữa sẽ rất khó khăn và

phức tạp.
Lực li tâm sinh ra trên các bánh răng hành tinh lớn do tốc ñộ góc lớn.
Nếu dùng nhiều li hợp và phanh có thể làm tăng tổn hao công suất khi
chuyển số, hiệu suất sẽ giảm.
Các nhược ñiểm này sẽ dần dần ñược khắc phục khi lựa chọn tối ưu sơ
ñồ cơ cấu và công nghệ chế tạo máy phát triển.
1.1.4 Ứng dụng của hộp số tự ñộng
Hộp số tự ñộng ñược nghiên cứu và ñưa vào sử dụng trên ô tô từ những
năm 1940 và ngày càng ñược phát triển và ứng dụng rộng rãi trên tất cả các
loại ô tô. Về cơ bản hộp số tự ñộng cho ñến ngày nay vẫn bao gồm ba bộ
phận chính là biến mô men, hộp số hành tinh và bộ phận ñiều khiển. Những
thành tựu mới của hộp số tự ñộng ngày nay chủ yếu là hoàn thiện về kết cấu,
nâng cao ñược số tay số và tỉ số truyền. Và một thành tựu ñáng kể nữa là hệ
thống ñiều khiển sang số của hộp số tự ñộng ngày nay là ñược ñiều khiển tự
ñộng hoàn toàn nhờ máy tính và các thiết bị ñiện tử thông minh lắp trên xe.
Nhờ những thành tựu mới của khoa học nhất là ñiện tử, hộp số tự ñộng ngày
nay ñã khắc phục ñược rất nhiều nhược ñiểm và phát huy nhiều ưu ñiểm như
kết cấu ñơn giản, nhỏ gọn, giá thành chế tạo giảm, công tác kiểm tra, bảo
dưỡng, sửa chữa dễ dàng và cho ra ñường ñặc tính gần giống với ñường ñặc
tính lí tưởng.
Trên ô tô hiện ñại, hộp số tự ñộng ñược sử dụng rộng rãi cho các loại
xe con của hầu hết các hãng ô tô trên thế giới như MERCEDES, BMW,
TOYOTA, FORD, HONDA, AUDI… Với những yêu cầu ngày càng cao về
chất lượng ñộng học, ñộng lực học của xe ñặc biệt là ñộ êm dịu chuyển ñộng,
tính kinh tế nhiên liệu và sự thuận tiện khi sử dụng càng làm việc ứng dụng
hộp số tự ñộng trên xe càng rộng rãi. Vì thế hộp số tự ñộng vẫn là một lựa
chọn số một cho xu thế phát triển xe ô tô trong tương lai.
Ngày nay, ta không chỉ thấy hộp số tự ñộng trên các xe du lịch, các xe
có hai cầu chủ ñộng mà ta còn bắt gặp ở những xe ña dụng, xe ñịa hình có hai
cầu chủ ñộng (4WD). Ngoài ra, trên một số xe chuyên dùng với tải trọng và

kích thước lớn cũng dùng hộp số tự ñộng ñể tránh hiện tượng rung giật mỗi
13
khi chuyển số và khởi hành xe.
1.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ
Hộp số tự ñộng ñiều khiển thuỷ lực của hãng TOYOTA bao gồm một số bộ
phận chính sau
- Bộ biến mô thuỷ lực
- Hộp số hành tinh
- Bộ ñiều khiển thuỷ lực
- Bộ truyền ñộng bánh răng cuối cùng
- Các thanh ñiều khiển
- Dầu hộp số tự ñộng.
1.2.1 Bộ biến mô men thuỷ lực
Bộ biến mô men thủy lực trong hộp số tự ñộng nhằm thực hiện các
chức năng sau:
- Tăng mômen do ñộng cơ tạo ra;
- Đóng vai trò như một ly hợp thuỷ lực ñể truyền (hay không truyền) mô men
từ ñộng cơ ñến hộp số;
- Hấp thụ các dao ñộng xoắn của ñộng cơ và hệ thống truyền lực;
- Có tác dụng như một bánh ñà ñể làm ñồng ñều chuyển ñộng quay của ñộng
cơ
- Dẫn ñộng bơm dầu của hệ thống ñiều khiển thuỷ lực.

Hình 1.6 Cấu tạo hộp số tự ñộng của hãng TOYOTA
14
1.2.1.1 Cấu tạo của biến mô men thuỷ lực
Về cấu tạo, biến mô bao gồm: bánh bơm, bánh tuabin, stato, khớp một
chiều và ly hợp khoá biến mô.


Hình 1.7 Bộ biến mô men thuỷ lực
a. Bánh bơm
Bánh bơm ñược gắn liền với vỏ biến mô. Bánh bơm có rất nhiều cánh
có biên dạng cong ñược bố trí theo hướng kớnh ở bờn trong. Vành dẫn hướng
ñược bố trí trên cạnh trong của cánh bơm ñể dẫn hướng cho dòng chảy của
dầu. Vỏ biến mô ñược nối với trục khuỷu của ñộng cơ qua tấm dẫn ñộng.
Dưới ñây là sơ ñồ cấu tạo và vị trí của bánh bơm trong bộ biến mô men thuỷ
lực:

Hình 1.8 Bánh bơm
b. Bánh tua bin

Cũng như bánh bơm, bánh tua bin có rất nhiều cánh dẫn ñược bố trí bên
trong bánh tua bin. Hướng cong của các cánh dẫn này ngược chiều với cánh
Trục vào

Stato
Tua bin
Tua bin
Vỏ biến mô
Vỏ biến mô
Khớp một chiều
Từ bánh ñà
15
dẫn trên bánh bơm. Rô to tua bin ñược lắp với trục sơ cấp của hộp số. Cấu tạo
và vị trí làm việc của rôto tua bin như hình sau:


Hình 1.9 Bánh tuabin
c. Stator và khớp một chiều.
Stato ñược ñặt giữa bánh bơm và bánh tua bin. Nó ñược lắp trên trục
stato, trục này lắp cố ñịnh vào vỏ hộp số qua khớp một chiều. Các cánh dẫn
của stato nhận dũng dầu khi nó ñi ra khỏi rô to tua bin và hướng cho nó ñập
vào mặt sau của cánh dẫn trên cánh bơm làm cho cánh bơm ñược cường hoá.
Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục khuỷu ñộng
cơ. Tuy nhiên nếu stato có xu hướng quay theo chiều ngược lại, khớp một
chiều sẽ khóa stato lại và không cho nó quay. Do vậy stato quay hay bị khóa
phụ thuộc vào hướng của dòng dầu ñập vào các cánh dẫn của nó. Sơ ñồ cấu
tạo của stato và khớp một chiều ñược thể hiện trên hình sau.


Hình 1.10 Stator và khớp một chiều

16
1.2.1.2 Nguyên lý làm việc của biến mô men
a. Nguyên lý truyền công suất.
Chúng ta liên hệ sự làm việc
của biến mô men với sự làm việc của
hai quạt gió. Quạt chủ ñộng ñược nối
với nguồn ñiện, cánh của nó ñẩy
không khớ sang quạt bị ñộng (không
nối với nguồn ñiện) ñặt ñối diện.
Quạt bị ñộng sẽ quay cùng chiều với
quạt chủ ñộng nhờ không khí ñập
vào.

Hình 1.11 Nguyên lý truyền năng lượng qua cánh quạt gió
Trong biến mô men, quá trình cũng xảy ra tương tự nhưng thực hiện
qua chất lỏng. Khi bánh bơm ñược dẫn ñộng quay từ trục khuỷu của ñộng cơ,
dầu trong bánh bơm sẽ quay cùng với bánh bơm. Khi tốc ñộ của bánh bơm
tăng lên, lực ly tâm làm cho dầu bắt ñầu văng ra và chảy từ trong ra phía
ngoài dọc theo các bề mặt của các cánh dẫn. Khi tốc ñộ của bánh bơm tăng
lên nữa, dầu sẽ bị ñẩy ra khỏi bánh bơm và ñập vào các cánh dẫn của rô to tua
bin làm cho rô to tua bin bắt ñầu quay cùng một hướng với bánh bơm. Sau khi
dầu giảm năng lượng do va ñập vào các cánh dẫn của rô to tua bin, nó tiếp tục
chảy dọc theo màng cánh dẫn của rô to tua bin từ ngoài vào trong ñể lại chảy
ngược trở về bánh bơm và một chu kỳ mới lại bắt ñầu. Nguyên lý trên tương
tự như ở ly hợp thuỷ lực.
Sơ ñồ thể hiện nguyên lý truyền công suất từ bánh bơm sang bánh tua
bin ñược thể hiện trên hình sau:

Hình 1.12 Nguyên lý truyền công suất của biến mô men
17
















*Nguyên lý khuyếch ñại
mômen

Hình 1.13 Nguyên lý khuyếch ñại mô men
Việc khuyếch ñại mô men bằng biến mô ñược thực hiện bằng cách
trong cấu tạo của biến mô ngoài cánh bơm và rô to tuabin cũng có stato.
Với cấu tạo và cách bố trí các bánh công tác như vậy thì dòng dầu thuỷ lực
sau khi ra khỏi rô to tua bin sẽ ñi qua các cánh dẫn của stato. Do góc nghiêng
của cánh dẫn stato ñược bố trí sao cho dòng dầu ra khỏi cánh dẫn stator sẽ có
hướng trùng với hướng quay của cánh bơm. Vì vậy cánh bơm không những
chỉ ñược truyền mô men từ ñộng cơ mà nó còn ñược bổ sung một lượng mô
men của chất lỏng từ stato tác dụng vào. Điều ñó có nghĩa là cánh bơm ñó

ñược cường hóa và sẽ khuyếch ñại mô men ñầu vào ñể truyền ñến rô to tua
bin.
Chức năng của khớp một chiều Stator.
Khi tốc ñộ của bánh bơm lớn hơn tốc ñộ của bánh tua bin thì dòng dầu
sau khi ra khỏi tua bin vào cánh dẫn của stato sẽ tác dụng lên stato một mô
men có xu hướng làm stato quay theo hướng ngược với cánh bơm. Để tạo ra
hướng dòng dầu sau khi ra khỏi cánh dẫn của stato tác dụng lên cánh dẫn của
bánh bơm theo ñòng chiều quay của bánh bơm thì khi này stato phải ñược cố
ñịnh (khớp một chiều khóa).
18

Hình 1.14 Hướng dòng dầu thay ñổi khi khớp một chiều khóa
Khi tốc ñộ quay của rô to tua bin ñạt gần ñến tốc ñộ của bánh bơm, lỳc
này tốc ñộ quay của dũng dầu sau khi ra khỏi rô to tuabin tác dụng lên cánh
dẫn của stato có xu hướng làm stato quay theo hướng cựng chiều bánh bơm.
Vì vậy nếu stato vẫn ở trạng thái cố ñịnh thì không những không có tác dụng
cường hoá cho bánh bơm mà còn gây cản trở sự chuyển ñộng của dũng chất
lỏng gây tổn thất năng lượng. Vì vậy ở chế ñộ này stato ñược giải phóng ñể
quay cùng với rô to tuabin và bánh bơm (khớp một chiều mở). Khi này biến
mô làm việc như một ly hợp thuỷ lực với mục ñích tăng hiệu suất cho biến
mô.

Hình 1.15 Khớp một chiều quay tự do
*Cơ cấu khóa biến mô men thuỷ lực.
Rô to
tua bin
Rô to
tua bin
19
Khi ô tô chuyển ñộng trên ñường tốt, vận tốc của ô tô khá cao, khi ñó

mô men cản chuyển ñộng nhỏ nên số vòng quay của bánh tua bin xấp xỉ bằng
số vòng quay của bánh bơm. Biến mô ñó làm việc ở chế ñộ ly hợp (stato ñược
giải phóng) nhưng hiệu suất còn nhỏ hơn 1 (từ 0,8 ñến 0,9). Để hiệu suất
truyền ñộng của biến mô ñạt giá trị cao nhất, ở chế ñộ này người ta sử dụng
một ly hợp ñể khóa cứng biến mô. Tức là ñường truyền mômen từ ñộng cơ tới
hộp số ñược thực hiện trực tiếp thông qua ly hợp khóa biến mô như truyền
qua một ly hợp ma sát bình thường và lúc ñó hiệu suất truyền bằng 1.
Kết cấu và nguyên lý của ly hợp khóa biến mô ñược thể hiện trên hình sau:

Li hợp mở


Li hợp khóa
Hình 1.16 Nguyên lý làm việc của li hợp khóa biến mô men
20
Ly hợp khóa biến mô men ñược lắp trên moay ơ của rô to tua bin và
nằm ở phía trước của rô to tua bin. Trong ly hợp khóa biến mô men cũng bố
trí lò xo giảm chấn ñể khi ly hợp truyền mô men ñược êm dịu không gây va
ñập. Vật liệu ma sát ở ly hợp này cũng giống như vật liệu ma sát sử dụng cho
phanh và ñĩa ly hợp. Khi ly hợp khóa biến mô hoạt ñộng, nó sẽ quay cùng với
cánh bơm và rô to tua bin. Việc ñóng và mở của ly hợp khóa biến mô men
ñược quyết ñịnh bởi sự thay ñổi của hướng dũng dầu thuỷ lực trong biến mô
men.
- Trạng thái mở ly hợp: khi ô tô chạy ở tốc ñộ thấp hoặc mômen cản
lớn, biến mô men thuỷ lực làm việc ở chế ñộ biến mô men. Khi này nhờ cơ
cấu ñiều khiển thuỷ lực, dầu có áp suất chảy ñến phía trước của ly hợp khóa
biến mô, do áp suất ở phía trước và phía sau của ly hợp bằng nhau nên ly hợp
ở trạng thái mở.
- Trạng thái ñóng ly hợp: khi ô tô chạy ở tốc ñộ cao, ứng với mô men
cản nhỏ khi này các van ñiều khiển thuỷ lực hoạt ñộng hướng dòng dầu thuỷ

lực có áp suất chảy ñến phần sau của ly hợp. Do vậy pit tông ép ly hợp vào vỏ
biến mô, kết quả là biến mô ñược khóa và vỏ trước của biến mô quay cùng
với cánh bơm và rô to tua bin.
Nhờ có ly hợp khóa cứng biến mô mà ñặc tính của nó ñược thể hiện
trên hình sau:

Hình 1.17 Đặc tính của biến mô men có li hợp khóa
d. Một số thông số của biến mô men
21
Trong quá trình truyền lực của biến mô men, chúng ta quan tâm ñến hai
thông số là ñộ trượt (s) và hiệu suất (η) của biến mô men.
Gọi M
B
, M
T
, M
D
lần lượt là mô men truyền của các bánh bơm, bánh tua
bin và stator; n
T
, n
B
là số vòng quay của bánh tua bin và bánh bơm.

Ta có:
DBT
MMM ±=

Trong phần lớn chế ñộ làm việc thì M
T

> M
B
. Khi ñó chiều của M
D
cùng chiều với M
B
và:

DBT
MMM +=
Giá trị M
T
> M
B
là ñặc trưng của biến mô men.
M
T
có giá trị lớn nhất khi khởi hành xe (n
T
= 0) và nhỏ nhất khi
M
T
= M
B
(tại giá trị số vòng quay n
T0
). Khi ñó biến mô men làm việc
như li hợp thuỷ lực.
Hiệu suất của biến mô men ñược xác ñịnh theo công thức sau:

B
T
B
T
n
n
M
M
⋅=η


Độ trượt s ñượctính bằng công thức:


B
T
n
n
s−=1

1.2.2 Hộp số hành tinh
Hộp số hành tinh là một cụm bao gồm các bộ phận chính là: các bộ
truyền hành tinh, các phanh hãm, các li hợp khóa và các khớp một chiều.

Hình 1.18 Cấu tạo hộp số
1.2.2.1 Bộ truyền hành tinh
Bộ truyền hành tinh trong hộp số tự ñộng có các chức năng sau:
22
- Cung cấp một số tỉ số truyền ñể thay ñổi mômen và tốc ñộ của bánh xe chủ
ñộng phối hợp với sức cản chuyển ñộng của ñường và nhu cầu sử dụng tốc ñộ
của ô tô
- Đảo chiều quay của trục ra ñể thực hiện lùi xe;
- Tạo vị trí trung gian cho phép xe dừng lâu dài khi ñộng cơ vẫn hoạt ñộng.
Cấu tạo chung của bộ truyền hành tinh.
Bộ truyền hành tinh bao gồm một bánh răng mặt trời, Cần dẫn, các
bánh răng hành tinh và một bánh răng bao. Bánh răng mặt trời có vành răng
ngoài và ñược ñặt trên một trục quay. Bánh răng bao có vành răng trong và
cũng ñược ñặt trên một trục quay khác ñồng trục với bánh răng mặt trời. Các
bánh răng hành tinh nằm giữa và ăn khớp với bánh răng mặt trời và bánh răng
bao. Trục của các bánh răng hành tinh ñược liên kết với một cần dẫn cũng có
trục quay ñồng trục với bánh răng bao và bánh răng mặt trời.
Như vậy ba trục có cùng ñường tâm quay ở dạng trục lồng và ñược gọi
là ñường tâm trục của cơ cấu hành tinh. Các trục ñều có thể quay tương ñối
với nhau. Số lượng bánh răng hành tinh có thể là 2, 3, 4 tuỳ thuộc vào cấu
trúc của chúng. Các bánh răng hành tinh vừa quay xung quanh trục của nó
vừa quay xung quanh trục của cơ cấu hành tinh.
Dưới ñây là sơ ñồ cấu tạo của bộ truyền hành tinh trong hộp số tự ñộng
của hãng TOYOTA:

Hình 1.19 Bộ truyền hành tinh
23
1.2.2.2 Nguyên lý hoạt ñộng của bộ truyền hành tinh
Một cơ cấu hành tinh bao gồm ba loại bánh răng: một bánh răng mặt
trời, một Bánh răng bao và một số bánh răng hành tinh lắp trên một Cần dẫn.
Cơ cấu hành tinh là cơ cấu ba bậc tự do tương ứng với ba chuyển ñộng
của các trục bánh răng mặt trời, bánh răng bao và cần dẫn. Vì vậy ñể có một
chuyển ñộng từ ñầu vào ñến ñầu ra thì một trong ba bậc tự do trên phải ñược
hạn chế.
Nguyên lý truyền ñộng của cơ cấu hành tinh ñược thể hiện qua ba trường hợp
sau ñây:
Giảm tốc
Ở chế ñộ này trạng thái và tên gọi của các phần tử trong cơ cấu hành
tinh ñược thể hiện như sau:
Bánh răng bao: Phần tử chủ ñộng
Bánh răng mặt trời: Cố ñịnh
Cần dẫn: Phần tử bị ñộng
Khi bánh răng ngoại luõn quay theo chiều kim ñồng hồ, các bánh răng
hành tinh sẽ quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi cũng quay quanh
trục của nó theo chiều kim ñồng hồ. Điều ñó làm cho tốc ñộ quay của giỏ
hành tinh giảm xuống tuỳ thuộc số răng của Bánh răng bao và bánh răng mặt
trời.


Hình 1.20 Chế ñộ giảm tốc
Tăng tốc
Ở chế ñộ này trạng thái và tên gọi của các phần tử trong cơ cấu hành
tinh ñược thể hiện như sau:
24
Bánh răng hành tinh: Phần tử bị ñộng

Bánh răng mặt trời: Cố ñịnh
Cần dẫn: Phần tử chủ ñộng
Khi cần dẫn quay theo chiều kim ñồng hồ, các bánh răng hành tinh sẽ
quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi chúng cũng quay quanh trục
của nó theo chiều kim ñồng hồ. Điều ñó làm cho bánh răng bao tăng tốc tuỳ
thuộc số răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời.



Hình 1.21Chế ñộ tăng tốc
Đảo chiều: Ở chế ñộ này trạng thái và tên gọi của các phần tử trong cơ cấu
hành tinh ñược thể hiện như sau:
Bánh răng bao: Phần tử bị ñộng
Bánh răng mặt trời: Phần tử chủ ñộng
Cần dẫn: Cố ñịnh
Khi bánh răng mặt trời quay theo chiều kim ñồng hồ, các bánh răng
hành tinh lúc này do cần dẫn bị cố ñịnh nên tự quanh quay trục của nó theo
chiều ngược chiều kim ñồng hồ. Điều ñó làm cho bánh răng bao cũng quay
ngược chiều kim ñồng hồ. Lúc này bánh răng bao giảm tốc phụ thuộc vào số
răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời.

25

Hình 1.22 Chế ñộ ñảo chiều

Tốc ñộ và chiều quay của bộ truyền hành tinh có thể ñược tóm tắt như bảng
sau:
CỐ ĐỊNH
PHẦN TỬ
DẪN ĐỘNG

PHẦN TỬ
BỊ ĐỘNG
TỐC ĐỘ
QUAY
CHIỀU
QUAY
Bánh răng
bao
Bánh răng
mặt trời
Cần dẫn Giảm tốc
Cùng hướng
với bánh răng
chủ ñộng
Cần dẫn
Bánh răng
mặt trời
Tăng tốc
Bánh răng
mặt trời
Bánh răng
bao
Cần dẫn Giảm tốc
Cùng hướng
với bánh răng
chủ ñộng
Cần dẫn
Bánh răng
bao

Tăng tốc
Cần dẫn
Bánh răng
mặt trời
Bánh răng
bao
Giảm tốc
Ngược chiều
với bánh răng
chủ ñộng
Bánh răng
bao
Bánh răng
mặt trời
Tăng tốc
*) Tỉ số truyền
Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tính ñược tính theo công thức sau:

Tỉ số truyền =
Lưu ý: Do các bánh răng hành tinh luôn hoạt ñộng như các bánh răng trung
gian nên số răng của chúng không liên quan tới tỉ số truyền của bộ truyền
hành tinh. Trong bộ truyền bánh răng hành tinh ñể xác ñịnh tỉ số truyền cần
xác ñịnh số răng của bánh răng bao, bánh răng mặt trời và “số răng” của cần
Số răng của phần tử bị ñộng
Số răng của phần tử chủ ñộng