KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A140L

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
--------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
A140L
Đà Nẵng - 2008
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
--------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
A140L
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Bảo
Lớp: 03C4B
Giáo viên hướng dẫn: T.S Nguyễn Hoàng Việt
Giáo viên duyệt: T.S Lê Văn Tụy
2
Đà Nẵng - 2008
3
Khảo sát hộp số tự động A140L
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
  
KHOA: CƠ KHÍ GIAO THÔNG
BỘ MÔN: Ô TÔ VÀ MÁY CÔNG TRÌNH
NHIỆM VỤ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Bảo
Lớp: 03C4B, Khoá 2003
Ngành: Cơ khí động lực.
Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt.
1. Tên đề tài:
Khảo sát hộp số tự động A140L
2. Các số liệu ban đầu.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
1. Mục đích ý nghĩa đề tài
2. Tổng quan về hộp số tự động điều khiển thủy lực
2.1. Lịch sử phát triển
2.2 Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động
2.3. Phân loại Hộp Số Tự Động
2.4 Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động
2.5. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết
2.6. Đặt tính bộ biến mô
2.7. Hộp số hành tinh (HSHT)
2.8. Các cơ cấu hành tinh thường dùng trên ôtô.
2.9. Ưu,nhược điểm
2.10. Ly hợp hộp số hành tinh
2.11. Phanh dải dùng trong hộp số tự động B
1
2.12. Cơ cấu khoá trục bị động
2.13. Hệ thống điều khiển thủy lực –điện từ của hộp số tự động
4
Khảo sát hộp số tự động A140L
3. Hộp số tự động điều khiển thủy lực A140L
3.1. Giới thiệu chung về hộp số A140L
3.2. Các cụm chi tiết chính trong hộp số tự động A140L

3.3. Các tay số trong hộp số tự động A140L
3.4 Các ly hợp, phanh và khớp một chiều
3.5. Hệ thống điều khiển thủy lực ở hộp số tự động A140L
4. Kết luận
5. Phần bản vẽ
1. Kết cấu tổng thể hộp số tự động A140L.
2. Kết cấu biến mô thủy lực sử dụng trong hộp số tự động A140L.
3. Các đường đặc tính biến mô.
4. Sơ đồ nguyên lý hộp số tự động A140L.
5. Sơ đồ nguyên lý các tay số trong hộp số tự động A140L.
6. Sơ đồ điều khiển thủy lực các tay số trong hộp số tự động A140L
6. Ngày giao nhiệm vụ: 18/2/2008.
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 31/5/2008.
Thông qua bộ môn Thông qua cán bộ hướng dẫn
Ngày… tháng…năm 2008 Ngày… tháng…năm 2008
TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Kết quả
đánh giá:

T.S Lê Văn Tụy T.S Nguyễn Hoàng Việt
Sinh viên đã hoàn thành và nộp Ngày…… Tháng…… năm 2007
toàn bộ bản báo cáo cho bộ môn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
Ngày…tháng…năm 2008
5
Khảo sát hộp số tự động A140L
MỤC LỤC
Trang
1. Mục đích ý nghĩa đề tài ………………………………………………….1
2. Tổng quan về hộp số tự động điều khiển thủy lực……………………...2
2.1. Lịch sử phát triển………………………………………………………..3

2.2 Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động
2.2.1. Vì sao phải sử dụng hộp số tự động
2.2.2. Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động
2.3. Phân loại Hộp Số Tự Động
2.4 Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động
2.5. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết
2.5.1. Biến mô thủy lực
2.5.2. Sơ đồ nguyên lý chung và nguyên lý làm việc
2.5.3. Các bộ phận cơ bản của biến mô
2.5.4. Phân tích kết cấu biến mô men thủy lực
2.6. Đặt tính bộ biến mô
2.6.1. Các thông số dùng đánh giá một biến mô thủy lực
2.6.2. Đường đặc tính ngoài
2.6.3. Đặc tính không thứ nguyên
2.6.4. Đặc tính tải
2.6.5. Đặc điểm làm việc của biến mô men thủy lực
2.7. Hộp số hành tinh (HSHT)
2.7.1. Các khái niệm cơ bản
2.7.2. Phân loại
2.7.3. Động học và động lực học bộ truyền hành tinh một dãy
2.7.4. Tải trọng tác dụng lên các cơ cấu khoá (điều khiển)
2.8. Các cơ cấu hành tinh thường dùng trên ôtô.
2.8.1. Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson
2.8.2. CCHT kiểu Simpson
2.8.3. CCHT kiểu Ravigneaux
2.8.4. Khớp một chiều trong cơ cấu hành tinh
2.9. Ưu,nhược điểm
2.10. Ly hợp hộp số hành tinh
2.11. Phanh dải dùng trong hộp số tự động B
1

2.12. Cơ cấu khoá trục bị động
6
Khảo sát hộp số tự động A140L
2.13. Hệ thống điều khiển thủy lực –điện từ của hộp số tự động
2.13.1. Hệ thống điều khiển thuỷ lực
2.13.2 Một số bộ phận cơ bản của hệ thống điều khiển thuỷ lực điện từ
3. Hộp số tự động điều khiển thủy lực A140L
3.1. Giới thiệu chung về hộp số A140L
3.2. Các cụm chi tiết chính trong hộp số tự động A140L
3.2.1. Biến mô thủy lực
3.2.2 Bộ truyền bánh răng hành tinh
3.3. Các tay số trong hộp số tự động A140L
3.3.1. Giới thiệu bộ truyền hành tinh 3 tốc độ trong hộp số tự động A140L
3.3.2. Các dãy số
3.3.3. Bộ bánh răng hành tinh số truyền tăng OD
3.4 Các ly hợp, phanh và khớp một chiều
3.4.1. Các ly hợp
3.4.2 Các phanh sử dụng trong hộp số
3.4.3. Khớp một chiều
1
F
và
2
F
3.5. Hệ thống điều khiển thủy lực ở hộp số tự động A140L
3.5.1. Khái quát
3.5.2. Chức năng nhiệm vụ của hệ thống thủy lực
3.5.3. Các van cơ bản trong hộp số A140L
3.5.4 Bơm dầu
3.5.5. Hệ thống điều khiển điện số OD

3.5.6. Hư hỏng, tìm khu vực xảy ra hư hỏng và các phép thử
4. Kết luận
7
Khảo sát hộp số tự động A140L
LỜI NÓI ĐẦU
Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng trước
nhiều khó khăn, thử thách và cả những cơ hội đầy tiềm năng. Ngành ô tô Việt Nam
cũng không ngoại lệ. Khi thế giới bắt đầu sản xuất ô tô chúng ta chỉ được nhìn thấy
chúng trong tranh ảnh, hiện nay khi công nghệ về sản xuất ô tô của thế giới đã lên tới
đỉnh cao chúng ta mới bắt đầu sửa chữa và lắp ráp. Bên cạnh đó thị trường ô tô Việt
Nam là một thị trường đầy tiềm năng theo như nhận định của nhiều hãng sản xuất ô
tô trên thế giới nhưng hiện nay chúng ta mới chỉ khai thác được ở mức độ buôn bán,
lắp ráp và sửa chữa. Mức thuế 200% đối với xe nhập khẩu vẫn không ngăn được
người dân Việt Nam mua những chiếc xe trị giá cả vài trăm nghìn đến hàng triệu đô
la, vì đây là một nhu cầu thiết yếu mà số ngoại tệ này là không nhỏ đối với Việt Nam
chúng ta nhất là trong thời kỳ phát triển đất nước như hiện nay.
Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quá trình tự
động hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số
đó là ô tô, không chỉ làm cho người sử dụng cảm thấy thoải mái, gần gũi với chiếc xe
của mình, thể hiện phong cách của người sở hữu chúng. Mà sự tự động hóa còn nâng
cao hệ số an toàn trong sử dụng. Đây là lý do tại sao các hệ thống tự động luôn được
trang bị cho dòng xe cao cấp và dần áp dụng cho các loại xe thông dụng. Vì vậy với
đề tài chọn là nghiên cứu, khảo sát hộp số tự động em rất mong với đề tài này em sẽ
củng cố tốt hơn kiến thức đã được truyền thụ để khi ra trường em có thể tham gia vào
ngành ô tô của Việt Nam để góp phần vào sự phát triển chung của ngành.
Em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn Nguyễn Hoàng
Việt đã chỉ bảo em tận tình, giúp em vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi
hoàn thành đồ án của mình. Bên cạnh đó là thầy Lê Văn Tụy và các thầy trong khoa
đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Bảo

Đà Nẵng ngày 1 tháng 3 năm 2008
1. Mục đích ý nghĩa đề tài
8
Khảo sát hộp số tự động A140L
Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trong
cuộc sống con người. Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, ô tô
được tích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản suất với chiều
hướng ngày càng tăng. Hộp số tự động sử dụng trong hệ thống truyền lực của xe là
một trong số những hệ thống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô,
đặc biệt là ở thị trường MỸ và CHÂU ÂU vì những tiện ích mà nó mang lại khi sử
dụng. Việc nghiên cứu hộp số tự động sẽ giúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ
bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiến chúng. Ngoài ra
nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong
quá trình học tập và công tác.
Các dòng xe ra đời với các bước đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩn khí thải
đựợc chấp thuận trong ngành sản xuất ô tô nhằm bảo vệ môi trường thì bên cạnh đó
công nghệ sản xuất không ngừng ngày càng nâng cao, công nghệ điều khiển và vi
điều khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi thì việc đòi hỏi phải có kiến thức vững
vàng về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phải nâng lên tương ứng
mới mong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng như dây chuyền đi kèm,
có như vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ra trường.
Khi xem những chiếc xe ô tô của các nước sản xuất em không chỉ ngỡ ngàng
và thán phục nền công nghiệp sản xuất ô tô của thế giới mà em còn tự hỏi: Bao giờ
Việt Nam chúng ta cũng sẽ sản xuất được những chiếc xe như thế? Đây là câu hỏi em
hy vọng thế hệ trẻ chúng em sẽ trả lời được dưới sự giúp đỡ tận tình của các Thầy và
các bậc đàn anh đi trước.
Vì những lý do trên em chọn đề tài "Khảo sát mô hình hộp số tự động A140L
lắp trên xe TOYOTA CAMRY" để làm đề tài tốt nghiệp.
2. Tổng quan về hộp số tự động điều khiển thủy lực
2.1. Lịch sử phát triển

9
Kho sỏt hp s t ng A140L
Xut phỏt t yờu cu cn thit b truyn cụng sut ln vn tc cao trang b
trờn cỏc chin hm dựng trong quõn s, truyn ng thy c ó c nghiờn cu v
s dng t lõu. Sau ú, khi cỏc hóng sn xut ụ tụ trờn th gii phỏt trin mnh v bt
u cú s cnh tranh thỡ t yờu cu thc t mun nõng cao cht lng xe ca mỡnh,
ng thi tỡm nhng bc tin v cụng ngh mi nhm gi vng th trng ó cú
cựng tham vng m rng th trng cỏc hóng sn xut xe trờn th gii ó bc vo
cuc ua tớch hp cỏc h thng t ng lờn cỏc dũng xe xut xng nh: h thng
chng hóm cng bỏnh xe khi phanh, h thng chnh gúc ốn xe t ng, h thng treo
khớ nộn, hp s t ng, h thng camera cnh bỏo khi lựi xe, h thng nh v ton
cu,õy l bc tin quan trng th hai trong nn cụng nghip sn xut ụ tụ sau
khi ng c t trong c phỏt minh v xe ụ tụ ra i.
Cho n na u thp k 70, hp s c TOYOTA s dng ph bin nht l
hp s c khớ iu khin bng tay bỡnh thng. Bt u t nm 1977 hp s t ng
c s dng ln u tiờn trờn xe CROWN v s lng hp s t ng c s dng
trờn xe tng mnh. Ngy nay hp s t ng c trang b thm chớ trờn c xe hai cu
ch ng v xe ti nh ca hóng. Cũn cỏc hóng ch to xe khỏc trờn th gii nh:
HONDA, BMW, MERCEDES, GM,Cng a hp s t ng ỏp dng trờn xe ca
mỡnh gn mc thi gian ny. Trờn hỡnh 2.1 l s phỏt trin ca hp s t ng.
AT
AT
ECT
1
loaỷi õióửu khióứn hoaỡn toaỡn bũng thuớy lổỷc
õióửu khióứn chuyóứn sọỳ vaỡ thồỡi õióứm khoùa
chỏứn õoaùn
dổỷ phoỡng
caùc chổùc nng khaùc
Hỡnh 2-1 S phỏt trin c bn ca hp s t ng.

AT: Hp s t ng (Automatic Transmission).
1
AT
: Loi hp s ny cú b phn truyn lc c bn ging loi ECT.
ECT: Hp s iu khin in (Electronic Controlled Transmission).
Trờn bng 1 l cỏc mc thi gian TOYOTA a hp s t ng s dng trờn
cỏc dũng xe ca mỡnh.
Bng 2-1 Mc thi gian ng dng hp s t ng ca TOYOTA.
10
Khảo sát hộp số tự động A140L
2.2 Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động
2.2.1. Vì sao phải sử dụng hộp số tự động
Khi tài xế đang lái xe có hộp số thường, cần sang số được sử dụng để chuyển
số để tăng hay giảm mômen kéo ở các bánh xe. Khi lái xe lên dốc hay khi động cơ
không có đủ lực kéo để vượt chướng ngại ở số đang chạy, hộp số được chuyển về số
thấp hơn bằng thao tác của người lái xe.
Vì lý do này nên điều cần thiết đối với người lái xe là phải thường xuyên nhận
biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp. Ở xe sử dụng hộp số tự
11
Khảo sát hộp số tự động A140L
động những nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết vì việc chuyển đến số
thích hợp nhất luôn được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất
theo tải động cơ và tốc độ xe.
2.2.2. Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động
So với hộp số thường, hộp số tự động có các ưu điểm sau
Giảm mệt mỏi cho người lái qua việc loại bỏ thao tác ngắt và đóng ly hợp
cùng thao tác chuyển số.
Chuyển số một cách tự động và êm dụi tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe.
Tránh cho động cơ và dẫn động khỏi bị quá tải vì ly hợp cơ khí nối giữa động
cơ và hệ thống truyền động theo kiểu cổ điển đã được thay bằng biến mô thủy lực có

hệ số an toàn cao hơn cho hệ thống truyền động ở phía sau động cơ.
Tối ưu hóa các chế độ hoạt động của động cơ một cách tốt hơn so với xe lắp
hộp số thường, điều này làm tăng tuổi thọ của động cơ được trang bị trên xe.
2.3. Phân loại Hộp Số Tự Động
Hộp số tự động có thể chia thành hai loại, chúng khác nhau về hệ thống sử
dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô. Một loại là điều khiển
bằng thủy lực hoàn toàn, nó chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển và lọai kia
là loại điều khiển điện, dùng ngay các chế độ được thiết lập trong ECU (Electronic
Controlled Unit: bộ điều khiển điện tử) để điều khiển chuyển số và khóa biến mô,
loại này bao gồm cả chức năng chẩn đoán và dự phòng, còn có tên gọi khác là ECT
(hộp số điều khiển điện).
Ngoài phân loại theo cách điều khiển thủy lực hay diều khiển điện hộp số tự
động còn được phân loại theo vị trí đặt trên xe. Loại dùng cho các xe động cơ đặt
trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước - cầu sau chủ động (như hình 2-2).
Các hộp số được sử dụng trên xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động thiết kế gọn
nhẹ hơn so với loại lắp trên xe động cơ đặt trước - cầu sau chủ động do chúng được
lắp đặt trong khoang động cơ nên bộ truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở
ngay trong hộp số, còn gọi là “hộp số có vi sai”. Hộp số sử dụng cho xe động cơ đặt
trước - cầu sau chủ động có bộ truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở bên
ngoài.
Cả hai loại động cơ đặt trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước - cầu
sau chủ động đều được xây dựng và phát triển trên các dòng xe du lịch đầu tiên khi
yêu cầu tự động hóa cho xe ô tô phát triển, nhưng hiện nay hộp số tự động còn được
dùng cho cả xe tải và xe có hai cầu chủ động hay xe sử dụng ở địa hình không có
đường đi.
12
Khảo sát hộp số tự động A140L
Hình 2-2 Sơ đồ đặt của hộp số tự động.
Driver shaft: Trục dẫn động.
Engine: Động cơ.

Automatic transaxle: Cụm cầu và hộp số tự động.
Front: Mặt trước.
Front-wheell drive: Dẫn động cầu trước.
Final gear and differential: Truyền động cuối và vi sai.
Automatic transmission: Hộp số tự động.
Propeller shaft: Trục các đăng.
Rear-wheell drive: Dẫn động cầu sau.
Ngoài cách phân loại trên còn có một số cách phân loại khác như theo cấp số
tiến của hộp số có được (4 cấp, 5 cấp..) và hiện nay số cấp mà hộp số tự động có
đuược cao nhất là 7 cấp. Phân loại theo thiết kế cho dòng xe lắp đặt chúng như ô tô
du lịch, xe tải, xe siêu trọng.
2.4 Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động
Dòng công suất truyền từ động cơ qua biến mô đến hộp số và đi đến hệ thống
truyền động sau đó (như hình 2-3), nhờ cấu tạo đặc biệt của mình biến mô vừa đóng
vai trò là một khớp nối thủy lực vừa là một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực,
cũng vừa là một bộ phận khuyếch đại mô men từ động cơ đến hệ thống truyền lực
phía sau tùy vào điều kiện sử dụng. Hộp số không thực hiện truyền công suất đơn
thuần bằng sự ăn khớp giữa các bánh răng mà còn thực hiện truyền công suất qua các
ly hợp ma sát, để thay đổi tỷ số truyền và đảo chiều quay thì trong hộp số sử dụng
các phanh và cơ cấu hành tinh đặc biệt với sự điều khiển tự động bằng thủy lực hay
điện tử..
13
Kho sỏt hp s t ng A140L
Truỷc khuyớu õọỹng cồ
Tỏỳm dỏựn õọỹng
Bióỳn mọ thuớy lổỷc
Truỷc sồ cỏỳp cuớa họỹp sọỳ
Bọỹ truyóửn haỡnh tinh, caùc ly hồỹp
Truỷc thổù cỏỳp cuớa họỹp sọỳ
Hỡnh 2-3 Dũng truyn cụng sut trờn xe cú s dng hp s t ng.

Trờn th trng hin nay cú nhiu loi hp s t ng, phỏt trin theo xu hng
nõng cao s chớnh xỏc v hp lý hn trong quỏ trỡnh chuyn s, kốm theo l giỏ thnh
v cụng ngh sn xut, tuy nhiờn chc nng c bn v nguyờn lý hot ng l ging
nhau. Trong hp s t ng s vn hnh tt c cỏc b phn v kt hp vn hnh vi
nhau nh hng n ton b hiu sut lm vic ca c hp s t ng nờn yờu cu v
tt c cỏc cm chi tit hay b phn cu thnh nờn hp s iu cú yờu cu rt kht khe
v thit k cng nh ch to.
2.5. S v nguyờn lý lm vic ca cỏc cm chi tit
2.5.1. Bin mụ thy lc
Khồùp mọỹt chióửu
Baùnh phaớn ổùng
Baùnh bồm
Baùnh Tuabin
Tỏỳm dỏựn õọỹng
Truỷc khuyớu
Khồùp khoùa bióỳn mọ
Hỡnh 2-4 Bin mụ thy lc.
B bin mụ va truyn va khuych i mụmen t ng c bng cỏch s dng
du hp s lm mụi trng lm vic. B bin mụ bao gm: cỏnh bm c dn ng
bng trc khuu, rụto tuabin c ni vi trc s cp, stator c bt cht vo v
hp s qua khp mt chiu v trc stator, v b bin mụ cha tt c cỏc b phn trờn
nh hỡnh 2-4. Bin mụ c nộn y du thy lc cung cp bi bm du. Du ny
14
Khảo sát hộp số tự động A140L
được cánh bơm tích lũy năng lượng và khi ra va đập vào bánh tuabin tạo thành một
dòng truyền công suất làm quay rôto tuabin (hình 2-5).
Hình 2-5 Dòng xoáy trong bánh bơm và bánh tuabin.
* Chức năng của biến mô:
- Tăng mô men do động cơ tạo ra.
- Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền hoặc không

truyền mô men từ động cơ đến hộp số.
- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền
lực.
- Có tác dụng như một bánh đà để làm đồng điều chuyển động
quay của động cơ.
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.
Trên xe có lắp hộp số tự động bộ biến mô thủy lực cũng có tác dụng như một
bánh đà của động cơ. Do không cần có một bánh đà nặng như vậy trên xe có hộp số
thường nên xe có trang bị hộp số tự động sẽ sử dụng luôn biến mô thủy lực kèm tấm
truyền động có vành răng khởi động dùng làm bánh đà cho động cơ. Khi tấm dẫn
động quay ở tốc độ cao cùng biến mô thủy lực trọng lượng của nó sẽ tạo nên sự cân
bằng tốt nhằm ngăn chặn các rung động và làm đồng điều chuyển động của động cơ
khi hoạt động gây ra.
2.5.2. Sơ đồ nguyên lý chung và nguyên lý làm việc
a. Sơ đồ nguyên lý
Hình 2-6 là một ví dụ tương tự nguyên lý làm việc của biến mô thủy lực. Dùng
một quạt chủ động quạt gió về phía một quạt bị động giống như thế đặt đối diện, gần
sát và đang ở trạng thái đứng yên. Sau một quãng thời gian ngắn quạt bị động bắt đầu
quay theo quạt chủ động và chiều quay của cả hai là cùng nhau. Giả sử ta dùng một
ống hồi gió về như hình minh họa để lấy nguồn gió sau khi thổi qua quạt bị động
quay trở lại thổi tiếp tục vào quạt chủ động thì năng lượng mà quạt chủ động dùng để
thổi cho quạt bị động quay ngay sau đó sẽ giảm hơn so với ban đầu.
15
Khảo sát hộp số tự động A140L
Hình 2-6 Ví dụ tương tự nguyên lý truyền công suất của biến mô thủy
lực.
Nói một cách khác, việc truyền công suất giữa hai quạt được thực hiện nhờ
môi trường không khí. Biến mô cũng làm việc như vậy, bánh bơm đóng vai trò quạt
chủ động, bánh tuabin đóng vai trò quạt bị động và ống hồi gió đóng vai trò gần
giống với bánh phản ứng. Môi trường làm việc ở đây là dầu thủy lực là một chất lỏng

không chiụ nén nên khả năng truyền công suất sẽ tốt hơn môi trường không khí rất
nhiều.
b. Nguyên lý truyền công suất
R
2
R
1
γ
Vt1
Wt1
ut1
α
ut2
Vt2
Wt2
Vt1
Vb1
V
b1
β
W
b1
u
b1
R
2
R
1
α
W

b2
u
b2
V
b2
Wt
W
b
Hình 2-7 Sơ đồ tính toán dòng chảy trong biến mô thủy lực.
Bánh bơm được gắn cố định trên trục chủ động, nối cứng với trục khuỷu động
cơ và quay với tốc độ góc w
b
. Bánh tuabin được lắp trên trục bằng then hoa và quay
với tốc độ góc w
t
. Các bánh nằm trong một vành xuyến khép kín gọi là buồng công
tác và được nạp đầy dầu thủy lực có áp suất dư. Hình dạng buồng công tác đảm bảo
tổn thất năng lượng ít nhất, khi chất lỏng chuyển từ bánh này sang bánh khác.
Nguyên lý làm việc của biến mô men thủy lực dựa trên cơ sở của định luật biến
thiên mô men động lượng và được giải thích dựa trên hình 2-7. Tại điểm dòng dầu đi
16
Khảo sát hộp số tự động A140L
vào bánh bơm, tốc độ dòng chất lỏng trung bình, biểu diễn bằng đường chấm gạch có
giá trị tuyệt đối là v
b1
. Tốc độ này có thể phân tích thành hai thành phần: tốc độ vòng
hay còn gọi là tốc độ theo u
b1
và tốc độ tương đối w
b1

.
Sau khi đi vào bánh bơm, chất lỏng chuyển động theo profin cánh dẫn đi từ tâm
ra mép ngoài. Dòng chất lỏng có tốc độ là
222 bbb
wuv
+=
. Khi chuyển động từ trong
ra ngoài bánh bơm trong vòng lưu thông, năng lượng và động lượng của dòng chất
lỏng tăng lên nhờ mô men truyền cho bánh bơm từ trục khuỷu động cơ. Hiệu mô men
động lượng của chất lỏng đối với trục quay của bánh bơm khi đi vào và đi ra khỏi nó
chính bằng mô men trên trục bánh bơm và xác định theo biểu thức:
M
b
=
( )
βα
coscos
1122 bb
vRvRm
−
(2.1)
Ở đây:
m =
g
G
- Khối lượng chất lỏng chảy qua bánh bơm trong một giây.
R
1
, R
2

- Bán kính bánh công tác ở điểm vào và điểm ra của chất lỏng trên quỹ
đạo trung bình.
βα
,
- Góc tương ứng giữa các vec-tơ tốc độ tuyệt đối v
b1
, v
b2
và các tốc độ theo
u
b1
, u
b2

Trong giai đoạn khuyếch đại mômen khi dòng chất lỏng đi ra khỏi bánh bơm ta
xem như dòng chất lỏng đi ngay vào bánh tuabin. Vì giữa bánh bơm và bánh tua bin
không có bánh phản ứng nên động năng của dòng chất lỏng khi ra khỏi bánh bơm và
vào bánh tua bin không thay đổi, nhưng vận tốc tuyệt đối của dòng chất lỏng khi ra
khỏi bánh tua bin sẽ thay đổi chiều (do hình dạng của bánh tua bin).
Điều này có nghĩa là khi đi từ ngoài vào trong, chất lỏng truyền cho tua bin một
mômen bằng về trị số với mômen trên trục bánh bơm. Mặc khác theo định luật biến
thiên mômen động lượng thì mômen tác dụng lên bánh tua bin cũng chính bằng hiệu
mômen động lượng của chất lỏng đối với trục quay tua bin khi đi vào và ra khỏi nó,
do đó :

( )
γα
coscos
1122 tbbt
vRvRmMM −==

(2.2)
γ
- Góc giữa
1t
u
và
1t
w
tại điểm ra của bánh tuabin.
Khi ra khỏi bánh tuabin, dòng chất lỏng chảy qua bánh phản ứng thông qua
khớp một chiều tác dụng lên dòng chất lỏng này một mô men M
p
cùng hướng với mô
men M
b
và có giá trị bằng:
( )
γβ
coscos
1111 tbp
vRvRmM −=
(2.3)
So sánh các biểu thức (2.1), (2.2) và (2.3) ta thấy rõ rằng:
M
t
=
( )
pb
MM +
(2.4)

17
Khảo sát hộp số tự động A140L
Và nếu không có bánh phản ứng thì: v
t1
= v
b1
và
βγ
=
Nên
M
t
= M
b
Tức là biến mô men trở thành ly hợp thủy động nên chỉ có tác dụng truyền mà
không biến đổi mô men.
Từ những suy luận trên ta thấy nhờ bánh phản ứng bị khóa theo chiều quay
ngược chiều quay trục khuỷu làm chuyển hướng dòng chất lỏng chảy ra từ bánh
tuabin về cùng chiều quay của bánh bơm, biến tác động cản trở thành tác động trợ
giúp, vì thế để quay bánh bơm chỉ đòi hỏi trục khuỷu động cơ cung cấp một mô men
M
b
< M
t
.
Khi tốc độ quay của bánh bơm n
b
= const (giữa bánh tuabin và bánh bơm đạt sự
cân bằng về tốc độ và mômen) sự tăng tải trọng tác dụng lên trục bánh tuabin làm
giảm tốc độ quay n

t
của bánh tuabin, ở ngay thời điểm tức thời sau đó vì bánh bơm
vẫn cung cấp dòng dầu có năng lượng và lưu lượng như cũ sẽ làm tăng ngay lưu
lượng dòng dầu qua bánh tuabin, điều này giúp cho bánh tuabin tiếp nhận thêm năng
lượng để bù vào năng lượng tiêu hao do tăng tải trọng, nhưng ngược lại sự tiếp nhận
thêm năng lượng này từ bánh tuabin cũng làm mất đi một phần năng lượng do trục
khuỷu cung cấp cho bánh bơm tức là sẽ làm cho bánh bơm giảm tốc độ. Nếu không
có sự điều chỉnh tay ga từ người lái tín hiệu tăng tải và đi kèm giảm tốc độ của xe có
thể làm hộp số chuyển về tỷ số truyền lớn hơn cho đến khi đạt trở lại sự cân bằng.
Tương tự với trường hợp tải trọng tác dụng lên trục bánh tuabin giảm xuống,
tốc độ bánh tuabin sẽ tăng lên, lập tức lưu lượng dầu đi qua bánh tuabin giảm xuống.
Điều này làm cho công suất bánh bơm cung cấp trở nên lớn hơn mức cần thiết và làm
cho tốc độ bánh bơm tăng lên để đạt lại sự cân bằng. Trong giới hạn tải trọng và
mômen của tay số hiện tại không đáp ứng được sự hiệu chỉnh để đạt sự cân bằng thì
hộp số sẽ tự động chuyển số.
c. Nguyên lý khuyếch đại mô men
18
Khảo sát hộp số tự động A140L
Hình 2-8 Hướng chuyển động của dòng chảy trong biến mô thủy lực.
Khi biến mô ở chế độ khuyếch đại mômen, biến mô sử dụng năng lượng còn
lại của dòng dầu sau khi đi qua tuabin và bánh phản ứng tiếp tục tác động vào cánh
bơm bằng cách nhờ vào tác dụng chuyển hướng của bánh phản ứng thay đổi hướng
va đập của dòng dầu quay về vào sau cánh bơm (như hình 2-8). Bánh phản ứng khóa
cứng với vỏ của biến mô men thủy lực nên dòng chất lỏng không trao đổi năng lượng
với nó, nghĩa là trong bánh phản ứng chỉ có biến đổi áp năng thành động năng. Động
năng có được này sẽ truyền cho bánh bơm khi dòng dầu quay về bánh bơm. Vì vậy
mô men quay trên trục bánh tuabin có được sẽ lớn hơn mômen trên trục bánh bơm tại
cùng một thời điểm.
Nếu bánh phản ứng quay tự do thì mô men xoắn của trục chủ động truyền cho
trục bị động không thể tăng được. Khi đó biến mô men thủy lực làm việc như ly hợp

thủy động.
2.5.3. Các bộ phận cơ bản của biến mô
Trên hình 2-9 là các bbộ phận cơ bản của một biến mômen thủy lực gồm bánh
bơm, bánh tuabin, bánh phản ứng và khớp một chiều, ngoài ra trong biến mômen còn
có một số chi tiết phụ như vành làm kín, trục của bánh phản ứng, khớp khóa biến mô,
các vòng chặn.
Hình 2-9 Bánh bơm, bánh tuabin và bánh phản ứng.
a. Bánh bơm
Cánh bơm được đúc liền với vỏ biến mô hay lắp rời từng cánh, số lượng cánh
và biên dạng cánh được chọn thiết kế theo công suất động cơ sử dụng chúng và loại
19
Kho sỏt hp s t ng A140L
h thng truyn lc phớa sau. Trờn cỏnh bm cũn lp t vnh dn hng phớa cnh
trong ca cỏnh dn hng cho dũng chy ca bm c ờm (nh hỡnh 2-10).
Baùnh bồm
Tỏỳm dỏựn õọỹng
Truỷc khuyớu
Vaỡnh dỏựn hổồùng
Hỡnh 2-10 S bỏnh bm lp trờn v bin mụ.
Vi nhim v l giỳp tớch t nng lng lờn cỏc dũng du chuyn ng trong
bin mụ nh ly nng lng t trc khuu ng c thỡ kt cu v cht lng b mt
cỏnh bm nh hng rt ln n hiu sut v c quỏ trỡnh khuyt i mụ men ca
bin mụ. Vỡ vy vic ỳc lin v gia cụng b mt cỏnh bm trờn bỏnh bm ũi hi
cụng ngh gia cụng rt cao khụng phi hóng sn xut ụ tụ no cng lm c, cũn
phng phỏp lp ri tng cỏnh lờn bỏnh mang cỏnh thỡ c chp nhn rng rói v
nhanh chúng vỡ tớnh cụng ngh v tớnh kinh t cao ca phng phỏp ny.
Ngy nay a s cỏc bin mụ thy lc dựng trờn ụ tụ iu ch to theo phng
phỏp lp tng cỏnh ri nhng nu l bin mụ ny s dng trờn tu bin hay phng
tin thuc lnh vc quõn s thỡ phng phỏp ỳc lin cỏc cỏnh vi v bin mụ c
dựng nhiu hn.

b. Bỏnh tuabin
Baùnh bồm
Baùnh Tuabin
Tỏỳm dỏựn õọỹng
Truỷc khuyớu
Truỷc sồ cỏỳp cuớa họỹp sọỳ
Khồùp khoùa bióỳn mọ
Hỡnh 2-11 S nguyờn lý lp bỏnh tuabin trờn bin mụ thy lc.
Trờn hỡnh 2-11 l s nguyờn lý lp bỏnh tuabin trờn bin mụ thy lc.
20
Kho sỏt hp s t ng A140L
Cỏnh tuabin c ỳc lin hay lp ri tng cỏnh vi bỏnh mang cỏnh, s lng
cỏnh v biờn dng cỏnh c chn thit k theo cụng sut ng c s dng chỳng v
loi h thng truyn lc phớa sau. Trờn cỏnh tuabin cũn lp t vnh dn hng
phớa cnh trong ca cỏnh dn hng cho dũng chy ca bm c ờm.
Cỏnh tuabin c thit k vi gúc t cỏnh ln hn so vi cỏnh bm. Vỡ cỏnh
tuabin cú nhim v thu nhn ng nng v ỏp nng c vn chuyn theo dũng du
i ra t cỏnh bm. Ngoi ra v s lng cỏnh l bng s lng cỏnh mang trờn bỏnh
bm, cng c thit k cỏc vnh dn hng dũng chy c ờm. Cụng ngh ch
to v yờu cu b mt ca bỏnh tuabin cú nhiu im tng ng vi nhau.
c. Bỏnh phn ng
Bỏnh phn ng t gia bỏnh bm v bỏnh tuabin, c lp trờn trc ca nú v
trc ny lp c nh vo v hp s qua khp mt chiu (nh hỡnh 2-12). Khp mt
chiu cho phộp bỏnh phn ng quay cựng chiu vi trc khuu ng c, khi bỏnh
phn ng cú xu hng quay ngc li nú s b khúa. Do vy bỏnh phn ng quay hay
b khúa ph thuc vo hng ca dũng du p vo cỏnh ca nú.
Baùnh phaớn ổùng
Khồùp mọỹt chióửu
Tỏỳm dỏựn õọỹng
Truỷc khuyớu

Hỡnh 2-12 S nguyờn lý lp bỏnh phn ng trờn bin mụ thy lc.
Cỏc cỏnh ca bỏnh phn ng tip nhn dũng du i ra t cỏnh tuabin v hng
cho chỳng p vo mt sau ca cỏnh bm lm cho cỏnh bm c cng húa. Tuy
khụng úng vai trũ ch o trong vic truyn cụng sut nhng bỏnh phn ng li cú
vai trũ quyt nh ti hiu sut ca c bin mụ th lc trong mt s trng hp, ng
thi l kh nng giỳp bin mụ khuych i mụ men do ng c sinh ra trong mt s
trng hp. õy l lý do chớnh bỏnh phn ng c thit k cựng bỏnh bm v bỏnh
tuabin trong cựng mt bin mụ thy lc.
d. Khp mt chiu ca bỏnh phn ng
Bỏnh phn ng vi mc ớch khuych i mụmen ng c sinh ra v ngn chn
hin tng gim hiu sut ca bin mụ thy lc khi tc bỏnh tuabin gn bng
bỏnh bm thỡ bỏnh phn ng cn phi cú khp mt chiu i lin cựng kt cu ca nú.
21
Khảo sát hộp số tự động A140L
Hiện nay trong các loại hộp số tự động có hai loại khớp một chiều hay sử dụng nhiều
nhất là loại dùng bi trụ và loại dùng con lăn.
Dạng trụ lăn như hình 2-13, bao gồm bốn chi tiết: vành trong, vành ngoài, các
bi trụ và lò xo giữ bi trụ luôn tiếp xúc với các vành. Bề mặt làm việc của một vành
được làm ở dạng hình trụ, còn vành kia dạng cong theo hướng tạo nên chiều rộng
chứa bi thay đổi (cong thân khai). Do vậy giữa chúng tạo thành hình chêm.
Hình 2-13 Sơ đồ khớp một chiều.
1 - Vành ngoài; 2 - Đệm tỳ; 3 - Lò xo tỳ; 4 - Bi trụ; 5 - Mặt rãnh chêm;
6 -Vành trong.
Hình 2-14 Mặt cắt của bánh phản ứng dùng khớp một chiều loại con lăn
hình trụ.
Trên hình 2-14 là mặt cắt của bánh phản ứng dùng khớp một chiều loại con lăn
hình trụ.
Các vành được sản xuất từ thép 20X hoặc 12X2H4A, còn các bị trụ được chế
tạo từ thép ổ lăn như 95X18. Độ cứng bề mặt công tác của vành HRC 61÷65. Muốn
22

Khảo sát hộp số tự động A140L
có độ cứng bề mặt như trên, người ta phải thực hiện biến cứng chúng với độ sâu
không dưới 1,5mm và sau đó tiến hành tôi và ram. Các vành được nối với bánh phản
ứng bằng đinh tán, còn nối với trục bánh phản ứng nhờ rãnh then hoa. Trong một số
kết cấu vành ngoài của khớp một chiều được nối với bánh phản ứng nhờ rãnh then
hoa.
Tại các điểm tiếp xúc A và B với các vành, bi trụ chịu tác dụng của các lực
pháp tuyến F
N
và lực tiếp tuyến F
t.
Hợp lực của các lực này là:

ψ
sin..
1
RZ
M
aZ
M
F
pp
==
Nên

ψ
τ
sin.FF
=

ψ
ψ
tgRZ
M
FF
p
N
1
.
cos.
==
Trong đó

p
M
- Mô men xoắn tính toán được truyền bởi khớp một chiều
Z - Số bi trụ.
Để bi trụ được giữ chặt ở trạng thái nêm, cần phải đảm bảo điều kiện là lực F
t
không vượt quá lực ma sát.
F.sinψ
≤
μ.F.cosψ
Có nghĩa là
tgy ≤m (2. 5)
Hệ số ma sát
µ
phụ thuộc vào độ nhớt của dầu và thường nằm trong vùng
0,11÷0,13. Bởi vậy trên cơ sở hệ thức (2. 5) ta có y = 6
0

.
Sự phụ thuộc giữa mô men xoắn
p
M
và các kích thước chính của khớp một
chiều được xác định bởi ứng suất tiếp xúc tại điểm B trên bề mặt làm việc của vành
trong.
B
p
K
ltgRZ
EM
ρψ
σ
....
.
418,0
1
=
Trong đó
E - Mô men đàn hồi (đối với thép E = 2.10
5
N/mm
2
).
l - Chiều dài bi trụ.

B
ρ
- Bán kính cong bề mặt tiếp xúc tại điểm B.

B
ρ
=
rR
rR
+
2
2
.
23
Khảo sát hộp số tự động A140L
r - Bán kính bi trụ.

21
, RR
- Bán kính cong các đường thân khai tạo rãnh chêm..
Điều kiện bền mỏi như sau: [
K
σ
]≤ 2000[N/mm
2
].
Khi thiết kế khớp hành trình tự do (khớp một chiều) nên sử dụng:
- Chiều dài bi trụ: l = (1,5
÷
3,0).r .
- Bán kính cong các đường thân khai tạo rãnh chêm.: R
1
= (8
÷

10).r
R
2
= R
1
- 2.r.
- Số bi trụ: Z = 8
÷
20
Bán kính đường tròn mà có các tâm O
2
của các cung của đường cong thân khai
(prôfin) được xác định theo công thức sau:
( )
ψ
ϕ
sin2
1
rRR
−=
* Loại thứ hai hay được dùng là loại dùng con lăn.Được lắp giữa hai vành
trong và ngoài của bánh phản ứng, có nhiệm vụ chỉ cho hai vành trong và ngoài của
stato quay tự do với nhau theo chiều A còn theo chiều B thì không được.
Hình 2-15 Hoạt động cảu khớp một chiều trong bánh phản ứng.
Kết cấu của khớp bao gồm: Hai vành trong và ngoài của bánh phản ứng, các
con lăn bằng thépvà lò xo giữ cho các con lăn luôn có xu hướng tỳ vào hai vành và
khóa vành ngoài với vành trong (như hình 2-15). Tuy chỉ với kết cấu rất đơn giản như
vậy nhưng khớp một chiều này lại đóng vai trò rất quan trọng trong việc giúp cho
bánh phản ứng đạt được ý đồ thiết kế đưa ra.
Khớp một chiều hoạt động như một miếng chêm, khi vành ngoài quay theo

chiều B vì khoảng cách l nhỏ hơn
2
l
nên các con lăn dưới tác dụng trợ giúp của lò xo
sẽ khóa cứng vành ngoài và vành trong với nhau, ngược lại khi vành ngoài có xu
hướng quay theo chiều A thì các con lăn luôn cho hai vành trong và ngoài quay tương
đối với nhau.
24
Khảo sát hộp số tự động A140L
Cách tổ chức tính toán tương tự như mô hình tính cho loại khớp một chiều con
lăn hình trụ.
e. Cơ cấu khóa biến mô
Bản thân biến mô để truyền được công suất giữa bánh bơm và bánh tuabin cần
tồn tại dòng dầu tuần hoàn giữa chúng, điều này chỉ xảy ra khi bánh tua bin có tốc độ
nhỏ hơn bánh bơm, tức là công suất từ trục khuỷu động cơ không được truyền qua
bánh tuabin đủ 100%. Đây là một điểm yếu của biến mômen thủy lực. Để khắc phục
nhược điểm này biến mômen được thiết kế một khóa biến mô nhằm tạo nối cứng cơ
khí khi tốc độ giữa bánh bơm và bánh tuabin chỉ sai khác nhau khoảng 3%, đảm bảo
trong trường hợp này công suất từ trục khuỷu động cơ được truyền đủ 100% đến hệ
thống truyền lực phía sau.
Hình 2-16 Hoạt động của biến mô men thủy lực với ly hợp ma sát LOCK-UP
của CHRYSLER.
a- Khi biến mô men không làm việc; b- Khi biến mô men thủy lực làm việc;
c- Khi LOCK-UP đóng;
1 - Bánh phản ứng; 2 - Bánh bơm; 3 - Trục bị động; 4 - Lò xo giảm chấn; 5 - Ly hợp
ma sát; 6 - Piston ly hợp; 7 - Bánh tua bin.
Trên hình 2.16 là hoạt động của biến mô men thủy lực với ly hợp ma sát
LOCK-UP của CHRYSLER.
Hiện nay khóa biến mô theo nguyên lý làm việc có hai loại. Một là loại dùng
lực ma sát để thực hiện khóa biến mô, hai là dùng lực điện từ để thực hiện điều này.

Với loại thứ hai thường dùng với thiết bị cần truyền công suất lớn và chính xác cao
như với tàu thủy hay tàu hỏa, còn với ô tô thông thường dùng ly hợp ma sát một hay
nhiều 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
25