Nghiên cứu hộp số tự động U340E trên xe TOYOTA Camry

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài
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 (HSTĐ) lên các dòng xe đã và đang sản xuất với chiều
hướng ngày càng tăng. HSTĐ 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, sữa chữa và cải tiến chúng. Ngoài ra nó còn góp
phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo 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 được chấp nhận trong nghành 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 nghành 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 được công việc vững vàng sau khi ra trường. Khi xem những
chiếc xe ô tô của những nước khác sản xuất em thật sự ngỡ ngàng và khâm phục nền
công nghiệp sản xuất của thế giới. Chính vì vậy nên chúng em không ngừng tìm tòi
học hỏi từ kinh nghiệm của các thầy các bậc đàn anh đi trước.
Vì những lí do trên nên chúng em chọn Đề tài: “Nghiên cứu HSTĐ U340E trên
xe TOYOTA Camry. Thiết kế mô hình cấp khí nén để mô phỏng quá trình chuyển số
của HSTĐ U340E”.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là “Nghiên cứu HSTĐ U340E trên xe
TOYOTA Camry. Thiết kế mô hình cấp khí nén để mô phỏng quá trình chuyển số
của HSTĐ U340E”. Trong đó chú trọng vào 2 nội dung chính:
 Nghiên cứu HSTĐ U340E.
 Cấp khí nén để mô phỏng quá trình chuyển số của HSTĐ U340E.

1


CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
2.1. Lịch sử phát triển của hộp số tự động
Hộp số tự động (HSTĐ), theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức,
ra đời vào 1934 tại hãng Chysler. Ban đầu HSTĐ sử dụng ly hợp thủy lực và hộp số
hành tinh, điều khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực, sau đóa chuyển sang
dùng biến mômen thủy lực ngày nay tên gọi ngày nay dùng là Automatic Tranmission
(AT).Tiếp sau đó là hãng ZIL (Liên Xô cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác (Đức, Pháp,
Thụy Sĩ). Phần lớn các HSTĐ trong thời kỳ này dùng hộp số hành tinh 3, 4 cấp trên cơ
sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Willson. Sau những năm 1960 HSTĐ dùng
trên ô tô tải và ô tô xe buýt với biến mômen thủy lực và hộp số cơ khí có các cặp bánh
răng ăn khớp ngoài. Sau 1978 chuyển sang loại HSTĐ kiểu EAT (điều khiển chuyển
số bằng thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng. Một loại HSTĐ khác là loại
hộp số vô cấp sử dụng bộ truyền đai kim loại (CVT) với các hệ thống điều khiển
chuyển số bằng thủy lực điện tử.
Ngày nay đã bắt đầu chế tạo các loại truyền động thông minh, cho phép chuyển
số theo thói quen lái xe (thay đổi của tốc độ động cơ bằng chân ga) và tình huống mặt
đường. Hộp số có khả năng làm việc theo hai phương pháp chuyển số: Bằng tay hay tự
động tùy thuộc vào ý thích của người sử dụng. HSTĐ đã khẳng định được khả năng ưu
việt của nó so với hộp số thường và ngày càng được người lái xe ưa chuộng.
2.2. Khái niệm hộp số tự động
Hộp số tự động cho phép đơn giản hóa việc điều khiển hộp số. Quá trình chuyển
số êm dịu, không cần cắt công suất truyền từ động cơ xuống hệ thống truyền lực mỗi
khi sang số. Hộp số tự động tự chọn tỷ số truyền phù hợp với điều kiện chuyển động.
Do đó tạo điều kiện sử dụng gần như tối ưu công suất của động cơ.
Hộp số tự động là tự động điều khiển chuyển số dựa chủ yếu vào 2 tín hiệu chính

( góc mở bướm ga và tốc độ xe ).
Phương thức điều khiển chuyển số của hộp số tự động:
-Góc mở bướm ga tăng + tốc độ xe giảm=>Tải nặng=>Chạy số thấp.
- Góc mở bướm ga giảm + tốc độ xe tăng=>Tải nhẹ=>Chạy số cao.

2


2.3. Phân loại và yêu cầu hộp số tự động
2.3.1. Phân loại hộp số tự động
Bảng 2.1: Phân loại HSTĐ theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền
Hộp số tự động
Hộp số tự động có cấp

Hộp số vô cấp

Hộp số có cấp

Hộp số có cấp

loại thường

loại điện tử

Hộp số vô cấp

Hộp số vô cấp

điều khiển bằng

điều khiển bằng

dây đai

con lăn

Số tự

Số tự động

Số tự

Số tự động

động loại

loại

động

chuyển số

chuyển

thường

chuyển số

bằng ly

số bằng

chuyển số

bằng ly

hợp và

ly hợp

bằng ly

hợp điều

phanh điều

điều

hợp và

khiển thủy

khiển thủy

khiển

phanh.

lực và

lực và điện

thủy lực

Điều khiển

điện tử

tử (ECT,

thủy lực

(ECT,

ECU)

Sử dụng

Sử dụng

ECU)
Sử dụng

Sử dụng

Vận hành trên

Vận hành trên

biến mô

biến mô và

biến mô

biến mô và

một hệ thống pu

một hệ thống đĩa

và ly hợp

ly hợp,

và ly hợp

ly hợp,

– li, dây đai

con lăn thông

để vào số

phanh để

để vào số

phanh để

thông minh, hệ

minh, , hệ thống

tự động.

chuyển số

tự động.

chuyển số

thống này cho

này cho phép

Điều

tự động.

Chuyển số

tự động.

phép một khả

một khả năng

khiển

Điều khiển

bằng côn

Điều khiển

năng biến thiên

biến thiên vô

chuyển

chuyển số

điều khiển

chuyển số

vô hạn giữa số

hạn giữa số thấp

số bằng

bằng thủy

thủy lực

bằng thủy

thấp nhất và số

nhất và số cao

thủy lực

lực

và điện tử

lực và điện

cao nhất không

nhất không có sự

(ECT)

tử (ECT)

có sự ngắt quãng

ngắt quãng giữa

giữa các số

các số

3

2.3.1.1. Theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền
− Hộp số tự động có cấp AT (Automatic Transmission).
− Hộp số tự động vô cấp CVT (Continuously Variable Transmission).
Hộp số tự động vô cấp ít được sử dụng hơn do công nghệ chế tạo phức tạp, giá
thành cao. Do đó trong chương này chủ yếu giới thiệu hộp số tự động có cấp, còn hộp
số tự động vô cấp, chúng ta tham khảo thêm ở các chuyên đề.
2.3.1.2. Theo phương pháp điều khiển
− Hộp số tự động được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực.
− Hộp số tự động được điều khiển bằng điện.

Hình 2.2 - Hộp số điều khiển bằng điện
Hình 2.1 - Hộp số điều khiển thủy lực
2.3.1.3.
Theo phương pháp bố trí hệ thống truyền lực trên xe
− Hộp số sử dụng trong các xe FF (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh
trước).
− Hộp số sử dụng trong các xe FR (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh sau).
2.3.2. Yêu cầu hộp số tự động
Hộp số tự động đảm bảo các yêu cầu sau:
− Thao tác điều khiển hộp số đơn

− Hiệu suất truyền động phải

giản nhẹ nhàng.
− Đảm bảo chất lượng động lực học.

tương đối lớn.
− Làm việc có độ tin cậy cao.

− Ít hư hỏng, tuổi thọ cao.
− Kết cấu phải gọn, trọng lượng nhỏ

 Ưu điểm của hộp số tự động:
So với hộp số cơ khí, hộp số tự động có những ưu điểm sau:
− Thời điểm chuyển số chính xác hơn, êm dịu.
− Giảm bớt thao tác của người lái “không cần bàn đạp ly hợp”.
4


− Truyền động êm dịu,tránh hiện tượng quá tải trên động cơ, hệ thống truyền
lực.
− Tăng tốc nhanh hơn hộp số cơ khí nhờ bộ biến mô có chức năng khuếch đại
mô men khi đề ba.
− Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh.
− Không bị va đập khi sang số, không cần bộ đồng tốc.
− Nhiều chế độ thông minh.
 Nhược điểm của hộp số tự động:
− Hao xăng “do sự trượt của bộ biến mô, do hộp số tự động có tốc độ cầm
chừng cao hơn hộp số cơ khí”.
− Hộp số tự động cần có dầu bôi trơn đặc biệt.
− Kết cấu phức tạp.
− Giá thành cao.
2.4. Các bộ phận chính của hộp số tự động
Có nhiều loại hộp số tự động khác nhau, cấu tạo cũng khác nhau nhưng chức
năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng là giống nhau. Vì vậy để hiểu được
nguyên lý hoạt động của hộp số tự động, điều quan trọng là phải nắm được các nguyên
lý cơ bản của các bộ phận chính. Hộp số tự động bao gồm các phận chính sau:
 Bộ biến mô.
 Bộ truyền động bánh răng hành tinh.

 Phanh

 Ly hợp
 Bơm dầu
 Bộ tích năng

 Hệ thống điều khiển (có 2 loại):
− Hệ thống điều khiển bằng thủy lực (sử dụng dầu để điều khiển chuyển số).
− Hệ thống điều khiển bằng điện tử (sử dụng điện để điều khiển dầu, nhằm điều
khiển chuyển số).

Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử của hộp số tự động

5


2.5. Cần chuyển số và các công tắc trong hộp số tự động
2.5.1

Cần chuyển số

Hình 2.4: Cấu tạo cần chuyển số
− Khảo sát hộp số tự động.
− Cần chuyển số dùng để chọn chế độ hoạt động của hộp số.
Nhấn khóa hãm để di chuyển cần số
- Ở dãy số N và P:
* Giống nhau:
+ Đều là số 0.
+ Xe chỉ cho phép khởi động động
cơ ở 2 dãy số này “nguyên tắc an toàn”.

* Khác nhau: Ở số P có cơ cấu khóa trục
thứ cấp “bánh xe cố định”_chống trôi xe,
không đẩy xe được.

6

Hình 2.6: Cần chuyển số ở dãy số P


2.5.2 Công tắc đèn phanh
- Công tắc này dùng để điều khiển nhã
khóa hãm cần số để di chuyển cần
số ra khỏi vị trí P.
* Chú ý: Khi vào số (chuyển từ số P). Thì
phải đạp phanh “để mở cái lẫy bằng điện”
nếu không có điện thì người ta có bố trí
một nút nhấn ở phía trên hộp cần số để điều
khiển, để di chuyển cần số ra khỏi vị trí P
Hình 2.7: Công tắc đèn phanh

=> Để đẩy xe đi.
- Số 1 ở dãy D, 2, L:
* Giống nhau: Có tỉ số truyền giống nhau

* Khác nhau: Phanh bằng động cơ (số 1 ở dãy L có phanh bằng động cơ, số 1 ở dãy
D, 2 không có).
- Muốn phanh bằng động cơ thì đường truyền phải xuyên suốt.
- Muốn tăng hiệu quả thì phải sử dụng số thấp (Vì ở dãy số thấp áp suất dầu tác
dụng lên ly hợp, phanh… cao hơn ở dãy số cao).
2.5.3 Công tắc O/D

- Đèn báo O/D OFF không sáng, là khi xe có
thể chạy được Vmax trên đường trường
(chạy đủ số).
- Nếu công tắc O/D->OFF “nhấn vào” thì đèn
báo O/D OFF sáng=> xe chạy ở chế độ
mất 1 số “số O/D mất”.
* Chú ý:
- Khi chạy số tự động nên để đèn O/D OFF tắt.
- Dùng công tắc OD để xuống số cưỡng bức,
Hình 2.8: Công tắc O/D

dùng để vượt xe hoặc đi trên đường xấu.

CHƯƠNG 3

KHAI THÁC HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U340E
7


3.1. Giới thiệu về xe TOYOTA Camry
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật xe TOYOTA Camry
Kích thước

Động cơ

DxRxC

mm x mm x mm

4825 x 1825 x 1470

Chiều dài cơ sở

mm

2775

Khoảng sáng gầm xe

mm

160

Bán kính vòng quay tối thiểu

m

5,5

Trọng lượng không tải

kg

1480 - 1490

Trọng lượng toàn tải

kg

2000

4 xy lanh thẳng

Loại động cơ

hàng,VVT-i kép

Dung tích công tác

cc

2494

Công suất tối đa

vòng/phút

178 / 6000

Mô men xoắn tối đa

vòng/phút

231 / 4100

Hệ thống

Cầu trước

truyền động
Hộp số

Tự động 4 cấp
Độc lập, kiểu

Hệ thống treo

Trước, sau

Vành,Lốp xe

Loại vành

Vành đúc

Kích thước lốp

215/55R17

Trước

Đĩa thông gió

Sau

Đĩa

Phanh

Macpherson

3.2. Khái quát hộp số tự động U340E
Bảng 3.2: Bảng thông số kỹ thuật của hộp số U340E
Loại hộp số

U340E
8


Thể tích dầu hộp số

6,4 lít

Tay số

P, R, N, D, 2, L

Các tỷ số truyền tay số tiến ( D )

Số 1

2,847

Số 2

1,552

Số 3

1,000

Số 4

0,700

Các tỷ số truyền tay số lùi ( R )

2,343

Loại dầu

Toyota Genuine ATF WS

Khối lượng

68,5 KG

Hình 3.1: Mặt cắt ngang hộp số U340
3.3. Các thành phần chính của hộp số tự động U340E
3.3.1. Bộ biến mô
Bộ biến mô thủy lực được gắn ở trục vào hộp số được lắp bằng bulông vào trục
khuỷu thông qua tấm truyền động. Biến mô có tác dụng như bánh đà động cơ. Động
cơ quay và bánh bơm quay, và dầu bị đẩy ra từ bánh bơm thành một dòng mạnh làm
quay bánh tua bin.
3.3.1.1. Cấu tạo bộ biến mô

9


Hình 3.2: Cấu tạo bộ biến mô

Hình 3.3: Cấu tạo bộ biến mô
3.3.1.2. Chức năng của bộ biến mô
− Là một ly hợp thủy lực. Làm tăng mô men xoắn do động cơ tạo ra.
− Đóng vai trò là một bánh đà.
− Dẫn động bơm dầu.
− Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực.
Bộ biến mô có chức năng như một ly hợp tự động. Bộ biến mô vừa truyền vừa khuếch
đại mômen từ động cơ bằng cách sử dụng dầu hộp số làm môi trường làm việc. Bộ
biến mô bao gồm:
− Vỏ: Gắn với bánh đà, dùng để dẫn động bơm dầu và dùng để chứa dầu.
− Cánh bơm (cánh chủ động): Gắn liền với vỏ bơm.

10


Hình 3.4: Bánh bơm
− Cánh tuabin (cánh bị động): Ăn khớp với trục sơ cấp của hộp số, lắp đối xứng
với cánh bơm.

Hình 3.5: Bánh tua bin
− Stator: Được gắn với ống lót ở đầu hộp số, gắn thông qua một khớp một chiều,
dùng để chuyển hướng dòng dầu từ cánh tuabin về cánh bơm (cánh stator định
hướng dòng dầu đập vào mặt sau của cánh bơm làm tăng mô men, nếu đập vào
mặt trước sẽ là mô men cản).

− Khớp một chiều:

Hình 3.6: Stato

+ Nếu khớp một chiều làm việc lâu ngày bị mòn hoặc bị hư, bộ biến mô không

chức năng khuếch đại mômen.
11


+ Khớp một chiều chỉ cho chi tiết gắn trên nó quay theo một chiều “quay theo
chiều cốt máy”, chiều còn lại không cho quay “chiều không quay là chiều làm việc”.
+ Khớp một chiều không cần cấp dầu nên kết cấu đơn giản hơn.

Hình 3.7: Cấu tạo khớp một chiều
3.3.1.3. Nguyên lý truyền công suất của biến mô

Hình 3.8: Nguyên lý truyền công suất của biến mô
Khi cánh bơm được dẫn động bởi trục khuỷ, dầu trong cánh bơm sẽ quay với
cánh bơm theo cùng một hướng. Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên, lực ly tâm làm cho
dầu bắt đầu chảy ra phía ngoài tâm của cánh bơm. Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên
nữa, dầu sẽ bị đẩy ra khỏi cánh bơm và đập vào các cánh của tuabin làm cho tuabin bắt
đầu quay cùng một hướng với cánh bơm. Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của
cánh tuabin, khi nó chạm vào phần trong của cánh tuabin, bề mặt cong bên trong này
sẽ hướng dòng dầu chảy ngược trở lại cánh bơm và chu kì lại bắt đầu.
3.3.1.4. Đặc tính của bộ biến mô

12


Hình 3.9: Sơ đồ đặc tính của biến mô
Độ khuyếch đại mômen do bộ biến mô sẽ tăng theo tỷ lệ với dòng xoáy. Có
nghĩa là mô men sẽ trở thành cực đại khi bánh tuabin dừng. Bộ biến mô được chia
thành 3 chế độ hoạt động như sau:
− Chế độ khuyếch đại mô men “Dải biến mô”: Xe bắt đầu chạy đến khi tốc độ

bánh bơm=80% tốc độ của bánh tua bin nT ≤ 0.8nB .
− Ly hợp thủy lực “Dải khớp nối”: 0.8nB < nT < nB .
− Chế độ khóa biến mô “Ly hợp ma sát”: nT ≈ nB . (dùng nhiều nhất)
 Chú ý: Đối với ECT để xác định được thời điểm khóa biến mô thì ECU-ECT lấy
tín hiệu tốc độ từ cảm biến khuỷu của động cơ (n B) và tín hiệu từ cảm biến tốc độ
trên trục sơ cấp của hộp số (nT) để so sánh và thực hiện khóa biến mô.
 Chế độ khuếch đại mômen
Việc khuếch đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dầu vẫn còn năng lượng
sau khi nó đã đi qua cánh tuabin trở về cánh bơm qua cánh stato. Nói cách khác, cánh
bơm được quay bởi mômen từ động cơ và nó được thêm vào một mômen của dòng
dầu thủy lực chảy hồi về từ cánh tuabin. Điều đó có nghĩa là: cánh bơm sẽ khuếch đại
mômen ban đầu để dẫn động cánh tuabin.
− Bộ biến mô chỉ khuếch đại mô men tại thời điểm ban đầu “mới khởi động”. Khi
xe chạy rồi thì mômen giảm dần.
+ Khi xe mới khởi động: Dòng dầu đi ngang từ cánh tuabin=> stator=>cánh
bơm.
+ Khi tốc độ xe tăng lên: Dòng dầu đi nghiên lên tác dụng vào mặt dưới của
stator làm cho stator quay cùng chiều “không làm việc” lúc này dầu chuyển động yếu.
13


Hình 3.10: Chế độ khuyếch đại mômen

 Ly hợp thủy lực
Dải khớp nối, trong đó chỉ thuần tuý diễn ra việc truyền mômen và sự khuyếch
đại mômen không xảy ra.
Do mômen được truyền với tỷ số gần 1:1 trong khớp thuỷ lực nên hiệu suất truyền
động trong dải khớp nối sẽ tăng tuyến tính và tỷ lệ với tỷ số tốc độ. Tuy nhiên, hiệu
suất truyền động của bộ biến mô không đạt được 100% và thường đạt khoảng 95%. Sự
tổn hao năng lượng là do nhiệt sinh ra trong dầu và do ma sát. Khi dầu tuần hoàn nó

được bộ làm mát dầu làm mát.

 Chế độ khóa biến mô

Hình 3.11: Cơ cấu khóa biến mô
 Cấu tạo:

14


Cơ cấu khóa biến mô truyền công suất từ động cơ tới hộp số một cách trực tiếp
và cơ học. Do bộ biến mô sử dụng dòng thủy lực để gián tiếp truyền công suất nên có
sự tổn hao công suất. Vì vậy khóa biến mô được lắp trong bộ biến mô để nối trực tiếp
động cơ với hộp số để giảm tổn hao công suất.
Khi xe đạt một tốc độ nhất định, thì cơ cấu khóa biến mô được sử dụng để nâng
cao hiệu quả sử dụng công suất và nhiên liệu. Khóa biến mô được lắp trong moayơ của
cánh tuabin, phía trước cánh tuabin.
Lò xo giảm chấn sẽ hấp thụ lực xoắn khi ăn khớp khóa biến mô để ngăn không
cho sinh ra va đập. Bề mặt má ma sát (cùng dạng vật liệu sử dụng trong các phanh và
đĩa ly hợp) thường được gắn trên piston khóa của bộ biến mô để ngăn sự trượt ở thời
điểm ăn khớp khóa biến mô.

 Nguyên lý làm việc:
Khi khóa biến mô được kích hoạt thì nó sẽ quay cùng với cánh bơm và cánh
tuabin. Việc ăn khớp và nhả khóa biến mô được xác định từ những thay đổi về hướng
của dòng thủy lực trong bộ biến mô khi xe đạt được một tốc độ nhấn định.
− Nhả khớp:
Khi xe chạy ở tốc độ thấp thì dầu bị nén (do áp suất của bộ biến mô) sẽ chảy vào phía
trước của khoá biến mô. Do đó, áp suất trên mặt trước và mặt sau của khoá biến mô
trở nên cân bằng, nên khoá biến mô được nhả khớp.

Hình 3.12: Khớp khóa biến mô nhả

15


Hình 3.13: Khớp khóa biến mô đóng
− Ăn khớp:
Khi xe chạy ổn định ở tốc độ trung bình hoặc cao (thường ở dãy số D của số 3, 4 và
tốc độ ≥ 60 Km / h ) thì dầu bị nén sẽ chảy vào phía sau của khoá biến mô. Do đó, vỏ bộ
biến mô và khóa biến mô sẽ trực tiếp nối với nhau. Do đó, khoá biến mô và vỏ bộ biến
mô sẽ quay cùng nhau.
3.3.2. Bộ truyền động bánh răng hành tinh
3.3.2.1. Chức năng của bộ truyền động bánh răng hành tinh
− Cung cấp các cấp số có tốc độ và mômen phù hợp với điều kiện và chế độ
chuyển động của ô tô.
− Cung cấp bánh răng đảo chiều để chạy lùi.
− Cung cấp vị trí số trung gian để cho phép động cơ chạy không tải khi xe đỗ.
3.3.2.2. Cấu tạo bộ truyền động bánh răng hành tinh
 Bộ truyền động bánh răng hành tinh gồm 4 thành phần chính:

- Bộ bánh răng hành tinh.
- Bộ ly hợp.

- Bộ phanh.
- Khớp một chiều.

a. Bộ bánh răng hành tinh.

Hình 3.14: Cấu tạo bộ bánh răng hành tinh

- Bộ bánh răng hành tinh gồm có 3 phần tử:
+ Bánh răng bao.
+ Bánh răng mặt trời.
16


+ Cần dẫn (xem cần dẫn như là một bánh răng).
+ Bánh răng hành tinh (chỉ là phần tử trung gian nên không tính đến).
Tăng tỉ số truyền để tăng lực kéo cho phù hợp với hoạt động của xe, đồng thời để
thay đổi vận tốc của xe sao cho phù hợp với mô men cản mặt đường. Để làm được
điều này thì phải có hệ thống các bánh răng. Để đạt được tỉ số truyền cao nhưng hộp
số phải nhỏ gọn thì trên hộp số tự động cần sử dụng bộ bánh răng hành tinh.
Một bộ bánh răng hành tinh có thể sử dụng để giảm tốc, tăng tốc, truyền động
trực tiếp và đảo chiều quay.

 Hoạt động của bộ truyền động bánh răng hành tinh 3 tốc độ
Để truyền động thì trong bộ bánh răng hành tinh cần phải có:
− 1 phần tử chủ động.
− 1 phần tử cố định.

− 1 phần tử bị động.

 Giảm tốc:
Nếu giữ bánh răng mặt trời và dẫn động
bánh răng bao, các bánh răng hành tinh sẽ di
chuyển xung quanh bánh răng mặt trời. Đây
là nguyên nhân làm cần dẫn dịch chuyển
chậm hơn bánh răng bao. Mômen sẽ tăng lên
đáng kể nhưng tốc độ giảm không đáng kể.
Hình 3.15: Hoạt động bánh răng hành tinh

 Dẫn động trực tiếp:
Công suất đưa vào cả hai bánh răng mặt
trời và bánh răng bao, công suất được đưa ra
ở cần dẫn. Bánh răng bao, bánh răng mặt trời
quay cùng với nhau với cùng một tốc độ nên
cần dẫn cũng quay cùng tốc độ đó.

Hì
nh 3.16: Hoạt động bánh răng hành tinh

17


 Tăng tốc:
Khi cần dẫn quay theo chiều
kim đồng hồ các bánh răng hành tinh
quay xung quanh bánh răng mặt trời
trong khi chúng quay quanh trục của
nó theo chiều kim đồng hồ. Làm cho
bánh răng bao tăng tốc tùy thuộc vào
số răng của bánh răng bao và mặt trời.
 Đảo chiều:
Giữ cố định cần dẫn và dẫn

Hình 3.17: - Hoạt động bánh răng hành tinh

động bánh răng mặt trời, các bánh
răng hành tinh bị kéo quay quanh trục
của nó. Điều này làm cho bánh răng
bao quay theo chiều ngược lại ở một

tốc độ thấp hơn.

Hì
nh 3.18: Hoạt động bánh răng hành tinh

b . Bộ ly hợp

 Cấu tạo:

a. Ly hợp C1
b. Ly hợp C2
c. Ly hợp C3
Hình 3.19: Ly hợp nhiều đĩa ướt (C1, C2, C3)
Ly hợp nhiều đĩa ướt (C1, C2, C3) hoạt động để truyền công suất từ bộ biến mô =>
trục sơ cấp tới bánh răng bao (phần tử chủ động). Các đĩa ma sát và đĩa ép được bố trí
xen kẽ với nhau. Các đĩa ma sát được nối bằng then với bánh răng bao và các đĩa ép
được khớp nối bằng then với tang trống của ly hợp.

 Chức năng của ly hợp
−

Nối và ngắt trục sơ cấp với phần tử chủ động (truyền mô men xoắn từ trục sơ

cấp sang bộ bánh răng chủ động).
− Nối và ngắt 2 bánh răng nào đó trong bộ bánh răng hành tinh.

18


Hình 3.20: Vị trí lắp đặt bộ ly hợp

 Hoạt động ly hợp :
 Ăn khớp C
Khi dầu có áp suất chảy vào trong xylanh, nó sẽ đẩy viên bi van của piston
đóng kín van một chiều và làm piston di động trong xylanh ép các đĩa ép tiếp xúc với
các đĩa ma sát. Do lực ma sát lớn giữa các đĩa ép và đĩa ma sát nên các đĩa ép dẫn và
đĩa ma sát bị dẫn quay cùng một tốc độ. Có nghĩa là ly hợp được ăn khớp, trục sơ cấp
được nối với bánh răng bao và công suất từ trục sơ cấp được truyền tới bánh răng bao.

Hình 3.21: Hoạt động của ly hợp C

 Nhả khớp C
Khi dầu có áp suất được xả thì áp suất dầu trong xylanh giảm xuống. Điều này
cho phép viên bi rời khỏi van một chiều nhờ lực ly tâm tác động lên nó, và dầu trong
xylanh được xả ra ngoài qua van một chiều. Kết quả là piston trở về vị trí ban đầu của
nó nhờ lò xo hồi và ly hợp được nhả khớp.
* Chú ý: Khi thay các đĩa ma sát ly hợp bằng các đĩa ma sát mới phải ngâm các đĩa ma
sát mới vào dầu ATF khoảng 15 phút hoặc lâu hơn trước khi lắp chúng.
19


c. Bộ phanh
 Cấu tạo phanh nhiều đĩa ướt (B1, B2, B3):
Phanh (B1, B2, B3) hoạt động nhằm khóa cứng cần dẫn với vỏ hộp số, không cho
cần dẫn quay. Các đĩa ma sát ăn khớp với moayơ của cần dẫn. Các đĩa thép được cố
định vào vỏ hộp số.

a) Phanh B1
b) Phanh B2
c) Phanh B3

Hình 3.22: Phanh nhiều đĩa ướt B1, B2, B3
 Chức năng
Dùng để cố định một bánh răng nào đó trong bộ bánh răng hành tinh với vỏ hộp
số hoặc khớp 1 chiều.
− Hoạt động của phanh nhiều đĩa ướt (B1, B2, B3):
Khi áp suất thuỷ lực tác động lên xylanh thì piston sẽ dịch chuyển và ép các đĩa
ép và đĩa ma sát tiếp xúc với nhau. Do đó tạo nên một lực ma sát lớn giữa mỗi đĩa ép
và đĩa ma sát. Kết quả là cần dẫn hoặc bánh răng mặt trời bị khoá vào vỏ hộp số. Khi
dầu có áp suất được xả ra khỏi xylanh thì piston bị lò xo phản hồi đẩy về vị trí ban đầu
của nó và làm nhả phanh.

Hình 3.23: Hoạt động của phanh ướt nhiều đĩa B1, B2, B3
* Lưu ý: Khi thay mới đĩa ma sát của ly hợp, ngâm đĩa mới trong dầu hộp số tự động
(ATF) trong 15phút hay lâu hơn trước khi lắp đặt.
d. Khớp một chiều
20


- Công dụng của khớp một chiều cũng
giống như phanh nhưng khác ở chỗ:
+ Khớp một chiều chỉ cho quay theo một
chiều và khóa một chiều (chiều khóa là
chiều làm việc). Cho chi tiết nào gắn
trên nó quay theo chiều quay của động
cơ, không cho quay ở chiều ngược lại.

Hình 3.24: Cấu tạo của khớp một chiều

+ Khớp một chiều không cần cấp dầu

thực tế

nên kết cấu đơn giản hơn.
3.3.3. Hệ thống điều khiển hộp số
3.3.3.1. Hệ thống điều khiển thủy lực
a. Bơm dầu
Có 3 loại bơm thường được sử dụng để cung cấp dòng dầu và tạo ra áp suất
trong hộp số tự động. Đó là bơm bánh răng, bơm roto và bơm cánh gạt. Hoạt động
của mỗi loại bơm về c/ơ bản là giống nhau, trong đó bánh răng chủ động được dẫn
động bởi cánh bơm của bộ biến mô, còn bánh răng bị động được đặt có khoảng trống
và đặt lệch tâm với bánh răng chủ động.

Hình 3.24: Cấu tạo bơm dầu

 Chức năng bơm dầu
Bơm dầu cung cấp dầu có áp suất cho hệ thống. Bơm được dẫn động bởi động cơ
thông qua vỏ biến mô.
b. Bộ tích năng
21


Bộ tích năng hoạt động để giảm chấn động khi chuyển số. Có sự khác biệt về
diện tích bề mặt của phía hoạt động và phía sau của piston bộ tích năng. Khi áp suất cơ
bản từ van điều khiển tác động lên phía hoạt động thì piston từ từ đi lên và áp suất cơ
bản truyền tới các ly hợp và phanh sẽ tăng dần. Một vài kiểu điều khiển áp suất thuỷ
lực tác động lên bộ tích năng bằng một van điện từ tuyến tính để quá trình chuyển số
được êm dịu hơn.

Hình 3.25: Bộ tích năng
c. Van điều khiển

- Van điều khiển đang ở vị trí P.
- Van điều khiển được nối với cần chuyển số của
lái xe thông qua cáp hoặc thanh nối để chuyển
hộp số đến dãy “P”, “R”, “N”, “D”, “2” và “L”
tương ứng với dịch chuyển của cần sang số. Van
điều khiển chuyển dầu từ một khoang này sang
một khoang khác.
- Gặt cần số từ N->D thì lập tức dầu cấp cho C1
thực hiện số 1 dãy “D”, dầu cấp trực tiếp không
cần phải qua tín hiệu tốc độ xe và bướm ga.

22

Hình 3.26: Van điều khiển


-

Chức năng:

+ Chọn chế độ hoạt động của hộp
số.
+ Cấp dầu trực tiếp đến một số bộ

Dãy
P
R
N
D
2

L

Tới cụm bánh răng hành tinh
B3
C3,B3
C1
B1
C1, B3

ly hợp C và phanh B.
+ Cấp dầu đến van điều áp chính để
điều chỉnh áp suất
3.3.3.2. Hệ thống điều khiển điện tử

Hình 3.27: Sơ đồ khối hộp số tự động điều khiển bằng điện tử
b. Chức năng của hệ thống điều khiển điện tử

23


Hình 3.28: Sơ đồ hộp số tự động điều khiển bằng điện tử
Nhận biết các tín hiệu chính: Góc mở bướm ga, tốc độ xe, một số tín hiệu khác.
Phối hợp với hệ thống điều khiển thủy lực để điều khiển:
+ Điều khiển áp suất mạch dầu chính.

+ Tự kiểm tra chẩn đoán và báo lỗi.

+ Điều khiển chuyển số.

+ Chế độ dự phòng (Chức năng an toàn).

+ Điều khiển bộ biến mô (khóa biến mô).
Hộp số không sử dụng ECU (bộ điều khiển điện tử) được gọi là hộp số tự động
thuỷ lực mà đã được trình bày ở phần trên. Một hộp số mà trong đó việc chuyển số
được điều khiển bằng ECU được gọi là ECT – Electronic Control Transmission “hộp
số điều khiển điện tử”. Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT.
Hộp số tự động điều khiển bằng điện tử thực tế giống như hộp thủy lực hoàn toàn
(trừ thân van), nhưng nó còn bao gồm các chi tiết điện tử, các cảm biến, một ECU và
vài cơ cấu chấp hành. Hộp số tự động điều khiển bằng điện tử gồm các bộ phận sau:
− Bộ biến mô: Để truyền và khuyếch đại mô men do động cơ sinh ra.
− Cụm bánh răng hành tinh: Để chuyển số nhằm giảm tốc, đảo chiều, tăng tốc và
vào số trung gian.
− Bộ điều khiển thủy lực: Để điều khiển áp suất thủy lực, sao cho bộ biến mô và
bộ truyền bánh răng hành tinh hoạt động êm.
− Hệ thống điều khiển điện tử gồm 3 thành phần chính:
+ Tín hiệu đầu vào (các cảm biến và công tắc).
+ Bộ xử lý trung tâm (ECU động cơ và ECT).
+ Bộ phận chấp hành (Các van điện từ…)

24


c. Sơ đồ mạch điện điều khiển hộp số tự động U340E

25