Nghiên cứu hộp số toyora 4GR FSE và ứng dụng trong xây dựng bài thực hành về hệ thống truyền động ô tô

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình
của các thầy trong bộ môn Công Nghệ Ôtô và Hệ Thống Cảm Biến, bạn bè và gia
đình. Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy trong bộ môn Công
Nghệ Ôtô và Hệ Thống Cảm Biến thuộc trường Đại học Công Nghệ Thông Tin và
Truyền Thông đã tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới Th.S Trần Trung Dũng thầy đã
quan tâm, chỉ bảo, hướng dẫn em rất tận tình trong suốt quá trình em thực hiện đồ
án. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn quan tâm, động
viên giúp đỡ để em hoàn thành tốt đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 3 tháng 6 năm 2016
Sinh viên

Lê Thế Thắng

1


LỜI CAM ĐOAN
- Đồ án tốt nghiệp là thành quả từ sự nghiên cứu hoàn toàn thực tế trên cơ
sở các số liệu thực tế và được thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn.
- Cam đoan về nội dung đồ án không sao chép nội dụng cơ bản từ các đồ án
khác và sản phẩm của đồ án là do em nghiên cứu xây dựng nên.
- Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn các nguồn tài
liệu trong báo cáo và danh mục tài liệu tham khảo.
-Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của nhà trường, tôi xin hoàn
toàn chịu trách nhiệm .
Thái Nguyên, ngày 3 tháng 6 năm 2016
Sinhviên

Lê Thế Thắng

2


MỤC LỤC
MỤC LỤC

iii

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ

2

1.1 Định nghĩa về hộp số ô tô ..............................................................................2
1.2 Công dụng, phân loại, yêu cầu.......................................................................2
1.2.1 Công dụng ...............................................................................................2
1.2.2 Phân loại hộp số ......................................................................................2
1.2.3. Yêu cầu về hộp số ..................................................................................8
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA 4GR-FSE..................11
2.1 Cấu tạo của các bộ phân trong hộp số toyota 4GR-FSE..............................11
2.1.1 Bộ biến mô ............................................................................................11
2.1.2 Bộ truyền động bánh răng hành tinh .....................................................23
2.2. Bộ điều khiển thủy lực và hệ thống van thủy lực .......................................41
2.2.1. Bộ điều khiển thủy lực .........................................................................41
2.2.2 Hệ thống van .........................................................................................43
CHƯƠNG 3: XÂY XỰNG BÀI THỰC HÀNH 50
VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Ô TÔ

50

3.1. Giới thiệu modul 4GR-FSE ........................................................................50
3.2. Xây dựng các bài thực hành trên modul 4GR-FSE ....................................53
KẾT LUẬN 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 76

3


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cấu tạo hộp số vô cấp [2] ...................................................................... 3
Hình 1.2: Cấu tạo bên trong của hộp số sàn động cơ ô tô [2] ................................ 4
Hình 1.3: Cấu trúc hộp số ly hợp kép [2]............................................................... 5
Hình 1.4: Hộp số ly hợp kép [2]............................................................................. 6
Hình 1.5: Cấu tạo trong của hộp số tự động [2]..................................................... 7
Hình 1.6: Đường cong đặc tính truyền động [6] .................................................... 9
Hình 1.7: Tỷ số truyền hộp số [6] ........................................................................ 10
Hình 2.1: Cấu tạo của hộp số tự động Toyota 4GR-FSE [3] ............................... 11
Hình 2.2: Bộ biến mô của Toyota 4GR-FSE [1].................................................. 11
Hình 2.3: Bánh bơm [1] ....................................................................................... 12
Hình 2.4: Bánh tua bin [1] ................................................................................... 13
Hình 2.5: Hoạt động của khớp 1 chiều [1]........................................................... 14
Hình 2.6: Cơ cấu li hợp khóa biến mô [1]............................................................ 15
Hình 2.7: Cơ cấu vận hành của biến mô [1]......................................................... 15
Hình 2.8: Sự nhả khớp trên biến mô [1] .............................................................. 16
Hình 2.9: Sự ăn khớp của khóa biến mô [1] ........................................................ 17
Hình 2.10: Sự truyền mô men [1] ........................................................................ 18
Hình 2.11: Khuếch đại mô-men [1] ..................................................................... 18
Hình 2.12: Hoạt động của biến mô [1]................................................................. 19

Hình 2.13: Xe bắt đầu chuyển động [1] ............................................................... 20
Hình 2.14: Tỷ số truyền momen và hiệu suất truyền [1]...................................... 21
Hình 2.15: Tỷ số truyền và hiệu suất truyền [1]................................................... 22
Hình 2.16: Chức năng của khớp 1 chiều của stato [1] ......................................... 23
Hình 2.17: Cụm bánh răng hành tinh [3] ............................................................. 24
Hình 2.18: Cấu tạo bánh răng hành tinh [1]......................................................... 25
Hình 2.19: Nguyên lí vận hành [1]....................................................................... 25
Hình 2.20: Cơ cấu giảm tốc [1]............................................................................ 26
4


Hình 2.21: Đảo chiều [1]...................................................................................... 27
Hình 2.22: Nối trực tiếp [1].................................................................................. 28
Hình 2.23: Tăng tốc [1]........................................................................................ 29
Hình 2.24: Nguyên lí hoạt động ở số 1 của bánh răng hành tinh [1] ................... 30
Hình 2.25: Nguyên lí hoạt động ở số 2 của bánh răng hành tinh [1] ................... 31
Hình 2.26: Nguyên lý hoạt động ở số 3 của bánh răng hành tinh [1] .................. 31
Hình 2.27: Nguyên lý hoạt động ở số lùi của bộ bánh răng hành tinh [1] ........... 32
Hình 2.28: Phanh trong hộp số Toyota 4GR-FSE [1].......................................... 34
Hình 2.29: Hoạt động của phanh dài (B1) [1]...................................................... 35
Hình 2.30: Phanh kiểu nhiều đĩa ướt B2,B3 [1]................................................... 36
Hình 2.31: Hoạt động của phanh kiểu nhiều đĩa ướt B2,B3 [1] .......................... 37
Hình 2.32: Cấu tạo li hợp [1] ............................................................................... 38
Hình 2.33: Hoạt động của li hợp [1] .................................................................... 39
Hình 2.34: Hoạt động nhả khớp ở C1 [1] ............................................................ 40
Hình 2.35: Bộ điều khiển thủy lực [3] ................................................................. 41
Hinh 2.36: Cơ chế chuyển số tự động [3] ............................................................ 42
Hình 2.37: Sơ đồ khối điều khiển thủy lực [3]..................................................... 42
Hình 2.38: Thân van [3] ....................................................................................... 43
Hình 2.39: Van điều khiển [3] ............................................................................. 45

Hình 2.40: Van điều áp sơ cấp [3] ....................................................................... 45
Hình 2.41: Van điều áp thứ cấp [3]...................................................................... 46
Hình 2.42 :Van bướm ga [3] ................................................................................ 46
Hình 2.43: Van chuyển số 1-2 [3]........................................................................ 47
Hình 2.44: Van chuyển số 2-3 [3]........................................................................ 48
Hình 2.45: Van chuyển số 3-4 [3]........................................................................ 49
Hình 3.1: Mặt trước của modul 4GR-FSE ........................................................... 50
Hình 3.2: Modul 4GR-FSE nhìn ngang ............................................................... 51
Hình 3.3: Modul 4GR-FSE nhìn từ phía sau........................................................ 52
5


Hình 3.4: Máy G-Scan ......................................................................................... 54
Hình 3.5: Cổng kết nối với máy G-SCAN ........................................................... 55
Hình 3.6: Máy G-SCAN đang ở chế độ chọn vào mục Toyota ........................... 56
Hình 3.7: Máy G-SCAN đang ở chọn chế độ MARKX ...................................... 56
Hình 3.8: Chọn vào GRX120............................................................................... 57
Hình 3.9: Chọn 4GR-FSE .................................................................................... 57
Hình 3.10: Chọn vào DATA ................................................................................ 58
Hình 3.11: Kết quả đo được hiển thị trên màn hình............................................. 58
Hình 3.12: Sơ đồ mạch điều khiển hộp số Toyta 4GR-FSE [7]........................... 59
Hình 3.13: Các cổng kết nối trên modul 4GR-FSE ............................................. 60
Hình 3.14: Dạng sóng 1 SL2 [7] .......................................................................... 64
Hình 3.15: Dạng sóng 2 SLU [7] ......................................................................... 64
Hình 3.16: Dạng sóng 3 NT [7] ........................................................................... 65
Hình 3.17: Dạng sóng 4 SP2 [7] .......................................................................... 66
Hình 3.18: Dạng sóng 5 SL1 [7] .......................................................................... 66
Hình 3.19: Dạng sóng 6 SLT [7].......................................................................... 67
Hình 3.20: Đồng hồ số ......................................................................................... 68
Hình 3.21: Thao tác nối cực âm đồng hồ số với cổng kết nối B.......................... 68

Hình 3.22: Thao tác nối cực dương đồng hồ số với cổng kết nối B .................... 69
Hình 3.23: Cần số được đặt tại vị trí S................................................................. 69
Hình 3.24: Bảng đồng hồ táp lô ........................................................................... 69
Hình 3.25: Tăng ga............................................................................................... 70
Hình 3.26: Màn hình táp lô hiển thị động cơ đang chạy ở số 1 ........................... 70
Hình 3.27: Màn hình táp lô hiển thị động cơ đang chạy ở số 2 ........................... 71
Hình 3.28: Màn hình táp lô hiển thị động cơ đang chạy ở số 3 ........................... 72
Hình 3.29: Màn hình táp lô hiển thị động cơ đang chạy ở số 4 ........................... 72
Hình 3.30: Màn hình táp lô hiển thị động cơ đang chạy ở số 5 ........................... 73

6


7


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Cách đo đạc tại vị trí P hoặc N [7] ......................................................... 61
Bảng 2: Đo đạc tại vị trí cần số R [7]................................................................... 61
Bảng 3: Đo đạc ở vị trí D, S [7] ........................................................................... 62
Bảng 4: Dạng sóng 1 (điều khiển ly hợp điện từ số 1 SL2) [7] ........................... 63
Bảng 5: Dạng sóng 2 (kích vào kiểm tra điện từ SLU) [7] .................................. 64
Bảng 6: Dạng sóng 3 (mạng cảm biến khi truyền NT) [7]................................... 65
Bảng 7: Dạng sóng 4 (cảm biến truyền cách mạng SP2) [7] .............................. 65
Bảng 8: Dạng sóng 5 (kiểm tra chân điện tử số 1 SL1) [7] ................................. 66
Bảng 9: Dạng sóng 6 (dòng điện điều chỉnh áp suất từ ASSY SLT) [8] ............. 66
Bảng 10: Kết quả đo điện áp ................................................................................ 73

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, ngành vận tải ô tô phát triển với tốc độ cao,

nhiều kiểu dáng mẫu mã hợp thị hiếu khách hàng. Ở Việt Nam, xe hơi đã bắt đầu
được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên nhu cầu đi lại của con người vẫn chưa được thỏa
mãn. Do vậy các hãng sản xuất xe không ngừng cải tiến, ứng dụng đưa những
thành tựu khoa học kỹ thuật, ngành thiết kế và chế tạo ô tô nhằm làm tăng độ an
toàn cho xe, làm gọn nhẹ hệ thống điện động cơ, bền đẹp và hợp lý. Những cải tiến
trên là nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người và những quy định
khắt khe về an toàn và bảo vệ môi trường.
Ô tô đang ngày càng trở nên quen thuộc trong cuộc sống hiện đại ngày này,
trở thành một trong những phương tiện đi lại phổ biến của con người. Để tạo nên
một chiếc ô tô hoàn thiện yêu cầu rất nhiều công nghệ khác nhau như cơ khí, điện,
điện tử bên cạnh đó còn có công nghệ vật liệu, hóa học, nhiệt… và ngày nay là
8


công nghệ thông tin tất cả sẽ được kết hợp lại. Những chiếc ô tô ngày này cũng đã
khác xa so với những chiếc xe của thế kỷ trước, với rất nhiều cải tiến về công nghệ
từ động cơ, nhiên liệu, hệ thống điều khiển v.v…
Với mục đích làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, củng cố mở rộng
thêm kiến thức chuyên môn. Em đã được giao đề tài: “Nghiên cứu hộp số Toyora
4GR-FSE và ứng dụng trong xây dựng bài thực hành về hệ thống truyền động
ô tô”.
Trong quá trình thực hiện đề tài em đã được thầy Trần Trung Dũng tận tình
chỉ dẫn và tạo điều kiện thuận lợi về mặt tinh thần cũng như tài liệu tham khảo.
Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thành đề tài nhưng do bước đầu làm quen
với mô hình thực tế, trình độ bản thân còn nhiều hạn chế nên đề tài không tránh
khỏi những sai sót. Rất mong được sự thông cảm và góp ý của thầy,cô và các bạn
để đề tài này được hoàn thiện hơn.
Qua đây em xin cám ơn thầy Trần Trung Dũng đã giúp đỡ em hoàn thành
đề tài này.

9


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ
 Định nghĩa về hộp số ô tô
Hộp số là một hệ thống gồm nhiều cặp hay bộ bánh răng ăn khớp với
nhau, được sử dụng để truyền mô men xoắn từ động cơ tới các bánh xe chủ động
của ô tô. Ngày nay, ngoài hộp số tay truyền thống, còn thêm các loại hộp số tự
động, số ly hợp hay vô cấp.
Mô men quay sinh ra bởi động cơ hầu như không đổi. Tuy nhiên khi khởi
động hoặc khi lên dốc xe đòi hỏi mô men quay phải lớn hơn, còn khi xe chạy ở tốc
độ cao mô men quay lớn lại không cần thiết nữa. Hộp số được cung cấp để giải
quyết vấn đề này bằng cách thay đổi tổ hợp bánh răng (thay đổi tỷ số truyền) nhằm
biến công suất đầu ra của động cơ thành mô men quay và tốc độ quay phù hợp với
điều kiện xe chạy.
Một chiếu ô tô là tổng thể gồm hàng ngàn chi tiết kiết hợp với nhau. Tuy
nhiên, một vài bộ phận trong cả ngàn chi tiết đó điều khiển hoạt động của xe, vì
vậy chúng đóng một vai trò quan trọng hơn phần còn lại. Hộp số là một trong
những bộ phận cực kỳ quan trọng của ô tô. Thiếu nó, chiều xe của bạn sẽ không
thể di chuyển được.
1.2 Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.2.1 Công dụng
 Tăng mô men dẫn động bánh xe khi ôtô khởi động và leo dốc.
 Dẫn động các bánh xe đạt được tốc độ cao khi cần thiết.
 Đảo chiều chuyển động của ôtô.
 Cắt chuyển động từ động cơ đến bánh xe chủ động (tay số N).
1.2.2 Phân loại hộp số
+ Theo phương pháp thay đổi tỷ số truyền, hộp số được chia thành: hộp số
có cấp và hộp số vô cấp.
+ Theo loại hộp số gồm: số sàn, số tự động, hộp số ly hợp kép.

a. Theo phương pháp thay đổi tỷ số truyền.
10


+ Hộp số có cấp được chia theo:
- Sơ đồ động học:
 Loại có trục cố định (hộp số hai trục, hộp số ba trục . . .)
 Loại có trục không cố định (hộp số hành tinh một cấp, hai cấp . . .)
- Dãy số truyền:
 Một dãy tỷ số truyền (3 số, 4 số, 5 số)
 Hai dãy tỷ số truyền.
- Phương pháp sang số:
 Hộp số điều khiển bằng tay.
 Hộp số tự động.
+ Số vô cấp
Không giống như hộp số truyền thống, hộp số vô cấp không có các cặp
bánh răng tạo tỷ số truyền. hộp số vô cấp thường hoạt động trên một hệ thống puli
(ròng rọc) và dây đai truyền cho phép thay đổi vô cấp và liên tục, không tách biệt
riêng rẽ các số.

11


Hình 1.1: Cấu tạo hộp số vô cấp [2]
Ưu điểm của hộp số vô cấp là giảm những cú sốc khi chuyển số qua đó có
thể tăng đáng kể khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên, dây đai của nó cũng có
thể bị trượt và kéo giãn, làm giảm hiệu suất hoạt động. Điểm yếu lớn nhất của hộp
số vô cấp là không chịu được mô men xoắn cao, do đó không ứng dụng được với
xe thể thao. Song sự đơn giản của hộp số vô cấp đã biến chúng trở thành lý tưởng
cho xe máy. Xe hybrid lắp hộp số vô cấp cũng đang phổ biến và hộp số này đang

được sử dụng cho chiếc Toyota Prius danh tiếng.
+ Hộp số vô cấp được chia theo:
- Hộp số thủy lực (hộp số thủy tĩnh, hộp số thủy động).
- Hộp số điện.
- Hộp số ma sát.
b. Theo loại hộp số

12


+ Hộp số tay (số sàn).
Đặc điểm chính của hộp số tay hay còn gọi là số sàn là người lái phải tự
chuyển số bằng pê-đan côn và cần số trên sàn xe. Thành phần chính của hộp số tay
gồm một trục bánh râng trung gian, hoạt động nhờ kết nối với trục xoay của động
cơ.

Hình 1.2: Cấu tạo bên trong của hộp số sàn động cơ ô tô [2]
Ưu điểm: hộp số tay là giá thành thấp, bão dưỡng đơn giản hơn, ít tốn kém
hơn. Hộp số tay nếu được sẽ dụng thích hợp có thể hoạt động hàng trăm nghìn
kilomet mà không trục trặc. Việc thay dầu định kỳ cũng không thường xuyên như
hộp số tự động. Số tay tạo cảm giác chế ngự trực tiếp sức mạnh của động cơ ô tô
và người điều khiển có thể cảm nhận được sức mạnh tối đa của động cơ. Tuy
nhiên, sử dụng số tay có thể là một trải nghiệm “tra tấn” khi bị kẹt xe trong đô thị.
Công dụng và nguyên tắc hoạt động: Một trục bánh răng chốt (splined
shaft) nối trực tiếp với trục dẫn động thông qua vi-sai đến các bánh xe. Tương ứng
13


với các bánh răng ở trục trung gian sẽ là các bánh răng trên trục chốt để tạo ra
những tỷ số truyền động khác nhau. Nhông cài (collar) gắn với cần số có chức

năng kết nối các bánh răng ở trục chốt với trục dẫn động tới các bánh xe. Nhông
cài có thể trượt qua trái hoặc phải dọc theo trục chốt để gài vào các bánh răng khác
nhau. Các răng trên nhông, gọi là răng chó (dog teeth), khớp với các lỗ mặt bên
của bánh răng trên trục chốt để khóa vào nhau.
Hộp số tay ở xe hiện đại còn sử dụng bộ đồng tốc để loại bỏ thao tác côn
kép. Mục đích của bộ đồng tốc là cho phép nhông cài và bánh răng có cùng tốc độ
trước khi khớp với các răng chó. Xe chạy chậm (số 1) là nhờ tỷ số bánh răng cao
để vận tốc của bánh răng truyền mô-men xoắn vào trục bánh xe chủ động thấp. Khi
chạy nhanh (số 5, 6, 7) tỷ số bánh răng thấp – các bánh răng có đường kính gần
tương đương nhau – để vận tốc của bánh xe tương đương với vận tốc xoay của
động cơ.
+ Hộp số ly hợp kép
Hộp số ly hợp kép hay còn gọi là hộp số bán tự động cũng giải phóng cho
người lái khỏi pê-đan côn li hợp khi chuyển số. Về cơ bản, có thể mô tả hộp số ly
hợp kép như sự kết hợp giữa hai hộp số tay.

14


Hình 1.3: Cấu trúc hộp số ly hợp kép [2]
Hộp số ly hợp kép hoạt động trên nguyên tắc truyền động tương tự như hộp
số tay. Nhưng bộ đôi ly hợp ở đây thuộc loại ly hợp ma sát ướt, nghĩa là các đĩa ma
sát được ngâm trong dầu và sự tách, nối của nó được điều khiển bằng cơ cấu chấp
hành: thủy lực-điện tử. Không giống như số tay truyền thống, vốn đưa tất cả các
bánh răng lên một trục truyền mô-men xoắn, hộp số ly hợp kép gồm hai trục truyền
mô-men xoắn lồng vào nhau, một trục nằm phía bên trong của trục kia. Hai trục
này gồm một trục gắn các bánh răng ở cấp số lẻ (trục trong) và một trục gồm các
bánh răng ở cấp số chẵn (trục ngoài). Bộ đôi ly hợp của hộp số ly hợp kép, thường
thuộc loại ly hợp ma sát ướt, nghĩa là các đĩa ma sát được ngâm trong dầu và được
điều khiển bằng cơ cấu thủy lực-điện tử. Hai ly hợp này hoạt động hoàn toàn độc

lập với nhau, một điều khiển các bánh răng cấp số lẻ (1, 3, 5 và bánh răng số lùi),
trong khi ly hợp còn lại có nhiệm vụ điều khiển bánh răng số chẵn (2, 4,6). Quá
trình chuyển số có thể thực hiện tự động hoàn toàn tuỳ thuộc vào chế độ hoạt động
của động cơ và lực cản của mặt đường. Hộp số ly hợp kép cũng có thể cho phép
người lái chuyển số tay mặc dù nó vẫn được thực hiện thông qua hệ thống thủy
15


lực-điện tử của hộp số.

Hình 1.4: Hộp số ly hợp kép [2]
Với kết cấu như trên, quá trình tăng hoặc giảm số diễn ra rất nhanh chóng
(chỉ 8 mili giây), liên tục và vì thế điểm mạnh nhất của hộp số ly hợp kép là tiết
kiệm nhiên liệu. Một số chuyên gia cho biết, hộp số li hợp kép 6 cấp có thể cải
thiện 10% hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu so với hộp số tự động 5 cấp truyền
thống.Tuy nhiên, chi phí phụ trội để ứng dụng hộp số này không nhỏ, khi các hãng
ô tô phải điều chỉnh dây chuyền chế tạo cho phù hợp với loại hộp số mới.

+ Hộp số tự động
Hộp số tự động có kết cấu phức tạp hơn nhiều so với số sàn, do đó cần phải
hiểu đúng về các tính năng cũng như cách sử dụng đúng, tránh trược các hư hỏng
và giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng.
Số tự động là hộp số có thể tự động thay đổi tỷ số truyển động bằng cách sử
dụng áp suất dầu tác động tời từng ly hợp hay đai bên trong. Vì thế, khác biệt dễ
thấy nhất là xe lắp số tự động không có chân côn.
Trái tim của số tự động là bộ bánh răng hành tinh. Cấu tạo của bộ bánh răng
16


này bao gồm bánh răng định tinh (còn gọi là bánh răng trung tâm hay bánh răng

mặt trời) nằm ở giữa. Các bánh răng hành tinh nhỏ ăn khớp và xoay quanh bánh
răng mặt trời, được lắp với một giá đỡ. Cuối cùng là vòng răng ngoài bao quanh và
ăn khớp với các bánh răng hành tinh nhỏ.

Hình 1.5: Cấu tạo trong của hộp số tự động [2]
Trong hộp số tự động, vòng răng thường được chế tạo thêm rãnh răng ở mặt
ngoài để ăn khớp với các đĩa ma sát của ly hợp, như vậy các đĩa ma sát sẽ chuyển
động cùng với vòng răng. Cả ba thành phần này đều có thể đóng vai trò của bánh
răng truyền mô-men xoắn, bánh răng nhận mô-men xoắn hoặc có thể cố định.
Bằng cách đổi vai như vậy, tỷ lệ truyền động sẽ thay đổi. Máy tính điện tử sẽ tính
toán mức chịu tải của động cơ cũng như tốc độ để qua đó điều khiển các li hợp hay
đai giữ thông qua áp suất dầu nhằm cố định hay cho phép các thành phần này
chuyển động.

17


Số tự động có thêm bộ chuyển đổi mô-men (torque converter) là một loại
“khớp nối” dầu giữa động cơ và hộp số đóng vai trò thay cho li hợp ở số tay để cho
phép động cơ quay độc lập với hộp số. Với bộ chuyển đổi mô-men này, một số
chuyển động trượt sẽ xảy ra trong quá trình vận hành vì thế hiệu suất hoạt động
của hộp số bị giảm bớt. Tuy nhiên, hầu hết các bộ chuyển đổi mô-men trong hộp
số hiện đại ngày nay đã có thêm li hợp khóa để ngăn chuyển động trượt giúp bộ
chuyển đổi mô-men có hiệu suất hoạt động tương đương với li hợp của số tay. Mặc
dù vậy, do số tự động sử dụng một phần sức mạnh của động cơ để vận hành bơm
thủy lực tạo ra áp suất dầu điều khiển các li hợp bên trong nên số tay vẫn tiết kiệm
nhiên liệu hơn.
Ưu điểm chính của số tự động là giải phóng cho người lái khỏi chân côn
cũng như cần số, giúp người sử dụng cảm thấy thoải mái khi xe hoạt động trong đô
thị thường xuyên xảy ra kẹt xe, tắc đường. Nghiên cứu cho thấy xe sử dụng số tự

động hoạt động trong đô thị có mức tiêu thụ nhiên liệu tương đương xe lắp số tay,
và trong nhiều trường hợp còn thấp hơn. Tuy nhiên, cũng có người cho rằng số tự
động đem lại cảm giác nhàm chán, không thú vị. Một ưu điểm khác của số tự động
là giá trị bán lại của xe đã qua sử dụng lắp số tự động cao hơn. Tuy nhiên, số tự
động cũng chóng mòn và hỏng hơn nên cần được bảo hành nhiều hơn, tốn kém
hơn.
c. Cách bố trí hộp số
+ Hộp số ngang
Loại hộp số đặt ngang được dùng cho các loại xe FF (động cơ đặt ở phía
trước và cầu trước chủ động).
+ Hộp số dọc
Hộp số dọc sẽ được bố trí khi động cơ đặt dọc. Ở loại hộp số này các bánh
xe chủ động có thể là các bánh xe trước hoặc các bánh xe sau.
1.2.3. Yêu cầu về hộp số
Hộp số phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
18


 Sự truyền lực phải chính xác và êm dịu.
 Hộp số phải gọn nhẹ và dễ dàng trong điều khiển.
 Chịu được sự hoạt động ở các điều kiện khắc nghiệt và có độ bền cao.
 Dễ dàng bảo quản và sửa chữa.
* Sự cần thiết của việc chuyển số:
- Đồ thị bên phải trình bày các đường cong tính năng truyền động, chỉ rõ
mối quan hệ giữa lực dẫn động và tốc độ xe từ số 1 tới số 6. A là đường cong lý
tưởng khi chuyển số.Phần gạch chéo là phần mô men xoắn sử dụng không có hiệu
quả khi chuyển số.
- Khi xe có ít tay số thì phần này sẽ rộng và hộp số sẽ không được sử dụng
trong thực tế.

Hình 1.6: Đường cong đặc tính truyền động [6]
- Ngược lại nếu hộp số có quá nhiều tay số thì các đường cong tay số sẽ gần
đường A (đường cong lý tưởng), làm giảm phần mô men xoắn không hiệu quả,
nhưng hộp số sẽ rất phức tạp khi thiết kế và lái xe gặp nhiều khó khăn khi vận
hành.Thường thì hộp số có khoảng 4 hoặc 5 số tiến và 1 số lùi.
- Đồ thị trên là quá trình chuyển số từ 1 đến 6 khi người lái muốn tăng tốc
19


độ động cơ thì bắt buộc phải chuyển số.
 Khi khởi hành cần có công suất lớn, nên người lái sử dụng số 1 có lực
truyền động lớn nhất.
 Sau khi khởi hành tài xế dùng số 2, số 3 để tăng tốc độ xe. Tài xế dùng
số truyền này vì chúng có giới hạn tốc độ cao hơn số 1 mà không cần nhiều lực
truyền động.
 Khi xe chạy ở tốc độ cao, tài xế dùng số truyền 4,5,6 để tiếp tục tăng tốc
độ xe. Việc sử dụng các số truyền với lực truyền động nhỏ và hạ thấp tốc độ động
cơ sẽ giảm mức tiêu thụ nhiên liệu.
* Tỷ số truyền
Để thay đổi tốc độ chuyển động của ôtô bằng cách thay đổi tỷ số truyền của
hộp số thông qua các cặp bánh răng ăn khớp dựa vào nguyên tắc sau: Khi tốc độ
đầu ra của hộp số chậm thì mô men của nó sinh ra sẽ cao để ôtô vượt chướng ngại
vật và leo dốc dễ dàng. Ngược lại, khi tốc độ đầu ra của hộp số càng nhanh thì mô
men ở đầu ra của hộp số bé, được sử dụng cho ôtô hoạt động ở tốc độ cao.

Hình 1.7: Tỷ số truyền hộp số [6]
Tỷ số truyền: i12 = n1/n2 = Z2/Z1
Z2: Số răng của bánh răng bị động.
chủ động.
20

Z1: Số răng của bánh răng


n1: Số vòng quay của bánh răng chủ động.
n2: Số vòng quay của bánh răng bị động.
- Tỷ số truyền giảm: i>1 (Z2>Z1). Trong hộp số tương ứng với các số 1, 2, 3.
- Tỷ số truyền tăng : i<1 (Z2- Tỷ số truyền không đổi (tỷ số truyền thẳng): i=1 (Z2=Z1). Trong hộp số
tương ứng với số 4.
Theo sự truyền động của các cặp bánh răng theo hình vẽ thì chuyển động
của trục thứ cấp của hộp số ngược chiều quay với trục sơ cấp.

21


CHƯƠNG 2:TÌM HIỂU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA 4GR-FSE
 Cấu tạo của các bộ phân trong hộp số toyota 4GR-FSE

Hình 2.1: Cấu tạo của hộp số tự động Toyota 4GR-FSE [3]
Hộp số tự động Toyota 4GR-FSE gồm các bộ phận sau: ECU động cơ, các
loại cảm biến, bộ biến mô, bộ điều khiển thủy lực…

 Bộ biến mô
 Khái quát chung và cấu tạo

22


Hình 2.2: Bộ biến mô của Toyota 4GR-FSE [1]

- Bộ biến mô vừa truyền vừa khuếch đại mô men từ động cơ vào hộp số (bộ
truyền bánh răng hành tinh) bằng việc sử dụng dầu hộp số tự động như một môi
chất.
- Bộ biến mô gồm bánh bơm, bánh tua-bin, khớp một chiều, stato và vỏ
biến mô chứa tất cả các bộ phận đó.
- Bộ phận biến đổi được đổ đầy hộp số tự động do bơm dầu cung cấp. Động
cơ quay sang và bánh bơm quay và dầu bị đẩy ra từ bánh bơm thành một dòng
mạnh làm quay bánh tua-bin.
Bánh bơm
Bánh bơm được bố trí trong vỏ bộ biến mô và được nối với trục khuỷu qua
đĩa dẫn động. Nhiều cánh hình cong được lắp bên trong bánh bơm. Một vòng dẫn
hướng được lắp trên mép trong của các cánh để đường dẫn dầu được êm.
23


Hình 2.3: Bánh bơm [1]
Bánh tua-bin
Rất nhiều cánh được lắp trên bánh tua-bin giống như trường hợp bánh bơm.
Hướng cong của các bánh này ngược chiều với hướng của các bánh bơm, bánh
tua-bin được lắp trên trục sơ cấp của hộp số sao cho các cánh bên trong nó nằm đối
diện với các cánh của bánh bơm với khe hở rất nhỏ ở giữa.

24


Hình 2.4: Bánh tua bin [1]
Stato
Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tua-bin, qua khớp 1 chiều nó được lắp
trên trục stato trục này cố định trên vỏ hộp số.
Hoạt động của stato

Dòng bơm dầu trở về từ bánh tua bin vào bánh bơm theo hướng cản sự quay
của bánh bơm. Do đó, stato đổi chiều của dòng dầu sao cho nó tác động lên phía
sau của các cánh trên bánh bơm và bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm do đó nó
làm tăng thêm mô men.
Hoạt động của khớp một chiều
Khớp một chiều cho phép stato quay theo chiều quay trục khuỷu động cơ.
Tuy nhiên nếu stato bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp ngược chiều sẽ

25