DO AN OTO NGHIEN CUU HOP SO TU DONG

MỤC LỤC
Contents
MỤC LỤC .............................................................................................................................. 1
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................................ 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG............................................................. 4
1.1.

Công dụng, phân loại, yêu cầu hộp số AT ................................................................ 4

1.1.1.

Công dụng ........................................................................................................ 4

1.1.2.

Phân loại ........................................................................................................... 5

1.1.3.

Yêu cầu ............................................................................................................. 6

1.2.

5 vị trí cơ bản của cần số tự động ............................................................................. 6

1.2.1.

Vị trí P (Đỗ xe và khởi động) ............................................................................ 6

1.2.2.

Vị trí R (Số lùi) ................................................................................................. 6

1.2.3.

Vị trí N (Vị trí trung gian) ................................................................................ 6

1.2.4.

Vị trí D (Vị trí lái xe)......................................................................................... 7

1.2.5.

Vị trí M (Số cơ hoặc số tay ).............................................................................. 7

1.3.

Phân tích một số sơ đồ điều khiển của hộp số tự động AT........................................ 8

1.3.1.

Sơ đồ 1 .............................................................................................................. 8

1.3.2.

Sơ đồ 2 .............................................................................................................. 9

1.4.

Phân tích kết cấu hộp số AT ( gồm 3 phần chính) .................................................. 10

1.4.1.

Bộ biến mô ...................................................................................................... 10

1.4.2.

Bộ bánh răng hành tinh .................................................................................. 17

1.4.3.

Bộ điều khiển thủy lực .................................................................................... 19

CHƯƠNG 2 .......................................................................................................................... 24
NGHIÊN CỨU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A140E TRÊN XE ........................................................ 24
TOYOTA CAMRY 2007 ...................................................................................................... 24
2.1.

Tổng quan về hộp số tự động A140E trên xe TOYOTA CAMRY 2007 .................. 24

2.2.

Kết cấu hộp số tự động A140E ............................................................................... 25

2.2.1.

Bộ biến mô ...................................................................................................... 26

2.2.2.

Cụm bánh răng hành tinh............................................................................... 26

2.3.

Nguyên lý hoạt động hộp số tự động A140E ........................................................... 29

2.3.1.

Dãy “D” hoặc “2” số 1 .................................................................................... 29

2.3.2.

Dãy “D” số 2 ................................................................................................... 32

2.3.3.

Dãy “D” số 3 ................................................................................................... 35

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

1


2.3.4.

Dãy “D” số truyền tăng OD ............................................................................ 37

2.3.5.

Dãy “2” số 2, phanh bằng động cơ .................................................................. 39

2.3.6.

Dãy “L” số 1, phanh bằng động cơ.................................................................. 41

2.3.7.

Dãy “R” .......................................................................................................... 43

2.3.8.

Dãy “N” và “P”............................................................................................... 44

2.4.

Hệ thống điều khiển thủy lực và điện tử ở hộp số tự động A140E .......................... 45

2.4.1.

Khái quát ........................................................................................................ 45

2.4.2.

Hệ thống điều khiển thủy lực .......................................................................... 47

2.4.3.

Hệ thống điều khiển điện tử............................................................................ 55

2.5.

Các cụm chi tiết chính trong hộp số tự động A140E............................................... 67

2.5.1.

Biến mô thủy lực............................................................................................. 67

2.5.2.

Bộ truyền bánh răng hành tinh ....................................................................... 76

2.5.3.

Các ly hợp....................................................................................................... 80

2.5.4.

Các phanh sử dụng trong hộp số..................................................................... 82

2.5.5.

Khớp một chiều F1 và F2 ................................................................................ 85

CHƯƠNG 3 .......................................................................................................................... 87
CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG................................... 87
3.1.

Các thông số chẩn đoán cho hộp số tự động ........................................................... 87

3.1.1.

Các biểu hiện hư hỏng chính trong cụm BMM ............................................... 87

3.1.2.

Các biểu hiện hư hỏng chính trong cụm hộp số hành tinh .............................. 87

3.1.3.

Các biểu hiện hư hỏng chính trong cụm điều khiển thủy lực điện tử .............. 87

3.2.

Phương pháp chẩn đoán ........................................................................................ 88

3.2.1.

Một vài chú ý cần thiết trước khi chẩn đoán ................................................... 88

3.2.2.

Các bước chẩn đoán........................................................................................ 88

3.2.3.

Sử dụng bệ thử con lăn thay thế việc thử trên đường ...................................... 93

3.3.

Bảo dưỡng, sửa chữa hộp số tự động ...................................................................... 93

3.3.1. Các lỗi hư hỏng hộp số tự động thường gặp.......................................................... 93
3.3.2.

Nguyên nhân gây ra hỏng hóc ở hộp số tự động của ô tô................................. 94

3.3.3.

Bảo dưỡng hộp số tự động .............................................................................. 95

KẾT LUẬN......................................................................................................................... 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................... 104

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

2


LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đang sống trong thế kỷ 21, thế kỷ của khoa học công nghệ đang
không ngừng phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, 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 công nghệ về sản xuất ô tô
của thể giới đã lên tới đỉnh cao thì chúng ta mới đang chủ yếu sửa chữa, lắp
ráp. Nhưng, tin vui là Việt Nam chúng ta đang bắt đầu sản xuất ô tô do Công
ty TNHH Sản xuất và Kinh doanh VINFAST, thuộc Tập đoàn Vingroup là
chủ đầu tư đã mở ra cánh cửa mới cho nghành công nghiệp sản xuất ô tô Việt
Nam, chắc chắn khẳng định được thương hiệu ô tô Việt Nam và đưa nghành
công nghiệp Việt Nam lên một tầm cao mới. Đặc biệt, chuyện người Việt đi ô
tô Việt sẽ không còn là ước mơ trong quá khứ nữa mà sắp trở thành hiện thực.
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 hộp số tự
động A140E trên xe TOYOTA CAMRY 2007, rất mong với đề tài này em sẽ
củng cố tốt hơn kiến thức đã được học để khi ra trường em có thể tham gia và
góp phần vào sự phát triển của nghành ô tô Việt Nam.
Em xin gửi lời ảm ơn chân thành đến PGS.TS Lê Văn Quỳnh cùng các
thầy cô giáo Khoa Kỹ thuật ô tô và máy động lực trường ĐHKT Công nghiệp
Thái Nguyên đã chỉ bảo và hướng dẫn em tận tình, giúp em giải đáp những
vướng mắc trong quá trình hoàn thành đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn
Thái Nguyên, ngày 12 tháng 08 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Hoàng Văn Hiếu

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Hộp số tự động là loại hộp số có thể tự động thay đổi tỷ số truyền động
bằng cách sử dụng áp suất dầu tác động tới từng li hợp hay đai bên trong. Vì
thế, khác biệt dễ thấy nhất là xe lắp số tự động không có chân côn.
Dễ dàng xuất phát từ vị trí giữa dốc – đặc biệt hữu ích với người mới lái
và không bị chết máy khi tham gia giao thông.
Xe chuyển số tự động nhẹ nhàng êm ái không rung giật . Chuyển đổi số

chính xác , phù hợp với tốc độ của động cơ hoạt động ổn định và hiểu quả ,
tiết kiệm nhiên liệu , hộp số tự động có tuổi thọ cao , điều này giúp giảm chi
phí sửa chữa .
1.1.

Công dụng, phân loại, yêu cầu hộp số AT

1.1.1. Công dụng
Về cơ bản, hộp số tự động có chức năng như một hộp số thường. Tuy
nhiên, hộp số tự động cho phép đơn giản hóa việc điều khiển hộp số, quá trình
chuyển số êm dịu, không cần ngắt đường truyền công suất từ động cơ xuống
khi sang số. Hộp số tự động tự chọn tỉ số truyền phù hợp với điều kiện hoạt
động của ôtô, do đó tạo điều kiện sử dụng gần như tối ưu công suất động cơ.
Hộp số tự động có những chức năng cơ bản sau:
 Tạo ra các cấp tỉ số truyền phù hợp nhằm thay đổi mômen xoắn từ động
cơ đến các bánh xe chủ động phù hợp với mômen cản luôn thay đổi và
nhằm tận dụng tối đa công suất của động cơ.
 Giúp cho xe thay đổi chiều chuyển động.
 Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc tách ly hợp.
 Ngoài ra, ở hộp số tự động điều khiển điện tử (ECT) còn có các chức năng
an toàn. Nếu có hư hỏng xảy ra trong hệ thống khi đang lái xe ECT sẽ
hoạt động ở chế độ dự phòng, cho phép xe tiếp tục hoạt động ở chế độ đã
được định trước.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

4


1.1.2. Phân loại

Vào những năm trở lại đây, với sự phát triển của xe số tự động AT. Thì
chúng ta lại có 2 dòng xe số tự động hoàn toàn mới, đó là:
a) Số tự động li hợp kép: Ký hiệu DCT (Dual Clutch Transmission –
Hộp số bán tự động)
 Hay còn gọi là hộp số bán tự động cũng giải phóng cho người lái khỏi pêđan côn li hợp khi chuyển số. Về cơ bản, có thể mô tả DCT như sự kết
hợp giữa hai hộp số tay.
 Gồm có các cấp số như 4 cấp, 5 cấp, 6 cấp, 7 cấp, 8 cấp tùy thuộc vào loại
xe, nó tương tự như xe số tay (số sàn MT), nhưng được cải tiến hơn, có
cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ hơn rất nhiều.
 Tùy thuộc vào loại xe mà ta có lẫy chuyển số giữa các cấp số trên vô lăng
hoặc trên cần số. Nó có thể ví như là xe máy của chúng ta hay đi vậy.
Giúp người lái có cảm giác lái xe rất thể thao.
b) Số tự động vô cấp: Ký hiệu là CVT (Continuously Variable
Transmission – Hộp số tự động vô cấp)
 Hộp số CVT là vô cấp, tiết kiệm và không bị giật nhất là đi đường đông,
tuy nhiên khả năng tăng tốc không bốc bằng số có cấp như AT.
 Bạn có thể hình dung xe hộp số CVT như xe tay ga, vì dùng hộp số dây
belt. CVT có một yếu điểm khác là mất đi “cảm giác lái” vì việc bạn đệm
chân ga không hoàn toàn 100% làm tăng vòng tua máy mà máy tính sẽ
xác định vòng tua hợp lý cũng như tỷ số truyền động hợp lý cho hộp số.
Việc này dẫn đến người lái xe mất hoàn toàn cảm giác “bốc” khi họ thốc
mạnh chân ga, máy tính tính toán và đưa ra vòng tua hợp lý
cho CVT hoạt động. Nó có thể ví như là chiếc xe tay ga của bạn.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

5


1.1.3. Yêu cầu

 Điều khiển sang số đơn giản, nhẹ nhàng.
 Có tỷ số truyền thích hợp để đảm bảo chất lượng động lực học và tính
kinh tế nhiên liệu cho ô tô.
 Có khả năng trích công suất ra ngoài để dẫn động các thiết bị phụ (ở các
máy công trình như máy múc, máy cẩu...).
 Hiệu suất truyền động cao.
 Kết cấu đơn giản, dễ chăm sóc bảo dưỡng.
1.2.

5 vị trí cơ bản của cần số tự động

1.2.1. Vị trí P (Đỗ xe và khởi động)
 Khi cần số đang ở vị trí khác sẽ không khởi động được xe hoặc sẽ không
rút chìa khóa điện được.
 Chỉ chuyển sang P khi xe đã dừng hẳn .Trước khi rời xe hãy kiểm tra đã
kéo hết phanh tay , để đảm bảo cần số đã ở số P và tắt máy . Nếu cần số
không ở vị trí P , chuông cảnh báo sẽ kêu bạn khi bạn mở cửa lái .
1.2.2. Vị trí R (Số lùi)
 Chỉ chọn số này khi xe dừng hẳn và động cơ chạy ở tốc độ không tải và
hãy giữ chân phanh khi gài số.
 Nếu lùi xe , vật cản được phát hiện trong phạm vi hoạt động cảm biến là
1m và 20cm từ 2 bên sườn xe hệ thống cảnh báo sẽ phát tính hiệu với số
tằng dần với tiếng “bíp” . Nếu trong phạm vi 25cm phía sau xe tiếng “bíp”
cảnh báo sẽ phát ra liên tục . Khi lùi xe , nên duy trì tốc độ nhỏ nhất có
thể .
1.2.3. Vị trí N (Vị trí trung gian)
 Tại vị trí N động cơ chạy ở tốc độ không tải (không truyền công suất tới
các bánh xe ) ,vị trí N chỉ dùng trong các trường hợp kéo hoặc đẩy xe, bảo
dưỡng sửa chữa.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

6


 Không sử dụng số N để đỗ xe , nên chuyển cần số về vị trí P trong trường
hợp đỗ xe.
 Từ vị trí N sang vị trí D và ngược lại, không cần bấm bút khóa trên cần số.
1.2.4. Vị trí D (Vị trí lái xe)
 Vị trí D là vị trí lái xe (còn gọi là vị trí số tiến) là vị trí thường xuyên nhất
khi vận hành xe số tự động . Ở vị trí này khi nhả phanh chân từ từ ,xe sẽ
chuyển động về phí trước . Để tăng tốc độ , nhấn chân ga xe sẽ chuyển
động tiến và ở chế độ này tất cả các số tiến sẽ được chọn một cách tự
động tùy theo tốc độ của xe.
 Trên những đoạn đường đông , giữ tốc độ xe đều , tránh tăng ga và giảm
ga đột ngột sẽ giúp vận hành xe êm ái với mức tiêu hao nhiên liệu ít nhất .
1.2.5. Vị trí M (Số cơ hoặc số tay )
 Chuyển cần số sang vị trí số D sau đó chuyễn dịch sang phải . Vận hành
của số ở vị trí này cũng giống như trên hộp số thường , cho phép xe
chuyển sang số 3 hoặc 4 và có thể về 1 hoặc 2 .Trên hộp số có 4 tốc độ ,
có các số tiến có thể được chọn khi xe đang đỗ hoặc chuyển động.
 Chú ý:
 Khi dùng số tự động ta nên chú ý đọc kỹ hướng dẫn của nhà sản xuất,
kiểm tra dầu hộp số xem có rò rỉ hay không, nếu thấy thiếu dầu, dầu quá
đen phải đi thay dầu ngay.
 Không được chuyển chế độ số về P (Đỗ xe) hoặc R (Lùi xe) khi chưa
dừng hẳn. Luốn nhớ ở vị trí này phanh tay được kéo hết. Khi xe dừng quá
lâu thì tốt nhất là tắt máy, theo tính toán cứ nổ máy không tải trong 3 phút
số nhiên liệu tiêu hao cũng đủ đi được 1 cây số với vận tốc 50 km/h. Khi
lùi xe, hãy giữ phanh khi cài số và duy trì tốc độ nhỏ nhất khi có thể. Tại

số tiến, trên những đoạn đường đông nên giữ ga đều tránh tăng giảm đột
ngột vì như thế sẽ rất tốn nhiên liệu. Để tiết kiệm nhiên liệu hơn, khi dừng
đèn đỏ nên đưa cần số về vị trí N.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

7


1.3.

Phân tích một số sơ đồ điều khiển của hộp số tự động AT

1.3.1. Sơ đồ 1
 Sơ đồ điển hình của hệ thống điều khiển tự động chuyển số (EAT) EAT
được hình thành trên cơ sở của bộ biến mô men thủy lực (BMM), hộp số
hành tinh, hệ thống điều khiển thủy lực điện tử.
 Trong trường hợp này hệ thống tự chẩn đoán có hiệu quả rõ nét về độ
chính xác của thông tin.
 Ngoài các thông tin báo sự cố trên màn hình còn có các thông số chuyển
đổi đã cài sẵn tại chế độ đang hoạt động, nhờ các phần mềm chuyển đổi.
Sơ đồ điển hình của hệ thống điều khiển tự động chuyển số (EAT) mô tả
trên hình 1.1.

Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống điện của EAT

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

8

1.3.2. Sơ đồ 2
Hệ thống điều khiển điện từ của hộp số tự động. Các khối chính của hệ
thống này là:
 Các cảm biến tín hiệu vào (vị trí, nhiệt độ, tốc độ quay,...).
 Các bộ chuyển đổi tín hiệu: chuyển đổi tín hiệu điện áp tương tự (analog)
sang tín hiệu số (digital).
 Máy tính: gồm bộ tiếp nhận và chuyển đổi tín hiệu vào, bộ vi sử lý làm
việc theo chương trình định sẵn, các bộ nhớ và bộ truyền tín hiệu ra, các
đầu nối,...
 Các bộ chuyển đổi tín hiệu ra: chuyển tín hiệu digital thành tín hiệu dạng
xung điện điều khiển các van điện từ làm việc.
 Các bộ phận điều khiển liên hợp điện từ - thuỷ lực (cơ cấu chấp hành)
đóng, mở các van thuỷ lực đưa dầu đến các bộ phận điều khiển hộp số
hành tinh.
 Cụm tự chẩn đoán: thông báo sự cố của hộp số.

Hình 1.2. Hệ thống điều khiển điện từ của hộp số tự động.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

9


1.4. Phân tích kết cấu hộp số AT ( gồm 3 phần chính)
1.4.1. Bộ biến mô

Hình 1.3. Cấu tạo bộ biến mô
SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

10


a) Bánh bơm
 Bánh bơm được bố trí nằm trong vỏ bộ biến mô và 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
dòng dầu được êm.
b) Bánh Tuabin
 Rất nhiều cánh được lắp lên bánh tuabin giống như trường hợp bánh bơm.
Hướng cong của các cánh này ngược chiều với hướng cong của cánh của
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 một khe hở rất nhỏ
ở giữa.
c) Stato
 Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin. Qua khớp một chiều nó được
lắp trên trục stato và trục này được cố định trên vỏ hộp số.
 Dòng 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 làm tăng mômen.
d) Khớp một chiều bao gồm
 Vòng ngoài.
 Vòng trong.
 Các con lăn được lắp ở giữa.
 Nhiệm vụ của bộ biến mô
 Làm tăng mômen xoắn do động cơ tạo ra.
 Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực truyền (hay không truyền) mômen
xoắn của động cơ đến hộp số đến hợp số.

 Hấp thụ các dao dộng xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực.
 Có tác dụng như bánh đà để làm cân bằng chuyển động quay của động cơ.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

11


 Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.
 Hoạt động của biến mô

Hình 1.4
Nếu bạn từng tìm hiểu về hộp số thường, bạn biết rằng một động cơ được
nối với một số bằng một ly hợp. Nếu không có kết nối này, chiếc xe sẽ không
thể hoàn toàn dừng lại mà không phá hỏng động cơ. Tuy nhiên với xe trang bị
hộp số tự động, không có li hợp để ngắt động cơ và hộp số. Thay vào đó,
người ta sử dụng một thiết bị gọi là biến mô thủy lực. Chúng ta sẽ tìm hiểu tại
sao một hộp số tự động cần một biến mô, hoạt động và những tiện lợi của một
biến mô thủy lực.

Hình 1.5

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

12


Bộ biến mô vừa truyền vừa khuyếch đại mô men từ động cơ vào hộp số
(bộ truyền bánh răng hành tinh) bằng việc sử dụng dầu hộp số tự động (ATF)
như một môi chất.

Bộ biến mô được điền đầy dầu hộp số tự động do bơm dầu cung cấp.
Động cơ quay và bánh bơm quay, và dầu bị đẩy ra từ bánh bơm thành một
dòng mạnh làm quay bánh tua bin.
Bánh bơm được bố trí nằm trong vỏ bộ biến mô và 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 dòng dầu
được êm.

Hình 1.6
Rất nhiều cánh được lắp lên bánh tuabin giống như trường hợp bánh bơm.
Hướng cong của các cánh này ngược chiều với hướng cong của cánh của
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 một khe hở rất nhỏ
ở giữa.
Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin. Qua khớp một chiều nó được
lắp trên trục stato và trục này được cố định trên vỏ hộp số. Dòng 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

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

13


trên bánh bơm và bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm do đó làm tăng mômen.
Khớp một chiều cho phép Stato quay theo chiều quay của trục khuỷu động cơ.
Tuy nhiên nếu Stato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp một
chiều sẽ khoá stato để ngăn không cho nó quay.

Hình 1.7

Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ
tâm bánh bơm ra phía ngoài. Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị
ép văng ra khỏi bánh bơm. Dầu va vào cánh của bánh tua bin làm cho bánh
tua bin bắt đầu quay cùng chiều với bánh bơm. Dầu chảy vào trong dọc theo
các cánh của bánh tua bin. Khi nó chui được vào bên trong bánh tua bin thì
mặt cong trong của cánh sẽ đổi hướng dầu ngược lại về phía bánh bơm, và
chu kỳ lại bắt đầu từ đầu. Việc truyền mô men được thực hiện nhờ sự tuần
hoàn dầu qua bánh bơm và bánh tua bin.
Việc khuyếch đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dầu khi
nó vẫn còn năng lượng sau khi đã đi qua bánh tua bin trở về bánh bơm qua
cánh của Stato. Nói cách khác, bánh bơm được quay do mô men từ động cơ

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

14


mà mô men này lại được bổ sung dầu quay về từ bánh tua bin. Có thể nói rằng
bánh bơm khuyếch đại mô men ban đầu để dẫn động bánh tua bin.
Khi động cơ chạy không tải thì mômen do động cơ sinh ra là nhỏ nhất.
Nếu gài phanh (phanh tay và/hoặc phanh chân) thì tải trên bánh tuabin rất lớn
vì nó không thể quay được. Tuy nhiên, do xe bị dừng nên tỷ số truyền tốc độ
của bánh tuabin so với cánh bơm bằng không trong khi tỷ số truyền mô men ở
trị số lớn nhất. Do đó, bánh tua bin luôn sẵn sàng để quay với một mômen lớn
hơn mô men do động cơ sinh ra.
Khi nhả các phanh thì bánh tuabin có thể quay cùng với trục sơ cấp của
hộp số. Do đó, bánh tuabin quay với một mômen lớn hơn mô men do động cơ
sinh ra khi đạp bàn đạp ga. Như vậy xe bắt đầu chuyển động.
Khi tốc độ xe tăng lên, thì tốc độ quay của bánh tua bin sẽ nhanh chóng
tiến gần tới tốc độ quay của bánh bơm. Vì vậy, tỷ số truyền mômen nhanh

chóng tiến gần tới 1.0. Khi tỷ số truyền tốc độ giữa bánh tua-bin và bánh bơm
đạt tới điểm li hợp thì stato bắt đầu quay. và sự khuyếch đại mô men giảm
xuống. Nói cách khác, bộ biến mô bắt đầu hoạt động như một khớp nối thuỷ
lực. Do đó, tốc độ xe tăng gần như theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ.
Bộ biến mô chỉ hoạt động như một khớp nối thuỷ lực. Bánh tua bin quay
ở tốc độ gần đúng tốc độ của bánh bơm.
Cơ cấu li hợp khoá biến mô truyền công suất động cơ tới hộp số tự động
một cách trực tiếp và cơ học. Do bộ biến mô sử dụng dòng thuỷ lực để gián
tiếp truyền công suất nên có sự tổn hao công suất. Vì vậy, li hợp được lắp
trong bộ biến mô để nối trực tiếp động cơ với hộp số để giảm tổn thất công
suất. Khi xe đạt được một tốc độ nhất định, thì cơ cấu li hợp khoá biến mô
được sử dụng để nâng cao hiệu quả sử dụng công suất và nhiên liệu. Li hợp
khoá biến mô được lắp trong moayơ của bánh tuabin, phía trước bánh tuabin.
Lò xo giảm chấn sẽ hấp thụ lực xoắn khi ăn khớp li hợp để ngăn không cho
sinh ra va đập. Một vật liệu ma sát (cùng dạng vật liệu sử dụng trong các
phanh và đĩa li hợp) được gắn lên vỏ biến mô hoặc píttông khoá của bộ biến
mô để ngăn sự trượt ở thời điểm ăn khớp li hợp.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

15


Hình 1.8
Khi li hợp khoá biến mô được kích hoạt thì nó sẽ quay cùng với bánh bơm
và bánh tua-bin. Việc ăn khớp và nhả li hợp khoá biến mô được xác định từ
những thay đổi về hướng của dòng thuỷ lực trong bộ biến mô khi xe đạt được
một tốc độ nhất định. Khi xe chạy ở tốc độ thấp thì dầu bị nén (áp suất của bộ
biến mô) sẽ chảy vào phía trước của li hợp khoá biến mô. Do đó, áp suất trên
mặt trước và mặt sau của li hợp khoá biến mô trở nên cân bằng và do đó li

hợp khoá biến mô được được nhả khớp. Khi xe chạy ổn định ở tốc độ trung
bình hoặc cao (thường trên 60 km/h) thì dầu bị nén sẽ chảy vào phía sau của li
hợp khoá biến mô. Do đó, vỏ bộ biến mô và li hợp khoá biến mô sẽ trực tiếp
nối với nhau. Do đó, li hợp khoá biến và vỏ bộ biến mô sẽ quay cùng nhau (ví
dụ, li hợp khoá biến được đã được ăn khớp).
 Đặc tính của biến mô:
 Độ khuyếch đại mô men do bộ biến mô tăng theo tỉ lệ với dòng xoáy,
nghĩa là mô men sẽ trở thành cực đại khi bánh tua bin dừng hẳn đi.
 Khuyếch đại mô men: thực hiện bởi bộ biến mô thủy lực bằng cách dẫn
dầu khi nó còn mang năng lượng khi đi qua bánh tua bin trở về bánh
bơm qua cánh của stato. Hay nói cách khác, bánh bơm được quay do mô
men động cơ mà mô men này được bổ sung do dầu quay về từ bánh tua

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

16


bin, có thể nói bánh bơm khuyếch đại mô men ban đầu để dẫn động cho
bánh tua bin.
1.4.2. Bộ bánh răng hành tinh
Đây là bộ phận quan trọng nhất của hộp số, được đặt sau bộ biến mô
a) Kết cấu của bộ bánh răng hành tinh
 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.
b) Nhiệm vụ của bộ bánh răng hành tinh

 Cung cấp một vài tỷ số truyền bánh răng để đạt được mômen và tốc độ
quay phù hợp với các chế độ chạy xe và điều khiển của lái xe.
 Cung cấp bánh răng đảo chiều để chạy lùi.
 Cung cấp vị trí số trung gian để cho phép động cơ chạy để cho phép động
cơ chạy không tải.
c) Hoạt động
 Truyền trực tiếp

Hình 1.9

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

17


 Đầu vào: Bánh răng bao
 Đầu ra: Cần dẫn
 Bộ phận cố định: Bánh răng mặt trời
 Khi bánh răng mặt trời được giữ cố định, chỉ có bánh răng hành tinh quay
quanh trục của nó và chạy quanh bánh răng mặt trời. Do đó, trục đầu ra
giảm tốc độ tỷ lệ với trục đầu vào chỉ bằng chuyển động quay của bánh
răng hành tinh.
 Giảm tốc:

Hình 1.10
 Đầu vào: Bánh răng bao.
 Đầu ra: Cần dẫn.
 Bộ phận cố định: Bánh răng mặt trời.
 Khi bánh răng mặt trời được giữ cố định, chỉ có bánh răng hành tinh quay
quanh trục của nó và chạy quanh bánh răng mặt trời. Do đó, trục đầu ra

giảm tốc độ tỷ lệ với trục đầu vào chỉ bằng chuyển động quay của bánh
răng hành tinh.
 Quay ngược

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

18


Hình 1.11
 Đầu vào: Bánh răng mặt trời
 Đầu ra: Bánh răng bao
 Bộ phận cố định: Cần dẫn
 Khi cần dẫn được cố đinh và bánh răng mặt trời quay, bánh răng bao quay
quanh trục của nó và chiều quay bị đảo ngược.

1.4.3. Bộ điều khiển thủy lực

Hình 1.12

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

19


Các van và bộ phận tiêu biểu:
1- Van điều áp sơ cấp
2- Van chuyển số
3- Van điều khiển
4- Van điện từ

5- Bơm dầu
6- ECU động cơ và ECT
7- Cần số
a) Kết cấu và chức năng các bộ phận
 Bơm dầu:
 Bơm dầu được dẫn động từ bộ biến mô (động cơ) để cung cấp áp suất
thuỷ lực cần thiết cho sự vận hành của hộp số tự động.
 Dùng que thăm dầu để kiểm tra mức dầu, lưu ý để động cơ chạy không tải
và dầu hộp số tự động (ATF) ở nhiệt độ vận hành bình thường.
 Khi kéo một xe có hộp số tự động, do bơm dầu không hoạt động nên dầu
bôi trơn bên trong hộp số có thể không đủ và có nguy cơ hộp số bị kẹt.
 Vì lí do đó, xe có hộp số tự động cần được kéo ở tốc độ thấp (không quá
30 km/giờ) và mỗi lần quãng đường không quá 80 km. Một phương pháp
tốt hơn là nên kéo một xe có hộp số tự động với các bánh chủ động của nó
được nhấc lên khỏi mặt đất, hoặc bán trục hoặc trục trục các đăng được
ngắt rời.
 Thân van:
 Thân van bao gồm một thân van trên và một thân van dưới.
 Thân van giống như một mê cung gồm rất nhiều đường dẫn để dầu hộp số
chảy qua.
 Rất nhiều van được lắp vào các đường dẫn đó, trong các van có áp suất
thuỷ lực điều khiển và chuyển mạch chất lỏng từ đường dẫn này sang
đường dẫn khác.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

20


 Thông thường, thân van gồm:

 Van điều áp sơ cấp.
 Van điều khiển.
 Van chuyển số (1-2, 2-3, 3-4).
 Van điện từ (số 1, số 2).
 Van bướm ga.
Số lượng van phụ thuộc vào kiểu xe, một số kiểu xe có các van khác với
các van nêu trên.
 Van điều áp sơ cấp:
 Van điều áp sơ cấp điều chỉnh áp suất thuỷ lực (áp suất cơ bản) tới từng
bộ phận phù hợp với công suất động cơ để tránh tổn thất công suất bơm.
 Hoạt động:
Khi áp suất thuỷ lực từ bơm dầu tăng thì lò xo van bị nén, và đường dẫn
dầu ra cửa xả được mở, và áp suất dầu cơ bản được giữ không đổi. Ngoài ra,
một áp suất bướm ga cũng được điều chỉnh bằng van, và khi góc mở của
bướm ga tăng lên thì áp suất cơ bản tăng để ngăn không cho li hợp và phanh
bị trượt.
Ở vị trí “R”, áp suất cơ bản được tăng lên hơn nữa để ngăn không cho li
hợp và phanh bị trượt.
 Van điều khiển
 Van điều khiển được nối với cần chuyển số và thanh nối hoặc cáp.
 Khi thay đổi vị trí của cần chuyển số sẽ chuyển mạch đường dẫn dầu của
van điều khiển và cho dầu hoạt động trong từng vị trí chuyển số.
 Van chuyển số
 Ta chuyển số bằng cách thay đổi sự vận hành của các li hợp và phanh.
Các van chuyển số chuyển mạch đường dẫn dầu làm cho áp suất thuỷ lực
tác động lên các phanh và li hợp. Có các van chuyển số 1-2, 2-3 và 3-4.
 Vận hành
Ví dụ: Van chuyển số1-2.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

21


Khi áp suất thuỷ lực tác động lên phía trên van chuyển số thì hộp số được
giữ ở số 1 vì van chuyển số ở dưới cùng và các đường dẫn dầu tới các li hợp
và phanh bị cắt. Tuy nhiên, khi áp suất thuỷ lực tác động bị cắt do hoạt động
của van điện từ thì lực lò xo sẽ đẩy van lên, và đường dẫn dầu tới B2 mở ra,
và hộp số được chuyển sang số 2.
 Van điện từ
 Van điện từ hoạt động nhờ các tín hiệu từ ECU động cơ & ECT để vận
hành các van chuyển số và điều khiển áp suất thuỷ lực.
 Có hai loại van điện từ:
 Một van điện từ chuyển số mở và đóng các đường dẫn dầu theo các tín
hiệu từ ECU (mở đường dẫn dầu theo tín hiệu mở, và đóng lại theo tín
hiệu đóng).
 Một van điện từ tuyến tính điều khiển áp suất thuỷ lực tuyến tính theo
dòng điện phát đi từ ECU.
 Các van điện từ chuyển số được sử dụng để chuyển số và các van điện từ
tuyến tính được sử dụng cho chức năng điều khiển áp suất thuỷ lực.
 Còn có một van điện từ chuyển số kiểu nâng lõi cuộn dây để mở đường
dẫn dầu khi tín hiệu bị ngắt, và đóng đường dẫn dầu khi tín hiệu được
đóng.
 Ngoài ra van điện từ chuyển số có số 1 và số 2 trong khi van điện từ tuyến
tính chỉ có một SLT được sử dụng thay cho van bướm ga và một SLU để
điều khiển khoá biến mô, v.v...
 Van bướm ga
 Van bướm ga tạo ra áp suất bướm ga tuỳ theo góc độ của bàn đạp ga
thông qua cáp bướm ga và cam bướm ga. Áp suất bướm ga tác động lên
van điều áp sơ cấp, và như vậy sẽ điều chỉnh áp suất cơ bản theo độ mở

của van bướm ga.
 Một số kiểu xe điều khiển áp suất bướm ga bằng một van điện từ tuyến
tính (SLT) thay cho van bướm ga.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

22


 Các kiểu xe như vậy điều khiển áp suất bướm ga bằng ECU động cơ &
ECT chuyển các tín hiệu tới van điện từ tuyến tính theo các tín hiệu từ
cảm biến vị trí van bướm ga (góc mở bàn đạp ga).
b) Nhiệm vụ của bộ điều khiển thủy lực
 Tạo ra áp suất thuỷ lực, bơm dầu có chức năng tạo ra áp suất thuỷ lực.
Bơm dầu sản ra áp suất thuỷ lực cần thiết cho hoạt động của hộp số tự
động bằng việc dẫn động vỏ bộ biến mô (động cơ).
 Điều chỉnh áp suất thuỷ lực, áp suất thuỷ lực tạo ra từ bơm dầu được điều
chỉnh bằng van điều áp sơ cấp. Ngoài ra, van bướm ga cũng tạo ra áp suất
thuỷ lực thích hợp với công suất phát ra của động cơ.
 Chuyển các số (làm cho li hợp và phanh hoạt động): Khi li hợp và phanh
của bộ truyền bánh răng hành tinh được đưa vào vận hành thì việc chuyển
các số được thực hiện. Đường dẫn dầu được tạo ra tuỳ thuộc vào vị trí
chuyển số do van điều khiển thực hiện. Khi tốc độ xe tăng thì các tín hiệu
được chuyển tới các van điện từ từ ECU động cơ & ECT. Các van điện từ
sẽ vận hành các van chuyển số để chuyển các số tốc độ.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

23

CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A140E TRÊN XE
TOYOTA CAMRY 2007
2.1.Tổng quan về hộp số tự động A140E trên xe TOYOTA CAMRY 2007
Dòng hộp số tự động A140E được phát triển dựa trên những phiên bản
hộp số tự động đã được chế tạo trước đó và đưa vào sử dụng lần đầu tiên vào
năm 1984 lắp trên dòng xe CAMRY của TOYOTA và đã thể hiện được
những gì mà nhà thiết kế của TOYOTA mong đợi. Hộp số tự động A140E
không những nâng cao vị thế của dòng xe này trên thị trường xe cao cấp mà
còn giúp TOYOTA khẳng định vị thế của mình trước các hãng xe lớn khác
như MECEDES, FORD, AUDI, BMW, … Điều này là rất quan trọng trong
bối cảnh đang lên kế hoạch mở rộng thị trường xe của TOYOTA sang MỸ và
CHÂU ÂU trong những năm của thập kỷ 80.
Dòng hộp số tự động A140E điều khiển điện tử 4 cấp số tiến (nhờ có thêm
bộ truyền hành tinh OD) và một cấp số lùi vào thời điểm này đây là hộp số
hiện đại nhất của thị trường xe thế giới lúc bấy giờ. Tăng thêm một tỷ số
truyền tăng là tăng thêm một sự lựa chọn tay số cho người lái, hoạt động của
động cơ sẽ ổn định hơn, tiêu hao nhiên liệu sẽ giảm đi kèm với ô nhiễm do
ôtô sản sinh cũng sẽ giảm và đặc biệt hơn là trước khi hộp số A140E ra đời
các tỷ số truyền tăng chỉ được thiết kế cho xe ôtô sử dụng hộp số điều khiển
cơ khí. Điều này giúp cho dòng xe CAMRY khẳng định vị thế của mình trước
các đối thủ và TOYOTA cũng đã kiếm được một lợi tức khổng lồ do dòng xe
này đem lại vào thời điểm lúc bấy giờ.
Các dãy số trong hộp số tự động A140E:
 “P”: Sử dụng khi xe đỗ.
 “N”: Vị trí trung gian sử dụng khi xe dừng tạm thời động cơ vẫn hoạt
động.
 “R”: Sử dụng khi lùi xe.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

24


 “D”: Sử dụng khi cần chuyển số một cách tự động.
 “2”: Sử dụng khi chạy ở đường bằng.
 “L”: Sử dụng khi xe chạy ở đoạn đèo dốc.
2.2. Kết cấu hộp số tự động A140E
Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự động A140E được thể hiện như hình 2.1.
13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

14

15

16

17

18

19

20

21

Hình 2.1- Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự động A140E
1 - Vỏ biến mô; 2 - Bơm dầu; 3 - Ống thông hơi; 4 - Ly hợp truyền thẳng C2;
5 - Ly hợp số tiến C1; 6 - Phanh ma sát ướt B2; 7 - Khớp một chiều F2 ; 8 –
Phanh ma sát ướt B3; 9 - Xylanh điều khiển phanh B3 ; 10 - Bánh răng chủ
động trung gian; 11 - Xylanh điều khiển phanh B0; 12 - Phanh ma sát ướt số
truyền tăng B0; 13 - Xylanh điều khiển ly hợp C0; 14 - Trục trung gian hộp số;
15 - Lò xo hồi vị; 16 - Trục thứ cấp của hộp số; 17 - Bánh răng bị động trung
gian; 18 - Phớt chắn dầu; 19 - Ổ bi đỡ; 20 - Vi sai; 21 - Cảm biến tốc độ.

SVTH: HOÀNG VĂN HIẾU – LỚP K51CN-KTO.01

25