Khai thác hộp số tự động xe toyota land cruiser 3500 60b80

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
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 khơng 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 động những nhận biết
như vậy của lái xe là khơng cần thiết vì việc chuyển đến số thích hợp nhất ln
được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ
và tốc độ xe.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 cơng nghiệp
hiện nay, ơtơ 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 ơtơ, 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.
Ngồi ra nó cịn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ
nghiên cứu trong quá trình học tập và cơng tác.Các dịng xe ra đời với các bước
đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩn khí thải được chấp thuận trong ngành
sản xuất ôtô nhằm bảo vệ môi trường thì bên cạnh đó cơng nghệ sản xuất khơng
ngừng ngày càng nâng cao, công nghệ điều khiển và vi điều khiển ngày càng
được ứng dụng rộng rãi thì việc địi 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 công nghệ.Ở
nước ta, hộp số tự động xuất hiện từ khoảng những năm 1990 trên các xe nhập
về từ nước ngoài. Hiện nay, ngoài một phần lớn các xe nhập cũ đã qua sử dụng,

một số loại xe được lắp ráp trong nước cũng đã trang bị hộp số này ngày càng
phổ biến. Do vậy nhu cầu sửa chữa, bảo dưỡng là rất lớn. Để sử dụng và khai
thác có hiệu quả tất cả các tính năng ưu việt của hộp số tự động nói riêng và của
ơtơ nói chung, việc nghiên cứu và nắm vững hộp số tự động là cần thiết. Dựa
trên các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, tiến hành
2


khảo sát nguyên lý làm việc của hộp số tự động, của các cụm chi tiết, giải thích
bản chất vật lý của các hiện tượng xảy ra trong quá trình hoạt động của hộp số
tự động, làm cơ sở cho q trình thiết kế và chế tạo mơ hình.Vì những lý do
trên em chọn đề tài "Khai thác hộp số tự động xe Toyota Land Cruiser 3500-60B80" để làm đề tài tốt nghiệp.
1.2. Lịch sử phát triển
Ngay từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã
được các kỷ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo. Đến năm 1938 hộp số tự động
đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile trang bị hộp số tự
động.
Đến những năm 70 hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ô tô cho
ra đời các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm. Từ đó đến nay hộp số tự đông
đã phát triển không ngừng và dần thay thế hộp số thường. Việc điều khiển ô tô
được đơn giản hóa vì khó cấp và được điều khiển hồn tồn bằng thủy lực. Để
chính xác hóa thời điểm chuyển số và tăng tính an tồn khi sử dụng, hộp số tự
đơng có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT) ra đời.Vẫn chưa hài lòng với các
cấp tỷ số truyền trên ECT, các nhà sản xuất ô tô đã nghiên cứu và chế tạo thành
công một loại hộp số tự động với vô số cấp tỷ số truyền (Hộp số tự độngvô cấp)
vào cuối thế kỷ XX cụ thể như sau:
+ Hộp số tự đông (HSTĐ) theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB
Đức ra đời năm 1934 tại hãng Chysler. Ban đầu HSTĐ sử dụng Ly hợp thủy lực
và Hộp số hành tinh điều khiển hoàn tồn bằng van con trượt thủy lực, sau đó
chuyển sang dùng Biến momen thủy lực đến ngày nay, tên gọi ngày nay sử

dụng là AT.
+ Tiếp sau đó là hãng ZIL (Liên xô cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác (Đức,
Pháp, Thụy Sỹ). Phần lớn các HSTĐ dùng trong thời kỳ này dùng HSHT 3, 4
cấp trên cơ sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Wilson, kết cấu AT
+ Tiếp sau đó là hãng ZIL (Liên Xô cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác (Đức,
Pháp , Thụy Sĩ). Phần lớn là các HSTĐ trong thời kì này dùng hộp số hành tinh
3,4 cấp trên cơ sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu WILSON, kết cấu
AT.
3


+Sau những năm 1960 HSTĐ dùng trên ôtô tải và ôtô buýt với biến momen
thủy lực và hộp số cơ khí có các cặp bánh răng ăn khớp ngồi, kết cấu AT.
+ Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTĐ kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng
thủy lực)
Xuất phát từ yêu cầu cần thiết bị truyền công suất lớn ở vận tốc cao để trang bị
trên các chiến hạm dùng trong quân sự, truyền động thủy cơ đã được nghiên
cứu và sử dụng từ lâu. Sau đó, khi các hãng sản xuất ôtô trên thế giới phát triển
mạnh và bắt đầu có sự cạnh tranh thì từ u cầu thực tế muốn nâng cao chất
lượng xe của mình, đồng thời tìm những bước tiến về công nghệ mới nhằm giữ
vững thị trường đã có cùng tham vọng mở rộng thị trường các hãng sản xuất xe
trên thế giới đã bước vào cuộc đua tích hợp các hệ thống tự động lên các dòng
xe xuất xưởng như: hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh, hệ thống
chỉnh góc đèn xe tự động, hệ thống treo khí nén, hộp số tự động, hệ thống
camera cảnh báo khi lùi xe, hệ thống định vị toàn cầu,…Đây là bước tiến quan
trọng thứ hai trong nền công nghiệp sản xuất ôtô sau khi động cơ đốt trong
được phát minh và xe ôtô ra đời.
Cho đến nửa đầu thập kỷ 70, hộp số được TOYOTA sử dụng phổ biến nhất là
hộp số cơ khí điều khiển bằng tay bình thường. Bắt đầu từ năm 1977 hộp số tự
động được sử dụng lần đầu tiên trên xe CROWN và số lượng hộp số tự động

được sử dụng trên xe tăng mạnh. Ngày nay hộp số tự động được trang bị thậm
chí trên cả xe hai cầu chủ động và xe tải nhỏ của hãng. Còn các hãng chế tạo xe
khác trên thế giới như: HONDA, BMW, MERCEDES, GM,…Cũng đưa hộp số
tự động áp dụng trên xe của mình ở gần mốc thời gian này.

4


1.3. 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 dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái
xe;
- Tránh cho động cơ và dẫn động khỏi bị q tải vì ly hợp cơ khí nối giữa động
cơ và hệ thống truyền động theo kiểu cổ điển đã được thay bằng biến mơ 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.
1.4. Phân loại hộp số tự động
1.4.1.Phân loại theo cách bố trí

Hình 1.1 Hộp số bố trí đặt ngang và đặt dọc
Các hộp số tự động có thể được chia thành 2 loại chính, đó là các hơp số được
sử dụng trong các xe FF (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh trước) và các xe
FR (động cơ ở phía trước, dẫn động bánhsau).Các hộp số của xe FF có một bộ
dẫn động cuối cùng được lắp bên trong, còn các hộp số của xe FR thì có bộ dẫn
động cuối cùng (vi sai) lắp bên ngoài. Loại hộp số tự động dùng trong xe FR
được gọi là hộp truyền động.Trong hộp số tự động đặt ngang, hộp truyền động
và bộ dẫn động cuối cùng được bố trí trong cùng một vỏ hộp. Bộ dẫn động cuối

5


cùng gồm một cặp bánh răng giảm tốc (bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn), và
các bánh răng vi sai.
1.4.2. Theo cách điều khiển
1.4.2.1. Hộp số điều khiển điện tử (ECT)

Hình 1.2 Hộp số điều khiển điện tử ECT
Một hộp số điều khiển điện tử (ECT) gồm các bộ phận sau:
1. Bộ biến mô: Để truyền và khuyếch đại mômen do động cơ sinh ra.
2. Bộ truyền bánh răng hành tinh: Để chuyển số như giảm tốc, đảo chiều, tăng tốc,
và vị trí số trung gian.
3. Bộ điều khiển thuỷ lực: Để điều khiển áp suất thuỷ lực sao cho bộ biến mô và bộ
truyền bánh răng hành tinh hoạt động êm.
4. ECU động cơ & ECT: Hộp số này sử dụng áp suất thuỷ lực để tự động chuyển
số theo các tín hiệu điều khiển của ECU.ECU điều khiển các van điện từ theo tình
trạng của động cơ và của xe do các bộ cảm biến xác định, do đó điều khiển áp suất
thuỷ lực.

1.4.2.2 Hộp số thuần thủy lực

Hình 1.3 Hộp số thuần thủy lực
6


Kết cấu của một hộp số tự động thuần thuỷ lực về cơ bản cũng tương tự như của
ECT. Tuy nhiên, hộp số này điều khiển chuyển số bằng cơ học bằng cách phát hiện
tốc độ xe bằng thuỷ lực thông qua van điều tốc và phát hiện độ mở bàn đạp ga từ
bướm ga thông qua độ dịch chuyển của cáp bướm ga.

1.4.3 Hộp số vơ cấp

Hình 1.4 Hộp số vô cấp
Không giống như hộp số truyền thống, hộp số vơ cấp khơng có các cặp bánh
răng tạo tỷ số truyền. CVT thường hoạt động trên một hệ thống puli

(rịng rọc)

và dây đai truyền cho phép thay đổi vơ cấp và liên tục, không tách biệt riêng rẽ
các số.
1.5 Các hệ thống chủ yếu trên xe
1.5.1 Hệ thống điện
Hệ thống điện trên xe ô tô bao gồm nhhiều chi tiết kết nối chặt chẽ với nhau.
Trong giai đoạn phát triển đầu tiên, xe hơi được trang bị máy phát điện 1 chiều,
bây giờ nó đã được thay thế bằng máy phát điện xoay chiều. Để xe có thể hoạt
động tốt thì hệ thống điện đóng góp 1 vai trị hết sức quan trọng, từ hệ thống
đơn giản như khởi động, cung cấp điện, đánh lửa đến những hệ thống mới được
nghiên cứu và ứng dụng như hệ thống phanh, hệ thống lái.
7


Hình 1.5 Hệ thống điện
1.5.2 Hệ thống treo
Hệ thống treo tạo điều kiện cho bánh xe dao động theo phương thẳng đứng với
thân xe một cách êm dịu. Do đó cần có độ cứng thích hợp để xe chuyển động
êm dịu và có khả năng có thể dập tắt nhanh dao động đặc biệt là những dao
động có biên độ dao động lớn. Tính năng hệ thống treo của mỗi loại xe bao giờ
cũng là kết quả dung hoà giữa hai lựa chọn: độ an toàn và độ êm dịu.
1.5.3 Hệ thống lái

1.5.3.1 Hệ thống lái bánh răng – thanh răng có trợ lực.
Hệ thống này, thanh răng được thiết kế có phần hơi khác so với những loại
bình thường ở một số chi tiết. Một phần của thanh răng có chưa một xi lanh và
một piston ln ở vị trí giữa và được nối với thanh răng. Có hai đường ống dẫn
chất lỏng ở hai bên Piston, một dòng chất lỏng có áp suất cao sẽ được bơm vào
một đầu đường ống để đẩy piston dịch chuyển, hỗ trợ thanh răng chuyển dịch.
Như vậy, khi bạn đánh lái sang bên nào thì cũng có sự hỗ trợ của hệ thống thuỷ
lục sang bên đó.

Hình 1.6 Lái bánh răng thanh răng
8


1.5.3.2 Hệ thống lái trục vít ê cu
Hiện cơ cấu này đang được sử dụng trên hầu hết các xe tải SUV. Sự liên kết
của các chi tiết trong có cấu hơn khác với cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh
răng. Cơ cấu này gồm có 2 phần đó, một phần là khối kim loại có một đường
ren rỗng trong đó. Bên ngồi khối kim loại này có một vành răng. Vành lái
được nối với một trục có ren và ăn khớp với các rãnh ren trên khối kim loại nhờ
các viên bi trịn.

Hình 1.7 Lái trục vít êcu
1.5.4 Hệ thống đánh lửa
Về cơ bản, hệ thống đánh lửa gồm mạch sơ cấp và mạch thứ cấp. Trong đó,
mạch sơ cấp sẽ lấy nguồn điện từ ắc quy (12 – 14,2V) và phát tín hiệu đến bơ
bin đánh lửa. Lúc này, bơ pin đánh lửa có nhiệm vụ như một máy biến thế,
nó sẽ chuyển dịng điện áp thấp từ ắc quy sang dòng áp cao (hơn 20.000V). Còn
mạch thứ cấp sẽ nhận nguồn cao áp từ bô pin đánh lửa và truyền đến bugi qua
các dây phin cao áp

Hình 1.8 Hệ thống đánh lửa
9


1.6. Một số thơng tin về xe Lancruiser Prado 2019

Hình 1.9 Xe Lancruiser Prado phiên bản 2019
Bảng thông số kỹ thuật Land Cruiser Prado 2019:
Thông số kỹ thuật
Chiều dài cơ sở (mm)

2790

Dài x rộng x cao (mm)

4840 x 1885 x 1845

Khoảng sáng gầm (mm)

215

Cụm đèn trước

LED

Đèn sương mù

Có

Đèn chạy ban ngày

LED

Gương chiếu hậu

Tích hợp đèn báo rẽ, chỉnh điện, gập điện,
sấy

Mâm xe (inch)

18

Cụm đèn hậu

LED

Ghế xe

Da

Ghế lái

Chỉnh điện 10 hướng

Hàng ghế 2

Gập 40:20:40, trượt 1 chạm

Tay lái

Tích hợp nút bấm điều chỉnh đa thông tin

Hệ thống âm thanh

Đầu DVD, màn hình cảm ứng, USB, AUX,
bluetooth
10


Số loa

9

Hệ thống điều hòa

Tự động 3 vùng độc lập

Động cơ

Xăng, 4 xy lanh, 16 van

Công suất (HP/rpm)

164/ 5200

Mô men xoắn (Nm/rpm)

246/ 3900

Hộp số

Tự động 6 cấp

Phanh trước/sau

Đĩa/đĩa

ABS/EBD/BA

Có

Cân bằng điện tử VSC

Có

Kiểm sốt lực kéo TCS

Có

Khởi hành ngang dốc HAC

Có

Camera lùi

Có

Túi khí

7

Khối lượng khơng tải

2030kg

Cơng suất cực đại

165Nm

CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ KIỂM NGHIỆM HỘP
SỐ XE LANCRUISER PRADO 3500-60B80
2.1. Bộ biến mơ

Hình 2.1: Cấu tạo bộ biến mơ
11


Bộ biến mơ có chức năng như một ly hợp tự động. Bộ biến mô vừa truyền
vừa khuếch đại mô men từ động cơ bằng cách sử dụng dầu hộp số làm mơi
trường làm việc.
Bộ biến mơ bao gồm có: Cánh bơm được dẫn động bằng trục khuỷa, cánh
tuabin được nối với trục sơ cấp hộp số. Stato được bắt chặt vào vỏ hộp số qua
khớp một chiều và trục stato, vỏ bộ biến mô chứa tất cả các phần trên. Biến mô
được đổ đầy dầu thủy lực cung cấp bởi bơm dầu. Dầu này được văng ra khỏi
cánh bơm thành một dịng truyền cơng suất làm quay cánh tuabin.
Cánh bơm:
Cánh bơm được gắn liền với vỏ biến mô, rất nhiều cánh có dạng cong được
lắp theo hướng kính ở bên trong. Vòng dẫn hướng được lắp trên cạnh trong của
cánh để dẫn hướng cho dòng chảy được êm. Vỏ biến mơ được nối với trục
khuỷa qua tấm dẫn động.

Hình 2.2 Cấu tạo cánh bơm
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
12


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

Hình 2.3 Cấu tạo bánh tua bin
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 dịng 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 mơmen.

Hình 2.4 Cấu tạo stato
13


Khớp một chiều bao gồm:
Vịng ngồi.
Vịng trong.
Các con lăn được lắp ở giữa

Hình 2.5 Khớp một chiều loại bi trụ

Hình 2.6 Khớp một chiều loại bi hành

- Nhiệm vụ của bộ biến mô
+ Làm tăng mômen xoắn do động cơ tạo ra.Đóng vai trị 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
+Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.
14


- Nguyên lý hoạt động chung
+ 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 mơi chất.

Hình 2.7

Hoạt động chung của biến mô

+ Bộ biến mô gồm bánh bơm, bánh tuabin, khớp một chiều, stato và vỏ biến mơ
chứa tất cả các bộ phận đó. Bộ biến mô được điền đầy ATF 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.
+ 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
15


trong nó nằm đối diện với các cánh của bánh bơm với một khe hở rất nhỏ ở
giữa.

Hình 2.8 Hoạt động của bánh bơm
+ 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 dịng 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 mơmen. Khớp một
chiều cho phép Stato quay theochiều quay của trục khuỷu động cơ. Tuy nhiên
nếu Stato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp một chiều sẽ khố
stato để ngăn khơng cho nó quay.
+ Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ tâm
bánh bơm ra phía ngồi. 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.
16


Hình 2.9 Hoạt động của bánh tua bin
Việc khuyếch đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dầu khi nó

vẫn cịn 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 mơ men từ động cơ mà mô
men này lại được bổ sung dầu quay về từ bánh tua bin. Có thể nói rằng bánh
bơm khuyếch đại mơ men ban đầu để dẫn động bánh tua bin.

Hình 2.10 Hiệu suất truyền của biến mô
17


Hình 2.11 Điểm dừng và điểm ly hợp ly hợp
-điểm dừng: chỉ tình trạng mà ở đó bánh tua bin không hoạt động.Sự chênh lệch
về tốc độ quay giữa bánh bơm và tua bin là lớn nhất.
- điểm ly hợp: khi bánh tua bin bắt đầu quay và tỉ số truyền bắt đầu tăng,sự
chênh lệch tốc độ quay giữa bánh tua bin và bánh bơm bắt đầu giảm xuống.Tuy
nhiên ở thời điểm này hiệu suất truyền tăng.Hiệu suất truyền đông đạt lớn nhất
ngsy trước điểm ly hợp.Khi tỉ số truyền đạt đến một giá trị nào đó thì tỉ số
truyền mơ men trở nên gần băng 1:1.Hay nói cách khác là Stato bắt đầu quay ở
điểm ly hợp và bộ biến mô sẽ hoạt đông như khớp nối thủy lực để ngăn không
cho tỉ số truyền mô men tụt xuống dưới 1.
Nó có 3 giai đoạn hoạt động
Dừng xe:
- Trong khi dừng xe, động cơ vẫn dẫn động bánh bơm nhưng tuabin không thể
hoạt động. Điều này xảy ra khi xe đứng yên & tài xế giữ bàn đạp phanh để ngăn
xe di chuyển. Trong trường hợp này, sự khuếch đại của mô-men là tối đa. Khi
tài xế rời chân phanh và tác động vào chân ga, bánh bơm bắt đầu di chuyển
nhanh hơn và dẫn động tuabin hoạt động, xe di chuyển. Giai đoạn này có sự
chênh lệch lớn giữa tốc độ bánh bơm và tuabin.
18

Tăng tốc:
- Trong quá trình tăng tốc, tốc độ tuabin liên tục tăng nhưng vẫn có sự khác biệt
giữa bánh bơm và tuabin. Khi tốc độ tuabin tăng thì sự khuếch đại momen xoắn
giảm (nhỏ hơn trong điều kiện dừng xe / tuabin không quay)
Điểm khớp nối:
- Trường hợp này, tuabin được được tốc độ xấp xỉ 90% (thông thường tại
60km/h) so với bánh bơm và điểm này gọi là điểm khớp nối. Sự khuếch đại
mô-men xoắn dần trở về 0 và biến mô trở thành 1 khớp nối môi chất đơn giản.
Tại điểm khớp nối, ly hợp khóa tuabin vào bánh bơm & biến mô, điều này đặt
bánh bơm – tuabin quay cùng tốc độ, stator cũng bắt đầu quay theo chiều bánh
bơm & tuabin
Mô tả chung về hoạt động của bộ biến mô khi cần số được chuyển vào “D”,
"2", "L" hoặc "R".Khi động cơ chạy không tải thì mơmen 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 khơng 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 ln 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
mơmen 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 mơ
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 khố biến mơ truyền cơng
suất động cơ tới hộp số tự động một cách trực tiếp và cơ học. Do bộ biến mô sử
19

dụng dịng thuỷ lực để gián tiếp truyền cơng suất nên có sự tổn hao cơng 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
khố biến mơ được sử dụng để nâng cao hiệu quả sử dụng công suất và nhiên
liệu. Li hợp khố biến mơ được lắp trong moayơ của bánh tuabin, phía trước
bánh tuabin. Lị 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 píttơng khố của bộ biến
mơ để ngăn sự trượt ở thời điểm ăn khớp li hợp.Khi li hợp khoá biến mơ được
kích hoạt thì nó sẽ quay cùng với bánh bơm và bánh tua-bin. Việc ăn khớp và
nhả li hợp khố biến mơ được xác định từ những thay đổi về hướng của dịng
thuỷ lực trong bộ biến mơ 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 mơ) sẽ chảy vào phía trước của li
hợp khố biến mơ. Do đó, áp suất trên mặt trước và mặt sau của li hợp khố
biến mơ trở nên cân bằng và do đó li hợp khố 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 khố biến mơ. Do đó, vỏ bộ biến mơ và li
hợp khố biến mơ sẽ trực tiếp nối với nhau. Do đó, li hợp khố biến và vỏ bộ
biến mơ sẽ quay cùng nhau (ví dụ, li hợp khố biến được đã được ăn khớp).Tại
sao những chiếc xe có hộp số tự động lại cần phải có một bộ chuyển đổi momen,
chúng hoạt động như thế nào và ưu điểm cũng như nhược điểm của chúng là gì?
2.1.1. Cấu tạo bộ chuyển đổi momen
Như hình vẽ bên dưới, cấu tạo của bộ chuyển đổi momen, ngồi hộp vỏ cịn 4
phần chính như sau: Bơm, tuabin, stato, dầu hộp số
-Hộp vỏ của bộ chuyển đổi momen được gắn với một bánh đà của động cơ, nó
quay theo tốc độ động cơ. Các cạnh bên cấu thành bơm của bộ chuyển đổi
momen được gắn liền với hộp vỏ, do đó, chúng cũng quay theo tốc độ quay của
động cơ. Nhìn vào mặt cắt bên dưới, ta có thể thấy các bộ phận bên trong bộ

chuyển đổi momen được nối với nhau như thế nào.Bơm bên trong bộ chuyển
20


đổi momen là một loại bơm li tâm. Khi nó quay, dầu văng ra bên ngồi, giống
như vịng quay của một máy giặt làm văng nước và quần áo hướng ra bên ngồi
thành máy giặt. Khi dầu văng ra phía ngồi, chân khơng được tạo ra để hút
nhiều dầu vào giữa.Sau đó, dầu đi vào các lá tuabin được nối với hộp số. Tuabin
làm cho hộp số quay, đây chính là yếu tố cơ bản làm cho chiếc xe của bạn
chuyển động. Bạn có thể thấy trong hình bên dưới các lá tuabin được uốn cong.
Điều này có nghĩa là dầu đi vào tuabin từ bên ngồi và nó phải thay đổi hướng
trước khi đi ra khỏi tâm tuabin. Chính sự thay đổi hướng này đã làm cho tuabin
quay.Để thay đổi hướng chuyển động của một vật, bạn phải tác động một lực
lên vật đó - -Sẽ chẳng có gì khác nhau nếu vật đó là một chiếc ơ tơ hay một giọt
dầu. Và bất kể bạn dùng cái gì để tác động một lực làm vật đó chuyển động bạn
cũng sẽ cảm nhận được một lực nhưng theo chiều ngược lại. Do đó, khi tuabin
làm cho dầu chuyển hướng thì ngược lại, dầu làm cho tuabin quay.Dầu ra khỏi
tuabin ở chính giữa tâm tuabin, chuyển động theo một hướng khác so với khi nó
đi vào tuabin. Nếu nhìn vào mũi tên ở hình vẽ bên trên, bạn có thể thấy rằng
dầu đi ra khỏi tuabin theo hướng chuyển động ngược với hướng quay của bơm
(và động cơ). Nếu dầu đi đến bơm, nó sẽ làm cho động cơ quay chậm lại, gây
hao phí cơng. Điều này lý giải vì sao bộ chuyển đổi momen cần có một
stato.Stato nằm ở chính giữa tâm của bộ chuyển đổi momen. Nhiệm vụ của nó
là dẫn hướng cho dầu quay ngược trở lại từ tuabin trước khi nó chảy đến bơm
một lần nữa. Việc này làm tăng hiệu suất của bộ chuyển đổi momen rất
nhanh.Stato có thiết kế các lá đặc biệt gần như làm chuyển đổi hoàn toàn hướng
đi của dầu. Khớp ly hợp một chiều (bên trong stato) nối stato với một trục cố
định trong hộp số (hướng mà khớp ly hợp làm cho stato quay được chú thích
trong hình vẽ dưới đây).
-Khi chênh lệch lớn về tốc độ quay: thì dầu chảy từ cánh tuabin tới stato sao cho

nó ngăn cản chuyển động quay của cánh bơm. Tại đây dầu sẽ đập vào mặt trước
của cánh trên stato làm cho nó quay theo hướng ngược lại với cánh bơm. Do
stato bị khóa cứng bởi khớp một chiều

nên nó khơng quay. Do đó hướng của
21


dòng dầu bị thay đổi sao cho chúng sẽ trợ giúp cho chuyển động quay của cánh
bơm.
-Khi chênh lệch nhỏ về tốc độ quay: Khi tốc độ quay của cánh tuabin đạt đến
tốc độ của cánh bơm, tốc độ của dịng dầu tuần hồn qua cánh bơm và cánh
tuabin giảm xuống. Lúc này dầu từ cánh tuabin sẽ đập vào mặt sau của các cánh
trên stato nên các cánh này ngăn dòng chảy của dầu lại. Trong trường hợp này,
khớp một chiều cho phép stato quay cùng hướng với cánh bơm, như vậy cho
phép dịng dầu trở về cánh bơm.

Hình 2.12 Chức năng của khớp một chiều
Do bố trí như vậy, stato khơng thể quay khi có dầu - nó chỉ có thể quay theo
chiều ngược lại, buộc dầu phải thay đổi hướng khi nó chạm vào các lá stato.

Hình 2.13 Sơ đồ chung bộ chuyển đổi mô men
22


Khi chiếc xe bắt đầu chuyển động, sẽ xảy ra một số vấn đề nhỏ. Tại một thời
điểm, khoảng 40 dặm/h (64 km/h), lúc này, cả bơm và tuabin đều quay với
một vận tốc gần bằng nhau (bơm luôn quay nhanh hơn một chút). Và cũng tại
thời điểm này, dầu quay trở lại từ tuabin, đi vào bơm, chuyển động cùng chiều
với bơm, do đó, khơng cần đến stato.Mặc dù tuabin làm thay đổi hướng

chuyển động của dầu và làm cho nó văng ra phía sau, dầu vẫn dừng chuyển
động theo hướng tuabin đang quay vì tuabin đang quay theo một hướng nhanh
hơn dầu được bơm theo một hướng khác. Nếu bạn đang đứng sau một chiếc
Pickup chuyển động với tốc độ 60 dặm/h, và bạn ném một quả bóng về đằng
sau của chiếc Pickup đó với tốc độ 40 dặm/h, quả bóng vẫn sẽ chuyển động về
phía trước với tốc độ 20 dặm/h. Điều này tương tự những gì diễn ra trong
tuabin: Dầu bị văng ra phía sau theo một hướng, nhưng khơng nhanh bằng khi
nó bắt đầu chuyển động theo chiều ngược lại.Với các mức tốc độ như vậy,
dầu sẽ đập vào các phần sau của các lá stato, làm cho stato quay tự do trên
khớp ly hợp một chiều của nó, do đó, nó khơng gây cản trở cho dầu khi đi qua
nó.
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của biến mơ

Hình 2.14

Sơ đồ ngun lý biến mơ men thủy lực

1. bánh bơm , 2.vành dẫn hướng, 3.vỏ biến mô, 4.vỏ hộp số, 5.trục sơ cấp,
6.bulong, 7.tấm dẫn động, 8.khớp một chiều, 9.trục khủy động, 10.bánh phản
ứng, 11.bánh tua bin, 12.vành dẫn hướng bánh tua bin
23


Mb,nb : Mơ men và số vịng quay bánh bơm
Mt,nt : Mơ men và số vịng quay bánh tua bin
Ngun lý làm việc:
Bánh bơm 1 được gắng cố định với tấm dẫn động 7 nối cứng với trục khuỷu
động cơ 9 và quay với tốc độ góc

ωb

Bánh tua bin 11 lắp trên trục bị động 1(trục sơ cấp) bằng then hoa và quay với
tốc độ góc

ωt

Các bánh nằm trong một vịng xuyến khép kín tạo buồng cơng tác và nạp đầy
chất lỏng có áp suất dư.Trong biến mơ truyền năng lượng qua chất lỏng.Chất
lỏng có vai trị truyền năng lượng giữa tua bin và bánh bơm.

Nguyên lý làm việc của biến mô thủy lực dựa trên cơ sở của định luật biến
thiên mơ men động lượng và được giải thích như sau: Tại điểm dòng dầu đi
vào bánh bơm,tốc độ dịng dầu trung bình biểu diễn bằng đường chấm gạch có
giá trị tuyệt đối

vb1.Tốc độ này có thể phân tích thành 2 thành phần : Tốc độ

theo ub1 và tốc độ tương đối wb1

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý làm việc của biến mô thủy lực
24


Sau khi đi vào bánh bơm ,chất lỏng chuyển động theo profin cánh dẫn đi từ
tâm ra mép ngồi.Dịng chất lỏng có tốc độ là

vb


2

=

ub


2

+ 
wb2

khi chuyển động từ trong ra ngồi bánh bơm trong vịng lưu thơng ,năng
lượng của 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 mơ men trên trục bánh bơm và

xác định theo biểu thức :
Mb = m.(R2.vb2.cosα - R1.vb1.cosβ)
Trong đó:
m = G/g : Khối lượng chất lỏng chảy qua bánh bơm trong 1 giây
R1,R2 : Bán kính bánh cơng tác ở điểm vào và điểm ra của chất lỏng trên quỹ
đạo trung bình
α,β : Góc tương ứng giữa các véc tơ tốc độ tuyệt đối vb1,vb2 và các tốc độ
theo ub1,ub2
2.1.3. Các thông số đánh giá và đặc tính của biến mơ
A. Các hơng số đánh giá
- hệ số mô men: Phản ánh quan hệ giữa mô men và các biến mô

 MB 

M B
 . D 5 .n 2 B

T 

M T
 . D 5 .n B 2

Trong đó : γ -Trọng lượng riêng của chất lỏng (N\ m 3 )
25