i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x LỜI NÓI ĐẦU xi MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Mục tiêu của đề tài 1 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1 4 Phương[.]
Trang 1MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN iii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x
LỜI NÓI ĐẦU xi
MỞ ĐẦU 1
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Mục tiêu của đề tài 1
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1
4 Phương pháp nghiên cứu 2
5 Ý nghĩa khoa học 2
6 Ý nghĩa thực tiễn 2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 3
1.1 Khái quát chung 3
1.1.1 Khái quát 3
1.1.2 Lịch sử phát triển 3
1.2 Công dụng, phân loại 3
1.2.1 Công dụng 3
1.2.2 Phân loại 3
1.3 Chức năng và điều kiện làm việc của hộp số tự động 5
1.3.1 Chức năng của hộp số tự động 5
1.3.2 Điều kiện làm việc của hộp số tự động 5
1.4 Ưu điểm, nhược điểm hộp số tự động 5
1.4.1 Ưu điểm 5
1.4.2 Nhược điểm 6
1.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp số tự động 6
1.5.1 Cấu tạo 6
1.5.2 Nguyên lý hoạt động 10
1.5.3 Nguyên lý hoạt động của bộ bánh răng hành tinh 11
Trang 21.4.3 Bộ điều khiển thủy lực 14
CHƯƠNG 2: HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U250E TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2009 21
2.1 Giới thiệu xe Toyota Camry 2009 21
2.2 Kết cấu và hoạt động của hộp số tự động U250E 23
2.2.1 Sơ đồ bố trí chung chung hộp số U250E 24
2.1.2 Biến mô thủy lực 24
2.1.3 Bộ truyền bánh răng hành tinh 34
2.2.3 Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động U250E 41
2.3 Hệ thống điều khiển của hộp số tự động U250E 58
2.3.1 Các cảm biến 59
2.3.2 Bộ điều khiển trung tâm ECM 62
2.3.3 Các van điện từ 63
2.4 Cụm hệ thống thủy lực 64
2.4.1 Bơm dầu 65
2.4.2 Thân van 65
CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U250E TOYOTA CAMRY 71
3.1 Quy Trình bảo dưỡng hộp số tự động 71
3.1.1 Thay dầu hộp số tự động 71
3.1.2 Chẩn đoán và bảo dưỡng hộp số 73
3.2 Hư hỏng, nguyên nhân và cách kiểm tra 74
3.2.1 Các hư hỏng trong các cụm của hộp số tự động 74
3.2.2 Một số hư hỏng khi sử dụng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục 87
3.3 Chẩn đoán hộp zsố tự động U250E 89
3.3.1 Các phép thử 90
3.3.2 Đọc mã chẩn đoán 94
3.3.3 Kiểm tra chuyển số bằng cần số 95
3.3.4 Hư hỏng do hệ thống điện 96
KẾT LUẬN 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO 98
Trang 3DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Hộp số tự động loại FF 4
Hình 1.2: Hộp số tự động loại FR 4
Hình 1.3: Cấu tạo hộp số tự động 6
Hình 1.4: Cấu tạo của bộ bánh răng hành tinh 7
Hình 1.5: Cấu tạo bộ ly hợp thuỷ lực trong hộp số tự động ô tô 8
Hình 1.6: Cấu tạo của biến mô thuỷ lực trong hộp số tự động 9
Hình 1.7: Sơ đồ hộp số tự động 11
Hình 1.8: Nguyên lý hoạt động bộ truyền bánh răng hành tinh 11
Hình 1.9: Chế độ giảm tốc 12
Hình 1.10: Chế độ đảo chiều 13
Hình 1.11: Chế độ truyền thẳng 13
Hình 1.12: Chế độ tăng tốc 14
Hình 1.13: Bộ điều khiển thủy lực 15
Hình 1.14: Bơm dầu của hộp số tự động 16
Hình 1.15: Van điều áp sơ cấp 17
Hình 1.16: Van điều áp thứ cấp 17
Hình 1.17: Van bướm ga 18
Hình 1.18: Van chuyển số 19
Hình 1 19: Van tín hiệu khóa biến mô và rơle khóa biến mô 19
Hình 1.20: Vam ly tâm 20
Hình 2.1: Xe Toyota Camry 2009 21
Hình 2.2: Hộp số U250E 23
Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo hộp số U250E 24
Hình 2.4: Cấu tạo bộ biến mô thủy lực 24
Hình 2.5: Cấu tạo bánh bơm 25
Hình 2.6: Hoạt động bánh bơm 25
Hình 2.7: Cấu tạo bánh tuabin 26
Hình 2.8: Hoạt động bánh tuabin 26
Trang 4Hình 2 9: Cấu tạo bánh stator 27
Hình 2.10: Cấu tạo của Stato (bánh dẫn hướng) 27
Hình 2.11: Hướng của dòng dầu khi dòng chảy xoáy lớn 28
Hình 2.12: Hướng của dòng dầu khi dòng chảy xoáy nhỏ 29
Hình 2.13: Cấu tạo cơ cấu khóa biến mô 30
Hình 2.14: Hoạt động cơ cấu khóa biến mô (nhả khớp) 30
Hình 2.15: Đường truyền công suất khi biến mô nhả 31
Hình 2.16: Hoạt động cơ cấu khóa biến mô (ăn khớp) 31
Hình 2.17: Đường truyền công suất khi biến mô ăn khớp 32
Hình 2.18: Động cơ chạy không tải xe dừng 32
Hình 2.19: Khi xe khởi hành 33
Hình 2.20: Xe chạy ở tốc độ thấp 33
Hình 2.21: Xe chạy ổ định ở tốc độ trung bình hoặc cao 34
Hình 2.22: Cấu tạo bộ truyền hành tinh 34
Hình 2.23: Cấu tạo cụm ly hợp 35
Hình 2.24: Các trạng thái làm việc của ly hợp 36
Hình 2.25: Cấu tạo phanh đĩa kiểu ướt 37
Hình 2.26: Các trạng thái làm việc của phanh đĩa kiểu ướt 37
Hình 2.27: Cấu tạo và hoạt động của khớp một chiều dạng cam 38
Hình 2.28: Cấu tạo và hoạt động của khớp một chiều dạng bi cầu 38
Hình 2.29: Sơ đồ tổ hợp của bộ truyền CR – CR 39
Hình 2.30: Sơ đồ bộ truyền hành tinh U/D 40
Hình 2.31: Cấu tạo Thân van hộp số tự động U250E 41
Hình 2.32: Các vị trí trên cần chọn số 42
Hình 2.33: Sơ đồ dòng truyền công suất của số 1 43
Hình 2.34: Đường truyền công suất Số 1 (Dãy D, 4, 3, hoặc 2) 44
Hình 2.35: Sơ đồ dòng truyền công suất của số 2 45
Hình 2.36: Đường truyền công suất Số 2 (Dãy D, 4, 3 hoặc 2) 46
Hình 2.37: Sơ đồ dòng truyền công suất của số 3 47
Hình 2.38: Đường truyền công suất Số 3 (Dãy D, 4 hoặc 3) 48
Trang 5Hình 2.39: Sơ đồ dòng truyền công suất của số 4 49
Hình 2.40: Đường truyền công suất Số 4 (Dãy D hoặc 4) 50
Hình 2.41: Sơ đồ dòng truyền công suất của số 5 51
Hình 2.42: Đường truyền công suất số 5 (dãy D) 52
Hình 2.43: Sơ đồ dòng truyền công suất của số 1 (Dãy “L”) 53
Hình 2.44: Đường truyền công suất số 1 (dãy L) 54
Hình 2.45: Sơ đồ dòng truyền công suất của số lùi 55
Hình 2.46: Đường truyền công suất số lùi (dãy R) 56
Hình 2.47: Cấu tạo hệt hống điều khiển 58
Hình 2.48: Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển điện tử 59
Hình 2.49: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga 59
Hình 2.50: Sơ đồ mạch điện cảm biến tốc độ đầu vào của tuabin 60
Hình 2.51: Sơ đồ mạch điện cảm biến tốc độ phát hiện bánh răng quay đảo chiều 60
Hình 2.52: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ 61
Hình 2.53: Công tắc số truyền tăng OD 61
Hình 2.54: Cấu tạo các van điện từ 63
Hình 2.56: Sơ đồ mạch điện điều khiển các van solenoin 64
Hình 2.59: Cấu tạo bơm dầu 65
Hình 2.60: Cấu tạo thân van 66
Hình 2.61: Vị trí của các van trong thân van 66
Hình 2.62: Hoạt động của van điều áp sơ cấp và van điện từ SLT 67
Hình 2.63: Hoạt động của van điện từ SR và van rơle van điện từ 67
Hình 2.64: Hoạt động của van điện từ S4 và van chuyển số 4-5 68
Hình 2.65: Hoạt động của van điện từ DSL và van rơle khóa biến mô 69
Hình 2.66: Hoạt động của van điện từ SL1, SL2, SL3 70
Hình 3.1: Kiểm tra thay dầu hộp số tự động 72
Hình 3.2: Kiểm tra khớp 1 chiều 75
Hình 3.3: Đo độ đảo của tấm dẫn động & kiểm tra vành răng 75
Hình 3.4: Đo độ đảo của ống lót biến mô 76
Hình 3.5: Đo hành trình piston 77
Trang 6Hình 3.6: Kiểm tra piston của ly hợp 77
Hình 3.7: Kiểm tra đĩa ma sát 78
Hình 3.8: Kiểm tra bạc ly hợp số truyền thẳng 78
Hình 3.9: Đo hành trình piston của ly hợp số tiến 79
Hình 3.10: Kiểm tra piston 79
Hình 3.11: Kiểm tra khớp một chiều 80
Hình 3.12: Đo đường kính trong bánh răng mặt trời 80
Hình 3.13: Đo khe hở dọc trục bánh răng hành tinh 80
Hình 3.14: Đo đường kính trong bạc mặt bích 81
Hình 3.15: Kiểm tra đĩa ma sát 81
Hình 3.16: Kiểm tra chiều dài lò xo 82
Hình 3.17: Kiểm tra piston phanh 82
Hình 3.18: Cấu tạo bơm dầu 83
Hình 3.19: Kiểm tra khe hở 83
Hình 3.20: Kiểm tra khe hở giữa các bánh răng 84
Hình 3.21: Kiểm tra bạc thân bơm dầu 84
Hình 3.22: Kiểm tra bạc trục stato 85
Hình 3.23: Điều chỉnh dẫn động cần số 86
Hình 3.24: Công tắc khởi động trung gian 87
Hình 3.25: Kiểm tra rò rỉ dầu 87
Hình 3.26: Kiểm tra khi dầu hộp số nóng 88
Hình 3.27: Kiểm tra tiếng kêu trong hộp số 88
Hình 3.28: Kiểm tra khi không tự chuyển số, chuyển số không nhanh hoặc không êm 89
Hình 3.29: Kiểm tra khi Xe không khởi động khi hộp số ở vị trí N sang vị trí P 89
Trang 7DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật xe Toyota Camry 2009 21
Bảng 2.2: Thông số hộp số U250E 23
Bảng 2.3: Chức năng các bộ phận 39
Bảng 2.4: Chức năng các bộ phận 40
Bảng 2.5: Nguyên lý hoạt động 57
Bảng 3.1: Kiêm tra hệ thống thủy lực 92
Bảng 3.2: Kiểm tra chẩn đoán 93
Bảng 3.3: Mã lỗi hộp số U250E 94
Bảng 3.4: Kiểm tra sang số 95
Bảng 3.5: Kiểm tra sửa chữa 96
Trang 8LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở nước takhá nhanh nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong xã hội hiện đại Ngành công nghiệp ô
tô đang ngày càng phát triển kéo theo sự xuất hiện của nhiều hãng ô tô nổi tiếng như:Toyota, Hyundai, Mercedes, Honda, Ford,… Do đó vấn đề đặt ra cho một người kỹ sư ô
tô là phải nắm rõ các kết cấu và các hệ thống trên xe, để từ đó có thể khai thác sử dụng
có hiệu quả hơn
Cùng với sự phát triển vượt bậc của các ngành tự động hóa, trên ô tô hiện nay cũng
đã trang bị những hệ thống tự động để phục vụ tốt nhất cho nhu cầu ngày càng cao củacon người Hộp số tự động là một trong những hệ thống tự động trên xe ô tô được kháchhàng quan tâm nhất hiện nay khi mua ô tô vì những tiện ích mà nó mang lại Điều đó đãthúc đẩy việc sản suất và cải tiến không ngừng trên hộp số tự động do nhu cầu ngày càngcao của con người
Chính vì việc không dừng cải tiến hộp số tự động nên luôn đòi hỏi ở một kỹ sư cầnphải không dừng nâng cao kiến thức, sự hiểu biết và nắm bắt được cấu tạo, các bộ phận,cũng như nguyên lý, tính năng làm việc của chúng Để giúp cho các sinh viên có thể tìmhiểu sâu hơn vấn đề này, các giảng viên của khoa Cơ khí Động lực đã giao cho tác giả tìm
hiểu đề tài: “Nghiên cứu hộp số tự động U250E trên xe Toyota Camry 2009”.
Trang 9MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Ngày nay, ô tô được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới Ở Việt Nam ô tô bắt đầuđược phổ biến từ đầu thế kỷ XXI, cho đến nay thị trường ô tô Việt Nam đã phát triểnmạnh mẽ rộng khắp các tỉnh thành Xã hội phát triển, yêu cầu của người dùng ngàycàng cao, điều đó đã tạo cơ hội để nâng cao chất lượng cũng như cải tiến tính năng củatất cả các hệ thống trên ô tô Những ô tô hiện đại ra đời với những tiến bộ vượt bậc từđộng cơ đến các hệ thống trên xe và đặc biệt là được tích hợp các hệ thống tự động lêncác dòng xe đã và đang sản xuất theo 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 ô tô vì những tiện ích mà nómang lại khi sử dụng Việc nghiên cứu hộp số tự động sẽ giúp chúng ta nắm bắt nhữngkiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiếnchúng Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụnghiên cứu trong quá trình học tập và công tác
Xuất phát từ những lí do trên, cũng như được sự nhất trí của Nhà trường, khoa
Cơ khí Động lực, tác giả đã quyết định đi sâu tìm hiểu về hộp số tự động trên xe ô tô
với đề tài: “Nghiên cứu hộp số tự động U250E trên xe Toyota Camry 2009”.
2 Mục tiêu của đề tài
Tìm hiểu chung về hộp số tự động trên xe ô tô nhằm cung cấp kiến thức cơ bản
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng: Hộp số tự động U250E trên xe Toyota Camry 2009
Phạm vi nghiên cứu: Hộp số tự động là một đề tài khó nghiên cứu Bản thân tácgiả là sinh viên mới ra trường nên kinh nghiệm nghiên cứu tài liệu còn hạn chế Đa sốtài liệu nghiên cứu điều dừng lại ở mức độ cơ bản Tài liệu nghiên cứu chuyên sâu vềhộp số tự động U250E trên xe Toyota Camry 2009 rất ít nên việc thực hiện đề tài cũnggặp một số hạn chế nhất định
Trang 104 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết
Nghiên cứu các tài liệu, các sách hướng dẫn về hộp số tự động cơ bản và hộp số
tự động U250E trên xe Toyota Camry 2009
Tra cứu trên internet
6 Ý nghĩa thực tiễn
Qua việc nghiên cứu về hộp số tự động U250E trên xe Toyota Camry 2009 giúpcung cấp những tài liệu chính xác Tạo nên cơ sở để những người sau làm nền tảngnghiên cứu để ngày càng phát triển nâng cao tối ưu hộp số tự động
Trang 11CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ1.1 Khái quát chung
Với các xe có hộp số tự động thì người lái xe không cần phải suy tính khi nàocần lên số hoặc xuống số Các bánh răng tự động chuyển số tùy thuộc vào tốc độ của
xe và mức đạp bàn đạp ga
1.1.2 Lịch sử phát triển
Ngay từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã đượccác kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo Đến năm 1938, hộp số tự động đầu tiên rađời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị hộp số tự động Việc điềukhiển ô tô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp ly hợp Tuy nhiên do chế tạophức tạo và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ít được sử dụng Đến những năm 70 Hộp
số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt ô tô cho ra các loại xe mới với hộp số tựđộng đi kèm Từ đó đến nay hộp số tự động đã phát triển không ngừng và dần thay thếcho hộp số thường Khi mới ra đời, hộp số tự động là loại có cấp và được điều khiểnhoàn toàn bằng thủy lực Để chính xác hóa thời điểm chuyển số và để tăng tính an toànkhi sử dụng, hộp số tự động có cấp có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT) ra đời
1.2 Công dụng, phân loại
a) Phân loại theo tỷ số truyền
Hộp số tự động vô cấp: cấp: Là loại hộp số có khả năng thay đổi tự động, liên tục
tỷ số truyền nhờ sự thay đổi bán kính quay của các puly
Trang 12Hộp số tự động có cấp: khác với hộp số vô cấp, hộp số tự động có cấp cho phépthay đổi tỷ số truyền theo các cấp số nhờ vào bộ truyền bánh răng.
b) Phân loại theo cấp số truyền
Có nhiều loại hộp số tự động, hiện nay thông dụng nhất là loại 4,5,6 cấp số, cómột số loại xe còn được trang bị hộp số tự động 8 cấp
c) Phân loại theo cách bố trí xe
Loại FF: Hộp số tự động sử dụng cho động cơ đặt trước, cầu trước chủ động.Loại này được thiết kế gọn do chúng được bố trí ở khoang động cơ
Hình 1.1: Hộp số tự động loại FF
Loại FR: Hộp số tự động sử dụng cho động cơ đặt trước, cầu sau chủ động Loạinày có bộ truyền bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở bên ngoài nên nó dài hơn
Hình 1.2: Hộp số tự động loại FR
Trang 131.3 Chức năng và điều kiện làm việc của hộp số tự động
1.3.1 Chức năng của hộp số tự động
Về cơ bản hộp số tự động có chức năng như hộp số thường, tuy nhiên hộp số tựđộng 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 chuyển động của ô tô, do đó tạo điều kiện
sử dụng gần như tối ưu công suất của động cơ
Vì vậy, hộp số tự động có những chức năng cơ bản sau:
- Tạo ra các cấp tỷ số truyền phù hợp nhằm thay đổi moment từ động cơ đến cácbánh xe chủ động phù hợp với moment cản luôn thay đổi nhằm tận dụng tối đa côngsuất 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 ECT còn có khả năng tự chẩn đoán
1.3.2 Điều kiện làm việc của hộp số tự động
Hộp số tự động làm việc trong điều kiện tỷ số truyền luôn thay đổi vì vậy trongquá trình làm việc các chi tiết nhanh bị mài mòn
Hộp số tự động nằm phía dưới gầm xe nên dễ bị bụi bẩn và có khả năng bị vađập gây hư hỏng
1.4 Ưu điểm, nhược điểm hộp số tự động
- Nó tránh cho động cơ và dòng dẫn động được tình trạng quá tải do nó nối chungbằng thủy lực qua biến mô tốt hơn so với nối bằng cơ khí
- Hộp số tự động dùng ly hợp thủy lực hoặc biến mô thủy lực việc tách nối côngsuất từ động cơ đến hộp số nhờ sự chuyển động của dòng thủy lực từ cánh bơm sangtua bin mà không qua một cơ cấu cơ khí nào nên không có sự ngắt quãng dòng côngsuất vì vậy đạt hiểu quả cao
Trang 14- Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh.
- Không bị va đập khi sang số, không cần bộ đồng tốc
1.4.2 Nhược điểm
- Kết cấu phức tạp hơn hộp số cơ khí
- Tốn nhiều nhiên liệu hơn hộp số cơ khí
- Biến mô nối động cơ với hệ thống truyền động bằng cách tác động dòng chấtlỏng từ mặt này sang mặt khác trong hộp biến mô, khi vận hành có thể gây ra hiệntượng trượt hiệu suất sử dụng năng lượng bị giảm, đặc biệt là ở tốc độ thấp
1.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp số tự động
1.5.1 Cấu tạo
Cấu tạo toàn bộ hệ thống truyền động trên xe ô tô sẽ gồm: động cơ, hộp số, vi sai
và truyền động cuối Xe ô tô số sàn sử dụng ly hợp cơ khí Còn xe ô tô số tự độngdùng loại ly hợp thuỷ lục Do đó trên xe số tự động, dễ nhận ra là xe không có bàn đạp
ly hợp (chân côn) Người lái không phải thao tác chuyển số Mọi thứ đơn giản và tựđộng khi chọn chế độ D (drive)
Hộp số tự động hoạt động dựa trên việc điều chỉnh các bánh răng hành tinh ănkhớp với nhau nhằm tạo ra tỷ số truyền khác nhau ở đầu vào và đầu ra
Cấu tạo của hộp số tự động ô tô gồm:
- Các bộ bánh răng hành tinh
- Các bộ ly hợp thuỷ lực
- Biến mô thuỷ lực
- Bộ điều khiển điện tử
Hình 1.3: Cấu tạo hộp số tự động
Trang 15- Lồng hành tinh: trục của bánh răng hành tinh liên kết với một lồng hành tinh(cần dẫn) đồng trục với bánh răng mặt trời và vành đai ngoài.
Hình 1.4: Cấu tạo của bộ bánh răng hành tinh
Bất kể bộ phận nào trong 3 bộ phận bánh răng mặt trời, lồng hành tinh và vànhđai ngoài đều có thể giữ vai trò dẫn mô men xoắn – đầu vào/sơ cấp Khi ấy, 1 trong 2
bộ phận còn lại giữ vai trò nhận mô men xoắn – đầu ra/thứ cấp Bộ phận còn lại giữ cốđịnh Sự thay đổi của bộ phận đầu vào hoặc bộ phận cố định sẽ cho tỷ số truyền đầu rakhác nhau
Tỷ số truyền giảm khi tốc độ đầu vào nhỏ hơn tốc độ đầu ra Tỷ số truyền tăngkhi tỷ số đầu vào lớn hơn tỷ số đầu ra Khi tỷ số giảm đi cùng với chuyển động đầuvào và đầu ra ngược nhau thì cho số lùi
Trang 16Giảm tốc: Ở chế độ này, vành đai ngoài chủ động – bánh răng mặt trời cố định –lồng hành tinh bị động Khi vành đai ngoài quay theo chiều kim đồng hồ, bánh rănghành tinh cũng quay theo chiều kim đồng hồ Điều này làm cho tốc độ của lồng hànhtinh giảm.
Tăng tốc: Chế độ này, vành đai ngoài bị động – bánh răng mặt trời cố định – lồnghành tinh chủ động Khi bánh răng hành tinh quay theo chiều kim đồng hồ làm chovành đai ngoài tăng tốc quay theo
Đảo chiều: Ở chế độ này, vành đai ngoài bị động – bánh răng mặt trời chủ độnglồng hành tinh cố định Khi bánh răng mặt trời quay theo chiều kim đồng hồ, do lồnghành tinh đang cố định nên bánh răng hành tinh quay ngược chiều kim đồng hồ Điềunày làm vành đai ngoài cũng quay ngược chiều kim đồng hồ
Hình 1.5: Cấu tạo bộ ly hợp thuỷ lực trong hộp số tự động ô tô
Đĩa mã sát và tấm thép ma sát được thiết kế chồng lên nhau Đĩa ma sát ăn khớpvới vành đai ngoài của bộ bánh răng hành tinh nhờ các rãnh Khi vành đai ngoàichuyển động thì các đĩa ma sát của ly hợp cũng chuyển động theo Lò xo có nhiệm vụtách các tấm ma sát với nhau khi áp suất dầu giảm hoặc không có Khi áp suất dầu
Trang 17tăng, lò xo dịch chuyển qua phải, các tấm ma sát ép lại vào nhau Lúc này vành đai của
bộ bánh răng hành tinh bị giữ lại
c) Bộ biến mô thủy lực
Biến mô thuỷ lực là loại khớp nối bằng chất lỏng có vai trò truyền mô men xoắn
từ động cơ đến trục vào hộp số Biến mô thuỷ lực nằm ngay giữa động cơ và hộpsố.Cấu tạo bộ biến mô thủy lực gồm:
- Bộ bánh bơm kết nối với động cơ
- Stator định hướng môi chất
- Tuabin kết nối với hợp số
Hình 1.6: Cấu tạo của biến mô thuỷ lực trong hộp số tự động
Nguyên lý hoạt động của biến mô có thể hình dung như việc đặt 2 chiếc quạtmáy đối diện nhau Quạt 1 có vai trò như bộ bánh bơm, quạt 2 có vai trò như tuabin.Không khí như môi chất sẽ chuyển từ quạt 1 đập vào cánh quạt 2 làm quạt 2 quaychuyển trả lại cho quạt 1
Xe dừng: Khi xe dừng, máy vẫn nổ, động cơ vẫn dẫn động bộ bánh bơm nhưngkhông đủ mạnh để làm tuabin hoạt động Khi xe bắt đầu bắt đầu chạy, bánh bơm xoaynhanh hơn đủ lực dẫn động cho tuabin Lúc này sự khuếch đại bắt đầu diễn ra do sựchênh lệch lớn giữa tốc độ bánh bơm và tuabin
Trang 18Xe tăng tốc: Khi xe tăng tốc, bánh bơm xoay nhanh hơn dẫn đến tuabin cũngquay nhanh hơn Sự khuếch đại sẽ giảm khi tốc độ tuabin tăng cao.
Điểm khớp nối: Khi tốc độ tuabin tăng xấp xỉ 90% so với tốc độ bánh bơm(thường ở dải tốc 60 km/h) thì sự khuếch đại mô men xoắn bằng 0 Lúc này, biến môthực sự đóng vai trò là một khớp nối môi chất giữa động cơ và hộp số
Ngoài vai trò chính trên, biến mô thuỷ lực còn có nhiệm vụ dẫn động bơm dầuhộp số ô tô Khi bánh bơm quay thì tuabin cũng quay giúp hút dầu thuỷ lực và chuyểnvào hệ thống thuỷ lực bên trong hộp số
d) Bộ điều khiển điện tử
Xe có thể chuyển số tự động chủ yếu nhờ vào bộ điều khiển điện tử Bộ điềukhiển này tiếp nhận thông tin đầu vào từ những cảm biến Sau đó xử lý thông tin vàcung cấp dòng điện đến các van để đóng mở đường dầu đến các ly hợp
1.5.2 Nguyên lý hoạt động
Mỗi số sẽ có một bộ ly hợp và bộ bánh răng hành tinh tương ứng như số 1 sẽ có
ly hợp số 1 và bộ bánh răng hành tinh số 1, số 2 có ly hợp số 2 và bộ bánh răng hànhtinh số 2… Các cặp ly hợp và bánh răng hành tinh tương ứng được bố trí dài theo trụchộp số Ngoài ly hợp số còn có thêm cả ly hợp tiến
Nguyên lý hoạt động hộp số tự động như sau: mô men xoắn từ trục khuỷu củađộng cơ truyền qua biến mô và từ biến mô truyền vào trục vào của hộp số Bộ điềukhiển điện tử thông qua tín hiệu từ cảm biến sẽ tiến hành cho đóng mở đường dầu dẫnđến các ly hợp Để mômen xoắn truyền đến trục ra của hộp số thì phải có 2 ly hợpđóng lại
Nếu xe di chuyển về phía trước: ly hợp tiến và ly hợp số (số 1 hoặc số 2…)tương ứng với tốc độ xe sẽ được đóng
Nếu xe ở số N trung gian: chỉ có 1 ly hợp số 2 đóng lại Ly hợp tiến không đượcđóng lại Đây chính là lý do mômen xoắn không thể truyền đến trục ra của hộp số.Nếu xe di chuyển lùi: ly hợp số 2 và ly hợp số 5 được đóng lại (với loại hộp số tựđộng có 5 số tiến và 1 số lùi)
Trang 19Hình 1.7: Sơ đồ hộp số tự động
Số 1: Quá trình vào số 1 được thực hiện bằng cách đóng ly hợp số tiền và ly hợp
số 1 Ly hợp số tiến cho phép mô men xoắn truyền từ biến mô đến trục vào của hộp số.Đây được xem là “cửa ngõ” đầu vào của hộp số Ly hợp số 1 được đóng, mô men xoắntruyền qua bộ bánh răng hành tinh số 1 và 2… rồi chuyển đến trục ra của hộp số
Số 2: Quá trình sang số 2 cũng tương tự Ly hợp tiến đóng cho phép mômen xoắntruyền từ trục biến mô vào hộp số Ly hợp số 2 đóng giúp truyền động cho bộ bánhrăng hành tinh số 2 và 3, rồi chuyển đến trục ra của hộp số
1.5.3 Nguyên lý hoạt động của bộ bánh răng hành tinh
Các bộ truyền bánh răng hành tinh hoạt động dựa trên nguyên tắc dẫn động bánhrăng, nếu 2 bánh răng ăn khớp ngoài với nhau thì sẽ quay ngược chiều, còn ăn khớptrong thì sẽ quay cùng chiều với nhau
Hình 1.8: Nguyên lý hoạt động bộ truyền bánh răng hành tinh
Trang 20Bánh răng hành tinh có thể tạo ra các chế độ làm việc: giảm tốc, đảo chiều,truyền thẳng (nối trực tiếp), tăng tốc bằng cách thay đổi các phần tử đầu vào, đầu ra và
Đầu vào: Bánh răng mặt trời
Đầu ra: Bánh răng bao
Cố định: Cần dẫn
Trang 21c) Truyền thẳng ( tỷ số truyền = 1)
Đầu vào: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao
Đầu ra: Cần dẫn
Hình 1.11: Chế độ truyền thẳng
Trang 22Đây là chế độ truyền động có tỷ số truyền = 1, tốc độ đầu vào và tốc độ đầu rabằng nhau.
Bánh răng bao và bánh răng mặt trời quay cùng nhau và cùng tốc độ nên cần dẫncũng quay với cùng tốc độ đó
Lúc này toàn bộ bộ truyền được nối trực tiếp với nhau nên còn được gọi là truyền thẳng
Trong cả 3 chế độ làm việc là giảm tốc, tăng tốc và truyền thẳng thì chiều quay của trục đầu và trục đầu ra là giống nhau.
1.4.3 Bộ điều khiển thủy lực
Các ly hợp và phanh vận hành bộ truyền bánh răng hành tinh làm việc nhờ ápsuất thủy lực Bộ điều khiển sinh ra và điều chỉnh áp suất thủy lực này, thay đổi đườngdẫn của nó
Trang 23Hình 1.13: Bộ điều khiển thủy lực
Bộ điều khiển thủy lực có ba chức năng chính như sau:
- Tạo ra áp suất thủy lực: Bơm dầu có chức năng tạo ra áp suất thủy lực cần thiết
cho hộp số tự động bằng việc dẫn động vỏ biến mô
- Điều chỉnh áp suất thủy lực: Áp suất thủy lực tạo ra từ bơm và được điều chỉnh
từ van điều áp sơ cấp Ngoài ra van bướm ga cũng tạo ra áp suất thủy lực thích hợp vớicông suất phát ra của động cơ
- Chuyển số (Điều khiển các ly hợp và phanh hoạt động): Khi ly hợp và phanh
của bộ truyền bánh răng hành tinh được đưa vào vận hành thì hoạt động chuyển sốđược thực hiện Đường dẫn dầu được tạo ra tùy thuộc vào vị trí số do van điều khiểnthực hiện Khi tốc độ của xe tăng thì tín hiệu được chuyển tới các van điện từ từ ECUđộng cơ và ECT
Trang 24Các bộ phận chính của bộ điều khiển thủy lực gồm có:
Bơm dầu:
Bơm dầu được dẫn động từ bộ biến mô để cung cấp áp suất thuỷ lực cần thiết cho
sự vận hành của hộp số tự động
Hình 1.14: Bơm dầu của hộp số tự động
Van điều áp sơ cấp:
Van điều áp sơ cấp điều chỉnh áp suất thuỷ lực (áp suất chuẩn) tới từng bộ phậnphù hợp với công suất động cơ để tránh tổn thất công suất bơm
Khi áp suất thủy lực từ bơm dầu tăng thì lò xo van bị nén, và đường dẫn dầu ra
từ cửa xả được mở, áp suất dầu cơ bản được giữ không đổi Ngoài ra một áp suấtbướm ga cũng được điều chỉnh bằng van, và khi góc mở của bướm ga tăng lên thì ápsuất cơ bản tăng để ngăn không cho ly hợp và phanh bị trượt
Trang 25Hình 1.15: Van điều áp sơ cấp
Van điều áp thứ cấp:
Van này điều chỉnh áp suất của bộ biến mô và áp suất bôi trơn Áp suất của bộbiến mô được cung cấp từ van điều áp sơ cấp và được truyền tới van rơle khóa biến mô
Hình 1.16: Van điều áp thứ cấp
Trang 26Van bướm ga:
Van bướm ga tạo ra áp suất bướm ga tùy thuộc theo góc độ của bàn đạp ga thôngqua cáp bướm ga Áp suất bướm ga tác động lên van điều áp sơ cấp và như vậy điềuchỉnh áp suất cơ bản theo độ mở của van bướm ga Một số kiểu xe điều khiển áp suấtbướm ga bằng van điện từ tuyến tính thay cho van bướm ga Các kiểu như vậy điềukhiển bướm ga bằng ECU động cơ và ECT chuyển các tính hiệu tới van điện từ theocác tính hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga (Góc mở bàn đạp ga)
Hình 1.17: Van bướm ga
Van chuyển số:
Hoạt động chuyển số được thực hiện bằng cách thay đổi sự vận hành của ly hợp
và phanh Các van chuyển số chuyển mạch đường dẫn dầu làm cho áp suất thủy lực tácđộng lên các ly hợp và phanh
Trang 27Hình 1.18: Van chuyển số
Van tín hiệu khóa biến mô và rơle khóa biến mô:
Van rơ le khóa biến mô đổi chiều dòng dầu thông qua bộ biến mô theo một ápsuất tín hiệu từ van tín hiệu khóa biến mô Khi áp suất tính hiệu tác động lên phía dướicủa van rơle khóa biến mô thì van được đẩy lên va mở đường dầu dẫn sang phía saucủa ly hợp khóa biến mô và làm cho nó hoạt động Nếu áp suất tín hiệu bị cắt thì vanrơle khóa biến mô sẽ bị đẩy xuống dưới do áp suất cơ bản và lực lò xo tác động lênđỉnh van rơle, mở đường dầu dẫn vào phía trước của ly hợp khóa biến mô làm cho nónhả ra
Hình 1 19: Van tín hiệu khóa biến mô và rơle khóa biến mô
Trang 28Van ly tâm:
Khi thân van ly tâm quay, lực ly tâm quay, lực ly tâm của các khối lượng ly tâmbên trong và bên ngoài cũng như lò xo làm cho các khối lượng này văng ra ngoài, van
ly tâm bị ấn xuống bằng cầu nối của khối lượng ly tâm trong
Ở đầu bên kia, van ly tâm được ấn lên bằng áp suất ly tâm A, sự cân bằng giữahai lực này trở thành áp suất ly tâm tại tốc độ đó của xe Khi tốc độ quay của bánhrăng chủ động vi sai tăng lên (tốc độ trung bình hay cao), khối lượng ly tâm ngoài bịchặn lại bởi thân van
Sau đó, lực ly tâm của khối lượng bên trong và lực lò xo (cả hai lực này đều ấn van
đi xuống) cùng kết hợp để cân bằng lực thuỷ lực tác dụng lên phần dưới của van Ápsuất thuỷ lực cuối cùng là áp suất ly tâm Như vậy van ly tâm hoạt động theo hai giaiđoạn
Hình 1.20: Vam ly tâm
Bộ tích năng:
Bộ tích năng hoạt động để giảm chấn động khi chuyển số Có sự khác biệt vềdiện tích bề mặt của phía hoạt động và phía sau của piston bộ tích năng Khi áp suất cơbản từ van điều khiển tác động lên phía hoạt động thì pít tông từ từ đi lên và áp suất cơbản 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 vanđiện từ tuyến tính để sự quá trình chuyển số được êm dịu hơn
Ở đây, điều kiện của mỗi số được giải thích bằng việc sử dụng các van điện từ vàvan chuyển số
Trang 29CHƯƠNG 2: HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U250E TRÊN XE TOYOTA
CAMRY 20092.1 Giới thiệu xe Toyota Camry 2009
Camry là dòng xe cao cấp của hãng Toyota đã được sử dụng rộng rãi trên thị thếgiới và Việt Nam Năm 2009 TOYOTA chính thức cho ra mắt hai dòng sản phẩm caocấp là Camry 3.5Q và Camry 2.4G Cả 2 dòng xe này đều được thiết kế rất nổi bật vàsang trọng cùng với những trang bị hiện đại So với xe Camry 2.4G năm 2003 thì xeCamry 2.4G năm 2009 có những ưu vượt trội hơn, thay vì sử dụng hộp số sàn cơ khínăm cấp tốc độ như ở Camry 2.4G cũ, Camry 2.4G mới sử dụng hộp số tự động vớinăm cấp tốc độ điều khiển điện tử
Hình 2.1: Xe Toyota Camry 2009 Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật xe Toyota Camry 2009
KÍCH THƯỚC & TRỌNG LƯỢNG
Trọng lượng không tải Kg 1470-1530
Trang 30Công suất cực đại Hp/rpm 165/6000
Mômen xoắn cực đại KG.m/
Trang 312.2 Kết cấu và hoạt động của hộp số tự động U250E
Trang 322.2.1 Sơ đồ bố trí chung chung hộp số U250E
Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo hộp số U250E
Hộp số hành tinh bao gồm:
+ Các ly hợp, phanh và khớp một chiều
+ Một bộ truyền CR – CR (Hai cụm bánh răng hành tinh tổ hợp)
+ Một cụm bánh răng hành tinh UD (Cụm hành tinh giảm tốc)
2.1.2 Biến mô thủy lực
a) Cấu tạo của bộ biến mô
Biến mô bao gồm: cánh bơm được dẫn động bằng trục khuỷu động cơ, rototuabin được nối với trục sơ cấp hộp số, stato bắt chặt vào vỏ hộp số qua khớp mộtchiều và trục stato, vỏ bộ biến mô chứa tất cả các bộ phận trên
Hình 2.4: Cấu tạo bộ biến mô thủy lực
Trang 33Bánh bơm:
Hình 2.5: Cấu tạo bánh bơm
Bánh bơm được gắn liền với vỏ bộ biến mô, rất nhiều cánh có dạng cong đượclắp theo hướng kính ở bên trong Vành dẫn hướng được lắp trên cạnh trong của cánhquạt để dẫn hướng cho dòng chảy được êm Vỏ bộ biến mô được nối với trục khủy quatấm dẫn động
Hình 2.6: Hoạt động bánh bơm
Trang 34Bánh Tuabin:
Hình 2.7: Cấu tạo bánh tuabin
Cũng như bánh bơm, rất nhiều cánh quạt được lắp trong roto tuabin Hướng congcác cánh này ngược chiều với các cánh trên bánh bơm Roto tuabin được lắp trên trục
sơ cấp hộp số sao cho các cánh quạt của nó đối diện với các cánh trên cánh bơm, giữachúng có một khe hở rất nhỏ
Hình 2.8: Hoạt động bánh tuabin
Trang 35Stator (Bánh dẫn hướng):
Hình 2 9: Cấu tạo bánh stator
Stato được đặt giữa bánh bơm và bánh tuabin Nó được lắp trên trục stato, trụcnày lắp cố định vào vỏ hộp số qua khớp một chiều
Các cánh stato nhận dòng dầu khi nó đi ra khỏi bánh tuabin và hướng cho nó đậpvào mặt sau của cánh quạt trên cánh bơm, làm cho cánh bơm được “cường hóa”
Hình 2.10: Cấu tạo của Stato (bánh dẫn hướng)
Trang 36b) Nguyên lý làm việc của biến mô
Khi cánh bơm được dẫn động bởi trục khuỷu của động cơ, dầu trong cánh bơm sẽquay với cánh bơm theo cùng một hướng
Khi tốc độ của bánh bơm tăng lên, lực ly tâm làm cho dầu bắt đầu chảy ra phíangoài tâm của bánh bơm dọc theo bề mặt của cánh quạt và bề mặt bên trong của bánhbơm Khi tốc độ của bánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ bị đẩy ra khỏi bánh bơm Dầu sẽđập vào các cánh quạt của bánh tubin làm cho tuabin bắt đầu quay cùng một hướng vớibánh bơm Việc khuyếch đại mômen bằng biến mô được thực hiện bằng cách hồi dòngdầu đến cánh bơm, sau khi nó đi qua bánh tuabin nhờ sử dụng cách cánh quạt của mộtstato (bánh dẫn hướng) Hướng của dòng dầu đi vào roto tuabin và stato phụ thuộc vào
sự chênh lệch về tốc độ quay của bánh bơm và roto tuabin
Khi sự chênh lệch này là lớn (dòng chảy xoáy lớn), tốc độ của dầu tuần hoàn quacánh bơm và roto tuabin là lớn, do vậy dầu chảy từ roto tuabin đến stato theo hướngsao cho nó ngăn cản chuyển động quay của cánh bơm (điểm A) Tại đây dầu sẽ đậpvào mặt trước của cánh quạt trên stato làm cho nó quay theo hướng ngược lại vớihướng quay của cánh bơm Do stato bị khóa cứng bởi khớp một chiều nên nó khôngquay, nhưng các cánh của nó làm cho hướng của dòng dầu thay đổi sao cho chúng sẽtrợ giúp cho chuyển động quay của cánh bơm
Hình 2.11: Hướng của dòng dầu khi dòng chảy xoáy lớn
Trang 37Khi tốc độ quay của roto tuabin đạt được đến tốc độ của cánh bơm, tốc độ củadầu (dòng quay) mà quay cùng một hướng với roto tuabin tăng lên Nói theo cáchkhác, tốc độ của dầu (dòng chảy xoáy) tuần hoàn qua cánh bơm và roto tuabin giảmxuống Do vậy, hướng của dòng chảy dầu mà đi từ roto tuabin đến stato cùng hướngvới hướng quay của cánh bơm Do lúc này, dầu đập vào mặt sau trên các cánh củastato nên các cánh này ngăn dòng chảy của dầu lại Trong trường hợp này, khớp mộtchiều cho phép stato quay cùng hướng với cánh bơm, như vậy cho phép dầu chảy vềcánh bơm.
Hình 2.12: Hướng của dòng dầu khi dòng chảy xoáy nhỏ
Như đã trình bày ở trên, stato bắt đầu quay theo cùng một hướng với cánh bơmkhi tốc độ quay của roto tuabin đạt đến một tỷ lệ nhật định so với tốc độ quay của cánhbơm Hiện tượng đó được gọi là điểm ly hợp hay điểm nối sau khi đạt được điểm lyhợp, mômen không khuyếch đại và chức năng của biến mô tương tự như một khớp nốithủy lực thông thường
c) Cơ cấu khóa biến mô
Kết cấu:
Khớp khóa biến mô được được lắp trên moay ơ của bánh tuabin, ở phía trước củabánh tuabin Lò so giảm chấn sẽ hấp thụ lực xoắn do sự ăn khớp của ly hợp để ngănkhông tạo ra va đập Vật liệu ma sát được dán vào vỏ biến mô hay piston khóa biến
mô để ngắn sự trượt tại thời điểm ăn khớp của khóa biến mô
Trang 38Hình 2.13: Cấu tạo cơ cấu khóa biến mô Hoạt động:
Khi khớp khóa biến mô hoạt động, nó sẽ quay cùng với bánh bơm và bánh tubin.Việc ăn và nhả khớp của khớp khóa biến mô được quyết định bởi sự thay đổi củahướng chảy dòng dầu thủy lực trong bộ biến mô
+ Nhả khớp: khi xe chạy tại tốc độ thấp, dầu có áp suất chảy đến phía trước củakhớp khóa Do áp suất ở phía trước và phía sau của khớp khóa bằng nhau, nên khớpkhóa nhả ra
Hình 2.14: Hoạt động cơ cấu khóa biến mô (nhả khớp)
Trang 39Hình 2.15: Đường truyền công suất khi biến mô nhả
+ Ăn khớp: Khi xe chạy tại tốc độ trung bình và cao (thông thường là trên 60km/h), dầu có áp suất chảy đến phần sau của khớp khóa cứng Do vậy, piston khóa bị
ép vào vỏ biến mô Kết quả là khớp khóa biến mô và vỏ trước biến mô quay cùng vớinhau (có nghĩa là khớp khóa biến mô được ăn khớp)
Hình 2.16: Hoạt động cơ cấu khóa biến mô (ăn khớp)
Trang 40Hình 2.17: Đường truyền công suất khi biến mô ăn khớp
d) Hoạt động của biến mô
Động cơ chạy không tải xe dừng:
Hình 2.18: Động cơ chạy không tải xe dừng
Khi động cơ chạy không tải thì mômen do động cơ sinh ra là nhỏ nhất Nếu gàiphanh (phanh tay và/hoặc phanh chân) thì tải trên bánh tuabin rất lớn vì nó không thểquay được
Tuy nhiên, do xe bị dừng nên tỷ số truyền tốc độ của bánh tuabin so với cánhbơm bằng không trong khi tỷ số truyền mô men ở trị số lớn nhất Do đó, bánh tua binluôn sẵn sàng để quay với một mômen lớn hơn mô men do động cơ sinh ra