3.3.2.2.1. Bơm dầu:
Cấu tạo bơm dầu sử dụng trong hộp số tự động A343F như hình 3.50.
Hình 3. 50: Cấu tạo bơm dầu
1 - Vỏ bơm; 2 - Bánh răng chủ động; 3 - Bánh răng bị động.
Bơm dầu là loại bơm bánh răng lệch tâm. Kết cấu gồm: Bánh răng chủ động, bánh răng bị động, vỏ bơm. Bơm dầu được dẫn động từ động cơ qua vỏ bộ biến mô.
Nguyên lý làm việc là do sự không đồng tâm của trục quay nên khi các bánh răng ăn khớp tạo nên các khoang dầu. Khi trục chủ động quay, khoang dầu tạo nên bởi giữa các bề
68 mặt răng tăng dần thể tích ứng với quá trình hút, khi khoang dầu bị thu hẹp thể tích tăng lên ép dầu cung cấp cho hệ thống thủy lực.
3.3.2.2.2. Van điều khiển:
Van điều khiển được điều khiển bằng cần chọn số, có nhiệm vụ cung cấp áp suất chuẩn tới các van chuyển số từ đó cung cấp đến các phanh và ly hợp.
Van này được nối với cần chọn số ở khoang lái, tùy vào vị trí cần chọn số mà van sẽ cung cấp dầu có áp suất chuẩn từ một khoang đến các khoang khác để có các chế độ số “P”, “R”, “N”, “2”, “D” và “L” như hình 3.51.
Hình 3. 51: Van điều khiển
A – Áp suất chuẩn; 1 – Dãy “P”, “R” và “L”; 2 – Dãy “R”; 3 - Dãy “D”,”2” và “L”; 4 – Dãy “2” và “L”.
3.3.2.2.3. Van điều áp sơ cấp:
Van điều áp sơ cấp (hình 3.52) điều chỉnh áp suất thủy lực đến từng bộ phận, tương ứng với công suất của động cơ để tránh mất mát công suất bơm.
69
Hình 3. 52: Van điều áp sơ cấp
A – Áp suất cơ bản (Dãy ‘R’); B – Từ bơm dầu; C – Cửa xả; D – Tới van điều áp thứ cấp; E – Áp suất bướm ga; 1 – Van điều áp sơ cấp; 2 – Áp suất cơ bản; 3 – Lò xo.
Khi áp suất thủy lực từ bơm dầu tăng thì lò xo van bị nén, 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 ly hợp và phanh bị trượt.
Ở vị trí “R”, áp suất cơ bản được tăng lên hơn nữa để ngăn không cho ly hợp và phanh bị trượt.
3.3.2.2.4. Van điều áp thứ cấp:
Van điều áp thứ cấp (hình 3.53) nhận áp suất chuẩn từ van điều áp sơ cấp để tạo ra áp suất biến mô và bôi trơn.
70
Hình 3. 53: Van điều áp thứ cấp
A – Áp suất bộ biến mô; B – Tới van rơle khoá biến mô; C - Áp suất bôi trơn.
Van này điều chỉnh áp suất bộ biến mô và áp suất bôi trơn nhờ sự cân bằng giữa hai lực. Sự cân bằng của hai lực này điều chỉnh áp suất dầu của bộ biến mô và áp suất bôi trơn. Áp suất bộ biến mô được cung cấp từ van điều áp sơ cấp và được truyền tới rơle khóa biến mô.
3.3.2.2.5. Van bướm ga:
Hộp số tự động A343F điều khiển áp suất bướm ga bằng một van điện từ tuyến tính (SLT) thay cho van bướm ga như hình 3.54.
71
Hình 3. 54: Van bướm ga
A – Áp suất cơ bản; B – Áp suất bướm ga; C – ECU động cơ và ECT; D – Van điện từ tuyến tính SLT.
Hộp số tự động A343F điều khiển áp suất bướm ga bằng ECU động cơ và ECT chuyển các tín hiệu đến van điện từ tuyến tính theo các tín hiệu từ cảm biến vị trí van bướm ga (góc mở bàn đạp ga).
3.3.2.2.6. Van chuyển số:
Ta chuyển số bằng cách thay đổi sự vận hành của các ly hợp và phanh. Các van chuyển số chuyển mạch đường dẫn dầu làm cho áp suất thủy lực tác động lên các phanh và ly hợp. Có các van chuyển số 1 – 2, 2 – 3, 3 – 4.
Hình 3.55 biểu diễn van chuyển số 1 – 2. Khi áp suất thủy lực tác động lên phía trên chuyển số thì hộp số được giữa ở số 1 vì van chuyển số ở dưới cùng và các đường dẫn đầu tới các ly hợp và phanh bị cắt. Tuy nhiên, khi áp suất thủy 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.
72
Hình 3. 55: Van chuyển số 1 – 2
a – Van chuyển số 1; b – Van chuyển số 2; A – Áp suất cơ bản; B2 – Phanh B2 hoạt động; 1 – Van điện từ; 2 – Lò xo.
3.3.2.2.7. Van điện từ:
Van điện từ hoạt động nhờ các tín hiệu từ ECU động cơ và ECT để vận hành các van chuyển số và điều khiển áp suất thủy lực.
Có hai loại van điện từ:
• Một van điện từ chuyển số mở và đóng các đường dầu theo các tín hiệu ECU (Mở đường dầu theo tín hiệu mở và đóng lại theo tín hiệu đóng).
• Một van điện từ tuyến tính điều khiển áp suất thủy lực tuyến tính theo dòng điện phát đi từ ECU.
Các van điện từ chuyển số được sử dụng để chuyển số và cả van điện từ tuyến tính được sử dụng cho chức năng điều khiển áp suất thủy lực (hình 3.56).
73
Hình 3. 56: Van điện từ
a – Van điện từ chuyển số; b – Van điện từ tuyến tính; A – Áp suất cơ bản; B – Áp suất điều khiển; C – Xả; 1 – Van điều khiển; 2 – Lò xo hồi; 3 – Lõi cuộn dây.
3.3.2.2.8. Van rơle khóa biến mô và van tín hiệu khóa biến mô
Van rơle khóa biến mô và van tín hiệu khóa biến mô (khóa biến mô “OFF”) thể hiện như hình 3.57 Các van này đóng – mở khóa biến mô.
Hình 3. 57: Van rơle khóa biến mô và van tín hiệu khóa biến mô
A – Áp suất cơ bản; B – Áp suất C2; C – Áp suất bộ biến mô; D – Tới phía trước bộ biến mô; E – Từ phía sau bộ biến mô; F – Tới bộ làm mát dầu; 1 – Van tín hiệu khóa biến mô; 2 – Van rơle khóa biến mô; 3 – Lò xo.
74 Van rơle khóa biến mô đảo chiều dòng dầu thông qua bộ biến mô (ly hợp khóa biến mô) theo một áp suất tín hiệu từ van tín hiệu khóa biến mô.
Khi áp suất tín hiệu tác động lên phía dưới của van rơle khóa biến mô thì van rơle khóa biến mô được đẩy lên và mở đường dẫn dầu sang phía sau của ly hợp khóa biến mô và làm cho nó hoạt động.
Nếu áp suất tín hiệu bị cắt thì van rơle khóa biến mô bị đẩy xuống dưới do áp suất cơ bản và lực lò xo tác động lên đỉnh van rơle và sẽ mở đường đầu vào phía trước ly hợp khóa biến mô làm cho nó nhả ra.
3.3.2.2.9. Van ngắt giảm áp:
Van ngắt giảm áp điều chỉnh áp suất ngắt giảm áp tác động lên van bướm ga, và được kích hoạt do áp suất cơ bản và áp suất bướm ga. Tác động áp suất ngắt giảm áp lên van bướm ga bằng cách này sẽ làm giảm áp suất bướm ga để ngăn ngừa tổn thất công suất không cần thiết từ bơm dầu.
Van ngắt giảm áp được thể hiện như hình 3.58.
Hình 3. 58: Van ngắt giảm áp
1 – Áp suất ngắt giảm; 2 – Áp suất cơ bản; 3 – Van ngắt giảm áp; 4 – Áp suất bướm ga.
3.3.2.2.10. Van điều biến bướm ga:
Van điều biến bướm ga tạo ra áp suất điều biến bướm ga, áp suất điều biến bướm ga hơi thấp hơn so với áp suất bướm ga khi van bướm ga mở to. Việc làm này làm cho áp suất điều khiển bướm ga tác động lên van điều áp sơ cấp để cho các thay đổi trong áp suất cơ bản phù hợp hơn với công suất phát ra của động cơ.
75 Biểu thay đổi áp suất điều biến bướm ga khia van điều biến bướm ga hoạt động như hình 3.59.
.
Hình 3. 59: Biểu đồ thay đổi áp suất điều biến bướm ga
1 – Áp suất cơ bản; 2 – Áp suất bướm ga; 3 – Áp suất điều biến bướm ga.
3.3.2.2.11. Bộ tích năng
Bộ tích năng (hình 3.60) hoạt động để giảm chấn động khi chuyển số. Có sự khác biệt về diện tích bề mặt của phía hoạt động và phía sau của piston bộ tích năng. Khi áp suất cơ bản từ van điều khiển tác động lên phía hoạt động thì piston từ từ đi lên và áp suất cơ bản truyền tới các ly hợp và phanh sẽ tăng dần.
76
Hình 3. 60: Bộ tích năng
A – Áp suất cơ bản từ van điều khiển; B – Tới ly hợp và phanh; C – Áp suất điều khiển; D – Xả; 1 – Phía hoạt động; 2 – Phía sau phần chịu áp; 3 – Piston.
Một vài kiểu điều khiển áp suất thủy lực tác động lên bộ tích năng bằng một van điện từ tuyến tính để quá trình chuyển số được êm dịu hơn.
77
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ THI CÔNG ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F
4.1. Giới thiệu, thi công cơ khí mô hình hộp số tự động A343F: 4.1.1. Giới thiệu mô hình: 4.1.1. Giới thiệu mô hình:
4.1.1.1. Ý tưởng thi công phần cơ khí:
Đối tượng thi công là hộp số tự động Toyota loại A343F được thiết kế cắt phần vỏ hộp số tại các vị trí của các phanh và ly hợp nhằm thấy được vị trí, cấu tạo và hoạt động thực tế trong quá trình hoạt động. Việc cắt bỏ vỏ hộp số cần được đảm bảo tuyệt đối không phạm vào các đường dầu để tránh việc làm mất đi đường cung cấp khí nén đến các phanh và ly hợp.
Thay thế điều khiển bằng thủy lực thành điều khiển bằng khí nén. Khí nén sẽ được cấp từ máy nén khí qua cụm van solenoid điểu khiển cấp khí nén đến 2 đường, một đường đến đồng hồ đo áp suất khí nén trên bảng hiển thị và đường còn lại đến các phanh và ly hợp. Việc tiến hành taro ren trên mạch dầu để gắn ống dẫn khí nén phải đảm bảo được độ kín tối đa nhằm giảm tối thiểu việc xì khí nén ra ngoài để đảm bảo đủ áp lực khí nén vào xylanh của phanh và ly hợp.
Cần chuyển số được thiết kế liên kết với công tắc khởi động số trung gian bằng cơ cấu cần dẫn khớp xoay.
Hộp số được dẫn động băng motor điện có thể dịch chuyển được trên giá đỡ để thay đổi độ căng dây curoa thích hợp. Đối với cơ cấu truyền động, puly chủ động gắn với motor điện được lựa chọn sẽ có đường kính nhỏ hơn puly bị động được gắn với vỏ biến mô để đảm bảo cho trục sơ cấp của hộp số luôn quay với vận tốc thấp tránh làm hỏng các chi tiết bên trong hộp số khi không thể chứa dầu bôi trơn như khi điều khiển bằng thủy lực.
Phần khung được thiết kế đảm bảo đủ độ cứng, bền để chịu được trọng lượng lớn các chi tiết đặt lên và chịu được tải trọng động do các chi tiết quay gây nên, đảm bảo đủ vị trí và diện tích cho các chi tiết được gá và đảm bảo được tính thẩm mỹ cho mô hình. Ngoài ra khung còn có thể di chuyển được nhờ các bánh xe ở đáy khung để thuận tiện cho quá trình giảng dạy.
78 Bảng hiển thị được thiết kế trực quan, sinh động và đầy đủ thông tin, bao gồm sơ đồ khối hoạt động của hộp số giúp quan sát được nguyên lý hoạt động và đường truyền công suất của hộp số thông qua các đèn led ở từng bộ chấp hành, đồng hồ báo áp suất khí nén, màn hình led thể hiện phần trăm độ mở bướm ga và tốc độ xe, các đèn led thể hiện tay số đang hoạt động, công tắc khởi động ON/OFF, công tắc OD, biến trở điều chỉnh mức tải và một bộ vi xử lý ECT.
4.1.1.2. Các chi tiết trên mô hình:
Bảng 4. 1: Bảng chi tiết các thiết bị trên mô hình
STT Nội dung thi công Thiết bị và thông số cơ bản Số lượng
1 Hộp số Hộp số tự động Toyota A343F 1
2 Motor dẫn động Motor điện 1
3 Cơ cấu truyền động
Puly chủ động ( Đk trục f 22 mm, Đk
ngoài f 60 mm) 1
Puly bị động ( Đk trục f 22 mm, Đk
ngoài f 300 mm) 1
Dây curoa truyền động 1
Bạc đạn nhào (Đk trục f 22mm ) 1 Trục nối biến mô ( Đk trục f 21.9 mm) 1
4 Cơ cấu điều khiển
Bàn đạp ga 1
Cảm biến vị trí bàn đạp ga 1
79
Cảm biến vị trí chuyển số 1
Cảm biến tốc độ xe 1
Van solenoid điều khiển cấp khí nén 7 5 Đường dẫn khí nén Cụm dây dẫn khí nén 6 Bảng hiển thị Đồng hồ báo áp suất khí nén 1 Màn hình Led 2 Đèn Led - 7 Bộ biến áp 1 8 Khung Sắt, tôn - Bánh xe 4
4.1.1.3. Giới thiệu ý tưởng thiết kế :
Hộp số tự động là một trong những loại hộp số được lựa chọn sử dụng phổ biến nhất trên xe ô tô hiện nay, do vậy nhu cầu nghiên cứu và học tập về loại hộp số này cũng ngày càng tăng cao. Tuy nhiên với kết cấu khá phức tạp, các chi tiết được bố trí hoàn toàn bên trong và được bao bọc kín bởi vỏ hộp số nên việc khảo sát được quá trình hoạt động của các bộ chấp hành bên trong hộp số khi đang hoạt động trên xe là rất khó khăn đối với quá trình nghiên cứu, giảng dạy và học tập về hộp số.
Vì vậy các mô hình về hộp số tự động lần lượt được tạo ra nhằm phục vụ cho quá trình nghiên cứu và học tập về loại hộp số này. Tuy nhiên ở hầu hết các mô hình cắt bổ hiện nay chỉ có thể quan sát được các chi tiết bên trong ở trạng thái tĩnh. Vì vậy để khắc phục nhược điểm này, các thầy thuộc Khoa Cơ Khí Động Lực trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM đã thiết kế và thi công mô hình hộp số tự động A343F với phần vỏ hộp số được cắt bổ, bộ vi xử lý được lập trình với thuật toán phù hợp, mô phỏng được các trạng thái giống với hoạt động của hộp số khi hoạt động trên xe, các bộ chấp hành của hộp số
80 được điều khiển bằng khí nén tạo ra một mô hình hộp số mở giúp sinh viên có thể thấy được cấu tạo, vị trí và trạng thái hoạt động của các bộ chấp hành bên trong ở trạng thái hoạt động của chúng. Dựa trên đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường của thầy Huỳnh Phước Sơn, Đặng Vũ Minh Đăng. “Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống điện tử điều khiển hộp số tự động: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T18-2008/ Huỳnh Phước Sơn, Đặng Vũ Minh Đăng. Tp.Hồ Chí Minh - Trường Đại học Sư phạm Tp.HCM, 2008”, chúng em đã thực hiện thi công mô hình A343F để giúp sinh viên có thể tìm hiểu them về hộp số tự động . Vì vậy với đồ án " THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA A343F" lần này, chúng em sẽ thi công, phát triển và điều khiển mô hình mới tiếp tục phục vụ cho công tác giảng dạy và học tập cho sinh viên.
Một số chi tiết được chúng em cải tiến trong mô hình này:
• Nghiên cứu thêm hệ thống điều khiển chế độ tải nặng và tải nhẹ. • Nghiên cứu điều khiển chế độ kick-down của hộp số.
• Thiết kế lại bản điều khiển trực quan hơn giúp người học dễ hiểu được các chế độ hoạt động
• Thay chìa khóa thành nút khởi động On-Off
Mô hình sau khi hoàn thiện:
• Các thông tin hiển thị trực quan hơn. • Các bộ phận điều khiển dễ dàng vận hành. • Các chi tiết cơ khí được gia công tỉ mỉ, sắc sảo. • Mô tả thêm nhiều tính năng
4.1.1.4. Motor điện:
81
Hình 4. 1: Mô-tơ Điện Bảng 4. 2: Thông số motor điện
Công suất 1.0 HP Cực motor 4 P Volts 110/220 V Tần số 50 Hz Tốc độ 1450 R.P.M 4.1.1.5. Cụm van điện từ khí nén:
Là bộ chấp hành nhận lệnh điều khiển từ vi xử lý để đóng ngắt đường dẫn khí nén