CHƯƠNG 2: HỘP SỐ TỰ ĐỘNG U250E TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2009
2.2. Kết cấu và hoạt động của hộp số tự động U250E
2.1.2 Biến mô thủy lực
Biến mô bao gồm: cánh bơm được dẫn động bằng trục khuỷu động cơ, roto tuabin được nối với trục sơ cấp hộp số, stato bắt chặt vào vỏ hộp số qua khớp một chiều và trục stato, vỏ bộ biến mô chứa tất cả các bộ phận trên.
Hình 2.4: Cấu tạo bộ biến mô thủy lực
Bánh bơm:
Hình 2.5: Cấu tạo bánh bơm
Bánh bơm được gắn liền với vỏ bộ biến mô, rất nhiều cánh có dạng cong được lắp theo hướng kính ở bên trong. Vành dẫn hướng được lắp trên cạnh trong của cánh quạt để dẫn hướng cho dòng chảy được êm. Vỏ bộ biến mô được nối với trục khủy qua tấm dẫn động.
Hình 2.6: Hoạt động bánh bơm
Bánh Tuabin:
Hình 2.7: Cấu tạo bánh tuabin
Cũng như bánh bơm, rất nhiều cánh quạt được lắp trong roto tuabin. Hướng cong các 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, giữa chúng có một khe hở rất nhỏ.
Hình 2.8: Hoạt động bánh tuabin
Stator (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, trục này 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 đập vào 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)
b) Nguyên lý làm việc của biến mô
Khi cánh bơm được dẫn động bởi trục khuỷu của động cơ, dầu trong cánh bơm sẽ quay 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 phía ngoài tâm của bánh bơm dọc theo bề mặt của cánh quạt và bề mặt bên trong của bánh bơm. Khi tốc độ của bánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ bị đẩy ra khỏi bánh bơm. Dầu sẽ đập vào các cánh quạt của bánh tubin làm cho tuabin bắt đầu quay cùng một hướng với bánh bơm. Việc khuyếch đại mômen bằng biến mô được thực hiện bằng cách hồi dòng dầu đến cánh bơm, sau khi nó đi qua bánh tuabin nhờ sử dụng cách cánh quạt của một stato (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 qua cánh bơm và roto tuabin là lớn, do vậy dầu chảy từ roto tuabin đến stato theo hướng sao cho nó ngăn cản chuyển động quay của cánh bơm (điểm A). Tại đây dầu sẽ đập vào mặt trước của cánh quạt trên stato làm cho nó quay theo hướng ngược lại với hướng quay của cánh bơm. Do stato bị khóa cứng bởi khớp một chiều nên nó không quay, nhưng các cánh của nó làm cho hướng của dòng dầu thay đổi sao cho chúng sẽ trợ giúp cho chuyển động quay của cánh bơm.
Hình 2.11: Hướng của dòng dầu khi dòng chảy xoáy lớn
Khi tốc độ quay của roto tuabin đạt được đến tốc độ của cánh bơm, tốc độ của dầu (dòng quay) mà quay cùng một hướng với roto tuabin tăng lên. Nói theo cách khác, tốc độ của dầu (dòng chảy xoáy) tuần hoàn qua cánh bơm và roto tuabin giảm xuống. Do vậy, hướng của dòng chảy dầu mà đi từ roto tuabin đến stato cùng hướng với hướng quay của cánh bơm. Do lúc này, dầu đập vào mặt sau trên các cánh của 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 dầu chảy về cánh 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 bơm khi tốc độ quay của roto tuabin đạt đến một tỷ lệ nhật định so với tốc độ quay của cánh bơm. Hiện tượng đó được gọi là điểm ly hợp hay điểm nối. sau khi đạt được điểm ly hợp, mômen không khuyếch đại và chức năng của biến mô tương tự như một khớp nối thủy 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 của bánh tuabin. Lò so giảm chấn sẽ hấp thụ lực xoắn do sự ăn khớp của ly hợp để ngăn không 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.
Hình 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 của hướng 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 của khớp khóa. Do áp suất ở phía trước và phía sau của khớp khóa bằng nhau, nên khớp khóa nhả ra.
Hình 2.14: Hoạt động cơ cấu khóa biến mô (nhả khớp)
Hình 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 60 km/
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 với nhau (có nghĩa là khớp khóa biến mô được ăn khớp).
Hình 2.16: Hoạt động cơ cấu khóa biến mô (ăn khớp)
Hình 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 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.
Xe bắt đầu khởi hành:
Hình 2.19: Khi xe khởi hành
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.
Xe chạy với tốc độ thấp:
Hình 2.20: Xe chạy ở tốc độ thấp
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.
Xe chạy ổn định ở tốc độ trung bình hoặc cao:
Hình 2.21: Xe chạy ổ định ở tốc độ trung bình hoặc cao
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.