Tiểu luận tốt nghiệp -

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu hệ thống điện điều khiển hộp số tự động A140E lắp trên xe camry LE Giáo viên hướn[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Nghiên cứu hệ thống điện điều khiển hộp số tự động

A140E lắp trên xe camry LE

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Lớp:

Mssv:

Vinh, 9 /2021

BỘ LAO ĐỘNG – TB VÀ XÃ HỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Lớp: DHOTOCK13C Ngành: Công nghệ kỹ thuật Ô tô

Khoa: Cơ khí động lực

1 Tên đề tài:

Nghiên cứu hệ thống điện điều khiển hộp số tự động A140e lắp trên xe Camry LE.

2 Các tài liệu cơ bản:

[1] Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chi, Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận (1972) Thủy lực và máy thủy lực, NXB Đại học và Trung học Chuyên nghiệp, Hà Nội.

[2] Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên (1996), Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo, N XB

Giáo dục, Hà Nội

[3] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng

(2003), Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[4] Nguyễn Khắc Trai (1999), Cấu tạo hệ thống truyền lực ô tô con, NXB Khoa học và kỹ

thuật, Hà Nội

[5] Tài liệu về hộp số tự động của hãng Toyota

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Tỷ lệ %

Chương I Tổng quan về hộp số tự động 20%

Chương II Đặc điểm kết cấu hệ thống điện điều khiển hộp số tự động A140 40%

Chương III Phương pháp chẩn đoán và quy trình khắc phục một số dạng hư hỏng của hệ

thống điện điều khiển hộp số tự động A140E 40%

4 Bản vẽ và biểu đồ (ghi rõ tên và kích thước bản vẽ)

- Bản vẽ hệ thống điện điều khiển hộp số tự động A140 A3

5 Giáo viên hướng dẫn từng phần:

Hoàng Văn Thụ - Giảng viên khoa Cơ khí độnglực

6 Ngày giao nhiệm vụ tiểu luận tốt nghiệp

Sinh viên hoàn thành và nộp bản Tiểu luận tốt nghiệp cho Hội đồng thi ngày tháng năm 2021.

Sinh viên làm Tiểu luận tốt nghiệp

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI MỞ ĐẦU

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là với các nước có nền kinh tế phát triển Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải

Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta ngành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng hóa và người được vận chuyển trong nội địa bằng ô tô

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành ô tô ngày càng phát triển hơn Khởi đầu từ những chiếc ô tô thô sơ, hiện nay ngành công nghiệp ô tô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáo ứng những yêu cần của con người Những chiếc ô tô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn, để theo kịp với xu thế của thời đại

Nhiều dịch vụ ôtô và sữa chữa và bảo dưỡng ra đời Những dòng xe nhập khẩu hiện nay chủ yếu được trang bị “hộp số tự động” Nhưng nguồn nhân lực trong lĩnh vực sữa chữa hộp số

tự động chưa nhiều Chính vì vậy, em đã nhận tiểu luận tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điện điều khiển hộp số tự động A140E lắp trên xe camry LE” với mong muốn cũng cố

tốt hơn kiến thức đã được truyền thụ để khi ra trường em có thể tham vào nghành ôtô Việt Nam góp phần vào sự phát triển chung của nghành

Em xin được bày tỏ sự cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn Ths Hoàng Văn Thụ đã giúp đỡ

quý báu về tài liệu và sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình giúp em vượt qua những khó khăn vướng mắt trong quá trình thực hiện và hoàn thành tiểu luận của mình

Vinh, ngày tháng năm 2021

Sinh viên thực hiện

NHẬN XÉT (Của giáo viên hướng dẫn) ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

NHẬN XÉT (Của giáo viên phản biện) ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AT Automatic Transmission (Hộp số tự động)

ECT Electronic Controlled Transmission (Hộp số điều khiển điện)

ECU Electronic Controlled Unit (Bộ điều khiển điện tử trung tâm)

ECM Engine Control Module (Khối điều khiển động cơ)

“P” Park (Sử dụng khi đỗ xe)

“N” Neutral (Vị trí trung gian sử dụng khi xe dừng tạm thời động cơ vẫn hoạt

động)

“R” Reverse (Sử dụng khi lùi xe)

“D” Drive (Sử dụng khi cần chuyển số một cách tự động)

“2” Manual Second (Sử dụng khi chạy ở đường bằng)

“L” Manual Low (Sử dụng khi chạy ở đoạn đèo dốc)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 1.1 Nhiệm vụ hộp số tự động

Truyền và biến đổi mômen từ động cơ tới bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và mômen cản sinh ra trong quá trình ôtô chuyển động

Cắt dòng truyền mômen trong thời gian ngắn hoặc dài, thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ôtô

Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ôtôGiúp ôtô khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt dã cần thiết trên đường

1.2 Yêu cầu và phân loại hộp số tự động

1.2.1 Yêu cầu

Thao tác điều khiển hộp số đơn giản, nhẹ nhàng

Khi gài số phải đảm bảo nhẹ không gây va đập

Hộp số phải có tỉ số truyền thích hợp với đặc tính động cơ, tốc độ, điều kiện sử dụng xe, tính kinh tế

Hộp số phải có khả năng có thể ngắt dòng truyền công suất trong thời gian dài.Đảm bảo chất lượng động lực kéo cao

Hiệu suất truyền động tương đối lớn

Độ tin cậy lớn, ít hư hỏng, tuổi thọ cao

Kết cấu phải gọn, trọng lượng nhỏ

1.2.2 Phân loại hộp số tự động

* Theo hệ thống sử dụng điều khiển

Theo hệ thống sử dụng điều khiển hộp số tự động có thể chia thành hai loại, chúng khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô Một loại là điều khiển bằng thủy lực hoàn toàn, nó chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển và loại kia là loạiđiều khiển điện, dùng ngay các chế độ được thiết lập trong ECU (Electronic Controlled Unit:

bộ điều khiển điện tử) để điều khiển chuyển số và khóa biến mô, loại này bao gồm cả chức năng chẩn đoán và dự phòng, còn có tên gọi khác là ECT (Electronic Controlled Transmission: hộp số điều khiển điện)

* Theo vị trí đặt trên xe

Ngoài phân loại theo cách điều khiển thủy lực hay điều khiển điện hộp số tự động còn đượcphân loại theo vị trí đặt trên xe Loại dùng cho các xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động vàđộng cơ đặt trước - cầu sau chủ động (hình 2.2) Các hộp số được sử dụng trên xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại lắp trên xe động cơ đặt trước - cầu

sau chủ động do chúng được lắp đặt trong khoang động cơ nên bộ truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở ngay trong hộp số, còn gọi là “hộp số có vi sai” Hộp số sử dụng cho xe động

cơ đặt trước - cầu sau chủ động có bộ truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở bên ngoài

Cả hai loại động cơ đặt trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước - cầu sau chủ động đều được xây dựng và phát triển trên các dòng xe du lịch đầu tiên khi yêu cầu tự động hóa cho

xe ôtô phát triển, nhưng hiện nay hộp số tự động còn được dùng cho cả xe tải và xe có hai cầu chủ động hay xe sử dụng ở địa hình không có đường đi

2.3.3 Theo cấp số tiến của xe

Ngoài cách phân loại trên còn có một số cách phân loại khác như theo cấp số tiến của hộp

số có được đa phần hộp số tự động có 4 cấp và một số nhà sản xuất đang chuyển dần sang thế

hệ hộp số mới 5 cấp, 6 cấp Và hiện nay số cấp mà hộp số tự động có được cao nhất là 7 cấp Phân loại theo thiết kế cho dòng xe lắp đặt chúng như ôtô du lịch, xe tải, xe siêu trọng

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí của hộp số tự động trên xe

a – Dẫn động cầu trước; b – Dẫn động cầu sau; 1 – Mặt trước; 2 – Cụm cầu và hộp số tự động; 3 – Trục dẫn động; 4 – Hộp số tự động; 5 – Trục các đăng; 6 – Truyền động cuối cùng của vi sai.

Một kiểu hộp số tự động khác hiện đang dần được ứng dụng rộng rãi là hộp số tự động vô cấp CVT (Continuosly Variable Transmission: hộp số tự động vô cấp) Loại hộp số này sử dụngdây đai bằng kim loại và một cặp pulley với độ rộng có thể thay đổi để mang lại tỷ số truyền khác nhau, như loại hộp số MMT (Multi-Matic Transmission) lắp trên mẫu Civic của Honda hay trên mẫu Lancer Gala của Mitsubishi Với loại hộp số này, tỷ số truyền được thay đổi tùy thuộc vào vòng tua của động cơ cũng như tải trọng

1.3 Đặc điểm hệ thống truyền lực xe sử dụng hộp số tự động

1.3.1 Sơ đồ hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực của ôtô được bố trí theo kiểu FF (động cơ nằm ngang đặt ở đằng trước,cầu trước chủ động)

Hộp số được sử dụng trên xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động thiết kế gọn nhẹ hơn

so với loại lắp trên xe động cơ đặt trước - cầu sau chủ động do chúng được lắp đặt trong khoangđộng cơ nên bộ truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở ngay trong hộp số, còn gọi là

“hộp số có vi sai”

Hình 1.2: Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực ôtô

1 – Động cơ; 2 – Bán trục; 3 – Hộp số tự động.

1.3.2 Những điểm nổi bật của hệ thống truyền lực xe sử dụng hộp số tự động

Do ôtô có cầu trước là cầu chủ động nên hộp số đặt nằm ngang Mômen xoắnđược truyền từ động cơ qua biến mô, qua bộ truyền lực hành tinh đến hộp vi sai rồi rahai bánh xe trước Do đó, hộp vi sai được đặt bên trong hộp số, vì thế hộp số có kếtcấu nhỏ gọn

Việc thay đổi tỷ số truyền của hộp số cho phù hợp với chế độ động cơ được điềukhiển bởi hộp điều khiển hộp số tự động kết nối với hộp điều khiển động cơ

Khối điều khiển điện tử hộp số tự động nhận thông tin từ những cảm biến đặttrên xe sau đó xử lý những thông tin đó và chuyển đổi thành những tín hiệu ra điềukhiển những van điện từ để thực hiện việc thay đổi tỷ số truyền của hộp số

Với loại hộp số tự động này có những ưu điểm sau:

Có thể sang số mà không cần cắt công suất truyền động từ động cơ, việc sang sốlựa chọn tỷ số truyền thích hợp cho chế độ làm việc của ôtô được hộp điều khiểnhộp số tự động tính toán và điều khiển nên thời gian và hành trình gia tốc ngắn hơn so với hộp số thông thường và có hiệu suất cao hơn

Không có bộ đồng tốc, làm việc êm dịu.

Kết cấu nhỏ gọn hơn so với hộp số thông thường khi có cùng số cấp và tỷ số truyền

và hệ thống truyền động theo kiểu cổ điển đã được thay bằng biến mô 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 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hộp số tự động.

1.4.1 Cấu tạo chung

1.4.1.1 Biến mô thủy lực

Biến mô thuỷ lực là loại khớp nối bằng chất lỏng có vai trò truyền mô men xoắn từ động cơđến trục vào hộp số Biến mô thuỷ lực nằm ngay giữa động cơ và hộp số

* Cấu tạo của biến mô thuỷ lực gồm:

Bộ bánh bơm kết nối với động cơStator định hướng môi chấtTuabin kết nối với hộp số

* Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của biến mô có thể hình dung như việc đặt 2 chiếc quạt máy 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 cho quạt 2 quay chuyển trả lại cho quạt 1

Xe dừng: Khi xe dừng, máy vẫn nổ, động cơ vẫn dẫn động bộ bánh bơm nhưng không đủ mạnh để làm tuabin hoạt động Khi xe bắt đầu bắt đầu chạy, bánh bơm xoay nhanh hơn đủ lực dẫn động cho tuabin Lúc này sự khuếch đại bắt đầu diễn ra do sự chênh lệch lớn giữa tốc độ bánh bơm và tuabin

Xe tăng tốc: Khi xe tăng tốc, bánh bơm xoay nhanh hơn dẫn đến tuabin cũng quay nhanh hơn Sự khuếch đại sẽ giảm khi tốc độ tuabin tăng cao

Hình 1.3: Cấu tạo biến mô thủy lực trong hộp số tự động 1.4.1.2 Hộp số hành tinh

Hộp số hành tinh có vai trò quan trọng nhất trong hộp số xe tự động Cấu tạo của hộp sốhành tinh gồm:

Bánh răng mặt trời (còn gọi là bánh răng định tinh): là bánh răng có kích thước lớn nhất, nằm ở vị trí trung tâm

Bánh răng hành tinh: là các bánh răng hành tinh có kích thước nhỏ hơn, ăn khớp

và xoay quanh bánh răng mặt trời

Bánh răng bao (Vòng đai ngoài): Bánh răng bao bao quanh toàn bộ bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh Bánh răng bao ăn khớp với bánh răng hành tinh Ở hộp số tự động, mặt ngoài của bánh răng bao được thiết kế nhiều rãnh để

ăn khớp với những đĩa ma sát của ly hợp

Cần dẫn (Lồng hành tinh): trục của bánh răng hành tinh liên kết với một cần dẫnđồng trục với bánh răng mặt trời và vành đai ngoài

Bất kể bộ phận nào trong 3 bộ phận bánh răng mặt trời, lồng hành tinh và vành đai 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 cố định Sự thay đổi của bộ phận đầu vào hoặc bộ phận cố định sẽ cho tỷ số truyền đầu ra khác nhau

Tỷ số truyền giảm khi tốc độ đầu vào nhỏ hơn tốc độ đầu ra Tỷ số truyền tăng khi tỷ số đầuvào lớn hơn tỷ số đầu ra Khi tỷ số giảm đi cùng với chuyển động đầu vào và đầu ra ngược nhau thì cho số lùi

Hình 1.4: Cấu tạo của bộ bánh răng hành tinh 1.4.1.3 Hệ thống thủy lực

* Hệ thống thủy lực gồm các cụm cơ bản sau:

Nguồn cung cấp năng lượng gồm: bơm dầu, van điều tiết áp suất

Bộ chuyển đổi và tín hiệu chuyển số

Bộ van thủy lực chuyển số

Bộ tích năng giảm chấmCác đường dầu

* Bộ điều khiển thuỷ lực có ba chức năng sau.

Tạo ra áp suất thuỷ lực, bơm dầu có chức năng tạo ra áp suất thuỷ lực Bơm dầusản ra áp suất thuỷ lực cần thiết cho hoạt động của hộp số tự động bằng việc dẫnđộng vỏ bộ biến mô (động ca)

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 thi việc chuyển các số được thực hiện Đường dẫn dầu được tạo ra tuỳ thuộc vào vị trí chuyển số do van điềukhiển thực hiện

Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống thủy lực

Hình 1.6: Hệ thống thủy lực 1.4.1.4 Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển hộp số tự động nhằm mục đích chuyển hoá tín hiệu thức thi động cơ

và tốc độ ôtô thành tín hiệu thuỷ lực, trên cơ sở đó hệ thống điều khiển thuỷ lực sẽ thực hiện việc đóng mở các ly hợp và phanh của bộ truyển hành tinh để tự động thay đổi tỉ số truyền của hộp số phù hợp với các chế độ hoạt động của ôtô,

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý của hệ thống điều khiển được mô tả trên hình 1.7

Hình 1.7: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý của hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển hộp số tự động bao gồm hệ thống điều khiển thủy lực trong đó gồm cócác đầu, bơm dầu để tạo ra áp suất thuỷ lực, các loại vai có chức năng khác nhau, các khoang vàống dẫn ầu để điều đầu đến các ly hợp và thành trong bộ truyền hành tinh Hầu hết các san trong hệ thống điều khiển thuỷ lực được bài trí chung trong bộ thân vạn nằm bên dưới bọ truyền hành tỉnh (Hydraulic Control Unit) Đây được coi là bộ phần chấp hành của hệ thống điều khiển Để điêu khiển bỏ phiên chấp hành hoạt động, bộ điều khiển hộp số tự động cần có hai tín hiệu được coi là tín hiệu gốc, đó là:

Tín hiệu mức tải động cơ Theo đó mở của bướm ga tín hiệu mức tải của động

cơ tạo ra áp suất thuỷ lực (còn gọi là áp suất bướm ga) đưa đến bộ điều khiển thủy lực,

Tín hiệu tốc độ của ôtô: Tín hiệu này được lấy từ van ly tâm được dẫn động tự

từ trục thứ cấp của hộp số Tùy theo tốc độ của ôtô, van ly tâm tạo ra áp suất thủy lực (còn gọi là áp suất ly tâm) cũng được đưa đến bộ điều khiển thủy lực

1.4.2 Nguyên lý hoạt động chung của hộp số tự động

Dòng truyền công suất từ động cơ qua biến mô đến hộp số và đi đến hệ thống truyền động sau đó nhờ cấu tạo đặc biệt của mình biến mô vừa đóng vai trò là một khớp nối thủy lực vừa là một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực, cũng là bộ phận khuyếch đại momen từ động cơ đến hệ thống truyền lực phía sau tùy vào điều kiện sử dụng Hộp số không thực hiện truyền công suất đơn thuần bằng sự ăn khớp các bánh răng mà còn thực hiện truyền công suất qua các

ly hợp ma sát, để thay đổi tỷ số truyền và đào chiều quay thì trong hộp số sử dụng các phanh và

cơ cấu hành tinh đặc biệt với sự điều khiển tự động bằng thủy lực hay điện tử

Hình 1.8: Dòng truyền công suất trên xe có sử dụng hộp số tự động

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại hộp số tự động, phát triển theo xu hưởng nâng cao sựchính xác và hợp lý hơn trong quá trình chuyển số, kèm theo là giá thành và công nghệ sản xuất, tuy nhiên chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động là giống nhau Trong hộp số tự động

sự vận hành tất cả các bộ phận và kết hợp vận hành với nhau ảnh hưởng đến toàn bộ hiệu suất làm việc của cả hộp số tự động nên yêu cầu về tất cả các cụm chi tiết hay bộ phận cấu thành nênhộp số điều có yêu cấu rất khắt khe về thiết kế cũng như chế tạo

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ

TỰ ĐỘNG A140E 2.1 Thông số kỹ thuật xe Toyota Camry LE.

Ôtô Toyota Camry LE là loại xe cao cấp được sản xuất từ năm 1996 của hãngTOYOTA hiện đang có mặt tại Việt Nam Cùng với sự phát triển của khoa học kỹthuật, nhằm nâng cao tiện ích cho người sử dụng, cũng như tính cạnh tranh trên thịtrường nên các đặc tính kỹ thuật của xe không ngừng được nâng cao để phục vụ lợi íchcủa con người, bảo vệ môi trường Kiểu dáng mới, sắc sảo với những chi tiết mạCrôm Những thiết kế phía trước mới như lưới tản nhiệt vây cá dọc, cản trước lớn, đènsương mù được thiết kế lớn hơn, cần gạt nước cảm ứng tự động, cụm đèn sau với côngnghệ LED và phần trang trí phía sau rộng hơn Nội thất xe sử dụng nhiều thiết kế mớinhư đồng hồ, chiếu sáng khi mở cửa, ghế da sang trọng và các lỗ thông hơi tăng cảmgiác thoải mái kết hợp với điều chỉnh ghế theo ý muốn, bảng điều khiển ốp vân gỗ

Bảng 2.1 : Các thông số kỹ thuật chính của ôtô Toyota Camry LE

8 Số chỗ ngồi (kể cả người lái) n Chỗ 5

10 Đường kính xylanh x hành trình piston D x S mm 87 x 91

11 Cơ cấu phân phối khí DOHC 16 – xupapDẫn động đai

12 Công suất cực đại Ne max HP/RMP 125/5400

13 Mô men xoắn cực đại Me max Lbft/RMP 145/4400

Hình 2.1: Hình vẽ tổng thể ôtô Toyota Camry LE

Bảng 2.2: Các tỷ số truyền của hộp số tự động A140e

Tỷ số truyền hộp số

2.2 Cấu tạo chung của hộp số A140e

2.2.1 Sơ đồ cấu tạo chung

Hình 2.2: Cấu tạo chung hộp số A140E

Khi xe vận hành, các cảm biến sẽ phát hiện tốc độ xe, độ mở bướm ga và vị trí cần số biến chúng thành tín hiệu điện và gửi về ECU Dựa trên các tín hiệu này ECU điều khiển các ly hợp,phanh để chuyển số phù hợp với tải trọng thông qua các van điện từ

Theo sơ đồ điều khiển (hình 2.2) thì hộp số A140e gồm:

Bộ biến mô: Để truyền và khuyêch đại mô men

Cụm bánh răng hành tinh: Để chuyển số nhằm giảm tốc, đảo chiều, tăng tốc và vào số trung gian

Bộ điều khiển thủy lực: Để điều khiển áp suất thủy lực, sao cho bộ biến mô và

bộ truyền bánh răng hành tinh hoạt động êm dịu

Các cảm biến: Công tắc chọn chế độ hoạt động; công tắc khởi động số trung gian; cảm biến vị trí bướm ga; cảm biến nhiệt độ nước làm mát; cảm biến tốc độ; công tắc đèn phanh; công tắc chính OD

ECU động cơ và ECT: Dựa trên tín hiệu cảm biến để kích hoạt các van điện từ đóng mở trong mạch dầu điều khiển nhằm tạo ra điều khiển xe tối ưu Nó còn

có chức năng tự chuẩn đoán và chức năng dự phòng

* Sơ đồ hóa hộp số

Hình 2.3: Sơ đồ hóa hộp số A140E

1- Phanh số truyền tăng B 0 ; 2- Ly hợp số truyền tăng C 0 ; 3- Bánh răng hành tinh; Phanh ma sát ướt B 3 ; 5- Khớp 1 chiều F 2 ; 6- Phanh ma sát ướt B 2 ; 7- Ly hợp C 1 ; 8- Phanh dải

4-B 1 ; 9- Ly hợp C 2 ; 10- Bơm dầu; 11- biến mô thủy lực; 12- Trục sơ cấp hộp số; 13- Trục trung gian hộp số; 14- Khớp 1 chiều F 1 ; 15- Truyền lực chính; 16- Trục thứ cấp của hộp số; 17- Khớp 1 chiều F 0

2.2.2 Các chế độ làm việc

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

- “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

Bảng 2.3: Các dãy số hộp số A140e

2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc hộp số A140E

2.3.1 Cấu tạo

2.3.1.1 Bộ biến mô

a) Cấu tạo biến mô

Bánh bơmBánh 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 dòng dẫn hướng được lắp trên mép trong của các cánh để đường dẫn dòng dầu được êm

Hình 2.4: Cấu tạo bánh bơm

Bánh tua binRất nhiều cánh được lắp trên bánh tua bin giống trường hợp bánh bơm Hướng cong của các cánh này ngược chiều với hướng cong của bánh bơm Bánh tua bin được lắp trên trục sơ cấp của hộp số sao cho các bánh bên trong nó nằm đối diện với các cánh của bánh bơm với mộtkhe hở rất nhỏ ở giữa

Hình 2.5: Cấu tạo bánh tua bin

StatoStato nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin Qua khớp 1 chiều nó được lắp trên trục stato và trục này được cố định trên vỏ hộp số

Hình 2.6: Cấu tạo Stato b) Hoạt động của stato

Dòng dầu trở về 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 cánh bơm và

bổ sung thêm lực đẩy cho cánh bơm do đó làm tăng mô men

c) Hoạt động của khớp 1 chiều

Khớp 1 chiều cho phép stato quay theo 1 chiều quay của trục khủy động cơ Tuy nhiên nếu Stato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp một chiều sẽ khóa stato để ngăn không cho nó quay

d) Nguyên lý của bộ biến mô

Sự truyền mô men Khi tốc độ bánh bơm tăng thì lực ly tâm làm cho dầu băt đầu chảy từ tâm bánh bơm ra ngoài Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép văng ra khỏi bánh bơm Dầu va vào cánh bơm của tua bin làm cho bánh tua bin bắt đầu quay cúng chiều với bánh bơm Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của bánh tua bin Khi nó được chui vào trong bánh tua bin thì mặt

cong trong của cánh thì sẽ đổi hướng dầu ngược lại về phía bánh bơm, và chu kì lại bắt đầu lại

từ đầu

Việc truyền mô men được thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm và bánh tua bin

Hình 2.7: Sự truyền mô men

Khuyếch đại mô men Việc khuyếch đại mô men do biến mô thực hiện bằng cách dẫn dầu khi nó vẫn còn năng lượng sau khi nó 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 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

Hình 2.8: Sự khuyếch đại mô men của bộ biến mô e) Hoạt động của bộ biến mô

Động cơ chạy không tải, xe dừngKhi động cơ chảy không tải thì mô men do động cơ sinh ra nhỏ nhất Nếu gài phanh (phanhtay hoặc phanh chân) thì tải trên bánh tua bin rất lớn vì nó không thể quay được Tuy nhiên, do

xe bị dừng nên tỉ số truyền tốc độ của bánh tua bin so với cánh bơm bằng không trong khi tỉ số

truyền mô men ở trị số lớn nhất Do đó, bánh tua bin luôn sẵn sàng để quay với một mô men lớn hơn mô men do động cơ sinh ra

Hình 2.9: Hoạt động của bộ biến mô khi xe dừng

Khi xe bắt đầu chuyển động Khi nhả phanh thì bánh tua bin có thể quay cùng với trục sơ cấp của hộp số Do đó, bánh tua bin quay với một mô men lớn hơn mô men do động cơ sinh ra khi đạp bàn đạp ga Như vậy

xe bắt đầu chuyển động

Hình 2.10: Hoạt động bộ biến mô khi xe hoạt động

Khi xe chạy 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, tỉ số truyền mô men 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 bắt đầu giảm xuống Nói cách khác, bộ biến mô bắt đầu hoạt động như một khớp nối thủy lực Do đó, tốc độ xe tăng gần như theo tỉ lệ thuận với tốc độ động cơ

Bộ biến mô chỉ hoạt động như một khớp nối thủy lực Bánh tua bin quay ở tốc độ gần đúng tốc độ của bánh bơm.

2.3.1.2 Bộ truyền bánh răng hành tinh

a) Các bộ truyền hành tinh trước và sau

Trong hộp số tự động A140E của TOYOTA sử dụng một bộ bánh răng hành tinh 3 tốc độ loại SIMPSON và một bộ truyền hành tinh OD loại WILLD cho số truyền tăng như trên hình 2.11

- Bộ bánh răng hành tinh 3 tốc độ lọai SIMPSON là một bộ truyền có hai bộ bánh răng hành tinh đơn giản được bố trí trên cùng một trục Chúng được bố trí ở vị trí trước và sau trong hộp số và được nối với nhau thành một khối bằng bánh răng mặt trời Mỗi bánh răng hành tinh của bộ truyền hành tinh được lắp trên trục hành tinh của cần dẫn và ăn khớp với bánh răng bao, bánh răng mặt trời của bộ truyền

- Bộ truyền hành tinh cho số truyền tăng được lắp bên cạnh bộ truyền hành tinh 3 tốc độ, nó

chủ yếu một bộ truyền hành tinh đơn giản (loại WILLD), một phanh số truyền tăng (B 0) để giữ

bánh răng mặt trời, một ly hợp số truyền tăng (C 0) để nối bánh răng mặt trời và cần dẫn, một

khớp một chiều cho số truyền tăng (F 0) như hình 2.11 Công suất được đưa vào cần dẫn số truyền tăng và đi ra từ bánh răng bao của bộ truyền hành tinh này

Sơ đồ bố trí các bộ truyền hành tinh hộp số tự động A140E như hình 2.11

Hình 2.11 Sơ đồ bố trí các bộ truyền hành tinh hộp số tự động A140E

1 – Trục sơ cấp của hộp số; 2 – Cần dẫn bộ truyền hành tinh trước; 3- Bánh răng hành

tinh trước; 4 – Bánh răng bao trước; 5 – Bánh răng mặt trời trước và sau; 6 – Bánh răng bao sau;

7 – Trục trung gian; 8 – Cần dẫn số truyền tăng OD; 9 – Bánh răng bao số truyền tăng OD;

10 – Bánh răng mặt trời OD; 11 – Bánh răng chủ động trung gian; 12 – Bánh răng bị động

B3 B0

14

13 10

14

13 10

trung gian; 13 – Cần dẫn bộ truyền hành tinh sau; 14 – Bánh răng hành tinh sau; 15 – Trục thứ cấp hộp số.

Bánh răng trung gian chủ động tương ứng với trục thứ cấp của hộp số, được lắp ghép bằng mối ghép then hoa với trục trung gian và ăn khớp với bánh răng bị động trung gian Bánh răng mặt trời trước và sau quay cùng một khối với nhau Cần dẫn bộ truyền hành tinh trước và bánh răng bao bộ truyền hành tinh sau ăn khớp bằng then hoa với trục trung gian như hình 2.11 Chức năng của các bộ phận:

- Ly hợp số truyền thẳng OD (C 0) nối cần dẫn bộ truyền OD với bánh răng mặt trời

- Ly hợp số tiến (C 1) dùng để nối trục sơ cấp với bánh răng bao của bộ truyền trước

- Ly hợp số truyền thẳng (C 2) dùng nối trục sơ cấp với bánh răng mặt trời trước và sau

- Phanh OD (B 0) khóa bánh răng mặt trời OD ngăn không cho nó quay theo cả hai chiều thuận và ngược kim đồng hồ

- Phanh dải (B 1) khóa bánh răng mặt trời trước và sau không cho chúng quay theo cả hai chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ

- Phanh ma sát ướt (B 2) khóa bánh răng mặt trời trước và sau, không cho chúng quay theo

chiều kim đồng hồ trong khi khớp một chiều F 1 đang hoạt động

- Phanh ma sát ướt (B 3) khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh sau ngăn không cho chúng quay

cả chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ

- Khớp một chiều (F 1 ) khi (B 2) hoạt động, nó khóa cứng bánh răng mặt trời trước và sau không cho chúng quay ngược chiều kim đồng hồ

- Khớp một chiều OD (F 0) khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh OD, ngăn không cho nó quay

cả thuận và ngược chiều kim đồng hồ xung quanh bánh răng mặt trời

- Khớp một chiều (F 2) khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh sau, ngăn không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ

Hình 2.12: Chế độ giảm tốc

* Đảo chiều

Đầu vào: Bánh răng mặt trời

Đầu ra: Bánh răng bao

Cố định: Cần dẫn

Khi cần dẫn được cố định tại vị trí và bánh răng mặt trời quay và bánh răng bao quay trêntrục và hướng quay được đảo chiều

Hình 2.13: Chế độ đảo chiều

* Nối trực tiếp (truyền thẳng)

Đầu vào: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao

Đầu ra: Cần dẫn

Do bánh răng bao và bánh răng mặt trời quay cùng nhau với cùng tốc độ nên cần dẫn cũngquay với cùng tốc độ đó

a) Cấu tạo

Hệ thống điều khiển thủy lực gồm bơm dầu, các van điều khiển thủy lực, bộ điều khiển áp suất và các bộ tích năng Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động A140E như hình 2.16 11

2

4

9 B

A

Hình 2.16: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động A140E

A – Hệ thống điều khiển thủy lực; B – Thân van bộ điều khiển thủy lực;

1 – Bơm dầu; 2 – Van bướm ga; 3 – ECT; 4 – Van điều chỉnh áp suất; 5 – Các van điều khiển ly hợp, phanh và khóa biến mô; 6 – Solenoid chuyển số và khóa biến mô; 7 – Các bộ ly hợp và phanh; 8 – Điều khiển chuyển số; 9 –Điều khiển khóa biến mô

b) Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống điều khiển thủy lực

- Nhận biết các tín hiệu chính: góc mở bướm ga và tín hiệu xe…

- Cung cấp dầu đến các bộ ly hợp, bộ phanh để điều khiển chuyển số

- Cung cấp dầu có áp suất đến bộ biến mô, bôi trơn, làm mát hộp số

c) Các bộ phận chính của hệ thống điều khiển thủy lực

* Bơm dầu

Cấu tạo bơm dầu sử dụng trong hộp số tự động A140E như hình 2.17

Hình 2.17: Cấu tạo bơm dầu

1 - Vỏ bơm; 2 - Bánh răng chủ động; 3 - Bánh răng bị động.

Bơm dầu được đặt giữa vách bộ biến mô và hộp số hành tinh nó 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 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.

* 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 2.18

Hình 2.18: 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”.

* Van điều áp sơ cấp

Van điều áp sơ cấp (hình 2.19) 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

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

Hình 2.19: 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.

Ở vị trí “R”, áp suất cơ bản được tăng lên hơn nữa để ngăn không cho ly hợp và phanh bị trượt

* Van điều áp thứ cấp

Van điều áp thứ cấp (hình 2.20) nhận áp suất chuẩn từ van điều áp sơ cấp để tạo ra áp suất biến mô và bôi trơn

Hình 2.20: 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

* Van chuyển số