(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F

(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH : NGUYỄN HỮU TUẤN MSSV: 15145406

NGUYỄN DUY HÙNG MSSV: 15145251 Khóa : 2015

Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

GVHD: Th.S THÁI HUY PHÁT

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019

NGHIÊN CỨU THI CÔNG

MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA A343F

LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của Khoa Cơ khí động lực trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, cùng với sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn ThS Thái Huy Phát, nhóm chúng em đã thực hiện đồ án với đề tài “Nghiên cứu thi công mô hình hộp số tự động Toyota A343F”

Sau thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thi công đã hoàn thành Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Thầy Thái Huy Phát– Giảng viên hướng dẫn Đã tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài

Tập thể quý Thầy, Cô khoa Cơ khí động lực, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ chúng em có được những kiến thức chuyên môn cần thiết để hoàn thành tốt chương trình học tập

Thời gian làm đề tài tốt nghiệp vừa qua thực sự là khoảng thời gian giúp chúng em

ôn tập và cũng cố lại các kiến thức các kiến thức đã được các thầy cô truyền đạt, bên cạnh

đó tích lũy thêm các kiến thức mới

Trong quá trình làm đề tài, do hạn chế trong kinh nghiệm và trình độ chuyên môn, thời gian thực hiện có hạn nên sai sót là không thể tránh khỏi nên nhóm rất mong sẽ nhận được sự đóng góp ý kiến của Thầy Cô và các bạn

Sau cùng, nhóm chúng em xin kính chúc quý Thầy, cô dồi dào sức khoẻ, giữ vững niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh truyền đạt tri thức cho các thế hệ mai sau

Trân trọng!

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019 Nhóm sinh viên thực hiện

TÓM TẮT

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 công nghiệp hiện nay, ô tô 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 ô tô, 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 Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác

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 tự động ngày càng phổ biến Trong các ngành công nghiệp thì công nghiệp ô tô là một trong những ngành công nghiệp có tiềm năng ở nước ta Do sự tiến bộ về khoa học kĩ thuật ngành công nghiệp ô tô đã cho ra đời hộp số tự động từ những năm 1977 Hộp số tự động đã có nhiều cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng cũng như chất lượng nhằm nâng cao hiệu suất của động cơ và đảm bảo an toàn tiện ích cho người sử dụng trong quá trình sang số êm hơn mà người lái khi sang số không cần nhiều thao tác, những ưu điểm trong thiết kế giúp công suất hộp số tăng lên, khả năng tăng tốc của xe cũng tăng Cũng như hộp số cơ khí hộp số tự động cho phép nhận công suất động cơ ở một phạm vi nhất định ở đầu vào nhưng ở đầu ra hộp số tự động cung cấp cho nhu cầu chủ động một phạm vi tốc độ lớn hơn Hộp số tự động sử dụng hệ thống bánh răng ăn khớp sẵn để lợi dụng hiệu quả của động cơ và giúp động cơ cung cấp cho bánh xe vùng tốc độ phù hợp nhất theo chế độ tải trọng của xe và theo ý muốn người vận hành

Do vậy nhu cầu học tập, sửa chữa và 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 chung và hộp số tự động

số điều khiển bằng điện tử, việc nghiên cứu và nắm vững hộp số tự động là cần thiết Dựa trên mô hình cũ sẵn có và các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, tiến hành khảo sát nguyên lý làm việc của hộp số tự động, của các cụm chi tiết, giải thích

bản chất của các hiện tượng xảy ra trong quá trình hoạt động của hộp số tự động, làm cơ

sở cho quá trình thiết kế và thi công mô hình

Chúng em chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA A343F.” với hy vọng rằng mô hình này có thể giúp sinh viên nắm rõ nguyên lý hoạt động của hộp số đồng thời suy nghĩ hướng phát triển mới cho hệ thống điều khiển hộp số Góp phần nâng cao chất lượng sinh viên đầu ra để phục vụ cho sự phát triển của nền công nghiệp Ô tô hiện đại

Với thời gian gần 4 tháng nghiên cứu và thi công thiết kế mô hình, chúng em đã hoàn thành được nhiệm vụ đề tài đặt ra Sản phẩm hoàn thiện gồm:

➢ Một mô hình hộp số tự động A343F hoàn chỉnh có khả năng vận hành hiển thị đầy

đủ thông tin trên bảng điều khiển

➢ Một tập thuyết minh, nội dung được thể hiện rõ qua 6 chương gồm:

• CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

• CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

• CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F

• CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F

• CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH MÔ HÌNH VÀ ỨNG DỤNG

• CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trong quá trình làm việc có những mặt hạn chế về tài liệu cũng như kiến thức vì thế

đề tài sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong quý Thầy, Cô và các bạn sinh viên thông cảm và góp ý để đề tài chúng em được hoàn thiện hơn Chúng em Nguyễn Hữu Tuấn

và Nguyễn Duy Hùng , xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ix

DANH MỤC CÁC HÌNH xi

DANH MỤC CÁC BẢNG xvi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1

1.1 Lý do chọn đề tài: 1

1.2 Ý nghĩa của đề tài: 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: 2

1.4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu: 2

1.5 Phạm vi nghiên cứu của đề tài: 2

1.6 Nội dung nghiên cứu: 2

1.7 Phương pháp nghiên cứu: 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 4

2.1 Lịch sử phát triển của hộp số tự động: 4

2.2 Các ưu điểm của hộp số tự động: 6

2.2.1 Vì sao phải dung hộp số tự động: 6

2.2.2 Các ưu điểm của hộp số tự động: 7

2.3.2 Theo vị trí đặt trên xe: 8

2.3.3 Theo cấp số tiến: 10

2.3.4 Phân loại theo tỉ số truyền: 10

2.4 Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động: 11

2.5 Các tay số và tình huống sử dụng các tay số trong hộp số tự động: 13

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F 15

3.1 Giới thiệu chung về hộp số tự động A343F: 15

3.1.1 Biến mô thủy lực: 17

3.1.2 Bánh bơm: 18

3.1.3 Bánh tuabin: 19

3.1.4 Stato: 20

3.1.6 Khớp một chiều: 22

3.1.7 Khớp khóa biến mô: 24

3.1.8 Bộ truyền bánh răng hành tinh: 26

3.1.8.1 Các bộ truyền hành tinh trước và sau: 26

3.1.8.2 Hoạt động của bộ truyền hành tinh: 26

3.1.8.2.1 Giảm tốc: 26

3.1.8.2.2 Tăng tốc 27

3.1.8.2.3 Đảo chiều 28

3.1.8.3 Tỷ số truyền trong bộ truyền hành tinh 29

3.1.9 Các ly hợp: 30

3.1.9.1 Kết cấu: 30

3.1.9.2 Hoạt động: 30

3.1.9.2.1 Điều khiển thủy lực: 30

3.1.9.2.2 Dòng truyền công suất khi các ly hợp hoạt động: 31

3.1.10 Các phanh sử dụng trong hộp số: 32

3.1.10.1 Phanh dải: 32

3.1.10.1.1 Kết cấu: 32

3.1.10.1.2 Hoạt động: 32

3.1.10.2 Phanh ướt nhiều đĩa B2, B3 và B0: 34

3.1.10.2.1 Kết cấu: 34

3.1.10.2.2 Điều khiển thủy lực: 34

3.1.11 Khớp một chiều F1 và F2: 35

3.2 Sơ đồ kết cấu và nguyên lý hoạt động của hộp số tự động A343F: 36

3.2.1 Sơ đồ kết cấu hộp số tự động A343F: 36

3.2.2 Nguyên lý hoạt động hộp số tự động A343F: 38

3.2.2.1 Giới thiệu bộ truyền hành tinh hộp số tự động A343F: 38

3.2.2.2 Các dãy số: 40

3.2.2.2.1 Dãy “D” hoặc “2” số 1: 40

3.2.2.2.2 Dãy “D” số 2: 41

3.2.2.2.3 Dãy “D” số 3: 42

3.2.2.2.4 Dãy “D” số truyền tăng OD: 44

3.2.2.2.7 Dãy “R” : 47

3.2.2.2.8 Dãy “N” và “P”: 48

3.3 Hệ thống điều khiển thủy lực và điện tử ở hộp số tự động A343F: 49

3.3.1 Hệ thống điều khiển điện tử: 51

3.3.1.1 Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống điều khiển điện tử: 51

3.3.1.2 Các cảm biến và công tắc: 51

3.3.1.2.1 Cảm biến vị trí cánh bướm ga (TPS): 51

3.3.1.2.2 Cảm biến tốc độ xe (VSS) và Cảm biến tốc độ trục thứ cấp (OSS) : 53 3.3.1.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (THW): 55

3.3.1.2.4 Cảm biến vị trí cần số (TR): 56

3.3.1.2.5 Công tắc chọn chế độ hoạt động: 57

3.3.1.2.6 Công tắc đèn phanh: 58

3.3.1.2.7 Công tắc chính OD: 58

3.3.1.2.8 ECU điều khiển chạy tự động: 59

3.3.1.3 Các điều khiển chính: 60

3.3.1.3.1 Điều khiển thời điểm chuyển số: 60

3.3.1.3.2 Sơ đồ chuyển số: 61

3.3.1.3.3 Điều khiển khóa biến mô: 63

3.3.1.3.4 Chức năng chẩn đoán: 65

3.3.2 Hệ thống điều khiển thủy lực: 66

3.3.2.1 Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống điều khiển thủy lực: 66

3.3.2.2 Các bộ phận chính của hệ thống điều khiển thủy lực: 67

3.3.2.2.1 Bơm dầu: 67

3.3.2.2.2 Van điều khiển: 68

3.3.2.2.3 Van điều áp sơ cấp: 68

3.3.2.2.4 Van điều áp thứ cấp: 69

3.3.2.2.5 Van bướm ga: 70

3.3.2.2.6 Van chuyển số: 71

3.3.2.2.7 Van điện từ: 72

3.3.2.2.8 Van rơle khóa biến mô và van tín hiệu khóa biến mô 73

3.3.2.2.9 Van ngắt giảm áp: 74

3.3.2.2.10 Van điều biến bướm ga: 74

3.3.2.2.11 Bộ tích năng 75

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ THI CÔNG ĐIỀU KHIỂN HỘP

SỐ TỰ ĐỘNG A343F 77

4.1 Giới thiệu, thi công cơ khí mô hình hộp số tự động A343F: 77

4.1.1 Giới thiệu mô hình: 77

4.1.1.1 Ý tưởng thi công phần cơ khí: 77

4.1.1.2 Các chi tiết trên mô hình: 78

4.1.1.3 Giới thiệu ý tưởng thiết kế : 79

4.1.1.4 Motor điện: 80

4.1.1.5 Cụm van điện từ khí nén: 81

4.1.1.6 Đồng hồ báo áp suất khí nén: 82

4.1.2 Thi công phần cơ khí của hộp số tự động A343F: 83

4.1.2.1 Thiết kế và thi công khung đỡ hộp số: 83

4.1.2.2 Thi công cắt vỏ hộp số: 84

4.1.2.3 Thi công đưa đường khí nén vào hộp số: 85

4.1.2.4 Thi công khóa biến mô thủy lực: 86

4.1.2.5 Thi công motor dẫn động và cơ cấu truyền động: 87

4.1.2.6 Thi công lắp đặt cơ cấu chuyển số, bàn đạp ga và các cảm biến: 87

4.1.2.7 Thi công lắp đặt cụm van solenoid và cụm dây dẫn khí nén 88

4.1.2.8 Thi công chi tiết bảo vệ: 90

4.1.2.9 Thiết kế và thi công bảng hiển thị: 90

4.1.2.10 Sơn mô hình và hoàn thiện phần cơ khí: 92

4.2 Thi công hệ thống điều khiển hộp số tự động A343F: 92

4.2.1 Thiết kế hệ thống điều khiển mô hình hộp số tự động A343F: 92

4.2.1.1 Thiết kế lưu đồ điều khiển mô hình hộp số tự động 92

4.2.1.2 Ứng dụng thuật toán Fuzzy điều khiển mô hình hộp số tự động A343F: ………102

4.2.1.2.1 Tổng quan về thuật toán Fuzzy logic: 102

4.2.1.2.2 Điều khiển hộp số tự động bằng Fuzzy logic: 102

4.2.1.2.3 Viết chương trình điều khiển hộp số tự động A343F: 114

4.2.2 Thi công điều khiển điện tử cho mô hình hộp số tự động A343F: 120

4.2.2.1 Mạch điều khiển Arduino: 120

4.2.2.2 LCD: gồm 6 leb 7 đoạn: 123

4.2.3 Thi công mạch điện cho mô hình: 124

4.2.3.1 Đi dây điện và lắp mạch: 124

4.2.3.2 Sơ đồ mạch điện tổng quát của mô hình hộp số tự động A343F: 125

4.3 Nguyên lí làm việc của mô hình hộp số tự động A343F: 125

CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH MÔ HÌNH VÀ ỨNG DỤNG 128

5.1 Vận hành mô hình: 128

5.1.1 Những lưu ý trước khi vận hành: 128

5.1.2 Vận hành mô hình: 128

5.2 Ứng dụng mô hình hộp số tự động A343F: 134

5.2.1 Bài thực hành số 1: 134

5.2.2 Bài thực hành số 2: 140

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 146

6.1 Kết luận: 146

6.2 Kiến nghị: 146

TÀI LIỆU THAM KHẢO 147

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

STT CHỮ VIẾT

1 "2" Manual Second Tay số sử dụng khi chạy

Transmission Hộp số điều khiển bằng điện

STT CHỮ VIẾT

13 FF Front-Wheell Drive Động cơ đặt trước, cầu trước

17 TPS Throttle Position Sensor Cảm biến vị trí bướm ga

18 THW Water Temperature Sensor Cảm biến nhiệt độ nước làm

mát

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2 1 Hai loại hộp số tự động được phân loại theo hệ thống sử dụng để điều khiển 8

Hình 2 2: Sơ đồ vị trí của hộp số tự động trên xe 9

Hình 2 3: Hộp số tự động vô cấp 10

Hình 2 4: Hộp số tự động có cấp 11

Hình 2 5: Dòng truyền công suất trên xe có sử dụng hộp số tự động 12

Hình 2 6: Các dạng tay số 13

Hình 3 1: Vị trí các chi tiết các van chuyển số và các cảm biến 16

Hình 3 2: Tổng quan các chi tiết của hộp số A343F 17

Hình 3 3: Cấu tạo bộ biến mô 18

Hình 3 4: Sơ đồ vị trí bánh bơm trong biến mô 19

Hình 3 5: Sơ đồ vị trí bánh tuabin trong biến mô 20

Hình 3 6: Sơ đồ vị trí lắp bánh phản ứng trong biến mô thủy lực 21

Hình 3 7: Hình mô tả chức năng của bánh phản ứng 22

Hình 3 8: Hoạt động của khớp một chiều dạng con lăn trong bánh phản ứng 23

Hình 3 9: Hoạt động khớp một chiều trong bánh phản ứng 23

Hình 3 10: Kết cấu khóa biến mô 24

Hình 3 11: Điều khiển đóng khớp khóa biến mô 25

Hình 3 12: Điều khiển nhả khớp khóa biến mô 25

Hình 3 13: Sơ đồ giảm tốc của cụm bánh răng hành tinh 27

Hình 3 14: Sơ đồ tăng tốc của cụm bánh răng hành tinh 28

Hình 3 15: Sơ đồ đảo chiều quay của cụm bánh răng hành tinh 28

Hình 3 16: Hoạt động của ly hợp 31

Hình 3 17: Dòng truyền công suất khi ly hợp C1 hoạt động 31

Hình 3 18: Dòng truyền công suất khi C2 hoạt động 32

Hình 3 19: Dòng truyền công suất khi cả hai ly hợp cùng hoạt động 32

Hình 3 20: Hoạt động của phanh dải B1 33

Hình 3 21: Hoạt động của phanh ướt nhiều đĩa 35

Hình 3 24: Sơ đồ bố trí các bộ truyền hành tinh hộp số tự động A343F 39

Hình 3 25: Mô hình hoạt động ở dãy “D” hoặc “2” số 1 41

Hình 3 26: Mô hình hoạt động ở dãy “D” số 2 42

Hình 3 27: Mô hình hoạt động ở dãy “D” số 3 43

Hình 3 28: Mô hình hoạt động ở dãy “D” số truyền tăng OD 44

Hình 3 29: Mô hình hoạt động ở dãy “2” số 2 46

Hình 3 30: Mô hình hoạt động ở dãy “L” số 1 47

Hình 3 31: Mô hình hoạt động ở dãy “R” 48

Hình 3 32: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động A343F 50

Hình 3 33: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử hộp số tự động A343F 50

Hình 3 34: Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính 52

Hình 3 35: Cách gửi tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga kiểu gián tiếp 53

Hình 3 36: Cảm biến tốc độ xe và cảm biến tốc độ trục thứ cấp 53

Hình 3 37: Khi các tín hiệu tốc độ đều giống nhau 54

Hình 3 38: Khi các tín hiệu tốc độ khác nhau 54

Hình 3 39: Cách gửi tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ 55

Hình 3 40: Công tắc khởi động trung gian 56

Hình 3 41: Công tắc chọn chế độ hoạt động 57

Hình 3 42: Công tắc đèn phanh và mạch điện 58

Hình 3 43: Công tắc chính OD 59

Hình 3 44: ECU điều khiển chạy tự động 60

Hình 3 45: Hệ thống điều khiển thời điểm chuyển số 61

Hình 3 46: Sơ đồ chuyển số của hộp số 62

Hình 3 47: Sơ đồ chuyển số ở chế độ tải nặng và tải nhẹ 63

Hình 3 48: Sơ đồ khối điều khiển khóa biến mô 65

Hình 3 49: Mạch dầu trong hộp số A343F 66

Hình 3 50: Cấu tạo bơm dầu 67

Hình 3 51: Van điều khiển 68

Hình 3 52: Van điều áp sơ cấp 69

Hình 3 53: Van điều áp thứ cấp 70

Hình 3 54: Van bướm ga 71

Hình 3 55: Van chuyển số 1 – 2 72

Hình 3 56: Van điện từ 73

Hình 3 57: Van rơle khóa biến mô và van tín hiệu khóa biến mô 73

Hình 3 58: Van ngắt giảm áp 74

Hình 3 59: Biểu đồ thay đổi áp suất điều biến bướm ga 75

Hình 3 60: Bộ tích năng 76

Hình 4 1: Mô-tơ Điện 81

Hình 4 2: Cụm van điện từ điều khiển khí nén 82

Hình 4 3: Đồng hồ báo áp suất khí nén 82

Hình 4 4: Bản vẽ khung đỡ 83

Hình 4 5:Khung được thiết kế trên phần mềm Catia 83

Hình 4 6: Khung được thực hiện 84

Hình 4 7: Hộp số sau khi được cắt 84

Hình 4 8: Thi công khoang các lỗ dẫn dầu 85

Hình 4 9: Thi công taro tạo ren để dẫn các ống khí 86

Hình 4 10: Khoan khóa biến mô 86

Hình 4 11: Motor dẫn động và cơ cấu truyền động đến trục sơ cấp hộp số 87

Hình 4 12: Cần chuyển số và cơ cấu cần dẫn khớp xoay 88

Hình 4 13: Bàn đạp ga có gắn cảm biến vị trí bướm ga 88

Hình 4 14: Cụm van solenoid điều khiển cấp khí nén 89

Hình 4 15: Cụm dây dẫn khí nén đến các phanh và ly hợp 89

Hình 4 16: Chi tiết bảo vệ người dùng 90

Hình 4 17: Bản thiết kế bảng hiển thị của mô hình trên phần mềm Corel 91

Hình 4 18: Bảng hiển thị hoạt động thực tế của mô hình 91

Hình 4 19: Mô hình trước và sau khi sơn khi sơn 92

Hình 4 20: Lưu đồ chọn dải số 93

Hình 4 21: Lưu đồ chuyển số dải “D” 94

Hình 4 22: Lưu đồ lên số dải “D” 95

Hình 4 23: Lưu đồ xuống số dải “D” 96

Hình 4 26: Lưu đồ xuống số tại dải 2 99

Hình 4 27: Lưu đồ chuyển số tại dải L 100

Hình 4 28: Lưu đồ lên số tại dải L 101

Hình 4 29: Lưu đồ xuống số tại dải L 102

Hình 4 30: Ví dụ về logic mờ 103

Hình 4 31: Phép hợp tử 104

Hình 4 32: Phép giao 105

Hình 4 33: Phép bù 106

Hình 4 34: Luật mờ 107

Hình 4 35: Các tập mờ 107

Hình 4 36: Biểu diễn tập mờ 108

Hình 4 37: Kết hợp giá trị mờ 108

Hình 4 38: Bộ điều khiển sang số bằng fuzzy logic 110

Hình 4 39: Khối hàm tính thành viên Load 110

Hình 4 40: Hàm tính thành viên Speed 111

Hình 4 41: Hàm tính thành viên Gear 112

Hình 4 42: Thiết lập điều khiển 113

Hình 4 43: Kết quả đầu ra 114

Hình 4 44: Giao diện fuzzy logic 115

Hình 4 45: Giao diện fuzzy logic với 2 tín hiệu đầu vào 115

Hình 4 46: Giao diện fuzzy logic với tín hiệu đầu vào đầu ra đã đổi tên 116

Hình 4 47: Giao diện khối Load 117

Hình 4 48: Giao diện khối Speed 117

Hình 4 49: Giao diện khối Gear 118

Hình 4 50: Khối luật 119

Hình 4 51: Kết quả tập fuzzy đầu ra 119

Hình 4 52: Arduino Mega 2560 121

Hình 4 53: Hiển thị tốc độ và độ mở cánh bướm ga gồm 6 led 7 đoạn 123

Hình 4 54: Bộ biến áp 123

Hình 4 55: Mạch chuyển đổi điện áp thành 24V, 12V, 5V 124

Hình 4 56: Mặt trước và sau của hệ thống điện mô hình hộp số tự động A343F 124

Hình 4 57: Mạch điện điều khiển chính của mô hình 125

Hình 4 58: Sơ đồ khối hoạt động của mô hình hộp số tự động A343F 126

Hình 5 1: Mô hình hoàn thiện để vận hành 128

Hình 5 2: Mô hình hoạt động ở dải “P” 129

Hình 5 3: Mô hình hoạt động ở dải “R” 129

Hình 5 4: Mô hình hoạt động ở dải“N” 130

Hình 5 5: Mô hình hoạt động ở tay số 1 dải “D” 130

Hình 5 6: Mô hình hoạt động ở tay số 2 dải “D” 131

Hình 5 7: Mô hình hoạt động ở tay số 3 dải “D” 131

Hình 5 8 Mô hình hoạt động ở tay số truyền tăng OD dải “D” 132

Hình 5 9: Mô hình hoạt động khi OD OFF 132

Hình 5 10: Mô hình hoạt động ở tay số 1 dải “2” 133

Hình 5 11: Mô hình hoạt động ở tay số 2 dải “2” 133

Hình 5 12: Mô hình hoạt động ở tay số 1 dải “L” 134

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2 1: Bảng các mốc thời gian trang bị hộp số tự động của TOYOTA 6

Bảng 3 1: Mốc thời gian ứng dụng hộp số tự động A343F của TOYOTA 16

Bảng 3 2: Chức năng của các chi tiết của bộ bánh răng hành tinh 37

Bảng 3 3:Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” hoặc “2” số 1 41

Bảng 3 4: Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” số 2 42

Bảng 3 5 Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” số 3 43

Bảng 3 6: Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” số truyền tăng OD 44

Bảng 3 7: Tổng hợp hoạt động của các phanh và ly hợp trong hộp số tự động A343F 49

Bảng 3 8: Bảng hoạt động của công tắc vị trí trung gian 57

Bảng 3 9: Hoạt động của công tắc O/D 59

Bảng 3 10: Thời điếm lên xuống số 62

Bảng 4 1: Bảng chi tiết các thiết bị trên mô hình 78

Bảng 4 2: Thông số motor điện 81

Bảng 4 3: Vị trí van solenoid điều khiển cấp khí nén đến các phanh và ly hợp 89

Bảng 4 4: Bảng thông số chi tiết của Arduino Mega 2560 121

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Lý do chọn đề tài:

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 công nghiệp hiện nay, ô tô 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 ôtô, 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 Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác

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 tự động ngày càng phổ biến Trong các ngành công nghiệp thì công nghiệp ô tô là một trong những ngành công nghiệp có tiềm năng ở nước ta Do sự tiến bộ về khoa học kĩ thuật ngành công nghiệp

ô tô đã cho ra đời hộp số tự động từ những năm 1977 Hộp số tự động đã có nhiều cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng cũng như chất lượng nhằm nâng cao hiệu suất của động cơ

và đảm bảo an toàn tiện ích cho người sử dụng trong quá trình sang số êm hơn mà người lái khi sang số không cần nhiều thao tác, những ưu điểm trong thiết kế giúp công suất hộp số tăng lên, khả năng tăng tốc của xe cũng tăng Cũng như hộp số cơ khí hộp

số tự động cho phép nhận công suất động cơ ở một phạm vi nhất định ở đầu vào nhưng

ở đầu ra hộp số tự động cung cấp cho nhu cầu chủ động một phạm vi tốc độ lớn hơn Hộp số tự động sử dụng hệ thống bánh răng ăn khớp sẵn để lợi dụng hiệu quả của động

cơ và giúp động cơ cung cấp cho bánh xe vùng tốc độ phù hợp nhất theo chế độ tải trọng của xe và theo ý muốn người vận hành

Do vậy nhu cầu học tập, sửa chữa và bảo dưỡng là rất lớn Để sử dụng và khai thác

thiết Dựa trên mô hình cũ sẵn có và các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, tiến hành khảo sát nguyên lý làm việc của hộp số tự động, của các cụm chi tiết, giải thích bản chất của các hiện tượng xảy ra trong quá trình hoạt động của hộp

số tự động, làm cơ sở cho quá trình thiết kế và thi công mô hình

Vì những lý do trên nhóm em chọn đề tài "NGHIÊN CỨU THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F" để làm đề tài tốt nghiệp

1.2 Ý nghĩa của đề tài:

Đề tài giúp sinh viên củng cố,tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành trong học tập cũng như ngoài thực tế xã hội Đề tài còn để cho sinh viên khoa cơ khí động lực và những người muốn tìm hiểu về chuyên ngành ô tô được hiểu rõ hơn

Từ những kết quả thu thập được giúp cho chúng em hiểu sâu hơn về hộp số tự động biết được nguyên lý, kết cấu, điều kiện làm việc và những hư hỏng thường gặp từ đó được trang bị thêm kiến thức về hộp số tự động nói chung và từ những kết quả thu thập

đó giúp cho các bạn học sinh, sinh viên khóa sau và những người muốn tìm hiểu về chuyên ngành ô tô có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và học tập

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

- Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý của hộp số tự động A343F

- Thi công thiết kế cho mô hình hoạt động

- Kiểm tra, đánh giá được tình trạng kĩ thuật, các thông số bên trong và các thông số kết cấu của hộp số tự động

- Các thông số khi mô hình hoạt động phải hiển thị ra cho người xem thấy rõ

1.4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu:

- Đối tượng: Hộp số tự động A343F trên Toyota Fortuner

- Khách thể nghiên cứu: Hộp số tự động

1.5 Phạm vi nghiên cứu của đề tài:

Hộp số tự động A343F trên Toyota Fortuner

1.6 Nội dung nghiên cứu:

Nội dung nghiên cứu được trình bày qua 6 chương gồm:

• Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu

• Chương 2: Tổng quan về hộp số tự động

• Chương 3: Khảo sát hộp số tự động A343F

• Chương 4: Giới thiệu, thiết kế mô hình và thi công hệ thống điều khiển hộp số tự động A343F

• Chương 5: Vận hành mô hình và ứng dụng

• Chương 6: Kết luận và kiến nghị

1.7 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp thu thập thông tin

- Phương pháp tiếp cận thu thập thông tin

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu

- Phương pháp phi thực nghiệm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

2.1 Lịch sử phát triển của hộp số tự động:

Ngay từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã được các kỹ 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 được trang bị hộp số tự động Việc điều khiển ô

tô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp ly hợp Tuy nhiên do chế tạo phức tạp 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 hãng ô tô cho ra các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm Từ đó đến nay hộp số tự động đã phát triển không ngừng và dần thay thế cho hộp số thường Khi mới ra đời, hộp số tự động là loại có cấp và được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực Để chính xác hóa thời điểm chuyển số và

để tăng tính an toàn khi sử dụng, hộp số tự động có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT) ra đời vẫn chưa hài lòng với các cấp tỷ số truyền của ECT, các nhà sản xuất ô tô đã nghiên cứu, chế tạo thành công một loại hộp số tự động với vô số cấp tỷ số truyền (hộp số tự động

vô cấp) vào những năm cuối của thế kỷ XX cụ thể như sau :

• Hộp số tự động (HSTD), theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức, ra đời vào 1934 tại hãng Chysler Ban đầu HSTD sử dụng Ly họp thủy lực và Hộp số hành tinh, điêu khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực, sau đó chuyển sang dùng Biến mômen thủy lực đến ngày nay, tên gọi ngày nay dùng là AT

• Tiếp sau đó là hãng ZIL (Liên xô cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác (Đức, Pháp, Thụy sĩ) Phần lớn các HSTD trong thời kỳ này dùng hộp số hành tinh 3, 4 cấp trên

cơ sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Willson, kết cấu AT

• Sau những năm 1960 HSTD dùng trên ô tô tải và ô tô buýt với Biến mômen thủy lực và hộp số cơ khí có các cặp bánh răng ăn khóp ngoài, kết cấu AT

• Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTD kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng

• Một loại HSTD khác là hộp số vô cấp sử dụng bộ truyền đai kim loại (CVT) với các

hệ thống điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử (cũng là một dạng HSTD)

• Ngày nay đã bắt đầu chế tạo các loại truyền động thông minh, cho phép chuyển số theo thói quen lái xe (thay đổi tốc độ của động cơ băng chân ga) và tình huống mặt đường, HSTD có 8 số truyền Hệ thống truyền lực sử dụng HSTD được gọi là hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực điện tử, là khu vực có nhiều ứng dụng của kỹ thuật cao, sự phát triển rất nhanh chóng, chẳng hạn, gần đây xuất hiện loại hộp số có khả năng làm việc theo hai phương pháp chuyển số: bằng tay, hay tự động tùy thuộc vào

ý thích của người sử dụng

Hiện nay để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và để tăng tính an toàn khi sử dụng, các nhà chế tạo đã cho ra đời loại hộp số điều khiển bằng điện tử có thêm chức năng sang số bằng cần như hộp số thường

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 yêu 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 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

Trên bảng 2.1 là các mốc thời gian hãng TOYOTA trang bị hộp số tự động trên các

dòng xe

Bảng 2 1: Bảng các mốc thời gian trang bị hộp số tự động của TOYOTA

2.2 Các ưu điểm của hộp số tự động:

2.2.1 Vì sao phải sử dụng hộp số tự động:

Khi tài xế đang lái xe trang bị 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 không 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 không cần thiết vì việc chuyển đến số thích hợp nhất luôn được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ

xe

2.2.2 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 quá tải vì ly hợp cơ khí nối giữa động cơ

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

2.3 Phân loại hộp số:

2.3.1 Theo hệ thống sử dụng điều khiển:

Theo cách điều khiển có thể chia hộp số tự động 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 hoàn toàn bằng thủy lực, loại kia là điều khiển điện tử (ECT), nó sử dụng ECU để điều khiển và có thêm chức năng chẩn đoán và dự phòng

Hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực hoạt động bỡi sự biến đổi một cách cơ khí tốc độ xe thành áp suất ly tâm và độ mở bướm ga thành áp suất bướm ga rồi dùng các

áp suất thủy lực này để điều khiển hoạt động của các ly hợp và phanh trong trong cụm bánh răng hành tinh, do đó điều khiển thời điểm lên xuống số Nó được gọi là phương pháp điều khiển thủy lực

Bàn đạp ga → cáp dây ga → cáp bướm ga → van bướm ga , van ly tâm → van sang số → bộ truyền bánh răng hành tinh và bộ biến mô

Mặt khác, đối với hộp số điều khiển điện tử ECT, các cảm biến phát hiện tốc độ xe

và độ mở bướm ga biến chúng thành tín hiệu điện và gởi chúng về bộ điều khiển ECU

Dựa trên tín hiệu này ECU điều khiển hoạt động các ly hợp, phanh thông qua các van và hệ thống thủy lực

Sơ đồ tín hiệu điều khiển :

Tín hiệu điện từ các cảm biến ( cảm biến chân ga , cảm biến dầu hộp số , cảm biến tốc độ động cơ , cảm biến tốc độ xe, cảm biến đếm vòng quay , cảm biến tốc độ tuabin

vv )và tín hiệu điện từ bộ điều khiển thủy lực → ECT độngcơ và ECT → tín hiệu điện đến các van điện từ → bộ biến mô và bánh răng hành tinh

Hình 2 1 Hai loại hộp số tự động được phân loại theo hệ thống sử dụng để điều khiển

AT(Automatic Transmission)

Điều khiển chuyển số và thời

Ngoài phân loại theo cách điều khiển thủy lực hay điều khiển điện hộp số tự động còn được phân loại theo vị trí đặt trên xe và thông thường được chia làm 2 loại: các hộp số

sử dụng trên xe FF (động cơ đặt trước - cầu trước chủ động) và FR (động cơ đặt trước – cầu sau chủ động)

Các hộp số sử dụng trên xe FF được thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại lắp trên xe FR

do chúng được lắp đặt trong khoang động cơ

Các hộp số sử dụng cho xe FR có bộ truyền bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở bên ngoài, nhưng các hộp số sử dụng trên xe FF lại lắp ở bên trong Loại hộp số tự động sử dụng trên xe FF còn gọi là “Hộp số có vi sai”

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

Hình 2 2: 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

2.3.3 Theo cấp số tiến:

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 hộp số thế hệ mới 5 cấp, 6 cấp Và hiện nay số cấp mà hộp số tự động có được cao nhất là 8 cấp, theo thông tin từ hãng xe đến từ Mỹ thì vào cuối năm 2017 Ford F-150 2017

sẽ được trang bị hộp số tự động 10 cấp

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) Loại hộp số này sử dụng đai truyền bằng kim loại hay cao su công suất cao và một hệ gồm 2 pulley với đường kính 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

2.3.4 Phân loại theo tỉ số truyền:

Hộp số tự động vô cấp CVT (Continuosly Variable Transmission): Là loại hộp số có khả năng thay đổi tự động, liên tục tỉ số truyền nhờ sự thay đổi bán kính quay của các pulley 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

Hình 2 3: Hộp số tự động vô cấp

Hộp số tự động có cấp là loại hộp số cho phép thay đổi tỉ số truyền theo các cấp số nhờ các bộ truyền bánh răng Đa phần hộp số tự động có 4 cấp và một số nhà sản xuất đang

chuyển dần sang hộp số thế hệ mới 5 cấp, 6 cấp Và hiện nay số cấp mà hộp số tự động

có được cao nhất là 8 cấp, theo thông tin từ hãng xe đến từ Mỹ thì vào cuối năm 2017 Ford F-150 2017 sẽ được trang bị hộp số tự động 10 cấp

Hình 2 4: Hộp số tự động có cấp

2.4 Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động:

Dòng công suất truyền từ động cơ qua biến mô đến hộp số và đi đến hệ thống truyền

động sau đó (hình 2.4), nhờ cấu tạo đặc biệt 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 vừa là một bộ phận khuếch đại mômen 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 giữa các bánh răng mà còn thực hiện truyền công suất qua các ly hợp ma sát, để thay đổi tỷ số truyền và đảo 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

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại hộp số tự động, phát triển theo xu hướng nâng cao sự chính 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

Hình 2 5: Dòng truyền công suất trên xe có sử dụng hộp số tự động

Chức năng:

Về cơ bản hộp số tự động có chức năng như hộp số thường, tuy nhiên hộp số tự động cho phép đơn giản hóa việc điều khiến 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 động cơ

Vì vậy, hộp số tự động có những chức năng cơ bản sau:

• Tạo ra các cấp tỉ số truyền phù hợp nhằm thay đổi moment xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động phù hợp với moment cản luôn thay đổi và nhằm tận dụng tối đa công suất 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 dự phòng và tự chẩn đoán

2.5 Các tay số và tình huống sử dụng các tay số trong hộp số tự động:

Tuân theo quy luật chung, cụm tay số của các xe có hộp số tự động có thể được bố trí ở cạnh vành tay lái (loại này còn gọi là số tay) hoặc bố trí trên sàn xe, giữa ghế lái xe

và ghế phụ (loại này còn gọi là số sàn) Số lượng vị trí cần chọn số tùy thuộc vào cấu trúc của hộp số tự động, thông thường trên xe có 4 số tiến và 1 số lùi

Hình 2 6: Các dạng tay số

Số “P”: số đỗ xe tại chỗ Tay số này sử dụng khi dừng xe không lâu bên lề đường

hoặc chờ khách mà máy vẫn nổ

Số “R”: số lùi Tay số này dùng khi xe cần lùi

Số “N”: số không (hay số MO) Tay số này sử dụng khi dừng xe lâu, khi xe nghỉ

hoạt động

Số “D”: tay số tiến cơ bản Tay số này sử dụng để khởi hành xe và trong mọi trường

hợp chạy tiến, trừ các trường hợp muốn lợi dụng công suất động cơ để phanh ghìm tốc độ

xe như: xuống dốc, chạy đường núi, kéo móc, chạy trên đường trơn lầy, chạy trên cát, trên tuyết Ở tay số này xe có khả năng làm việc ở tất cả mọi số tiến từ 1, 2, 3, D, O/D

Số “3”: tay số với 3 cấp số tiến cơ bản (chỉ có ở một số ít xe) Tay số này sử dụng

như số “D” nhưng không có hiệu lực điều khiển O/D

Số “2” (ở đa số các xe) hoặc số S (ở một số ít xe): số ngưỡng chạy tiến Tay số chỉ

được phép sử dụng ở một vùng tốc độ nhất định, khi muốn lợi dụng động cơ để phanh ghìm bớt tốc độ xe trong các trường hợp như: xe chạy kéo móc, xe quá tải, lên dốc ngắn, xuống dốc, xe chạy đường núi Ở tay số này xe có thể khởi hành như số “D” lúc đầu từ cấp số 1 sau đó tự chuyển sang cấp số 2 và không thể vượt được đến cấp số 3, hệ điều khiển O/D không có tác dụng ở tay số này

Số “L” (ở đa số các xe) hoặc số 1 (ở một số ít xe): số ngưỡng chậm Tay số này chỉ

có một cấp tốc độ (cấp 1) không vượt được đến cấp độ 2 Khi chạy ở tay số này sẽ lợi dụng được tối đa khả năng phanh ghìm xe bằng động cơ Tay số này được sử dụng trong trường hợp leo dốc ngắn có bậc gồ ghề, xuống dốc dài, chạy trên đường trơn lầy

Nút công tắc “O/D”: công tắc điều khiển số truyền tăng Công tắc này chỉ có hiệu

lực ở tay số “D”

Núm chốt định vị số: dùng để định vị cần chọn ở một vị trí nhất định Khi chuyển

các vị trí từ “N” sang “R” hoặc “P”, từ “P” về “R”, từ “D” sang “2”, từ “2” sang “L” phải

ấn nút này và sau khi đã vào đúng số thì nhả tay ra để định vị số

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F

3.1 Giới thiệu chung về hộp số tự động A343F:

Được phát triển dựa trên những phiên bản hộp số tự động đã được chế tạo trước đó

và đưa vào sử dụng lần đầu tiên vào năm 1990 lắp trên dòng xe TOYOTA HILUX SURF,

và được sử dụng trên TOYOTA FORTUNER từ 2005 - 2014 Dòng hộp số tự động A343F

đã thể hiện được những gì mà nhà thiết kế của TOYOTA mong đợi Không những nâng cao vị thế của dòng xe này trên thị trường xe cao cấp mà còn giúp TOYOTA khẳng định

vị thế của mình trước các hãng xe lớn khác như FORD, GM, MECEDES…Điều này là rất quan trọng trong bối cảnh đang lên kế hoạch mở rộng thị trường xe của TOYOTA sang

Mỹ và Châu Âu trong những năm của thập kỷ 80

A343F là một hộp số tự động điều khiển điện tử 4 cấp số tiến (nhờ có thêm bộ truyền hành tinh OD) và một cấp số lùi vào thời điểm này đây là hộp số hiện đại nhất của thị trường xe thế giới lúc bấy giờ Tăng thêm một tỷ số truyền tăng là tăng thêm một sự lựa chọn tay số cho người lái, hoạt động của động cơ sẽ ổn định hơn, tiêu hao nhiên liệu sẽ giảm đi kèm với ô nhiễm do ô tô sản sinh cũng sẽ giảm và đặc biệt hơn là trước khi hộp số A343F ra đời các tỷ số truyền tăng chỉ được thiết kế cho xe ôtô sử dụng hộp số điều khiển

cơ khí Điều này giúp cho các dòng xe của TOYOTA khẳng định vị thế của mình trước các đối thủ

Các dãy số trong hộp số tự động A343F:

“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 3 1: Mốc thời gian ứng dụng hộp số tự động A343F của TOYOTA

1990-1996 Toyota Hilux Surf 4x4 - 2.4 & 3.0 (4x4) 1993-2014 Toyota Land Cruiser Prado (3.0l, 2.7l) 1995-1997 Toyota Land Cruiser 80-series (4x4) 1998-2001 Toyota Land Cruiser 100-series (4x4) 1996-1998 Lexus LX 450 (4 x 4)

1998-2002 Lexus LX 470 (4 x 4)

Tổng quan các chi tiết chính của hộp số A343F:

Hình 3 1: Vị trí các chi tiết các van chuyển số và các cảm biến

Hình 3 2: Tổng quan các chi tiết của hộp số A343F ( có phụ lục kèm theo)

3.1.1 Biến mô thủy lực:

Bộ biến mô vừa truyền vừa khuếch đại mômen từ động cơ bằng cách sử dụng dầu hộp số làm môi trường làm việc Bộ biến mô bao gồm: cánh bơm được dẫn động bằng trục khuỷu, rôto tuabin được nối với trục sơ cấp, stator được bắt chặt vào vỏ hộp số qua khớp một chiều và trục stator, vỏ bộ biến mô chứa tất cả các bộ phận trên như hình 3.3 Biến mô được nén đầy dầu thủy lực cung cấp bởi bơm dầu Dầu này được cánh bơm tích lũy năng lượng và khi ra va đập vào bánh tuabin tạo thành một dòng truyền công suất làm quay rôto tuabin

Hình 3 3: Cấu tạo bộ biến mô

1 – Bánh bơm; 2 – Bánh tuabin; 3 – Stato; 4 – Khớp một chiều; 5 – Trục sơ cấp

hộp số; 6 – Vỏ hộp số; 7 – Vỏ bộ biến mô; 8 – Moayơ stato

Chức năng của biến mô:

• Tăng mômen do động cơ tạo ra

• Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền hoặc không truyền mômen từ động cơ đến hộp số

• Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực

• Có tác dụng như một bánh đà để làm đồng điều chuyển động quay của động cơ

• Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực

Trên xe có lắp hộp số tự động bộ biến mô thủy lực cũng có tác dụng như một bánh

đà của động cơ Do không cần có một bánh đà nặng như vậy trên xe có hộp số thường nên

xe có trang bị hộp số tự động sẽ sử dụng luôn biến mô thủy lực kèm tấm truyền động có vành răng khởi động dùng làm bánh đà cho động cơ Khi tấm dẫn động quay ở tốc độ cao cùng biến mô thủy lực trọng lượng của nó sẽ tạo nên sự cân bằng tốt nhằm ngăn chặn các rung động và làm đồng điều chuyển động của động cơ khi hoạt động gây ra

3.1.2 Bánh bơm:

Bánh bơm là một cụm chi tiết đứng đầu trong vòng truyền tải năng lượng trong biến

mô gồm: bánh bơm, bánh tuabin và bánh phản ứng nên có thể nói các tính chất kỹ thuật đạt được sau khi chế tạo bánh bơm sẽ quyết định hiệu suất của cả biến mô Bánh bơm được

lại của cánh sẽ được gắn lên vành dẫn hướng để dòng dầu chuyển hướng dễ dàng hơn, bánh mang cánh đã lắp các cánh cùng với vỏ biến mô tạo thành một bơm ly tâm như hình (3.4)

Hình 3 4: Sơ đồ vị trí bánh bơm trong biến mô

1 – Vỏ biến mô; 2 – Cánh bơm; 3 – Vành dẫn hướng; 4 – Tấm dẫn động

Bánh bơm có nhiệm vụ nhận năng lượng từ trục khuỷu động cơ qua tấm dẫn động để tích tụ lên các dòng dầu đi qua nó, vì vậy số lượng cánh bơm trên một bánh và góc đặt cánh được tính toán rất kỹ dựa trên cơ sở dòng truyền công suất tối đa mà nó truyền tải và các thông số kỹ thuật yêu cầu có được khi chế tạo Bên cạnh đó bánh bơm hoạt động trong trường vận tốc khá rộng từ 0 ÷ 8000 (vg/ph) hoặc có thể lên đến 10000 (vg/ph) nên vấn đề cân bằng động cũng được quan tâm rất lớn để hạn chế tải trọng động sinh ra khi hoạt động Vấn đề cân bằng động không chỉ được giải quyết về khối lượng cơ khí của biến mô khi hoạt động sẽ sinh ra lực ly tâm mà còn được giải quyết trên từng cánh bơm khi biến

mô hoạt động ở khả năng tích tụ năng lượng lên dòng dầu đi qua từng khoang (không gian giữa hai cánh liên tiếp là một khoang cánh) của biến mô có cân bằng nhau không

dễ dàng hơn Bánh tuabin sẽ được lắp ghép then hoa với trục sơ cấp của hộp số để truyền tải năng lượng các cánh của bánh thu được như hình (3.5)

Hình 3 5: Sơ đồ vị trí bánh tuabin trong biến mô

1 – Trục sơ cấp hộp số; 2 – Vành dẫn hướng; 3 – Cánh tuabin

Những yêu cầu kỹ thuật của bánh tuabin về độ cân bằng, độ nhám bề mặt cánh, góc đặt cánh cũng tương tự như của bánh bơm nhưng còn yêu cầu về độ đồng trục khi lắp ghép với trục sơ cấp của hộp số sẽ khác hơn vì bánh tuabin không được lắp liền trên vỏ biến mô như bánh bơm

3.1.4 Stato:

Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tuabin nó được lắp trên trục stato và trục này được

cố định trên vỏ hộp số thông qua khớp một chiều Hoạt động của bánh stato:

Khi sự chêch lệch tốc độ của bánh tuabin và bánh bơm lớn, dòng dầu trở về từ bánh tuabin sẽ tác động vào mặt trước của cánh stato Stato có tác dụng như một bánh lái đổi chiều tác dụng của dòng dầu sao cho nó tác dụng lên phía sau của các cánh bánh bơm như vậy nó bổ xung thêm lực đẩy cho các cánh bánh bơm do đó làm tăng mô men quay của bánh bơm

Khi sự chênh lệch về tốc độ quay giữa bánh tuabin và bánh bơm nhỏ dòng dầu trở về

từ bánh tuabin sẽ tác động vào mặt sau của cánh stato, khớp một chiều làm cho bánh stato quay trơn cùng chiều với bánh bơm, dầu sẽ trở về bánh bơm một cách thuận dòng Trên hình vẽ mũi tên chỉ chiều quay của bánh stato

3.1.5 Bánh phản ứng:

Bánh phản ứng cũng là một cụm chi tiết trong vòng truyền tải năng lượng ở biến

mô, được thiết kế để biến mô không chỉ truyền mômen từ động cơ đến hệ thống truyền lực mà còn giúp biến mô khuếch đại nó lên trong giai đoạn khuếch đại mômen Như trên hình 3.44 bánh phản ứng được lắp giữa bánh bơm và bánh tuabin và được nối với vỏ hộp

số thông qua khớp một chiều Với cách bố trí này bánh tuabin dễ dàng đổi hướng chuyển động của dòng dầu đi ra từ bánh tuabin biến áp năng còn lại thành động năng trước khi

dòng dầu đập vào bánh bơm để tiếp tục tuần hoàn như hình (3.6)

Hình 3 6: Sơ đồ vị trí lắp bánh phản ứng trong biến mô thủy lực

1 – Vỏ hộp số; 2 – Bánh bơm; 3 – Bánh phản ứng; 4 – Bánh tuabin; 5 – Khớp một chiều;

6 – Trục bánh phản ứng

Hình 3 7: Hình mô tả chức năng của bánh phản ứng

1 – Hướng dòng dầu khi có bánh phản ứng; 2 – Cánh bánh phản ứng; 3 – Dòng dầu từ

tuabin; 4 – Hướng dòng dầu khi không có bánh phản ứng

3.1.6 Khớp một chiều:

Kết cấu của khớp một chiều như hình 3.8 bao gồm: Hai vành trong và ngoài của bánh

phản ứng, các con lăn bằng thép và lò xo Lò xo giữ cho các con lăn luôn có xu hướng tỳ vào hai vành tạo xu hướng khóa vành ngoài với vành trong Tuy chỉ với kết cấu rất đơn giản như vậy nhưng khớp một chiều này lại đóng vai trò rất quan trọng trong việc giúp cho bánh phản ứng đạt được ý đồ thiết kế đưa ra

Khớp một chiều hoạt động như một miếng chêm, khi vành ngoài quay theo chiều B các con lăn dưới tác dụng trợ giúp của lò xo sẽ khóa cứng vành ngoài và vành trong với nhau, ngược lại khi vành ngoài có xu hướng quay theo chiều A thì các con lăn luôn cho hai vành trong và ngoài quay tương đối với nhau

Hình 3 8: Hoạt động của khớp một chiều dạng con lăn trong bánh phản ứng

a – Quay tự do; b – Khóa cứng; 1 – Vành ngoài; 2 – Con lăn; 3 – Vành trong; 4 – Lò xo

giữ

Trên hình 3.9 mô tả hoạt động của khớp một chiều trong cả hai giai đoạn làm việc của biến mô thủy lực

Hình 3 9: Hoạt động khớp một chiều trong bánh phản ứng

a – Khớp một chiều khóa; b – Khớp một chiều quay tư do;1 – Bánh bơm; 2 – Bánh phản

ứng; 3 – Bánh tuabin