Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Lí do chọn đề tài Hộp số tự động ECT của Toyota đã được phát triển và xuất hiện trên các xe thương mại của Toyota từ khoảng những năm 1980 với ưu điểm là mang lại sự êm dịu khi hoạt động, hỗ trợ người lái và tiết kiệm nhiên liệu. Hộp số tự động A340E được trang bị cho các dòng xe phổ biến của Toyota khoảng 15 năm gần đây ( từ 2006 đến nay đối với Toyota Yaris và từ 2002 đến nay đối với Toyota Vios) được đánh giá mang lại hiệu quả tốt hơn so với loại hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực.
Để nghiên cứu về hoạt động và phương pháp điều khiển hộp số A340E nhóm em được giao thực hiện đề tài “Thi công, chế tạo hộp điều khiển hộp số tự động A340E”. Mục đích của đề tài Nghiên cứu tổng quan về hoạt động của hộp số tự động A340E. Xây dựng mô hình hộp số tự động A340E với mạch điều khiển và thiết kế chương trình điều khiển chuyển số theo các tín hiệu đầu vào cho hộp số tự động A340E. Viết hướng dẫn sử dụng hoạt động của mô hình hộp số tự động A340E.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đối tượng nghiên cứu của đề tài là “Hộp điều khiển hộp số tự động A340E”, trong đó chú trọng vào các nội dung chính: Xây dựng hộp điều khiển cho hộp số A340E. Chương trình điều khiển chuyển số dành cho hộp số A340E. Thể hiện được các thông số đầu vào và đầu ra của mô hình với bộ điều khiển. Phương pháp nghiên cứu đề tài Bước 1: Thu thập và phân tích các tài liệu liên quan đến hộp số A340E và điều khiển hộp số.
Bước 2: Quan sát, lấy các thông số kết cấu của hộp số A340E. Bước 3: Xây dựng phương án thiết kế mô hình và chọn phương án để điều khiển chuyển số cho hộp số. 1 Bước 4: Mô phỏng và vận hành thử mô hình đối với bộ điều khiển từ đó đưa ra các điều chỉnh cần thiết dành cho phần cứng và phần mềm. Bước 5: Đưa ra hướng dẫn sử dụng và phương thức vận hành mô hình.
TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A340E 2. Bộ biến mô 2. Cấu tạo, chức năng và nguyên lý làm việc của bộ biến mô Bộ biến mô có các chức năng: truyền, ngắt hoặc khuếch đại momen từ động cơ bằng cách sử dụng dầu hộp số làm môi trường làm việc. Bộ biến mô hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực, có tác dụng như một bánh đà để làm ổn định chuyển động quay của động cơ, dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.
Bộ biến mô bao gồm: cánh bơm được nối với trục chủ động (trục chủ động nối với trục khuỷu động cơ), đĩa tuốc bin (roto tuabin) được nối với trục bị động của biến mô (trục sơ cấp hộp số), đĩa phản xạ (stato) được bắt chặt vào vỉ hộp số qua khớp một chiều và trục stato có vai trò làm tăng momen xoắn, vỏ biến mô chứa tất cả các bộ phận trên. Biến mô được đổ đầy dầu thuỷ lực cung cấp bởi bơm dầu. dầu này được văng ra khỏi cách bơm thành một dòng truyền công suất làm quay roto tubin.1: Biến mô 3 Dầu được dùng để nạp đầy trong vỏ cố định đối với hộp số A340E là dầu hộp số AT. Giữa các đĩa và stato là các khe hở vô cùng nhỏ, trên các đĩa và stato là có gắn các cánh được uốn cong tạo thành các rãnh mà trong chúng chất lỏng chuyển động tuần hoàn.2: Cấu tạo của biến mô 2.
Đường đặc tính của biến mô Hình 2.3: Đường đặc tính của biến mô 4 Mô men đầu ra của rô to tuabin Tỉ số truyền mô men (t) = Mô men đầu vào của cánh bơm Tốc độ của rô to tuabin Tỉ số truyền tốc độ (e) = Tốc độ của cánh bơm Công suất đầu ra của rô to tuabin*100% Hiệu suất truyền động (n) = Công suất đầu vào của cánh bơm Mô men đầu ra của rô to tuabin*e*100% = Mô men đầu vào của cánh bơm Điểm xe đỗ là khi roto tuabin không chuyển động hay khi tỉ số truyền tốc động bằng 0 lúc này tỉ số truyền momen có giá trị lớn nhất và hiệu suất truyền động bằng không. Dầu chảy ra khỏi roto tuabin đập vào mặt sau của các cánh trên stato tại tỉ số truyền tốc độ cao hơn tỉ số truyền tốc độ của điểm ly hợp, lúc này khớp một chiều làm cho stato quay cùng chiều quay của cánh bơm. Tức là điểm ly hợp là khi bộ biến mô bắt đầu có tác dụng như một khớp thủy lực để tránh cho tỉ số truyền momen giảm xuống dưới 1. Khi roto tuabin bắt đầu quay công suất đầu ra cũng tăng dần theo số vòng quay và momen cánh bơm làm hiệu suất truyền động tăng đột ngột và đạt giá trị cực đại tại tỉ số truyền tốc độ trước điểm ly hợp.
Sau khi đạt cực đại hiệu suất giảm xuống do một phần dòng dầu từ roto tuabin chảy đến mặt sau của cánh trên stato. Tại điểm ly hợp do biến mô có vai trò như một khớp thủy lực nên có tỉ số truyền momen gần bằng 1:1 lúc này hiệu suất truyền động tăng khi tỷ số truyền tốc độ tăng. Khi hoạt động một phần động năng mất mát khi nhiệt độ tăng do sự ma sát và va đập, vì vậy hiệu suất của bộ biến mô không đạt 100% và chỉ lớn hơn 95% một chút. Cơ cấu khoá biến mô 5 Hình 2.4: Cấu tạo của ly hợp khoá biến mô Khi biến mô hoạt động như một khớp nối thuỷ lực, mô men sẽ được biến mô truyền với tỉ số gần bằng 1:1.
Tuy nhiên, do bộ biến mô sử dụng dòng thuỷ lực để gián tiếp truyền công suất nên có sự tổn hao công suất. Để ngăn chặn việc tổn hao công suất này một li hợp khoá biến mô để truyền công suất động cơ tới hộp số tự động một cách trực tiếp. Li hợp khoá biến mô được lắp trong biến mô, phía trước bánh tuabin. Việc ăn khớp và nhả li hợp khoá biến mô được xác định từ những thay đổi về hướng của dòng thuỷ lực trong bộ biến mô khi xe đạt được một tốc độ nhất định.
Bộ truyền bánh răng hành tinh Hộp số tự động A340E sử dụng bộ truyền bánh răng hành tinh trong hộp số có nhiệm vụ tạo tỷ số truyền, điều khiển việc giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp và tăng tốc. 6 Bộ truyền bánh răng hành tinh của hộp số A340E gồm hai cụm bánh răng hành tinh gọi là cụm bánh răng hành tinh trước và cụm bánh răng hành tinh sau, cả hai cụm bánh răng hành tinh lắp ở trục sơ cấp hộp số. Cơ cấu điều khiển gài số bao gồm: các ly hợp (C1, C2, C3), các phanh (B1, B2, B3), các khớp một chiều (F1, F2).5: Cấu tạo hộp số tự động A340E 2. Cụm bánh răng hành tinh trước và sau Tỉ số truyền trong hộp số tự động A340E được quyết định bởi 2 cụm bánh răng hành tinh trước và sau.
Cụm bánh răng hành tinh gồm có: bánh răng bao (vòng răng), bánh răng hành tinh và bánh răng mặt trời và cần dẫn.6: Cấu tạo bánh răng hành tinh Hai cụm bánh răng hành tinh được lắp trên trục sơ cấp, cần dẫn bánh răng hành tinh trước nối với bánh răng bao sau, cần dẫn bánh răng hành tinh sau nối với bánh răng bao trước. Các chi tiết nối với nhau sẽ quay với tốc độ và chiều giống nhau. Thay đổi các tỉ số truyền số tiến và chuyển sang số lùi bằng cách cố định và chọn các bộ phận của cụm bánh răng hành tinh là đầu vào hay đầu ra. Các ly hợp C1, C2 và C3 Các ly hợp có nhiệm vụ nối hoặc ngắt kết nối các bánh răng với các trục để truyền hoặt ngắt truyền công suất.
Các đĩa ma sát và đĩa ép được bố trí xen kẽ sao cho các đĩa ma sát ăn khớp với bánh răng bằng then hoa còn các đĩa ép ăn khớp với tang trống ly hợp.7: Cấu tạo ly hợp 8 Khi piston dầu ép các đĩa ma sát tiếp xúc với các đĩa ma sát, các đĩa lúc này quay với tốc độ bằng nhau do lực ma sát tức là ly hợp ăn khớp làm cho phần tử chủ động có thể truyền công suất đến phần tử bị động. Khi không có áp lực dầu piston được trả về vị trí cũ làm cho ly hợp nhả ra. Các khớp một chiều (F1, F2) và các phanh (B1, B2, B3) Khớp một chiều F1 hoạt động thông qua phanh B2 để ngăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ. khớp một chiều F2 ngăn không cho cần dẫn bộ truyền hành tinh quay ngược chiều kim đồng hồ, vành ngoài khớp một chiều F2 được cố định vào vỏ hộp số.
Các phanh B1,B2,B3 của hộp số A340E là loại phanh ướt nhiều đĩa gồm các đĩa ma sát và đĩa ép. B2 ngăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ qua F1, B3 ngăn không cho cần dần của bộ truyền hành tinh sau quay.8: Cấu tạo phanh đĩa kiểu ướt 2. Cơ cấu cài số và đường truyền công suất ở các tay số 9 Vị trí tay Gear Van điện Ly hợp Phanh Khớp số từ một chiều S1 S2 C1 C2 C3 B1 B2 B3 F1 F2 P Park Bật Bật R Reverse Bật Bật O O N Neutral Bật Bật D 1st Bật Bật O O 2nd Bật Tắt O O O 3rd Tắt Tắt O O O 4th Tắt Bật O O O 2 1st Bật Bật O O 2nd Bật Tắt O O O O 3rd Tắt Tắt O O O L 1st Bật Bật O O O O: Hoạt động Bảng 2.1: Cơ cấu hoạt động ở các tay số 2. Tay số 1 (dãy D và dãy 2) Hình 2.9: Dòng truyền công suất tay số 1 (dãy D và 2) 10 Tỷ số truyền: Ly hợp C1 hoạt động, đồng thời khớp một chiều F2 cũng tham gia hoạt động.
Dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấp (+) ly hợp C1 S1 (+) BR hành tinh H1(-) (Vì F2 hoạt động nên không cho R1 và Cd2 quay ngược chiều kim đồng hồ)Cd1(+)bánh răng chủ động trung gian bánh răng bị động của truyền lực cuối cùng.10: Dòng truyền công suất tay số 2 dãy D Tỷ số truyền: 11 C1, F1, B2 hoạt động, dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấply hợp C1S1(+)bánh răng hành tinh H1(-). Đến đây dòng công suất chia làm 2 nhánh: Nhánh 1: giống như khi đi số 1.