Đồ án Tốt nghiệp- Khảo sát hộp số tự động A140

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG -------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A140L Đà Nẵng - 2008 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG -------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A140L Sinh viên thực hiện:  Nguyễn Tấn Bảo   Lớp:  03C4B   Giáo viên hướng dẫn:  T.S Nguyễn Hoàng Việt   Giáo viên duyệt:  T.S Lê Văn Tụy   Đà Nẵng - 2008 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ( ( ( KHOA: CƠ KHÍ GIAO THÔNG BỘ MÔN: Ô TÔ VÀ MÁY CÔNG TRÌNH NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Bảo Lớp: 03C4B, Khoá 2003 Ngành: Cơ khí động lực. Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt. 1. Tên đề tài: Khảo sát hộp số tự động A140L 2. Các số liệu ban đầu. 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: 1. Mục đích ý nghĩa đề tài 2. Tổng quan về hộp số tự động điều khiển thủy lực 2.1. Lịch sử phát triển 2.2 Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động 2.3. Phân loại Hộp Số Tự Động 2.4 Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động 2.5. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết 2.6. Đặt tính bộ biến mô 2.7. Hộp số hành tinh (HSHT) 2.8. Các cơ cấu hành tinh thường dùng trên ôtô. 2.9. Ưu,nhược điểm 2.10. Ly hợp hộp số hành tinh 2.11. Phanh dải dùng trong hộp số tự động B1 2.12. Cơ cấu khoá trục bị động 2.13. Hệ thống điều khiển thủy lực –điện từ của hộp số tự động 3. Hộp số tự động điều khiển thủy lực A140L 3.1. Giới thiệu chung về hộp số A140L 3.2. Các cụm chi tiết chính trong hộp số tự động A140L 3.3. Các tay số trong hộp số tự động A140L 3.4 Các ly hợp, phanh và khớp một chiều 3.5. Hệ thống điều khiển thủy lực ở hộp số tự động A140L 4. Kết luận 5. Phần bản vẽ 1. Kết cấu tổng thể hộp số tự động A140L. 2. Kết cấu biến mô thủy lực sử dụng trong hộp số tự động A140L. 3. Các đường đặc tính biến mô. 4. Sơ đồ nguyên lý hộp số tự động A140L. 5. Sơ đồ nguyên lý các tay số trong hộp số tự động A140L. 6. Sơ đồ điều khiển thủy lực các tay số trong hộp số tự động A140L 6. Ngày giao nhiệm vụ: 18/2/2008. 7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 31/5/2008. Thông qua bộ môn Thông qua cán bộ hướng dẫn Ngày… tháng…năm 2008 Ngày… tháng…năm 2008 TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Kết quả đánh giá: T.S Lê Văn Tụy T.S Nguyễn Hoàng Việt Sinh viên đã hoàn thành và nộp Ngày…… Tháng…… năm 2007 toàn bộ bản báo cáo cho bộ môn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Ngày…tháng…năm 2008 MỤC LỤC Trang 1. Mục đích ý nghĩa đề tài ………………………………………………….1 2. Tổng quan về hộp số tự động điều khiển thủy lực……………………...2 2.1. Lịch sử phát triển………………………………………………………..3 2.2 Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động 2.2.1. Vì sao phải sử dụng hộp số tự động 2.2.2. Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động 2.3. Phân loại Hộp Số Tự Động 2.4 Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động 2.5. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết 2.5.1. Biến mô thủy lực 2.5.2. Sơ đồ nguyên lý chung và nguyên lý làm việc 2.5.3. Các bộ phận cơ bản của biến mô 2.5.4. Phân tích kết cấu biến mô men thủy lực 2.6. Đặt tính bộ biến mô 2.6.1. Các thông số dùng đánh giá một biến mô thủy lực 2.6.2. Đường đặc tính ngoài 2.6.3. Đặc tính không thứ nguyên 2.6.4. Đặc tính tải 2.6.5. Đặc điểm làm việc của biến mô men thủy lực 2.7. Hộp số hành tinh (HSHT) 2.7.1. Các khái niệm cơ bản 2.7.2. Phân loại 2.7.3. Động học và động lực học bộ truyền hành tinh một dãy 2.7.4. Tải trọng tác dụng lên các cơ cấu khoá (điều khiển) 2.8. Các cơ cấu hành tinh thường dùng trên ôtô. 2.8.1. Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson 2.8.2. CCHT kiểu Simpson 2.8.3. CCHT kiểu Ravigneaux 2.8.4. Khớp một chiều trong cơ cấu hành tinh 2.9. Ưu,nhược điểm 2.10. Ly hợp hộp số hành tinh 2.11. Phanh dải dùng trong hộp số tự động B1 2.12. Cơ cấu khoá trục bị động 2.13. Hệ thống điều khiển thủy lực –điện từ của hộp số tự động 2.13.1. Hệ thống điều khiển thuỷ lực 2.13.2 Một số bộ phận cơ bản của hệ thống điều khiển thuỷ lực điện từ 3. Hộp số tự động điều khiển thủy lực A140L 3.1. Giới thiệu chung về hộp số A140L 3.2. Các cụm chi tiết chính trong hộp số tự động A140L 3.2.1. Biến mô thủy lực 3.2.2 Bộ truyền bánh răng hành tinh 3.3. Các tay số trong hộp số tự động A140L 3.3.1. Giới thiệu bộ truyền hành tinh 3 tốc độ trong hộp số tự động A140L 3.3.2. Các dãy số 3.3.3. Bộ bánh răng hành tinh số truyền tăng OD 3.4 Các ly hợp, phanh và khớp một chiều 3.4.1. Các ly hợp 3.4.2 Các phanh sử dụng trong hộp số 3.4.3. Khớp một chiều
và
3.5. Hệ thống điều khiển thủy lực ở hộp số tự động A140L 3.5.1. Khái quát 3.5.2. Chức năng nhiệm vụ của hệ thống thủy lực 3.5.3. Các van cơ bản trong hộp số A140L 3.5.4 Bơm dầu 3.5.5. Hệ thống điều khiển điện số OD 3.5.6. Hư hỏng, tìm khu vực xảy ra hư hỏng và các phép thử 4. Kết luận LỜI NÓI ĐẦU Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng trước nhiều khó khăn, thử thách và cả những cơ hội đầy tiềm năng. Ngành ô tô Việt Nam cũng không ngoại lệ. Khi thế giới bắt đầu sản xuất ô tô chúng ta chỉ được nhìn thấy chúng trong tranh ảnh, hiện nay khi công nghệ về sản xuất ô tô của thế giới đã lên tới đỉnh cao chúng ta mới bắt đầu sửa chữa và lắp ráp. Bên cạnh đó thị trường ô tô Việt Nam là một thị trường đầy tiềm năng theo như nhận định của nhiều hãng sản xuất ô tô trên thế giới nhưng hiện nay chúng ta mới chỉ khai thác được ở mức độ buôn bán, lắp ráp và sửa chữa. Mức thuế 200% đối với xe nhập khẩu vẫn không ngăn được người dân Việt Nam mua những chiếc xe trị giá cả vài trăm nghìn đến hàng triệu đô la, vì đây là một nhu cầu thiết yếu mà số ngoại tệ này là không nhỏ đối với Việt Nam chúng ta nhất là trong thời kỳ phát triển đất nước như hiện nay. Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quá trình tự động hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số đó là ô tô, không chỉ làm cho người sử dụng cảm thấy thoải mái, gần gũi với chiếc xe của mình, thể hiện phong cách của người sở hữu chúng. Mà sự tự động hóa còn nâng cao hệ số an toàn trong sử dụng. Đây là lý do tại sao các hệ thống tự động luôn được trang bị cho dòng xe cao cấp và dần áp dụng cho các loại xe thông dụng. Vì vậy với đề tài chọn là nghiên cứu, khảo sát hộp số tự động em rất mong với đề tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức đã được truyền thụ để khi ra trường em có thể tham gia vào ngành ô tô của Việt Nam để góp phần vào sự phát triển chung của ngành. Em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn Nguyễn Hoàng Việt đã chỉ bảo em tận tình, giúp em vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi hoàn thành đồ án của mình. Bên cạnh đó là thầy Lê Văn Tụy và các thầy trong khoa đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Bảo Đà Nẵng ngày 1 tháng 3 năm 2008 1. Mục đích ý nghĩa 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 ô tô, đặc biệt là ở thị trường MỸ và CHÂU ÂU 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. Các dòng xe ra đời với các bước đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩn khí thải đựợc chấp thuận trong ngành sản xuất ô tô nhằm bảo vệ môi trường thì bên cạnh đó công nghệ sản xuất không ngừng ngày càng nâng cao, công nghệ điều khiển và vi điều khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi thì việc đòi hỏi phải có kiến thức vững vàng về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phải nâng lên tương ứng mới mong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng như dây chuyền đi kèm, có như vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ra trường. Khi xem những chiếc xe ô tô của các nước sản xuất em không chỉ ngỡ ngàng và thán phục nền công nghiệp sản xuất ô tô của thế giới mà em còn tự hỏi: Bao giờ Việt Nam chúng ta cũng sẽ sản xuất được những chiếc xe như thế? Đây là câu hỏi em hy vọng thế hệ trẻ chúng em sẽ trả lời được dưới sự giúp đỡ tận tình của các Thầy và các bậc đàn anh đi trước. Vì những lý do trên em chọn đề tài "Khảo sát mô hình hộp số tự động A140L lắp trên xe TOYOTA CAMRY" để làm đề tài tốt nghiệp. 2. Tổng quan về hộp số tự động điều khiển thủy lực 2.1. Lịch sử phát triển 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 ô tô 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 ô tô sau khi động cơ đốt trong được phát minh và xe ô tô ra đời. Cho đến nửa đầu thập kỷ 70, hộp số được TOYOTA sử dụng phổ biến nhất là hộp số cơ khí điều khiển bằng tay bình 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 hình 2.1 là sơ đồ phát triển của hộp số tự động.
Hình 2-1 Sự phát triển cơ bản của hộp số tự động. AT: Hộp số tự động (Automatic Transmission).
: Loại hộp số này có bộ phần truyền lực cơ bản giống loại ECT. ECT: Hộp số điều khiển điện (Electronic Controlled Transmission). Trên bảng 1 là các mốc thời gian TOYOTA đưa hộp số tự động sử dụng trên các dòng xe của mình. Bảng 2-1 Mốc thời gian ứng dụng 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 có 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 dụi 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 Tự Động 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 lọai kia là loại điều 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 (hộp số điều khiển điện). Ngoài phân loại theo cách điều khiển thủy lực hay diều khiển điện hộp số tự động còn được phân loại theo vị trí đặt trên xe. Loại dùng cho các xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước - cầu sau chủ động (như 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 ô tô 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.
Hình 2-2 Sơ đồ đặt của hộp số tự động. Driver shaft: Trục dẫn động. Engine: Động cơ. Automatic transaxle: Cụm cầu và hộp số tự động. Front: Mặt trước. Front-wheell drive: Dẫn động cầu trước. Final gear and differential: Truyền động cuối và vi sai. Automatic transmission: Hộp số tự động. Propeller shaft: Trục các đăng. Rear-wheell drive: Dẫn động cầu sau. Ngoài cách phân loại trên còn có một số cách phân loại khác như theo cấp số tiến của hộp số có được (4 cấp, 5 cấp..) và hiện nay số cấp mà hộp số tự động có đuược cao nhất là 7 cấp. Phân loại theo thiết kế cho dòng xe lắp đặt chúng như ô tô du lịch, xe tải, xe siêu trọng. 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 (như hình 2-3), 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 vừa là một bộ phận khuyếch đại mô men 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..
Hình 2-3 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 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 hay bộ phận cấu thành nên hộp số điều có yêu cầu rất khắt khe về thiết kế cũng như chế tạo. 2.5. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết 2.5.1. Biến mô thủy lực
Hình 2-4 Biến mô thủy lực. Bộ biến mô vừa truyền vừa khuyếch 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 2-4. 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 2-5).
Hình 2-5 Dòng xoáy trong bánh bơm và bánh tuabin. * Chức năng của biến mô: Tăng mô men do động cơ tạo ra. Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền hoặc không truyền mô men 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. 2.5.2. Sơ đồ nguyên lý chung và nguyên lý làm việc a. Sơ đồ nguyên lý Hình 2-6 là một ví dụ tương tự nguyên lý làm việc của biến mô thủy lực. Dùng một quạt chủ động quạt gió về phía một quạt bị động giống như thế đặt đối diện, gần sát và đang ở trạng thái đứng yên. Sau một quãng thời gian ngắn quạt bị động bắt đầu quay theo quạt chủ động và chiều quay của cả hai là cùng nhau. Giả sử ta dùng một ống hồi gió về như hình minh họa để lấy nguồn gió sau khi thổi qua quạt bị động quay trở lại thổi tiếp tục vào quạt chủ động thì năng lượng mà quạt chủ động dùng để thổi cho quạt bị động quay ngay sau đó sẽ giảm hơn so với ban đầu.
Hình 2-6 Ví dụ tương tự nguyên lý truyền công suất của biến mô thủy lực. Nói một cách khác, việc truyền công suất giữa hai quạt được thực hiện nhờ môi trường không khí. Biến mô cũng làm việc như vậy, bánh bơm đóng vai trò quạt chủ động, bánh tuabin đóng vai trò quạt bị động và ống hồi gió đóng vai trò gần giống với bánh phản ứng. Môi trường làm việc ở đây là dầu thủy lực là một chất lỏng không chiụ nén nên khả năng truyền công suất sẽ tốt hơn môi trường không khí rất nhiều. b. Nguyên lý truyền công suất
Hình 2-7 Sơ đồ tính toán dòng chảy trong biến mô thủy lực. Bánh bơm được gắn cố định trên trục chủ động, nối cứng với trục khuỷu động cơ và quay với tốc độ góc wb. Bánh tuabin được lắp trên trục bằng then hoa và quay với tốc độ góc wt. Các bánh nằm trong một vành xuyến khép kín gọi là buồng công tác và được nạp đầy dầu thủy lực có áp suất dư. Hình dạng buồng công tác đảm bảo tổn thất năng lượng ít nhất, khi chất lỏng chuyển từ bánh này sang bánh khác. Nguyên lý làm việc của biến mô men thủy lực dựa trên cơ sở của định luật biến thiên mô men động lượng và được giải thích dựa trên hình 2-7. Tại điểm dòng dầu đi vào bánh bơm, tốc độ dòng chất lỏng trung bình, biểu diễn bằng đường chấm gạch có giá trị tuyệt đối là vb1. Tốc độ này có thể phân tích thành hai thành phần: tốc độ vòng hay còn gọi là tốc độ theo ub1 và tốc độ tương đối wb1. Sau khi đi vào bánh bơm, chất lỏng chuyển động theo profin cánh dẫn đi từ tâm ra mép ngoài. Dòng chất lỏng có tốc độ là
. Khi chuyển động từ trong ra ngoài bánh bơm trong vòng lưu thông, năng lượng và động lượng của dòng chất lỏng tăng lên nhờ mô men truyền cho bánh bơm từ trục khuỷu động cơ. Hiệu mô men động lượng của chất lỏng đối với trục quay của bánh bơm khi đi vào và đi ra khỏi nó chính bằng mô men trên trục bánh bơm và xác định theo biểu thức: Mb =
(2.1) Ở đây: m =
- Khối lượng chất lỏng chảy qua bánh bơm trong một giây. R1, R2 - Bán kính bánh công tác ở điểm vào và điểm ra của chất lỏng trên quỹ đạo trung bình.
- Góc tương ứng giữa các vec-tơ tốc độ tuyệt đối vb1, vb2 và các tốc độ theo ub1, ub2 Trong giai đoạn khuyếch đại mômen khi dòng chất lỏng đi ra khỏi bánh bơm ta xem như dòng chất lỏng đi ngay vào bánh tuabin. Vì giữa bánh bơm và bánh tua bin không có bánh phản ứng nên động năng của dòng chất lỏng khi ra khỏi bánh bơm và vào bánh tua bin không thay đổi, nhưng vận tốc tuyệt đối của dòng chất lỏng khi ra khỏi bánh tua bin sẽ thay đổi chiều (do hình dạng của bánh tua bin). Điều này có nghĩa là khi đi từ ngoài vào trong, chất lỏng truyền cho tua bin một mômen bằng về trị số với mômen trên trục bánh bơm. Mặc khác theo định luật biến thiên mômen động lượng thì mômen tác dụng lên bánh tua bin cũng chính bằng hiệu mômen động lượng của chất lỏng đối với trục quay tua bin khi đi vào và ra khỏi nó, do đó :
(2.2)
- Góc giữa
và
tại điểm ra của bánh tuabin. Khi ra khỏi bánh tuabin, dòng chất lỏng chảy qua bánh phản ứng thông qua khớp một chiều tác dụng lên dòng chất lỏng này một mô men Mp cùng hướng với mô men Mb và có giá trị bằng:
(2.3) So sánh các biểu thức (2.1), (2.2) và (2.3) ta thấy rõ rằng: Mt =
(2.4) Và nếu không có bánh phản ứng thì: vt1 = vb1 và
Nên Mt = Mb Tức là biến mô men trở thành ly hợp thủy động nên chỉ có tác dụng truyền mà không biến đổi mô men. Từ những suy luận trên ta thấy nhờ bánh phản ứng bị khóa theo chiều quay ngược chiều quay trục khuỷu làm chuyển hướng dòng chất lỏng chảy ra từ bánh tuabin về cùng chiều quay của bánh bơm, biến tác động cản trở thành tác động trợ giúp, vì thế để quay bánh bơm chỉ đòi hỏi trục khuỷu động cơ cung cấp một mô men Mb < Mt. Khi tốc độ quay của bánh bơm nb = const (giữa bánh tuabin và bánh bơm đạt sự cân bằng về tốc độ và mômen) sự tăng tải trọng tác dụng lên trục bánh tuabin làm giảm tốc độ quay nt của bánh tuabin, ở ngay thời điểm tức thời sau đó vì bánh bơm vẫn cung cấp dòng dầu có năng lượng và lưu lượng như cũ sẽ làm tăng ngay lưu lượng dòng dầu qua bánh tuabin, điều này giúp cho bánh tuabin tiếp nhận thêm năng lượng để bù vào năng lượng tiêu hao do tăng tải trọng, nhưng ngược lại sự tiếp nhận thêm năng lượng này từ bánh tuabin cũng làm mất đi một phần năng lượng do trục khuỷu cung cấp cho bánh bơm tức là sẽ làm cho bánh bơm giảm tốc độ. Nếu không có sự điều chỉnh tay ga từ người lái tín hiệu tăng tải và đi kèm giảm tốc độ của xe có thể làm hộp số chuyển về tỷ số truyền lớn hơn cho đến khi đạt trở lại sự cân bằng. Tương tự với trường hợp tải trọng tác dụng lên trục bánh tuabin giảm xuống, tốc độ bánh tuabin sẽ tăng lên, lập tức lưu lượng dầu đi qua bánh tuabin giảm xuống. Điều này làm cho công suất bánh bơm cung cấp trở nên lớn hơn mức cần thiết và làm cho tốc độ bánh bơm tăng lên để đạt lại sự cân bằng. Trong giới hạn tải trọng và mômen của tay số hiện tại không đáp ứng được sự hiệu chỉnh để đạt sự cân bằng thì hộp số sẽ tự động chuyển số. c. Nguyên lý khuyếch đại mô men

Hình 2-8 Hướng chuyển động của dòng chảy trong biến mô thủy lực. Khi biến mô ở chế độ khuyếch đại mômen, biến mô sử dụng năng lượng còn lại của dòng dầu sau khi đi qua tuabin và bánh phản ứng tiếp tục tác động vào cánh bơm bằng cách nhờ vào tác dụng chuyển hướng của bánh phản ứng thay đổi hướng va đập của dòng dầu quay về vào sau cánh bơm (như hình 2-8). Bánh phản ứng khóa cứng với vỏ của biến mô men thủy lực nên dòng chất lỏng không trao đổi năng lượng với nó, nghĩa là trong bánh phản ứng chỉ có biến đổi áp năng thành động năng. Động năng có được này sẽ truyền cho bánh bơm khi dòng dầu quay về bánh bơm. Vì vậy mô men quay trên trục bánh tuabin có được sẽ lớn hơn mômen trên trục bánh bơm tại cùng một thời điểm. Nếu bánh phản ứng quay tự do thì mô men xoắn của trục chủ động truyền cho trục bị động không thể tăng được. Khi đó biến mô men thủy lực làm việc như ly hợp thủy động.