hệ thống truyền lực

Khi li hợp nối trục khuỷu động cơ với trục hộp số êm sẽ đảm bảo cho các bánh răng truyền động không va đập vào nhau, các bộ phận đang ở vị trí đứng yên sẽ chuyển động từ từ, làm cho bánh

………… o0o…………

Giáo trình

Hệ thống truyền lực

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

TRÊN XE DU LỊCH

1.1 Công dụng của hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực của ô tô có tác dụng truyền chuyển động hay lực hoặc

mô men xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động Trị số của lực hay mô men xoắn này có thể thay đổi, tùy theo điều kiện làm việc của ôtô

 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực trên xe

Hệ thống truyền lực có thể tập hợp nhiều cụm có chức năng khác nhau, thông thường bao gồm:

- Li hợp, hộp số chính, cầu chủ động, trục các đăng, bánh xe

- Li hợp, hộp số chính, hộp phân phối, cầu chủ động, trục các đăng, khớp nối, bánh xe…

Số lượng cụm có thể khác nhau tùy thuộc vào tính năng kỹ thuật của ô tô (hình 1.1 ) Giới thiệu các sơ đồ thường gặp:

Sơ đồ a : Động cơ, li hợp, hộp số đặt hàng dọc phía trước đầu xe, cầu chủ động đặt sau xe, trục các đăng nối giữa hộp số và cầu chủ động Chiều dài từ hộp số đến cầu sau khá lớn nên giữa trục phải đặt ổ treo

Sơ đồ b: Động cơ, li hợp, hộp số chính, cầu xe nằm dọc và ở trước xe tạo nên cầu trước chủ động Toàn bộ cụm truyền lực làm liền khối lớn, gọn Nhờ cấu trúc này trọng tâm nằm lệch về phía đầu xe, kết hợp với cấu tạo vỏ xe tạo khả năng ổn định cao khi có lực ngang tác dụng, đồng thời giảm độ nhạy cảm với gió bên Không gian đầu xe rất chật hẹp

Sơ đồ c: Động cơ, li hợp, hộp số nằm ngang đặt trước xe, cầu trước chủ động, toàn cụm truyền lực thành một khối Trọng lượng khối động lực nằm lệch hẳn về phía trước đầu xe giảm đáng kể độ nhạy cảm của ô tô với lực bên, nhằm nâng cao

khả năng ổn định với tốc độ cao Trong cầu chủ động bộ truyền bánh răng trụ thay thế cho bộ truyền bánh răng côn

Sơ đồ d: Động cơ, li hợp, hộp số, cầu chủ động làm thành một khối gọn ở phía sau xe, cầu sau chủ động

Sơ đồ e: Động cơ, li hợp, hộp số, cầu chủ động đặt trước, động cơ đặt ngược lại so với sơ đồ d

Sơ đồ g: Động cơ, li hợp đặt trước xe, hộp số chính, cầu chủ động đặt sau xe

và tạo nên một khối lớn Trong trường hợp này thì có các đăng truyền mô men từ động cơ, li hợp tới hộp số Trọng lượng san đều cho cả hai cầu

Sơ đồ h: Động cơ, li hợp, hộp số chính, hộp phân phối đặt dọc phía đầu xe, cầu trước và cầu sau chủ động Sơ đồ này thường gặp ở ô tô có khả năng việt giả cao, ô tô chạy đường xấu

Sơ đồ i: Động cơ, hộp số, li hợp, cầu trước tạo thành một khối nằm phía đầu

xe đáp ứng nhu cầu tăng trọng lượng lên cầu trước Cầu sau chủ động nối với hộp

số chính thông qua khớp ma sát, không có hộp phân phối, kết cấu đơn giản, có tính năng việt giả tốt, nhất là khi hoạt động trên đường trơn

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực

1.2 Một số bộ phận chính của hệ thống truyền lực trên ôtô

1.2.1 Li hợp

Li hợp có tác dụng nối êm và tách thanh truyền động từ trục khuỷu động cơ với trục của hộp số Khi li hợp nối trục khuỷu động cơ với trục hộp số êm sẽ đảm bảo cho các bánh răng truyền động không va đập vào nhau, các bộ phận đang ở vị trí đứng yên sẽ chuyển động từ từ, làm cho bánh xe chủ động của ô tô chuyển động nhẹ nhàng Li hợp có tách nhanh thì gài số mới được nhanh, dễ dàng, không sinh ra hiện tượng va đập giữa các bánh răng

Ngoài ra li hợp cần có tác dụng bảo vệ khi xe làm việc quá tải, nghĩa là li hợp

tự động cắt sự truyền dẫn khi mô men xoắn ở bánh xe chủ động quá trị số quy định

Ở li hợp ma sát sự truyền mô men xoắn từ phần chủ động đến phần bị động nhờ vào ma sát tiếp xúc giữa các bề mặt làm việc của phần bị động và phần chủ động của li hợp Để tăng cường lực ma sát tiếp xúc này người ta dùng cơ cấu ép bằng lò xo, tay đòn hoặc hỗn hợp (lò xo, tay đòn) (hình 1.2)

 Li hợp ma sát loại màng

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý li hợp dạng lò xo ép

 Yêu cầu của li hợp ma sát

Truyền được mô men xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất

kỳ trường hợp nào Muốn vậy thì mô men ma sát sinh ra trong li hợp phải lớn hơn

mô men xoắn của động cơ

M1 =  Memax

Trong đó :

M1: Mô men ma sát sinh ra trong li hợp [N.m]

Memax: Mô men xoắn lớn nhất của động cơ [N.m]

 : Hệ số dự trữ của li hợp

Khi nối li hợp phải êm dịu để không gây ra va đập giữa các chi tiết trong hệ thống truyền lực

Khi cắt li hợp phải dứt khoát để dễ gài số

Mô men quán tính của phần bị động li hợp phải nhỏ

Li hợp phải làm nhiệm vụ của bộ phận an toàn, do đó hệ số phải nằm trong giới hạn nhất định

Nếu quá nhỏ thì khi ma sát làm việc sẽ bị trượt

Nếu  quá lớn thì khi ma sát làm việc sẽ không tự động cắt

Ở li hợp thủy lực sự truyền mô men xoắn từ phần chủ động đến phần bị động được thực hiện nhờ năng lượng của dòng chất lỏng do bơm đặt trên trục khuỷu động

cơ cung cấp

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lí của li hợp thủy lực

1.Bánh mô; 2 bánh tua bin;

3 trục dẫn; 4 trục li hợp

Bánh bơm 1 lắp trên trục dẫn 3 nối liền với trục khuỷu động cơ, bánh tua bin

2 lắp trên trục bị dẫn 4 Hai trục dẫn và bị dẫn tách rời nhau, công suất được truyền

từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ sự trao đổi năng lượng giữa hệ thống cánh dẫn với chất lỏng làm việc

1.2.2 Biến mô thủy lực

Biến mô thủy lực có cấu tạo tương tự như li lợp thủy lực nhưng biến mô thủy lực có thêm bộ cánh D (stato) nối với vỏ hộp số thông qua khớp một chiều, một chiều cho quay, một chiều không cho quay

 Mô hình của biến mô thủy lực

Hình 1.4 Mô tả cấu tạo của biến mô thủy lực

Khi động cơ làm việc thì trục khuỷu động cơ truyền công suất tới cánh bơm thông qua các đinh ốc bắt chặt giữa tấm thép nối với mặt bích của động cơ với cánh bơm Công suất này được truyền tới bánh tua bin và truyền tới hộp số Trong bộ biến mô có thêm stato có tác dụng tăng mô men xoắn từ bánh bơm sang bánh tua bin

Biến mô thủy lực lắp ngay ở đầu vào của hộp số, và thay thế bánh đà bình thường

Tăng mô men do động cơ tạo ra

Đóng vai trò li hợp thủy lực, truyền mô men từ động cơ đến hộp số

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

Thay thế chức năng của bánh đà

o Cấu tạo:

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý biến mô thủy lực

a) Cấu tạo bộ biến mô; b) Nguyên lí cấu tạo

Cấu tạo của biến mô thủy lực bao gồm: Bánh bơm B lắp trên trục dẫn hay trục khuỷu động cơ Bánh tua bin T lắp trên trục bị dẫn (thường nối trục vào hay trục sơ cấp của hộp số có cấp, loại cơ cấu hành tinh) Còn có bánh dãn hướng D nối với vỏ qua khớp một chiều (một chiều cho quay, một chiều không cho quay) Tất cả các bánh (B, T, D) đều có các cánh dẫn và đặt trong vỏ có chứa chất lỏng, tạo thành buồng làm việc của biến mô thủy lực

 Ảnh hưởng của biến mô thủy lực đến chất lượng kéo của ôtô

Biến mô thủy lực làm nhiệm vụ thay đổi vô cấp tự động tỷ số truyền của hệ thống truyền lực theo trị số của các lực cản chuyển động bên ngoài, khi động cơ làm việc ở một chế độ ổn định và cho phép tiến hành tăng tốc ô tô một cách êm dịu, không ngắt dòng công suất truyền tới các bánh xe chủ động

Dựa vào lý thuyết về máy thủy lực thì người ta đã chứng minh được rằng Khi biến mô thủy lực làm việc ở chế độ ổn định thì tổng số mô men xoắn tác dụng lên các bánh công tác của nó bằng không

M3 + M4 +M5 = 0

M4 +M5 = - M3 (I)

Ở đây: M3: là mô men xoắn của bánh tua bin

M4 : là mô men xoắn của bánh đà

M5 : là mô men xoắn của bánh phản ứng

Dấu (-) đặt trước mô men xoắn của bánh tua bin chứng tỏ rằng bánh tua bin

là bánh bị động

Từ phương trình (I) ta nhận xét rằng :

Do có mô men xoắn M5 của bánh phản ứng mà có sự biến đổi mô men xoắn

từ trục bánh bơm tới trục bánh tua bin

Sự hình thành M5 là do các cánh của bộ phản ứng cố định làm thay đổi hướng của dòng chất lỏng chảy từ bánh tua bin quay trở lại bánh bơm Nếu bộ phận bánh phản ứng có khả năng quay tự do trong dòng chất lỏng thì việc biến đổi mô men xoắn sẽ không xảy ra và biến mô thủy lực trở thành li hợp thủy lực

1.3 Hộp số

Các hộp số nói chung dùng để thay đổi tốc độ giữa động cơ và cầu chủ động Nói một cách khác nếu không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc độ duy nhất với một tốc độ cực đại nhất định Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi xuất phát cùng với khả năng leo dốc cũng bị hạn chế nếu như xe không sử dụng hộp số Vì vậy hộp số sử dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ thấp đến cao để biến đổi

mô men xoắn của động cơ phù hợp với điều kiện vận hành

Hộp số cũng có tác dụng dùng để thay đổi lực kéo của ô tô, khi xe chuyển động tiến hoặc lùi và cắt truyền động từ động cơ, qua li hợp đến bánh xe chủ động, khi cần dừng xe trong một thời gian nhất định

Dẫn động lực học ra ngoài làm việc khác

 Hộp số có các loại:

Hộp số có cấp hay hộp số phân chia thành nhiều cấp độ khác nhau với hộp số này việc thay đổi tỷ số truyền không thực hiện được liên tục, mà cách nhau từng cặp một, nhờ các cặp bánh răng ăn khớp có đường kính khác nhau Ở ô tô con hộp số thường có 3 đến 5 cấp, ô tô tải và ô tô chở khách thường không vượt quá 6 cấp Việc hộp số càng nhiều cấp thì cấu tạo lại càng phức tạp, người điều khiển khó khăn trong việc chọn số, giá thành lại cao

 Sơ đồ của hộp số 4 cấp

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý của hộp số 4 cấp

1 bánh răng, 2 trục chủ động,

3 cơ cấu đồng tốc, 4 trục bị động

 Hộp số DCT có 6 số truyền

Hình 1.7 Cấu tạo của hộp số DCT có 6 số truyền

1,2 Cặp bánh răng của cơ cấu đảo chiều quay; 3 Ổ đỡ; 4.Mô men quay; 5 Ống nối giữa li hợp và cặp bánh răng truyền; 6 Li hợp điện từ; 7 li hợp đĩa kép; 8,9 cặp

bánh răng của trục bị động, BR số truyền của hộp số

Hộp số vô cấp hay hộp số không phân chia thành cấp tốc độ khác nhau hoặc hộp số liên tục Ở hộp số này, cho phép thay đổi tỷ số truyền một cách liên tục, trong một khoảng xác định, làm cho ô tô làm việc với những chỉ tiêu cao nhất

Trong mọi điều kiện làm việc khác nhau, việc thay đổi tỷ số truyền ở hộp số

vô cấp có thể thực hiện tự động tùy theo lực cản khi ô tô chuyển động trên đường hoặc do người lái điều khiển

 Hộp số vô cấp kiểu truyền động đai

Hình1.8 Hộp số vô cấp truyền động đai

 Yêu cầu của hộp số

Có tỷ số truyền phù hợp để nâng cao tính chất động lực học của ô tô và tính kinh tế của ô tô

Hiệu suất truyền lực phải cao

Khi làm việc không có tiếng ồn

Sang số nhẹ nhàng không gây lực va đập ở các bánh răng

Kết cấu gọn gàng, chắc chắn để dễ kiểm tra, dễ bảo dưỡng

Giảm thao tác, giảm mệt mỏi cho người lái

Chuyển số tự động thay cho người lái điều khiển và êm dịu, thích hợp với mặt đường

Tránh cho động cơ và hệ thống truyền lực không bị quá tải

1.4 Cơ cấu vi sai

Vi sai có tác dụng làm cho các bánh xe chủ động quay cùng tốc độ khi xe

chuyển động thẳng và khác tốc độ khi xe quay vòng, cũng làm cho lốp xe đỡ mòn

Vi sai trên xe du lịch dùng hộp số CVT thì chế tạo thành một khối liền Nhận trực tiếp năng lượng ở puli bị động và truyền tới các bánh xe chủ động không thông qua các bán trục.Vi sai trên xe du lịch thường dùng là loại bánh răng côn

 Nguyên lý cấu tạo

Hình 1.9 Nguyên lý cấu tạo vi sai

Cơ cấu vi sai bánh răng côn là một cơ cấu hành tinh gồm có: Bánh răng mặt rời 3 (bánh răng bán trục) lắp cố định với bán trục nửa trục 1 bằng một then hoa Bánh răng 5 cũng tương tự như bánh răng 3 nhưng lắp cố định với bán trục bằng then hoa Hai bánh răng 10 gọi là bánh răng hành tinh luôn luôn ăn khớp với các bánh răng bán trục 3 và 5 có thể quay quanh tâm như trục 4 và 11 Hộp vi sai 2 có gắn bánh răng 6 ăn khớp với bánh răng 7 của bộ truyền Bánh răng 7 là bánh răng xoắn được chế tạo liền trên trục bị động của hộp số vô cấp CVT Hai trục 1 và trục

9 có thể quay cùng tốc độ nếu ô tô chuyển động thẳng và khác tốc độ nếu xe chuyển động quay vòng

Hình 2.1 Truyền động vô cấp bằng ma sát côn

1.Bánh chủ động, 2 Bánh côn có thể quay quanh trục 4 , 3 Bánh bị động, 4 trục này có thể dịch chuyển theo phương s để thay đổi tỷ số truyền, W1 vận tốc góc trục

chủ động, W2 ,vận tốc góc trục bị động

Hình 2.2 truyền động vô cấp bằng ma sát côn

1 Bánh chủ động, 2.bánh bị động, 3 bánh côn có thể quay trên trục 4,

4 trục này dịch chuyển theo phương s và thay đổi tỷ số truyền,

w1 vận tốc góc trục chủ động, w2 vận tốc góc trục bị động

Truyền động vô cấp ma sát và một số dạng truyền động vô cấp khác thì hiệu suất, không đáp ứng được các chỉ tiêu của ngành ô tô bên cạnh đó lại có các nhược điểm lớn nên truyền động vô cấp CVT loại truyền động đai được ứng dụng vào lĩnh vực của ngành ô tô

Hộp số vô cấp CVT có tỷ số truyền biến thiên liên tục từ giá trị lớn nhất đến giá trị nhỏ nhất Do có tỷ số truyền như thế nên CVT có nhiều ưu điểm hơn so với hộp số thường

2.2 Những ưu điểm của hộp số CVT

 Nâng cao vận tốc trung bình của xe

Ta xét đặc tính động lực học của hai loại ô tô có đặc tính động lực học là như nhau (D1 = D2 = D) Ô tô thứ nhất với hộp số có 3 số truyền, ô tô thứ 2 có 4 số truyền và chúng đều có tỷ số truyền thứ nhất (số I) và số cuối cùng là như nhau

Hình : 2.3 Đồ thị nhân tố động lực học Qua hai đồ thị ta thấy rằng: Nếu hai ô tô cùng chuyển động trên cùng một loại đường có hệ số cản tổng cộng là như nhau là  2, thì vận tốc của ô tô có 4 số truyền là v”2max sẽ lớn hơn vận tốc của ô tô có 3 số truyền là v’2max

Còn nếu cả hai ô tô cùng chuyển động trên cùng một loại đường có hệ số cản tổng cộng là  1 >  2 thì ta cũng nhận được vận tốc lớn nhất của ô tô hộp số có 3 số

là v’1max nhỏ hơn vận tốc của ô tô hộp số có 4 số là v’’2max

Như vậy, tăng số lượng số truyền trong hộp số sẽ dẫn đến việc tăng vận tốc trung bình của ô tô

Từ hai đồ thị Trên có chênh lệch về vận tốc trung bình của ô tô Trong khi đó thì hộp số CVT lại có tỷ số truyền biến thiên liên tục nên vận tốc trung bình sẽ tăng hơn hộp số thường

 Nâng cao tính chất động lực học

Nhân tố động lực học của ô tô là tỷ số giửa lực kéo tiếp tuyến pk trừ cho lực cản của không khí pwvà chia cho toàn bộ trọng lượng của toàn bộ ô tô Ký hiệu bằng chữ “D”

i M

b

t t

G: Trọng lượng toàn bộ của xe

Khi ô tô chuyển động ở số thấp (tỷ số truyền của hộp số lớn) thì nhân tố động lực học sẽ lớn hơn so với khi ô tô chuyển động ở số cao (tỷ số truyền của hộp

số nhỏ hơn) vì lực kéo tiếp tuyến ở số thấp sẽ lớn hơn và lực cản không khí sẽ nhỏ hơn so với ở số cao

Ta có mối quan hệ giữa nhân tố động lực học D với điều kiện chuyển động của ô tô

Khi ô tô chuyển động đều (ổn định), nghĩa là gia tốc của nó j = 0 thì giá trị của nhân tố động lực học bằng hệ số cản tổng cộng của mặt đường, nghĩa là: D =  Tương tự khi ô tô chuyển động đều j = 0 và trên đường bằng i = 0 thì nhân tố động lực học bằng hệ số cản lăn, nghĩa là D = f Gía trị này có được khi ô tô chuyển động ở số truyền của hộp số cao nhất và động cơ làm việc ở chế độ toàn tải , tại đó

ta nhận được vận tốc lớn nhất của ô tô

Việc nâng cao tính chất động lực học của hộp số CVT có nghĩa là hộp só này có

tỷ số truyền thay đổi phù hợp với việc thay đổi nhân tố động lực học

 Nâng cao mức độ sử dụng công suất

Nhằm nâng cao chất lượng sử dụng ô tô và giảm tiêu hao nhiên liệu thì ta cần chú ý đến việc sử dụng công suất động cơ trong từng điều kiện chuyển động khác nhau, thì người ta đưa ra khái niệm “mức độ sử dụng công suất động cơ”

N

Ta có nhận xét chất lượng mặt đường càng tốt thì hệ số cản tổng cộng  của mặt đường càng giảm và vận tốc của ô tô càng nhỏ thì công suất động cơ được sử dụng càng nhỏ khi tỷ số truyền của hộp số càng lớn, do đó làm cho hệ số sử dụng công suất động cơ càng YN càng nhỏ

Hình2.4: Đồ thị cân bằng công suất của xe

Tổng công suất của mặt đường và công suất của không khí là N1, công suất phát ra tại các bánh xe chủ động là N’KIII ở số truyền thẳng và N’KII ở số hai

Mức độ sử dụng công suất ở số truyền thẳng là:

YNIII = '1

KIII

N N

Và ở số hai là: YNII = '1

KII

N N

Nhưng N’KII > N’KIII, do đó YNII < YNIII

Mức tiêu hao nhiên liệu ge =

Ne

Gt

dựa vào thí nghiệm ta có đồ thị:

Mức độ sử dụng công suất động cơ càng tăng và số vòng quay của trục khuỷu động cơ càng thì mức tiêu hao nhiên liệu càng giảm, vì ge càng giảm Vì thế khi mức độ sử dụng công suất động cơ như nhau (ví dụ tại điểm YN1) thì suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ ge ở vận tốc góc n’’’e sẽ nhỏ hơn khi ở vận tốc góc

n : vận tốc góc tương ứng với 3 số của xe

 Cải thiện đường đặc tính kéo của xe

Truyền động vô cấp cho phép thay đổi liên tục trong một khoảng giới hạn giá trị mô men và tốc độ góc của bánh xe chủ động sao cho phù hợp với đường đặc tính kéo Nếu người điều khiển giữ nguyên vị trí bàn đạp cung cấp nhiên liệu, công suất động cơ ổn định tại một giá trị, khi đó đường đặc tính kéo của ô tô biến thiên gần đúng với đường hyperpol

Hình 2.6 Đường đặc tính kéo của xe

Tại điểm A là giao điểm của đường PKIII và Pw + P thì vận tốc của ô tô là lớn nhất Tại đây thì ô tô không còn khả năng tăng tốc và khắc phục độ dốc cao hơn

Ta xét tại một vị trí bất kỳ v1

Ta có: ad = Pd là lực kéo dư nhằm để tăng tốc, lên dốc hoặc ô tô lên dốc với độ dốc tăng lên

ab = PW lực cản không khí

bc = P lực cản lăn tổng cộng của của mặt đường

Khi dùng hộp số vô cấp CVT thì sẽ khắc phục được hai nhược điểm đó là tăng tốc và khắc phục độ dốc cao hơn, bởi vì nó thay đổi số truyền của hộp số từ số

3 sang số bất kỳ (vì CVT có tỷ số truyền liên tục), ở hình 2.6 đường cong P’k3 là hộp

số vô cấp CVT đã tự động thay đổi số Do đó lúc này điểm A sẽ chuyển thành điểm

A’, A’ là giao điểm mới, tại đây lực kéo P’d là lực kéo dự trữ lớn hơn lực kéo dự trữ ban đầu Pd, nó khắc phục được lên dốc và tăng tốc

 Truyền động êm

Do không có sự ăn khớp giữa các chi tiết truyền động, tỷ số truyền liên tục nên lực kéo khi thay đổi tỷ số truyền phát ra tại các bánh xe chủ động là thay đổi giá trị không lớn lắm

 Giữ cho các chi tiết trong hệ thống truyền lực an toàn

Khi tốc độ quay của trục chủ động không thay đổi, lực cản lăn tại các bánh

xe chủ động lớn hơn giá trị của lực kéo phát ra tại các bánh xe chủ động, thì đai truyền sẽ bị trượt với bánh đai

 So sánh khả năng tăng tốc giữa xe lắp CVT và xe không lắp CVT

Khi nhấn bàn đạp ga của chiếc xe có lắp CVT thì có sự khác biệt ngay tức thì Đồng hồ tăng tốc độ vòng quay động cơ (RPM) tiến về giá trị tốc độ vòng quay mà

nó tạo ra nhiều công suất nhất và dừng lại ở con số này Ngay sau đó chiếc xe tăng tốc một cách từ từ mà chắc chắn không cần phải vào số

Theo lý thuyết chiếc xe với CVT có thể đạt tốc độ 100 km/h nhanh hơn 25%

so với xe cùng động cơ nhưng hộp số thường Bởi vì hộp số vô cấp CVT chuyển tất

cả các điểm trên đặc tính công tác của động cơ thành các điểm tương ứng trên đặc tính công tác của nó

Chiếc xe không lắp hộp số CVT thì có công suất đầu ra thay đổi Đồng hồ tốc độ vòng quay trong trường hợp này sẽ chỉ tốc độ vòng quay của động cơ tăng hoặc giảm khi mổi số được thay

Xe lắp hộp số CVT cũng có hiệu quả khi lên dốc và xe không bị giật bởi vì CVT

có tỷ số truyền thay đổi biến thiên liên tục trong một giới hạn cố định, do hộp số tự động chuyển số hay do người lái điều khiển

2.3 Cơ sở lý thuyết của truyền động vô cấp CVT

Cơ sở lý thuyết của việc truyền động vô cấp CVT loại thường điều khiển bằng vi sai và lò lo điều chỉnh

 CVT loại này có cấu tạo như hình vẽ sau:

Viên bi điều chỉnh nửa bánh đai di động của bánh đai chủ động bằng lực li tâm Flt

Lò xo điều chỉnh nửa bánh đai di động của bánh đai di động, bằng lực Flx Lực đai tác dụng lên bánh đai ở hai bánh đai chủ động và bị động tương ứng

làF1 và F O1

 Các thông số làm việc chính của truyền động đai

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý làm việc của truyền động đai

t 1 : là khoảng cách của bi văng tác dụng lên nửa bánh đai tới tâm trục

Lực li tâm được phân tích thành hai lực như hình vẽ trên

Lực ép li tâm lên nửa bánh đai lên quli chủ động là: T 1 = F lt2 + F 5

T 1 có phương vuông góc với bề mặt làm việc của nửa bánh đai Và có trị số

là: T1 = e

2

2t1

; e: hằng số

F 5, F lt2 có phương vuông góc với Flt tác dụng lên nửa bánh đai di động

Hình 2.10: Các lực lò xo tác dụng lên nửa bánh đai di động

Lực ép lò xo lên nửa bánh đai di động là:

F lx = k.x [N]

với k: độ cứng của lò xo

x: độ biến dạng của lò xo ban đầu

Phương trình cân bắng lực trên bánh đai chủ động là:

F 0

2

1

d = F lt t 1

 d 1 =

0

1 2

2

với d2là đường kính làm việc của bánh đai bị động

d1 là đường kính làm việc của bánh đai chủ động

F

2

0 = 2

t F t

F lx

Khi thay đổi tốc độ quay của trục chủ động, từ n 1  n1' , n ’ 1 > n 1 thì vận tốc

'

2 F d

 d2' =

2 2 '

2

1.t

2

' 1 0

1 2

F

t T

Tỷ số truyền lúc này là: '

1

' 2

d

d

=

2 2 '

2

0

2T t

F

=

2 2 '

t T

).

(

' 1 ' 2 0

t m f

t x x k





=

) 30

(

2 ).

(

' 1 2 ' 1

2 0

t

n m f

t x x k





1 2 ' 1

2 0 2

.) (

2.)

(.30

t n m f

t x x k





1 2 ' 1

2

.) (

)

(.1800

t n m f

t x x

n  1 n 1' thì tỷ số truyền sẻ giảm từ i tới '

 Nguyên lý thay đổi tỷ số truyền

Truyền động đai có cấu tạo gồm bánh đai chủ động, bánh đai bị động và đai truyền có chiều dài không đổi

Bánh đai chủ động và bánh đai bị động đều được cấu tạo từ hai khối hình nón, một khối cố định và một khối có thể dịch chuyển theo dọc trục và thay đổi khoảng cách giữa hai khối hình nón Do vậy khi một nửa bánh đai làm việc tăng bán kính và một bánh đai khác giảm bán kính để cho dây đai luôn luôn bám chặt vào giữa hai khối hình nón Vậy ta có tỷ số truyền là tỷ số của bán kính quay trên bánh đai chủ động và bán kính quay trên bánh đai bị động:

d2: Đường kính của bánh đai bị động

d1: Đường kính của bánh đai chủ động

số khác thì dẫn tới việc lực kéo biến đổi trên bánh chủ động không đều Để làm tốt việc thay đổi lực kéo trên bánh xe chủ động và khắc phục được nhược điểm trên thì người ta đã dùng hộp số vô cấp CVT

2.4.1 Chức năng của của hộp số CVT

- Tăng tốc không đổi và liên lục từ khi xuất phát đến khi đạt được tốc độ hành trình

- Giữ cho xe luôn trong dải công suất tối đa ở bất cứ tốc độ nào của xe

- Phản ứng tốt hơn theo các điều kiện thay đổi như tăng ga và tốc độ

- Mất mát năng lượng ít hơn so với những loại hộp số tự động thông thường

- Điều khiển tốt hơn trong dải tốc độ cho phép của động cơ

2.5 Các bộ phận chính của hộp số vô cấp CVT

Puli chủ động được nối trục quay của động cơ, nó nhận năng lượng từ động

cơ đưa vào hộp số

Puli chủ động được cấu tạo bằng hai nửa, một nửa cố định, nửa còn lại di động Nửa di động được điều khiển bằng hệ thống thủy lực hay quả văng li tâm kết hợp với xi lanh chân không

Puli bị động nhận năng lượng từ puli chủ động thông qua đai truyền và truyền năng lượng này tới cầu chủ động vì HSVC và cầu chủ động có cấu tạo thành một khối Puli bị động được cấu tạo bằng hai nửa, một nửa cố định, nửa còn lại di động Nửa di động được điều khiển bàng hệ thống thủy lực hay quả văng li tâm kết hợp với xi lanh chân không

Đai truyền được dùng cho HSVC ở thế hệ củ là đai cao su nhưng với xu thế khoa học ngày càng phát triển và yêu cầu về kỹ thuật ngày càng cao thì đai cao su

đã được thay thế bằng đai kim loại, đai kim loại được cấu tạo từ những phiến thép

và các vòng thép dùng để liên kết các phiến thép tạo thành đai truyền kim loại

2.5 Các trạng thái làm việc của hộp số CVT

Hình 2.12 Các trạng thái làm việc của CVT

1.Bánh đai chủ động; 2: Đai truyền; 3: Bánh đai bị động; 4: Bánh đà

a) Khi tỷ số truyền lớn, b) Khi tỷ số truyền nhỏ

2.7 Các loại truyền động vô cấp

2.7.1 Truyền động vô cấp cơ khí (truyền động đai)

Sơ đồ nguyên lý truyền động vô cấp cơ khí được thể hiện như sơ đồ hình 2.13 như sau:

w 4

w 3

w 2

w 1

Hình 2.13 Sơ đồ truyền động vô cấp cơ khí

Động cơ, 2.Li hợp thường mở; 3.Bánh răng côn; 4,7 Bánh răng côn lồng không trên trục; 5,8 Khớp răng; 6 Trục của bánh đai chủ động; 9 Nửa bánh đai chủ động

cố định ; 10 Dây đai; 11.Nửa bánh đai bị động cố định; 12,13 Cặp bánh răng truyền động chính; 14,16 Bánh xe chủ động của ô tô; 15 Cơ cấu vi sai; 17 Nửa bánh đai bị động cố định; 18,23,28,33 Lò xo; 19 Bạc lồng không trên trục; 20 Nửa trục của bánh đai bị động; 21,29 Các viên bi cầu; 22,30 Thanh nối; 24,32 Pittông; 25,31 Xi lanh; 26,34.Ống dẫn khí; 35 ống nạp; 36 Bướm ga; 37 ống khuếch tán

 Nguyên lý làm việc:

o Khi xe tiến

Đóng khóa 8, lực hay mô men xoắn truyền từ động cơ 1 Qua li hợp ma sát 2 (tự động đóng mở nhờ lực li tâm của quả văng), bánh răng côn 7 làm trục 6 quay, nhờ bộ truyền động đai, trục 20 cũng quay theo, qua các cặp bánh răng truyền lực chính (12,13), cơ cấu vi sai 15 làm bánh răng chủ động 14 và 16 quay

Để cho xe chuyển động nhanh hơn, tác động vào bàn đạp ga, bướm ga 36 mở

to dần lực li tâm của các viên bi 29 và 21 tăng, kết hợp với độ chân không ở sau bướm ga hay trong ống 34 và ống 24 giảm qua lò xo 33, pittông 32 thanh 30 làm nửa bánh đai 27, chuyển động sang trái, ép lò 28 và đường kính làm việc của bánh đai dẫn động tăng dần, đồng thời cũng qua lò xo 23, pittông 24, thanh nối 22, làm nửa bánh đai 17 chuyển động sang phải, ép lò xo 28 và đường kính làm việc của bánh đai bị dẫn giảm đi Kết quả trên làm cho tốc độ quay của trục 20 tăng dần lên, tức là xe chuyển động nhanh hơn

Trường hợp muốn giảm tốc độ của xe, thì phải giảm ga và quá trình trên giảm theo chiều ngược lại

Ta giảm ga, li hợp ma sát 2 mở, động cơ chạy không tải, mở khớp răng 8 và đóng khớp răng 5, rồi lại tăng ga cho xe chuyển bánh, lực hay mô men xoắn truyền

từ động cơ 1, qua li hợp ma sát 2 đã tự động đóng, bánh răng côn 3 và 4 làm cho trục 6 quay theo chiều ngược lại tức là xe chuyển động lùi

2.7.2 Truyền động vô cấp hỗn hợp (biến tốc thủy lực và cơ khí )

Hộp số hỗn hợp là hộp số kết hợp hai dạng truyền đông có cấp và vô cấp hoặc truyền động cơ khí và thủy lực

Hình 1.14 Hộp số hỗn hợp

1.trục khuỷu động cơ; 2.Trục sơ cấp; 3,5.Li hợp ma sát; 4,6 Phanh dải; 7 Tang hay trống phanh; 8,10,15.Bánh răng hành tinh (10 và 15 có ba cặp bánh răng ăn khớp với nhau); 9 Bánh răng ngoại luân (bánh răng có răng trong); 11,14 Bánh răng trung tâm (bánh răng mặt trời); 12 Bánh răng trung gian; 13.Trục thứ cấp; 16

Vỏ biến mô thủy lực; 17 Khớp một chiều; 18 Khóa li hợp (nối, ngắt bánh bơm và bánh tua bin); 19 Biến mô