Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm kết cấu và quy trình chẩn đoán, sửa chữa hộp số vô cấp trên ô tô

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên. Tên đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm kết cấu và quy trình chẩn đoán, sửa chữa hộp số vô cấp trên ô tô

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1

Hưng Yên, ngày tháng năm 2014 Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2

Hưng Yên, ngày tháng năm 2014

Giáo viên hướng dẫn 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 1

Hưng Yên, ngày tháng năm 2014 Giáo viên phản biện 1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 2

Hưng Yên, ngày tháng năm 2014

Giáo viên phản biện 2

MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1 i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2 ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 1 iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 2 iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii

LỜI NÓI ĐẦU x

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài -1

1.2 Ý nghĩa đề tài. -2

1.3 Mục tiêu của đề tài. -2

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu. -2

1.5 Các phương pháp nghiên cứu. -2

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn -2

1.5.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu -2

1.5.3 Phương pháp phân tích thống kê và mô tả -3

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1.Công dụng, phân loại, yêu cầu của hộp số CVT. -4

2.1.1 Công dụng. -4

2.1.2 Yêu cầu -4

2.1.3 Phân loại -4

2.2 Lịch sử phát triển của hộp số CVT. -6

2.3 So sánh hộp số CVT và hộp số tự động. -7

2.4 Đặc điểm kết cấu. -9

2.4.1 Cấu tạo chung hộp số vô cấp -9

2.4.2 Nguyên lý làm việc của hộp số CVT -10

2.5 Kết cấu các cụm chi tiết chính. -11

2.5.1 Bộ biến mô -11

2.5.2 Bộ truyền bánh răng hành tinh -14

2.5.3 Ly hợp -22

2.5.4 Phanh -24

2.5.5 Cụm thân van -25

2.5.6 Hệ thống điều khiển điện tử -28

2.5.7 Các cảm biến sử dụng trong điều khiển hộp số CVT. -29

2.5.7 Cơ cấu khóa đỗ xe. -34

2.5.8 Bộ làm mát dầu -34

2.5.9 Bơm dầu. -35

2.5.10 Puly truyền động. -36

2.5.11 Dây đai truyền động. -37

2.5.12 Bộ vi sai. -39

Chương 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA SỬA CHỮA VÀ CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG HỘP SỐ CVT 42 3.1 Những hư hỏng thường gặp. -42

3.2 Quy trình tháo lắp CVT. -43

3.3 Quy trình kiểm tra chẩn đoán hộp. -48

3.3.1 Quy trình kiểm tra. -48

3.3.2 Quy trình chẩn đoán phát hiện hư hỏng hộp số CVT -55

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: So sánh giữa hộp số CVT và hộp số tự động 7

Bảng 2.1: Bảng hoạt động của bộ hành tinh kiểu đơn 18

Bảng 2.3: Hoạt động của bộ bánh răng hành tinh kiểu Ravigneaux 20

Bảng 2.4: Chức năng của các van chính 26

Bảng 3.1 Những hư hỏng thường gặp trên hộp số 42

Bảng 3.2: Các bước tháo lắp 43

Bảng 3.3 Quy trình kiểm tra hộp số 48

Bảng 3.4: Lịch thay dầu của hộp số 52

Bảng 3.5: Các mẫu máy chẩn đoán theo chuẩn OBD thường gặp 56

Bảng3.6 Một số mã lỗi thường gặp ở hộp số CVT 60

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1: Bộ truyền vô cấp kiểu puly 4

Hình 2.2:Bộ truyền vô cấp dạng con lăn 5

Hình 2.3: Bộ truyền vô cấp dạng thủy tĩnh 5

Hình 2.4: So sánh tỉ số truyền tốc độ giữa hộp số CVT và AT 7

Hình2.5: So sánh mức tiêu hao nhiên liệu giữa CVT và AT 8

Hình 2.6: Biểu đồ tốc độ động cơ khi đạp hoàn toàn bàn đạp ga 8

Hình 2.7: Đồ thị đường đặc tính chuyển số 9

Hình 2.8: Hộp số CVT 9

Hình 2.9: Puly và dây đai hộp số CVT 10

Hình 2.10: Sơ đồ kết cấu bộ biến mô 11

Hình 2.11: Cấu tạo của bộ biến mô 12

Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động của bánh bơm 12

Hình 2.13: Nguyên lý hoạt động của bánh tuabin 12

Hình 2.14: Nguyên lý hoạt động stato 13

Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của biến mô 13

Hình 2.16: Nguyên lý khuếch đại momen của biến mô 14

Hình 2.17: Bộ truyền bánh răng hành tinh hộp số K111 14

Hình 2.18: Bộ truyền bánh răng hành tinh hộp số K311 14

Hình 2.19: Cấu tạo bộ truyền hành tinh kiểu đơn 15

Hình 2.20: Hoạt động giảm tốc 16

Hình 2.21: Hoạt động tăng tốc 16

Hình 2.22: Hoạt động đảo chiều 17

Hình 2.23: Tỉ số truyền 19

Hình 2.24: Sơ đồ nguyên lý một bộ truyền hành tinh Simpson 19

Hình 2.25: Cấu tạo bộ bánh răng hành tinh kiểu Ravigneaux 20

Hình 2.26: Nguyên lý làm việc bộ truyền ở vị trí số D 21

Hình 2.27: Nguyên lý làm việc bộ truyền vị trí số N 21

Hình 2.28: Nguyên lý làm việc của bộ truyền ở vị trí số R 22

Hình2.29: Các bộ phận của ly hợp nhiều đĩa 23

Hình 2.30: Một số dạng rãnh của đĩa ma sát 23

Hình 2.31: Dạng rãnh của đĩa ép 24

Hình 2.32: Cấu tạo phanh dải nhiều đĩa 25

Hình 2.33: Cụm thân van 25

Hình 2.34: Sơ đồ hoạt của bơm dầu tới puly 26

Hình 2.35: Hoạt động điều khiển tỉ số truyền tốc độ 27

Hình 2.36: Sơ đồ điều khiển áp lực nén đai puly 27

Hình 2.37: Sơ đồ điều khiển điện tử 28

Hình 2.38: Các cảm biến điều khiển 29

Hình 2.39: Các cảm biến sử dụng trên hộp số K111 30

Hình 2.40: Điều khiển phối hợp động cơ và hộp số vô cấp 30

Hình 2.41: Điều khiển tăng khả năng tăng tốc 31

Hình 2.42: Điều khiển khả năng giảm tốc 31

Hình 2.43: Điều khiển khả năng xuống dốc 32

Hình 2.44: Điều khiển tỉ số truyền tốc độ 32

Hình 2.45: Điều khiển khả năng khóa biến mô 33

Hình 2.46: Chức năng an toàn 33

Hình 2.47: Cơ cấu khóa đỗ xe 34

Hình 2.48: Bộ làm mát dầu 34

Hình 2.49: Cấu tạo bơm dầu dẫn động xích 35

Hình 2.50: Cấu tạo một bơm dầu dẫn động bánh răng 35

Hình 2.51: Dẫn động bơm dầu bằng xích 36

Hình 2.52: Cấu tạo của puly 36

Hình 2.53: Điều khiển sự ra vào của Puly 37

Hình 2.54: Dây đai cao su 38

Hình 2.55: Dây đai xích 38

Hình 2.56: Dây đai kim loại 39

Hình 2.57: Cấu tạo dây dai kim loại 39

Hình 2.58: Cấu tạo bộ vi sai 40

Hình 2.60: Hoạt động của bộ vi sai 40

Hình 3.1: Vị trí thay dầu hộp số 53

Hình 3.2: Quy trình điều chỉnh mức dầu khi xe đang hoạt động 53

Hình 3.3: Quy trình điều chỉnh mức dầu khi xe đã tắt máy 54

Hình 3.4 :Kiểm tra độ trùng của dây đai 54

Hình 3.5: Kiểm tra áp suất dầu 55

Hình 3.9: Phương pháp kết của thiết bị chẩn đoán tới xe và máy tính 56

Hình 3.7: Đèn check động cơ 58

Hình 3.8: Đèn cảnh báo và vị trí nối má y IT-II 58

Hình 3.9: Sơ đồ chân giắc DLC3 58

Hình 3.10: Không có mã lỗi 59

Hình 3.11: Có mã lỗi 59

Hình 3.12: Kết nối giắc chẩn đoán tới máy SCAN VG 59

Hình 3.13: Kết nối giắc chẩn đoán tới giắc DLC3 59

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trongcuộc sống con người Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, ôtô đượctích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản xuất với chiều hướngngày càng tăng Hộp số sử dụng trong hệ thống truyền lực của xe là một trong sốnhững 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 vô cấp” sẽ giúp chúng ta nắmbắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa vàcải 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 vô cấp” xuất hiện từ khoảng những năm 1990 trên các xenhập 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 này ngày càng phổbiến Do vậy nhu cầu sửa chữa, bảo dưỡng là rất lớn Để sử dụng và khai thác có hiệuquả tất cả các tính năng ưu việt của “hộp số vô cấp” nói riêng và của ôtô nói chung,việc nghiên cứu và nắm vững “hộp số vô cấp” là cần thiết Công nghệ điều khiển tựđộng 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

Dựa trên các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, tiếnhành khảo sát nguyên lý làm việc của “hộp số vô cấp”, của các cụm chi tiết, giải thíchbản chất vật lý của các hiện tượng xảy ra trong quá trình hoạt động của “hộp số vôcấp”, làm cơ sở cho nghiên cứu hỏng hóc,kiểm tra,chuẩn đoán

Xuất phát từ thực tế đó em đã được khoa Cơ khí động lực-Trường đại học sư

phạm kỹ thuật Hưng Yên giao cho đề tài tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH KIỂM TRA, CHẨN ĐOÁN HỘP SỐ VÔ CẤP TRÊN Ô TÔ” để làm đề tài tốt

nghiệp

Hưng Yên, ngày 4 tháng 08 năm 2014 Sinh viên thực hiện

Cáp Quang Tuyền

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Bước sang thế kỷ 21, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bướcsang một tầm cao mới Rất nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh sáng chếxuất hiện có tính ứng dụng cao

Là một quốc gia có nền kinh tế đang phát triển, nước ta đã và đang có những cảicách mở cửa mới để thúc đẩy nền kinh tế phát triển.Việc tiếp nhận và áp dụng nhữngthành tựu khoa học nhằm cải tạo và thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệpmới, với mục đích đưa nước ta từ một nước nông nghiệp có nền kinh tế kém phát triểnthành một nước công nghiệp hiện đại

Trải qua rất nhiều năm phấn đấu và phát triển, hiện nay nước ta đã là một thànhviên của khối kinh tế quốc tế WTO Với việc tiếp cận với các quốc gia có nền kinh tếphát triển chúng ta có thể giao lưu học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu và ứng dụng cácthành tựu khoa học tiên tiến để phát triển hơn nữa nền kinh tế trong nước, bước nhữngbước đi vững chắc trên con đường xây dựng chủ nghĩa xã hội

Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng phát triển thìngành công nghiệp ô tô là một trong những ngành có tiềm năng và được đầu tư pháttriển mạnh mẽ Do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật quá trình công nghiệp hóa, hiệnđại hóa phát triển mạnh mẽ, nhu cầu của con người ngày càng được nâng cao Để đảmbảo độ an toàn, độ tin cậy cho con người vận hành và chuyển động của xe, rất nhiềuhãng sản xuất như : FORD, TOYOTA, MESCEDES, KIA MOTORS, … đã có nhiềucải tiến về mẫu mã, kiểu dáng công nghệ cũng như chất lượng phục vụ của xe nhằmđảm bảo an toàn cho người sử dụng

Để đáp ứng được những yêu cầu đó thì các hệ thống, cơ cấu điều khiển ô tô nóichung và về “Hộp số vô cấp ” nói riêng phải có sự hoạt động mạnh mẽ trong cải tiến

và việc nghiên cứu và nắm vững “hộp số vô cấp” là cần thiết Ngoài ra với việc tiến bộ

và phát triển của các hệ thống, cơ cấu khác, nó sẽ đòi hỏi sự kéo theo về các chi tiếtkhác, hệ thống khác.Do vậy, đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có trình độ hiểu biết họchỏi, sáng tạo để bắt nhịp với khoa học kỹ thuật tiên tiến để có thể chẩn đoán hư hỏng

và đề ra phương pháp sửa chữa tối ưu

Trên thực tế, trong các trường kỹ thuật của nước ta hiện nay thì trang thiết bị chohọc sinh, sinh viên còn thiếu thốn rất nhiều, chưa đáp ứng được nhu cầu dạy và học,đặc biệt là trang thiết bị, mô hình thực tập tiên tiến hiện đại

Các tài liệu, sách tham khảo về các hệ thống cơ cấu dẫn động điều khiển cònthiếu, chưa đưa hệ thống hóa một cách khoa học Các bài tập hướng dẫn thực hành còn

thiếu Vì vậy người kỹ thuật viên khi ra trường gặp nhiều khó khăn và bỡ ngỡ vớinhững kiến thức, trang bị tiên tiến trong thực tế.

Những kết quả thu thập được trong quá trình hoàn thành đề tài này trước tiên làgiúp em, một sinh viên của lớp ĐLK10LC có thể hiểu rõ hơn, sâu hơn về hệ thống nàyNắm được kết cấu, điều kiện làm việc, hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa

1.3 Mục tiêu của đề tài.

- Tìm hiểu tổng quan về “hộp số vô cấp” trên ô tô

- Tìm hiểu về đặc điểm kết cấu, nguyên lý hoạt động của “hộp số vô cấp”

- Xây dựng quy trình tháo lắp.kiểm tra, chẩn đoán “hộp số vô cấp”

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Phân tích đặc điểm, kết cấu, nguyên lý làm việc của “Hộp số vô cấp”

- Tổng hợp các phương án kết nối, kiểm tra, chẩn đoán, sửa chữa của “Hộp số vô cấp”

- Nghiên cứu và khảo sát các thông số ảnh hưởng tới “Hộp số vô cấp”Các bước thực

hiện : Từ thực tiễn thực hành trên xưởng ô tô và từ các nguồn tài liệu lý thuyết đưa ra hệthống bài tập thực hành bảo dưỡng sửa chữa khắc phục hư hỏng của “ Hộp số vô cấp ”

1.5 Các phương pháp nghiên cứu.

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Nghiên cứu lý thuyết

+ Đọc tài liệu, tìm hiểu, quan sát hệ thống trên xe

+ Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc để hiểu sâu hơn về hệ thống

- Nghiên cứu thực nghiệm

+Xây dựng bài kiểm tra chẩn đoán

1.5.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

a Khái niệm:

- Là phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứucác văn bản, tài liệu đã có sẵn và bằng các thao tác tư duy lôgic để rút ra kết luận khoa họccần thiết

b Các bước thực hiện:

Bước 1: Thu thập, tìm kiếm các tài liệu viết về “ hộp số vô cấp ”

Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống lôgic chặt chẽ theo từngbước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định

Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về “hộp số vô cấp” phân tíchkết cấu, nguyên lý làm việc một cách khoa học

Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại những kiến thức

(liên kết từng mặt, từng bộ phận thông tin đã phân tích) tạo ra một hệ thống lý thuyết

đầy đủ và sâu sắc

1.5.3 Phương pháp phân tích thống kê và mô tả

- Là phương pháp tổng hợp kết quả nghiên cứu thực tiễn và nghiên cứu tài liệu

để đưa ra kết luận chính xác, khoa học

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1.Công dụng, phân loại, yêu cầu của hộp số CVT.

2.1.1 Công dụng.

Hộp số vô cấp có chức năng thay đổi tốc độ xe và chiều chuyển động Hộp số vôcấp cho phép đơn giản hóa việc điều khiển hộp số, quá trình chuyển số êm dịu, khôngcần ngắt đường truyền công suất từ động cơ xuống khi sang số Hộp số vô cấp tự chọn

tỉ số truyền phù hợp với điều kiện chuyển động của ô tô, do đó tạo điều kiện sử dụnggần như tối ưu công suất động cơ

Vì vậy, hộp số vô cấp có những chức năng cơ bản sau:

- Tạo ra các cấp tỉ số truyền phù hợp nhằm thay đổi momen xoắn từ động cơ đếncác bánh xe chủ động phù hợp với moment cản luôn thay đổi và nhằm tận dụng tối đacông suất động cơ

- Giúp cho xe thay đổi chiều chuyển động

2.1.2 Yêu cầu

- Thao tác điều khiển hộp số đơn giản nhẹ nhàng

- Đảm bảo chất lượng động lực kéo cao

- Hiệu suất truyền động phải tương đối lớn

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

- Kết cấu phải gọn, trọng lượng nhỏ

2.1.3 Phân loại

Có nhiều dạng hộ số CVT nhưng chủ yếu được chia làm 3 loại cơ bản sau

 Hộp số CVT trên cơ sở puly và dây đai

Hình 2.1: Bộ truyền vô cấp kiểu puly

Gồm có một puly sơ cấp một puly thứ cấp và một dây đai.Bằng cách thay đổikhoảng cách khe hở của puly chủ động cách xa nhau dây đai chạy xuống.hoắc tiến lạigần nhau làm dây đai căng lên khi hai nửa puly lại gần nhau dây đai chạy lên cao hơntạo ra tỉ số truyền tăng giảm của puly chủ động và puly bị động tạo nên các số

 Hộp số CVT trên cơ sở con lăn

Hình 2.2:Bộ truyền vô cấp dạng con lăn

Các bánh xe có thể xoay theo 2 trục,nó quay quanh trục ngang và lên xuống

quanh trục dọc cơ cấu này cho phép các bánh xe tiếp xúc vào các chỗ khác nhau trênđĩa.Khi các bánh xe này tiếp xúc gần tâm đĩa chủ động đầu kia của đĩa tiếp xúc vớimép đĩa bị động kết quả là tốc độ giảm nhưng tỉ số truyền tăng,ngược lại khi các bánh

xe tiếp xúc với đĩa chủ động ở gần mép đĩa chúng tiếp xúc với đĩa bị động ở tâm đĩakết quả là tốc độ tăng Sự lên xuống đơn giản của bánh xe tạo nên sự thay đổi của tỉ sốtruyền gần như tức thời

 Hộp số CVT dạng thủy tĩnh

Hình 2.3: Bộ truyền vô cấp dạng thủy tĩnh

Khi động cơ hoạt động,truyền động quay của động cơ sẽ vận hành bơm thủy lựcdạng thể tích ở đầu chủ động,biến truyền động quaycuar động cơ thành dòng chấtlỏng, ở đầu còn lại 1 mô tơ thủy lực biến dòng chẩy của chất lỏng thành chuyển độngquay

Ưu điểm của loại truyền động CVT kiểu thủy tĩnh là truyền được dòng công suất caonên được sửu dụng cho các dòng xe hạng nặng

2.2 Lịch sử phát triển của hộp số CVT.

Xuất phát từ yêu cầu cần thiết bị truyền ông suất lớn ở vận tốc cao để trang bịtrên các chiến hạm dùng trong quân sự, truyền động thủy cơ đã được nghiên cứu và sửdụng 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, đồngthời tìm những bước tiến về công nghệ mới nhằm giữ vững thị trường đã có cùng thamvọng mở rộng thị trường các hãng sản xuất xe trên thế giới đã bước vào cuộc đua tíchhợp các hệ thống tự động lên các dòng xe xuất xưởng như: hệ thống chống hãm cứngbánh 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 làbước tiến quan trọng thứ hai trong nền công nghiệp sản xuất ôtô sau khi động cơ đốttrong được phát minh và xe ôtô ra đời

Những năm 1490, ý tưởng về một loại hộp số vô cấp đã được LeonaDaVinciphắc họa Đến năm 1938, hộp số tự động đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc

xe được trang bị hộp số vô cấp Việc điều khiển ô tô được đơn giản hóa bởi không cònbàn đạp ly hợp Tuy nhiên do chế tạo phức tạp và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ítđược sử dụng

Đến những năm 70 Hộp số vô cấp thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ô tô cho racác loại xe mới với hộp số vô cấp đi kèm Từ đó đến nay hộp số vô cấp đã phát triểnkhông ngừng và dần thay thế cho các loại hộp số khác Để chính xác hóa thời điểmchuyển số và để tăng tính an toàn khi sử dụng, hộp số vô cấp có cấp điều khiển bằngđiện tử (ECT) ra đời Hiện nay để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và để tăng tính antoàn khi sử dụng, các nhà chế tạo đã cho ra đời loại hộp số điều khiển bằng điện tử cóthêm chức năng sang số bằng cần

Ngày nay hộp số vô cấp đã được sử dụng khá rộng rãi trên các xe du lịch Ở nước

ta, hộp số vô cấp đã xuất hiện từ những năm 1990 trên các xe nhập về từ Mỹ và châu

Âu Tuy nhiên do khả năng công nghệ còn hạn chế, việc bảo dưỡng, sửa chữa rất khókhăn nên vẫn còn ít sử dụng Hiện nay, cùng với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật,công nghệ chế tạo hộp số vô cấp cũng được hoàn chỉnh, hộp số vô cấp đã khẳng địnhđược tính ưu việt của nó

2.3 So sánh hộp số CVT và hộp số tự động.

A Về cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Bảng 2.1: So sánh giữa hộp số CVT và hộp số tự động

Cấu tạo

Gồm 3 bộ phận cơ bản-Puly sơ cấp

-Puly thứ cấp-Dây đai kim loại hoặc cao

Gồm nhiền bộ bánh răng ăn khớp với nhau

-Bộ truyền hành tinh-Biến mô

-Bộ vi sai-Cụm van điều khiển thủy lực

Hoạt

động

-Sử dụng 2 puly va 1 dây đaithông minh bằng việc tịnh tiếnthay đổi độ mở rộng của puly và

sự biến thiên của dây đai mabiến thiên vô hạn từ số nhỏ nhấttới số lớn nhất không bị ngắtquãng

-Sử dụng nhiều cụm bánh răng ănkhớp bánh răng giúp truyền lựcthay đổi chuyển động quay và mômen xoắn sự kết hợp giữa các bánhrăng hành tinh tạo nên những sốtruyền khác nhau tiêu biểu là 4 sốtiến và 1 số lùi

B Tỉ số truyền tốc độ

Hình 2.4: So sánh tỉ số truyền tốc độ giữa hộp số CVT và AT

Trong khi hộp số tự động cung cấp tỉ số truyền tốc độ theo từng bước bằng việcthay đổi tỉ số truyền của bộ hành tinh thì CVT thay đổi vô cấp bằng cách sử dụng 1cặp buly biến đổi

bằng cách thay đổi bề rộng của buly tỉ số truyền tốc độ có thể được biến đổi liên tụctrong 1 vùng rộng.chỉ cùng với 1 tốc độ động cơ nhưng tốc đọ của xe dùng CVT có thểđạt được tốc độ cao hơn

C Mức độ tiêu hao nhiên liệu

Hình2.5: So sánh mức tiêu hao nhiên liệu giữa CVT và AT

Nhìn vào biểu đồ ta thấy mức độ tiêu hao nhiên liệu của hộp số CVT bám sátđường tiêu hao nhiên liệu lý tưởng,đồng thời tạo ra được mô men lớn và tối đa tínhnăng của động cơ

Việc mở rộng vùng khóa biến mô tại tốc độ thấp cho phép đạt hiệu quả caotrong quá trình tăng tốc,việc sử dụng cắt nhiên liệu khi giảm tốc đảm bảo được đặctinh tiêu hao tối ưu hơnđiều này giúp cho động cơ sử dụng hộp số CVT tiết kiệm đượcnhiên liệu hơn so với hộp số CVT

D Tính năng tăng tốc độ của CVT và AT

Hình 2.6: Biểu đồ tốc độ động cơ khi đạp hoàn toàn bàn đạp ga

Nhìn vào biểu đồ ta có thể thấy CVT sử dụng hiệu quả vùng công suất cao đểtối ưu hóa lực dẫn động của động cơ đảm bảo quá trình tăng tốc trong khi vẫn giữđược tốc độ động cơ một cách hiệu quả

Hộp số AT có cùng thời gian để đạt công suất cực đại với hộp số CVT nhưngkhông được ổn định vì quá trình sang số làm cho tốc độ động cơ giảm đi phần nào

E Đặc tính chuyển số

Hình 2.7: Đồ thị đường đặc tính chuyển số

Mỗi khi chuyển số cho hộp số AT (vùng mầu xanh) xẩy ra hiện tượng “hẫng”

do các bánh răng ăn khớp và thay đổi lực truyền.đặc điểm của hộp số AT là phải tănggiảm tốc độ mới vào được số

Điều này không xẩy ra với hộp số CVT,do sử dụng dây đai và puly biến thiênnên tốc độ xe thay đổi nhưng không xẩy ra hiện tưỡng “hẫng” vì tỉ số truyền tăng haygiảm được tạo ra bởi sự ra vào của puly

2.4 Đặc điểm kết cấu.

2.4.1 Cấu tạo chung hộp số vô cấp

Hình 2.8: Hộp số CVT

Hộp số CVT gồm các cụm bộ phận chính sau

-Bộ truyền vô cấp gồm có puly chủ động và puly bị động được nối với nhay bằng 1dây đai.việc ra vào của puly và truyền công suất của dây đai tạo ra các dải tỉ số truyềntốc độ khác nhau

-Cụm ly hợp: Bộ ly hợp có chức năng kết nối hoặc ngắt kết nối giữa các bộ phận trong

bộ truyền bánh răng hành tinh

-Phanh được sử dụng trong hộp số vô cấp có tác dụng giữ 1 phần tử của bộ truyềnhành tinh với mục đích tạo số đảo chiều (số lùi trong hộp số)

-Bộ truyền bánh răng hành tinh bao gồm: Bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh, cầndẫn, bánh răng bao

-Bộ truyền lực cuối: Giảm tốc độ trên trục đầu ra và khuếch đại tỉ số truyền một lầnnữa

-Vi sai:Truyền moomen quay đến các bán trục bên trái và bên phải,là cơ cấu giảm tốccuối cùng trước khi truyền tới bánh xe,tạo ra sự chênh lệch tốc độ quay giữa các bánh

xe dẫn động bên trái và bên phải giúp cho xe chuyển động êm ái khi vào đường vòng

2.4.2 Nguyên lý làm việc của hộp số CVT

Hình 2.9: Puly và dây đai hộp số CVT

- Có 2 puly chủ động và bị động.các puly có thể thay đổi khoảng cách làm cho pulythây đổi đường kính làm việc.Mỗi puly có 2 mặt côn chế tạo quay vào nhau Một sợidây đai có thể chậy trong rãnh của hai mặt côn này.Khi hai mặt côn cách xa nhauđường kính làm việc giảm xuống dây đai sẽ chạy ở vị trí thấp của rãnh và bán kínhcong của vòng đai xung quanh puly nhỏ lại.Khi hai mặt côn sát vào nhau đường kínhlàm việc tăng lên dai đai tiếp xúc ở vị trí cao của rãnh bán kính vòng đai trở lên lớnhơn.CVT có thể dùng áp suất thủy lực,lực ly tâm hoạc lực của lò xo tạo ra lực cần thiết

để điều chỉnh hai nửa của puly

-Cách tạo ra số

Khoảng cách từ tâm puly tới điểm tiếp xúc của dây đai gọi là bán kính dốc.Khi hai mặtpuly cách xa nhau dây đai truyền xuống thấp bán kính dốc giảm.Hai nửa puly lại gần

nhau dây đai chậy lên cao hơn và bán kính dốc tăng,tỷ số truyền giữa bán kính dốc củapuly chủ động và puly bị động tạo nên các tốc độ khác nhau cho xe.

Một khi puly chủ động tăng hoặc giảm thi bán kính dốc puly bị động cũng tănggiảm tỉ lệ nghịch với nhau để cho dây đai bám chặt.2 puly thay đổi bán kính dốc khácnhau tạo ra vô số tỷ số truyền.Ví dụ khi puly chủ động ở vị trí nhỏ,bán kính dốc pulychủ động lớn khi đó tốc độ quay của puly bị động giảm tạo ra số “chậm”.Khi bán kínhđốc ở puly chủ động lớn bán kính dốc puly bị động nhỏ.lúc này tốc độ quay của puly

bị động tăng lên tạo nên số “nhanh”.Như vậy về mặt lý thuyết hộp số CVT có vô số

“số” có thể tạo ra ở bất kì tốc độ nào của động cơ

2.5 Kết cấu các cụm chi tiết chính.

2.5.1 Bộ biến mô

Hình 2.10: Sơ đồ kết cấu bộ biến mô

 Nhiệm vụ: Khuếch đại mô men từ động cơ vào hộp số (bộ truyền bánh răng hành

tinh) bằng việc sử dụng dầu như một môi chất thông qua bộ biến mô làm thay đổimomen truyền momen sẽ được biến đổi và truyền tới trục sơ cấp của động cơ

Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động của bánh bơm

C Stato

Nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin qua khớp 1 chiều được lắp trên trục stato

và trục này được cố định trên vỏ hộp số

-Hoạt động của stato :Dòng dầu trở về từ bánh của tuabin và bánh bơm theo hướng sựcản quay của bánh bơm.Do đó stato đổi chiều của dòng dầu sao cho nó tác động lênphiá sau của các cánh trên bánh bơm do đó lằm tăng mô men

-Hoạt động của khớp 1 chiều: Cho phép stato quay theo chiều hoạt động của động cơtuy nhiên nếu stato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp 1 chiều sẽ khóastato để không cho nó quay

Hình 2.14: Nguyên lý hoạt động stato

 Nguyên lý hoạt động của bộ biến mô

- Sự truyền mô men:Khi tốc độ bánh bơm tăng thì lực ly tâm bắt đầu lằm cho dầu chẩy từ tâm bánh bơm ra phía ngoài khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ ép văng ra khỏi bánh bơm.Dầu và vào cánh của tua bin làm cho tuabin bắt dầu quay cùngchiều với bánh bơm.Dầu chẩy vào trong dọc theo các bánh của tua bin khi nó chui được vào tua bin thì mặt cong của bánh sẽ đổi hướng dầu ngược lại về phía bánh bơm

và chu kì lại bắt đầu lại từ đầu

Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của biến mô

-Khuếch đại momen: Việc khuếch đại mô men do bộ biến mô thực hiện bằng cách

dẫn dầu khi nó vẫn còn năng lượng sau khi qua bánh tua bin trở về bánh bơm qua cánhstato.Nói cách khác,bánh bơm được quay do mô men này lại được bổ xung dầu quay

về từ bánh tua bin

Hình 2.16: Nguyên lý khuếch đại momen của biến mô

2.5.2 Bộ truyền bánh răng hành tinh

Hình 2.17: Bộ truyền bánh răng hành tinh hộp số K111

Hình 2.18: Bộ truyền bánh răng hành tinh hộp số K311

Bộ truyền bánh răng hành tinh trên các xe lắp hộp số vô cấp có nhiệm vụ khếch

đại mô men và thay đổi chiều chuyền động của xe

Bộ truyền bánh răng hành tinh bao gồm: Bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh,cần dẫn, bánh răng bao.

Hiện nay có 2 loại bộ truyền bánh răng hành tinh được áp dụng cho hầu hết đốivới các hộp số

- Bộ truyền bánh răng hành tinh kiểu đơn (Cơ bản)

- Bộ truyền bánh răng hành tinh kiểu tổ hợp

+ Bộ truyền bánh răng hành tinh kiểu Simpson

+ Bộ truyền bánh răng hành tinh kiểu Ravigneau

2.5.2.1 Bộ truyền hành tinh kiểu đơn.

Khi bánh răng bao quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành tinh sẽ quayxung quanh bánh răng mặt trời trong khi cũng quay quanh trục của nó theo chiều kimđồng hồ Điều đó làm cho tốc độ quay của cần dẫn giảm xuống tuỳ theo số răng củabánh răng bao và mặt trời

Hình 2.22: Hoạt động đảo chiều

c Tốc độ và chiều quay

Tốc độ và chiều quay của bộ truyền hành tinh kiểu đơn có thể được tóm tắt trongbảng 2.1 sau:

Bảng 2.1: Bảng hoạt động của bộ hành tinh kiểu đơn

Do các bánh răng hành tinh hoạt động như các bánh răng không tải, số răng củachúng không liên quan đến tỉ số truyền của bộ truyền hành tinh Do vậy tỉ số truyềncủa bộ truyền hành tinh được xác định bằng số răng của cần dẫn, bánh răng bao vàbánh răng mặt trời.

Số răng của cần dẫn (Zc) có thể được tính toán theo công thức sau:

Zc = Zr + Zs

Trong đó: Zc : Số răng cần dẫn

Zr : Số răng của bánh răng bao

Zs : Số răng của bánh răng mặt trời

Hình 2.23: Tỉ số truyền

2.5.2.2 Bộ truyền bánh răng hành tinh kiểu tổ hợp.

 Bộ truyền hành tinh kiểu Simpson

Bộ truyền hành tinh kiểu Simpson gồm hai bộ hành tinh kiểu đơn ghép lại vớinhau Trong đó hai bánh răng mặt trời được đặt trên cùng một trục và liên kết cứng vớinhau, còn cần dẫn thứ hai được nối cứng với bánh răng bao thứ nhất Từ đó sẽ tạo rađược 3 tỉ số truyền khác nhau

G 1, G 2: Cần dẫn số 1 và số 2

2.5.2.3 Bộ truyền hành tinh kiểu RAVIGNEAUX.

Bộ truyền hành tinh kiểu Ravigneaux gồm hai bánh răng mặt trời nối với hai trụckhác nhau, hai nhóm bánh răng hành tinh ăn khớp với nhau và đặt chung trên một cầndẫn Một bánh răng bao ăn khớp với nhóm bánh răng hành tinh thứ hai, còn nhómbánh răng hành tinh thứ nhất ăn khớp với bánh răng mặt trời thứ hai Từ đó sẽ tạo rađược 4 tỉ số truyền khác nhau Và ta nhận thấy rằng bộ truyền hành tinh kiểuRavigneaux cho ra nhiều tỉ số truyền hơn so với bộ truyền hành tinh kiểu simpson

Hình 2.26: Nguyên lý làm việc bộ truyền ở vị trí số D

Momen được truyền tới từ trục sơ cấp.Ở trí số D ly hợp khi đó ly hợp số tiến ở

vị trí ON cho momen truyền thẳng từ trục sơ cấp tới cụm bánh răng hành tinh vàtruyền thẳng ra bộ truyền vô cấp.sự đóng mở các mạch dầu làm cho puly chủ động và

puly bị động thay đổi khoảng cách khe hở làm thay đổi tỉ số truyền của momen trêntrục đầu ra nhằm thay đổi tốc độ của xe

Vị trí số N

Hình 2.27: Nguyên lý làm việc bộ truyền vị trí số N

Momen được truyền từ trục sơ cấp tới.Ly hợp số tiến ở vị trí OFF cắt truyền động từtrục sơ cấp tới bánh răng mặt trời.lực được truyền tới cần dẫn và quay trên không

Đảo chiều

Hình 2.28: Nguyên lý làm việc của bộ truyền ở vị trí số R

Mômen được truyền tới từ trục sơ cấp.Ly hợp số tiến ở vị trí OFF không chomomen truyền tới bánh răng mặt trời.Phanh số lùi ở vị trí ON khóa chặt cần dẫn.lựcđược truyền từ cần dẫn tới bánh răng bao tới bánh răng hành tinh tới bánh răng mặt

trời tới bộ truyền vô cấp và quay ngược chiều với chiều của trục sơ cấp tạo ra chuyểnđộng lùi

2.5.3 Ly hợp

Ly hợp trong hộp số vô cấp có chức năng giống như ly hợp cơ khí ở chỗ nó đóng

và cắt lực truyền từ động cơ đến hộp số Nếu quay trục sơ cấp của hộp số trong khinhững lá đĩa ly hợp chuyển số bị cắt thì trục thứ cấp của hộp số sẽ không quay Nhưngnếu quay trục sơ cấp khi những đĩa ly hợp đóng thì trục thứ cấp sẽ quay theo

- Các đĩa ma sát: Ăn khớp bằng then hoa với bánh răng bao.

Các đĩa có chiều dày khoảng 1.6 ÷ 2.18mm Lớp ma sát dày khoảng 0.38 ÷0.76mm Bề mặt ma sát này có thể xẻ rãnh theo nhiều dạng khác nhau Các dạng rãnhnày giúp dòng dầu vào giữa đĩa ma sát và đĩa ép nhanh hơn và làm mát tốt hơn

Nguyên liệu chung để chế tạo đĩa ma sát là giấy đặc biệt, đó là hỗn hợp của:cotton, than chì, và các chất vô cơ khác

Hình 2.30: Một số dạng rãnh của đĩa ma sát

- Các đĩa ép: Ăn khớp bằng then hoa với trống của ly hợp.

Các đĩa ép có bề dày khoảng 1.78 ÷ 2.54mm, phía ngoài đĩa ép có nấc để ănkhớp với trống của ly hợp

Các đĩa ép được chế tạo với bề mặt nhẵn hơn 25 micro inch Độ nhám bề mặt tốtnhất khoảng 12 ÷ 15 micro inch

Đĩa ép còn có chức năng tản nhiệt từ các đĩa ma sát

Hình 2.31: Dạng rãnh của đĩa ép

Để bộ ly hợp làm việc đúng chức năng, những đĩa ma sát phải lắp xen kẽ với cácđĩa ép và ghép phía sau bộ lò xo hồi vị

- Piston: Khi bộ ly hợp chịu tác dụng của áp suất thủy lực, pit tông có thể chuyển động

vào hoặc ra trong xylanh tùy thuộc vào chiều tác động Pit tông và xylanh được làmkín bởi những phớt chịu lực hay còn gọi là xéc măng Hành trình của pit tông đượcgiới hạn bởi vòng hãm

- Lò xo hồi: Để pít tông trở lại vị trí ban đầu khi không chịu áp suất thủy lực trên mộ

ly hợp phải có lò xo hồi vị.Trạng thái ban đầu luôn đẩy piston về một phía để cho cácđĩa ma sát và đĩa ép không tiếp xúc với nhau

2.5.3.2 Hoạt động.

Ăn khớp: Khi dầu có áp suất chảy vào trong xylanh, nó ấn vào bi van một chiều

của piston làm cho nó đóng van một chiều lại Điều đó làm cho piston dịch chuyển bêntrong xylanh ấn các đĩa ép tiếp xúc với các đĩa ma sát Do lực ma sát cao giữa đĩa ép

và đĩa ma sát, các đĩa ép chủ động và các đĩa ma sát bị động quay với tốc độ như nhau,điều đó có nghĩa ly hợp ăn khớp và trục sơ cấp được nối với bánh răng bao

Nhả khớp: Khi dầu thủy lực có áp suất được xả ra, áp suất dầu trong xylanh giảm

xuống Cho phép viên bi van một chiều tách ra khỏi đế van, điều này được thực hiệnbằng lực ly tâm tác dụng lên nó và dầu trong xylanh được xả ra qua van một chiều này.Kết quả là piston trở về vị trí cũ bằng lò xo hồi làm ly hợp nhả ra

2.5.4 Phanh

Phanh được sử dụng trong hộp số vô cấp có tác dụng giữ 1 phần tử của bộ truyềnhành tinh với mục đích tạo số đảo chiều (số lùi trong hộp số)

Hình 2.32: Cấu tạo phanh dải nhiều đĩa

-Hoạt động

Khi áp suất thuỷ lực tác dụng lên xi lanh, pittông dịch chuyển bên trong xi lanhđẩy các đĩa ép và đĩa ma sát tiếp xúc với nhau Như vậy tạo ra một lực ma sát cao giữatừng đĩa ép và đĩa ma sát Khi dầu có áp suất được xả ra khỏi phanh, pittông trở về vịtrí ban đầu bằng lò xo hồi làm cho phanh nhả ra

đặc điểm kết cấu cụm thân van của hộp số CVT K111 trang bị trên xe Toyota Corolla2010.

Hình 2.33: Cụm thân van