Nghiên cứu hộp số vô cấp (cvt) trên toyota corolla altis 2 0v

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 nhiều điều kiện vận hành khởi hành, tăng tốc, leo dốc..... K111 là

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI III

KHOA CƠ KHÍ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỘP SỐ VÔ CẤP (CVT) TRÊN TOYOTA COROLLA

ALTIS 2.0V

SVTH : GIANG ĐẠT PHIÊU

GVHD : TRẦN PHÚ

TP Hồ Chí Minh, năm 2014

1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

  

TP Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm 2014

Chữ ký của GVHD

2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

  

TP Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm 2014

Chữ ký của GVPB

3

MỤC LỤC

Lời nói đầu 4

Chương I: TỔNG QUAN 5

1.1 Vài nét về Toyota Corolla Altis 2.0V 5

1.2 Tổng quan về hộp số 8

1.3 Cấu tạo của hộp số vô cấp K111 10

Chương II: KẾT CẤU TỪNG BỘ PHẬN 12

2.1 Biến mô thủy lực có li hợp khóa biến mô 12

2.2 Bơm dầu CVT 13

2.3 Bộ truyền động 14

2.4 Bộ truyền vô cấp loại đai thép 18

2.5 Bộ truyền hành tinh 20

2.6 Cụm thân valve 21

2.7 Cảm biến tốc độ và cảm biến áp suất 24

2.8 Chức năng khóa dừng xe 25

2.9 Bộ làm ấm dầu 26

2.10 Dầu hộp số CVT 26

2.11 Cần chuyển số 28

2.12 Hệ thống điều khiển điện tử 30

2.13 Chức năng dự phòng 36

Chương III: HƯ HỎNG – BẢO DƯỠNG – SỬA CHỮA 37

3.1 Những hư hỏng thường gặp ở CVT 37

3.2 Bảo trì, bảo dưỡng hộp số CVT 38

3.3 Sửa chữa 42

Chương IV: KẾT LUẬN 44

4.1 Ưu điểm 44

4.2 Nhược điểm 46

Tài liệu tham khảo 47

Trong đề tài này sẽ tìm hiểu về một loại hộp số có dãy tỉ số truyền vô cấp mà các hộp số thông thường khó có thể đạt được với những tính năng vượt trội về khả năng tăng tốc, êm dịu giữa các bước số tăng đáng kể khả năng tiết kiệm nhiên liệu, tính tiện lợi trong bảo dưỡng, sửa chữa (vì kết cấu khá đơn giản so với các hộp số tự động thông thường-AT) Đó là hộp số vô cấp CVT

Hộp số CVT hiện nay được các hãng xe áp dụng, nghiên cứu và phát triển trên các dòng xe của họ

Toyota corolla altis là dòng xe duy nhất của Toyota phân phối tại thị trường Việt Nam sử dụng loại hộp số này với các phiên bản 1.8G, 2.0V,E

5

Chương I: TỔNG QUAN

1.1 Vài nét về Toyota Corolla Altis 2.0V

 Ngày xuất xưởng

 Ngày 19 tháng 10 năm 2010

Thị

Kiểu dẫn động

Cấp nội thất

EC60 (Hộp số thường

6 cấp)

K311 (Hộp số vô cấp)

-H Việt

Nam

3ZR-FE (2.0L)

K111 (Hộp số vô cấp)

Bảng 1.1 Thông tin cơ bản

Công suất tối đa ( Kw/rpm) 107/6200

Moment xoắn tối đa

(Nm/rpm)

187/3600

Dung tích bình nhiên liệu 55L

Tiêu chuẩn khí xả Euro 2

Đèn trước HID, hệ thống cân bằng góc chiếu

Gương chiếu hậu Gập và chỉnh điện, tích hợp đèn báo rẽ

Tay lái 3 chấu, bọc da, tích hợp nút điều chỉnh âm thanh, có lẫy

chuyển số trên vô lăng

Khóa cửa từ xa Có, kết hợp chống trộm

Chìa khóa Mở khóa thông minh và khởi động bằng nút bấm

Hệ thống điều hòa Tự động

Hệ thống âm thanh DVD 1 đĩa, màn hình cảm ứng 6,1 inch, Bluetooth, thẻ

nhớ SD, 6 loa, AM/FM, MP3/WMA, AUX, USB

Túi khí 2 túi khí (tài xế và hành khách phía trước)

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật

7 Hình 1.3 Ngoại thất của xe

Hình 1.4 Nội thất của xe

8

1.2 Tổng quan về hộp số

_ Các hộp số nói chung dùng để thay đổi tỷ số 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 với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu như nó 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 nhiều điều kiện vận hành (khởi hành, tăng tốc, leo dốc ) Các số có thể được cài bằng tay hoặc tự động

_ Hộp số có thể được đặt dọc đối với xe dẫn động cầu sau hay cầu trước và đặt ngang đối với xe dẫn động cầu trước

_Hơn 500 năm trước đây, Leonardo da Vinci là người đặt ý tưởng cho hộp số vô cấp CVT (Continuously variable transmission - hay hộp số có tỷ số truyền biến thiên vô cấp)

_Hiện nay hộp số vô cấp đang thay thế cho hộp số hành tinh trên một số xe hơi và được nhiều hãng xe lớn như: Toyota, General Motors (GM), Audi, Honda, Nissan phát triển và ứng dụng trên nhiều sản phẩm của mình

Hình 1.5 Mặt cắt hộp số CVT

Cơ sở của hộp số vô cấp CVT

Không giống như những hộp số tự động truyền thống, hộp số vô cấp CTV không có các cặp bánh răng để tạo tỷ số truyền Có nghĩa là nó không có sự ăn khớp giữa các bánh răng Loại CVT thông thường nhất hoạt động trên một hệ thống puli (ròng rọc)

và dây đai truyền cho phép một sự thay đổi vô cấp và liên tục giữa giới hạn thấp nhất và cao nhất mà không có sự tách biệt riêng rẽ các vị trí số

9

Hình 1.6 Cấu tạo tổng thể của CVT K111

Nếu ở hộp số tự động kiểu hành tinh sẽ thấy sự phức tạp thì ở hộp số vô cấp CVT lại đơn giản hơn nhiều Hầu hết hộp số vô cấp CVT đều có ba phần tử cơ bản:

- Đai truyền bằng kim loại hay cao su có công suất cao

- Một hệ puli có đầu vào thay đổi gắn với trục quay động cơ

- Một hệ puli đầu ra dẫn đến bánh xe

CVT cũng có bộ vi xử lý và các cảm biến để theo dõi và điều khiển

Hình 1.7 Cấu tạo hệ puli-đai

Mỗi puli được tạo thành từ hai khối hình nón có góc nghiêng 20 độ và đặt đối diện với nhau Một dây đai chạy trong rãnh giữa hai khối hình nón này Dây đai hình chữ

V có ưu điểm hơn nếu chúng được làm từ cao su vì có ma sát cao, hạn chế trượt Hai khối hình nón này có thể thay đổi khoảng cách giữa chúng Khi hai khối hình nón tách ra xa nhau, dây đai ngập sâu vào trong rãnh và bán kính của dây đai quấn

10

quanh puli sẽ giảm đi Khi hai khối hình nón này ở gần nhau thì bán kính của dây đai tăng lên CVT sử dụng áp suất thủy lực hoặc lò xo để tạo ra lực cần thiết thay đổi khoảng cách giữa hai khối hình nón

Puli chủ động được nối với trục quay của động cơ Puli chủ động cũng được gọi là puli đầu vào bởi vì nó nhận năng lượng trực tiếp từ động cơ đưa vào hộp số Puli thứ hai gọi là puli bị động nối với puli chủ động hay còn gọi là puli đầu ra và nó truyền momen đến trục truyền động dẫn đến bánh xe

Những loại vật liệu mới để chế tạo ra hộp số vô cấp CVT có độ tin cậy và hiệu quả làm việc cao hơn nữa Một trong những cải tiến quan trọng nhất đó là thiết kế và phát triển một dây đai mới nối giữa hai puli Đây là loại dây phức hợp được làm từ một vài lá thép mỏng kết hợp cùng với những phiến thép có độ cứng cao, được tạo hình ôm chặt lấy các lá kim loại Dây đai bằng kim loại không bị trượt và có độ bền cao hơn, cho phép CVT có thể làm việc với mô-men động cơ cao hơn và êm hơn so với dây đai cao su

1.3 Cấu tạo của hộp số CVT K111

K111 là hộp số vô cấp loại đai thép có sử dụng biến mô, bộ truyền hành tinh và

bộ thủy lực điều khiển điện tử

11

Loại

Kết cấu thay đổi chiều

Cơ cấu truyền lực Bộ truyền vô cấp loại đai thép

*1: Bao gồm tỉ số truyền bộ hành tinh

*2: Bao gồm tỉ số truyền bộ bánh răng giảm tốc

Hình 1.9 Mặt cắt hộp số CVT K111

Biến mô với ly hợp

khóa biến mô

Bộ bánh răng hành tinh

Đai thép

12

Chương II: KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN

Hình 2.1 Mặt cắt CVT K111

2.1 Biến mô thủy lực có li hợp khóa biến mô

Hình 2.2 Mặt cắt bộ biến mô thủy lực

13

_Nhờ cấu trúc của giảm chấn, hoạt động khóa biến mô có thể thực hiện được ngay tại dải tốc độ thấp Điều này sẽ làm giảm rung động moment động cơ và mang đến cảm giác lái dễ chịu

_Tỉ số truyền moment khi thử dừng: 1.900

_ Biến mô là một thiết bị nối mềm giữa động cơ và hộp số, còn thực hiện công việc nhân moment xoắn cho động cơ khi xe cần lực kéo lớn Khi đạt đến một vận tốc nào

đó, lúc này không cần nhận moment nữa, mà truyền động nối mềm từ động cơ sang hộp số qua biến mô chỉ thêm tốn nhiên liệu Truyền động tốt nhất trong trường hợp này chính là nối cứng Khóa biến mô được tạo ra để làm công việc nối cứng truyền động từ động cơ sang hộp số Li hợp khóa biến mô là loại li hợp nhiều đĩa đóng mở bằng áp lực dầu được điều khiển bởi các van điện từ điều biến đóng mở đường dầu Các van điện từ này được kích hoạt bởi dòng điện gửi từ bộ xử lí trung tâm ECM tương tự như các li hợp trên hộp số tự động

xe được làm bằng chất liệu nhôm tĩnh điện và thép chất liệu cao cấp

Hình 2.3 Bơm dầu kiểu bánh răng lệch tâm (bơm rôto)

Hình 2.4 Cấu tạo bộ truyền

Bao gồm các chi tiết: bộ truyền hành tinh (bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh

và bánh răng bao), bộ truyền vô cấp (puli sơ cấp, thứ cấp, đai thép), cặp bánh răng

giảm tốc và cặp bánh răng truyền lực cuối (vi sai)

Input

15

2.3.1 Chức năng của các chi tiết

Hình 2.5 Bảng chức năng các chi tiết chính

2.3.2 Nguyên lý hoạt động tại các vị trí cần số

2.3.2a Hoạt động ở vị trí D (Drive)

Hình 2.6 Hộp số hoạt động ở vị trí D nhỏ nhất

Li hợp số tiến Nối trục sơ cấp và bánh răng mặt trời khi chuyển động tiến,

đồng thời chuyển lực dẫn động từ động cơ đến bánh răng mặt trời

Phanh số lùi Giữ cần dẫn khi chuyển động lùi

Cụm bánh răng hành tinh Thay đổi chuyển động tiến và lùi theo sự hoạt động của li

hợp số tiến hay phanh số lùi

Cụm puli-đai thép Thay đổi tỉ số truyền puli liên tục và truyền công suất từ

động cơ đến cặp bánh răng giảm tốc

Cặp bánh răng giảm tốc Giảm tốc độ đầu ra từ bộ puli-đai thép và truyền nó sang cặp

bánh răng truyền lực cuối

16

Moment được truyền từ biến mô đến li hợp tiến đóng làm bánh răng mặt trời quay, phanh giữ cần dẫn mở làm cần dẫn quay tự do Vì vậy, lực từ bánh răng mặt trời được truyền thẳng đến puli sơ cấp Thông qua hệ thống biến đổi bề rộng cặp puli làm cho đường kính puli sơ cấp nhỏ và puli thứ cấp lớn nhằm tạo ra tỉ số truyền nhỏ nhất Sau đó moment được truyền từ puli thứ cấp đến cặp bánh răng giảm tốc và truyền sang cặp bánh răng truyền lực cuối

Hình 2.7 Hộp số ở vị trí D lớn nhất

2.3.2b Hoạt động ở vị trí N (Neutral/No gear)

Ở số N (số mo) li hợp tiến và phanh số lùi đều mở, lúc này moment được truyền từ biến mô đến bánh răng bao làm bánh răng hành tinh và cần dẫn quay tự do nên không có lực truyền đến hệ puli đai thép

17

Hình 2.8 Hộp số ở vị trí N

2.3.2c Hoạt động ở vị trí R (Reverse)

Hình 2.9 Hộp số ở vị trí R

18

Ở số R (số ze) moment được truyền từ biến mô đến bánh răng bao vì li hợp số tiến

mở Lực được truyền từ bánh răng bao sang bánh răng hành tinh và quay cùng chiều

với nhau đồng thời phanh số lùi đóng cần dẫn nên làm cho bánh răng mặt trời quay

với chiều ngược lại và truyền đến hệ puli đai thép đến các cặp bánh răng giảm tốc

và truyền lực cuối

2.4 Bộ truyền vô cấp loại đai thép

Điều khiển tỉ số truyền tốc độ bằng việc biến đổi bề rộng của cặp puli

Hình 2.10 Cấu tạo bộ truyền vô cấp

2.4.1 Cấu trúc piston kép của puli sơ cấp giúp làm giảm đường kính của buồng

thủy lực

_Khi bơm bơm dầu vào buồng thủy lực của puli sơ cấp, áp lực dầu sẽ tác dụng lên

cơ cấu piston kép đẩy mặt côn bên trái ép sang phải làm giảm bề rộng rãnh lại, tức

là tăng đường kính của puli lên

_Khi bơm bơm dầu vào buồng thủy lực của puli thứ cấp, áp lực dầu sẽ tác dụng lên

cơ cấu piston đẩy mặt côn bên phải ép sang trái làm giảm bề rộng rãnh lại, tức là

tăng đường kính của puli lên

 Puli sơ cấp cũng như thứ cấp có thể điều chỉnh tùy ý đường kính của nó nhờ vào

sự thay đổi áp suất thủy lực tối ưu

Đai thép

Puli sơ cấp

Puli thứ cấp

Hình 2.12 Cấu tạo đai thép

20

2.5 Bộ truyền hành tinh

_Bộ truyền chỉ có một bánh răng hành tinh

_Phanh số lùi sẽ cố định bánh răng bao, li hợp số tiến nối trục sơ cấp và bánh răng mặt trời

_Buồng triệt tiêu áp suất thủy lực li tâm được sử dụng cho li hợp số tiến

Hình 2.13 Bộ truyền hành tinh

2.5.1 Đi tiến

_Li hợp số tiến sẽ ăn khớp và truyền lực dẫn động từ trục sơ cấp sang bánh răng

mặt trời Do đó, lực dẫn động từ động cơ sẽ được chuyển đến bộ truyền vô cấp với cùng chiều quay

_Lúc này phanh số lùi mở

Hình 2.15 Khi đi lùi

2.6 Cụm thân van

Bao gồm thân van trên và thân van dưới, 5 van điện từ và 1 cảm biến nhiệt độ dầu

Điều khiển dòng thủy lực đi vào puli sơ cấp (điều khiển lên số)

DS2 Điều khiển dòng thủy lực đi ra khỏi puli sơ cấp (xuống số)

SL ON / OFF Chuyển chức năng của van SLS

DSU Tín hiệu

hiệu dụng Điều khiển áp suất thủy lực của li hợp khóa biến mô

SLS Tuyến tính Điều khiển áp suất thủy lực tác dụng lên puli thứ cấp

Điều khiển áp suất chuẩn

2.6.1 Điều khiển thủy lực

_Tương tự như điều khiển thủy lực của hộp số tự động thường, ở đây chỉ quan tâm đến việc điều khiển li hợp tiến, phanh số lùi và hai puli lắp đai thép

_Hệ thống thủy lực cơ sở gồm các cụm cơ bản: nguồn cung cấp năng lượng (bơm

và các van điều tiết), bộ chuyển đổi và truyền tín hiệu chuyển số, bộ van thủy lực chuyển số, các đường dầu

– Van điện từ tuyến tính được sử dụng để điều khiển áp lực nén đai bằng áp suất thủy lực tối ưu

Hình 2.18 Sơ đồ điều khiển áp lực nén đai

24

2.6.3 Điều khiển tỉ số truyền tốc độ

Hình 2.19 Sơ đồ điều khiển tỉ số truyền tốc độ

_Điều khiển này được thực hiện bởi ECU, cho phép điều khiển tỉ số truyền tốc độ linh hoạt hơn

_Thực hiện điều khiển tỉ số truyền tốc độ bằng cách kiểm soát dòng thủy lực vào/ra puli sơ cấp

2.7 Cảm biến tốc độ và cảm biến áp suất

Sử dụng 3 cảm biến tốc độ và 1 cảm biến áp suất

Cảm biến tốc độ NIN (Speed Sensor NIN): Đo tốc độ puli sơ cấp, loại cuộn dây Cảm biến tốc độ NOUT (Speed Sensor NOUT): Đo tốc độ bánh răng chủ động giảm tốc (bằng tốc độ puli thức cấp, loại phần tử Hall)

Cảm biến tốc độ NT (Speed Sensor NT): Đo tốc độ trống li hợp tiến (bằng tốc độ trục sơ cấp), loại phần tử IC

Cảm biến áp suất dầu (Oil Pressure Sensor): Đo áp lực nén đai (bằng áp suất tác dụng lên puli thứ cấp)

25

Hình 2.20 Vị trí các cảm biến trên hộp số

2.8 Chức năng khóa dừng xe

_Cơ cấu này có chức năng khóa puli thứ cấp lại

_Khi dừng xe, người lái kéo cần số đến vị trí “P” Lúc này, nhờ cơ cấu dẫn kéo cần khóa gài vào bánh răng khóa dừng xe (được lắp chặt vơi puli thứ cấp) làm ngăn không cho xe bị trôi khi dừng

Hình 2.21 Cơ cấu khóa dừng xe

Chức năng này không có tác dụng thay thế thắng tay

26

2.9 Bộ làm ấm dầu

_Chức năng làm ấm dầu CVT sau khi khởi động động cơ

_Chức năng giữ ổn định nhiệt độ dầu khi xe hoạt động

_Bộ làm ấm dầu CVT làm nhanh quá trình hâm nóng dầu khi động cơ khởi động và

có chức năng giữ ổn định nhiệt độ dầu khi xe hoạt động

Hình 2.22 Hoạt động bộ làm ấm dầu

2.10 Dầu hộp số CVT

_ Sử dụng dầu chính hiệu CVT fluid TC

CVTF TC đảm bảo được hệ số ma sát cao giữa các tấm thép của đai thép (yêu cầu bắt buộc của đai thép) Do vậy, có thể sử dụng áp suất thủy lực nhỏ hơn cho các pu

li Kết quả là tạo ra hiệu suất truyền động cao và cải thiện độ bền của đai thép Dầu CVT khi chưa sử dụng có màu đỏ

_ Sử dụng nút tràn để kiểm tra mức dầu

27 Hình 2.23 Vị trí nút xả, nút tràn

Hình 2.24 Dầu CVT fluid TC

28

2.11 Cần chuyển số

Hình 2.25 Cần chuyển số trên corolla altis 2.0V

Trên vị trí cần chuyển số có nút điều khiển khóa số điện từ, đèn báo: P (Park) dùng

để đậu xe và khi dừng đèn đỏ; R (Reverse) cho xe đi lui; N (Neutral / No gear) dùng lúc khởi động và dừng đèn đỏ; D (Drive) / M (Manual) chế độ chạy bình thường 2.11.1 Cơ cấu điều chỉnh chiều dài cáp ,hệ thống khóa số bằng điện

Hình 2.26 Cơ cấu điều chỉnh chiều dài cáp và khóa số bằng điện