CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ
2.3. HỘP SỐ VÔ CẤP CVT TRÊN XE KHẢO SÁT
Chọn xe khảo sát là xe TOYOTA VIOS E đây là một chiếc sedan 5 chỗ ngồi.
Hộp số trên xe là hộp số vô cấp CVT với tên gọi là: Hộp số vô cấp CVT-K111F. Hình 2. 17 giới thiệu ảnh tổng thể hộp số vô cấp CVT-K111F trên xe khảo sát. Cấu tạo gồm những bộ phận chính sau:
- Biến mô men thủy lưc kết hợp với ly hợp khóa - Bộ truyền động bánh đai.
- Cơ cấu hành tinh kết hợp với ly hợp số tiến và phanh số lùi.
- Hệ thống điều khiển điện- thủy lực . - Mô đun điều khiển hộp số điện tử ECT.
Hình 2. 17. Hộp số CVT – K111F trên xe Toyota Vios E.
Bảng 2. 3 trình bày thông số kỹ thuật của hộp số vô cấp CVT – K313 trên xe khảo sat.
Bảng 2. 3. Thông số kỹ thuật của hộp số vô cấp CVT-K313 trên xe khảo sát.
Kiểu xe TOYOTA VIOS E CVT
Kiểu hộp số K111F
Loại động cơ 2ZR-FE, 2ZR-FAE
Kiểu cơ cấu chuyển số Pu ly và đai thép Cơ cấu chuyển số tiến/lùi bánh răng hành tinh kép Tỷ số truyền của
Pu ly
Tiến 2.480 - 0.396
Lùi* 2.604 - 1.680
Tỷ số truyền vi sai ** 5.356
Vị trí cần chuyển số P – R – N – D – M
Loại dầu hộp số Toyota Genuine CVT Fluid FE
Lượng dầu [lít] 7.5
Trọng lượng khô [Kg] 74
Chú thích:
*) Bao gồm tỷ số truyền của cơ cấu hành tinh.
**) Bao gồm tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng giảm tốc trước bộ vi sai.
2.3.1. Nguyên lý làm việc hộp số vô cấp CVT-K111F trên xe Toyota Vios E
Tương tự như trong hộp số AT trục bánh bơm của biến mô thủy lực được dẫn động bởi trục động cơ, trục bánh tua bin được nối với trục vào (trục sơ cấp) của hộp số. Thông qua bộ truyền bánh đai, bánh đai chủ động PP dẫn động bánh đai bị động SP quay cùng chiều. Bánh đai bị động SP được gắn trên trục ra của hộp số (trục thứ cấp). Do đó, chuyển động quay và mô men xoắn của động cơ được truyền tới bánh xe chủ động. Moay ơ của bánh đai chủ động PP và bánh đai bị động SP được ghép từ hai nửa bề mặt côn với nhau, trong đó một nửa mặt côn cố định và một nửa mặt côn còn lại có thể di động theo chiều trục, bên trong mỗi mặt côn di động có chứa các buồng chứa thủy lực. Nhờ vậy, khi điều khiển áp suất thủy lực vào các buồng công tác trong các moay ơ tùy động của các bánh đai làm cho bề rộng trên các bánh đai PP và SP thay đổi, nên đường kính của chúng cũng thay đổi theo. Do vậy, tỷ số truyền qua bộ truyền đai luôn thay đổi. Một cơ cấu hành tinh kết hợp với ly hợp nhiều đĩa và phanh dải được đặt giữa bộ truyền đai và trục ra của hộp số. Bộ truyền hành tinh có chức năng thực hiện các thao tác chuyển số P,R,N, D. Thao tác chuyển số được thực hiện tự động hoá bởi mô đun điều khiển hộp số điện tử ECT.
2.3.2. Bộ truyền động bánh đai
Bánh đai được cấu tạo từ hai nửa moay ơ có hai mặt côn được ghép lại với nhau trong đó có một moay ơ cố định và moay ơ còn lại có thể di động được. Hình 2. 18 thể hiện sơ đồ nguyên lý làm việc của bánh đai. Dây đai được ép chặt vào không gian của hai moay ơ. Khoảng cách giữa hai moay ơ tỷ lệ nghịch với đường kính bánh đai. Nếu moay ơ di động dịch chuyển ra càng xa moay ơ cố định thì khe hở giữa 2 moay ơ càng lớn lúc đó bán kính làm việc của bánh đai là nhỏ nhất và ngược lại.
Thực hiện dịch chuyển các moay ơ tùy động để thay đổi bề rộng của mỗi moay ơ bằng cách sử dụng piston thủy lực đặt bên trong mỗi moay ơ tùy động của mỗi bánh đai. Dầu thủy lực áp suất cao được đưa vào đường ống (bằng cách tạo lỗ bên trong trục cuả mỗi moay ơ ), sau đó dẫn tới buồng thủy lực. trong buồng thủy lực có màng ngăn cách tạo thành piston thủy lực. Trên hộp số vô cấp CVT-K313 trên các moay ơ tùy động có 2 buồng thủy lực tạo thành piston tác dụng kép. Mục đích sử dụng hai piston kép là để giảm kích thước cho piston thủy lực nếu là piston đơn.
Moay ơ tuỳ động của mỗi bánh đai được liên kết với trục qua các viên bi. Hệ thống điều khiển thủy lực cho dầu áp suất cao vào piston thủy lực, dưới áp lực chất lỏng đẩy piston dịch chuyển sao cho moay ơ tuỳ động dịch chuyển về phía moay ơ cố định làm bề rộng bánh đai giảm, qua đó tăng đường kính bánh đai. Khi giảm áp hoặc tháo hết chất lỏng về buồng chứa thì moay ơ tùy động sẽ dịch chuyển ra xa moay ơ cố định
hoặc trở về vị trí ban đầu nhờ lực đàn hồi của lò xo. Làm cho bề rộng bánh đai tăng, qua đó giảm giảm đường kính bánh đai
Hình 2. 18. Sơ đồ kết cấu các bánh đai của hộp số CVT-K111F.
Dây đai trong hộp số vô cấp CVT nói chung cũng như trong hộp số cô cấp CVT – K111F trên xe khảo sát nói riêng không phải là dây đai có cấu tạo từ cao su như trong các bộ truyền cơ khí thông thường mà là dây đai bằng thép, mục đích là để khắc phục những nhược của dây đai cao su như hiện tượng trượt và mòn, bên cạnh đó cần đáp ứng yêu cầu cao về độ bền và tuổi thọ. Nên đai thép trong hộp số vô cấp CVT còn gọi là đai thép hiệu suất cao. Hình 2. 19 thể hiện cấu tạo của dây đai thép trên hộp số vô cấp CVT-K111F trên xe khảo sát.
Hình 2. 19. Cấu tạo dây đai thép trên hộp số vô cấp CVT-K313.
2.3.3. Nguyên lý chuyển số 2.3.3.1. Thao tác số truyền tiến D
Nguyên lý làm việc của số D được trình bày như Hình 2. 20 Forward cluctch: ON, Reverse brake: OFF.
Ta có: Input: M & N và G: stationary. Do đó có tỷ số truyền thẳng.
Dòng mô men và công suất của động cơ được chuyển tới các bánh xe chủ động.
Hình 2. 20. Động học số truyền thẳng ( số D).
Hình bên trái ứng với vị trí D số truyền giảm.
Hình bên phải ứng với vị trí D số truyền tăng.
2.3.3.2. Thao tác chuyển số N và số R
Nguyên lý làm việc của số D được trình bày như Hình 2. 21
Hình 2. 21. Động học số N và số R
! Nguyên lý làm việc số N.
Ly hợp số tiến: OFF, Phanh số lùi : OFF
Đầu vào : N.
Do không có bất kỳ một phần tử nào trong cơ cấu hành tinh được khóa cùng với nhau nên đầu ra chỉ có N và G quay cùng với nhau ( bộ hành tinh chuyển động không tải)
Kết quả: Đầu ra = 0. Công suất và mô men động cơ không được đưa tới bánh xe chủ động.
! Nguyên lý làm việc số R
Ly hợp số tiến: OFF, Phanh số lùi: ON.
Đầu vào: N – Đầu ra : M - Cố định: G
Ta có phương trình động học trong hệ bánh răng hành tinh:
𝑛!−𝑝𝑛! = 1−𝑝 𝑛! (4.1) ta có nG = 0 do cần G bị khoá, thay vào (4.1) ta được:
𝑖 = !! =!!!
! = −!!!
! => số lùi R 2.3.4. Hệ thống điều khiển điện- thuỷ lực
Tương tự như các hộp số điều khiển tự động hóa trang bị trên ô tô. Hộp số vô cấp CVT K111F trên xe khảo sát hoạt động và điều khiển dưới sự giám sát của hệ thống điện – thủy lực. Đây là một hệ thống đóng vai trò hết sức quan trọng trong hộp số vô cấp CVT của xe khảo sát. ECU điều khiển hộp số vô cấp CVT –K111F được tích hợp bên trong cùng với các mô đun điều khiển khác của xe gọi là ECM. Hình 2.
22 mô tả cấu tạo và chức năng của hệ thống điều khiển điện – thủy lực hộp số CVT – K313 trên xe khảo sát.
Hình 2. 22. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực trên hộp số vô cấp CVT-K111F.
Bảng 2. 4 và Bảng 2. 5 giới thiệu về chức năng của các van điện từ và các cảm biến.
Bảng 2. 4. Nhiệm vụ và tính năng của các van điện từ trong thân dưới.
Van điện từ Loại Tính năng
DS1
Nhiệm vụ
Điều khiển lượng chất lỏng thủy lực tới buồng chứa của bánh đai chủ động
DS2 Điều khiển lượng chất lỏng thủy lực tới buồng chứa của bánh đai bị động
SL ON / OFF Công tắc điều khiển tính năng của van SLS DSU Nhiệm vụ Điều khiển áp suất thuỷ lực của ly hợp khoá
trong biến mô men thuỷ lực
SLS Liner
Điều khiển áp suất trong buồng chứa của bánh đai bị động.
Điều khiển áp suất dòng dẫn động.
Bảng 2. 5. Nhiệm vụ và chức năng của các cảm biến.
Cảm biến Loại Nhiệm vụ
NT
Hall
Xác định tốc độ trục vào
NIN Xác định tốc độ bánh đai chủ động
NOUT
Xác định tốc độ bánh răng đầu vào của bộ giảm tốc ( xác định tốc độ bánh đai bị động)
Áp suất dầu Xác định áp suất dầu trong buồng chứa bánh đai bị động