Báo cáo Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) phục vụ cho công tác giảng dạy thực hành (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) phục vụ cho công tác giảng dạy thực hành (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ÐỘNG VÔ CẤP (CVT)S K C 0 0 3 9 5 9 PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC GIẢNG DẠY THỰC HÀNH MÃ SỐ: T2014-58 S KC 0 0 5 5 5 8 Tp. Hồ Chí Minh, 2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÔ CẤP (CVT) PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC GIẢNG DẠY THỰC HÀNH Mã số: T2014-58 Chủ nhiệm đề tài: ThS. HUỲNH PHƯỚC SƠN TP. HCM, 11/2014
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÔ CẤP (CVT) PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC GIẢNG DẠY THỰC HÀNH Mã số: T2014-58 Chủ nhiệm đề tài: ThS. HUỲNH PHƯỚC SƠN TP. HCM, 11/2014
4. BM 02T. Thuyết minh đề tài KH&CN cấp Trường TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC THUYẾT MINH ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG 1. TÊN ĐỀ TÀI 1. MÃ SỐ: NGHIÊN CỨU, THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÔ CẤP (CVT) PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC GIẢNG DẠY THỰC HÀNH 3. LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 4. LOẠI HÌNH NGHIÊN CỨU Môi Cơ Ứng Triển Tự nhiên Kỹ thuật X trƣờng bản dụng khai Kinh tế; Nông Lâm ATLĐ XH-NV X Sở hữu Giáo dục Y Dƣợc trí tuệ 5. THỜI GIAN THỰC HIỆN 15 tháng Từ tháng 06 năm 2013 đến tháng 09 năm 2014 6. CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI Tên cơ quan: Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại: 0838.968.641 Địa chỉ: Số 01 Võ Văn Ngân Quận Thủ Đức Thành phố Hồ Chí Minh 7. CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ và tên: HUỲNH PHƢỚC SƠN Học vị: Thạc sĩ Chức danh khoa học: Giảng viên Năm sinh: 1967 Đơn vị công tác: Khoa Cơ khí Động lực, Di động : 0903 639 216 Trƣờng ĐH Sƣ phạm Kỹ thuật TP.HCM E-mail: sonhp@hcmute.edu.vn.com 8. NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Đơn vị công tác và Nội dung nghiên cứu cụ thể Chữ TT Họ và tên lĩnh vực chuyên môn đƣợc giao ký 1 2 3 9. ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị Họ và tên ngƣời Nội dung phối hợp nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đại diện đơn vị
5. 10. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC 10.1. Ngoài nƣớc (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài trên thế giới, liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn khi đánh giá tổng quan) Đã có một số mô hình hộp số CVT trên ô tô phục vụ cho công tác giảng dạy, nhƣng giá thành rất cao. 10.2. Trong nƣớc (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở Việt Nam, liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn khi đánh giá tổng quan) Chƣa có. 10.3. Danh mục các công trình đã công bố thuộc lĩnh vực của đề tài của chủ nhiệm và những thành viên tham gia nghiên cứu (họ và tên tác giả; bài báo; ấn phẩm; các yếu tố về xuất bản) - Các mô hình hộp số tự động. 11. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ngày nay, hộp số tự động - đặc biệt là các loại hộp số tự động vô cấp (CVT) đang đƣợc trang bị ngày càng nhiều trên các dòng ô tô hiện đại. Nhờ có tỉ số truyền đƣợc điều khiển thay đổi liên tục phù hợp với tải trọng và tốc độ, điều kiện hoạt động của ô tô nên các dòng hộp số CVT đem lại nhiều ƣu điểm vƣợt trội nhƣ tăng cao hiệu suất truyền động, chuyển động êm dịu của ô tô. Do đó, việc nghiên cứu và đƣa vào giảng dạy các loại hộp số CVT nói trên là cần thiết để giúp ngƣời học nhanh chóng tiếp cận với thực tế. Tuy nhiên hiện nay các mô hình, trợ huấn cụ để giảng dạy về các loại hộp số này trong các trƣờng ở nƣớc ta vẫn chƣa có. Tác giả chọn hƣớng nghiên cứu về hộp số CVT và thiết kế, thi công một mô hình hộp số CVT nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy thực hành và nghiên cứu ứng dụng trên ô tô. 12. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Nghiên cứu hộp số CVT và thiết kế, thi công một mô hình cắt hộp số CVT. 13. ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 13.1. Đối tƣợng nghiên cứu: Hộp số CVT trên ô tô. 13.2. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu kết cấu và hệ thống điều khiển hộp số CVT. 14. CÁCH TIẾP CẬN, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14.1. Cách tiếp cận: - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của hộp số CVT; - Chọn thiết bị để thi công mô hình cắt hộp số CVT. 14.2. Phƣơng pháp nghiên cứu: Tham khảo tài liệu và thực nghiệm. 15. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN 15.1. Nội dung nghiên cứu (trình bày dưới dạng đề cương nghiên cứu chi tiết) - Mở đầu; - Đặc điểm và ƣu điểm của hộp số CVT; - Cấu tạo và hoạt động của hộp số CVT; - Thiết kế, thi công một mô hình hộp số CVT; - Kết luận.
6. 15.2. Tiến độ thực hiện Các nội dung, công việc Sản phẩm Thời gian STT Ngƣời thực hiện thực hiện (bắt đầu-kết thúc) 1 Tham khảo tài liệu 06 – 12/2013 H.Phƣớc Sơn 2 Thiết kế, chế tạo một mô hình Mô hình 01- 06/ 2014 H.Phƣớc Sơn Thuê nhân công 3 Hiệu chỉnh, viết tài liệu hƣớng Tài liệu 07 – 09/2014 H.Phƣớc Sơn dẫn, tổng kết, nghiệm thu 16. SẢN PHẨM 16.1 Sản phẩm đăng ký: Mô tả về sản phẩm, số lượng, yêu cầu khoa học - 01 mô hình cắt hộp số CVT phục vụ giảng dạy thực hành. - 01 bài báo đăng trên Nội san Khoa Cơ khí Động lực. Mẫu X Vật liệu Thiết bị máy móc Tiêu chuẩn Qui phạm Qui trình công nghệ Tài liệu dự báo Bản quy hoạch Sơ đồ, bản thiết kế Phƣơng pháp Chƣơng trình máy tính Luận chứng kinh tế Dây chuyền công nghệ Báo cáo phân tích Bản kiến nghị 16.2 Sản phẩm vƣợt trội so với đăng ký: Mô tả về sản phẩm, số lượng, nơi xuất bản - - - Sản phẩm khoa học Sách chuyên khảo Bài báo đăng tạp chí nƣớc ngoài Sách tham khảo Bài báo đăng tạp chí trong nƣớc Giáo trình Bài đăng kỷ yếu hội nghị, hội thảo quốc tế Sản phẩm đào tạo Nghiên cứu sinh Cao học 17. HIỆU QUẢ (giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội) Phục vụ tốt trong công tác giảng dạy và học tập về ô tô. 18. PHƢƠNG THỨC CHUYỂN GIAO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỊA CHỈ ỨNG DỤNG Bộ môn Khung gầm. khoa Cơ khí Động lực, trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP.HCM.
7. 19. KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NGUỒN KINH PHÍ Tổng kinh phí: 4.100.000 đồng Trong đó: Ngân sách Nhà nƣớc: 4.100.000 đồng Các nguồn kinh phí khác: Dự trù kinh phí theo các mục chi (phù hợp với nội dung nghiên cứu): Đơn vị tính: đồng Stt Khoản chi, nội dung chi Thời gian Tổng Nguồn kinh phí Ghi thực hiện kinh phí Kinh phí Các nguồn chú từ NSNN khác I Chi công lao động tham gia trực tiếp thực hiện đề tài Chi công lao động của cán bộ khoa học, trực tiếp tham gia thực hiện đề tài: 06/2013- -Nghiên cứu, thi công mô hình đệm khí 500.000 500.000 09/2014 trong hệ thống treo phục vụ giảng dạy thực hành Chi thuê khoán chuyên môn: - Cắt bổ, gia công hộp số T8-10/13 2.000.000 2.000.000 - Gia công, lắp đặt mô hình II Chi mua nguyên nhiên vật liệu - Bộ pulley truyền động hộp số (SL:01 bộ) 900.000 900.000 III Chi sửa chữa, mua sắm tài sản cố định IV Chi khác Công tác phí Hội nghị, hội thảo khoa học Văn phòng phẩm, in ấn, dịch tài liệu T11/13 200.000 200.000 Nghiệm thu đề tài T12/13 500.000 500.000 Phí xác lập quyền sở hữu trí tuệ Chi khác liên quan trực tiếp đến đề tài Tổng cộng 4.100.000 4.100.000 Ngày tháng năm 2013 Ngày 10 tháng 5 năm 2013 Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên) (ký, họ và tên) Ngày tháng năm Phòng QLKH-QHQT
8. MỤC LỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH ẢNH 2 KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT 4 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 5 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 6 PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 8 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÔ CẤP 8 1.1. GIỚI THIỆU 8 1.2. CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH VÀ CHỨC NĂNG 9 CHƢƠNG 2: CẤU TẠO, HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ CVT 10 2.1. BỘ BIẾN MÔ 10 2.2. BỘ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG HÀNH TINH VÀ VÔ CẤP 13 2.2.1. Bộ truyền hành tinh và vô cấp CVT-F1C1 14 2.2.2. Bộ truyền hành tinh và vô cấp CVT-K111 21 2.3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 26 2.3.1. Hệ thống điều khiển hộp số tự động vô cấp CVT F1C1 27 2.3.2. Hệ thống điều khiển hộp số tự động vô cấp CVT K311 31 PHẦN 3: THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ CVT 36 3.1. Mục đích 36 3.2. Cấu tạo mô hình 36 PHẦN KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 1
9. BẢNG DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hộp số tự động vô cấp – CVT. 9 Hình 2.1: Biến mô thủy lực. 10 Hình 2.2: Cấu tạo bộ biến mô. 10 Hình 2.3: Hoạt động truyền và khuyếch đại mô men của biến mô. 12 Hình 2.4: Tốc độ cánh bơm bằng cánh tuabin. 12 Hình 2.5: Hoạt động của ly hợp khóa biến mô. 13 Hình 2.6: Bộ truyền bánh răng hành tinh và vô cấp 13 Hình 2.7: Hộp số vô cấp F1C1 14 Hình 2.8: Các cơ cấu trong hộp số CVT F1C1 15 Hình 2.9: Hoạt động của bộ truyền hành tinh khi xe di chuyển tiến 15 Hình 2.10: Hoạt động của bộ truyền hành tinh khi xe di chuyển lùi 16 Hình 2.11: Hoạt động của bộ truyền hành tinh ở tay số P và tay số N 17 Hình 2.12: Bộ truyền động vô cấp 17 Hình 2.13: Pu-li sơ cấp 18 Hình 2.14: Pu-li thứ cấp 18 Hình 2.15: Cấu tạo của đai thép 19 Hình 2.16: Hoạt động của bộ truyền vô cấp khi giảm tốc 20 Hình 2.17: Hoạt động của bộ truyền vô cấp khi tăng tốc 20 Hình 2.18: Hoạt động của bộ truyền vô cấp 21 Hình 2.19: Bộ truyền động hành tinh và vô cấp kiểu K111 22 Hình 2.20: Cấu tạo bộ bánh răng hành tinh kiểu K111 22 Hình 2.21: Hoạt động của bộ truyền hành tinh 23 Hình 2.22: Cấu tạo bộ truyền vô cấp K111 23 Hình 2.23: Hoạt động của bộ truyền động ở số D (tỉ số truyền lớn nhất) 24 Hình 2.24: Hoạt động của bộ truyền động ở số D (tỉ số truyền nhỏ nhất) 25 Hình 2.25: Hoạt động của bộ truyền động ở số N 25 Hình 2.26: Hoạt động của bộ truyền động ở số R 26 Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 2
10. Hình 2.27: Sơ đồ hệ thống điều khiển hộp số xe Corolla Altis 27 Hình 2.28: Hệ thống điều khiển điện tử hộp số CVT F1C1 27 Hình 2.29: Mạch điều khiển thủy lực ở tay số N – P 28 Hình 2.30: Điều khiển thủy lực ở tay số D 29 Hình 2.31: Điều khiển thủy lực ở tay số R 30 Hình 2.32: Sơ đồ điều khiển điện tử hộp số CVT K311 31 Hình 2.33: Vị trí các cảm biến trên hộp số CVT K311 32 Hình 2.34: Cụm thân van hộp số CVT K311 32 Hình 2.35: Sơ đồ khối điều khiển thủy lực hộp số CVT K311 33 Hình 2.36: Sơ đồ điều khiển áp lực nén đai 34 Hình 2.37: Sơ đồ điều khiển chuyển số của hộp số CVT K311 35 Hình 3.1: Mô hình cắt hộp số tự động vô cấp 37 Hình 3.2: Bộ truyền động bánh răng hành tinh 37 Hình 3.3: Bộ ly hợp số tiến 38 Hình 3.4: Bộ phanh số lùi 39 Hình 3.5: Bộ truyền vô cấp 39 Hình 3.6: Pu-li sơ cấp 40 Hình 3.7: Pu-ly thứ cấp 40 Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 3
11. KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT CVT (Continuously Variable Transmission): Hộp số tự động vô cấp ATF (Automatic Transmission Fluid): Dầu hộp số tự động ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển trung tâm DS (Duty Van điện từ): Van điều khiển điện từ bằng xung VTA (Voltage Throttle Angle): Cảm biến tín hiệu mở bƣớm ga IDL: Điều khiển tốc độ cầm chừng ECT (Engine Coolant Temperature): Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 4
12. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Tp. HCM, ngày 01 tháng11 năm 2014 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) phục vụ cho công tác giảng dạy thực hành - Mã số: T2014-58 - Chủ nhiệm: ThS. Huỳnh Phƣớc Sơn - Cơ quan chủ trì: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.HCM - Thời gian thực hiện: Từ tháng 01 năm 2014 đến tháng 11 năm 2014. 2. Mục tiêu: Nghiên cứu hộp số CVT và thiết kế, thi công một mô hình cắt hộp số CVT phục vụ giảng dạy thực hành. 3. Tính mới và sáng tạo: Thiết kế, thi công đƣợc một mô hình cắt hộp số tự động vô cấp hỗ trợ cho công tác giảng dạy thực hành đƣợc trực quan, sinh động hơn. 4. Kết quả nghiên cứu: - 01 báo cáo tổng kết - 01 bài báo đăng Nội san Khoa Cơ khí Động lực. 5. Sản phẩm: - 01 mô hình cắt hộp số CVT, phục vụ giảng dạy tại Khoa Cơ khí Động lực. 6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: Ứng dụng trong giảng dạy thực hành. Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên) (ký, họ và tên) Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 5
13. PHẦN 1: MỞ ĐẦU I. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC Ngày nay, hộp số tự động - đặc biệt là các loại hộp số tự động vô cấp (CVT) đang đƣợc trang bị ngày càng nhiều trên các dòng ô tô hiện đại. Nhờ có tỉ số truyền đƣợc điều khiển thay đổi liên tục phù hợp với tải trọng và tốc độ, điều kiện hoạt động của ô tô nên các dòng hộp số CVT đem lại nhiều ƣu điểm vƣợt trội nhƣ tăng cao hiệu suất truyền động, chuyển động êm dịu của ô tô. Do đó, việc nghiên cứu và đƣa vào giảng dạy các loại hộp số CVT nói trên là cần thiết để giúp ngƣời học nhanh chóng tiếp cận với thực tế. Tuy nhiên hiện nay các mô hình, trợ huấn cụ để giảng dạy về các loại hộp số này trong các trƣờng ở nƣớc ta vẫn chƣa có. Một số mô hình nƣớc ngoài có giá thành rất cao, trong nƣớc thì chƣa có nghiên cứu về mô hình thiết bị giảng dạy hộp số vô cấp. II. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, tại thị trƣờng Việt Nam, số lƣợng xe trang bị hộp số tự động vô cấp (CVT) đã tăng lên rất nhiều, nên nhu cầu về bảo trì, sửa chữa là rất lớn. Do đó việc đƣa nội dung hộp số CVT vào giảng dạy là cần thiết. Để góp phần nâng cao chất lƣợng giảng dạy thực hành về hộp số tự động, cũng nhƣ giúp những ngƣời làm công tác chuyên môn có tài liệu tham khảo về các loại hộp số tự động vô cấp, Tác giả chọn hƣớng nghiên cứu về hộp số CVT và thiết kế, thi công một mô hình hộp số CVT nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy thực hành và nghiên cứu ứng dụng trên ô tô. Đề tài “Nghiên cứu, thi công moâ hình hộp số tự động vô cấp (CVT) phục vụ cho công tác giảng dạy thực hành”( MS:T2014-58) ñöôïc choïn thöïc hieän vôùi mong muoán goùp phaàn naâng cao chaát löôïng vaø hieäu quaû giaûng daïy veà hộp số tự động vô cấp (CVT)û, nhaèm trang bò cho ngöôøi hoïc caùc kieán thöùc vaø kyõ naêng cô baûn veà söûa chöõa caùc loaïi hộp số theá heä môùi naøy. III. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu thiết kế, thi công mô hình cắt hộp số CVT phục vụ giảng dạy thực hành. - Nghiên cứu hộp số CVT; - Thiết kế, thi công một mô hình cắt hộp số CVT. Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 6
14. IV. CÁCH TIẾP CẬN - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của hộp số tự động vô cấp; - Chọn thiết bị để thi công mô hình hộp số tự động vô cấp. V. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vôùi muïc tieâu laø thieát keá, cheá taïo moâ hình ñeå phuïc vuï coâng taùc giaûng daïy, neân phöông phaùp nghieân cöùu chính ôû ñaây laø phöông phaùp tham khaûo taøi lieäu keát hôïp vôùi phöông phaùp thöïc nghieäm, phuø hôïp vôùi nhieäm vuï nghieân cöùu cuûa ñeà taøi.    Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 7
15. PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÔ CẤP 1.1. GIỚI THIỆU Hộp số tự động vô cấp (Continuously variable transmission – CVT) là hộp số có tỷ số truyền thay đổi liên tục. Hiện nay hộp số vô cấp đang thay thế cho hộp số hành tinh trên một số dòng xe và đƣợc nhiều hãng xe lớn nhƣ General Motors, Audi, Honda, Nissan phát triển và ứng dụng trên nhiều sản phẩm của mình. Hộp số CVT cho phép truyền động và thay đổi mô men dựa vào hai thành phần chính là bộ truyền hành tinh và bộ truyền vô cấp. Nhờ vào bộ truyền vô cấp ( pu-li sơ cấp, pu-li thứ cấp, dây đai thép) cho phép hộp số vô cấp truyền và biến đổi mô men một cách liên tục giữa số thấp nhất và số cao nhất mà không không có sự ngắt quãng giữa các bƣớc số, giúp động cơ duy trì tốc độ vận hành tối ƣu trong khi số đƣợc liên tục điều chỉnh cho phù hợp với tốc độ và điều kiện lái xe. Trong hộp số tự động vô cấp, để có thể thay đổi tỉ số truyền một cách liên tục là nhờ vào sự thay đổi bề rộng của các pu-li và đƣờng kính dây đai. Hộp số CVT có những ƣu điểm sau: - Hiệu suất cao, giữ cho xe luôn trong dãy công suất tối ƣu ở bất cứ tốc độ nào của xe; - Hạn chế hiện tƣợng giật khi ra vào số, giúp tạo cảm giác điều khiển mềm và êm hơn; - Nâng cao hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu; - Giảm thất thoát lực so với hộp số tự động thông thƣờng; - Tăng tốc nhanh; - Kiểm soát tốt hơn về khí thải; - Kết cấu gọn nhẹ, đơn giản. Một trong những tiến bộ quan trọng nhất của hộp số CVT là sự ra đời của vật liệu mới. Việc thiết kế và phát triển của dây đai kim lọai dùng cho pu-li côn làm cho hộp số CVT trở nên tin cậy hơn và hiệu quả hơn. Những dây đai mềm mại này đƣợc kết hợp bởi một số là thép mỏng liên kết với nhau bằng các mảnh thép hình bƣớm có sức chịu lực cao. Các dây đai kim loại không trƣợt và có độ bền cao, cho phép CVT tiếp nhận nhiều hơn mô men của động cơ. Lọai hộp số dùng đai kim loại vận hành êm ái hơn loại dùng dây cao su. Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 8
16. 1.2. CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH VÀ CHỨC NĂNG Cấu tạo chung của một hộp số vô cấp nhìn chung giống với các loại hộp số tự động có cấp thông thƣờng gồm có ba thành phần chính: - Bộ biến mô - Bộ truyền động bánh răng hành tinh và vô cấp - Hệ thống điều khiển 1 3 2 4 Hình 1.1: Hộp số tự động vô cấp – CVT. 1: Bộ biến mô 3: Bộ truyền vô cấp 2: Bộ truyền bánh răng hành tinh 4:Hê ̣thống điều khiển thủy lưc̣ - Chức năng của từng bộ phận: + Bộ biến mô: Truyền mô men từ động cơ đến trục sơ cấp của hộp số nhờ sự chuyển động tuần hoàn của dòng chất lỏng (dầu hộp số tự động– ATF). + Bộ truyền bánh răng hành tinh và vô cấp: Thay đổi chiều chuyển động của xe, thay đổi tỉ số truyền một cách liên tục. Giúp cho xe hoạt động linh hoạt trong mọi điều kiện chuyển động. + Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển là trung tâm xử lí các tín hiệu gửi về từ các công tắc và cảm biến. Từ đó, nó xác định thời điểm để điều khiển chuyển số và khoá biến mô bằng cách điều khiển các van điện từ (đóng/mở) trong mạch điều khiển. Ngoài ra, hệ thống điều khiển còn thực hiện chức năng tự chẩn đoán và chức năng an toàn khi có sự cố xảy ra trong hộp số khi đang lái xe.    Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 9
17. Chƣơng 2: CẤU TẠO, HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ CVT 2.1. BỘ BIẾN MÔ Bộ biến mô có công dụng vừa truyền vừa khuyếch đại mô men của động cơ đi vào trục sơ cấp của hộp số nhờ sự chuyển động tuần hoàn của dòng chất lỏng (dầu hộp số tự động - ATF) Bộ biến mô sử dụng trên hộp số tự động vô cấp có cấu tạo và hoạt động tƣơng tự bộ biến mô dùng trên hộp số tự động có cấp thông thƣờng. Hình 2.1: Biến mô thủy lực. 2.1.1. Cấu tạo và chức năng của các bộ phận chính Cấu tạo bộ biến mô gồm:Cánh chủ động (cánh bơm), cánh dẫn hƣớng (Startor), cánh bị động (tuabine), ly hợp khóa biến mô và vỏ biến mô 1 2 3 4 5 Hình 2.2: Cấu tạo bộ biến mô. Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 10
18. 1: Cánh chủ động 3: Cách bị động 5: Vỏ 2: Cánh dẫn hướng 4: Giảm chấn - Cánh chủ động (cánh bơm): Cánh bơm đƣợc bố trí nằm trong vỏ bộ biến mô và nối với trục khuỷu qua đĩa dẫn động. Nhiều cánh hình cong đƣợc lắp bên trong bánh bơm. Một vòng dẫn hƣớng đƣợc lắp trên mép trong của các cánh để đƣờng dẫn dòng dầu đƣợc êm. - Cánh dẫn hƣớng (Startor): Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tua-bin. Qua khớp một chiều nó đƣợc lắp trên trục stato và trục này đƣợc cố định trên vỏ hộp số. Stato có tác dụng làm đổi chiều của dòng dầu sao cho nó tác động lên phía sau của các cánh trên bánh bơm và bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm do đó làm tăng mô men. - Cánh bị động (tua-bin): Rất nhiều cánh đƣợc lắp lên bánh tuabin giống nhƣ trƣờng hợp bánh bơm. Hƣớng cong của các cánh này ngƣợc chiều với hƣớng cong của các cánh bơm. Cánh tuabin đƣợc lắp trên trục sơ cấp của hộp số sao cho các cánh bên trong nó nằm đối diện với các cánh của cánh bơm. - Ly hợp khóa biến mô: Cơ cấu ly hợp khoá biến mô truyền công suất động cơ tới hộp số tự động một cách trực tiếp và cơ học. Vì vậy, ly hợp đƣợc lắp trong bộ biến mô để nối trực tiếp động cơ với hộp số để giảm tổn thất công suất. Khi xe đạt đƣợc một tốc độ nhất định, thì cơ cấu ly hợp khoá biến mô đƣợc sử dụng để nâng cao hiệu quả sử dụng công suất và nhiên liệu. - Vỏ biến mô: dùng để chứa dầu và các chi tiết nêu trên 2.1.2. Nguyên lý hoạt động - Sự truyền mô men: Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ tâm bánh bơm ra phía ngoài. Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép văng ra khỏi bánh bơm. Dầu va vào cánh của bánh tua bin làm cho bánh tua bin bắt đầu quay cùng chiều với bánh bơm. Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của bánh tua bin. Khi nó chui đƣợc vào bên trong bánh tua bin thì mặt cong trong của cánh sẽ đổi hƣớng dầu ngƣợc lại về phía bánh bơm, và chu kỳ lại bắt đầu từ đầu. Việc truyền mô men đƣợc thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm và bánh tua bin. - Khi khuyếch đại mô men: Việc khuyếch đại mô men do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dầu khi nó vẫn còn năng lƣợng sau khi đã đi qua bánh tua bin trở về bánh bơm qua cánh của Stato. Nói cách khác, bánh bơm đƣợc quay do mô men từ động cơ mà mô men này lại đƣợc bổ sung dầu quay về từ bánh tua bin. Có thể nói rằng bánh bơm khuyếch đại mô men ban đầu để dẫn động bánh tua bin. Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 11
19. Hình 2.3: Hoạt động truyền và khuyếch đại mô men của biến mô. - Hoạt động ly hợp khóa biến mô: Khi xe đạt đến một tốc độ nào đó, tốc độ cánh tuabin gần bằng tốc độ cánh bơm. Khi đó, lực dầu do lực li tâm cánh tuabin sẽ triệt tiêu lực dầu do lực li tâm của cánh bơm vì vậy tốc độ dòng dầu từ cánh bơm di chuyển qua cánh tuabin chậm dần. Đến thời điểm nào đó thì tốc độ hai cánh bằng nhau và biến mô không còn truyền động đƣợc, lúc này có hiện tƣợng trƣợt. Hình 2.4: Tốc độ cánh bơm bằng cánh tuabin. Do vậy, để ngăn chặn điều đó và để giảm tiêu hao nhiên liệu, một khớp khoá cứng sẽ nối một cách cơ khí cánh bơm và rôto tuabin giúp truyền 100% công suất từ động cơ đến hộp số. Khi ly hợp khoá biến mô đƣợc kích hoạt thì nó sẽ quay cùng với bánh bơm và bánh tua-bin. Việc ăn khớp và nhả ly hợp khoá biến mô đƣợc xác định từ những thay đổi về hƣớng của dòng thuỷ lực trong bộ biến mô khi xe đạt đƣợc một tốc độ nhất định. Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 12
20. Khi nhả khớp: khi xe chạy ở tốc độ thấp thì dầu bị nén (áp suất của bộ biến mô) sẽ chảy vào phía trƣớc của ly hợp khoá biến mô. Do đó, áp suất trên mặt trƣớc và mặt sau của ly hợp khoá biến mô trở nên cân bằng và do đó li hợp khoá biến mô đƣợc đƣợc nhả khớp. Hình 2.5: Hoạt động của ly hợp khóa biến mô. Khi ăn khớp: khi xe chạy ổn định ở tốc độ trung bình hoặc cao (thƣờng trên 60 km/h) thì dầu bị nén sẽ chảy vào phía sau của li hợp khoá biến mô. Do đó, vỏ bộ biến mô và li hợp khoá biến mô sẽ trực tiếp nối với nhau. Do đó, li hợp khoá biến và vỏ bộ biến mô sẽ quay cùng nhau. 2.2. BỘ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG HÀNH TINH VÀ VÔ CẤP Về cơ bản, cấu tạo của bộ truyền bánh răng hành tinh và vô cấp của phần lớn hộp số là giống nhau. 2 1 Hình 2.6: Bộ truyền bánh răng hành tinh và vô cấp 1: Bộ truyền bánh răng hành tinh 2: Bộ truyền vô cấp Nghiên cứu, thi công mô hình hộp số tự động vô cấp (CVT) - T2014-58 Trang 13
21. S K L 0 0 2 1 5 4