Đề tài

Phân tích cơ sở lý thuyết và
đặc điểm cấu tạo của hộp số
tự động vô cấp CVT trên xe
du lịch đời mới
1
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


4
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.
 Li hợp có các loại:
o Li hợp ma sát.
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

5
 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.
M
1

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.

6
1
Wb
Wt
2
4
3Hình 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.

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.
9
M
3
+ M
4
+M
5
= 0
M
4
+M
5
= - M
3
(I)
Ở đây: M
3
: là mô men xoắn của bánh tua bin.

Dẫn động lực học ra ngoài làm việc khác.
10
 Hộp số có các loại:
o Hộp số có cấp:
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. 11
 Hộp số DCT có 6 số truyền.
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
14
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, W
1
.vận tốc góc trục
chủ động, W
2
,vận tốc góc trục bị động.
16 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,
w
1
vận tốc góc trục chủ động, w
2
. 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


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 p
k
trừ cho lực
cản của không khí p
w
và chia cho toàn bộ trọng lượng của toàn bộ ô tô. Ký hiệu bằng
chữ “D”

18
D =
G
PP



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
Ta có: D =




g
i

.j
Nhân tố động lực học D của ô tô thể hiện khả năng ô tô thắng lực cản tổng
cộng và khả năng tăng tốc.
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. 19

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:
Y
NIII
=
'
1
KIII
N
N

Và ở số hai là: Y
NII
=
'
1
KII
N
N

Nhưng N
’
KII
> N

và n
e
’

ne
ne
ne
,
,,
,
,,
ge
YN
O
YN1

Hình 2.5
Đồ thị liên hệ giữa mức độ sử dụng công suất và suất tiêu hao nhiên liệu có ích.
'
e
n ,
''
e
n ,
'''
e
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

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 P
d
, nó khắc phục được lên dốc và tăng tốc.

22

 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

lt
.
Lò xo điều chỉnh nửa bánh đai di động của bánh đai di động, bằng lực F
lx
.
Lực đai tác dụng lên bánh đai ở hai bánh đai chủ động và bị động tương ứng
là
1
F và
1O
F
 Các thông số làm việc chính của truyền động đai.

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

24
Trong đó:

1
v ,
2
v . vận tốc vòng của đai;
1

,
2

. vận tốc góc của các trục;

1


[N]
Với m: khối lượng quả văng. [kg].


: vận tốc góc của trục chủ động. [
s
1
].
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:
1
T = e.
2

1