CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỘP SỐ CVT 1. Giới thiệu về hộp số CVT ❖ Cấu tạo Hộp số CVT (Continuously Variable Transmission) là một loại hộp số tự động không có các bước số cố định như hộp số tự động truyền thống. Thay vào đó, nó sử dụng một cơ chế liên tục để cung cấp một dải tỷ số truyền động liên tục từ tỷ số nhỏ nhất đến tỷ số lớn nhất. Hộp số CVT sẽ nhận tín hiệu đầu vào của độ mở bướm ga với tải động cơ và tự động chuyển sang tỷ số truyền tốc độ hoặc mô-men xoắn mong muốn.1: Hộp số CVT SVTH :Nhóm 1 1 PBL 6 – THIẾT KẾ HTDL THÔNG MINH GVHD: Th.S Thái Thị Ngọc Hằng Cấu tạo hộp số vô cấp CVT gồm có: - Biến mô thủy lực - Dây đai truyền động - Pulley sơ cấp kết nối với trục đầu ra của động cơ - Pulley thứ cấp kết nối với đầu ra hộp số - Bộ điều khiển thủy lực - ECT bộ điều khiển điện tử 1.
Biến mô thủy lực Hình 1.2: Cấu tạo biến mô thủy lực Bộ biến mô là một loại khớp nối chất lỏng truyền công suất quay từ động cơ sang hộp số. Nó thường nằm giữa động cơ và hộp số. Vị trí tương đương trong hộp số tay sẽ là ly hợp cơ học. Đặc điểm chính của bộ biến mô là khả năng tăng mô-men xoắn khi tốc độ quay đầu ra quá thấp, nó cho phép chất lỏng chảy ra từ các cánh cong của tua-bin bị lệch khỏi stato trong khi nó bị khóa ngược chiều.
ly hợp, do đó cung cấp tương đương với một bánh răng giảm tốc. Đây là một tính năng ngoài khớp nối chất lỏng đơn giản, có thể phù hợp với tốc độ quay nhưng không nhân SVTH :Nhóm 1 2 PBL 6 – THIẾT KẾ HTDL THÔNG MINH GVHD: Th.S Thái Thị Ngọc Hằng momen xoắn và do đó làm giảm áp suất. Bộ truyền bánh răng hành tinh Người ta lắp thêm trước đầu vào của hệ truyền đai 1 bộ bánh răng hành tinh và ly hợp giống như của hộp số tự động. Đầu ra từ động cơ sẽ kết nối với bánh răng mặt trời.
Đầu vào của pulley sơ cấp sẽ kết nối với cần dẫn của các bánh răng hành tinh. Với số lùi, bộ ly hợp sẽ làm cố định vành đai ngoài khiến bánh răng hành tinh quay ngược chiều lại với bánh răng mặt trời. Điều này khiến hộp số quay ngược chiều và cho ra số lùi.3: Bộ truyền bánh răng hành tinh 1. Hệ pulley và dây đai truyền động Pulley và một số loại dây đai được sử dụng trên hộp số CVT: - Dây đai kim loại chữ V Đai thép Van Doorne bao gồm hàng trăm tấm thép, tạo độ bám cho các ròng rọc và các dải thép dọc giữ các tấm thép với nhau và chịu được lực căng.
Nó linh hoạt nhưng mạnh mẽ. Ngày nay, hầu hết các hộp số CVT trên thị trường, cho dù được sản xuất bởi Jatco , Honda, Toyota, ZF hay Punch, vẫn sử dụng dây đai do Bosch cung cấp. SVTH :Nhóm 1 3 PBL 6 – THIẾT KẾ HTDL THÔNG MINH GVHD: Th.S Thái Thị Ngọc Hằng Hình 1. CVT sử dụng dây đai kim loại - Dây đai xích Audi Multitronic Chuỗi xích thép của Multitronic bao gồm 1025 tấm liên kết và 75 cặp chốt.
Nó gần như linh hoạt như dây đai chữ V của CVT thông thường nhưng mạnh hơn nhiều, có khả năng chịu được mô-men xoắn lớn hơn. Nghiên cứu cho thấy nó có hiệu suất cao hơn dây đai, nhưng nó gây ứng suất lớn hơn cho các ròng rọc.5: CVT sử dụng dây đai dạng xích Audi Multitronic SVTH :Nhóm 1 4 PBL 6 – THIẾT KẾ HTDL THÔNG MINH GVHD: Th.S Thái Thị Ngọc Hằng 1. Bộ điều khiển thủy lực Là một hệ thống gồm các van điện từ nhận tín hiệu từ ECU và ECT đóng mở các van phù hợp để điều khiển sự ra vào của hệ pulley để từ đó hộp số có thể xác lập được các tỷ số truyền sao cho phù hợp với những điều kiện vận hành của người lái Hình 1.6: Bộ điều khiển thủy lực 1. ECT của hộp số CVT Là bộ phận nhận các tín hiệu từ các cảm biến, xử lý rồi truyền tín hiệu điều khiển đến bộ điều khiển thủy lực.
ECT điều khiển quá trình chuyển đổi tự động trong hộp số. Nó xác định các điều kiện lái xe, tải trọng và tốc độ của xe thông qua các tín hiệu từ cảm biến để quyết định nên thay đổi tỷ số truyền như thế nào để đảm bảo điều khiển xe một cách mượt mà và hiệu quả. ECT thường cũng cung cấp các chế độ lái như chế độ thể thao hoặc chế độ tiết kiệm nhiên liệu các chế độ lái này thay đổi cách hộp số hoạt động và thời điểm chuyển số, tạo ra trải nghiệm lái xe khác nhau cho người lái. SVTH :Nhóm 1 5 PBL 6 – THIẾT KẾ HTDL THÔNG MINH GVHD: Th.S Thái Thị Ngọc Hằng Hình 1.7: ECT hộp số CVT Một ECT cùng với ECU ❖ Gồm những chức năng như sau: - Điều khiển thời điểm chuyển số.
- Điều khiển thời điểm khóa biến mô. - Chức năng an toàn. - Các điều khiển khác (điều khiển chống nhấc đầu khi chuyển số từ N sang D, điều khiển momen). Nguyên lý làm việc - Khi xe ở số tiến Hệ pulley được điều khiển bởi một bộ điều khiển thuỷ lực bằng cách cung cấp áp suất thủy lực đến các van làm cho các pulley này có thể di chuyển ra xa hoặc lại gần với nhau.
Khi bán kính một pulley tăng lên thì bán kính pulley còn lại sẽ giảm. Điều này đảm bảo dây đai luôn bám chặt kết nối liên tục với hai pulley. Chính sự tăng giảm bán kính của pulley sơ cấp và pulley thứ cấp giúp xác lập nên tỷ số truyền của hộp số: • Nếu pulley sơ cấp có bán kính nhỏ, pulley thứ cấp có bán kính lớn thì lúc này tốc độ quay của pulley thứ cấp sẽ giảm, tạo ra được tỉ số truyền cao ở các trường hợp những vòng tua máy đầu tiên hay tăng tốc. SVTH :Nhóm 1 6 PBL 6 – THIẾT KẾ HTDL THÔNG MINH GVHD: Th.S Thái Thị Ngọc Hằng • Nếu pulley sơ cấp có bán kính lớn, pulley thứ cấp có bán kính nhỏ thì lúc này tốc độ quay của pulley thứ cấp sẽ tăng lên, tạo ra được tỉ số truyền thấp.8: Nguyên lý số tiến của hộp số CVT - Khi xe ở số lùi Để có số lùi, người ta lắp thêm trước đầu vào của hệ truyền đai 1 bộ bánh răng hành tinh và ly hợp giống như của hộp số tự động.
Đầu ra từ động cơ sẽ kết nối với bánh răng mặt trời. Đầu vào của pulley sơ cấp sẽ kết nối với cần dẫn của các bánh răng hành tinh. Với số tiến bình thường, động cơ sẽ dẫn động bánh răng mặt trời quay, bánh răng mặt trời dẫn động bánh hành tinh quay cùng chiều. Khi bánh răng hành tinh quay thì cần dẫn sẽ quay và truyền lực vào pulley sơ cấp.
Với số lùi, bộ ly hợp sẽ làm cố định vành đai ngoài khiến bánh răng hành tinh quay ngược chiều lại với bánh răng mặt trời. Điều này khiến hộp số quay ngược chiều và cho ra số lùi. SVTH :Nhóm 1 7 PBL 6 – THIẾT KẾ HTDL THÔNG MINH GVHD: Th.S Thái Thị Ngọc Hằng Hình 1.9: Nguyên lý số lùi của hộp số CVT 1. Ưu và nhược điểm - Ưu điểm: • Hiệu suất năng lượng cao: Hộp số CVT cho phép động cơ hoạt động ở vòng tua tối ưu trong mọi tốc độ, mang lại hiệu suất năng lượng cao hơn so với hộp số truyền thống • Vận hành mượt mà: Do không có các bước số cố định, hộp số CVT cung cấp sự chuyển đổi mượt mà và liền mạch giữa các tỷ số truyền động, giúp lái xe trải nghiệm lái thoải mái hơn • Tiết kiệm nhiên liệu: Nhờ khả năng duy trì động cơ ở vòng tua tối ưu, hộp số CVT giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và tăng hiệu quả nhiên liệu so với hộp số truyền thống • Tăng cường hiệu suất tại tốc độ thấp: Hộp số CVT cho phép động cơ có mô- men xoắn lớn ở tốc độ thấp, giúp việc khởi động và tăng tốc từ chỗ đứng trở nên dễ dàng hơn • Điều chỉnh linh hoạt: Hộp số CVT có khả năng điều chỉnh tỷ số truyền động liên tục, linh hoạt và tự động thích ứng với yêu cầu lái xe và điều kiện đường SVTH :Nhóm 1 8 PBL 6 – THIẾT KẾ HTDL THÔNG MINH GVHD: ThS.T Ngọc Hằng - Nhược điểm • Thiết kế phức tạp: Hộp số CVT có cấu tạo phức tạp hơn so với hộp số truyền thống, vì vậy nó có thể đòi hỏi chi phí sản xuất và bảo trì cao hơn • Cảm giác lái không thể thay đổi: Một số người lái có thể cảm thấy hộp số CVT không cung cấp cảm giác lái thú vị và thay đổi tỷ số truyền động một cách linh hoạt như hộp số truyền thống • Hạn chế về tải trọng: Hộp số CVT có giới hạn về tải trọng, do đó không phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi tải trọng cao như xe tải nặng hoặc xe kéo • Rủi ro hao hụt: Do cấu trúc phức tạp, hộp số CVT có khả năng hao hụt dầu thủy lực, dẫn đến sự mất mát hiệu suất và khả năng hoạt động • Hạn chế về tốc độ cao: Một số hộp số CVT có hạn chế trong việc xử lý tốc độ cao, và có thể gặp khó khăn trong việc duy trì hiệu suất tối ưu ở tốc độ cao SVTH :Nhóm 1 9 PBL 6 – THIẾT KẾ HTDL THÔNG MINH GVHD: ThS.T Ngọc Hằng CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC 2.
Phương trình cân bằng lực kéo tổng quát Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động dùng để khắc phục các lực cản chuyển động. Biểu thức cân bằng giữa lực kéo ở các bánh xe chủ động và các lực cản được gọi là phương trình cân bằng lực kéo.1: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ô tô khi chuyển động lên dốc. Trong đó: G – Trọng lượng toàn bộ của Ô tô. Fk – Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động.
Ff 1 , F f 2 – Lực cản lăn ở các bánh xe bị động, chủ động. F - Lực cản không khí. Fi - Lực cản lên dốc. Fj - Lực cản quán tính khi xe chuyển động không ổn định (có gia tốc).
Fm - Lực cản ở móc kéo. SVTH :Nhóm 1 10 PBL 6 – THIẾT KẾ HTDL THÔNG MINH GVHD: ThS.T Ngọc Hằng Z1 , Z 2 - Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe ở cầu trước, cầu sau.