Nghiên cứu hộp số vô cấp cvt trên xe du lịch

Công dụng, yêu cầu, phân loại hộp số

Hộp số là bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền lực của ôtô, giúp điều chỉnh tốc độ động cơ để đảm bảo ôtô hoạt động ổn định và phù hợp với các điều kiện đường xá cũng như yêu cầu chuyển hướng.

Hộp số là bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền lực của ô tô, giúp thay đổi tỷ số truyền để điều chỉnh lực kéo tại các bánh xe chủ động Nó cũng cho phép điều chỉnh vận tốc di chuyển của xe trong một khoảng rộng, phù hợp với sức cản của mặt đường.

Thực hiện chuyển động lùi của ôtô:

Tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian tùy ý giúp nạp bình điện cho động cơ chạy không tải, tăng nhiệt độ nước làm mát trước khi khởi hành, bôi trơn động cơ tốt hơn, thử công suất trục, và bơm lốp hoặc khí nén cho việc bảo dưỡng.

Sự cần thiết thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực xuất phát từ việc sức cản chuyển động của xe phụ thuộc vào điều kiện đường xá và vận tốc biến đổi trong khoảng rất rộng Mô men xoắn của động cơ chỉ thay đổi trong giới hạn 15-25% khi bướm ga mở hoàn toàn, trong khi có thể điều chỉnh bằng cách tăng giảm lượng nhiên liệu Để giảm mức tiêu hao nhiên liệu, động cơ cần hoạt động ở chế độ đủ tải, và lực kéo cần thiết cho sự chuyển động có thể đạt được bằng cách thay đổi tỷ số truyền Việc sử dụng hộp số trong hệ thống truyền lực giúp kết hợp hiệu quả giữa chế độ kinh tế của động cơ và khả năng vượt qua các cản chuyển động lớn, đồng thời điều chỉnh vận tốc trong khoảng rộng.

*Hộp số cần đảm bảo các yêu cầu sau:

Dãy tỷ số truyền hợp lý với sự phân bố các khoảng thay đổi tỷ số truyền tối ưu là yếu tố quan trọng, phù hợp với yêu cầu về động lực học và tính kinh tế trong vận tải.

Ô tô hoạt động trên nhiều loại địa hình, mỗi loại yêu cầu các đặc tính động lực học riêng, do đó hộp số cần có tỷ số truyền phù hợp để tạo ra mô men và số vòng quay thích hợp cho từng điều kiện làm việc.

- Phải có hiệu suất truyền lực cao.

Khi làm việc, cần đảm bảo không gây tiếng ồn và chuyển số nhẹ nhàng để tránh phát sinh tải trọng động Đối với hộp số sử dụng bộ truyền có cấp, việc chuyển số có thể dẫn đến thay đổi tốc độ và mô men, gây tải trọng động Để hạn chế xung lực và mô men biến động, cần sử dụng các bộ phận ma sát như đồng tốc, khớp ma sát và bộ truyền thủy lực, giúp duy trì tốc độ đồng đều và nâng cao độ bền cũng như độ tin cậy của hộp số Đồng thời, cần đảm bảo chỉ gài vào một số truyền nhất định một cách chắc chắn thông qua các cơ cấu định vị, khóa hãm và bảo vệ.

- Kết cấu phải nhỏ, gọn, dễ điều khiển, bảo dưỡng và sửa chữa,

- Có khả năng bố trí cụm trích công suất để dẫn động các thiết bị phụ khác.

-Điều kiện sang số nhẹ nhàng, đơn giản.

- Kết cấu đơn giản dễ bảo dưỡng và sửa chữa.

- Theo phương pháp điều khiển :

+ Điều khiển bằng tay,

+ Điều khiển tự động

+ Điều khiển bán tự động.

Hộp số cơ khí (điều khiển bằng tay)

Là loại hộp số điều khiển hoàn toàn bằng kết cấu cơ khí, dựa trên tỉ số truyền khác nhau của các cặp bánh răng ăn khớp.

Hình 1.1 Hộp số cơ khí

- Ưu điểm: kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy, giá thành thấp, dễ bảo dưỡng và sửa chữa…

- Nhược điểm: kết cấu cồng kềnh, hiệu suất thấp, mất nhiều thời gian chuyển số, điều khiển nặng nhọc (thường phải dùng cơ cấu trợ lực)…

Ngoài ra dùng hộp số tay có nhược điểm là không tạo được cảm giác êm dịu mỗi khi chuyển số.

Hộp số tự động

Hình 1.2 Hộp số 5 cấp

Hộp số với số cấp ít mang lại nhiều ưu điểm, như giảm số lần gài số và đơn giản hóa cơ cấu điều khiển, phù hợp cho ô tô du lịch và xe con Thời gian làm việc chủ yếu ở chế độ truyền thẳng giúp giảm số lượng đồng tốc, từ đó giảm khối lượng của hộp số và góp phần giảm tự trọng của ô tô.

Nhược điểm của hộp số nhỏ là nó làm giảm khả năng động lực và hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu của xe Hơn nữa, hộp số này có khả năng sử dụng công suất để tăng tốc và lấy đà chậm hơn so với hộp số nhiều cấp.

Hộp số nhiều cấp (từ 8-20 cấp):

Hộp số nhiều cấp có số cấp lớn hơn 6, thường được sử dụng cho ôtô tải lớn và rất lớn trong điều kiện hoạt động nặng nhọc, với số cấp từ 8 đến 20 Để đáp ứng yêu cầu này, hộp số cần có cơ cấu điều khiển phụ, và do đó, kết cấu hộp số được chia thành hai phần: hộp số chính và hộp số phụ.

Hộp số chính thường có từ 4 đến 5 cấp, trong khi hộp số phụ có từ 2 đến 4 cấp Dựa vào cấu trúc, hộp số phụ có thể được phân loại thành nhiều dạng, bao gồm hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu bánh răng thường, kiểu hành tinh, bố trí phía sau và bố trí phía trước Một số loại hộp số nhiều cấp thường được sử dụng trong các phương tiện.

Hình 1.3 hộp số 9 cấp

Cấp số cao giúp tăng cường tính năng động lực và hiệu suất nhiên liệu, đồng thời cải thiện công suất sử dụng để tăng tốc nhanh chóng Điều này cũng nâng cao khả năng tải trọng cho ôtô, cho phép các xe tải lớn hoạt động hiệu quả trong điều kiện khắc nghiệt.

- Nhược điểm: kết cấu phức tạp, hộp số cồng kềnh; cơ cấu điều khiển phức tạp

Hình 1.4 Hộp số 18 cấp

- Theo số trục hộp số:

+ Hộp số ba trục (trục sơ cấp và thứ cấp bố trí đồng tâm).

Hộp số hai trục bao gồm trục sơ cấp với các bánh răng chủ động và trục thứ cấp với các bánh răng bị động tương ứng So với hộp số ba trục, hộp số hai trục không thể tạo ra truyền thẳng do phải thông qua một cặp bánh răng ăn khớp có số răng bằng nhau, dẫn đến hiệu suất của hộp số hai trục luôn thấp hơn.

Hộp số hại trục hoạt động mà không cần trục trung gian như hộp số ba trục, giúp truyền momen từ trục sơ cấp thông qua sự ăn khớp của các bánh răng gắn trên trục sơ cấp và trục thứ cấp, từ đó truyền mô men ra ngoài hiệu quả.

Hộp số hai trục không thể tạo ra số truyền thẳng như hộp số ba trục, ngay cả khi có tỷ số truyền i = 1, vì phải thông qua một cặp bánh răng ăn khớp Do đó, hiệu suất của hộp số hai trục thấp hơn so với hộp số ba trục Chiều truyền động của trục thứ cấp trong hộp số hai trục ngược với chiều truyền động vào của trục sơ cấp Hộp số hai trục phù hợp với hệ thống truyền lực có cầu chủ động bố trí cùng phía với động cơ, giúp thiết kế truyền lực chính của cầu chủ động trở nên thuận lợi hơn với kiểu bánh răng trụ Như vậy, hệ thống truyền lực với hộp số hai trục có kết cấu gọn hơn và hiệu suất tổng thể cao hơn.

Hình 1.5 Hộp số hai trục

Phân tích kết cấu một số loại hộp số sau đây

Phân loại hộp số thường được phân loại theo số trục của hộp số

Cấu tạo của hộp số thường (loại 3 trục)

Hình 1.7 Hộp số thường

Hình 1.8 Sơ đồ hộp số thường loại 3 trục

Trục sơ cấp và trục thứ cấp được bố trí đồng trục với nhau và với trục trung gian Các bánh răng z1, z2, z3, z4, zL1, zL2, za, z1’, z2’, z3’, z4’, za’ có bánh răng za được chế tạo liền với trục sơ cấp Các bánh răng trên trục thứ cấp z1’, z2’, z3’, z4’ quay trơn trên trục, trong khi các bánh răng z1, z2, z3, z4, za’ trên trục trung gian được cố định Các ống gài liên kết với trục thông qua then hoa và có các vấu răng ở hai phía để khớp với các bánh răng cần gài.

Nguyên lý hoạt động

Khi gạt cần 1 sang bên trái, mômen sẽ được truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánh răng khớp với trục trung gian và cặp bánh răng số 1, trước khi đi ra trục thứ cấp.

Vị trí tay số 2 được thiết lập bằng cách gạt cần sang bên phải, cho phép mômen được truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánh răng ăn khớp, tiếp theo là trục trung gian và cặp bánh răng số 2, cuối cùng đến trục thứ cấp.

Vị trí tay số 3 được thiết lập bằng cách gạt cần 2 sang bên trái, cho phép mômen từ trục sơ cấp truyền qua cặp bánh răng luôn ăn khớp Mômen này tiếp tục được chuyển đến trục trung gian và qua cặp bánh răng số 3, cuối cùng đến trục thứ cấp.

Vị trí tay số 4 cho phép truyền mômen từ trục sơ cấp qua cặp bánh răng ăn khớp, tiếp theo là trục trung gian và cuối cùng đến trục thứ cấp qua cặp bánh răng số 4.

Khi gạt cần 3 sang bên trái ở vị trí tay số 5, trục sơ cấp và trục thứ cấp sẽ được kết nối, cho phép mômen được truyền thẳng từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp.

Vị trí tay số lùi được thiết lập bằng cách gạt cần số sang bên phải, cho phép mômen được truyền từ trục sơ cấp qua các cặp bánh răng luôn ăn khớp, tiếp tục đến trục trung gian thông qua hai cặp bánh răng ZL1-ZL1’ và ZL2-Z1’ Ưu điểm của hệ thống này là đảm bảo sự truyền động mượt mà và hiệu quả.

- Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, bền.

- Người lái phải phối hợp điều khiển hệ thống ly hợp, sang số nên giảm tính êm dịu, người lái phải thao tác nhiều khi chuyển số.

1.2.2 Hộp số tự động (AT)

Hiện nay, hộp số tự động rất đa dạng về cấu tạo, nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng lại tương đồng.

Hộp số cơ cấu hành tinh Wilson (nối tiếp, song song).

-Hộp số cơ cấu hành tinh Simpson.

-Hộp số cơ cấu hành tinh ravigneaux.

Hộp số tự động bao gồm các bộ phận chính sau:

-Hộp số hành tinh và cơ cấu chuyển số (ly hợp và phanh đai).

Hệ thống điều khiển chuyển số, thường được sử dụng là hệ thống thủy lực hoặc hệ thống thủy lực điện từ, đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển các ly hợp và phanh đai.

Hình 1.9 Hộp số tự động

Sơ đồ cấu tạo (cơ cấu hành tinh Wilson):

Hình 1.10 Sơ đồ cơ cấu hành tinh Wilson

Nguyên lý hoạt động chung của hộp số tự động là sử dụng các phanh để hạn chế một bậc tự do của cơ cấu hành tinh Ưu điểm của hệ thống này bao gồm việc tối ưu hóa hiệu suất lái xe, cải thiện sự mượt mà trong quá trình chuyển số và giảm thiểu sự tiêu hao nhiên liệu, mang lại trải nghiệm lái xe thoải mái và hiệu quả hơn.

Giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ thao tác cắt ly hợp và chuyển số thường xuyên là điều quan trọng Hệ thống ly hợp kép của Porsche đã mang lại nhiều thành công trong các giải đua xe thế giới Tuy nhiên, hệ thống này chỉ được lắp đặt trong các mẫu xe đua và được thương mại hóa bởi Volkswagen, hãng tiên phong trong công nghệ này.

-Chuyển số một cách tự động và êm dịu tùy thuộc vào chế độ loạt động của động cơ và sức cản của mặt đường.

- Do có sử dụng biến mô nên thay đổi được momen do động cơ phát ra một cách liên tục trong khoảng nhỏ.

- Giảm độ ồn khi làm việc.

- Chuyển số liên tục không ảnh hưởng tới dòng lực từ động cơ.

- Công nghệ chế tạo đòi hỏi có độ chính xác cao.

- Khả năng tăng tốc kém hơn hộp số thường.

- Việc sửa chữa hộp số tự động khá phức tạp và tốn kém.

1.2.3 Hộp số ly hợp kép (DCT)

Người sáng tạo ra hệ thống ly hợp kép là kỹ sư ôtô người Pháp Adolphe Kegresse, nổi tiếng với việc phát triển xe half-track, giúp xe vượt qua địa hình phức tạp Vào năm 1939, Kegresse đã nảy ra ý tưởng về hệ thống hộp số ly hợp kép, nhưng tình hình tài chính đã cản trở sự phát triển của dự án Đến đầu những năm 80, với sự phát triển của hệ thống điều khiển điện tử và sự tham gia của máy tính vào quá trình chuyển số, DCT đã có cơ hội phát triển, và Porsche đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển hệ thống ly hợp kép.

Năm 1982, công nghệ hộp số ly hợp kép (DCT) bắt đầu được ứng dụng trong sản xuất ô tô Hiện nay, các mẫu xe trang bị công nghệ DCT chủ yếu được tiêu thụ tại thị trường Châu Âu, với sự tham gia của các hãng sản xuất lớn như Volkswagen, Audi và Porsche.

Hình 1.11 Hộp số DCT

1: Bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 2: bánh răng thuộc bộ vi sai; 3: trục sơ cấp số1; 4: trục khuỷu động cơ; 5: trục sơ cấp số 2; 6: Ly hợp 2; 7:

Ly hợp 1; 8: bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 9: bánh răng ăn khớp với bộ đồng tốc; BR: Cặp bánh răng số

1.2.4 Hộp số vô cấp CVT (continuously variable transmission)

Hình 1.12 Hộp số CVT

1: bánh đai đầu vào 2: bánh đai đầu ra 3: đai CVT là viết tắt của CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION – dịch ra nguyên nghĩa: TRUYỀN ĐỘNG BIẾN ĐỔI LIÊN TỤC hay HỘP SỐ BIẾN THIÊN LIÊN TỤC Vì nó biến thiên liên tục mà không có giới hạn cấp số nên ta gọi nó là Truyền động vô cấp hay Hộp số vô cấp – sau đây chúng ta gọi ngắn gọn là CVT.

Lịch sử phát triển của hộp số vô cấp CVT

Vào những năm 1490, Leonardo da Vinci đã phát triển ý tưởng về một bộ truyền biến thiên vô cấp (CVT) Đến những năm 1880, Benz đã trình bày sáng chế đầu tiên cho hộp số CVT dựa trên nguyên lý ma sát, đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ truyền động.

CV của một quốc gia Bắc Mỹ đã được cấp vào những năm 1930.

-Vào những năm 1910, chiếc xe máy Zenith-Gradua động cơ V2 được Celestial Point Motorcycles thiết kế với hộp số CVT Gradua-Gear.

- CVT được sử dụng cho ô tô Clyno (Anh), được giới thiệu vào khoảng những năm 1920.

Hộp số CVT, hay còn gọi là Variomatic, được thiết kế bởi Hub van Doorne, đồng sáng lập DAF, vào những năm 1950 nhằm cung cấp khả năng truyền lực cho ô tô nhỏ và tiết kiệm Chiếc DAF 600, ra mắt năm 1958, là mẫu xe đầu tiên ứng dụng công nghệ CVT này.

- Trong và khoảng năm 1974, Rokon đã cung cấp việc sử dụng CVT trong một số xe địa hình ATV (All-terrain vehicle) 1989 – Subaru Justy

GL là chiếc ô tô sản xuất bán tại Mỹ đầu tiên cung cấp hộp số CVT.

Vào mùa hè năm 1987, Ford đã bắt đầu trang bị cho các xe châu Âu hộp số CVT dây đai thép, thay thế cho kiểu dây đai cao su kém bền hơn Công nghệ CVT, mang tên Ford CTX, đã được Ford và Fiat cùng nhau phát triển từ năm 1976 và sau đó được ứng dụng trong hệ thống truyền động.

Vào cuối những năm 1990, Nissan đã phát triển hộp số CVT của riêng mình, cho phép truyền lực mạnh mẽ hơn và đi kèm với một bộ chuyển đổi, trở thành nhà sản xuất ô tô đầu tiên sử dụng hộp số CVT kiểu roller-type Sau một thời gian dài nghiên cứu, Honda cũng giới thiệu mẫu xe Honda Civic VT-i 1995, được gọi là Honda Multi Matic, với kiểu hộp số vô cấp CVT pulley-sort.

Toyota đã áp dụng hệ thống truyền lực phân chia tác động (IST) trong mẫu Prius 1997, được biết đến với tên gọi Hệ truyền động biến thiên điều khiển điện tử (ECVT) Bên cạnh đó, hãng cũng cung cấp hộp số vô cấp CVT mang tên Multi-drive cho các mẫu xe như Avensis.

Sau năm 2000, Audi đã giới thiệu hộp số chain-sort CVT (đa điện tử) như một giải pháp thay thế cho một số mẫu động cơ lớn hơn Một ví dụ tiêu biểu là chiếc A4 3.0 L V6 Fiat năm 2000, cung cấp hộp số CVT Cone-construct như một lựa chọn cho mẫu Punto (16V) hiệu quả của hãng.

Ford đã giới thiệu hôp số chain-type CVT, gọi là CFT30, trong cuộc đua Ford 500 năm 2005, được thiết kế với sự hợp tác của ZF Friedrichshafen và sản xuất tại Batavia Transmission LLC, Ohio Nhà máy Batavia cũng sản xuất hôp số vô cấp CVT sau này được sử dụng trên Ford Focus C-MAX Ngoài ra, Ford đã bán các mẫu xe Escort và Orion tại châu Âu với hôp số CVT vào khoảng năm 1980-1990.

-Dodge Calibre (2007) sử dụng hộp số CVT làm hệ thống truyền động tùy chọn.

SEAT Exeo (2009) được lắp đặt CVT (đa điện tử) như một lựa chọn cho động cơ xăng 2.0 TSI 200 HP (149 kW), với ” sáu tốc độ ” có thể lựa chọn

-Và ngày nay, với những chiếc ô tô hiện đại, hầu hết các nhà sản xuất đều có ít nhất một mô hình xe với hộp số CVT.

Phân loại hộp số CVT

Phân loại hộp số vô cấp (HSVC) dùng cho ô tô được chia theo phương pháp biến đổi năng lượng truyền:

-Dạng thuỷ động BMM.

-Dạng cơ khí như các bộ truyền đai cao su, đai kim loại, bánh ma sát. -Dạng truyền động điện.

-Dạng kết hợp BMM với bộ truyền đai, truyền động kết hợp cơ khí thuỷ lực.

A Đối với Dạng cơ khí sử dụng bộ truyền đai: một số dạng đai thường dùng

Sự phát triển của các loại đai trong hệ thống truyền động vô cấp (CVT) bắt đầu từ đai cao su, loại đai vẫn được sử dụng và nghiên cứu hiện nay Mặc dù đai cao su không phù hợp cho ô tô do giới hạn khả năng truyền mô men, nhưng nó lại có ưu điểm là hệ số ma sát lớn giữa dây đai và bánh đai, cho phép sử dụng lực kẹp nhỏ hơn Điều này rất có lợi cho việc truyền mô men nhỏ, đặc biệt trong xe máy và ô tô loại nhỏ.

Hình 1.13 : Đai cao su

Hình 1.15 Đai xích

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động HSVC sử dụng bộ truyền đai kim loại

Hình 1.16 Sơ đồ cấu tạo chung hộp số vô cấp CVT

Hệ thống bao gồm hộp số và truyền lực chính được lắp chung trong một vỏ, kết nối trực tiếp với động cơ Cụm hộp số được hình thành từ cơ cấu hành tinh, có chức năng đảo chuyển chuyển động để tạo số truyền lùi, cùng với hai li hợp khóa K1, K2 và bộ truyền đai kim loại Bộ truyền đai vô cấp cho phép biến đổi tốc độ một cách linh hoạt và tự động điều khiển.

Vấn đề thay đổi tỷ số truyền vô cấp được thực hiện thông qua bộ truyền đai kim loại, bao gồm cấu trúc bánh đai với nửa bị động và nửa cố định Khoảng cách giữa hai nửa bánh đai có thể được điều chỉnh, trong khi nửa bánh đai chủ động luôn chịu lực ép ban đầu từ lò xo và áp lực thủy lực trong buồng thủy lực của xi lanh điều khiển.

Hình 1.17 Bộ truyền đai

Dây đai kim loại hình thang có răng, với các phần tử hoạt động ở trạng thái chịu nén ban đầu, đạt hiệu suất truyền lực lên đến 95% Cấu trúc của dây bao gồm nhiều phần tử kim loại được sắp xếp trên 2 vòng thép, mỗi vòng chứa nhiều lớp thép lò xo lá được ép chặt lại với nhau.

Mô men xoắn được truyền giữa các bánh đai thông qua lực kéo trên dây đai, tạo ra bởi áp lực ép giữa các phần tử kim loại Sự dịch chuyển của dây đai kim loại diễn ra nhờ sự cân bằng giữa lực ép trên răng bánh đai và lực ép thủy lực Hệ số ma sát nhỏ giữa dây đai kim loại và bánh đai cho phép đạt được lực ép tối đa lớn, khoảng 20 kN.

Tỉ số truyền đai có khả năng thay đổi liên tục từ 0.4 đến 2.5, với khoảng động học khoảng 6, tương đương với hộp số có 6 cấp truyền Trục chủ động kết nối với động cơ thông qua cơ cấu hành tinh, trong khi trục bị động truyền mô men tới bộ truyền lực chính kép có tỉ số truyền tổng là i0=7.5.

Hộp số được trang bị bộ điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện từ, giúp tự động thay đổi tỉ số truyền của bộ truyền đai theo tốc độ động cơ và điều kiện di chuyển của ô tô Trên vỏ hộp số, các van thủy lực được bố trí và điều khiển bằng cơ khí cùng với áp lực thủy lực Các vị trí cần chọn số bao gồm P, R, N và D.

Khi lựa chọn số ở vị trí P, bộ truyền đai sẽ không thay đổi tỷ số truyền Ngược lại, nếu chọn số ở vị trí N và cả hai ly hợp đều mở, hệ thống sẽ không truyền mô men ra bộ truyền đai.

NGHIÊN CỨU HỘP SỐ VÔ CẤP CVT

2.1 Cấu tạo của hộp số K111 trên xe Toyota Corolla Altis 2016

- Hộp số K111 gồm các bộ phận chính như sau:

Bộ truyền vô cấp bao gồm puly chủ động và puly bị động, được kết nối thông qua một dây đai truyền động Sự ra vào của các puly và việc truyền công suất qua dây tạo ra các dải tỷ số truyền khác nhau ở nhiều tốc độ.

- Cụm ly hợp: bộ ly hợp có chức năng kết nối hoặc ngắt kết nối giữa các bộ phận trong bộ truyền bánh răng hành tinh.

Phanh trong hộp số vô cấp giữ một phần tử của bộ truyền bánh răng hành tinh nhằm tạo số đảo chiều (số lùi) Bộ truyền bánh răng hành tinh bao gồm các thành phần chính như bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh, bánh răng bao và cần dẫn.

- Bộ truyền lực cuối: Giảm tốc độ trên trục ra và khuếch đại tỉ số truyền một lần nữa.

Vi sai là cơ cấu truyền mô men quay đến các bán trục bên trái và bên phải, đóng vai trò là bộ giảm tốc cuối cùng trước khi truyền tới các bánh xe Cơ cấu này tạo ra sự chênh lệch tốc độ quay giữa các bánh xe bên trái và bên phải, giúp xe chuyển động êm ái khi vào các đường cong.

Các cảm biến lùi, vị trí puly, tốc độ.

- Cụm thân van gồm 2 nửa: thân van trên, thân van dưới với 5 van điện từ và 1 cảm biến nhiệt độ dầu.

Hình 2.2 Mặt cắt hộp số K111.

2.2 Kết cấu các cụm chi tiết

Hình 2.3 Cụm chi tiết puly và dây đai truyền động.

Hình 2.4 Mặt cắt puly truyền động. a) Cấu tạo.

Puly chủ động và bị động được cấu tạo từ hai khoang dầu và piston Khi dầu được cấp vào một khoang, piston sẽ di chuyển, tạo áp suất dầu sang khoang bên cạnh, từ đó thay đổi khoảng cách khe hở giữa các puly.

Trạng thái tăng tốc của bộ ECU – CVT nhận tín hiệu từ các cảm biến áp suất và tốc độ của puly thứ cấp và puly sơ cấp, cùng với cảm biến vị trí bàn đạp ga Khi ô tô cần tăng tốc, bộ điều khiển sẽ điều chỉnh puly chủ động để tăng đường kính khoảng cách giữa hai nửa puly, đồng thời giảm đường kính giữa hai nửa của puly bị động, nhằm thực hiện truyền số cao hơn.

Trong trạng thái giảm tốc, ECU điều khiển van SL DS1 và DS2 hoạt động để giảm áp suất của puly chủ động, đồng thời tăng đường kính của puly bị động.

2.2.2 Dây đai truyền động

Hình 2.5 Dây đai truyền động.

Dây đai truyền động trong hộp số K111 là loại dây đai kim loại, bao gồm các phần tử đai bằng thép liên kết với nhau bởi hai dây đai Loại dây đai này nổi bật với độ truyền động ma sát lớn, thời gian làm việc lâu dài và ít bị co dãn, giúp duy trì chiều dài ổn định Tuy nhiên, nhược điểm của dây đai kim loại là khó chế tạo và có giá thành cao.

2.2.3 Bộ biến mô thủy lực có li hợp khóa biến mô

Hình 2.6 Biến mô thủy lực.

Cấu trúc của giảm chấn cho phép hoạt động của khóa biến mô diễn ra hiệu quả ở dải tốc độ thấp, giúp giảm rung động mô-men động cơ và mang lại trải nghiệm lái dễ chịu Biến mô đóng vai trò là thiết bị nối mềm giữa động cơ và hộp số, khuếch đại mô-men từ động cơ tới hộp số (bộ truyền bánh răng hành tinh) khi xe cần lực kéo lớn, sử dụng dầu như môi chất để thay đổi mô-men truyền, từ đó truyền động tới trục sơ cấp của hộp số.

Bộ biến mô được lắp đặt trong vỏ và kết nối với trục khuỷu thông qua đĩa dẫn động nhiều cánh cong Bên trong bánh bơm, một vòng dẫn hướng được đặt ở mép trong của các cánh, giúp dẫn dòng dầu một cách êm ái.

- Có nhiều cánh được lắp vào bánh tua bin giống trường hợp của bánh bơm hướng cong của các cánh thì ngược chiều với bánh bơm.

- Nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin qua khớp một chiều được lắp trên trục stato và trục này cố định trên vỏ hộp số.

Hoạt động của stato trong hệ thống là điều chỉnh dòng dầu trở về từ bánh tuabin và bánh bơm theo hướng cản quay của bánh bơm Nhờ đó, stato thay đổi chiều dòng dầu để tác động lên phía sau các cánh bơm, từ đó làm tăng mô-men xoắn trong quá trình vận hành.

Khớp một chiều cho phép stato quay theo hướng của động cơ, nhưng sẽ khóa stato nếu nó cố gắng quay ngược lại Nguyên lý hoạt động của biến mô dựa trên sự truyền mô-men: khi tốc độ bơm tăng, lực ly tâm khiến dầu chảy từ tâm bánh bơm ra ngoài Khi tốc độ tiếp tục tăng, dầu sẽ bị văng ra khỏi bánh bơm Dầu vào cánh tua bin làm cho tua bin quay cùng chiều với bánh bơm, và khi dầu chảy vào trong theo các bánh của tua bin, mặt cong của bánh sẽ hướng dầu trở lại về phía bánh bơm, bắt đầu chu kỳ mới.

Khuếch đại mô-men là quá trình mà biến mô thực hiện để dẫn dầu trở lại bánh bơm qua cánh stato khi vẫn còn năng lượng sau khi đi qua bánh tua bin Điều này có nghĩa là bánh bơm được quay nhờ vào mô-men được bổ sung từ dầu quay trở lại từ bánh tua bin.

2.2.4 Bộ truyền bánh răng hành tinh

Bộ truyền bánh răng hành tinh trên các xe lắp hộp số vô cấp có vai trò quan trọng trong việc khuếch đại mô-men và điều chỉnh chiều chuyển động của xe.

Bộ bánh răng hành tinh bào gồm: bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh, bánh răng bao.

Li hợp trong hộp số vô cấp hoạt động tương tự như ly hợp cơ khí, với chức năng đóng và ngắt lực truyền từ động cơ đến hộp số Khi trục sơ cấp của hộp số quay mà các lá đĩa ly hợp không kết nối, trục thứ cấp sẽ không quay Ngược lại, nếu trục sơ cấp quay khi các đĩa ly hợp đã được đóng, trục thứ cấp sẽ quay theo.

Cấu tạo gồm: Trục li hợp, vòng đệm, bạc lót, vòng chặn, vòng phản ứng, đĩa phanh, tấm phanh.

Các đĩa ma sát ăn khớp bằng then hoa với bánh răng bao.

Các đĩa có chiều dày khoảng 1.6 – 2.18mm Lớp ma sát dày khoảng

Bề mặt ma sát với độ dày từ 0.38 đến 0.76mm có khả năng được xẻ rãnh theo nhiều dạng khác nhau Những dạng rãnh này không chỉ giúp dòng dầu di chuyển nhanh hơn vào giữa đĩa ma sát và đĩa ép mà còn cải thiện hiệu quả làm mát.

Nguyên liệu chung để tạo đĩa ma sát là giấy đặc biệt, đó là hỗn hợp của: cotton, than chì và các chất vô cơ khác.

Các đĩa ép: ăn khớp bằng then hoa với trống của li hợp.

Các đĩa ép có bề dày khoảng 1.78 – 2.54mm, phía ngoài đĩa ép có các nấc để ăn khớp với trống của li hợp.

CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA

HỘP SỐ Ô TÔ 3.1 Các dạng hỏng thường gặp và cách khắc phục

STT Hư hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục

1 Cài số khó - Chỉnh sai cơ cấu cài số

- Cơ cấu cài số thiếu bôi trơn

- Khoảng cách hành trình tự do bàn đạp ly hợp quá lớn

- Cần cài số bị cong

- Bánh răng di động hay bộ đồng tốc kẹt trên trục thứ cấp

- Bánh răng bị sứt mẻ

- Bộ đồng tốc hỏng hay lắp sai lò xo

- Vòng bi hay bạc thau đuôi trục khuỷu hỏng làm việc lệch tâm trục sơ cấp hộp số

Chỉnh lại Tiến hành bôi trơn

Chỉnh lại Chỉnh lại

Để duy trì hiệu suất tối ưu, việc nắn lại và thay mới các chi tiết hỏng là rất quan trọng Bạn cần thay thế các bộ phận hỏng hoặc toàn bộ đồng tốc, đồng thời lắp đặt đúng các lò xo Ngoài ra, việc bôi trơn hoặc thay mới vòng bi cũng góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của thiết bị.

2 Bị kẹt số - Các cần cài số chỉnh sai hay bị sứt, hỏng

- Cơ cấu cài số thiếu bôi trơn

- Các viên bi định vị ống trượt

Chỉnh hay xiết lại

Bôi trơnChỉnh lạiBôi trơn, cho bị kẹt

- Hộp số thiếu bôi trơn

- Hỏng bên trong hộp số di chuyển tốt Sửa chữa Thêm nhớt

3 Số nhảy trở về - Chỉnh sai cơ cấu cài số

- Cần sang số bị cong

- Lò xo bi định vị yếu

- Bạc dạn hay bánh răng bị mòn

- Độ lỏng dọc của trục hay của các bánh răng quá lớn

- Bộ đồng tốc mòn hay hỏng

- Hộp số xiết không chặt tay bị lệch so với bộ ly hợp

- Bộ ly hợp bị lệch đối với động cơ

- Bạc thau đuôi trục khuỷu bị vỡ

- Chụp đậy trục sơ cấp bị lỏng hay vỡ

Chỉnh lại Chỉnh lại Thay mới Thay mới

Thay mới hay sửa chữa

Thay mới Chỉnh lại rồi siết chặt

Chỉnh lại ngay tâm

Siết chặt hay thay mới

4 Mô men của trục khuỷu không truyền đến hộp số được

- Bánh răng bị lờn răng

- Có chi tiết trong cơ cấu cài số bị vỡ

- Bánh răng hay trục bị vỡ

Chỉnh lại Thay mới Thay mới

5 Hộp số khua ở vị trí số 0

- Các bánh răng mòn, răng bị vỡ hay trờn

Thay mới các bánh răng

- Bạc đạn gối các trục khô mỡ hay bị mòn

- Bạc đạn trục sơ cấp hỏng

- Bạc thau đuôi trục khuỷu mòn hay hỏng

- Hộp số gắn lệch với động cơ

- Trục trung gian mòn hay cong, miếng chặn hay rô đen giữ bị hỏng

Bôi trơn hay thay mới

Chỉnh lại Thay mới các chi tiết hỏng

6 Hộp số khua khi cài số

- Bạc đạn sau của trục thứ cấp khô hay mòn cũ

- Bánh răng lỏng trên trục thứ cấp

- Bộ đồng tốc mòn hay hỏng

- Bánh răng dẫn động dây cáp tốc độ kế bị mòn

- Bánh răng lùi hay bạc thau gối trục của bánh răng này mòn, hỏng

- Bánh răng trục trung gian mòn, hỏng

- Cơ cấu cài số hỏng

Thay mới Thêm dầu Bôi trơn hay thay mới

Thay mới Thay mới Thay mới

7 Khua bánh răng trong lúc gài số

- Bộ đồng tốc hỏng Chữa hay thay mới

- Ly hợp cắt không tốt, hành trình tự do bàn đạp ly hợp quá lớn

- Cơ cấu thủy lực điều khiển ly hợp hỏng

- Vận tốc cầm chừng động cơ quá cao

- Bạc thau hay vòng bi cuối đuôi trục khuỷu hỏng

- Các gắp cài số hỏng

- Nhớt bôi trơn không đúng loại

Chỉnh lại Thay nhớt tốt

8 Hộp số bị rò chảy dầu

- Dùng dầu nhờn kém chất lượng làm sủi bọt

- Mức dầu nhờn trong hộp số quá cao

- Nút xả nhớt xiết không chặt

- Bu lông gắn hộp số lỏng

- Ốc chụp giữ bánh răng dẫn động tốc độ kế lỏng

Châm nhớt đúng mức Thay mới Thay mới Siết chặt Siết chặt Thay mới Siết chặt

9 Tự động bị nhảy số

- Bi, hốc hãm mất tác dụng (do mòn nhiều) lò xo yếu hoặc dơ gãy ,rơ gãy

-Ta có thể dùng ống nghe( nghe tiếng gõ ) kiểm tra mòn , rơ ổ bi -Kiểm tra định kì

3.2 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa những sai hỏng của hộp số

3.2.1 Phương pháp kiểm tra a Kiểm tra vỏ hộp số

Kiểm tra vỏ hộp số bằng cách quan sát các vết nứt vỡ và xác định sự rò rỉ dầu ở các phớt, gioăng, đệm Sử dụng bột màu và dầu để phát hiện những vết nứt nhỏ.

Kiểm tra các lỗ ren là bước quan trọng trong quá trình bảo trì Để đánh giá độ mòn của các ren, bạn nên sử dụng bu lông mới và thử bắt vào lỗ ren để xác định xem nó có được siết chặt chắc chắn hay không.

Để kiểm tra gối đỡ trục, trước tiên sử dụng đồng hồ so để đo đường kính gối đỡ, sau đó dùng panme để đo đường kính vòng bi mới Đường kính gối đỡ phải nhỏ hơn đường kính vòng bi Tiếp theo, tiến hành kiểm tra trục hộp số để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.

- Kiểm tra độ mòn phần then hoa bằng cách: Quan sát và so sánh với phần then hoa của trục mới.

Để kiểm tra độ mài mòn của trục tại vị trí lắp bánh răng lồng không và vòng bi, cần sử dụng panme đo trục ở vị trí lắp ghép bánh răng và vòng bi Sau đó, so sánh đường kính trục hiện tại với đường kính ban đầu (đường kính trục mới) để đánh giá mức độ mài mòn.

Để kiểm tra độ cong của trục, bạn cần đưa trục lên các lỗ định tâm ở hai đầu và sử dụng đồng hồ so để đo độ cong tại vị trí lắp ổ bi Độ cong cho phép của trục sơ cấp là ≤ 0,03 mm, trong khi độ cong cho phép của trục thứ cấp là ≤ 0,05 mm.

Để kiểm tra độ mòn của côn và ô van trên trục số, trước tiên cần đặt trục số lên giá đỡ Sau đó, sử dụng đồng hồ so để đo đường kính trục tại các vị trí lắp vòng bi và bánh răng lồng không.

- Dùng thước cặp kiểm tra độ dày bích tựa trục thứ cấp Độ dày lớn nhất cho phép là 4,725 mm. c Kiểm tra các bánh răng.

- Quan sát, kiểm tra bề mặt các bánh răng xem độ mòn đầu răng và các vết nứt vỡ trên bánh răng.

- Dùng căn là kiểm tra khe hở giữa các cặp bánh răng ăn khớp để kiểm tra độ mòn bánh răng Khe hở tiêu chuẩn là 0,015 – 0,068 mm.

- Dùng căn lá kiểm tra khe hở lưng giữa các bánh răng

Tiêu chuẩn: Số 1 và số 2 là: 1,1 – 1,9 mm

Số 3 và số 4 là: 0,8 – 1,6 mm

Kiểm tra độ mòn bề mặt của bánh răng lồng không và trục thứ cấp là cần thiết Để thực hiện việc này, sử dụng panme để đo đường kính trục tại vị trí lắp các bánh răng Đồng thời, sử dụng đồng hồ so để đo đường kính lỗ của bánh răng lồng không.

Khe hở cho phép = Đường kính trong bánh răng – Đường kính trục Khe hở tiêu chuẩn: 0,03 – 0,08 mm

- Kiểm tra độ mòn, hỏng hóc của các bánh răng truyền động, kiểm tra bề mặt tiếp xúc với đồng tốc xem có sù sì không.

- Kiểm tra độ dơ dọc của các bánh răng. d Kiểm tra bộ đồng tốc.

- Kiểm tra vòng đồng tốc:

Kiểm tra độ bám của bề mặt vòng đồng tốc với bánh răng bằng cách lắp vòng đồng tốc vào bánh răng và quay ngược chiều Nếu vòng có thể quay, điều này cho thấy độ mòn lớn và cần phải thay thế; ngược lại, nếu không quay được, vòng vẫn còn sử dụng được.

+ Kiểm tra mặt trong xem có bị biến dạng và hỏng không.

+ Kiểm tra các răng ăn khớp xem có bị gãy hỏng không.

Kiểm tra khe hở giữa bánh răng số và vòng đồng tốc bằng cách ép vòng đồng tốc với răng ăn khớp của bánh răng số Sau đó, đo khe hở từ mặt đầu vòng đồng tốc đến bánh răng bằng cách sử dụng căn lá để đảm bảo độ chính xác trong quá trình kiểm tra.

Khe hở tiêu chuẩn là: 0,8 – 1,5 mm.

- Kiểm tra ống trượt và moay ơ đồng tốc:

Lắp ống trượt vào moay ơ đồng tốc, kiểm tra xem moay ơ có trượt được một cách nhẹ nhàng bên trong ống trượt hay không.

Chú ý: Nếu phải thay thế thì ống trượt và moay ơ phải được thay thế đồng thời và cùng bộ.

- Kiểm tra khe hở giữa ống răng và càng cua: Ta dùng căn lá để kiểm tra Khe hở tiêu chuẩn: 0,2 – 0,5 mm.

- Kiểm tra then và lò xo đồng tốc:

+ Kiểm tra độ mòn của then đồng tốc (so sánh với then mới)

+ Kiểm tra lò xo đồng tốc xem có bị mỏi, biến dạng hoặc có bị gãy hỏng không. e Kiểm tra cơ cấu điều khiển số.

- Quan sát xem trục đi số có bị cào xước không.

- Kiểm tra độ mòn rãnh bi (so sánh với rãnh bi mới)

Kiểm tra độ cong của thanh trượt và trục điều khiển số bằng đồng hồ so là rất quan trọng Độ cong của thanh trượt không được vượt quá 0,02 mm, trong khi độ cong của trục điều khiển không được lớn hơn 0,04 mm.

- Kiểm tra cơ cấu hãm số:

+ Kiểm tra độ đàn hồi và thẳng góc của mỗi lò xo.

+ Kiểm tra độ mòn khóa và bề mặt bi xem có bị rỗ mòn hỏng không. f Kiểm tra các gioăng, đệm, phớt.

- Quan sát gioăng, đệm xem có bị rách hay không.

- Kiểm tra các phớt xem có bị mòn, thủng hay không.

3.2.2 Phương pháp sửa chữa các chi tiết trong hộp số a Sửa chữa vỏ hộp số.

- Nếu các ren cháy hoặc bị trờn thì phải taro lại hoặc taro rộng ra rồi thay bu lông mới.

Vỏ hộp số bị nứt ở những vị trí không có chi tiết lắp ráp có thể được hàn đắp Tuy nhiên, nếu vết nứt có thể nhìn thấy qua lỗ trục số hoặc chiều dài vết nứt vượt quá 100 mm, thì cần phải thay thế bằng vỏ hộp số mới.

- Các gối đỡ bị mòn thì doa lại và ép bạc. b Sửa chữa trục hộp số.

Nếu đường kính trục nhỏ hơn tiêu chuẩn, cần sử dụng phương pháp phun kim loại hoặc hàn đắp, sau đó gia công lại trên máy tiện để đảm bảo độ cứng ban đầu Trong trường hợp trục bị mòn quá mức, việc thay thế trục mới là cần thiết.

- Rãnh then hoa của trục bị mòn nhiều thì thay trục mới.

- Vị trí lắp các vòng bi bị mòn thì hàn đắp rồi gia công lại.

- Trục bị cong nếu vượt quá 0,05 mm thì thay mới. c Sửa chữa các bánh răng.

Nếu mặt đầu răng của các bánh răng chỉ bị mòn chưa vượt quá 1/3, bạn có thể lắp xoay mặt bánh răng lại để tiếp tục sử dụng Tuy nhiên, nếu mức độ mòn quá nhiều, việc thay mới bánh răng là cần thiết.

- Các đầu răng bị tòe thì mài rà lại.

Khi răng bị sứt mẻ, cần phải hàn đắp lại, tuy nhiên, mỗi bánh răng chỉ cho phép tối đa 3 răng sứt mẻ hoặc 2 răng sứt mẻ liền nhau Nếu số lượng răng sứt mẻ vượt quá tiêu chuẩn cho phép, bánh răng đó cần phải được thay mới.

- Các lỗ bánh răng lồng không bị mòn thì ta có thể ép bạc mới doa lại theo kỹ thuật phù hợp. d Sửa chữa bộ đồng tốc.

- Các vòng đồng tốc bị mòn nhiều thì thay mới.

- Kiểm tra khe hở giữa càng cua và rãnh đi số của bộ đồng tốc nếu vượt quá 1 mm thì thay mới.

- Khe hở lưng giữa vành đồng tốc và mặt đầu then hoa của bánh răng vượt quá tiêu chuẩn thì thay mới.

- Then nếu mòn nhiều thì thay mới, các lò xo đồng tốc bị mỏi hoặc bị gãy thì thay mới. e Sửa chữa cơ cấu điều khiển.

- Trục trượt đi số nếu cong quá 0,02 mm thì thay mới.

- Các rãnh di số bị mòn quá mức quy định thì ta phải thay mới.

- Các lò xo mòn yếu nên thay mới Bu lông hãm bị trờn thì thay mới.

- Càng cua bị nứt, gãy thì thay mới.

- Tay gài số cong thì nắn lại.

- Khớp cầu tay gài số mòn, càng cua mòn thì hàn đắp và gia công lại. f Gioăng, đệm, phớt.

- Nếu các gioăng, đệm, phớt rách thì thay mới

- Nếu các phớt mòn quá quy định cần thay mới.

* Yêu cầu kĩ thuật sau khi sửa chữa:

- Khe hở dọc trục của các bánh răng từ 0,1 – 0,4 mm.

- Khe hở hướng kính bánh răng từ 0,015 – 0,058 mm.

- Khe hở giữa đệm tì và moay ơ đồng tốc là 0,03 – 0,19 mm.

- Khe hở giữa càng cua số là 0,15 – 1 mm.

- Trục không có hiện tượng bị kẹt Khe hở dọc trục từ 0,08 – 0,15 mm

- Các bánh răng di trượt nhẹ nhàng trên trục Khe hở giữa đầu cần đi số và rãnh đi số từ 0,1 – 0,3 mm Cơ cấu đi số nhẹ nhàng.

- Các bánh răng vành răng ăn khớp hoàn toàn.

Cho ô tô chạy để kiểm tra sự làm việc bình thường của hộp số.

Kiểm tra mức dầu, đổ thêm dầu tới mức quy định nếu cần. Kiểm tra lại sự làm việc của hộp số sau khi sửa chữa xong.