CVT_Bien_toc_vo_cap

Bài tập lớn môn Chuyên đề 1

0

Sinh viên thực hiện : Lã Xuân Hùng Lớp Cơ điện tử 2 K50

MỤC LỤC

CVT - Continuously Variable Transmission

Phần I

Thông số đặc trưng của hộp số vô cấp ……………………………………………………...….3

PHẦN II

Các loại hộp biến tốc CVT …………………………………………………………………………………....11

1.Variable-diameter pulley (VDP) or Reeves drive ………………………………….…..12

2.Toroidal or roller-based CVT …………………………………………………………………………...13

3.Infinitely Variable Transmission (IVT) …………………………………………………….….15

4.Ratcheting CVT(CVT cơ cấu bánh cóc)…………………………………………………….…...18

5.Hydrostatic CVTs (dạng thủy tĩnh)………………………............................................................18

6.Variable toothed wheel transmission…………………………………………………………… .19

7. Warko CVT's ……………………………………………………………………………………………..…...20

8.Radial roller CVT …………………………………………………………………………………….….21

9.Traction-drive CVT………………………………………………………………………………….…..21

10.Biến tốc thủy lực (Biến mô – Torque converter)…………………………….22

PHẦN III

Giải thích tại sao CVT lại dùng trong động cơ của xe máy và xe ô tô mà không

dùng trong máy công tác và máy CNC:……………………………………………………………….….24

Appendex

Một số hình ảnh về CVT: …………………………………………………………………………….…………..29

Tham khảo: …………………………………………………………………………………………………………..……... 32

http://phutungchinhhang.wordpress.com/2008/02/17/bi%e1%ba%bfn-t%e1%bb%91c-th%e1%bb%a7y-l%e1%bb%b1c-bi%e1%ba%bfn-mo-%e2%80%93-torque-converter/


1


Bài tập lớn số 2 Chuyên đề I


1. Xác định và tính các thông số đặc trưng của biến tốc nói chung

2. Trình bày về các loại biến tốc, phạm vi ứng dụng của từng loại?

3. Nêu các giải pháp để thay đổi tốc độ của trục. Lý giải vì sao các hộp biến

tốc không dùng trong các máy công tác, máy tiện, máy CNC…


2



Cái gì là hộp số vô cấp (CVT)?

Hộp số vô cấp hay CVT, là một loại hộp số tự động cho phép nhiều lựa chọn

truyền lực hơn, tiết kiệm nhiên liệu và khả năng truyền động êm hơn so với hộp

số tự động.

CVT là một hộp số có thể thay đổi vô cấp thông qua một số vô hạn của tỷ số

ăn khớp răng giữa giă trị lớn nhất và nhỏ nhất.Điều này khác hẳn với những hộp

số kiểu truyền thống cái mà chỉ cho ăn khớp ở một số tỷ số truyền nhất định.

A belt-driven CVT

Sự dẫn động trong xe hơi với CVT

Cơ cấu điều khiển CVT là một cơ cấu tự động: Hai pedals (không có khớp)

và bảng điều khiển (shift pattern) kiểu P-R-N-D-L.

Trong khi hộp số tự động thiết lập một tỷ số ăn khớp răng (a.k.a. speeds),

thông thường 4, 5 or 6,CVT có thể thay đổi một lượng là hằng số mối quan hệ

giữa tốc độ động cơ và tốc độ .

Cách thức hoạt động của CVT

Hộp số truyền động truyền thống thường sử dụng bộ bánh răng ăn khớp để

đưa ra tỷ số truyền hoặc tốc độ. Bảng lựa chọn tỷ số truyền này cung cấp bộ

thông số phù hợp nhất cho yêu cầu được đưa ra: Tỷ số truyền thấp nhất lúc khởi


3


động , trung bình khi tăng tốc và vượt chướng ngại vật for, và tỷ số truyền cao

cho trường hợp đi đường trường tiết kiệm nhiên liệu.

Lịch sử phát triển của CVT

Leonardo DaVinci phác thảo the first CVT in 1490. Hãng sản xuất ô tô

Dutch (DAF) bắt đầu sử dụng CVTs vào trong những chiếc xe của họ vào cuối

những năm 1950,nhưng kĩ thuật không cho phép tạo ra bộ CVTs lớn hơn 100

sức ngựa. Vào cuối thập niên 80 và đầu thập niên 90, Subaru đề xuất CVT trong

Justy mini-car, trong khi Honda sử dụng ở the high-mileage Honda Civic HX

vào cuối những năm 90. Việc cải thiện khả năng tiếp tục được phát triển vào

90s và 2000s, và CVTs bây giờ có thể được tìm thấy trong hầu hết các xe

Nissan, Audi, Honda, Ford, GM,và nhiều nhà sản xuất khác.

1490 - Leonardo da Vinci phác thảo những ý tưởng đầu tiên về CVT

1886 - Hộp số CVT đầu tiên được đăng ký bản quyền

1935 - Adiel Dodge đã đăng ký bản quyền CVT tại Mỹ.

1939 - Hộp số tự động hoàn toàn đầu tiên dựa trên hệ bánh răng hành tinh.

1958 - Nhà sản xuất xe hơi Daf (Hà Lan) sản xuất CVT cho xe hơi.

1989 - Subaru Justy GL là chiếc xe đầu tiên được bán tại Mỹ có trang bị CVT

2002 - Saturn Vue lắp CVT được giới thiệu.

2004 - Ford bắt đầu đưa CVT vào sản xuất.


4


Phần I

Thông số đặc trưng của hộp số vô cấp

Continuosly Variable Transmission – CVT. Loại hộp số này sử dụng dây

đai bằng kim loại và một cặp pulley với độ rộng có thể thay đổi để mang lại tỷ

số truyền khác nhau, như loại hộp số MMT – Multi-Matic Transmission lắp trên

mẫu Civic của Honda hay trên mẫu Lancer Gala của Mitsubishi. Với loại hộp số

này, tỷ số truyền được thay đổi tùy thuộc vào vòng tua của động cơ cũng như tải

trọng. Dòng hộp số vô cấp có khả năng tăng tốc hơn hẳn so với dòng hộp số tự

động truyền thống nhưng liệu nó có đủ vững chắc để đáp ứng được đòi hỏi về

sức mạnh của các thế hệ động cơ đời mới, điều này thời gian sẽ trả lời. Audi đã

cho trình làng dòng hộp số vô cấp mới – Multitronic – mà trước đó chỉ được lắp

trên những xe có động cơ cỡ nhỏ. Đây là loại hộp số được dẫn động bằng dây

xích thay cho dây đai kim loại và có thể được ứng dụng trên các mẫu xe có

động cơ lớn hơn nhiều. Multitronic cho phép chiếc xe tăng tốc nhanh hơn và

tiêu thụ xăng ít hơn ngay cả khi đem so nó với dòng hộp số tay.

Cấu thành của hộp số tự động vô cấp

Một hộp số tự động vô cấp bao gồm:

- Pulley sơ cấp (Drive)

- Pulley thứ cấp (Driven)

- Dây đai kim loại

Hộp số tự động vô cấp sử dụng thủy lực để thay đổi độ rộng của 2 má trên 2

pulley một cách liên tục. Việc này đem lại sự thay đổi về tỷ số truyền một cách

liên tục và biên độ của tỷ số truyền lớn hơn . Khi tăng tốc từ trạng thái đứng

yên, dây đai được đặt nằm ở vị trí sát với tâm của pulley sơ cấp cùng lúc hệ

thống thủy lực tạo sức ép lên 2 má của pulley thứ cấp khiến chúng nằm sát với

nhau qua đó dây đai được đặt ở vị trí xa tâm - rìa - của pulley thứ cấp. Ở vị trí

số thấp này, chiếc xe tăng tốc một cách mạnh mẽ và liên tục.


5


Bộ pulley của hộp số tự động vô cấp

Ngược lại, khi di chuyển trên xa lộ, hệ thống thủy lực tạo sức ép lên 2 má

của pulley sơ cấp kiến chúng nằm sát với nhau qua đó dây đai được đặt ở vị trí

xa tâm của pulley sơ cấp và ở đầu bên kia, dây đai lại nằm gần tâm của pulley

thứ cấp để mang lại tỷ số truyền nhỏ nhất. Tỷ số truyền thay đổi liên tục tùy vào

điều kiện vận hành của chiếc xe theo mong muốn của người điều khiển.

Cấu tạo cơ bản của dây đai kim loại trong hộp số tự động vô cấp

Không giống như các hộp số tự động truyền thống, hộp số tự động vô cấp

không có các bánh răng, điều đó có nghĩa là sẽ không có các bánh răng ăn khớp

vào nhau. Lọai hộp số CVT có điểm chung nhất là vận hành trên một hệ thống

pu-li thông minh, hệ thống này cho phép một khả năng biến thiên vô hạn giữa

số thấp nhất và số cao nhất mà không không có sự ngắt quãng giữa các bước số.


6


Động cơ Duratec của chiếc Ford Freestyle với hộp số CVT.

Nếu bạn còn lăn tăn là tại sao từ "số" vẫn còn hiện diện khi giải thích về

CVT, nên nhớ rằng, "số" thường được hiểu rộng là một tỷ lệ truyền của trục sơ

cấp đến trục thứ cấp. Mặc dù CVT thay đổi tỷ lệ truyền này mà không dùng đến

một bộ bánh răng hành trình, thì nó vẫn được mô tả là có số mạnh, số nhanh

nhằm mục đích dễ hiểu.

Xác định thông số của một loại biến tốc cụ th

ể HALF TOROIDAL CVT


7


Information Technology Jounal 4(3):222-227,2005

ISSN 1812-5638

C 2005 Asian Network for Scientific Information

Thông số hình học cơ bàn cùa Half toroidal CVT được quyết định bởi 4 thông số

thiết kế thể hiện qua hình dưới:

+Bán kính lỗ cavity 0r

+Hệ số co của cavity 00

0

ek

r

+nửa góc côn trục lăn (power roller)

+Bán kính biên dạng của trục lăn (power roller)

Bán kính các vòng lượn có thể tính như sau:

Trong đó 0e là khoảng cách theo bán kính.

Tỉ số tốc độ lí thuyết se chỉ phụ thuộc vào góc quay của power roller

Khi momen xoắn đưa vào iT cân bằng với 0.F R thì bề mặt cam nghiêng sinh ra lực

hướng tâm phụ thuộc vào momen và các thông số của cam chịu tải trọng.

Nếu ma sat được bỏ qua thì :

Tải trọng hướng tâm trong phương trình 6 tác động trực tiếp vào đĩa vào .Nếu có n

bi truyền lực trong lỗ thì tải trọng pháp tuyến được tính như sau:

Lực kéo tác động lên đĩa vào là:


8


Hệ số kéo tại điểm tác động :

Với là hệ số lực kéo hiệu quả chỉ phụ thuộc vào cam tải trọng nhưng biến thiên

theo tỉ số tốc độ.Góc quay của viên bi trong lỗ m được xác đinh khi hệ số lực kéo

hiệu quả đạt giá trị max :

Để tránh trượt giữa bi và đĩa vào thì c không được vượt quá axm cái mà phụ thuộc

vào đặc tính của dầu kéo (traction oil) được sử dụng và cỏ thể được tính bổi cặp đĩa

.

Sau đó bước của cam có thể được tính :

\

Thông số tiếp xúc

Thành phần tiếp xúc giữa bi truyền động và đĩa phụ thuộc vào hình dáng của elip

trung tâm tại điểm tiếp xúc 0 và 0’như trong hình vẽ trên .Hình dạng và hướng của

elip tiếp xúc này phụ thuộc vào lực cF

Bằng cách sử dụng độ cong ban đầu của các thành phần quay :

Tiếp vĩ ngữ thứ nhất là của bán kính cong R chỉ định 1,2,3 là đầu vào,bi truyền lực

hay đĩa ra tương ứng .Tiếp vĩ ngữ thứ 2 gắn là 1 là độ cong cơ bản dọc theo bề mặt

tiếp xúc theo hướng mặt cắt (the cross section direction).Tiếp vĩ ngữ thứ 2 được

gắn chỉ số 2 là đường cong cơ bản dọc theo bề mặt tiếp xúc hướng trục.

cK là tỉ số tương quan của con lăn truyền lực (power roller)

Thông số tiếp xúc Hertzian cho thành phần tiếp xúc của half toroidal CVT có thể

tính bằng công thức sau:


9


trong đó a và b là nửa độ dài của trục dài và trục ngắn với a theo hướng lăn ngang

(crosswise rolling direction) còn b theo hướng lăn tiếp xúc (traction rolling

direction)

1, 2v v là tỉ số vị trí (Possition ratio) của đĩa và vật liệu con lăn tương ứng

1 2,E E là modul Young…

Trong trường hợp half toroidal CVT độ cong 11

1

Rvà

21

1

Rtrong cùng một mặt phẳng

=0 ,hai hệ số ,k phụ thuộc vào bề mặt đường cong cơ bản của đĩa và con lăn có

thể sấp xỉ đủ chính xác bằng mối quan hệ tuyến tính với tỉ số ( )

( )

B A

B A

Trong đó thay đổi từ 033 87 i.e từ min ax: me e


10


Ứng suất cắt lớn nhất:

Trong đó t là thông số bổ sung liên quan vơi K , và bằng a/b


11


PHẦN II

Các loại hộp biến tốc CVT

Các hộp số nói chung dùng để thay đổi tỷ số tốc độ giữa động cơ và cầu chủ

động. Nói một cách khác nếu không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc

độ duy nhất với một tốc độ cực đại nhất định. Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi

xuất phát cùng với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu như nó không sử

dụng hộp số. Vì vậy hộp số sử dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ thấp đến

cao để biến đổi mô-men xoắn của động cơ phù hợp với nhiều điều kiện vận hành

(khởi hành, tăng tốc, leo dốc...). Các số có thể được cài theo cách thông thường

bằng tay hoặc tự động.

Phân loại hộp biến tốc thành các loại như : traction, belt, ratcheting and

hydrostatic drives

1.Variable-diameter pulley (VDP) or Reeves drive (CVT trên cơ sở puli và

đai truyền)

Nếu ở hộp số tự động kiểu hành tinh bạn sẽ thấy sự phức tạp của cả một “thế giới”

bánh răng, phanh và đĩa ly hợp cùng các thiết bị điều khiển hoạt động thì ở hộp số

vô cấp CVT lại đơn giản hơn nhiều. Hầu hết hộp số vô cấp CVT đều có ba phần tử

cơ bản:

- Đai truyền bằng kim loại hay cao su có công suất cao

- Một hệ puli có đầu vào thay đổi gắn với trục quay động cơ

- Một hệ puli đầu ra dẫn đến bánh xe.

CVT cũng có bộ vi xử lý và các cảm biến để theo dõi và điều khiển nhưng ba phần

tử chính trên là những nhân tố chìa khóa cho phép ý tưởng này trở thành hiện thực.


12


Hệ puli với đường kính thay đổi là trái tim của CVT. Mỗi puli được tạo thành từ

hai khối hình nón có góc nghiêng 20 độ và đặt đối diện với nhau. Một dây đai chạy

trong rãnh giữa hai khối hình nón này. Dây đai hình chữ V có ưu điểm hơn nếu

chúng được làm từ cao su vì có ma sát cao, hạn chế trượt.

Hai khối hình nón này có thể thay đổi khoảng cách giữa chúng. Khi hai khối

hình nón tách ra xa nhau, dây đai ngập sâu vào trong rãnh và bán kính của dây đai

quấn quanh puli sẽ giảm đi. Khi hai khối hình nón này ở gần nhau thì bán kính của

dây đai tăng lên. CVT có thể sử dụng áp suất thủy lực hoặc lò xo để tạo ra lực cần

thiết thay đổi khoảng cách giữa hai khối hình nón.

Hệ puli và dây đai có đường kính thay đổi này thường đi với nhau thành một

cặp. Một trong số đó là puli chủ động được nối với trục quay của động cơ. Puli chủ

động cũng được gọi là puli đầu vào bởi vì nó nhận năng lượng trực tiếp từ động cơ

đưa vào hộp số. Puli thứ hai gọi là puli bị động nối với puli chủ động hay còn gọi

là puli đầu ra và nó truyền momen đến trục truyền động dẫn đến bánh xe.

Khoảng cách giữa trục của puli tới điểm quấn của dây đai được gọi là bán kính

quay (picth radius). Tỷ số của bán kính quay trên puli chủ động và bán kính quay

của puli bị động xác lập nên “số” của hộp số.

Khi một puli tăng bán kính của nó và cái khác giảm bán kính để giữ cho dây đai

luôn bám chặt vào giữa hai khối hình nón, chúng sẽ tạo ra vô số các tỷ số truyền từ

mức thấp nhất cho đến cao nhất. Ví dụ khi bán kính quay nhỏ trên puli chủ động và

lớn trên puli bị động thì tốc độ quay của puli bị động sẽ giảm kết quả là có được

“số thấp". Khi bán kính quay của puli chủ động lớn và của puli bị động nhỏ thì tốc

độ của puli bị động tăng lên và kết quả là được “số cao". Về mặt nguyên lý, hộp số

CVT hoạt động với vô số cấp độ có thể chạy ở bất cứ thời điểm nào, đối với bất cứ

loại động cơ và tốc độ xe nào của xe.


13


Sự đơn giản của CVT đã biến chúng trở thành ý tưởng tuyệt vời cho hộp số

dành cho nhiều loại máy và thiết bị khác nhau không chỉ riêng xe hơi. CVT đã

được sử dụng nhiều năm qua trên các máy gia công kim loại. Nó cũng có mặt trên

nhiều loại phươn tiện khác nhau bao gồm đầu kéo (tractor), xe trượt tuyết

(snowmobile) và scooter. Trong tất cả các ứng dụng này, hộp số đều dựa trên loại

dây đai cao su chất lượng tốt và đàn hồi thấp. Tuy nhiên nó vẫn bị trượt và kéo dãn

ra do đó giảm đi hiệu quả làm việc.

Những loại vật liệu mới cũng được giới thiệu để chế tạo ra hộp số vô cấp CVT

có độ tin cậy và hiệu quả làm việc cao hơn nữa. Một trong những cải tiến quan

trọng nhất đó là thiết kế và phát triển một dây đai mới nối giữa hai puli. Đây là loại

dây phức hợp được làm từ một vài lá thép mỏng (khoảng từ 9-12) kết hợp cùng với

những phiến thép có độ cứng cao, được tạo hình ôm chặt lấy các lá kim loại. Dây

đai bằng kim loại không bị trượt và có độ bền cao hơn, cho phép CVT có thể làm

việc với mô-men động cơ cao hơn và êm hơn so với dây đai cao su.

2.Toroidal or roller-based CVT

Một phiên bản khác của CVT đó là Toroidal CVT nhưng thay dây đai và puli

bằng các đĩa và con lăn truyền lực (power rooler). Mặc dù có sự khác biệt lớn tất

cả các thành phần nhưng đều mang đến kết quả tương tự như CVT sử dụng puli và

dây đai.


14


Toroidal Continuously Variable Transmission (TCVT)

TCVT giá thành thấp, nhỏ ngon , sử dụng nhiên liệu hiệu quả , công suất truyền

momen xoắn tuyệt vời thể hiện khả năng điều khiển ở mức độ cao , khả năng em và

tiết kiệm nhiên liệu .

Cấu tạo của TCVT

Để thuận tiện trong đóng gói ,hạ giá thành thì TCVT chỉ gồm 4 thành phần :

1.The Full Toroidal Traction Drive Variator

2.A hydraulic block (khối thủy lực)

3.A clutch pack (khớp li hợp)

4.A final drive (bộ truyền động cuối)


15


Một đĩa nối với động cơ tương tự như puli chủ động trong khi một đĩa khác nối

với trục truyền tương đương như puli bị động. Các con lăn được đặt vào vị trí giữa

các đĩa có vai trò như dây đai, truyền công suất từ đĩa này sang đĩa khác.

Những con lăn này quay cùng với trục quay nằm ngang và tiếp xúc với hai đĩa

quay tại các vùng khác nhau. Khi con lăn tiếp xúc với đĩa quay chủ động gần tâm

thì nó sẽ tiếp xúc với đĩa bị động ở gần viền bên ngoài kết quả là giảm được tốc độ

và tăng momen (số thấp). Khi con lăn tiếp xúc với đĩa chủ động ở gần mép thì nó

lại tiếp xúc với đĩa bị động tại gần trục quay kết quả là làm tăng tốc độ và giảm

momen (số cao).

3.Infinitely Variable Transmission (IVT)

Loại đặc biệt của CVT là infinitely variable transmission (IVT), trong đó

khoảng của tỉ số giữa tốc độ trục ra và vào bao gồm tỉ số zero “higher ratio”.Tốc độ

đầu ra zero (số thấp-low gear) với tốc độ đầu vào hữu hạn kéo theo một tỉ số truyền

vô hạn nghĩa là có thể đạt tới khả năng điều khiển tốc độ liên tục với đầu vào hữu

hạn bởi hộp giảm tốc IVT.

IVT được giới thiệu lần đầu vào những năm 1930;thiết kế biến thiết kế ban đầu

chuyển đổi chuyển động quay để dao động và chuyển động quay trở lại bằng cách

sử dụng ly hợp lăn.

Phần lớn IVTs là sự kết hợp của CVT với một hệ bánh răng hành tinh

Một ví dụ của IVT là SIMKINETICS SIVAT sử dụng cơ cấu CVR con cóc. Một ví

dụ khác là Hydristor bởi vì đơn vị đầu tiên được nối với động cơ có thể di chuyển

từ 0 tới 27 inches vuông trên một vòng quay thuận và từ 0 tới 10 inches vuông trên

vòng ngược

http://en.wikipedia.org/wiki/Hydristor


16


Cấu tạo đơn giản của IVT thể hiện ở hình dưới:

The variator (Bộ biến tốc)- thể hiện làm thế nào Torotrak IVT tạo ra sự truyền

động vô cấp.

The input gearset (bánh răng vào)-truyền lực từ động cơ qua khớp thấp tới bánh


17


răng hành tinh

The epicyclic gearset (bánh răng hành tinh) – là bộ phận cái mà động cơ có thể

nối tới bánh xe mà không có khớp li hợp hay bộ biến đổi momen.Là một chuỗi các

bánh răng ăn khớp trong

Achieving geared neutral

Fixed ratio chain(Xích cố định tỉ số truyền) – đặt điều khiển vào đĩa ra và truyền

nó tới bánh răng trung tâm của bánh răng hành tinh và tới đầu vào của khớp li hợp

chế độ cao.Một bánh răng trớn có thể thay xích

High regime clutch (khớp li hợp chế độ cao)- tham gia tất cả tốc độ thuận trên

tương đương với bánh răng thứ 2.

Low Regime (Chế độ thấp)

Hình vẽ dưới thể hiện cấu tạo đơn giản của các thành phần chính của một IVT ở

chế độ thấp.

High Regime (Chế độ cao)


18


4.Ratcheting CVT(CVT cơ cấu bánh cóc)

The ratcheting CVT truyền động dựa vào static friction (ma sát tĩnh) và tổ hợp

các phần tử tham gia hệ thống lái xe và hệ thống định hướng

Phát triển gần đây về hộp số vô cấp dựa trên một cơ cấu cam và bánh răng hành tinh để gia tăng

hiệu suất sử dụng 3-5%

5.Hydrostatic CVTs (dạng thủy tĩnh)

Cả hai loại CVT puli-dây đai và Toroidal là những ví dụ về hộp số vô cấp dựa trên

cơ sở ma sát trượt làm việc bằng thay đổi bán kính của điểm liên kết giữa hai vật

quay. Có một loại nữa được gọi là hộp số vô cấp thủy tĩnh (hydrostatic CVT).

Chúng sử dụng bơm để thay đổi lưu lượng chất lỏng chảy qua motor thủy tĩnh.

Loại hộp số này, động cơ làm quay trục máy bơm để bơm chất lỏng ở bên nhánh

chủ động. Ở bên nhánh bị động, dòng chất lỏng chuyển động qua mô tơ thủy tĩnh

biến thành chuyển động quay của trục động cơ.


19


Thông thường, hộp số thủy tĩnh kết hợp cùng với bộ bánh răng hành tinh và ly hợp

để tạo thành hệ thống hybrid được gọi là hộp số cơ khí thủy lực. Hộp số cơ khí

thủy lực chuyển công suất từ động cơ đến các bánh xe thông qua ba chế độ khác

nhau. Tại tốc độ thấp, công suất được truyền bằng thủy lực, ở tốc độ cao nó được

truyền bằng cơ khí. Ở khoảng giá trị trung bình sử dụng cả hai cơ cấu thủy lực và

cơ khí để truyền công suất. Hộp số cơ khí thủy lực là ý tưởng phù hợp cho các ứng

dụng tải trọng nặng như các máy nông nghiệp và xe địa hình.

6.Variable toothed wheel transmission

(Hộp số bánh xe có răng biến đổi)

Hộp số này hoạt động dựa trên bánh xe chủ động có răng ăn khớp với xích

trong đó bánh xe có răng có khả năng thêm hoặc bớt răng tại một thời ddiemr theo

thư tự để thay đổi tỉ số truyền liên quan với xích truyền.

Bánh xe có răng có thể đưa vào hệ thống bao gồm xích bậc thang ,thanh truyền

và răng đĩa xich (sprocket teeth). Những phát triển gần đây của hệ thống cần gạt số

dao động iCVT thể hiện ở hình dưới . Cần gạt này được điều khiển bởi cặp cơ cấu

cam tiếp hợp và tích hợp cơ cấu con lăn

iCVT conjugate cam pair

http://www.barloworld-cvt.com/products/icvt-operation/icvt-operation


20


7. Warko CVT's

Cấu hình đầy đủ của Warko CVT's assembly để

hiểu nguyên lý hoạt động của nó

Sau quả trình truyền chuyển động ta thấy những

chuyển động bắt nguồn từ trục động cơ được

truyền tới bánh răng chính gọi là sun gear (bánh

răng trung tâm)

Từ bánh răng trung tâm chuyển động được truyền

tới một số lượng nhất định bánh răng gọi là bánh

răng hành tinh

Mỗi bánh răng hành tinh được kết nối với trục nhỏ

và 2 khớp của cơ cấu hình chóp cụt gọi là nón

hành tinh. Bề mặt bên của nón vệ tinh là lõm theo

bán kính cho trước của độ cong.


21


Tất cả các nón vệ tinh truyền sự chuyển động qua

ma sát đến một thùng "trung tâm"-barrel

Cuối cùng, chuyển động được chuyển đến các trục

ra bằng phương tiện của một bộ dẫn động ngầm

Bề mặt bên của khối trung tâm lồi theo một bán

kính cho trước kém hơn so với bán kính bê lom

của nón. Bằng cách này, sẽ chỉ có một sự liên lạc

với điểm giữa hình nón và trung tâm.

8.Radial roller CVT

Nguyên tắc làm việc của CVT này cũng tương tự như của động cơ dầu khí nén

thông thường nhưng thay vì dầu nén thì con lăn thép được nén.

Việc truyền chuyển động giữa con lăn và cánh quạt là sự hỗ trợ của một chất

lỏng phù hợp để đạt hiệu quả cao hơn về mặt cơ học và thời gian làm việc. Các lợi

thế chính của CVT là chi phí sản xuất không quá cao và khả năng truyền lực hiệu

quả cao.

9.Traction-drive CVT

Một kiểu hoàn toàn mới của CVT là Traction-drive CVT. Traction-drive CVT


22


được nêu như là loại hiệu quả nhất của CVT tại thời điểm này. Một mô hình

thương mại sản xuất như NuVinci sử dụng cả hai thành phần của CVT và bộ

truyền động hành tinh.

NuVinci CVP thật dễ dạng và hệ thống truyền động êm được dùng cho xe đạp

. Người lái xe có thể điều khiển dừng và di chuyển . Nó sử dụng công nghệ tiên

tiến sẽ đưa thêm người lên xe đạp bằng cách cho phép các nhà sản xuất tạo ra sản

phẩm hấp dẫn hơn cho người đi không hài lòng với hệ truyền rẽ bánh thông thượng

.

10.Biến tốc thủy lực (Biến mô – Torque converter)

Biến mô nằm ở giữa động cơ và hộp số có chức năng truyền lực từ động cơ

sang hộp số. Biến mô không truyền lực trực tiếp qua các cơ cấu cơ khí mà bằng

dầu thủy lực. Hay nói cách khác, biến mô dùng để nối “mềm” và truyền công

suất từ trục chủ động sang trục bị động nhờ chất lỏng có biến đổi mômen và

thay đổi số vòng quay của trục bị động so với trục chủ động.

Biến mô là bộ phận ứng dụng nguyên lý khớp ly hợp thủy lực. Nói một cách

đơn giản, nguyên lý này tương tự như là đặt đối mặt hai cánh quạt lại với nhau.

Nếu ta bật công tắc một chiếc quạt, thì chiếc còn lại cũng quay theo. Để có được

điều đó là do không khí đã truyền lực từ chiếc quạt này sang chiếc quạt khác.

http://phutungchinhhang.wordpress.com/2008/02/17/bi%e1%ba%bfn-t%e1%bb%91c-th%e1%bb%a7y-l%e1%bb%b1c-bi%e1%ba%bfn-mo-%e2%80%93-torque-converter/


23


Với phương pháp tương tự như vậy, trong cái hộp được đóng kín, thay cho

không khí, người ta cho chất lỏng (dầu) vào bên trong, và thông qua dầu lực

được truyền dẫn nhờ vào tính truyền dẫn của khớp ly hợp thủy lực. Trong biến

mô, người ta đặt hai bánh cánh đối mặt với nhau trong một hộp chứa đầy dầu.

Các bộ phận cấu thành trong Biến mô:

Các bộ phận chính cấu thành nên biến mô là: Cánh bơm, tuabin, stato và vỏ

biến mô. Vỏ biến mô là bộ phận bao lấy biến mô, dầu sẽ được chứa và tuần

hoàn trong đó. Tại vỏ biến mô có một ống lót cam gắn với bánh đà động cơ,

giúp cho biến mô chuyển động cùng với động cơ.


24


Cánh bơm nối với vỏ biến mô bằng vít, nên vỏ biến mô sẽ hoạt động cùng

với động cơ. Thông qua sự chuyển động của cánh bơm, dầu sẽ được đẩy vào

tuabin. Tuabin sẽ chuyển động nhờ vào lực chảy của dầu khi nó chảy từ cánh

bơm tới. Tuabin được nối với trục đầu ra và truyền lực tới hộp số. Stato nằm

giữa cánh bơm và tuabin có chức năng chuyển hướng dòng chảy của dầu. Stato

được nối với khung dẫn bằng chốt cam và không quay.

Chức năng chính của biến mô :

Biến mô là biến đổi mô men. Biến mô có chức năng làm tăng momen lên

nhiều lần. Khi xe chịu tải, bên trong biến mô lực mômen do đầu trục ra (tuabin)

lớn hơn lực truyền từ cánh bơm do bánh stato sản sinh lực mômen phản hồi lớn.

Dòng dầu chảy trong biến mô như thế nào?

Dầu sẽ chảy qua đường dẫn dầu của khung dẫn, sau đó chảy qua cánh bơm

của biến mô. Do cánh bơm và động cơ làm việc cùng nhau, nên dầu chảy vào

cánh bơm sẽ bị đẩy ra ngoài nhờ lực ly tâm. Sau khi chảy từ cánh bơm ra, dầu

sẽ chảy sang tuabin và tuabin quay.


25


Do tuabin có một cam gắn với trục truyền lực, nên khi tuabin chuyển động,

bộ phận này cũng chuyển động theo và truyền lực sang hộp số. Dầu chảy từ

tuabin sẽ bị đổi dòng chảy ở bánh stato đang đứng yên rồi quay trở lại bánh

bơm và tiếp tục tuần hoàn.

Nếu stato quay tự do (không cố định với vỏ) thì mômen quay của trục dẫn

truyền cho trục bị dẫn không thay đổi nghĩa là biến mô làm việc như khớp nối

thủy lực. Hay nói cách khác, Biến mô làm việc tương tự khớp nối thủy lực, chỉ

khác có thêm bánh phản ứng làm biến đổi mômen của trục dẫn hoặc thay đổi

hướng và vận tốc của dòng chất lỏng

Ưu điểm của hộp số vô cấp CVT

Hộp số vô cấp ngày càng trở nên thông dụng hơn bởi những những ưu điểm

của nó, mang đến nhiều tiện dụng cho cải lái xe và các nhà hoạt động môi

trường.

Chức năng Ưu điểm

Tăng tốc không đổi và liên

tục từ khi xuất phát đến khi

đạt được tốc độ hành trình

Hạn chế được giật khi vào số tạo

cảm giác điều khiển mềm và êm

hơn.

Giữ cho xe luôn trong dải

công suất tối ưu ở bất cứ

tốc độ nào của xe

Nâng cao hiệu quả tiêu thụ nhiên

liệu

Phản ứng tốt hơn theo các

điều kiện thay đổi như tăng

ga và tốc độ

Hạn chế việc xe giảm tốc khi vào

số đặc biệt là khi lên dốc

Mất mát năng lượng ít hơn

so với những loại hộp số tự

động thông thường

Tăng tốc tốt hơn

Điều khiển tốt hơn trong

dải tốc độ của động cơ

xăng

Giảm được khí thải

Có thể kết hợp với các

phiên bản tự động của bộ

ly hợp cơ khí

Thay thế các bộ chuyển đổi thủy

lực kém hiệu quả


26


PHẦN III

Giải thích tại sao CVT lại dùng trong động cơ của xe máy

và xe ô tô mà không dùng trong máy công tác và máy

CNC:

CVT trở nên phổ biến hơn nhờ lợi ích các ưu điểm sau:

- Đều đặn, tăng tốc không ngừng từ lúc đang đứng yên cho đến khi đạt

tốc độ bình thường. Chấm dứt tình trạng "shift-shock" (hẫng) khi vào số,

làm cho xe chuyển động êm ái hơn.

- Thích ứng tốt hơn với sự thay đổi trạng thái, như khi tăng giảm ga và

vận tốc. Không còn tình trạng "đuối" số khi xe giảm tốc, đặc biệt là lúc

lên dốc.

- Giảm thất thoát lực so với hộp số tự động thông thường, tăng tốc nhanh

hơn.

- Kiểm soát tốt hơn mức độ tiêu thụ nhiên liệu của động cơ. Kiểm soát tốt

hơn về khí thải.

- Có thể phối hợp với các bộ ly hợp cơ khí kiểu tự động. Thay thế bộ biến

mô thủy lực vốn còn khiếm khuyết.

Các hộp số nói chung dùng để thay đổi tỷ số truyền động giữa động cơ và

bánh răng chủ động . Nói một cách khác nếu không có hộp số, chiếc xe

chỉ chạy được ở một tốc độ duy nhất với một tốc độ cực đại nhất định.

Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi xuất phát cùng với khả năng leo dốc

của xe cũng bị hạn chế nếu như nó không sử dụng hộp số. Có thể thấy rõ

hơn điều đó qua một số hình ảnh dưới đây. Khi bạn nhấn pedal gas của

chiếc xe có CVT, bạn chú ý đến sự khác biệt ngay tức thì. Đồng hồ tốc độ

vòng quay động cơ (RPM) tiến về giá trị tốc độ vòng quay mà nó tạo ra

nhiều công suất nhất và dừng lại ở con số này. Sau đó, chiếc xe tăng tốc


27


một cách từ từ và chắc chắn mà không cần phải vào số. Theo lý

thuyết chiếc xe với CVT có thể đạt được tốc độ 100km/h nhanh hơn 25%

so với xe sử dụng cùng động cơ nhưng lắp hộp số thường. Bởi vì hộp số

vô cấp CVT chuyển tất cả các điểm trên đặc tính công tác của động cơ

thành các điểm tương ứng trên đặc tính công tác của nó.

Nếu để ý đến công suất đầu ra đối với một chiếc xe không có CVT,

bạn có thể nhận thấy điều này đúng. Chú ý rằng đồng hồ tốc độ vòng

quay trong trường hợp này sẽ chỉ tốc độ vòng quay của động cơ tăng hoặc

giảm khi mỗi số được thay đổi.

CVT cũng có hiệu quả tương đương khi lên dốc. Không cần phải giảm

số để lên dốc và xe không bị giật bởi vì CVT tự động điều chỉnh tỷ số

truyền để đáp ứng được điều kiện vận hành. Đối với một hộp số tự động

thông thường, lái xe sẽ phải chuyển số đi lại nhiều lần để cố gắng tìm

được vị trí thích hợp. Điều này làm giảm đi hiệu quả làm việc cũng như

tiện lợi.


28


Hạn chế sau sẽ không cho phép CVT dùng trong các máy công cụ và máy CNC:

CVT có kích thước khá lớn và tương đối nặng. cũng như mức độ

ồn ào hơn mà nó tạo nên khi làm việc so với hộp số thông thường.

Kiểu hộp số CVT về cấu tạo có vẻ đơn giản nhưng thực tế công

nghệ chế tạo lại hết sức phức tạp. Các chi tiết kim loại phải được

tính toán và chế tác chính xác trong khi hệ thống điều khiển phải

đảm bảo hộp số tương thích với tính năng của động cơ.

CVT sử dụng đai để truyền mô-men và tạo ra các cấp số, vì thế

trong quá trình hoạt động dễ xảy ra sự trượt đai gây tổn thất đáng

kể đến hiệu suất truyền lực,

Ví dụ như việc truyền động bằng dây cu-roa của nó đã làm hạn chế

về công suất của xe, và việc CVT đã bị coi là không phù hợp với

loại xe có dung tích trên 1.2 lít đã tồn tại trong một thời gian dài.


29


Appendex

Một số hình ảnh về CVT:

Động cơ HR15DE của hãng Nissan với hộp số CVT Xtronic

Hộp số tự động của chiếc CLK của Mercedes-Benz


30


Động cơ Duratec của chiếc Ford Freestyle với hộp số CVT.

Hộp số CVT dạng con lăn của chiếc Nissan Extroid

Hộp số bán tự động DSG của Volkswagen.


31


Nissan và Jatco kết hợp tạo ra CVT mới kết hợp CVT truyền thống với một hộp số phụ và

có một tỉ số truyền tăng lên đáng kể, cao hơn khoảng 20% so với những dòng CVT khác có tỉ

số truyền 7,3:1.CVT thế hệ mới cũng dùng đai dẫn động giống như của một CVT thông

thường nhưng hoạt động kết hợp với hộp số phụ. Nó cũng giảm được khối lượng 10% và

13% so với những chiếc CVT cùng loại. Nissan cũng sử dụng những phụ tùng có khối lượng

nhẹ được để giảm bớt chi phí nhiên liệu.


32


Tham khảo:

http://auto.howstuffworks.com/

http://www.google.com.vn/

http://www.honda.co.nz/site/technology/cvt_manual.html Introducing CVT, by HONDA

http://www.gates.com/brochure.cfm?brochure=1033&location_id=542

http://www.insightcentral.net/encyclopedia/encvt.html Honda Insight CVT

http://www.sae.org/automag/techbriefs_01-00/03.htm Audi - Belt & V-pulley (friction CVTs)

http://auto.howstuffworks.com/

http://www.google.com.vn/

http://www.honda.co.nz/site/technology/cvt_manual.html

http://www.gates.com/brochure.cfm?brochure=1033&location_id=542

http://www.insightcentral.net/encyclopedia/encvt.html

http://www.sae.org/automag/techbriefs_01-00/03.htm

CVT_Bien_toc_vo_cap

Documents

Transcript of CVT_Bien_toc_vo_cap