1. THÔNG BÁO TUYỂN ADMIN DIỄN ĐÀN 2013
    Tìm kiếm nhà trọ - Ở ghép
    THÔNG BÁO BÁN ÁO SPKT.NET CHO THÀNH VIÊN DIỄN ĐÀN


    HÃY TÌM KIẾM Ở ĐÂY TRƯỚC KHI ĐẶT CÂU HỎI
    {xen:phrase loading}

Tìm hiểu Hộp số tự động vô cấp (P. 1)

Thảo luận trong 'Kỹ thuật - Cơ khí ô tô' bắt đầu bởi bmnhy, 20 Tháng một 2007.

  1. bmnhy Giảng Viên

    Số bài viết: 914
    Đã được thích: 0
    Điểm thành tích: 0
    Tìm hiểu Hộp số tự động vô cấp (P. 1)

    Ngạn ngữ có câu: "Tre già khó uốn". Nhưng hộp số vô cấp (continuously variable transmission - CVT), một khái niệm do Leonardo da Vinci đưa ra từ hơn 500 năm trước thì nay đang thay thế hộp số tự động hành tinh ở một số loại ôtô, đó chính là một cây tre già đã được uốn nắn.




    Sự thật là, hộp số tự động vô cấp kiểu con lăn (toroidal CVT) đầu tiên đã được đăng ký bản quyền vào năm 1886, công nghệ đó đã được chắt lọc và cải tiến. Ngày nay, một vài hãng ô tô, gồm cả General Motors, Audi, Honda và Nissan đang thiết kế hệ thống truyền động của mình quanh CVT.

    Trong bài viết này, chúng ta cùng khám phá xem một hộp số vô cấp hoạt động như thế nào ở một chiếc xe dẫn động cầu sau tiêu biểu, trả lời những câu hỏi về:

    - Làm thế nào để so sánh một CVT với một hộp số tự động hành tinh thường?

    - Nó có những chi tiết gì và những chi tiết đó hoạt động như thế nào?

    - CVT có những ưu và nhược điểm gì so với hộp số tự động thường?

    - Người ta cảm thấy thế nào khi lái những xe có CVT?

    - Những hiệu xe và model nào có CVT?

    - Liệu CVT còn được ứng dụng trong những lĩnh vực nào khác ngoài ô tô?

    Nào, hãy bắt đầu với những kiến thức cơ bản về hộp số.

    Những điều cơ bản về hộp số:

    Nếu bạn đã biết đến cấu tạo và chức năng của một hộp số tự động, thì bạn cũng biết rằng đó chính là cách thay đổi tỷ số truyền giữa động cơ và bánh xe của một chiếc xe ô tô. Hay nói cách khác, nếu không có hộp số thì chiếc xe chỉ có một số và số đó sẽ cho phép chiếc xe chạy với vận tốc mong muốn cao nhất. Hãy thử tưởng tượng bạn lái chiếc xe chỉ có một số duy nhất là số 1 hoặc số 3. Với chiếc xe đầu bạn có thể tăng tốc tốt khi đang đứng yên và có thể leo những đồi dốc gắt, nhưng tốc độ tối đa của nó sẽ bị giới hạn ở mức vài km/h. Còn chiếc xe sau thì có thể lướt với vận tốc 120km/h trên xa lộ, nhưng ngược lại, nó sẽ tăng tốc rất chậm khi đã đứng yên và sẽ không thể leo dốc được.

    Vì vậy hộp số gồm một dãy bánh răng - từ thấp đến cao - nhằm sử dụng tối đa hiệu suất của momen động cơ khi lái xe trong các điều kiện khác nhau. Số có thể vào bằng tay hoặc tự động.

    Ở hộp số tự động truyền thống, các số là những bánh răng thật sự - cài vào nhau giúp truyền lực và thay đổi chuyển động quay và mômen xoắn. Sự kết hợp giữa các bánh răng hành tinh tạo nên những tỷ số truyền khác nhau, tiêu biểu là bốn số tới và một số lùi. Khi loại truyền động này hoạt động thông qua các bánh răng, lái xe có thể cảm nhận được thời điểm khi hộp số sang số.

    Những nét cơ bản của hộp số CVT

    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. Lo ại 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.
    [IMG]
    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.

    Không còn số nữa: Các mốc phát triển của CVT

    1490 - da Vinci phác hoạ một hộp số vô cấp

    1886 - hộp số Con lăn đầu tiên được đăng ký bằng phát minh.

    1935 - Adiel Dodge nhận bằng sáng chế của Mỹ về CVT kiểu con lăn.

    1939 - Hộp số tự động toàn phần dựa trên một hệ thống bánh răng hành tinh ra đời

    1958 - Daf (ở Hà Lan) sản xuất CVT cho xe ôtô

    1989 - Subaru Justy GL là sản phẩm đầu tiên được lắp CVT được bán ra ở Mỹ.

    2002 - Saturn Vuev với hộp số CVT; chiếc Saturn đầu tiên ứng dụng công nghệ CVT

    2004 - Ford bắt đầu với CVT.

    Hộp số vô cấp trên cơ sở pu-li:

    Các chi tiết
    [IMG]
    Quan sát kỹ một hộp số tự động kiểu hành tinh, bạn sẽ thấy một rừng các bánh răng, bộ hãm, ly hợp và bộ điều tốc rất phức tap. Nếu đem so sánh, một CVT là một thành tựu trong sự đơn giản. Hầu hết các CVT đều có 3 bộ phận cơ bản:

    Dây đai bằng thép chịu lực cao hoặc bằng cao su
    Một pu-li sơ cấp chủ động có thể thay đổi cấp độ
    Một pu-li bị động thứ cấp
    CVT còn có vô số các bộ vi xử lý và bộ phận cảm ứng, nhưng ba thành phần mô tả bên trên là các yếu tố cơ bản để cho cơ cấu hoạt động.

    [IMG]
    Các pu-li có thể thay đổi đường kính làm việc được là quả tim của CVT. Mỗi pu-li được chế tạo bởi hai bề mặt côn quay vào nhau. Một dây đai chạy trong rãnh của hai mặt côn này. Dây đai chữ "V" thường được ưa dùng nếu như nó được làm bằng cao su. Dây đai được gọi là chữ "V" do mặt cắt của nó có hình chữ V.

    Khi hai mặt côn của pu-li cách xa nhau (khi đường kính làm việc giảm xuống), dây đai sẽ chạy ở vị trí thấp (đáy) của rãnh, và bán kính của vòng đai xung quanh pu-li trở nên nhỏ hơn. Khi hai mặt côn sát lại gần nhau (khi đường kính làm việc tăng lên), dây đai chạy ở vị trí cao của rãnh, bán kính của vòng đai quanh pu-li trở nên lớn hơn. CVT có thể dùng áp suất thủy lực, lực ly tâm hoặc lực của lò xo để tạo một lực cần thiết để điều chỉnh hai nửa của pu-li.

    Tạo ra các "Số"

    Khoảng cách từ tâm của puli đến điểm tiếp xúc của dây đai trong rãnh được gọi là bán kính dốc (pitch radius). Khi hai mặt puli cách xa nhau, dây đai chạy xuống thấp và bán kính dốc giảm. Khi hai nửa puli lại gần nhau, dây đai chạy lên cao hơn và bán kính dốc tăng. Tỷ số giữa bán kính dốc của puli chủ động và bán kính dốc của puli bị động tạo nên số.

    Khi một puly tăng bán kính của nó, thì puli còn lại sẽ giảm bán kính để giữ cho đai bám chặt. Khi hai puli thay đổi bán kính tương xứng với nhau, nó tạo ra vô số tỷ số truyền - tất cả các mức giữa hai điểm thấp và cao. Ví dụ, khi bán kính dốc ở puli chủ động nhỏ và bán kính dốc ở puli bị động lớn, khi đó tốc độ quay của puli bị động giảm, mang lại cái gọi là "số mạnh". Khi bán kính dốc ở puli chủ động lớn và bán kính dốc ở puli bị động nhỏ, lúc này tốc độ quay của puli bị động tăng lên, mang lại cái gọi là "số nhanh". Như vậy, về mặt lý thuyết, một CVT có vô số "số" mà nó có thể tạo ra bất cứ khi nào, ở bất cứ tốc độ nào của động cơ.


    http://www.hiendaihoa.com/Automotor_details.php?tt_id=486
  2. bmnhy Giảng Viên

    Số bài viết: 914
    Đã được thích: 0
    Điểm thành tích: 0
    [IMG]Tìm hiểu Hộp số tự động vô cấp (Phần cuối)
    CVT có hiệu quả đều nhau khi leo dốc. Không còn bị "đuối", bởi vì các chu kỳ quay của CVT giảm một cách vô cấp xuống đến một tỷ số truyền phù hợp với tình trạng mặt đường. Hộp số tự động thông thường chuyển số lên xuống cố gắng tìm một số thích hợp, như thế kém hiệu quả hơn nhiều.



    (Tiếp theo Phần 1)

    Ứng dụng và ưu điểm

    Bản chất tự nhiên về sự đơn giản và vô cấp của CVT làm nó trở thành một hộp số lý tưởng cho các loại máy móc và thiết bị, không chỉ cho ôtô, xe trượt tuyết và xe tay ga. Ở tất cả các ứng dụng này, hộp số dựa trên mức độ chắc của dây đai, nó có thể trượt và kéo căng, từ đó làm giảm hiệu suất của hộp số.

    Sự ra đời của vật liệu mới làm cho CVT trở nên tin cậy hơn và hiệu quả hơn bao giờ hết. Một trong những tiến bộ quan trọng nhất là việc thiết kế và phát triển của dây đai kim loại dùng cho puli côn. Những dây đai mềm mại này được kết hợp bởi một số (thông thường là 12) bằng thép mỏng liên kết với nhau bằng cái mảnh thép hình bướm có sức chịu lực cao.
    [IMG]

    Thiết kế của đai kim loại

    Các dây đai kim loại không trượt và có độ bền cao, cho phép CVT tiếp nhận nhiều hơn mômen của động cơ. Loại hộp số dùng đai kim loại vận hành êm ái hơn loại dùng dây cao su.

    Hộp số vô cấp kiểu con lăn



    Một phiên bản khác của CVT là hệ thống CVT dạng con lăn, các dây đai và puli được thay bằng các cái đĩa và con lăn truyền lực (power roller)

    [IMG]

    Hộp số CVT dạng con lăn của chiếc Nissan Extroid


    Mặc dù hệ thống như thế dường như rất phức tạp, tất cả các bộ phận đều tương tự như hệ thống dây đai và puli và đem lại những kết quả như một hộp số vô cấp. Dưới đây là nguyên lý hoạt động của nó:

    Một cái đĩa nối với động cơ. Chi tiết này tương đương với pu-li chủ động.

    Một cái đĩa khác nối với trục dẫn động. Chi tiết này tương đương với pu-li bị động.

    Các con lăn, hoặc các bánh xe, nằm giữa hai các đĩa hoạt động như những dây đai, truyền lực từ đĩa này sang đĩa kia.

    Các bánh xe có thể xoay theo hai trục. Nó quay quanh trục ngang và lên hoặc xuống quanh trục dọc, cơ cấu này cho phép các bánh xe tiếp xúc vào các chỗ khác nhau trên đĩa. Khi các bánh xe này tiếp xúc gần tâm của đĩa chủ động, thì chúng sẽ phải tiếp xúc tại gần mép của đĩa bị động, kết quả là tốc độ giảm nhưng mômen xoắn tăng (đó là số mạnh). Khi các bánh xe tiếp xúc với đĩa chủ động gần mép đĩa, chúng sẽ tiếp xúc với đĩa bị động tại tâm đĩa, kết quả là tốc độ tăng nhưng mômen xoắn giảm (đó là số nhanh). Sự lên xuống đơn giản của các bánh xe tạo nên những thay đổi lớn đến tỷ số truyền, mang lại sự êm ái, sự thay đổi tỷ số tức gần như tức thời.

    Hộp số CVT dạng thủy tĩnh

    Cả hai loại hộp số CVT dạng puli-dây đai và dạng con lăn là những điển hình của hộp số CVT ma sát, nó hoạt động bằng cách thay đổi bán kính giữa tiếp điểm của hai vật thể đang quay. Còn có một loại CVT khác, được biết đến với tên gọi là CVT thủy tĩnh, loại hộp số này sử dụng các bơm thể tích để thay đổi lưu lượng chất lỏng vào các mô-tơ thủy tĩnh. Ở loại hộp số này, các chuyển động quay của động cơ sẽ vận hành một Bơm thủy lực dạng thể tích ở đầu chủ động. Chiếc bơm này biến chuyển động quay của động cơ thành dòng chảy của chất lỏng. Rồi, với một Động cơ thủy lực cũng dạng thể tích ở đầu còn lại, dòng chảy của chất lỏng được biến trở lại thành chuyển động quay.



    Thường thì hộp số thủy tĩnh được kết hợp với một bộ bánh răng hành tinh và ly hợp để tạo ra một hệ thống gọi là hộp số thủy cơ khí (hydromechanical). Hộp số thủy cơ khí truyền lực từ động cơ đến các bánh xe với ba chế độ. Ở vận tốc thấp, công suất được truyền bằng thủy lực, ở vận tốc cao, công suất được truyền bằng cơ khí. Giữa hai cực này, hộp số sử dụng cả kiểu thủy lực và cơ khí để truyền công suất. Hộp số thủy cơ khí rất lý tưởng cho ứng dụng hạng nặng, vì thế nó rất phổ biến ở các xe máy cày nông nghiệp và các loại xe địa hình.

    Lợi ích của CVT



    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.

    Một cuộc chạy thử CVT

    Ô tô được lắp CVT đã trở nên phổ biến ở châu Âu từ nhiều năm nay. Nhưng đã phải mất một thời gian để cho công nghệ này đặt chân vào thị trường Mỹ. Chiếc xe đầu tiên lắp CVT được bán ở Mỹ là Subaru Justy.

    [IMG]
    Subaru Justy

    Được bán từ năm 1989 - 1993, chiếc Justy chưa bao giờ tạo được sự chú ý của các tay lái Mỹ. Vậy có gì khác nhau ở những chiếc xe có CVT mới hơn như Saturn Vue, Audi A4 và Audi A6, Nissan Murano và Honda Insight? Câu trả lời hay nhất là hãy mang một trong những chiếc xe này ra chạy thử.

    Khi bạn nhấn ga chiếc xe có CVT, bạn sẽ nhận thấy sự khác biệt ngay lập tức. Tua máy sẽ vọt lên mức mà tại đó sinh công tối đa và dừng tại đó. Nhưng chiếc xe chưa phản ứng ngay. Rồi một tích tắc sau, hộp số nhập cuộc, chiếc xe tăng tốc chậm, ổn định và chẳng có sự sang số nào. Về lý thuyết, một chiếc xe có CVT sẽ tăng đạt tốc độ 100km/h nhanh hơn 25% của chiếc xe có cùng động cơ với hộp số tay. Đó là do CVT biến đổi từng điểm trên đường cong vận hành của động cơ sang các điểm tương ứng trên đường cong vận hành của chính nó.

    Nếu bạn nhìn vào đường cong sinh công ở chiếc xe không có CVT, bạn sẽ nhận thấy đúng là vậy. Chú ý đồng hồ tua trong trường hợp này cho thấy tua máy nhấp nhổm khi đổi số, điều đó được ghi nhận như một mũi nhọn trên đường cong sinh công (và khi đó lái xe cảm thấy hẫng một cái).

    CVT có hiệu quả đều nhau khi leo dốc. Không còn bị "đuối", bởi vì các chu kỳ quay của CVT giảm một cách vô cấp xuống đến một tỷ số truyền phù hợp với tình trạng mặt đường. Hộp số tự động thông thường chuyển số lên xuống cố gắng tìm một số thích hợp, như thế kém hiệu quả hơn nhiều.

    Với tất cả những ưu điểm của mình, CVT cũng có một số nhược điểm. Ở Mỹ, người ta vẫn đang cố gắng vượt qua một vấn đề mang thuộc về quan niệm. Ví dụ, chiếc Subary Justy được biến đến như là một chiếc xe nhỏ bé nhu nhược. Theo truyền thống, các hộp số CVT dạng dây đai bị giới hạn ở một mức mômen mà nó có thể xử lý được và nó nặng hơn, lớn hơn so với những phiên bản số tự động hoặc số tay. Các tiến bộ về công nghệ đã đặt CVT vào vị trí cạnh tranh - CVT của chiếc Nissan Murano có thể thích ứng với động cơ V6 3.5 lít, 245 mã lực - nhưng ấn tượng ban đầu bao giờ cũng khó phai.


    HIENDAIHOA.COM (theo: otosaigon)

Chia sẻ trang này