bài thuyết trình nhóm 2

định ngh ĩa h ộp s ố:
H ộp s ốlà b ộph ận truy ền s ứ
c m ạnh t ừđộn g c ơđến h ệd ẫn độn g. H ộp
s ốdùng để thay đổi t ỉ s ốtruy ền nh ằm thay đổi mô men xo ắn ở các
bánh xe, đồn g th ời thay đổi t ốc độ ch ạy xe phù h ợ
p vớ
i sứ
c c ản bên
ngoài.Theo lý thuy ết, độn g c ơđốt trong ch ỉ sinh công và mô men xo ắn
t ối đa ở d ải tua máy h ẹp. H ộp s ốcho phép t ỉ s ốtruy ền c ủa độn g c ơvà
c ầu d ẫn độn g thay đổi khi xe t ăng và gi ảm t ốc độ, thay đổi s ốđể độn g
c ơluôn làm vi ệc ở d ướ
i đi ểm gi ới h ạn và ho ạt độn g g ần v ớ
i vòng tua
lý t ưở
n g nh ất. Ởch ếđộ lý t ưở
n g, h ộp s ốs ẽduy trì được t ỷs ốtruy ền
để độn g c ơluôn luôn ho ạt độn g ở vòng tua máy t ối ưu nh ất.
nhiệm vụ của hộp số:

- Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi mô men xo ắn ở
các bánh xe chủ động của xe, đồng thời thay đổi tốc độ chạy xe phù
hợp với sức cản bên ngoài.
- Thay đổi chiều chuyển động của xe (tiến và lùi).
- Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tùy
ý mà không cần tắt máy và mở ly hợp.
- Dẫn động lực học ra ngoài cho các bộ ph ận công tác c ủa xe chuyên
dùng
- Hộp số phải có đủ tỉ số truyền một cách hợp lý để nâng cao tính kinh
tế và tính động lực học của ô tô.
- Hộp số phải có hiệu suất truyền lực cao, khi làm việc không gây tiếng

ồn, thay đổi số nhẹ nhàng không sinh lực va đập ở các bánh răng.
Yêu cầu của hộp số :
để đảm bảo các công dụng hộp số còn phải thỏa mãn các yêu cầu
sau :


-

Khi gài số ko sinh ra các lực va đập lên các bánh răng và hệ
thống truyền . vì vậy độ ng cơ phải có bộ đồng tốc để gài số hoặc
ống gài số

-

hộp số phải có tỉ số truyền cần thiết nhằm đả m bảo t ốt tính ch ất
động lực học và tính kinh tế của nhiên liệu khi làm việc

-

hộp số phải có vị trí trung gian để ngắt chuy ển độ ng kh ỏi h ệ
thống truyền lực trong thời gian dài phải có cơ cấu chống gài hai
số cùng một lúc để đả m bảo an toàn cho hộp số không bị gãy vỡ
răng

-

hộp số phải có số lùi để cho xe chuyển động lùi đồng thời phải
có cơ cấu chống gài số lùi 1 cách ngẫu nhiên

-

hộp số phải điều khiển nhẹ nhàng làm việc êm ít tiếng ồn và hiệu
suất làm việc cao.

Phân loại :
•

hộp số sàn
Đây là loại hộp số có tuổi đời lớn nhất, đi cùng với đó là cấu tạo đơn giản, giá thành
rẻ và độ tin cậy cao. Loại hộp số này sử dụng ly hợp ma sát dạng đĩa để ngắt hoặc
kết nối chuyển động từ động cơ xuống hộp số. Ly hợp này được điều khiển bời
người lái thông qua bàn đạp ly hợp (chân côn). Bên trong hộp số là các trục sơ cấp
(đầu vào từ động cơ), trục thứ cấp (đầu ra khỏi hộp số) và trục trung gian (đối với
hộp số 3 trục). Trên các trục này là các bánh răng ăn khớp cố định với nhau tạo nên
các tỷ số truyền ứng với từng cấp số của xe.Khi muốn chuyển số, người lái đạp bàn
đạp ly hợp để ngắt kết nối từ động cơ xuống hộp số, kết hợp với thao tác trên cần số
theo sơ đồ có sẵn, qua đó đưa các bánh răng gài số (thông qua các liên kết cơ khí)
đến được vị trí bánh răng ứng với số truyền tương ứng.

cấu tạo:(1) Để nối/ngắt công suất truyền từ động cơ bằng cách điều khiển cần chuyển

số.
(2) Để tăng mômen quay khi khởi hành và leo dốc.
(3) Để truyền động đến các bánh xe ở tốc độ cao khi đang chạy với tốc độ lớn.
(4) Để truyền động đến các bánh xe khi chạy lùi.
Sơ đồ chuyển số:
Đồ thị ở bên trên trình bày các đường cong tính năng truyền động chỉ rõ mối quan hệ
giữa lực truyền động và tốc độ của xe từ số 1 đến số 6

1. Các đường cong tính năng truyền động
Nói một cách lý tưởng, đường biểu diễn lực truyền động của động cơ cần phải thay đổi
liên tục như đường cong A ở đồ thị này. Tuy nhiên, lực truyền động thực tế của hộp số
loại thông thường không thay đổi liên tục từ số 1 đến số 6.
Do đó, lực truyền động của động cơ sẽ có hiệu quả khi thu hẹp khu vực gạch chéo
trong đồ thị để gần với đường cong này.
Có thể phỏng đoán rằng lực truyền động sẽ đến gần đường cong lý tưởng A khi tăng số
lượng các số truyền lên. Tuy nhiên, thiết kế của hộp số như vậy sẽ trở nên phức tạp và
làm cho việc điều khiển hộp số của người lái cũng phức tạp.
Vì vậy, số lượng các số truyền là từ 4 đến 6.
Số truyền 5 được sử dụng nhiều nhất.
(1) Khởi hành
Khi xe khởi hành, cần có công suất lớn, nên người ta sử dụng số truyền 1 có lực truyền
động lớn nhất.
(2) Xe chạy
Sau khi khởi hành, người ta dùng số 2 và số 3 để tăng tốc độ của xe.
Người ta dùng các số truyền này vì chúng có giới hạn tốc độ cao hơn số 1 và cần
không nhiều lực truyền động.
(3) Xe chạy ở tốc độ cao
Khi xe chạy ở tốc độ cao, người ta dùng các số 4, số 5 và số 6 để tiếp tục tăng tốc độ
của xe. Việc sử dụng các số truyền với lực truyền động nhỏ và hạ thấp tốc độ của động
cơ sẽ giảm mức tiêu thụ nhiên liệu.
(4) Chạy lùi
Khi sử dụng số lùi, bánh răng trung gian số lùi được nối khớp, bánh răng số lùi sẽ đổi
• tỉ số chuyền : 1. Tỷ số truyền giảm tốc
Tỷ số truyền giảm tốc hộp số sàn được thể hiện như sau:

Nếu bánh răng bị động có 38 răng và bánh răng chủ động có 12 răng chẳng hạn, thì tỷ
số truyền giảm tốc của số 1 là 38/12 = 3,166.
Khi trục sơ cấp truyền chuyển động quay và mômen quay cho trục thứ cấp, tốc độ

quay sẽ giảm xuống và mômen quay sẽ tăng lên theo tỷ số truyền giảm tốc của các
bánh răng này.
Mômen đầu thứ cấp = Mômen đầu sơ cấp x Tỷ số truyền
Số vòng quay đầu sơ cấp = Số vòng quay đầu thứ cấp x Tỷ số truyền
Điều này cho thấy rằng tỷ số truyền càng lớn thì mômen quay càng tăng, còn số vòng
quay cànggiảm..
Nghĩa là xe có thể chạy ở tốc độ càng cao khi tỷ số truyền càng nhỏ, mặc dù lực truyền
động giảm xuống.
Cơ cấu vận hánh số sàn:


Loại 1 điều khiển dẫn động cơ khí :
Loại này liên kết cần chuyển số với hộp số bằng cáp hoặc các thanh nối, v.v..
Người ta dùng loại này ở các xe động cơ đặt trước – dẫn động bánh trước(ví dụ
như:Kia Picanto, Toyota Yaris, Mazda 2, Mitsubishi Mirage, Mitsubishi Attrage, Mazda 3, Honda
City, Toyota Vios, Nissan Sunny, Kia K3, Honda Civic, Toyota Corrolla, Ford Fiesta, Ford
Focus,v.v....), và có đặc điểm là gây ra ít rung động và tiếng ồn, và có thể dễ dàng

thiết

kế vị trí của cần chuyển số.
loại 2 điểu khiển dẫn động trực tiếp
Loại này lắp cần chuyển số trực tiếp trên hộp số. Người ta dùng loại này ở các xe
xe động cơ đặt trước – dẫn động bánh sau(ví dụ như: BMW Z4, Mercedes-Benz
SLK/SLC, Toyota 86/Subaru BRZ, Hyundai Genesis, Nissan 370Z, Ford Mustang,v.v….,) vì các
thao tác chuyển số nhanh và dễ xử lý

Đường truyền công suất của hộp số sàn ô tô
Người ta đặt hộp số ngang ở đầu bên trái hoặc bên phải của động cơ lắp ngang ở các
xe động cơ đặt trước – dẫn động bánh trước.

Người ta đặt hộp số dọc ở phía sau của động cơ lắp dọc ở các xe động cơ đặt trước
– dẫn động bánh sau.
1. Điều khiển hộp số ngang
Vị trí số trung gian
Công suất từ động cơ không được truyền từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp, nên cũng không truyền
sang bộ vi sai.
Mũi tên xanh: Truyền công suất
Mũi tên đỏ: Chiều quay
Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay còn chiều rộng của mũi tên thể hiện mômen quay.
Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, còn chiều rộng của mũi tên càng rộng mômen quay càng
lớn.

Số 1
Bánh răng của trục thứ cấp ăn khớp với bánh răng số 1 của trục sơ cấp truyền công
suất đến bộ vi sai qua bánh răng dẫn vi sai.
Mũi tên xanh: Truyền công suất
Mũi tên đỏ: Chiều quay
Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay còn chiều rộng của mũi tên thể hiện mômen
quay.
Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, còn chiều rộng của mũi tên càng rộng mômen
quay càng lớn.
Số 3
Bánh răng trục thứ cấp đang quay ăn khớp với bánh răng số 3 của trục sơ cấp truyền
công suất đến bộ vi sai qua bánh răng dẫn vi sai.
Mũi tên xanh: Truyền công suất
Mũi tên đỏ: Chiều quay


Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay còn chiều rộng của mũi tên thể hiện mômen
quay.

Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, còn chiều rộng của mũi tên càng rộng mômen
quay càng lớn.
Số lùi
Gài khớp bánh răng trung gian số lùi với bánh răng số lùi của trục sơ cấp.
Gài khớp bánh răng của trục thứ cấp với bánh răng trung gian số lùi truyền công suất
để quay ngược chiều đến bộ vi sai qua bánh răng dẫn vi sai.
Mũi tên xanh: Truyền công suất
Mũi tên đỏ: Chiều quay
Mũi tên tím: Chiều quay của bánh răng đảo chiều lồng không
Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay còn chiều rộng của mũi tên thể hiện mômen
quay.
Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, còn chiều rộng của mũi tên càng rộng mômen
quay càng lớn.
Mũi tên xanh: Truyền công suất
Mũi tên đỏ: Chiều quay
Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay còn chiều rộng của mũi tên thể hiện mômen
quay.
Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, còn chiều rộng của mũi tên càng rộng mômen
quay càng lớn.

2. điều khiển hộp số dọc
Đối với hộp số dọc đơn giản hơn rất nhiều so với hộp số ngang trục sơ cấp và trục
thứ cấp được bố trí trên cùng một đường tâm và bánh răng đảo chiều liên kết trục sơ
cấp và trục thứ cấp để truyền công suất.
Ưu điểm và nhược điểm của hộp số sàn:

Ưu điểm:
Hộp số sàn tiết kiệm nhiên liệu, tuy nhiên, hiện nay công nghệ hộp số tự
động mới được trang bị nhiều cấp số hơn, làm giảm bớt khoảng cách về
khả năng tiết kiệm nhiên liệu so với hộp số sàn, số tay.

Nhược điểm:
Với việc bất tiện trong việc phải thực hiện quá nhiều thao tác khi lái xe, các
thao tác chân côn và cần số liên tục khiến hộp số sàn dần đánh mất đi
khách hàng, họ quay sang lựa chọn loại hộp số tự động. Tuy nhiên đây
cũng là điểm khiến nhiều tài xế là tín đồ chân chính của loại hộp số ô tô này


• hộp số tự động:
Hộp số tự động
Ngày nay, khái niệm hộp số tự động đã không còn là cái tên xa lạ nữa vì nó đang
ngày càng trở nên gần gũi đối với người sử dụng. Với những tính năng ưu việt mà
một chiếc hộp số cơ khí không thể thực hiện được như chuyển số tự động, quá trình
chuyển số êm dịu không gây mệt mỏi cho người lái, tổn hao công suất qua hệ thống
truyền lực thấp...vv. Hộp số tự động đang dần chiếm ưu thế và ngày càng được sử
dụng rộng rãi trên những phương tiện di chuyển. Tuy vậy, mỗi khi nhắc đến hộp số
tự động, người ta sẽ hình dung ngay đến một chiếc xe hơi đời mới, với đầy đủ các
tính năng hiện đại vào thời điểm này. Nhưng trên thực tế, chắc hẳn ít người biết
được rằng những chiếc hộp số tự động và hiện đại như vậy từ lâu đã được trang bị
trên những chiếc xe tải chuyên dụng hạng nặng (tải trọng từ 40 tấn cho đến hàng
trăm tấn) hay trên những chiếc máy công trình như máy ủi, máy xúc lật bánh lốp...vv.
Bài viết này sẽ đề cập một loại hộp số tự động hiện đang được trang bị trên những
chiếc xe tải chuyên dụng hạng nặng của hãng Caterpillar, đó là loại hộp số tự động
Powershift Transmission.
Cấu tạo của hộp số tự động
Về cơ bản, cấu tạo và hoạt động của hộp số này không khác gì những chiếc hộp số
được trang bị trên những chiếc xe con hiện nay. Trước hết, chúng ta xem lại toàn bộ
cấu trúc của một hệ thống truyền lực điển hình trên ô tô như sau: Động cơ->Ly hợp>Hộp số->Vi sai->Truyền động cuối
Đối với xe trang bị hộp số cơ khí, ly hợp thường là loại ly hợp cơ khí (ly hợp đĩa ma
sát khô, đĩa ma sát ướt..vv). Nhưng đi với loại hộp số tự động, ly hợp thường là loại
biến mô thuỷ lực(Torque converter-hay còn gọi là bộ chuyển đổi mômen xoắn). Về

mặt cấu tạo, hộp số tự động bao gồm những thành phần cơ bản: Các bộ bánh răng
hành tinh kết hợp, các bộ ly hợp thuỷ lực, bộ điều khiển điện tử-thuỷ lực.

(Hình 1)
bao gồm 3 bộ phận chính:
- Bánh răng định tinh (còn gọi là bánh răng trung tâm
hay bánh răng mặt trời) nằm ở giữa.
- Các bánh răng hành tinh nhỏ ăn khớp và xoay quanh
bánh răng định tinh, được lắp cố định trên lo^ng_
hành tinh.
- Vòng răng (ngoài cùng bao quanh và ăn khớp trong
với các bánh răng hành tinh nhỏ). Trong hộp số tự
động, vòng răng thường được chế tạo thêm rãnh răng ở
bề mặt bên ngoài để ăn khớp với các đĩa ma sát của ly
hợp, như vậy các đĩa ma sát sẽ chuyển động cùng với
vòng răng
Bất kể 1 trong 3 bộ phận trên đều có thể đóng vai trò
dẫn mômen xoắn(bộ phận đầu vào), khi đó 1 trong 2 bộ
phận còn lại đóng vai trò nhận mômen xoắn ra(đầu ra)
và bộ phận cuối cùng phải bị giữ cố định. Với mỗi sự
thay đổi từ một bộ phận dẫn(đầu vào) hoặc bộ phận bị
giữ sẽ cho một tỷ số truyền đầu ra khác nhau về mômen


xoắn và trong một vài trường hợp có thể cho ra chiều
quay ngược lại.

bộ ly hợp thủy lực

bao gồm Vỏ ly hợp, các đĩa ma sát, các tấm thép ma

sát, cụm lò xo và piston.
Đĩa ma sát và tấm thép ma sát được lần lượt được xếp
chồng lên nhau. Đĩa ma sát được bắt cố định vào vòng
răng ngoài(của bộ BRHT) nhờ rãnh răng, khi công suất
truyền qua bộ BRHT, vòng răng chuyển động và các đĩa
ma sát cũng sẽ chuyển động theo. Các tấm ma sát được
xếp trong vỏ ly hợp và được giữ cố định bởi 1 chốt
chống xoay trên vỏ ly hợp. Khi không có áp suất dầu,
lò xo giữ piston không ép vào đĩa ma sát, do đó đĩa
ma sát và tấm ma sát không tiếp xúc với nhau. Khi
đóng ly hợp, áp suất dầu khoang sau piston tăng đẩy
piston thắng lực lò xo dịch chuyển sang bên phải,
chuyển động của các đĩa ma sát được dẫn động bởi vòng
răng bị hãm lại do bị ép vào các tấm thép ma sát cố
định. Lúc này vòng răng chính là một bộ phận bị giữ
cố định trong bộ BRHT.
Bộ điều khiển điện tử-thuỷ lực
Trong quá trình vận hành, công việc chuyển số được
thực hiện hoàn toàn tự động nhờ vào việc tính toán và
xử lý của bộ điều khiển điện tử hộp số. Bộ điều khiển
điện tử của hộp số là nơi tiếp nhận các thông tin đầu
vào từ các cảm biến, xử lý thông tin và cung cấp dòng
điện điều khiển đến các van điện từ thực hiện công
việc đóng mở đường dầu đến các ly hợp.
Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động

Hình số 3 giới thiệu loại hộp số tự động
với 5 số tiến và 1 số lùi. Mômen xoắn từ
trục khuỷu động cơ được truyền đến trục
của biến mô và sẽ được nối với trục vào

của hộp số thông qua việc đóng ly hợp
tiến(Ly hợp hướng-cho số tiến) hoặc ly
hợp số 5(Ly hợp hướng-cho số lùi). Sau
đó mômen xoắn từ trục vào hộp số sẽ được
truyền sang trục ra hộp số bằng cách lần


lượt đóng các ly hợp số từ số 1 đến số 5
tương ứng với các số di chuyển của xe.
Như vậy, để mômen xoắn có thể truyền đến
trục ra của hộp số, luôn luôn có 2 ly
hợp thuỷ lực phải được đóng. Như vậy, để
mômen xoắn có thể truyền đến trục đầu
ra, luôn luôn phải có 2 ly hợp được
đóng. Thứ nhất là ly hợp hướng(ly hợp
tiến hoặc ly hợp lùi), thứ hai là ly hợp
số(từ ly hợp số 1 đến ly hợp số 5). Dưới
đây là bảng ly hợp ăn khớp với từng số
di chuyển của xe:
Ở vị trí số trung gian(N), chỉ có ly hợp
số 2 ăn khớp nhưng ly hợp số tiến chưa
ăn khớp, do đó mômen xoắn không thể
truyền đến trục đầu ra của hộp số.
Quá trình chuyển sang số 1 được thực
hiện bằng cách đóng ly hợp số tiến và ly
hợp số 1. Ly hợp số tiến đóng cho phép
mômen xoắn được truyền từ trục biến mô
sang trục vào của hộp số. Ly hợp số 1
đóng và giữ cố định lo^ng_ hành tinh của
bộ BRHT số 1, mômen xoắn được truyền qua

bộ BRHT số 1 và 2 tới trục ra của hộp
số.
Ở số 2, ly hợp tiến đóng, mômen xoắn từ
trục biến mô đến trục vào hộp số và dẫn
động bánh răng định tinh của bộ BRHT số
2. Ly hợp số 2 đóng giữ cố định vòng
răng ngoài của bộ BRHT số 2. Do đó mômen
xoắn được truyền ra lo^ng_ hành tinh, mà
lo^ng_ hành tinh được nối với trục ra
nên mômen xoắn được truyền sang trục ra


của hộp số. Tương tự, các số 3, 4, 5 lần
lượt được thực hiện theo thứ tự đóng ly
hợp theo như bảng trên, chỉ khác nhau về
đường truyền mômen xoắn qua các bộ
BRHT.
Đối với số lùi, ly hợp số 5 ăn khớp cho
phép mômen xoắn được truyền từ trục biến
mô sang trục bánh răng định tinh. Ly hợp
số 2 đóng sẽ giữ giữ cố định vòng răng
ngoài của bộ BRHT số 2. Mômen xoắn được
đổi chiều khi truyền từ trục bánh răng
định tinh qua các bộ BRHT số 2 và số 3
sau đó tới trục ra của hộp số.
• HỘP SỐ VÔ CẤP CVT
Hơn 500 trước đây, Leonardo da Vinci là người đặt ý tưởng cho hộp số vô cấp CVT
(Continuously variable transmission – hay hộp số có tỷ số truyền biến thiên vô cấp). Hiện nay
hộp số vô cấp đang thay thế cho hộp số hành tinh trên một số xe hơi và được nhiều hãng xe
lớn như General Motors, Audi, Honda, Nissan phát triển và ứng dụng trên nhiều sản phẩm

của mình.
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.
Cơ sở của hộp số vô cấp CVT
Không giống như những hộp số tự động truyền thống, hộp số vô cấp CTV không có các cặp bánh
răng để tạo tỷ số truyền. Điều này có nghĩa là nó không có sự ăn khớp giữa các bánh răng. Loại
CVT thông thường nhất hoạt động trên một hệ thống puli (ròng rọc) và dây đai truyền cho phép một
sự thay đổi vô cấp và liên tục giữa giới hạn thấp nhất và cao nhất mà không có sự tách biệt riêng rẽ
các vị trí số (xem hình 2)
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.
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.
(xem hình 3)
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. (xem hình 4)
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.
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 mômen động cơ cao hơn và êm hơn so với dây đai cao su.

Một vài dạng CVT khác
1. Torodial CVT
Một phiên bản khác của CVT đó là Toroidal CVT nhưng thay dây đai và puli bằng các đĩa và con lăn.
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.
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).
2. Hydrostatic CVT
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.
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.
HỘP SỐ LY HỢP KÉP

Sơ lược lịch sử
Người đã sáng tạo ra hệ thống ly hợp kép là một kỹ sư ô tô trẻ tuổi, Adolphe Kegresse được biết
đến nhiều nhất trong vai trò người đã phát triển loại xe half-track (với bánh lốp đằng trước và bánh
xích phía sau), giúp chiếc xe có thể vượt qua nhiều loại địa hình phức tạp khác nhau. Năm 1939,
Kegresse đã thai nghén ý tưởng về hệ thống hộp số trang bị ly hợp kép với hy vọng sử dụng nó
trong chiếc xe huyền thoại, Citroen “Traction”.
Cấu tạo và cải tiến mới
- Tuy gọi là hộp số ly hợp kép nhưng DCT lại không có bàn đạp ly hợp để người lái sử dụng mỗi khi
chuyển số. Bộ đôi ly hợp ở đây thuộc loại ly hợp ma sát ướt, nghĩa là các đĩa ma sát được ngâm
trong dầu và sự tách, nối của nó được điều khiển bằng cơ cấu chấp hành: thuỷ lực-điện từ. Hai ly
hợp này hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau, một điều khiển các bánh răng cấp số lẻ (1, 3, 5 và
bánh răng gài số lùi), trong khi ly hợp còn lại có nhiệm vụ điều khiển bánh răng gài số chẵn (2, 4 và
số lùi). Với kết cấu như vậy, khi quá trình tăng số (1 - 2 - 3…) hoặc giảm số (5 - 4) xảy ra sẽ không bị
mất mát công suất. Đồng thời, việc gài các số truyền thực hiện một cách tự động tuỳ thuộc vào chế
độ hoạt động của động cơ và sức cản của mặt đường (nếu người lái chọn chế độ tự động hoàn
toàn). Vì vậy nó luôn đảm bảo được lực kéo phù hợp với sức cản chuyển động, bảo đảm được chất
lược động lực học và tính kinh tế nhiên liệu của ô tô
- Kết cấu của bộ ly hợp ma sát ướt: Giống như biến mô thuỷ lực, bộ ly hợp ma sát ướt sử dụng áp
suất dầu để điều khiển các bánh răng. Và sự nối ngắt của ly hợp thông qua các pittông và lò xo hồi
vị. Điều khiển ly hợp này bằng cơ cấu điện từ và thuỷ lực, giống như quá trình điều khiển của hộp số
tự động.
- Kết cấu đặc biệt của DCT chính là hệ trục trung tâm gồm hai trục lồng nhau có đường tâm đồng
trục. Trục thứ nhất (màu đỏ): một đầu (bên trái) liên kết với ly hợp thứ nhất (màu đỏ) bằng then hoa,
trên thân trục bao gồm 3 bánh răng có kích thước khác nhau ăn khớp với các bánh răng trên trục
thứ cấp thứ nhattấo ra các cấp số: 1, 3, 5. Trục còn lại (màu xanh), một đầu lắp với ly hợp thứ 2
(màu xanh), trên thân trục gồm 2 bánh răng ăn khớp với 2 bánh răng trên trục thứ cấp thứ hai tạo ra
2 cấp số 2, 4 và thêm một số lùi.
- Cấu tạo đặc biệt của hệ trục trung tâm và bộ đôi ly hợp cho phép quá trình chuyển số nhanh hơn
và êm hơn hộp số tay truyền thống? Tại sao vậy? Chúng ta hãy cùng hình dung lại thao tác sang số
của hộp số tay: Khi người điều khiển muốn chuyển số, đầu tiên cần phải giảm ga sau đó tác động

vào bàn đạp ly hợp để ngắt ly hợp, do vậy mô-men động cơ không truyền tới trục sơ cấp của hộp số


và người lái thực hiện việc chuyển số. Tiếp theo sau, người lái nhả bàn đạp và ly hợp được nối lại
đồng thời công suất động cơ truyền tới hộp số. Mô men được phân bố theo trạng thái: ON-OFF-ON
trong suốt quá trình chuyển số.
Như vậy, độ êm dịu của xe khi sang số phụ thuộc rất nhiều vào kĩ năng của người điều khiển.
Khoảng thời gian OFF càng bé thì xe bớt bị rung, giật đồng thời không bị tổn hao công suất máy. Tuy
nhiên, DSG hoàn toàn có thể khắc phục được yếu điểm trên của hộp số tay nhờ vào sự hoạt động
độc lập của hai ly hợp. Quá trình chuyển số như sau: Giả sử ở thời điêm hiện tại, xe đang di chuyển
ở số 2, lúc này ly hợp 2 đóng (màu xanh), ly hợp 1 mở, khi đó dòng công suất được từ động cơ qua
ly hợp 2, qua trục và bộ đồng tốc tới trục sơ cấp và tới bộ vi sai (xem hình vẽ). Xe tiếp tục gia tăng
tốc độ, máy tính sẽ tìm kiếm vị trí số kế tiếp, và bánh răng số 3 được chọn. Khi người điều khiển
chuyển số, ngay lập tức ly hợp 2 sẽ được ngắt, đồng thời ly hợp 1 đóng, và dòng công suất sẽ vẫn
tiếp tục truyền từ động cơ tới trục thứ cấp và dẫn động bộ vi sai. Như vậy, thời gian chuyển từ số 2
lên 3 rất bé, do vậy dòng mô-men gần như không bị ngắt quãng. Cũng theo nguyên lý đó, khi người
lái giảm số chu trình sẽ diễn ra ngược lại. Toàn bộ quá trình chuyển số sẽ được máy tính kiểm soát
và ra lệnh cho cơ cấu chấp hành chọn bánh răng và đòng hoặc ngắt từng ly hợp. Nếu người lái chọn
chế độ tự động hoàn toàn hoặc chế độ điều khiển số tay. ở chế độ tự động thì bộ đôi ly hợp hoạt
động như một biến mô thuỷ lực của hộp số tự động truyền thống, còn nếu sử dụng chế độ số tay,
người lái cũng không phải mất thêm thao tác dùng chân trái để điều hành bàn đạp ly hợp.
- Khối điều khiển: Dựa vào thông tin từ các cảm biến: cảm biến vị trí số, cảm biến tốc độ xe, cảm
biến vị trí bướm ga, cảm biến tốc độ động cơ đưa về, máy tính sẽ ra lệnh điều khiển thông qua cơ
cấu chấp hành.
- Cơ cấu chấp hành: Trong DCT van điều khiển điện từ đóng vai trò là cơ cấu chấp hành, thực hiện
việc đóng mở các đường dầu. Van điều khiển từ bao gồm lõi thép từ, cuộn dây.

BIẾN MÔ
Nguyên lý hoạt động:
Cũng giống như những chiếc xe dùng hộp số cơ, những chiếc sử dụng hộp số tự động

cần phải có cách để cho động cơ vẫn quay trong khi những chiếc bánh xe và bánh răng
trong hộp số chuyển động tới vị trí dừng. Những chiếc xe có hộp số cơ dùng một khớp
ly hợp để tách hoàn toàn động cơ ra khỏi hộp số. Những chiếc xe có hộp số tự động
dùng bộ chuyển đổi momen.


Bộ chuyển đổi momen là một loại khớp nối dầu, cho phép động cơ quay có phần độc
lập với hộp số. Nếu động cơ đang ở vòng tua thấp, như khi xe đang ở chế độ không tải
hoặc chuẩn bị dừng xe, lượng momen xoắn đi qua bộ chuyển đổi momen rất nhỏ, do
đó, giữ cho xe đứng yên chỉ cần một áp lực nhẹ trên pê đan phanh.
Nếu bạn định dậm lên peđan ga khi chiếc xe đang dừng thì xe sẽ lập tức chuyển động
về phía trước ngay, khi đó nếu muốn xe dừng xe thì chuyển chân từ bàn đạp ga sang vị
trí bàn đạp phanh. Điều này có thể giải thích như sau: khi bạn dậm lên chân ga, máy
tăng tốc và bơm thêm dầu vào bộ chuyển đổi momen, làm cho nhiều momen xoắn được
truyền tới 4 bánh xe hơn.
2. Cấu tạo bộ chuyển đổi momen
Hộp vỏ của bộ chuyển đổi momen được gắn với một bánh đà của động cơ, nó quay
theo tốc độ động cơ. Các cạnh bên cấu thành bơm của bộ chuyển đổi momen được
gắn liền với hộp vỏ, do đó, chúng cũng quay theo tốc độ quay của động cơ. Nhìn vào
mặt cắt bên dưới, ta có thể thấy các bộ phận bên trong bộ chuyển đổi momen được nối
với nhau như thế nào.
Bơm bên trong bộ chuyển đổi momen là một loại bơm li tâm. Khi nó quay, dầu văng ra
bên ngoài, giống như vòng quay của một máy giặt làm văng nước và quần áo hướng ra
bên ngoài thành máy giặt. Khi dầu văng ra phía ngoài, chân không được tạo ra để hút
nhiều dầu vào giữa.
Sau đó, dầu đi vào các lá tuabin được nối với hộp số. Tuabin làm cho hộp số quay, đây
chính là yếu tố cơ bản làm cho chiếc xe của bạn chuyển động. Bạn có thể thấy trong
hình bên dưới các lá tuabin được uốn cong. Điều này có nghĩa là dầu đi vào tuabin từ
bên ngoài và nó phải thay đổi hướng trước khi đi ra khỏi tâm tuabin. Chính sự thay đổi
hướng này đã làm cho tuabin quay.

Để thay đổi hướng chuyển động của một vật, bạn phải tác động một lực lên vật đó - -Sẽ
chẳng có gì khác nhau nếu vật đó là một chiếc ô tô hay một giọt dầu. Và bất kể bạn
dùng cái gì để tác động một lực làm vật đó chuyển động bạn cũng sẽ cảm nhận được
một lực nhưng theo chiều ngược lại. Do đó, khi tuabin làm cho dầu chuyển hướng thì
ngược lại, dầu làm cho tuabin quay.
Dầu ra khỏi tuabin ở chính giữa tâm tuabin, chuyển động theo một hướng khác so với
khi nó đi vào tuabin. Nếu nhìn vào mũi tên ở hình vẽ bên trên, bạn có thể thấy rằng dầu
đi ra khỏi tuabin theo hướng chuyển động ngược với hướng quay của bơm (và động
cơ). Nếu dầu đi đến bơm, nó sẽ làm cho động cơ quay chậm lại, gây hao phí công. Điều
này lý giải vì sao bộ chuyển đổi momen cần có một stato.


Stato nằm ở chính giữa tâm của bộ chuyển đổi momen. Nhiệm vụ của nó là dẫn hướng
cho dầu quay ngược trở lại từ tuabin trước khi nó chảy đến bơm một lần nữa. Việc này
làm tăng hiệu suất của bộ chuyển đổi momen rất nhanh.
Stato có thiết kế các lá đặc biệt gần như làm chuyển đổi hoàn toàn hướng đi của dầu.
Khớp ly hợp một chiều (bên trong stato) nối stato với một trục cố định trong hộp số
(hướng mà khớp ly hợp làm cho stato quay được chú thích trong hình vẽ trên đây). Do
bố trí như vậy, stato không thể quay khi có dầu - nó chỉ có thể quay theo chiều ngược
lại, buộc dầu phải thay đổi hướng khi nó chạm vào các lá stato.
Khi chiếc xe bắt đầu chuyển động, sẽ xảy ra một số vấn đề nhỏ. Tại một thời điểm,
khoảng 40 dặm/h (64 km/h), lúc này, cả bơm và tuabin đều quay với một vận tốc gần
bằng nhau (bơm luôn quay nhanh hơn một chút). Và cũng tại thời điểm này, dầu quay
trở lại từ tuabin, đi vào bơm, chuyển động cùng chiều với bơm, do đó, không cần đến
stato.
Mặc dù tuabin làm thay đổi hướng chuyển động của dầu và làm cho nó văng ra phía
sau, dầu vẫn dừng chuyển động theo hướng tuabin đang quay vì tuabin đang quay theo
một hướng nhanh hơn dầu được bơm theo một hướng khác. Nếu bạn đang đứng sau
một chiếc Pickup chuyển động với tốc độ 60 dặm/h, và bạn ném một quả bóng về đằng
sau của chiếc Pickup đó với tốc độ 40 dặm/h, quả bóng vẫn sẽ chuyển động về phía

trước với tốc độ 20 dặm/h. Điều này tương tự những gì diễn ra trong tuabin: Dầu bị
văng ra phía sau theo một hướng, nhưng không nhanh bằng khi nó bắt đầu chuyển
động theo chiều ngược lại.
Với các mức tốc độ như vậy, dầu sẽ đập vào các phần sau của các lá stato, làm cho
stato quay tự do trên khớp ly hợp một chiều của nó, do đó, nó không gây cản trở cho
dầu khi đi qua nó.