Nghiên cứu hộp số tự động vô cấp CVT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VƠ CẤP CVT

SVTH:

HỒNG MINH KHÁNH

MSSV:

16145422

SVTH:

TRẦN NGƠ DUY ANH

MSSV:

16145323

GVHD:

TS. HUỲNH PHƯỚC SƠN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÔ CẤP CVT

SVTH:

HỒNG MINH KHÁNH

MSSV:

16145422

SVTH:

TRẦN NGƠ DUY ANH

MSSV:

16145323

GVHD:

TS. HUỲNH PHƯỚC SƠN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc

TP. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 08 năm 2020

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. HỒNG MINH KHÁNH

MSSV: 16145422

2. TRẦN NGƠ DUY ANH

MSSV: 16145323

Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ.
Khóa:

2016-2020

Lớp: 161453A

1. Tên đề tài: Nghiên cứu Hộp số tự động vô cấp CVT

2. Nhiệm vụ đề tài:
1) Tổng quan
2) Giới thiệu chung về hộp số tự động trên ô tô
3) Hộp số tự động vô cấp CVT
4) Chế độ lái và đặc tính của hộp số CVT
5) Kết luận
3 . Sản phẩm đề tài: 02 tập báo cáo kết quả nghiên cứu và 02 đĩa CD nội dung báo cáo
4. Ngày giao đề tài: 02/03/2020
5. Ngày nộp đề tài: 17/08/2020

TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

Bộ môn: Khung gầm

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: HOÀNG MINH KHÁNH

MSSV: 16145422

Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: TRẦN NGÔ DUY ANH

MSSV: 16145323

Hội đồng:

Tên đề tài: Nghiên cứu Hộp số tự động vô cấp CVT
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: TS. Huỳnh Phước Sơn
Ý KIẾN NHẬN XÉT

1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện ĐATN:
2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................

2.3 Kết quả đạt được:
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................

2.4 Những tồn tại (nếu có):
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................


3. Đánh giá
Mục đánh giá

TT
1.

2.

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm

Điểm đạt

tối đa

được

30

Đúng format với đầy đủ hình thức và nội dung các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa

5

học xã hội,…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần hoặc quy trình

15

đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế
Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể ĐATN

10
Tổng điểm

100

4. Kết luận
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng 08 năm 2020
Giảng viên hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

Bộ môn: Khung gầm

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: HOÀNG MINH KHÁNH

MSSV: 16145422

Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: TRẦN NGÔ DUY ANH

MSSV: 16145323

Hội đồng:

Tên đề tài: Nghiên cứu Hộp số tự động vô cấp CVT
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV phản biện: ...................................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT

1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................

2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót tồn tại của ĐATN:
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................

5. Câu hỏi:
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................


6. Đánh giá

Mục đánh giá

TT
1.

2.

Điểm

Điểm đạt

tối đa

được

Hình thức và kết cấu ĐATN

30

Đúng format với đầy đủ hình thức và nội dung các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa

5

học xã hội,…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần hoặc quy trình

15

đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế
Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể ĐATN

10
Tổng điểm

100

7. Kết luận
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo về
TP. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 08 năm 2020

Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Nghiên cứu Hộp số tự động vơ cấp CVT
Họ tên sinh viên:

1. HỒNG MINH KHÁNH

MSSV: 16145422

2. TRẦN NGƠ DUY ANH

MSSV: 16145323

Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện
và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo
yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:
Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 08 năm 2020


LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình học tập tại Khoa Cơ Khí Động Lực – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ
Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, nhờ sự giúp đở và quan tâm của q Thầy Cơ, chúng em
đã tích luỹ thêm nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý giá trong ngành Cơng Nghệ Kỹ Thuật

Ơ Tơ.
Thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp vừa qua là khoảng thời gian chúng em ôn lại kiến
thức mà quý Thầy Cô đã truyền đạt, bên cạnh đó là tích luỹ thêm nhiều kiến thức mới.
Sau thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đề tài: “NGHIÊN CỨU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÔ
CẤP CVT” đã hoàn thành, chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Huỳnh Phước
Sơn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong khoảng thời gian thực hiện đồ án.
Chúng em cũng cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Cơ Khí Động Lực cũng như q Thầy Cơ
trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy, cung cấp cho
chúng em những kiến thức chun mơn cần thiết để hồn thành đồ án cũng như hồn thành
chương trình Đại Học.
Mặc dù đã cố gắng và nổ lực hết mình khi thực hiện đề tài nhưng do kiến thức và thời
gian còn hạn chế nên khơng tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được
những góp ý của q Thầy Cơ để chúng em có được đề tài hồn thiện nhất.
Cuối cùng chúng em kính chúc q Thầy Cơ trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành
phố Hồ Chí Minh lời chúc sức khoẻ và thành cơng trong cơng việc.
Nhóm sinh viên thực hiện
HỒNG MINH KHÁNH
TRẦN NGƠ DUY ANH

i


MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN .................................................................................................................i
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. v
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. x
TỔNG QUAN ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ ............. 3
1.1 Hộp số tự động bánh răng hành tinh .................................................................... 4

1.2 Hộp số ly hợp kép (Dual Clutch Transmission) ................................................... 8
1.3 Hộp số vô cấp (Continuously Variable Transmission) ...................................... 14
CHƯƠNG 2 HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÔ CẤP CVT ....................................................... 16
2.1 Giới thiệu chung ................................................................................................. 16
2.2 Cấu tạo của hộp số vô cấp CVT ......................................................................... 16
2.2.1 Bộ biến mô .................................................................................................. 16
2.2.2 CVT không sử dụng bộ biến mô ................................................................. 21
2.2.3 Bộ truyền bánh răng hành tinh và vô cấp .................................................... 25
2.2.4 Bơm dầu ...................................................................................................... 39
2.2.5 Bộ làm mát dầu CVTF ................................................................................ 42
2.2.6 Khoá đỗ xe................................................................................................... 44
2.2.7 Hệ thống điều khiển điện............................................................................. 45
2.2.8 Hệ thống điều khiển thuỷ lực ...................................................................... 56
2.3 Nguyên lý điều khiển ......................................................................................... 68
2.3.1 Nguyên lý thay đổi tỷ số truyền .................................................................. 68
2.3.2 Điều khiển lực ép dây đai ............................................................................ 78
2.3.3 Điều khiển làm mát ly hợp trên xe không sử dụng biến mô ....................... 83

ii


2.3.4 Điều khiển xe lên xuống dốc ....................................................................... 85
2.3.5 Điều khiển an tồn và chẩn đốn ................................................................ 88
2.4 Các kiểu truyền động vô cấp khác ..................................................................... 89
2.4.1 Cone CVT .................................................................................................... 89
2.4.2 Hydrostatic CVT (hộp số vô cấp thuỷ tĩnh) ............................................... 89
2.4.3 Toroidal CVTs ............................................................................................. 90
CHƯƠNG 3 : CHẾ ĐỘ LÁI VÀ ĐẶC TÍNH CỦA HỘP SỐ CVT............................ 95
3.1 Các chế độ lái của CVT ...................................................................................... 95
3.1.1 Chế độ chuyển số bằng tay (số M) .............................................................. 95

3.1.2 Chế độ tự động ............................................................................................ 97
3.2 Đặc tính của hộp số CVT ................................................................................... 99
3.2.1 CVT có vùng chuyển số rộng ...................................................................... 99
3.2.2 Đặc tính tiết kiệm nhiên liệu của hộp số CVT ..........................................100
3.2.3 Đặc tính cải thiện hiệu suất và cảm giác lái ..............................................102
3.3 Ưu và nhược điểm của hộp số tự động vô cấp CVT ........................................105
3.3.1 Ưu điểm .....................................................................................................105
3.3.2 Nhược điểm ............................................................................................... 105
KẾT LUẬN ................................................................................................................107
Tài liệu tham khảo ......................................................................................................109

iii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AT

Automatic Transmission (Hộp số tự động)

CVT

Continuosly Variable Transmission (Hộp số tự động vô cấp)

CVTF Continuosly Variable Transmission Fluid (Dầu hộp số tự động vô cấp)
DCT

Dual Cluth Transmission (Hộp số ly hợp kép)

DRP

Dynamic control program (Chương trình điều khiển động học)

ECU

Electronic Control Unit (Hộp điều khiển điện tử)

TCM

Transmission Control Module (Hộp điều khiển hộp số)

ECM

Engine Control Module (Hộp điều khiển động cơ)

“P”

Park (Sử dụng khi đỗ xe)

“R”

Reverse (Sử dụng khi lùi xe)

“N”

Neutral (Vị trí trung gian sử dụng khi xe dừng tạm thời động cơ vẫn hoạt động)

“D”

Drive (Sử dụng khi cần chuyển số một cách tự động)

“S”

Sport (Số tiến kiểu thể thao, lái xe có thể chọn số trên xe hộp số tự động)

“M”

Manual (Số tiến, sử dụng để chuyển số bằng tay trên hộp số tự động)

iv


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Sơ đồ truyền lực trên ô tô ................................................................................ 3
Hình 1.2 Hộp số tự động bánh răng hành tinh ............................................................... 4
Hình 1.3 Cấu tạo hộp số tự động bánh răng hành tinh ................................................... 5
Hình 1.4 Sơ đồ đường truyền công suất trên hộp số tự động bánh răng hành tinh ........ 6
Hình 1.5 Sơ đồ điều khiển của hộp số tự động bánh răng hành tinh ............................. 6
Hình 1.6 Hộp số tự động ZF của Vinfast ....................................................................... 8
Hình 1.7 Cấu tạo hộp số tự động DCT ........................................................................... 9
Hình 1.8 Đường truyền cơng suất ở tay số 1 ................................................................ 10
Hình 1.9 Hộp số ly hợp kép của Porsche ..................................................................... 11
Hình 1.10 Hộp số sử dụng ly hợp kép khơ ................................................................... 12
Hình 1.11 Hộp số sử dụng ly hợp kép ướt ................................................................... 12
Hình 1.12 Hộp số DCT sử dụng hai trục thứ cấp ......................................................... 13
Hình 1.13 Hộp số DCT sử dụng một trục thứ cấp ....................................................... 13
Hình 1.14 Hộp số vơ cấp .............................................................................................. 14
Hình 2.1 Tổng quan hộp số vơ cấp CVT...................................................................... 16
Hình 2.2 Bộ biến mơ .................................................................................................... 16
Hình 2.3 Cấu tạo bộ biến mơ ........................................................................................ 17
Hình 2.4 Đường dầu trong biến mơ.............................................................................. 18

Hình 2.5 Ngun lý khuyếch đại moment của biến mơ ............................................... 19
Hình 2.6 Hoạt động của biến mơ khi xe đang đỗ ......................................................... 20
Hình 2.7 Hoạt động của biến mơ khi xe chạy .............................................................. 20
Hình 2.8 Đường truyền cơng suất ở số tiến.................................................................. 21
Hình 2.9 Hệ thống thuỷ lực điều khiển lực ép ly hợp .................................................. 22
Hình 2.10 Giảm chấn bánh đà ...................................................................................... 23
Hình 2.11 Vị trí ly hợp khởi động ................................................................................ 24
Hình 2.12 Ly hợp khởi động ........................................................................................ 25
Hình 2.13 Bộ truyền bánh răng hành tinh và vơ cấp .................................................... 25
Hình 2.14 Bộ truyền hành tinh ..................................................................................... 26
Hình 2.15 Các bộ phận của ly hợp ............................................................................... 27
Hình 2.16 Một số dạng rãnh của đĩa ma sát ................................................................. 28
v


Hình 2.17 Dạng rãnh của đĩa ép ................................................................................... 28
Hình 2.18 Cấu tạo phanh dải nhiều đĩa ........................................................................ 29
Hình 2.19 Đi tiến đối với bộ truyền hành tinh sử dụng bánh răng đơn ....................... 30
Hình 2.20 Đi số lùi đối với bộ truyền hành tinh sử dụng bánh răng đơn ..................... 31
Hình 2.21 . Đi tiến đối với bộ bánh răng hành tinh sử dụng bánh răng kép ................ 31
Hình 2.22 Đi lùi đối với bộ truyền hành tinh sử dụng bánh răng kép .......................... 32
Hình 2.23 Hệ puly trong hộp số vơ cấp CVT............................................................... 32
Hình 2.24 Ngun lý hoạt động của puly sơ cấp ......................................................... 33
Hình 2.25 Bộ truyền vơ cấp ở tỷ số truyền cao (hình a) và tỷ số truyền thấp (hình b) 34
Hình 2.26 Hệ puly hộp số vô cấp Multitronic ở tỷ số thấp (a) và tỷ số truyền cao (b) 35
Hình 2.27 Nguyên lý tạo ra áp suất ép và điều khiển puly .......................................... 35
Hình 2.28 Cấu tạo đai truyền........................................................................................ 37
Hình 2.29 Hộp số CVT sử dụng xích truyền ................................................................ 37
Hình 2.30 Cấu tạo của xích truyền ............................................................................... 38
Hình 2.31 Cơ cấu giúp giảm dao động trên xích truyền .............................................. 39

Hình 2.32 Cơ cấu giảm ma sát giữa các thanh chịu lực ............................................... 39
Hình 2.33 Cấu tạo bơm dầu trên hộp số Multitronic của Audi .................................... 40
Hình 2.34 Cơ cấu điều chỉnh khe hở dọc trục .............................................................. 41
Hình 2.35 Cơ cấu điều chỉnh khe hở xuyên tâm .......................................................... 41
Hình 2.36 Bộ làm mát dầu hộp số ................................................................................ 42
Hình 2.37 Sơ đồ hoạt động của hệ thống làm nóng và mát dầu................................... 43
Hình 2.38 Cấu tạo cơ cấu khố đỗ xe........................................................................... 44
Hình 2.39 Cơ cấu khố đỗ xe nhìn từ mặt bên của hộp số ........................................... 44
Hình 2.40 Sơ đồ tổng thể hệ thống điện điều khiển của hộp số vơ cấp CVT .............. 45
Hình 2.41 Tín hiệu các cấp số tại chế độ sang số thủ cơng trên mạng CAN ............... 46
Hình 2.42 Tín hiệu của cần sang số trên mạng CAN ................................................... 46
Hình 2.43 Sơ đồ hệ thống điện điều khiển của hộp số vơ cấp CVT của Toyota ......... 47
Hình 2.44 Cảm biến từ ................................................................................................. 48
Hình 2.45 Cảm biến Hall .............................................................................................. 48
Hình 2.46 Cảm biến nhiệt độ........................................................................................ 49
Hình 2.47 Cơng tắc áp suất .......................................................................................... 49
vi


Hình 2.48 Cảm biến áp suất loại tuyến tính ................................................................. 50
Hình 2.49 Vị trí cảm biến moment ............................................................................... 50
Hình 2.50 Cấu tạo cảm biến moment ........................................................................... 51
Hình 2.51 Vị trí cần số trên xe Toyota sử dụng hộp số CVT K111 ............................. 52
Hình 2.52 Sơ đồ mạch điện trong bộ điều khiển của hộp số Multitronic trên Audi .... 53
Hình 2.53 Sơ đồ mạch điện trong bộ điều khiển của hộp số Xtronic trên Nissan ....... 55
Hình 2.54 Sơ đồ tổng quan hệ thống điều khiển thuỷ lực trên hộp số vơ cấp CVT .... 56
Hình 2.55 Cấu tạo thân van .......................................................................................... 57
Hình 2.56 Van điện từ ON-OFF loại thường đóng (a) và loại thường mở (b)............. 58
Hình 2.57 Van điện từ loại tuyến tính .......................................................................... 58
Hình 2.58 Sơ đồ hệ thống điều khiển thuỷ lực trên hộp số Multitronic của Audi ....... 59

Hình 2.59 Van tay HS khi xe ở sơ D ............................................................................ 60
Hình 2.60 Van tay HS khi xe ở số P ............................................................................ 61
Hình 2.61 Van điều khiển ly hợp KSV ........................................................................ 61
Hình 2.62 Van an tồn SIV .......................................................................................... 62
Hình 2.63 Van làm mát ly hợp KKV ........................................................................... 63
Hình 2.64 van áp suất nhỏ nhất MDV .......................................................................... 63
Hình 2.65 Van áp suất định hướng VSTV ................................................................... 64
Hình 2.66 Van UV ở tỷ số truyền truyền động nhanh ................................................. 65
Hình 2.67 Van UV ở tỷ số truyền truyền động chậm................................................... 65
Hình 2.68 Van điều áp VSPV ...................................................................................... 65
Hình 2.69 Van điện từ .................................................................................................. 66
Hình 2.70 Van giới hạn lưu lượng thể tích VSBV ....................................................... 66
Hình 2.71 Sơ đồ hệ thống điều khiển thuỷ lực trên hộp số Xtronic của Nissan .......... 67
Hình 2.72 Chuyển số từ số thấp sang số cao ................................................................ 68
Hình 2.73 Chuyển số từ số thấp sang số cao ................................................................ 69
Hình 2.74 Chuyển số từ số thấp sang số cao ................................................................ 70
Hình 2.75 Chuyển số từ số thấp sang số cao ................................................................ 71
Hình 2.76 Chuyển số từ số cao sang số thấp ................................................................ 72
Hình 2.77 Chuyển số từ số cao sang số thấp ................................................................ 73
Hình 2.78 Chuyển số từ số cao sang số thấp ................................................................ 74
vii


Hình 2.79 Bộ điều khiển điện thay đổi tỷ số truyền ..................................................... 75
Hình 2.80 Điều khiển tỷ số truyền khởi động trên hộp số của Audi ............................ 76
Hình 2.81 Điều khiển tỷ số truyền ở tốc độ cao trên hộp số của Audi ........................ 77
Hình 2.82 Điều khiển ép dây đai trên hộp số CVT K111 của Toyota ......................... 78
Hình 2.83 Cảm biến moment điều khiển lực ép dây đai cực đại ................................. 79
Hình 2.84 Cảm biến moment điều khiển lực ép dây đai trên hộp số của Audi............ 80
Hình 2.85 Đồ thị mối quan hệ áp lực ép dây đai và tỷ số truyền ................................. 80

Hình 2.86 Cấu tạo khoang cảm biến moment 2 trên hộp số của Audi ......................... 81
Hình 2.87 Nguyên lý giảm lực ép dây đai khi xe chạy ở tốc độ cao............................ 82
Hình 2.88 Cấu tạo bộ làm mát ly hợp .......................................................................... 83
Hình 2.89 Khoang khử áp suất động ............................................................................ 83
Hình 2.90 Đồ thị điều khiển xe lên dốc........................................................................ 85
Hình 2.91 Hoạt động bộ làm mát ly hợp ...................................................................... 85
Hình 2.92 Tăng tốc độ động cơ khi xuống dốc ............................................................ 86
Hình 2.93 So sánh tốc độ thực tế và tốc độ lý thuyết ................................................... 87
Hình 2.94 So sánh khả năng lên xuống dốc ................................................................. 87
Hình 2.95 Bộ truyền vơ cấp hình cơn........................................................................... 89
Hình 2.96 Bộ truyền vô cấp thuỷ lực trên xe nâng Linde ............................................ 90
Hình 2.97 Bộ truyền moment vơ cấp dạng đĩa xuyến .................................................. 90
Hình 2.98 Nguyên lý thay đổi tỷ số truyền .................................................................. 91
Hình 2.99 Cấu tạo hệ thống điều khiển ........................................................................ 92
Hình 2.100 Cách xác định tỷ số truyền ........................................................................ 92
Hình 2.101 Nguyên lý điều khiển tỉ số truyền ............................................................. 93
Hình 3.1 Các chế độ lái của hộp số CVT ..................................................................... 95
Hình 3.2 Các cấp số ảo trong chế độ chuyển số bằng tay ............................................ 95
Hình 3.3 Sơ đồ điều khiển việc chuyển số ................................................................... 96
Hình 3.4 Vùng điều khiển tỷ số truyền khi xe ở số D .................................................. 97
Hình 3.5 Vùng điều khiển tỷ số truyền khi xe ở chế độ sport ...................................... 98
Hình 3.6 Chuyển số bằng tay trong số D ..................................................................... 98
Hình 3.7 Đồ thị thay đổi tỷ số truyền của hệ puly so với hộp số tự động 4 cấp số...... 99
Hình 3.8 Vùng cắt nhiên liệu của CVT ......................................................................100
viii


Hình 3.9 Đặc tính tiết kiệm nhiên liệu của CVT ........................................................100
Hình 3.10 Vùng mở rộng khố biến mơ .....................................................................101
Hình 3.11 Chế độ tiết kiệm nhiên liệu .......................................................................102

Hình 3.12Biểu đồ tốc độ xe và tốc độ động cơ (a), lực lái (b) ...................................102
Hình 3.13 CVT cải thiện cảm giác lái khi tăng tốc ....................................................103
Hình 3.14 CVT cải thiện cảm giác lái khi giảm tốc ...................................................104
Hình 3.15 Hiệu suất động cơ tối ưu ...........................................................................104

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Kí hiệu các chi tiết trong mạch điều khiển thuỷ lực.......................................... 56
Bảng 2.2 Chức năng của các van trên hộp số Xtronic của Nissan ................................... 60
Bảng 2.3 Phương pháp tự động khắc phục tạm thời lỗi của hộp số ................................. 85

x


TỔNG QUAN
Tính cần thiết của đề tài
Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thế thiếu trong cuộc sống
con người. Cũng như các sản phấm của nền cơng nghiệp hiện nay, ơtơ được tích hợp các hệ
thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản suất với chiều hướng ngày càng tăng. Trong đó,
hộp số tự động sử dụng trong hệ thống truyền lực của xe là một trong số những hệ thống được
khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ôtô, đặc biệt là hộp số tự động vô cấp CVT vì những
tiện ích mà nó mang lại khi sử dụng. Việc nghiên cứu hộp số tự động CVT sẽ giúp chúng ta
nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải
tiến chúng.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu hộp số CVT góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên
cứu trong quá trình học tập và công tác.
Nội dung

-

Nghiên cứu cấu tạo hộp số vô cấp CVT.

-

Nghiên cứu nguyên lý hoạt động và đặc tính của hộp số vơ cấp CVT

-

Kết luận

Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp tham khảo tài liệu, trích lọc và phân tích
Các bước thực hiện
Bước 1: Thu thập các tài liệu viết về hộp số CVT
Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic chặt chẽ theo từng bước,
từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định.
Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về hộp số CVT phân tích kết cấu,
ngun lý làm việc một cách khoa học.

1


Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại những kiến thức (liên
kết từng mặt, từng bộ phận thơng tin đã phân tích) tạo ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ và sâu
sắc.

2

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
Từ khi được giới thiệu lần đầu tiên từ năm 1904 đến nay, hộp số tự động ngày càng phát
triển và khẳng định được vị trí cũng như tầm quan trọng của mình trong ngành cơng nghiệp ô
tô hiên nay. Hộp số tự động (Automatic Transmission) là loại hộp số có tính tối ưu, giúp
chúng ta giảm bớt được nhiều thao tác khi vận hành xe do việc chuyển số được thực hiện môt
cách tự động, giúp người lái chủ yếu tập trung vào quan sát, lái xe và xử lý tính huống. So với
hộp số sàn thơng thường hộp số tự động có những ưu điểm như:
 Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ thao tác cắt ly hợp và thường xuyên
phải sáng số
 Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe do
vậy giảm bớt cho lái xe sự cần thiết phải thành thạo các kỹ thuật lái xe khó khăn và
phức tạp như vận hành ly hợp
 Tránh cho động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải do hộp số nối chúng bằng thuỷ
lực (qua bộ biến mơ) tốt hơn so với nối bằng cơ khí
 Tối ưu hoá các chế độ hoạt động của động cơ một cách tốt hơn so với xe lắp hộp số
sàn thông thường, điều này làm tăng tuổi thọ của động cơ được trang bị trên xe

Hình 1.1 Sơ đồ truyền lực trên ơ tơ
Có nhiều loại hộp số tự động khác nhau, chúng được cấu tạo theo vài cách khác nhau
nhưng nhìn chung hộp số tự động thường được cấu tạo gồm những bộ phận chính sau:

3


 Bộ biến mô
 Bộ truyền động
 Hệ thống điều khiển
Với sự phát triển về cơng nghệ thì hộp số tự động ngày càng trở nên đa dạng, các hãng xe
đã nghiên cứu và cho ra đời những loại hôp số tự động khác nhau có nhiều chức năng và công

nghệ mới đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Sự đa dạng và khác nhau của các loại hộp số tự
động được thể hiện thông qua bộ truyền động của chúng. Hiện nay, trên thị trường có những
loại hộp số tự động phổ biến và được sử dụng nhiều nhất như:
 Hộp số từ động bánh răng hành tinh
 Hộp số tự động vô cấp
 Hộp số ly hợp kép
Những năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo cũng như thuật toán
điều khiển, độ tiêu hao nhiên liệu của các hộp số tự động đã được cải thiện đáng kể. Giải pháp
về mặt cơ khí được các hãng xe lựa chọn đó là tăng thêm số lượng cấp số. Các hộp số tự động
thế hệ mới có thể lên đến 9 cấp (các dịng xe Mercedes như GLC, E-class, S-class), 10 cấp
(các dòng xe Ford như Ranger mới, Everest, Expedition). Ngoài ra các hộp số như ly hợp kép
và CVT cũng được đẩy mạnh việc nghiên cứu và phát triển và hướng tới một phân khúc thị
trường riêng.
1.1 Hộp số tự động bánh răng hành tinh

Hình 1.2 Hộp số tự động bánh răng hành tinh
4


Hình 1.3 Cấu tạo hộp số tự động bánh răng hành tinh
Hộp số tự động bánh răng hành tinh là loại hộp số có thể tự động thay đổi tỷ số truyền
bằng cách sử dụng bánh răng hành tinh bên trong thay vì bánh răng cơ khí thơng thường. Việc
điều khiển thay đổi tỷ số truyền tự động được đảm nhận bởi bộ điều khiển thuỷ lực, điện tử
và việc đóng ngắt đường truyền moment được thực hiện bằng bộ biến mơ thay vì ly hợp thơng
thường. Ngày nay, những thành tựu mới ngày càng được áp dụng vào hộp số tự động bánh
răng hành tinh nhằm góp phần hồn thiện hơn về kết cấu, nâng cao được số tay số và tỷ số
truyền, thời điểm chuyển số chính xác hơn, điều khiển bằng điện tử…
Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động bánh răng hành tinh
Ta có thể chia hộp số tự động thông thường ra làm 3 phần chính là bộ biến mơ, bộ truyền
bánh răng hành tinh và bộ điều khiển. Dịng cơng suất truyền từ động cơ qua biến mô đến hộp

số và đi đến hệ thống truyền động sau đó, nhờ cấu tạo đặc biệt, biến mơ vừa đóng vai trị là
một khớp nối thủy lực vừa là một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực, cũng vừa là một bộ
phận khuếch đại mômen từ động cơ đến hệ thống truyền lực phía sau tùy vào điều kiện sử
dụng.
Hộp số thực hiện truyền công suất bằng sự ăn khớp giữa các bánh răng trong bộ bánh răng
hành tinh và đồng thời cũng thông qua phanh và các ly hợp ma sát, để thay đổi tỷ số truyền và

5


Hình 1.4 Sơ đồ đường truyền cơng suất trên hộp số tự động bánh răng hành tinh
đảo chiều quay thì trong hộp số sử dụng các phanh, ly hợp để thay đổi đường truyền công suất
trên bộ bánh răng hành tinh từ đó thay đổi tỷ số truyền và chiều quay.
Các phanh và ly hợp được điều khiển tự động bằng thủy lực hoặc điện tử. Tín hiệu đầu vào
của hộp số được điều khiển chủ yếu dựa vào tín hiệu góc mở bướm ga và tốc độ xe để điều
khiển tỷ số truyền.

Hình 1.5 Sơ đồ điều khiển của hộp số tự động bánh răng hành tinh

6


Trên thị trường hiện nay có nhiều loại hộp số tự động, phát triển theo xu hướng nâng cao
sự chính xác và hợp lý hơn trong quá trình chuyến số, kèm theo là giá thành và công nghệ sàn
xuất, tuy nhiên chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động là giống nhau. Trong hộp số tự động,
sự vận hành tất cả các bộ ảnh hưởng đến toàn bộ hiệu suất làm việc của cả hộp số tự động nên
yêu cầu kỹ thuật về tất cả các cụm chi tiết hay bộ phận cấu thành nên hộp số điều rất khắt khe
về thiết kế cũng như chế tạo.
Phân loại hộp số tự động bánh răng hành tinh
Theo hệ thống điều khiển hộp số tự động có thể chia thành hai loại. Một loại là điều khiển

bằng thủy lực hoàn toàn, chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển. Một loại là loại điều
khiến điện, dùng các chế độ được thiết lập trong bộ điều khiển để điều khiển chuyển số và
khóa biến mơ. Loại này bao gồm thêm cả chức năng tự chấn đốn và tín hiệu dự phịng ngồi
chức năng điều khiến chuyến số và khóa biến mơ. Các hộp số loại này cịn được gọi là hộp số
ECT (Electronic Controlled Transmission: Hộp số điều khiển điện).
Ưu điểm:
-

Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên
phải chuyển số.

-

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

-

Giảm độ ồn khi làm việc.

-

Kích thước nhỏ gọn.

-

Chuyển số liên tục khơng ảnh hưởng tới dịng lực từ động cơ.

Nhược điểm:
-

Kết cấu phức tạp.

-

Độ tiêu hao nhiên liệu lớn hơn so với hộp số sàn truyền thống do sự hao hụt công
suất ở biến mô thủy lực.

-

Công nghệ chế tạo địi hỏi có độ chính xác cao.

-

Việc sửa chữa hộp số tự động khá phức tạp và tốn kém.
7