Đang tải...

Cơ bản Hộp số CVT (Continuously Variable Transmission)

Thảo luận trong 'Khung gầm' bắt đầu bởi tuvanoto, 26/12/12.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. tuvanoto
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    25/9/09
    Số km:
    222
    Được đổ xăng:
    29
    Mã lực:
    36
    Xăng dự trữ:
    476 lít xăng
    #1 tuvanoto, 26/12/12
    Last edited by a moderator: 26/12/12
    Hộp số (transmission) là bộ phận dùng để thay đổi tỉ số vận tốc giữa động cơ và bánh xe, cho phép động cơ hoạt động ở vận tốc thích hợp, cung cấp công suất cần thiết và tạo lực đẩy tùy theo ý muốn của người sử dụng. Trên xe hơi, ngoài hai loại hộp số thông dụng như hộp số thường (standard) và hộp số tự-động (automatic) còn có một loại nữa được gọi là hộp số có tỉ số vận tốc biến đổi liên tục (Continuously Variable Transmission hay CVT).

    CVT có hai ưu điểm chính:


    • Hộp số này không cần phải sang số như ở hộp số thường và hộp số tự-động.
    • Hộp số này cho phép động cơ hoạt động ở vận tốc thích hợp hơn, nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ và giảm tiêu hao nhiên liệu.



    [​IMG]
    Hình trích từ: http://onemansblog.com/2008/12/03/how-a-continuously-variable-transmission-cvt-works/

    Hầu hết CVT trên xe hơi thuộc loại V-Belt CVT như hình trên. V-Belt CVT là loại hộp số truyền ngẫu lực thông qua lực ma sát. Sự truyền ngẫu lực thông qua lực ma sát đưa đến những nhược điểm về đến kích thước, khả năng truyền ngẫu lực, độ bền và hiệu suất truyền động. Hiệu suất trung bình của V-Belt CVT ở khoảng 90-93% trong khi một cặp bánh răng có thể đạt được 97-99%.

    Để vượt qua những nhược điểm kể trên của hộp số truyền ngẫu lực thông qua lực ma sát, nhiều nhà sáng chế đã bỏ ra rất nhiều cố gắng để tìm kiếm một hộp số ăn khớp trực tiếp không qua lực ma sát mà có thể biến đổi tỉ số vận tốc một cách liên tục (Positive Engagement Continuously Variable Transmission, PECVT).

    Đã có những sáng chế bao gồm những hệ thống truyền động qua sự ăn khớp mà vẫn thay đổi được bán kính hoạt động và thay đổi được tỉ số vận tốc. Tuy nhiên vì không thể thay đổi được số răng hoặc ‘mô đun’ (pitch) của răng cho nên những sáng chế kể trên đã không tránh được một nhược điểm không thể khắc phục đó là sự dao động của trục thụ động (oscilating output), điều này đã gây ra những hạn chế cho việc ứng dụng hệ thống truyền động kể trên.

    Như bạn thấy ở hai hình dưới đây là Andersen CVT, một thí dụ điển hình trong những hộp số ăn khớp trực tiếp có tỉ số vận tốc biến đổi liên tục (PECVT).

    Hình thứ nhất cho thấy hai bộ phận dẫn động và thụ động là những bu-ly (puley) có dạng hình nón cụt (truncated conic). Chuyển động của chúng được liên kết bằng một xích (chain) và tỉ số truyền động giữa chúng được biến đổi bằng cách di chuyển xích song song với những trục của những bu-ly.


    [​IMG]
    http://contentdm.lib.byu.edu/cdm/singleitem/collection/ETD/id/1033

    Khi di chuyển xích song song với những trục, khoảng cách giữa những thanh móc (sprocket bar) biến đổi. Hình thứ hai dưới đây cho thấy những thanh móc được đặt trong những rãnh rộng hơn để chúng có thể ngàm vào những ổ móc trên xích. Hình thứ hai cũng cho thấy trong lúc truyền động, xích có thể trượt một khoảng nhỏ trên bu-ly. Điều này dẫn đến những rung động và sẽ làm hư hỏng bộ truyền một cách nhanh chóng.


    [​IMG]
    http://cvt.com.sapo.pt/acvt/acvt.htm

    Sự rung động là một nhược điểm mà hầu hết những PECVT đã được sáng chế không thể tránh né được. Chính vì nhược điểm này mà cho đến nay dường như chưa có một PECVT được ứng dụng. Một câu hỏi đã được nêu lên từ lâu đó là: Có thể nào vượt qua nhược điểm của sự rung động để có được PECVT hoàn chỉnh để được ứng dụng trên nhiều lãnh vực kể cả lãnh vực ô-tô?

    Câu hỏi đã được nêu lên hằng thế-kỷ, những nổ-lực của nhiều nhà sáng chế kể cả những hãng chế tạo xe hơi, cho đến nay vẫn chưa đưa đến câu trả lời thỏa đáng.

    Trên con đường tìm kiếm một PECVT hoàn chỉnh, những nhà sáng chế đã bị ràng buộc bởi quan niệm: “PECVT phải có khả năng biến đổi hay kiểm soát (control) tỉ số vận tốc”. Để có thể biến đổi tỉ số vận tốc, PECVT phải thay đổi bán kính hoạt động và khi thay đổi bán kính hoạt động thì không thể tránh né được sự rung động. Quan-niệm “PECVT phải có khả năng biến đổi hay kiểm soát tỉ số vận tốc” đã dẫn những nhà sáng chế đi từ ngõ cụt này đến ngõ cụt khác.

    Muốn có một PECVT hoàn chỉnh cần phải có một cách thức khác biệt để biến đổi tỉ số vận tốc nghĩa là cần phải có một nguyên lý vận chuyển mới.

    [SIZE=4pt]Positive Continuous Variable Transmission (P-CVT) là một loại hộp số tự động vừa được sáng chế, đang chuẩn bị để thiết kế một mẫu (prototype) để thử nghiệm. P-CVT cũng là một PECVT, tuy nhiên để vượt qua nhược điểm của sự rung động, nó hoàn toàn khác biệt với tất cả những PECVT và những bộ truyền cơ khí đã có từ kết cấu cho đến nguyên lý vận chuyển. Thấu hiểu được cách thức hoạt động của nó không dễ. Phần giải thích dưới đây nhằm giúp bạn có những khái niệm cơ bản trước khi tìm hiểu về P-CVT.


    Có 2 phương pháp dùng biến đổi tỉ số vận tốc giữa hai trục dẫn động và thụ động:



    1. Trực tiếp biến-đổi:

      Sử dụng một CVT hay một hộp số có nhiều số để kết nối hai trục. Giữa hai trục luôn có một liên kết chuyển động và tỉ số vận tốc xác định.
    2. Gián tiếp biến đổi:

      Giữa hai trục không có tỉ số vận tốc xác định nghĩa là chúng có thế quay ở bất cứ tỉ số vận tốc. Tỉ số vận tốc được biến đổi bằng cách kiểm soát công suất hoạt động ở các trục và qua đó kiểm soát ngẫu lực tác dụng lên các trục.


    Phương pháp gián tiếp biến đổi không hoàn toàn mới lạ. Phần lớn những xe Hybrid đã sử dụng phương pháp này với một hệ thống truyền động mang tên Hybrid Synergy Drive (HSD). Toyota đã gọi HSD là một e-CVT (electronically controlled variable transmission).

    HSD là một hệ thống truyền động kết hợp bởi điện năng và cơ khí. Phần điện năng của HSD bao gồm một bình điện và hai động cơ/máy phát hỗn hợp (DC/MP hay electric motor/generator) (1) và (2). Phần cơ khí của HSD là một bộ bánh răng hành tinh (planetary gearset) dùng kết nối 3 bộ-phận là trục dẫn động, trục thụ động và DC/MP (1). DC/MP (2) được kết nối với trục thụ động, trong khi đó trục dẫn động kết nối với động cơ còn trục thụ động kết nối với bánh xe.

    HSD không có một tỉ số vận tốc xác định giữa hai trục, điều này có nghĩa là động cơ và bánh xe có thể vận chuyển với bất cứ tỉ số vận tốc nào kể cả khi bánh xe quay ngược chiều. Phần điện năng của HSD cũng bao gồm một bộ điều khiển hay PCU (Power Control Unit) để kiểm soát công suất làm việc của hai DC/MP, qua đó kiểm soát công suất làm việc và những ngẫu lực ở hai trục dẫn động và thụ động. Trong lúc vận chuyển, tỉ số vận tốc giữa động cơ và bánh xe có thể gia tăng bằng cách mở rộng cánh bướm ga hoặc giảm công suất truyền từ động cơ đến bánh xe hoặc bằng cả hai cách đó. Cũng có thể giảm tỉ số vận tốc bằng những phương cách ngược lại.

    Nhờ vào HSD mà khi động cơ trên xe Hybrid hoạt động nó vận chuyển ở tốc độ mà nó có được hiệu suất nhiệt cao nhất. Đó là trong bí quyết chính của xe Hybrid để giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường.

    Những xe lửa hay tàu thủy lớn cũng sử dụng phương pháp gián tiếp biến đổi này nhưng với một cách đơn giản hơn. Động cơ của xe lửa hay tàu thủy, thường là Diesel, kết nối với một máy phát điện trong khi những bánh xe lửa hay những cánh quạt của tàu thủy đượt kết nối với một hay những động cơ điện. Ở những hệ thống này công suất và vận tốc của máy phát điện cũng như của động cơ được kiểm soát thông qua một PCU. Nhờ vào đó động cơ vận chuyển ở vận tốc thích hợp nhất.

    P-CVT cũng sử dụng phương pháp gián tiếp biến đổi tỉ số vận tốc. Sự khác biệt giữa HSD và P-CVT ở chỗ: HSD là một hệ thống truyền động kết hợp bởi điện năng và cơ khí trong khi P-CVT là một hệ thống truyền động cơ khí thuần túy. Ở HSD, môt phần cơ năng từ động cơ biến thành điện năng và sau đó biến trở ngược lại thành cơ năng để kéo xe trong khi ở P-CVT không có sự biến đổi dạng của năng lượng. Bạn sẽ thấy ở P-CVT có những bộ phận liên quan đến thủy lực. Xin chú ý là những bộ phận này chỉ dùng để kiểm soát hay điều khiển (control) và không sử dụng trong việc truyền chuyển động hay công suất.


    P-CVT gồm có hai thành phần chính: Reactor và Activator.


    [​IMG]

    • Reactor là một bộ phận cơ khí gồm trục dẫn động (1), trục thụ động (2) và ba bộ truyền bánh răng (gearset) (3), (4), (5), được bố-trí một cách đặc-biệt để cả ba có thể kết nối với nhau. Như bạn thấy trên sơ-đồ:

      • * Bánh răng (32) của bộ-truyền (3) nối kết với bánh răng (41) của bộ-truyền (4).

        * Bánh răng (42) của bộ-truyền (4) nối kết với bánh răng (52) của bộ-truyền (5).

        * Bánh răng (51) của bộ-truyền (5) nối kết với trục dẫn động (1).

    • Bộ truyền (4) và bộ truyền (5) là những bộ bánh răng hành tinh (planetary gearset).
    • Gear (42) và gear (52) được lắp đặt trên cùng một giá đỡ (7) (carrier). Giá đỡ này được liên kết với trục thụ động (2).


    Activator là một hệ thống thủy lực bao gồm một nguồn cung ứng áp suất, một bộ điều chỉnh áp suất và những xy lanh thủy lực (XLTL hay hydraulic cylinder) hoạt động theo nguyên tắc của con đội.


    [​IMG]
    http://www.cpiautomation.com/rev03/hydrcylinder/index3.html

    Những XLTL được dùng để kết nối ba bộ truyền lại với nhau một cách khép kín bằng cách liên kết bánh răng (31) với trục dẫn động (1). Để biến lực đẩy của những XLTL thành ngẫu lực, một đầu của những XLTL được nối bằng chốt xoay (pivotally attached) với bánh răng (31) và đầu còn lại lên tay đòn (11) (arm). Tay đòn (11) được khóa bằng chốt trên trục dẫn động (1).

    Khi áp suất tác dụng lên những XLTL, chúng sẽ tạo hai ngẫu lực ngược chiều, một trên bánh răng (31) và một trên trục dẫn động (1). Điều này tạo ra một sự truyền ngẫu lực từ bánh răng (31) thông qua những bộ truyền đến trục dẫn động (1) và đối kháng lại ngẫu lực mà những XLTL đã tác động lên trục dẫn động (1).

    Với bộ bánh răng hành tinh (4), ngẫu lực truyền từ bánh răng (41) qua bánh răng (42) sẽ tạo ra ngẫu lực tác dụng lên giá đỡ (7). Với bộ bánh răng hành tinh (5), ngẫu lực truyền từ bánh răng (52) qua bánh răng (51) cũng sẽ tạo ra ngẫu lực tác dụng lên giá đỡ (7) nhưng ngược chiều với ngẫu lực tạo ra bởi bộ truyền (4).

    Hiệu ứng giữa những ngẫu lực tạo ra bởi những bộ bánh răng hành tinh (4), (5) là ngẫu lực trên trục thụ động (driven torque). Nó được kiểm soát, biến đổi thông qua bộ điều chỉnh áp suất, tăng hay giảm áp suất thủy lực sẽ làm tăng hay giảm ngẫu lực ở trục thụ động.

    Cũng giống như HSD, P-CVT không có một tỉ số vận tốc xác định giữa hai trục, điều này cho phép động cơ vận chuyển trong khi xe đứng yên mà không cần phải có một bộ ly kết. Khi muốn khởi động xe chỉ cần gia tăng áp suất thủy lực cho đến khi có được một lực đẩy mong muốn.

    Thay vì trực tiếp biến đổi hay điều khiển tỉ số vận tốc, P-CVT biến đổi hay điều khiển ngẫu lực ở hai trục dẫn động và thụ động vì thế nó không cần thiết phải biến đổi bán kính hoạt động và tránh được nhược điểm đã nói ở trên là sự dao động của trục thụ động. Nhờ sự biến đổi hay điều khiển ngẫu lực ở các trục, P-CVT giúp cho tỉ số vận tốc giữa động cơ và bánh xe biến đổi đúng như mong muốn.

    Để có sự mô tả đầy đủ về P-CVT, xin mời bạn xem thêm ở trang web:

    https://sites.google.com/site/pcvttang/

    P-CVT mới lạ từ cấu trúc cho đến nguyên lý làm việc, hy vọng những mô tả khái quát trên sẽ giúp bạn ít nhiều trong việc tìm hiểu. Mong được các bạn trong ngành tham gia nghiên cứu và đóng góp ý kiến. Bạn có thể nêu lên những điểm mà bạn muốn biết rõ hơn, những câu hỏi của bạn sẽ giúp cải tiến trang web và luôn được vui vẻ giải đáp.
    Có người đã viết “PECVT is the holy grail of many inventors who are not convinced that it is an impossibility”. P-CVT có phải là cái mà hầu như mọi người cho là không thể có được?

    Tăng Đức Quang (73 CKO)

     
  2. secretmta
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    25/10/09
    Số km:
    60
    Được đổ xăng:
    8
    Mã lực:
    26
    Xăng dự trữ:
    45 lít xăng
    Theo như em biết thì đây là hộp số AT chứ bác, em không hiểu sự khác nhau giữa hộp số AT và CVT như thế nào. Bác có thể giải thích giúp em được không?
     
  3. khoadongluc
    Offline

    Nothing Is Impossible
    Thành viên BQT
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    17/3/09
    Số km:
    22,748
    Được đổ xăng:
    7,015
    Mã lực:
    2,289
    Giới tính:
    Nam
    Xăng dự trữ:
    30,017 lít xăng
    Hộp số ngày nay cũng khó phân loại giữa số tự đông và số tay vì số tự động đã trở thành số tay (tiptronic) và số tay trở thành số tự động ( double clutch), trong đó CVT là loại hộp số cho phép tiết kiệm xăng nhiều nhất so với những hộp số khác . Tuy vậy khi sử dụng cũng cần một lúc để làm quen với nó . Lý do là khi đạp ga , số vòng quây của máy tăng trước rất nhanh , còn vận tốc của xe từ từ tăng sau giống như xe bị tuột
     
  4. vodanhcar
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    20/4/13
    Số km:
    11
    Được đổ xăng:
    0
    Mã lực:
    1
    Xăng dự trữ:
    -37 lít xăng
    Vậy theo bác trông các loại hộp số hộp số nào là có ưu diểm nhất
     

Chia sẻ trang này