(News.oto-hui.com) – Hộp số vô cấp CVT là một phát minh lớn của ngành công nghiệp ô tô. Thế hệ hộp số vô cấp Direct Shift-CVT mới đã được Toyota giới thiệu vào năm 2018 và ra mắt lần đầu trên các xe dòng Toyota Corolla và RAV4. Chúng đều mang lại những ưu điểm về hiệu suất hoạt động và khả năng lái thể thao hơn cho chiếc xe. Vậy qua bài viết sau đây hãy cùng nhau tìm hiểu về hộp số vô cấp Direct Shift-CVT. Loại hộp số này cũng có tên gọi khác là hộp số Super CVT-i (Dòng hộp số K của Toyota).
1. Những điểm nổi bật của hộp số vô cấp Direct Shift-CVT
Cải tiến chính của hộp số vô cấp Direct Shift-CVT này chính là bánh răng khởi động (Launch Gear). Một cơ cấu bánh răng được tích hợp riêng và chỉ được sử dụng khi khởi hành hoặc khi xe ở tốc độ thấp và số lùi.
Do đó, bánh răng khởi động (Launch Gear) sẽ thay thế dây đai ở các chế độ yêu cầu tỉ số truyền cao và độ nhạy của hộp số là lớn nhất. Điều này vô cùng cần cần thiết. Bởi khi mới bắt đầu hoạt động, hệ số lực ma sát giữa pulley và dây đai không đủ lớn dẫn đến xảy ra sự trượt.
Về mặt hiệu năng, tỷ số truyền của hộp số vô cấp Direct Shift-CVT sẽ được tăng lên 7,5 thay vì 6-6,5 của thể hệ cũ. Tuy nhiên phạm vi tỷ số truyền biến thiên của dây đai có phần giảm xuống trong khoảng 5,0.
Nhưng vì các dây đai trong hộp số vô cấp Direct Shift-CVT này đang xử lý ở dải tỷ số truyền nhỏ hơn, góc nghiêng và tải trọng của dây đai có thể được giảm xuống đáng kể, giúp tăng tốc độ chuyển số và cải thiện thêm 6% hiệu suất nhiên liệu. Điều này rõ ràng có lợi cho dây đai về cả hiệu suất hoạt động và cả độ bền của chi tiết.
Việc góc của pulley dẫn động được thu hẹp từ 11° xuống 9°, dẫn đến tốc độ truyền động của dây đai cao hơn, tránh được sự trượt tại tốc độ cao và đạt được mức tỉ số truyền cao hơn loại pulley dẫn động thông thường.
Bảng thông số kỹ thuật của Hộp số vô cấp Direct Shift-CVT (K120F và K320) :
| Hộp số vô cấp Direct Shift-CVT | K120F | K320 |
| Thế tích dầu bôi trơn (lít) | 8,3-8,6 | 8,4 |
| Loại chất lỏng | CVT Fluid FE Toyota | CVT Fluid FE Toyota |
| Trọng lượng toàn phần (kg) | 90-91 | 90 |
| Tỷ số truyền vành đai | 2,236 ~ 0,447 | 2,236 ~ 0,447 |
| Tỷ số truyền bánh răng launch gear | 3.377 (tiến) / 3.136 (lùi) | 3,362 (tiến) / 3.120 (lùi) |
| Tỷ số truyền lớn nhất | 4,262 | 4,007 |
2. Các thành phần chi tiết của hộp số vô cấp Direct Shift-CVT K120F:
a. Ổ lăn:
Bánh răng giảm tốc làm giảm chuyển động quay và truyền công suất từ pulley thứ cấp đến bộ vi sai. Trong hộp số vô cấp Direct Shift-CVT, bánh răng truyền động được hỗ trợ bởi các ổ trục kiểu bi thay vì kiểu ổ bi cũ hơn.
b. Bơm dầu hộp số:
Hộp số vô cấp Direct Shift-CVT được tích hợp một máy bơm dầu kiểu cánh gạt, dẫn động bằng xích từ trục đầu vào hộp số và được coi là tiến bộ hơn so với bộ truyền động cổ điển (nó không làm tăng chiều dài của bộ truyền động, không giới hạn đường kính roto máy bơm theo kích thước của trục đầu vào và mang lại sự tự do trong bố trí và thiết kế). Các mẫu xe có hệ thống dừng-khởi động có bơm dầu điện vô cấp CVT.
c. Bộ biến mô:
Bộ biến mô thủy lực là một dạng ly hợp chất lỏng bao gồm cánh bơm, cánh tuabin, stator và một bộ ly hợp. Chúng giúp truyền mô men soắn từ cánh bơm qua cánh tuabin nhờ dầu thủy lực tương tự như loại biến mô được trang bị trên hộp số tự động. Chúng ta có thể tham khỏa về nguyên tắc hoạt động của bộ biến mô tại đây.
d. Bộ làm mát dầu:
Bộ làm mát dầu hộp số sử dụng chất làm mát động cơ để làm mát dầu hộp số CVT một cách nhanh chóng và duy trì nó trong giới hạn thích hợp. Bộ làm mát dầu được lắp trực tiếp vào hộp số.
e. Hệ thống điều khiển của hộp số vô cấp Direct Shift-CVT:
1 – cảm biến tốc độ đầu ra của bộ bánh răng hành tinh (NC1), 2 – cảm biến vị trí tay số, 3 – công tắc pnp , 4 – cảm biến tốc độ bánh răng số 2 (NOUT), 5 – cảm biến tốc độ pulley thứ cấp (NSS), 6 – cảm biến áp suất dầu, 7 – cảm biến tốc độ pulley sơ cấp ( NT), 8 -Bộ làm mát dầu hộp số, 9 – Cảm biến nhiệt độ dầu CVT, 10 – solenoid điện từ SLU 11 – solenoid điện từ SL2, 12 – solenoid điện từ SL1, 13 – solenoid điện từ SLG, 14 – solenoid điện từ SLP, 15 – solenoid điện từ SLS
Hệ thống điều khiển sử dụng một ECU điều khiển hộp số và 6 van solenoid điện từ tuyến tính:
- SLS: Điều khiển áp suất dầu của pulley thứ cấp (điều khiển lực ép dây đai phù hợp với momen trục đầu vào).
- SLP: Điều khiển áp suất dầu của pulley sơ cấp (điều khiển tỷ lệ tốc độ).
- SLU: Áp suất dầu của ly hợp khóa bộ biến mô.
- SL1: Ly hợp C1 cho chế độ bánh răng.
- SL2: Ly hợp C2 cho chế độ dây đai.
- SLG: Cơ cấu đồng bộ hóa và phanh B1.
Hãy tìm hiểu thêm về van solenoid qua bài viết:
Tìm hiểu về Van điện từ (solenoid valve)
Hệ thống sử dụng 4 cảm biến (loại Hall):
- NC1: Cảm biến tốc độ bánh răng truyền động số 2.
- NT: Cảm biến tốc độ pulley sơ cấp.
- NSS: Cảm biến tốc độ pulley thứ cấp.
- NOUT: Cảm biến tốc độ bánh răng số 2.
Các loại cảm biến khác như:
- Cảm biến nhiệt độ chất lỏng CVT (CVT fluid temperature sensor).
- Cảm biến áp suất dầu (oil pressure sensor).
- Cảm biến hành trình tay số (vị trí sang số – Shift Stroke Sensor).
3. Cơ chế hoạt động của hộp số vô cấp Direct Shift-CVT K120F:
1 – trục đầu vào, 2 – bộ bánh răng hành tinh, 3 – phanh B1, 4 – ly hợp C1, 5 – pulley sơ cấp, 6 – pulley thứ cấp, 7 – ly hợp C2, 8 – bánh răng dẫn động số 1”, 9 – bánh răng dẫn động số 1, 10 – cơ cấu bộ đồng tốc, 11 – bánh răng dẫn động số 2’’, 12 – bánh răng dẫn động số 2, 13 – bánh răng dẫn động giảm tốc số 1, 14 – bánh răng dẫn động giảm tốc số 2, 15 – bánh răng quả dứa, 16 – bánh răng vành chậu
Trục đầu vào của hộp số sẽ được liên kết với bánh răng hành tinh. Bằng cách mở hoặc đóng ly hợp C1 và ly hợp C2, giúp truyền hay ngắt đường truyền lực, chuyển đổi giữa hai chế độ dây đai và chế độ bánh răng.
- Ly hợp C1 có nhiệm vụ đóng mở liên kết giữa bánh răng hành tinh với bánh răng mặt trời.
- ly hợp C2 có nhiệm vụ kết nối trục thứ cấp của pulley và bánh răng dẫn động số 2.
- Cần chuyển số và bộ đồng tốc giúp ngắt hoặc liên kết giữa cặp bánh răng dẫn động số 1 và cặp bánh răng dẫn động số 2.
Hệ thống điều khiển cần chuyển số và bộ đồng bộ bằng cách thay đổi áp suất dầu. Thao tác đóng/mở bộ đồng tốc được điều khiển và theo dõi qua một ECU nhờ các loại cảm biến đặc biệt là cảm biến vị trí cần chuyển số.
a. Khả năng thay đổi giữa tiến/lùi:
Hộp số vô cấp Direct Shift-CVT mới luân phiên được thay đổi giữa hoạt động của chế độ bánh răng và chế độ dây đai. Do đó việc điều khiển tiến / lùi được thực hiện bằng cách điều khiển bộ bánh răng hành tinh. Ly hợp C1 và phanh B1 đóng vai trò chính trong chuyển động này.
- Chuyển động tịnh tiến: Ly hợp C1- đóng và phanh B1 – mở. Giúp nối trục đầu, bánh răng hành tinh và bánh răng mặt trời thành một khối, khi đó mômen xoắn được đưa ra bánh răng mặt trời cùng chiều với lại trục đầu vào.
- Chuyển động ngược chiều: Ly hợp C1- mở và phanh B1 – đóng. Khi đó phanh B1 giữ cho bánh răng vành đai đứng yên, bánh răng hành tinh quay chủ động và được đưa ra bánh răng mặt trời quay phụ thuộc vào bánh răng hành tinh. Bánh răng mặt trời chuyển động quay ngược chiều.
b. Những chế độ lái của hộp số Direct Shift-CVT
Tay số D:
- Chế độ bánh răng (bắt đầu khởi hành hay lái xe ở tốc độ thấp):
Các kết nối: phanh B1 – mở, ly hợp C1 – đóng, ly hợp C2 – mở, bộ đông tốc – đóng.
Đường truyền công suất: Trục đầu vào của hộp số → bánh răng hành tinh (do ly hợp C1 – đóng) → Cặp bánh răng dẫn động số 1 → cơ cấu bộ đồng tốc – bánh răng→ cặp bánh răng dẫn động số 2 → bộ bánh răng giảm tốc → bộ bánh răng quả dứa – bánh răng vành chậu(Vi sai)
- Chế độ pulley- dây đai tốc độ thấp
Các kết nối: phanh B1 – mở, ly hợp C1 – mở, ly hợp C2 – đóng, bộ đồng bộ hóa – mở.
Đường truyền công suất: Trục đầu vào của hộp số → bánh răng mặt trời (do ly hợp C1 mở)→ trục sơ cấp pulley → dây đai → trục thứ cấp pulley → cặp bánh răng dẫn động số 2 → bộ bánh răng giảm tốc → bộ bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu (Vi sai).
- Chế độ pulley-dây đai tốc độ cao: chế độ này có đường truyền công suất tương tự như tại tốc độ tấp nhưng đặc biệt do có sự thay đổi về tỉ số truyền giữa hai pulley giúp tăng tốc độ đầu ta của hộp số
Tay số R (Số lùi)
Các kết nối: phanh B1 – đóng, ly hợp C1 – đóng, ly hợp C2 – mở, bộ đồng tốc – đóng.
Số lùi có đường truyền công suất tương tự như số D khi bắt đầu khởi hành tuy nhiên với chiều ngược lại và tỉ số truyền của pulley – dây đai cũng khác.
Tay số N
Các kết nối: phanh B1, ly hợp C1, ly hợp C2, đồng bộ hóa đều mở ngắt đường truyền công suất từ trục đầu vào đến trục đầu ra của hộp số
Trong hộp số CVT truyền thống, các bánh răng được nối thẳng với pulley thứ cấp, do đó tải trọng va chạm (xảy ra trong quá trình phanh gấp, khi xe bị trượt trên bề mặt không bằng phẳng) được truyền đến đai thép và bề mặt ròng rọc. Trong hộp số vô cấp Direct Shift-CVT mới, ly hợp C2 còn hoạt động như một bộ điều tiết giữa chế độ truyền động pulley- dây đai và chế độ truyền động bánh răng và giảm nhanh lực bám dây đai trên pulley thứ cấp. Cơ cấu lò xo căng trống trượt trong bộ vi sai trước vì thế cũng được loại bỏ.
Bài viết liên quan:
- 4 loại vi sai hạn chế trượt phổ biến trên ô tô
- Hộp số vô cấp CVT và những điều thú vị
- Hộp số trên xe điện – Có cần thiết hay không?
