Công dụng chung của hộp số ô tô
+ Trước tiên, chúng ta sẽ đi từ những điều cơ bản nhất, đó chính là công dụng của hộp số ô tô. Với những nguyên tắc và yêu cầu căn bản nhất của chúng:
Dùng để thay đổi tỷ số truyền, qua đó thay đổi mô-men xoắn ở các bánh xe chủ động, đồng thời thay đổi tốc độ chạy sao cho phù hợp với sức cản bên ngoài.
Thay đổi chuyển động của ô tô (tiến – 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 phận công tác của xe chuyên dùng.
2. Yêu cầu của hộp số sàn trên xe ô tô
Tất cả các cơ cấu trên ô tô sinh ra đều phải đạt những tiêu chuẩn riêng. Mục đích nhằm tối đa hóa hiệu năng, giảm bớt hư hỏng. Và một hộp số ô tô đạt và được lắp ráp trên ô tô, thì cần những yêu cầu sau:
Có dải tỷ số truyền phù hợp, phân bố các khoảng thay đổi tỷ số truyền một cách tối ưu, phù hợp với tính năng động lực học và tính kinh tế vận tải.
Phải có hiệu suất truyền lực cao.
Có cơ cấu định vị chống nhảy số và cơ cấu chống gài hai số cùng một thời điểm.
Hoạt động không tạo ra tiếng ồn, chuyển số êm ái, không phải sinh các tải trọng động khi vận hành.
Có vị trí trung để để có thể ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian dài.
Có cơ cấu báo hiệu khi vào số lùi.
Có khả năng bí trí cụm trích công suất, qua đó dẫn động các thiết bị phụ khác.
Hộp số nên có kết cấu nhỏ gọn, dễ điều khiển, bảo dưỡng và sửa chữa.
3. Phân loại các loại hộp số sàn ô tô:
Dựa vào nhiều mục đích khác nhau, mà hộp số ô tô cũng được chia thành nhiều loại. Trên những dòng xe ô tô ngày nay, chúng ta có thể kể đến các loại hộp số sau:
Dựa vào số trục chứa các cặp bánh răng truyền số: hộp số 2 trục (hộp số FF – hộp số ngang), hộp số 3 trục (hộp số FR – hộp số dọc).
Dựa vào tính chất truyền mô-men: hộp số có cấp, hộp số vô cấp (CVT-AT).
Dựa theo số cấp của hộp số: hộp số thường (có các cấp số nhỏ thấp hơn hoặc bằng 6), hộp số nhiều cấp (nhiều hơn từ 8 cấp).
4. 5 bộ phận chính trên hộp số sàn ô tô
Vỏ và nắp hộp số: Vỏ và nắp hộp số bao kín các bộ phận bên trong hộp số nhằm bảo vệ chúng. Bên cạnh đó, vỏ hộp số còn dùng để lắp các vòng bi đỡ trục hộp số, chứa đựng dầu bôi trơn và treo hộp số vào khung xe. Nắp hộp số còn dùng để lắp cơ cấu chuyển số. Trên vỏ hộp số sàn – Manual Transmission còn có các nút bổ sung, xả và kiểm tra mức dầu.
2. Ổ bi: Chuyển hóa ma sát trượt thành ma sát lăn, qua đó gia tăng tuổi thọ cho hộp số, hạn chế các tiếng ồn sinh ra trong khi hoạt động.
3. Bánh răng: Là các cơ cấu để thay đổi tỉ số truyền, các bánh răng sẽ ăn khớp với nhau để truyền lực theo ý muốn của người sử dụng xe.
4. Trục hộp số: gồm 3 trục là sơ cấp – trung cấp – thứ cấp (ở hộp số dọc), 2 trục gồm sơ cấp – thứ cấp (ở hộp số ngang).
5. Bộ đồng tốc: Ngăn chặn sự trèo răng trong quá trình vào khớp. Khóa bánh răng thứ cấp vào trục thứ cấp. Bộ đồng có tác dụng làm đồng đều tốc độ của các bánh răng khi gài số, loại bỏ tình trạng va đạp giữa các bánh răng, giúp quá trình gài số trở nên dễ dàng, êm dịu và không xuất hiện tiếng động.
5. Đường truyền công suất của hộp số dọc 5 cấp
Chúng ta sẽ cùng tham khảo ví dụ về đường truyền công suất của hộp số sàn dọc 5 cấp trên ô tô ngay dưới đây:
Số 1: Đẩy tay số giúp bộ đồng tốc II di chuyển về phía sau và ăn khớp với bánh răng 4 của trục thứ cấp, mô men sẽ được truyền từ bánh răng 4 => 4’ => 1’ => 1 => truyền tới trục cardan.
Số 2: Đẩy tay số giúp bộ đồng tốc II di chuyển tiến về trước, mô men được truyền từ bánh răng 4 => 4’ => 2’ => 2 => truyền tới trục cardan.
Số 3: Đẩy tay số giúp bộ đồng tốc I di chuyển lùi về sau, mô men được truyền từ bánh răng 4 => 4’ => 3’ => 3 => truyền tới trục cardan.
Số 4: Đẩy tay số giúp bộ đồng tốc I di chuyển tiến về phía trước, lúc này trục sơ cấp và trục thứ cấp được nối với nhau, trục trung gian không tham gia vào quá trình truyền mô men xoắn.
Số 5: Đẩy tay số giúp bộ đồng tốc III di chuyển về phía sau, mô men truyền từ bánh răng 4 => 4’ => 5’ => 5 => truyền tới trục cardan.
Số lùi (R): Đẩy tay số giúp bộ đồng tốc III di chuyển về trước ăn khớp với bánh rằng L của trục thứ cấp, mô men được truyền từ bánh răng 4 => 4’ => L’ => L. Giữa L’ và L có bánh rằng làm cho trục thứ cấp quay cùng chiều với trục trung gian (ngược chiều với TSC).
6. Tỷ số truyền của hộp số sàn ô tô
Công thức tính tỷ số truyền của hộp số sàn: (Z bị động)/(Z chủ động), trong đó Z là số răng. Vấn đề ở đây là làm cách nào để chúng ta có thể nhận biết được bánh răng nào là của cấp số nào.
Như chúng ta biết, theo thứ tự các cấp số từ 1 – 5, tốc độ của xe sẽ tăng dần, đồng nghĩa với việc tỷ số truyền giảm xuống (số 1 có tỷ số truyền lớn nhất và số 5 có tỷ số truyền thấp nhất).
Vậy nên, chúng ta có thể nhìn vào kích thước của bánh răng tại trục thứ cấp và trục trung gian để xem cặp bánh răng nào có kích thước giữa bánh răng trên trục thứ cấp, lớn hơn bánh răng trên trục trung gian nhất, thì đó là cặp bánh răng số 1.
Dựa vào sơ đồ hộp số dọc 5 cấp ở hình trên, ta có thể thấy được đường truyền công suất của số 1 sẽ lần lượt đi qua các bánh răng từ: 1 => 12 => 9 => 4 => cardan. Ở đây ta thấy, bánh răng chủ động là bánh răng 1 và bánh răng 9, bánh răng bị động là bánh răng 12 và bánh răng 4. Vậy ta có tỷ số truyền là:
7. So sánh hộp số sàn ngang và hộp số dọc (FF và FR)
Phân loại:
– Hộp số ngang chỉ có 2 trục gồm sơ cấp và thứ cấp; nằm kế tiếp động cơ, ly hợp theo thứ tự: động cơ – ly hợp – hộp số => dẫn động cầu trước.
– Hộp số dọc gồm 3 trục là sơ cấp – thứ cấp – trung gian; nằm kế tiếp động cơ, ly hợp theo thứ tự: động cơ – ly hợp – hộp số – trục cardan => dẫn động cầu sau.
8. Ưu điểm giữa hộp số sàn ngang và hộp số dọc (FF và FR)
8.1 Hộp số dọc (FR)
Hệ thống dẫn động này giúp giải tỏa áp lực hai bánh phía trước, đồng thời hai bánh sau đảm nhiệm nhiệm vụ đẩy xe tiến lên, nhờ đó mà sức tải của xe được cải thiện.
Tỷ lệ phân bổ trọng lượng trước/sau hiệu quả, qua đó dễ dàng điều khiển, cải thiện tốt đa lực dùng phanh.
Hai bánh sau bám đường tốt, qua đó khả năng bứt tốc được cải thiện đáng kể.
Phân bổ trọng lượng trên xe tối ưu, phía sau chịu thêm một phần trọng lượng của hệ thống dẫn động nên trọng lượng trước/sau được cân bằng hơn.
Khoang động cơ không còn hệ thống dẫn động, vậy nên hốc bánh xe từ đó được gia tăng kích thước, qua đó khiến góc quay bánh xe được mở rộng, bán kính vòng quay do đó cũng được giảm xuống hơn so với dẫn động cầu trước.
Khả năng vận hành tốt hơn do bánh trước không bị đè nặng như hệ dẫn động cầu trước.
8.2 Hộp số ngang (FF)
Chi phí sản xuất và bảo dưỡng thấp do sức mạnh động cơ truyền gần như trực tiếp tới các bánh xe, không cần sử dụng vi sai phức tạp hay trục cardan dài như các hệ dễ động khác.
Khả năng bám đường tốt hơn khi di chuyển trong điều kiện mưa gió, do trọng lượng của động cơ và hộp số sàn dồn xuống bánh dẫn động.
Do không phải nhường vị trí để bố trí hộp số hay cầu sau, nên không gian nội thất và khoang hành lý rộng hơn.
Chiều dài cơ sở không bị phụ thuộc vào chiều dài của trục dẫn động ra phía sau, qua đó khoang hành khách dễ dàng mở rộng.
Khoảng cách từ động cơ tới cầu dẫn động được rút ngắn lại, vậy nên tình trạng hao hụt công suất sản sinh từ động cơ được tối ưu, giúp động cơ hoạt động hiệu quả, ít tốn nhiên liệu hơn.
Các bánh răng trên trục sơ/thứ cấp đều có thể tháo rời dễ dàng -> dễ dàng thay thế từng chi tiết -> tiết kiệm chi phí sửa chữa, bảo dưỡng.
Nguồn: internet + VATC