Hệ thống truyền động trên ô tô là gì ?
Hệ thống truyền động trên ô tô là hệ thống tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ động cơ tới bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu như hộp số, cầu xe, cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị moment truyền. Hệ thống này là một hệ thống vô cùng quan trọng trên xe ô tô mỗi vấn đề hỏng hóc của nó sẽ gây ra nguy hiểm cho những người ngồi trên xe và các phương tiện giao thông khác.
Trong tiếng anh thì hệ thống truyền động trên ô tô được dịch ra là Powertrain
Hệ thống truyền động ô tô là một tập hợp các cơ cấu, bộ phận được kết nối với nhau, có chức năng truyền lực từ động cơ đến bánh xe, giúp xe di chuyển. Hệ thống truyền động ô tô có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo xe vận hành an toàn, hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu.
Cấu tạo hệ thống truyền động trên ô tô
Cấu tạo hệ thống truyền động trên ô tô bao gồm các bộ phận chính sau:
1. Bộ ly hợp:
Có chức năng ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số, giúp người lái xe sang số dễ dàng và khởi động xe êm ái. Bộ ly hợp có thể là ly hợp ma sát khô hoặc ly hợp ma sát ướt.
2. Hộp số:
Có chức năng thay đổi mô men xoắn và tốc độ quay của động cơ, phù hợp với các điều kiện vận hành khác nhau của xe.
Hộp số có thể là hộp số sàn hoặc hộp số tự động.
3. Cầu trước, cầu sau của xe:
Có chức năng truyền lực từ hộp số đến trục bánh xe.
Cầu truyền động có thể là cầu sau, cầu trước hoặc cầu toàn thời gian.
4. Trục các đăng:
Có chức năng truyền lực từ cầu truyền động đến bánh xe.
5. Bánh xe:
Là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với mặt đường, tạo ra lực ma sát giúp xe di chuyển.
6. Hệ thống treo:
Có chức năng giảm xóc, giúp xe vận hành êm ái và ổn định.
7. Hệ thống phanh:
Có chức năng làm giảm tốc độ hoặc dừng xe.
Ngoài ra, cấu tạo của hệ thống truyền động còn có thể bao gồm các bộ phận khác như:
- Trục dẫn động
- Khớp nối
- Bánh răng vi sai
- Hệ thống thống gió làm mát
Nhiệm vụ hệ thống truyền động trên ô tô
Hệ thống truyền động ô tô đóng vai trò vô cùng quan trọng, đảm nhiệm các nhiệm vụ chính sau:
1. Truyền lực và ngắt truyền lực:
Nhận mô-men xoắn từ động cơ và truyền đến các bánh xe. Biến đổi mô-men xoắn và tốc độ quay phù hợp với điều kiện vận hành của xe. Truyền, biến đổi moment quay và số vòng quay từ động cơ đến bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và moment cản sinh ra trong quá trình ô tô chuyển động. Cắt dòng truyền trong thời gian ngắn hoặc dài
2. Tạo lực kéo:
Giúp xe di chuyển bằng cách tạo lực kéo tại các bánh xe.
Lực kéo được điều chỉnh để phù hợp với độ dốc, tải trọng và tốc độ di chuyển của xe.
3. Thay đổi hướng di chuyển:
Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ô tô. Cho phép xe di chuyển tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải. Điều khiển hướng di chuyển bằng cách điều chỉnh tốc độ quay của các bánh xe.
4. Giảm tốc độ:
Hỗ trợ phanh xe bằng cách hãm tốc độ quay của động cơ.
Giảm tốc độ xe một cách an toàn và hiệu quả.
5. Khởi động động cơ:
Giúp động cơ khởi động bằng cách truyền mô-men xoắn từ bánh xe đến động cơ.
Khởi động động cơ dễ dàng và nhanh chóng.
6. Tạo cảm giác chuyển tốc độ mượt mà
Tạo khả năng chuyển động “mềm mại” và tính năng việt dã cần thiết trên đường
Ngoài ra, hệ thống truyền động còn có các nhiệm vụ khác như:
- Giảm rung động và tiếng ồn từ động cơ.
- Bôi trơn các bộ phận trong hệ thống truyền động.
- Làm mát các bộ phận trong hệ thống truyền động.
Yêu cầu hệ thống truyền động trên ô tô
Hệ thống truyền động đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành xe ô tô, do đó cần đáp ứng các yêu cầu sau:
1. Hiệu suất truyền động cao:
Truyền mô-men xoắn từ động cơ đến bánh xe với hiệu suất cao, giảm hao phí năng lượng, độ tin cậy lớn.
Tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu cho xe.
2. Khả năng chịu tải cao:
Chịu được tải trọng cao trong quá trình vận hành, đặc biệt khi di chuyển trên địa hình phức tạp.
Đảm bảo độ bền và tuổi thọ của hệ thống truyền động.
3. Hoạt động êm ái và ổn định:
Giảm rung động và tiếng ồn phát ra từ hệ thống truyền động.
Mang lại trải nghiệm lái xe êm ái và thoải mái.
4. Khả năng điều khiển linh hoạt:
Thay đổi được moment của động cơ một cách dễ dàng
Cho phép điều chỉnh tốc độ và hướng di chuyển của xe một cách linh hoạt.
Đảm bảo an toàn khi lái xe trong các điều kiện khác nhau.
5. Dễ dàng bảo dưỡng và sửa chữa:
Cấu tạo đơn giản, dễ dàng tháo lắp và bảo dưỡng, sửa chữa
Giảm chi phí bảo dưỡng và sửa chữa cho xe.
Ngoài ra, hệ thống truyền động còn cần đáp ứng các yêu cầu về:
Khả năng tương thích với động cơ và các bộ phận khác của xe.
Kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ.
Tuân thủ các tiêu chuẩn về an toàn và khí thải.
Để đáp ứng các yêu cầu trên, hệ thống truyền động được thiết kế với các bộ phận chất lượng cao và được chế tạo bằng công nghệ tiên tiến. Các nhà sản xuất ô tô liên tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để nâng cao hiệu suất, độ bền và khả năng vận hành của hệ thống truyền động.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động ô tô
Khi động cơ hoạt động, nó tạo ra mô men xoắn được truyền đến hộp số. Hộp số sẽ thay đổi mô men xoắn và tốc độ quay phù hợp với điều kiện vận hành của xe. Sau đó, mô men xoắn được truyền đến cầu truyền động, trục các đăng và cuối cùng là bánh xe. Bánh xe sẽ quay và tạo ra lực ma sát giúp xe di chuyển.
Chi tiết về nguyên lý hoạt động của hệ thống này như sau:
1. Khởi động xe:
Khi người lái xe khởi động xe, họ sẽ đạp chân côn để ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số. Sau đó, họ sẽ xoay chìa khóa để khởi động động cơ. Khi động cơ đã khởi động, họ sẽ nhả chân côn một cách từ từ để kết nối động cơ với hộp số. Lúc này, xe sẽ bắt đầu di chuyển.
2. Sang số:
Khi cần thay đổi tốc độ xe, người lái xe sẽ đạp chân côn để ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số. Sau đó, họ sẽ di chuyển cần số để sang số phù hợp với điều kiện vận hành. Khi đã sang số xong, họ sẽ nhả chân côn một cách từ từ để kết nối động cơ với hộp số. Lúc này, xe sẽ di chuyển với tốc độ mới.
3. Dừng xe:
Khi muốn dừng xe, người lái xe sẽ đạp chân phanh để giảm tốc độ. Khi xe đã dừng hẳn, họ sẽ đạp chân côn để ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số. Sau đó, họ sẽ chuyển cần số về vị trí số 1 hoặc số mo. Hệ thống truyền động ô tô có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo xe vận hành an toàn, hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu.
Lưu ý:
Nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động ô tô có thể thay đổi tùy theo kiểu xe, loại động cơ và hệ thống truyền động. Một số hệ thống truyền động hiện đại còn được trang bị thêm các tính năng tiên tiến như hệ thống kiểm soát lực kéo, hệ thống cân bằng điện tử, v.v.
Các loại hệ thống truyền động trên xe ô tô
Các loại hệ thống truyền động trên xe ô tô được chia theo kiểu thiết kế để bố trí vị trí các bộ phận của hệ thống truyền lực trên các loại ô tô tùy thuộc vào cách sắp xếp động cơ (động cơ đặt ở phía trước, ở giữa hoặc phía sau xe), đặc tính truyền động ra các bánh xe ( hai bánh sau chủ động, hai bánh trước chủ động hoặc cả bốn bánh đều chủ động).
Hiện nay, hệ thống truyền động trên ô tô được chia theo các loại sau đây:
Động cơ bố trí phía trước xe, các bánh sau là bánh dẫn động:
Trong trường hợp này, các bộ phận của hệ thống truyền động được sắp xếp theo thứ tự: động cơ, bộ ly hợp, hộp số, truyền động các-đăng, cầu chủ động với bộ vi sai và các bán trục.
Động cơ bố trí phía trước xe, các bánh trước và bánh sau đều là bánh dẫn động:
Trường được sử dụng đối với các xe chuyên dùng đòi hỏi tính việt dã cao. Trong trường hợp này, phải có hộp số phụ làm nhiệm vụ phân phối momen xoắn từ động cơ ra các cầu chủ động trước và sau xe.
Động cơ bố trí phía trước xe, các bánh trước là bánh dẫn động:
Đây là kiểu thiết kế phổ biến nhất cho ô tô du lịch đời mới hiện nay là động cơ đặt ngang phía trước và dẫn động trực tiếp hai bánh xe trước. Phương pháp này đạt được các ưu điểm:
+ Động cơ nằm ngang tạo điều kiện giảm chiều dài đầu xe và vấn đề khí động học.
+ Loại bỏ được trục truyền động các-đăng dọc từ đầu xe đến đuôi xe. Nhờ vậy sàn của ca-bin và thân xe bằng phẳng và rộng hơn.
Động cơ bố trí phía sau xe, các bánh sau là bánh dẫn động:
Kiểu bố trí này thường được sử dụng đối với các ôtô chở khách trên 30 chỗ ngồi và ở một vài loại ôtô du lịch thiết kế động cơ đặt sau xe và dẫn động hai bánh sau. (Ví dụ: Ôtô du lịch của hãng Volkswagen). Loại bố trí này giúp giảm ồn trong thùng xe, tạo thoải mái cho hành khách đi xe.
Sơ đồ bố trí của các loại hệ thống truyền động trên xe ô tô
Để đánh giá độ phức tạp của hệ thống truyền lực, thường dựa vào công thức bánh xe .
Công thức bánh xe được thể hiện bằng tích của hai số (trong đó a là số lượng bánh xe, b là số lượng bánh xe chủ động).
Ví dụ:
– (có 4 bánh xe, trong đó có 2 bánh xe chủ động): xe có một cầu chủ động.
– (có 4 bánh xe đều là chủ động): xe có 2 cầu chủ động.
– (có 6 bánh xe trong đó có 4 bánh xe chủ động): xe tải hoặc xe khách có 2 cầu chủ động.
– (cả 6 bánh xe đều là chủ động): xe có 3 cầu chủ động)
Sau đây là một vài sơ đồ bố trí điển hình:
Sơ đồ bố trí truyền động kiểu động cơ đặt trước, cầu sau chủ động/ Front-Rear (FR)
Đây là cách bố trí cơ bản, được sử dụng nhiều trên các loại xe xe ô tô. Người ta thường hay gọi đây là kiểu cầu sau chủ động hoặc xe ô tô dẫn động cầu sau.
Như trên hình vẽ trên sơ đồ bạn thấy rằng: Động cơ đặt phía trước truyền tới ly hợp rồi ly hợp truyền tới hộp số và hộp số dẫn động đến bộ vi sai cầu sau qua trục các đăng. Từ bộ vi sai cầu sau truyền qua 2 trục láp và dẫn động tới 2 bánh xe phía sau giúp 2 bánh xe này quay.
Sơ đồ bố trí truyền động kiểu động cơ đặt sau,cầu sau chủ động/Rear-Rear (RR)
Cách bố trí này rất gọn, không dùng truyền lực cardan, toàn bộ động cơ, bộ ly hợp, hộp số, cầu sau chủ động liên kết thành một khối.
Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động kiểu động cơ đặt trước,cầu trước chủ động/Front-Front: FF
Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động kiểu (Cầu trước và cầu sau đều chủ động, động cơ đặt trước/ 4 Wheel Drive: 4WD)
Đặc điểm của sơ đồ này là có bộ vi sai giữa 2 cầu và bộ khoá vi sai khi cần thiết. Toàn bộ cơ cấu này xếp gọn một góc trong hộp phân phối.
e) Sơ đồ :
Được dùng lần đầu tiên trên xe tải KAMAZ-5320 của Liên Xô sản xuất năm 1976. Đặc điểm của sơ đồ này là không dùng hộp phân phối mà dùng một cơ cấu vi sai giữa 2 cầu rất gọn.
f) Sơ đồ :
Dùng trên xe tải URAL375 của Liên Xô sản xuất. Ở sơ đồ này trong hộp phân phối có cơ cấu kiểu hệ bánh răng trụ nhằm chia công suất cho các cầu trước, cầu giữa, cầu sau. Giữa cầu sau và cầu giữa lại sử dụng vi sai kiểu bánh răng nón.
