Tìm hiểu chi tiết về toàn bộ “Hệ thống truyền động trên ô tô”

KHÁI NIỆM, NHIỆM VỤ, YÊU CẦU HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ

Khái niệm hệ thống truyền lực trên ô tô

Hệ thống truyền lực 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 truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị moment truyền.

Nhiệm vụ hệ thống truyền lực trên ô tô

Hệ thống truyền lực (HTTL) có các nhiệm vụ cơ bản:

-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
-Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ô tô.
-Tạo khả năng chuyển động “mềm mại” và tính năng việt dã cần thiết trên đường.

Yêu cầu hệ thống truyền lực trên ô tô

-Truyền công suất từ động cơ đến bánh xe chủ động với hiệu suất cao,độ tin cậy lớn.
-Thay đổi được moment của động cơ một cách dễ dàng.
-Cấu tạo đơn giản,dễ bảo dưỡng,sửa chữa.

CÁC CÁCH BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ

Các loại hệ thống truyền lực:

Việc thiết kế để bố trí vị trí các bộ phận của hệ thống truyền lực trên các loại ôtô 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 lực trên ôtô được bố trí theo các kiểu sau đây:

a) 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.

b) Động cơ bố trí phía trước xe, các bánh trước và bánh sau đều là bánh dẫn động: thường 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.

c) 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.

d) 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 một vài loại hệ thống truyền lực:

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:

a) Sơ đồ ( 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.

b) Sơ đồ (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.

c) Sơ đồ ( động cơ đặt trước,cầu trước chủ động/Front-Front: FF)

d) Sơ đồ (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.

CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU LY HỢP

Công dụng ly hợp

Ly hợp là một cơ cấu có nhiệm vụ nối và cắt động cơ với hệ thống truyền lực. Ngoài ra ly hợp còn được sử dụng như một bộ phận an toàn, nghĩa là có thể tự động cắt truyền dẫn khi moment quá mức qui định.

Phân loại ly hợp

– Theo cách truyền moment xoắn có ly hợp ma sát (loại một đĩa hay nhiều đĩa ), ly hợp thuỷ lực (loại thuỷ động và thuỷ tĩnh ), ly hợp nam châm điện (moment truyền nhờ từ trường ), ly hợp liên hợp ( kết hợp các loại trên ).
– Theo hình dáng các chi tiết ma sát có ly hợp đĩa, ly hợp hình nón, ly hợp hình trống. Trong đó ly hợp hình nón và ly hợp hình trống rất ít sử dụng vì moment quán tính bị động quá lớn.
– Theo phương pháp sinh lực ép trên đĩa có loại lò xo (đặt xung quanh, đặt trung tâm), loại nửa ly tâm (lực ép sinh ra ngoài lực ép lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm và), loại ly tâm (áp lực trên đĩa được tạo bởi lò xo, lực ly tâm sử dụng để đóng mở ).
– Theo kết cấu cơ cấu ép có ly hợp thường đóng (dùng ở ôtô và các ly hợp máy kéo), ly hợp không thường đóng (dùng ở máy kéo xích, máy kéo bánh bơm, xe tăng…).

Yêu cầu ly hợp

– Truyền được moment xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất cứ điều kiện nào, muốn vậy moment ma sát sinh ra trong ly hợp phải lớn hơn moment xoắn của động cơ MLH: Momen ma sát sinh ra trong ly hợp (Nm): Hệ số dự trữ của ly hợp ( >1)
Moman: Momen xoắn lớn nhất của động cơ (Nm)
– Khi đóng phải êm dịu để không gây ra sự va đập trong hệ thống truyền lực.
– Khi mở phải êm dịu, dứt khoát và nhanh.
– Moment quán tính của phần bị động phải nhỏ.
– Ly hợp làm nhiệm vụ của bộ phận an toàn, do đó hệ số dự trữ của phải nằm trong giới hạn.
– Điều khiển dễ, lực tác dụng lên pedal phải nhỏ.
– Các bề mặt ma sát đảm bảo thoát nhiệt tốt.
– Kết cấu đơn giản, dễ điều chỉnh, chăm sóc.

CẤU TẠO LY HỢP

Ly hợp ma sát loại một đĩa

a) Cấu tạo:Ly hợp loại này có từ ba đến chín lò xo xoắn. Công dụng của các lò xo là ấn đĩa ép, đè đĩa ly hợp bám vào mặt bánh đà.
Kết cấu chung gồm có: vỏ có các khoang chứa lò xo ép và được gắn chặt vào bánh đà. Khi buông bàn đạp ly hợp, các lò xo ép ấn đĩa ép và đĩa ly hợp áp dính vào mặt bánh đà. Trục sơ cấp của hộp số gối đầu và quay trơn trong đuôi trục khuỷu có rãnh then hoa liên kết với lỗ then hoa của đĩa ma sát. Trên vỏ bộ ly hợp có treo ba đòn mở ly hợp điều khiển đĩa ép. Các đòn mở ly hợp được ấn vào do tác động của chân đạp ly hợp, qua đó tác động lên bạc đạn chà.

b) Hoạt động: Khi bánh đà đang quay, ta ấn bàn đạp ly hợp, thông qua cơ cấu điều khiển sẽ ấn ba đòn mở ly hợp xuống, các đầu kia của đòn mở sẽ nâng mâm ép lên. Lúc này đĩa ma sát không bị ép vào mặt bánh đà nên tự do và đứng yên cùng với trục sơ cấp của hộp số, trong lúc đó bánh đà vẫn quay, nhờ vậy liên hệ giữa động cơ và hộp số tạm gián đoạn.
Sau khi ta cài số, buông chân ly hợp, bạc đạn chà trở về vị trí cũ, không còn ép lên ba đòn mở nữa, các lò xo ép lại ấn mâm ép đè đĩa ma sát bám vào bánh đà, liên kết giữa động cơ và hộp số được nối trở lại.

* Ưu điểm của ly hợp ma sát loại một đĩa:
– Kết cấu đơn giản, rẻ tiền.
– Thoát nhiệt tốt.
– Đóng mở dứt khoát.
* Nhược điểm của ly hợp ma sát loại một đĩa:
– Đóng không êm dịu.
– Nếu truyền moment lớn (lớn hơn 70 80 Kgm) thì đường kính của đĩa ma sát phải lớn hoặc phải dùng nhiều đĩa.

c) Cấu tạo đĩa ly hợp: Đĩa ma sát hay đĩa ly hợp gồm một đĩa thép gợn sóng liên kết với moayơ lỗ then hoa nhờ các lò xo giảm xoắn. Hai tấm bố ma sát được ghép hai bên đĩa thép bằng cách tán đinh . Công dụng của đĩa thép gợn sóng có tính đàn hồi là dập tắt các va chạm khi đĩa ly hợp bị ép mạnh vào mặt bánh đà.

Ly hợp ma sát loại nhiều đĩa:

a) Cấu tạo và hoạt động : Ly hợp ma sát loại nhiều đĩa cũng có nguyên lý tương tự như ly hợp ma sát loại một đĩa, chỉ khác là ở loại này có thêm đĩa ép để lò xo tỳ vào.

Vị trí ly hợp đóng : Vỏ ly hợp được bắt chặt trên bánh đà bằng bulông nên luôn luôn quay với bánh đà. Đĩa ép 3 và 4 ép chặt đĩa ma sát vào bánh đà, đĩa ép 3 ép đĩa ma sát phía sau vào đĩa ép 4. Đĩa ép 4 ép chặt đĩa ma sát trước vào bánh đà thành một khối nhờ lò xo ép 10. Lò xo này luôn luôn ở trạng thái làm việc. Khi trục khuỷu của động cơ quay làm cho bánh đà quay và làm quay đĩa ma sát. Moayơ của đĩa ma sát được lắp trượt lên trục sơ cấp của hộp số bằng các rãnh then hoa. Do đó khi đĩa ma sát quay làm cho trục sơ cấp của hộp số quay nên mô men quay của động cơ được truyền qua hộp số.

Vị trí ly hợp mở : Dưới tác dụng của lực đạp vào bàn đạp 1 chiều theo chiều mũi tên trên hình vẽ. Lực này được truyền đến càng mở 8 qua hệ thống dẫn động (đòn kéo) làm cho càng mở tỳ vào bạc trược 9 và đẩy bạc trượt dịch chuyển lên phía trước. Trên bạc trượt có gắn vòng bi tỳ 11, Vòng bi này tỳ vào đầu của đòn mở 2. Đòn mở 2 kéo đĩa ép 3 dịch chuyển về phía sau tách khỏi đĩa ép và đĩa ma sát phía sau. Lúc đó lò xo 5 sẽ đẩy đĩa ép 4 tách khỏi đĩa ma sát phía trước. Mô men quay động cơ tách rời với trục sơ cấp của hộp số.

b) So sánh ưu-khuyết điểm của ly hợp một đĩa và ly hợp nhiều đĩa: Ly hợp nhiều đĩa có cấu tạo phức tạp hơn ly hợp một đĩa, khi mở không dứt khoát bằng ly hợp một đĩa, nhưng khi đóng thì êm hơn loại một đĩa. Ly hợp nhiều đĩa truyền được mô men lớn hơn ly hợp một đĩa vì mặt ma sát lớn. Nếu cùng truyền một trị số mô men quay của động cơ như nhau thì ly hợp nhiều đĩa có đường kính ngoài của đĩa ma sát nhỏ hơn ly hợp một đĩa, do đó kích thước của vỏ ly hợp cũng nhỏ gọn hơn. Nhưng hiện nay người ta có xu hướng dùng loại ly hợp một đĩa ma sát nhiều hơn vì kết cấu của loại này đơn giản hơn.

Ly hợp ma sát có lò xo hình đĩa:

Loại ly hợp này được sử dụng rộng rãi trên ôtô du lịch hiện nay, loại này có kết cấu đơn giản và khi tác dụng lực thì áp lực trên đĩa ma sát được phân bố đồng đều. Vì lò xo ép hình đĩa nên sẽ làm luôn nhiệm vụ đòn mở.

a) Hoạt động: Khi chưa tác dụng lực lên pedal, lò xo đĩa bung ra đẩy đĩa ma sát tỳ chặt vào bánh đà tạo thành khối cứng, do đó lực truyền động từ trục khuỷu được truyền qua trục ly hợp (ly hợp đóng). Khi người điều khiển tác dụng lực lên pedal, thông qua cơ cấu điều khiển lực sẽ tác dụng lên bạc đạn chà và đẩy bạc đạn chà đi vào làm lò xo đĩa ép lại, đĩa ma sát không tỳ vào bánh đà nữa, do đó lực truyền động quay từ trục khuỷu sẽ không truyền qua trục ly hợp (ly hợp mở).

b) So sánh giữa lò xo xoắn và lò xo hình đĩa : Đối với loại lò xo xoắn hình trụ, khi ta biến đổi sức ép lên nó thì sức ép luôn luôn tăng tỉ lệ thuận với lực đàn hồi của lò xo. Trường hợp các chi tiết ma sát như đĩa ma sát, mâm ép bị mòn thì sức ép của loại lò xo xoắn hình trụ giảm, đĩa ma sát bắt đầu quay trượt.
Với loại lò xo hình đĩa, khi biến đổi sức ép lên nó, lúc đầu lực tăng lên cho đến một trị số xác định thì lực bắt đầu giảm. Độ mòn của các tấm ma sát không ảnh hưởng đến sức ép do lò xo màng tạo nên, do đó tránh được tình trạng bộ ly hợp quay trượt. Việc áp dụng lò xo hình đĩa còn đạt thêm được một số ưu điểm sau:
-Giảm được kích thước, khối lượng và đơn giản hóa rất nhiều trong kết cấu của bộ ly hợp
-Do không có các chi tiết lắp ở vòng ngoài bộ ly hợp nên việc cân bằng tương đối dễ hơn.
-Loại trừ được các lực ly tâm làm giảm sức ép đĩa ma sát ở vận tốc cao (vì không có các chi tiết vòng ngoài).
-Lực tác động lên đĩa ma sát thường xuyên đều đặn ở mọi chế độ làm việc.

Ly hợp thuỷ lực:

a) Cấu tạo :Các bộ phận chính của ly hợp thủy lực là : bơm và tua bin đặt đối diện nhau. Bên trong bơm và tua bin đều có các cánh dẫn hướng chất lỏng . Bơm cùng vỏ của ly hợp thủy lực tạo thành 1 khối cứng, moayơ của khối này lắp chặt trên đầu trục khủyu của động cơ. Tua bin lắp chặt trên đầu trục sơ cấp của hộp số, vòng đệm bao kín có nhiệm vụ ngăn không cho chất lỏng lọt ra ngoài.

b) Hoạt động:Khác với ly hợp ma sát là lọai họat động theo nguyên tắt ma sát khô, ly hợp thủy lực được truyền momen bằng chất lỏng.
Khi đông cơ làm việc đĩa bơm quay, do lực ly tâm, chất lỏng chuyển động từ tâm với tốc độ tuyệt đối V1 theo các cánh ra ngoài rìa với tốc độ tuyệt đối V2 (V2 >V1) bắn vào cánh turbine, buộc đĩa này phải quay theo, chất lỏng tiếp tục di chuyển từ đĩa vào tâm đĩa turbine và sang đĩa bơm, chu kỳ tuần hoàn được lặp lại.

c) Ưu nhược điểm của ly hợp thủy lực:
* Ưu điểm:
Kết cấu đơn giản, các chi tiết ít bị mòn hỏng ; khi hoạt động êm dịu, không ồn không giật khi thay đổi tốc độ xe.
* Nhược điểm:
Có hiện tượng trượt trong ly hợp. hiệu suất truyền lực thấp nên xe chạy tốn nhiều nhiên liệu ; ngoài ra nếu không có cơ cấu gài đặt biệt thì không thể dùng biện pháp đóng ly hợp gài số, đẩy xe hoặc nhả phanh cho xe lăn xuống dốc khi khởi động động cơ như trường hợp ly hợp ma sát.

CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN LY HỢP

Cơ cấu điều khiển ly hợp kiểu cơ khí:

Loại này được sử dụng nhiều trên ôtô, có cấu tạo đơn giản và làm việc rất đảm bảo. Cấu tạo của loại này đơn giản nhưng không thuận tiện đối với ô tô vận tải. Nhất là trường hợp động cơ bố trí xa người lái. Cấu tạo của cơ cấu này được giới thiệu ở hình dưới đây. Khi ấn chân lên bàn đạp ly hợp, trục bàn đạp xoay làm chuyển động hệ thống dây cáp tác động đòn mở ly hợp, đòn mở này ấn bạc đạn chà qua trái đè lên ba cần đẩy nâng mâm ép lên giải phóng đĩa ly hợp kỏi mặt bánh đà. Khi buông chân khỏi bàn đạp, các lò xo sẽ đưa các bộ phận điều khiển về vị trí cũ, bộ ly hợp trở lại chế độ kết nối.

Cơ cấu điều khiển ly hợp kiểu thuỷ lực:

a) Cấu tạo: Với cơ cấu điều khiển loại này, việc cắt nối khớp ly hợp dễ dàng và động tác nhả khớp ly hợp êm dịu hơn, vị trí bàn đạp ly hợp không phụ thuộc vào vị trí của bộ ly hợp. Các ô tô hiện nay đều áp dụng cơ cấu này. Cơ cấu dẫn động thủy lực gồm xy lanh chính có bình chứa dầu phanh. Khi tác dụng lên bàn đạp, cần đẩy sẽ tác động vào piston và các cuppen di chuyển trong xy lanh chính. Từ xy lanh chính có ống dẫn dầu xuống xy lanh con gắn bên hông cạt te ly hợp. Trong xy lanh con có piston, cuppen tác động cây đẩy điều khiển đòn mở ly hợp.
b) Hoạt động: Khi tác dụng lực vào pedal, cần đẩy sẽ đẩy piston của xi lanh chính sang trái và nén dầu, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn dầu đến xi lanh làm việc đẩy piston xi lanh làm việc qua phải, đẩy cần đến đòn mở ly hợp.
Khi thôi tác dụng lực lên pedal, các lò xo kéo các chi tiết dẫn động về vị trí ban đầu.

Cơ cấu điều khiển ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén

Hệ thống này có cơ cấu điều khiển giống như cơ cấu điều khiển bằng thủy lực. Nhưng trên xylanh phụ của hệ thống trang bị bộ trợ lực khí nén.

Nguyên lý hoạt động: Khi chưa đạp pedal thì các buồng C, D, A, B có áp lức bằng nhau và bằng với áp lực khí trời. Khi đạp pedal, dầu từ xilanh chính qua ống dẫn đến bộ trợ lực qua đường II, một phần đến xylanh phụ, một phần đẩy van điều khiển đi lên thắng lực lò xo đóng van xả và mở van nạp. Áp lực của buồng D bằng A bằng áp lực khí nén (khí nén vào qua đướng I), áp lực buồng C< B và áp lực không khí bằng nhau. Do áp lực buồng A>B nên ép piston và cần đẩy thắng lực lò xo qua phía bên phải để điều khiển càng ngắt ly hợp. Buông pedal áp lực dầu xy lanh chính giảm bằng áp lực không khí, piston điều khiển đi xuống bởi các lò xo làm van nạp đóng và van xả mở. Làm khí nén trong buồng A và D được xả ra khí trời, vì vậy áplực buồng A, B, C, D và áp lực khí trời bằng nhau. Do đó piston và cần đẩy bị đẩy sang bên trái bởi lực lò xo, ly hợp đóng.

Cơ cấu điều khiển ly hợp thủy lực trợ lực áp thấp

Cơ cấu điều khiển giống như trợ lực khí nén nhưng nguyên lý dựa trên cơ sở sử dụng sự giảm áp ở đượng ống hút của động cơ hoặc tạo ra từ một bơm áp thấp, sinh ra trong đường ống một áp thấp được điều khiển từ xylanh chính.

Nguyên lý hoạt động: Buồng chân không C nối ống nạp động cơ qua đường II. Khi chưa đạp pedal áp lực dầu không làm piston điều khiển đi lên nên áp thấp buồng A, B, C, D bằng nhau. Khi đạp pedal dầu từ xylanh chính đến bộ trợ lực áp thấp qua đướng I, một phần đến xylanh con, một phần đẩy piston điều khiển đi lên thắng lực lò xo đóng van áp thấp và mở van không khí. Ap lực buồng A, D và áp lực không khí bằng nhau. Buồng C, B và áp thấp ống góp hút hay bơm áp thấp bằng nhau. Do đó áp lực buồng A>B nên màng da đi về phía phải và đẩy piston về phía phải để làm cho ly hợp ngắt. Khi buông pedal áp lực dầu từ xylanh chính giảm về bằng với áp lực không khí, piston điều khiển đi xuống dưới bởi các lò xo. Lúc này van không khí đóng lại, van áp thấp được mở ra làm cho áp lực ở buồng C, D, A, B bằng nhau. Do đó màng da sẽ dịch chuyển về phía trái bởi các lò xo, piston cũng bị dịch chuyển về cùng hướng làm cho càng mở ly hợp được buông ra, làm cho ly hợp đóng.

Hệ thống điều khiển ly hợp bằng điện tử:

Hình vẽ sau đây giới thiệu sơ đồ khối của hệ thống điều khiển cắt nối khớp ly hợp kiểu này. Đây là kiểu cắt nối khớp thủy lực được điều khiển bằng điện tử. Trong phương pháp này người ta không cần dùng bàn đạp ly hợp. Một loạt các bộ cảm biến thu nhận thông tin về mức độ đóng mở của bướm ga bộ chế hòa khí, về chế độ đang hoạt động của động cơ, của bộ ly hợp và của một số hộp số. Sau đó gửi các thông tin này đến môđuyn xử lý và điều khiển điện tử trung ương ECM. Mỗi khi người lái dịch chuyển cần sang số để cài số, ECM tức thì đánh tín hiệu điều khiển đến bộ nguồn thủy lực (8). Bộ này kiểm soát áp suất thủy lực để cắt hoặc nối khớp ly hợp. Nhận được tín hiệu điều khiển của ECM, bộ ly hợp được cắt khớp tức thì và nó duy trì chế độ cắt khớp này cho đến khi người lái buông tay ra khỏi cần sang số.

CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU HỘP SỐ

Công dụng hộp số

– Thay đổi lực kéo ở bánh xe chủ động của ôtô cho phù hợp với điều kiện cản của mặt đường.
– Thay đổi chiều chuyển động của ôtô (tiến hoặc lùi).
– Cho xe dừng tại chổ mà không cần tắt máy hoặc cắt bộ ly hợp ( vị trí số 0).
– Dẫn động lực ra ngoài cho bộ phận công tác đối với xe chuyên dùng
( xe có tời kéo, xe ôtô cần trục …).

Phân loại hộp số

Việc phân loại hộp số thông thường được dựa trên các yếu tố sau:
– Theo bánh răng.
– Theo cơ cấu đổi số.
– Theo phương pháp điều khiển.
Hiện nay, trên ôtô thường sử dụng 02 loại hộp số sau:
– Hộp số cơ khí: bao gồm nhiều cấp: loại 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp, …
– Hộp số tự động.

Yêu cầu hộp số

Hộp số cần đảm bảo các yêu cầu sau:
– Tỷ số truyền cần thiết để có tốc độ chuyển động thích hợp, lực kéo cần thiết trên các bánh chủ động và đảm bảo tính kinh tế của ôtô.
– Hiệu suất truyền lực cao, làm việc không ồn, sang số nhẹ nhàng, không sinh ra lực va đập ở các bánh răng.
– Kết cấu gọn gàng, chắc chắn, dễ điều khiển, bảo dưỡng hoặc kiểm tra khi hư hỏng.

TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG

Truyền động bánh răng:

Để truyền chuyển động và làm thay đổi momen xoắn từ trục khuỷu động cơ đến các bánh xe dẫn động, thông thường trên ôtô được truyền qua các bánh răng của hộp số, được gọi là truyền động bánh răng.

Tỷ số truyền trong truyền động bánh răng:

a) Khái niệm về tỷ số truyền:
Tốc độ quay của hai bánh răng khớp răng với nhau, tùy thuộc vào số răng hay đường kính của mỗi bánh răng đó. Ví dụ bánh răng A dẫn động bánh răng B cùng đường kính, A và B sẽ quay cùng một số vòng bằng nhau. Nếu bánh răng A có 12 răng, bánh răng B có 24 răng, bánh răng A phải quay 2 vòng để dẫn động bánh răng B quay một vòng. Ta nói tỉ số truyền động 2:1
b) Công thức tính tỷ số truyền:
Tỷ số truyền của hai bánh răng ăn khớp với nhau là tỷ số giữa số vòng quay của bánh răng chủ động trên số vòng quay của bánh răng bị động hay số răng của bánh răng bị động trên số răng của bánh răng chủ động:

Trong đó: n: Số vòng quay bánh răng
N: Số răng của bánh răng.
D: Đường kính bánh răng.
Nếu:
– i < 1: tỉ số truyền tăng
– i = 1: tỉ số truyền thẳng
– i > 1: tỉ số truyền giảm (nhanh)

CẤU TẠO CÁC LOẠI HỘP SỐ CHÍNH THÔNG DỤNG

Hộp số 3 tiến 1 lùi, loại 2 trục

a) Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

– Vị trí tay số 1:
Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 1 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.
– Vị trí tay số 2:
Lúc này bánh răng 5 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 2 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 2 -> Bánh răng số 5 -> Trục thứ cấp.
– Vị trí tay số 3:
Lúc này bánh răng 6 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 3 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 3 -> Bánh răng số 6 -> Trục thứ cấp.
– Vị trí tay số lùi:
Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua phải ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục số lùi. Do bánh răng số 7 trên trục sơ cấp luôn ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay ngược với chiều quay ban đầu. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 7 -> Bánh răng số 8 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp

b) Những điều cần chú ý:

– Hộp số này bao gồm 03 trục: trục sơ cấp, trục thứ cấp và trục số lùi. Không có trục trung gian.
– Bánh răng 7 và 8 luôn luôn ăn khớp với nhau. Các bánh răng còn lại khi không vào vị trí tay số của mình thì không ăn khớp với nhau.
– Các bánh răng là bánh răng trụ răng thẳng. Nếu là bánh răng nghiêng phải có bộ đồng tốc.
– Để thực hiện việc ra vào số, các bánh răng này phải di chuyển qua lại, nên còn gọi là hộp số dùng bánh răng di động.
– Loại hộp số hai trục này hiện nay rất ít sử dụng.

Hộp số ôtô 3 tiến 1 lùi, loại 3 trục:

a) Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Do bánh răng số 1 và số 2 luôn ăn khớp với nhau nên khi trục sơ cấp chuyển động sẽ làm cho trục trung gian quay theo, các bánh răng số 6 trên trục thứ cấp và bánh răng số 8 trên trục số lùi cũng chuyển động theo.

– Vị trí tay số 1:
Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 3 trên trục trung gian. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 3 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.
– Vị trí tay số 2:
Lúc này bộ đồng tốc trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 6 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 5 -> Bánh răng số 6 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 3:
Lúc này bộ đồng tốc trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 1 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp. Đây chính là tay số truyền thẳng, có tỷ số truyền bằng 1.
– Vị trí tay số lùi:
Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua phải ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục số lùi. Do bánh răng số 7 trên trục trung gian luôn ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay ngược với chiều quay ban đầu. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 7 -> Bánh răng số 8 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.

b) Những điều cần chú ý:

– Hộp số này bao gồm 04 trục: trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp và trục số lùi.
– Các bánh răng 1,2; 5,6; 7,8 luôn luôn ăn khớp với nhau.
– Bánh răng 3,4; 7,8 là răng thẳng và bánh răng 1,2; 5,6 là răng nghiêng.
– Loại này được sử dụng nhiều trên các ôtô.

Hộp số 4 tiến 1 lùi, loại 3 trục:

a) Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Do bánh răng số 1 và số 2 luôn ăn khớp với nhau nên khi trục sơ cấp chuyển động sẽ làm cho trục trung gian quay theo, các bánh răng số 6, số 8 trên trục thứ cấp và bánh răng số 10 trên trục số lùi cũng chuyển động theo.
– Vị trí tay số 1:
Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 3 trên trục trung gian. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 3 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.
– Vị trí tay số 2:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 2 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 6 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 5 -> Bánh răng số 6 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp.
– Vị trí tay số 3:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 3-4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 7 -> Bánh răng số 8 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp.
– Vị trí tay số 4:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 3-4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 1 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp. Đây chính là tay số truyền thẳng, có tỷ số truyền bằng 1.
– Vị trí tay số lùi:
Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua phải ăn khớp với bánh răng số 10 trên trục số lùi. Do bánh răng số 9 trên trục trung gian luôn ăn khớp với bánh răng số 10 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay ngược với chiều quay ban đầu. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 9 -> Bánh răng số 10 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.

b) Những điều cần chú ý:

– Hộp số này bao gồm 04 trục: trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp và trục số lùi.
– Các bánh răng 1,2; 5,6; 7,8; 9,10 luôn luôn ăn khớp với nhau.
– Bánh răng 3,4; 9,10 là răng thẳng và bánh răng 1,2; 5,6; 7,8 là răng nghiêng.
– Loại này được sử dụng nhiều trên các ôtô.

Hộp số ô tô 5 tiến 1 lùi loại 3 trục ( có tỷ số truyền tăng)

a) Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Do bánh răng số 1 và số 2 luôn ăn khớp với nhau nên khi trục sơ cấp chuyển động sẽ làm cho trục trung gian quay theo, các bánh răng số 6, số 8, số 10 trên trục thứ cấp và bánh răng số 12 trên trục số lùi cũng chuyển động theo.
– Vị trí tay số 1:
Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 3 trên trục trung gian. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 3 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.
– Vị trí tay số 2:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 2-3 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 6 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 5 -> Bánh răng số 6 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp.
– Vị trí tay số 3:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 2-3 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 7 -> Bánh răng số 8 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp.
– Vị trí tay số 4:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 4-5 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 1 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp. Đây chính là tay số truyền thẳng, có tỷ số truyền bằng 1.
– Vị trí tay số 5:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 4-5 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 10 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 9 -> Bánh răng số 10 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp. Đây là tay số nhanh, có tỷ số truyền i < 1.
– Vị trí tay số lùi:
Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua phải ăn khớp với bánh răng số 12 trên trục số lùi. Do bánh răng số 11 trên trục trung gian luôn ăn khớp với bánh răng số 12 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay ngược với chiều quay ban đầu. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 11 -> Bánh răng số 12 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.

b) Những điều cần chú ý:

– Hiện nay ở một số ôtô du lịch (dùng hộp số 3 cấp, 4 cấp) hay ở ôtô tải nhẹ ( dùng hộp số 4 cấp) thì và tỷ số truyền thẳng i = 1.
– Đối với ôtô có tải trọng lớn dùng hộp số 5 cấp với 7 -> 8 khi đó tỷ số truyền thẳng i = 1 hoặc có tay số nhanh với i = 0,75 -> 0,8.

HỘP SỐ PHỤ TRÊN ÔTÔ

Hộp số phụ dùng để tăng thêm tỷ số truyền của hệ thống truyền lực, tăng thêm lực kéo ở bánh xe chủ động nhằm khắc phục lực cản lớn của mặt đường. Hộp số phụ được chia ra các loại:
– Loại 2 cấp giảm.
– Loại 1 cấp giảm, 1 cấp tăng.
– Loại 3 cấp.
Hộp số phụ được đặt tách rời với hộp số chính (đôi khi nối với nhau bằng trục cardan trung gian). Tỷ số truyền giảm của hộp giảm tốc phụ thường từ , đối với tỷ số truyền tăng của hộp số phụ thường từ .

Dưới đây giới thiệu một hộp số phụ loại 3 cấp:

a) Sơ đồ cấu tạo:

Hộp số phụ này gồm có 3 trục:
+ Trục sơ cấp: được dẫn động bằng trục thứ cấp của hộp số chính, trên đó chế tạo một bánh răng liền trục số 1.
+ Trục trung gian: được bố trí ba bánh răng cùng khối 2,3,5 cùng chuyển động theo trục
+ Trục thứ cấp: trên trục này được bố trí hai bánh răng 4,6 có thể trượt dọc trên trục được nhờ khớp nối then hoa

b) Hoạt động:

– Vị trí cấp giảm tốc:
Bánh răng số 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 3 trên trục trung gian.
– Vị trí cấp truyền thẳng:
Bánh răng số 6 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 1 trên trục sơ cấp làm nối thẳng đường truyền từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp.
– Vị trí cấp tăng tốc:
Bánh răng số 6 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 5 trên trục trung gian.

HỘP SỐ PHÂN PHỐI TRÊN ÔTÔ

– Hộp số phân phối dùng dùng để phân phối moment quay truyền từ hộp số chính đến các cầu chủ động. Ngoài ra còn làm thêm nhiệm vụ tăng thêm lực kéo cho bánh xe chủ động (tức là làm nhiệm vụ của hộp số phụ ).
– Hộp số phân phối được dùng trên ôtô có nhiều cầu chủ động và được đặt tách với hộp số chính (đôi khi nối với nhau bằng trục trung gian).
Ngoài ra, hộp số phân phối còn được dùng để dẫn động các trang thiết bị máy móc của các ôtô chuyên dùng như: dẫn động cơ cấu nâng hạ thùng xe của các xe ben chở đất, đá; dẫn động hệ thống cẩu hàng của các xe cẩu, …
Hoạt động: Đặc điểm của hộp số này là bánh răng số 4 và bánh răng số 5 có cùng số răng như nhau. Khi truyền dẫn momen từ hộp số chính ra cầu sau và cầu trước, sẽ có 02 vị trí như sau:
– Vị trí giảm tốc: bánh răng số 1 ở vị trí ăn khớp với bánh răng số 2.
– Vị trí truyền thẳng: bánh răng số 1 ở vị trí ăn khớp với bánh răng số 4
Muốn phân phối momen quay truyền ra cầu trước, bánh răng số 6 được cài qua ăn khớp với phần răng trong của bánh răng số 5. Khi muốn cắt momen quay ra cầu trước, bánh răng số 6 sẽ được tách ra khỏi phần răng ăn khớp với bánh răng số 5.

CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CHÍNH TRONG HỘP SỐ

1/ Vỏ và nắp hộp số:

Vỏ hộp số làm nhiệm vụ che kín, ngoài ra còn có tác dụng lắp đặt các bộ phận của hộp số và chứa dầu bôi trơn.

2/ Trục sơ cấp:

Trục sơ cấp chế tạo bằng thép, đúc liền với bánh răng chủ động chính. Đầu trước trục sơ cấp lắp với ly hợp, đầu sau của trục lắp vào lỗ thành phía trước của vỏ hộp số.

3/ Trục trung gian:

Trục trung gian gồm các bánh răng có đường kính khác nhau, chế tạo thành một khối và bắt chặt trên trục. Trục trung gian luôn quay với trục sơ cấp vì bánh răng truyền động trên trục trung gian thường xuyên ăn khớp với bánh răng trên trục sơ cấp.

4/ Trục thứ cấp:

Trục thứ cấp có các rãnh then hoa, đầu trước trục lắp vào lỗ đầu sau của trục sơ cấp, đầu sau trục lắp vào lỗ của vỏ hộp số. Trên rãnh then hoa của trục thứ cấp có lắp các bánh răng di động. Trục thứ cấp thẳng hàng với tâm của trục sơ cấp.

5/ Trục số lùi:

Trục số lùi được lắp chặt vào lỗ trên thành vỏ hộp số, bánh răng số lùi có thể quay trên trục số lùi.

6/ Cơ cấu sang số:

Trong quá trình sang số, cần số phải thực hiện cùng lúc 02 động tác:
– Chọn bánh răng di động hay bộ đồng tốc cần thiết.
– Dịch đúng hướng bánh răng di động hay bộ đồng tốc đã chọn để cài răng.
Bộ phận dùng để sang số gọi là cơ cấu sang số, bao gồm: cần số, ống trượt (ống song hành), gắp sang số, lò xo và bi định vị, chốt hãm và khóa an toàn số lùi.
Dọc theo nắp hộp số có khoan lỗ chứa các ống trượt (6,7). Trên ống trượt gắn cố định gắp sang số (9) và khớp gạt số (10). Đầu cuối cần số cắm vào khớp gạt số. Muốn sang số, ta đẩy đầu trên cần số vào vị trí nhất định, đầu dưới cần số sẽ dẫn động ống trượt và gắp sang số cài bánh răng. Các ống trượt được giữ ở vị trí cài số hay vị trí tử điểm (vị trí số 0) nhờ khóa định vị. Khóa định vị gồm viên bi tròn và lò xo (4,5) nằm trong lỗ khoan trên nắp hộp số. Trên ống trượt có số lỗ khuyết tương ứng với số lượng cấp số cần cài và thêm chỗ lõm cho vị trí tử điểm (số 0). Ở mỗi vị trí cài số, lò xo ấn viên bi lọt vào lỗ khuyết và hãm ống trượt tại vị trí nhất định đó. Để di chuyển ống trượt phải tác động một lực bật viên bi ra khỏi chỗ lõm. Nhằm ngăn ngừa việc cài hai số một lúc gây hư hỏng làm bể răng, vỡ hộp số, người ta có bố trí chốt hãm (8). Chốt này là một thỏi thép dài ráp vào trong rãnh giữa hai ống trượt. Trên các ống trượt có khoét lỗ lõm đối diện với rãnh chốt hãm khi chúng ở vị trí tương ứng với vị trí tử điểm. Chiều dài chốt hãm bằng khoảng cách giữa hai ống trượt cộng với một chỗ lõm trên ống trượt. Mỗi ống trượt sau khi cài số phải trở về tử điểm để cho ống trướt kia có thể di chuyển, lúc này chốt hãm sẽ lọt vào lỗ khuyết của ống trượt đang ở vị trí tử điểm. Để ngăn ngừa tình trạng cài nhầm số lùi trong lúc xe đang chạy số tới, trong khớp gạt số có bố trí khóa an toàn dành cho số lùi. Khóa này gồm một piston và lò xo làm cho ta phải dùng một lực lớn hơn bình thường để đẩy cần số khi muốn sang số lui.

7/ Bộ đồng tốc:

a) Nhiệm vụ: – Bộ đồng tốc dùng để làm đồng đều tốc độ của các bánh răng khi gài số, tránh được va chạm các bánh răng khi gài số không xảy ra tiếng kêu và đảm bảo cho tài xế gài số được nhẹ nhàng.
– Bộ đồng tốc thường đặt ở những tay số cao: số 3, 4, 5 …(có tỷ số truyền nhỏ) vì những tay số này có tốc độ góc của các cặp bánh răng chênh lệch nhau lớn.

b) Cấu tạo của bộ đồng tốc gồm : Vòng răng 7 của ống trượt được lồng vào trục thứ cấp bằng các rãnh then hoa. Số răng của vòng răng này không liên tiếp nhau mà bị ngắt quãng bởi ba lỗ khuyết để lắp với nêm 2. Hai đầu của ống trượt có lắp vòng đồng tốc 8, trên vòng này cũng có ba rãnh khuyết. Vỏ điều khiển (ống nối) 6 lắp lồng vào ống trượt lò – xo 5 và bi hãm 4 nằm trong các lỗ khuyết của vỏ điều khiển để giữ cho bộ đồng tốc luôn luôn nằm ở vị trí trung gian.

c) Hoạt động: Khi chưa gài số, nhờ lực đẩy của lò xo 5 ấn hòn bi 4 tỳ vào vỏ điều khiển 6 giữ cho bộ đồng tốc luôn luôn nằm ở vị trí trung gian. Khi gài số, dưới tác dụng của tay người lái, cần gạt 3 sẽ đẩy vỏ điều khiển 6 về phía trái hoặc phải. Lúc này vỏ điều khiển 6 kéo nêm 2 cùng dịch chuyển. Nêm 2 đẩy các vòng đồng tốc 8 theo hướng dịch chuyển của vỏ điều khiển 6 làm cho mặt côn của vòng đồng tốc 8 tỳ vào mặt côn của bánh răng 1 hoặc 9. Do ma sát sinh ra giữa hai mặt côn làm cho tốc độ quay của vỏ điều khiển 6 và bánh răng bằng nhau. Lúc đó người lái tiếp tục đẩy cần gạt 3 để gạt vỏ điều khiển 6 di chuyển tiếp sang phải hoặc trái để các bánh răng ăn khớp với nhau. Do sự đồng đều tốc độ góc của các bánh răng nên khi ăn khớp rất êm.

HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

Khái quát về hộp số tự động

Ở phần hộp số thường, chúng ta đã biết công dụng của hộp số là để thay đổi lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động cho phù hợp với lực cản tổng cộng của đường. Mỗi tay số sẽ cho một đường đặc tính thể hiện mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động với tốc độ của xe. Đặc tính trên thể hiện cho ôtô có lắp hộp số cơ khí ba cấp. Với đặc tính này, ngay cả khi người lái xe chọn điểm làm việc của tay số phù hợp với lực cản chuyển động của đường thì kết quả là điểm làm việc cũng chưa phải là tối ưu. Điểm làm việc được coi là tối ưu khi nó nằm trên đường cong A là tiếp tuyến với tất cả các đường đặc tính của hộp số cơ khí ba cấp, đường cong đó gọi là đường đặc tính lý tưởng. Đường cong lý tưởng có được chỉ khi sử dụng hộp số vô cấp. Và khi đó chúng ta sẽ tránh được những mất mát công suất so với sử dụng hộp số có cấp thể hiện trên phần diện tích gạch chéo.
Hộp số tự động dùng trên ôtô chưa cho đường đặc tính kéo trùng với đường đặc tính lý tưởng nhưng cũng cho ra được đường đặc tính gần trùng với đường đặc tính lý tưởng. Với hộp số tự động việc gài các số truyền được thực hiện một cách tự động tuỳ thuộc vào chế độ của động cơ và sức cản của mặt đường. Vì vậy nó luôn tìm được một điểm làm việc trên đường đặc tính phù hợp với sức cản chuyển động bảo đảm được chất lượng động lực học và tính kinh tế nhiên liệu của ôtô.

Các loại hộp số tự động

Thông thường hộp số tự động có thể chia làm hai loại:
– Loại hộp số sử dụng trên ôtô FF (động cơ đặt trước, cầu trước chủ động);
– Loại hộp số sử dụng trên ôtô FR (động cơ đặt trước, cầu sau chủ động).
Các hộp số sử dụng trên ôtô FF được thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại sử dụng trên ôtô FR do chúng được lắp đặt cùng một khối với động cơ. Các hộp số sử dụng cho ôtô FR có bộ truyền động bánh răng cuối cùng với vi sai lắp ở bên ngoài. Còn các hộp số sử dụng trên ôtô FF có bộ truyền bánh răng cuối cùng với vi sai lắp ở bên trong, vì vậy loại hộp số tự động sử dụng trên ôtô FF còn gọi là “hộp số có vi sai”. Hai loại hộp số tự động nói trên được thể hiện trên hình 4.2.

Các bộ phận chính của hộp số tự động

Hiện nay có nhiều loại hộp số tự động khác nhau, chúng được cấu tạo theo một vài cách khác nhau nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng là giống nhau.
Hộp số tự động bao gồm một số bộ phận chính sau:
– Bộ biến mô thuỷ lực;
– Bộ bánh răng hành tinh;
– Bộ điều khiển thuỷ lực;
– Bộ truyền động bánh răng cuối cùng (đối với hộp số tự động sử dụng trên ôtô FF);
– Các thanh điều khiển;
– Dầu hộp số tự động.
Các bộ phận chính của hộp số tự động. Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu từng bộ phận của hộp số tự động.
a) Biến mô thuỷ lực
Bộ biến mô thủy lực trong hộp số tự động nhằm thực hiện các chức năng sau:
– Tăng mômen do động cơ tạo ra;
– Đóng vai trò như một ly hợp thuỷ lực để truyền (hay không truyền) mômen từ động cơ đến hộp số;
– Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực;
– Có tác dụng như một bánh đà để làm đồng đều chuyển động quay của động cơ;
– Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thuỷ lực.

Sơ đồ cấu tạo và kết cấu cụ thể của biến mô thuỷ lực được chỉ ra trên hình 4.4.

Về cấu tạo, biến mô bao gồm: cánh bơm, rôto tuabin, stato, khớp một chiều và ly hợp khoá biến mô.
* Cánh bơm
Cánh bơm được gắn liền với vỏ biến mô, có rất nhiều cánh có biên dạng cong được bố trí theo hướng kính ở bên trong. Vành dẫn hướng được bố trí trên cạnh trong của cánh bơm để dẫn hướng cho dòng chảy của dầu. Vỏ biến mô được nối với trục khuỷu của động cơ qua tấm dẫn động

* Rôto tuabin
Cũng như cánh bơm, rôto tuabin có rất nhiều cánh dẫn được bố trí bên trong rôto tuabin. Hướng cong của các cánh dẫn này ngược chiều với cánh dẫn trên cánh bơm. Rôto tuabin được lắp với trục sơ cấp của hộp số. Cấu tạo của rôto tuabin được chỉ ra trên hình 4.6.

* Stato và khớp một chiều
Stato được đặt giữa cánh bơm và rôto tuabin. Nó được lắp trên trục stato, trục này lắp cố định vào vỏ hộp số qua khớp một chiều. Các cánh dẫn của stato nhận dòng dầu khi nó đi ra khỏi rôto tuabin và hướng cho nó đập vào mặt sau của cánh dẫn trên cánh bơm làm cho cánh bơm được cường hoá.

Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục khuỷu động cơ. Tuy nhiên nếu stato có xu hướng quay theo chiều ngược lại, khớp một chiều sẽ khoá stato lại và không cho nó quay. Do vậy stato quay hay bị khoá phụ thuộc vào hướng của dòng dầu đập vào các cánh dẫn của nó. Sơ đồ cấu tạo của stato và khớp một chiều
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của khớp một chiều
Khi vành ngoài của khớp một chiều quay theo hướng mũi tên A ở hình 4.7.c nó sẽ ép vào phần đầu của các con lăn. Do khoảng cách l1 ngắn hơn l nên con lăn bị nghiêng đi cho phép vành ngoài quay. Khi vành ngoài quay theo chiều ngược lại theo hướng mũi tên B ở hình 4.7.d, con lăn không thể nghiêng đi do khoảng cách l2 dài hơn l. Kết quả làm cho con lăn có tác dụng như một miếng chêm khoá vành ngoài và giữ không cho nó quay. Lò xo giữ được lắp thêm để trợ giúp cho con lăn, nó giữ cho các con lăn luôn nghiêng một chút theo hướng khoá vành ngoài.
* Nguyên lý làm việc của biến mô thuỷ lực
• Nguyên lý truyền công suất
Sơ đồ thể hiện nguyên lý truyền công suất từ cánh bơm sang rôto tuabin được thể hiện trên hình 4.8.

Khi cánh bơm được dẫn động quay từ trục khuỷu của động cơ, dầu trong cánh bơm sẽ quay cùng với cánh bơm. Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên, lực ly tâm làm cho dầu bắt đầu văng ra và chảy từ trong ra phía ngoài dọc theo các bề mặt của các cánh dẫn. Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ bị đẩy ra khỏi cánh bơm và đập vào các cánh dẫn của rôto tuabin làm cho rôto tuabin bắt đầu quay cùng một hướng với cánh bơm.
Sau khi dầu giảm năng lượng do va đập vào các cánh dẫn của rôto tuabin, nó tiếp tục chảy dọc theo máng cánh dẫn của rôto tuabin từ ngoài vào trong để lại chảy ngược trở về cánh bơm và một chu kỳ mới lại bắt đầu. Nguyên lý trên tương tự như ở ly hợp thuỷ lực.
• Nguyên lý khuếch đại mômen
Việc khuếch đại mômen bằng biến mô được thực hiện bằng cách trong cấu tạo của biến mô ngoài cánh bơm và rôto tuabin còn có stato.
Với cấu tạo và cách bố trí các bánh công tác như vậy thì dòng dầu thuỷ lực sau khi ra khỏi rôto tuabin sẽ đi qua các cánh dẫn của stato. Do góc nghiêng của cánh dẫn stato được bố trí sao cho dòng dầu ra khỏi cánh dẫn stato sẽ có hướng trùng với hướng quay của cánh bơm.
Vì vậy cánh bơm không những chỉ được truyền mômen từ động cơ mà nó còn được bổ sung một lượng mômen của chất lỏng từ stato tác dụng vào. Điều đó có nghĩa là cánh bơm đã được cường hoá và sẽ khuyếch đại mômen đầu vào để truyền đến rôto tuabin, xem hình 4.9.

• Chức năng của khớp một chiều stato
Khi tốc độ quay của bánh bơm và rôto tuabin có sự chênh lệch tương đối lớn (tốc độ cánh bơm lớn hơn tốc độ rôto tuabin) thì dòng dầu sau khi ra khỏi rôto tuabin vào cánh dẫn của stato sẽ tác dụng lên stato một mômen có xu hướng làm stato quay theo hướng ngược với cánh bơm (xem hình 4.10).
Để tạo ra hướng dòng dầu sau khi ra khỏi cánh dẫn của stato tác dụng lên cánh dẫn của bánh bơm theo đúng chiều quay của cánh bơm thì khi này stato phải được cố định (khớp một chiều khoá).

Khi tốc độ quay của rôto tuabin đạt gần đến tốc độ của cánh bơm, lúc này tốc độ quay của dòng dầu sau khi ra khỏi rôto tuabin tác dụng lên cánh dẫn của stato có xu hướng làm stato quay theo hướng cùng chiều cánh bơm (xem hình 4.11).
Vì vậy nếu stato vẫn ở trạng thái cố định thì không những không có tác dụng cường hoá cho cánh bơm mà còn gay cản trở sự chuyển động của dòng chất lỏng gây tổn thất tăng. Vì vậy ở chế độ này stato được giải phóng để quay cùng với rôto tuabin và cánh bơm (khớp một chiều mở). Khi này biến mô làm việc như một ly hợp thuỷ lực với mục đích tăng hiệu suất cho biến mô.

* Một số thông số và đặc tính của biến mô
• Tỉ số truyền của biến mô
Tỉ số truyền của biến mô được ký hiệu e và được xác định theo công thức sau:

• Hệ số biến đổi mômen
Hệ số biến đổi mômen được ký hiệu K và được xác định theo công thức sau:

• Hiệu suất của biến mô
Hiệu suất của biến mô được ký hiệu ç và được xác định theo công thức sau:

• Đặc tính của biến mô có dạng chỉ ra trên hình 4.12.

* Cơ cấu ly hợp khoá biến mô
Khi ôtô chuyển động trên đường tốt, vận tốc của ôtô khá cao, khi này mômen cản chuyển động nhỏ nên số vòng quay của bánh tuabin xấp xỉ bằng số vòng quay của bánh bơm. Biến mô đã làm việc ở chế độ ly hợp (stato được giải phóng) nhưng hiệu suất còn nhỏ hơn 1 (từ 0,8 đến 0,9).
Để hiệu suất truyền động của biến mô đạt giá trị cao nhất, ở chế độ này người ta sử dụng một ly hợp để khoá cứng biến mô. Tức là đường truyền mômen từ động cơ tới hộp số được thực hiện trực tiếp thông qua ly hợp khoá biến mô như truyền qua một ly hợp ma sát bình thường và lúc đó hiệu suất truyền bằng 1.
Kết cấu và nguyên lý của ly hợp khoá biến mô được thể hiện trên hình 4.13.

Ly hợp khóa biến mô được lắp trên moayơ của rôto tuabin và nằm ở phía trước của rôto tuabin. Trong ly hợp khóa biến mô cũng bố trí lò xo giảm chấn để khi ly hợp truyền mômen được êm dịu, không gây va đập.
Vật liệu ma sát ở ly hợp này cũng giống như vật liệu ma sát sử dụng cho phanh và đĩa ly hợp. Khi ly hợp khoá biến mô hoạt động, nó sẽ quay cùng với cánh bơm và rôto tuabin. Việc đóng và mở của ly hợp khoá biến mô được quyết định bởi sự thay đổi của hướng dòng dầu thủy lực trong biến mô.
• Trạng thái mở ly hợp:
Khi ô tô chạy ở tốc độ thấp hoặc mômen cản lớn, biến mô thủy lực làm việc ở chế độ biến mô. Khi này nhờ cơ cấu điều khiển thủy lực, dầu có áp suất chảy đến phía trước của ly hợp khoá biến mô, do áp suất ở phía trước và phía sau của ly hợp bằng nhau nên ly hợp ở trạng thái mở (xem hình 4.13a).
• Trạng thái đóng ly hợp:
Khi ô tô chạy ở tốc độ cao, ứng với mômen cản nhỏ khi này các van điều khiển thủy lực hoạt động, hướng dòng dầu thủy lực có áp suất chảy đến phần phía sau của ly hợp. Do vậy píttông ép ly hợp vào vỏ biến mô, kết quả là biến mô được khóa và vỏ trước của biến mô quay cùng với cánh bơm và rôto tuabin
Nhờ có ly hợp khóa cứng biến mô mà đặc tính của nó

b) Bộ bánh răng hành tinh
Bộ bánh răng hành tinh trong hộp số tự động có các chức năng sau:
– Cung cấp một số tỉ số truyền để thay đổi mômen và tốc độ của bánh xe chủ động phù hợp với sức cản của đường và nhu cầu sử dụng tốc độ của ôtô;
– Đảo chiều quay của trục ra để thực hiện lùi xe;
– Tạo vị trí trung gian cho phép xe dừng lâu dài khi động cơ vẫn hoạt động.
* Cấu tạo chung của bộ bánh răng hành tinh
Một bộ các bánh răng hành tinh là một loạt các bánh răng ăn khớp với nhau. Trong đó bao gồm: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao, các bánh răng hành tinh và cần dẫn. Bánh răng mặt trời có vành răng ngoài và được đặt trên một trục quay. Bánh răng mặt bao có vành răng trong và cũng được đặt trên một trục quay khác đồng trục với bánh răng mặt trời.
Các bánh răng hành tinh nằm giữa và ăn khớp với bánh răng mặt trời và bánh răng bao. Trục của các bánh răng hành tinh được liên kết với một cần dẫn cũng có trục quay đồng trục với bánh răng bao và bánh răng mặt trời.
Như vậy ba trục có cùng đường tâm quay ở dạng trục lồng và được gọi là đường tâm trục của cơ cấu hành tinh. Các trục đều có thể quay tương đối với nhau. Số lượng bánh răng hành tinh có thể là 2, 3, 4 tuỳ thuộc vào cấu trúc của chúng. Các bánh răng hành tinh vừa quay xung quanh trục của nó vừa quay xung quanh trục của cơ cấu hành tinh.
* Nguyên lý hoạt động của cơ cấu hành tinh
Một cơ cấu hành tinh bao gồm ba loại bánh răng: Một bánh răng mặt trời, một bánh răng bao và một số bánh răng hành tinh lắp trên một cần dẫn. Cơ cấu hành tinh là cơ cấu ba bậc tự do tương ứng với ba chuyển động của các trục bánh răng mặt trời, bánh răng bao và cần dẫn. Vì vậy để có một chuyển động từ đầu vào đến đầu ra thì một trong ba bậc tự do trên phải được hạn chế.

Nguyên lý truyền động của cơ cấu hành tinh được thể hiện qua ba trường hợp sau đây:
* Giảm tốc:
Ở chế độ này, trạng thái và tên gọi của các phần tử trong cơ cấu hành tinh được thể hiện như sau:
Bánh răng bao: Phần tử chủ động
Bánh răng mặt trời: Cố định
Cần dẫn: Phần tử bị động
Khi bánh răng bao quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành tinh sẽ quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi cũng quay quanh trục của nó theo chiều kim đồng hồ. Điều đó làm cho tốc độ quay của cần dẫn giảm xuống tuỳ thuộc số răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời

* Tăng tốc:
Ở chế độ này, trạng thái và tên gọi của các phần tử trong cơ cấu hành tinh được thể hiện như sau:
Bánh răng bao: Phần tử bị động
Bánh răng mặt trời: Cố định
Cần dẫn: Phần tử chủ động
Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành tinh sẽ quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi chúng cũng quay quanh trục của nó theo chiều kim đồng hồ. Điều đó làm cho bánh răng bao tăng tốc tuỳ thuộc số răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời (hình 4.16.b).

* Đảo chiều:
Ở chế độ này, trạng thái và tên gọi của cá phần tử trong cơ cấu hành tinh được thể hiện như sau:
Bánh răng bao: Phần tử bị động
Bánh răng mặt trời: Phần tử chủ động
Cần dẫn: Cố định
Khi bánh răng mặt trời quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành tinh lúc này do can dẫn bị cố định nên tự quay quanh trục của nó theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Điều đó làm cho bánh răng bao cũng quay ngược chiều kim đồng hồ. Lúc này bánh răng bao giảm tốc phụ thuộc vào số răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời

* Tốc độ và chiều quay của bộ truyền hành tinh đưỡc tóm tắt trong bảng sau:

* Tỉ số truyền
Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tinh được tính theo công thức sau:

Lưu ý: Do các bánh răng hành tinh luôn hoạt động như các bánh răng trung gian nên số răng của chúng không liên quan tới tỉ số truyền của bộ truyền hành tinh. Trong bộ truyền bánh răng hành tinh, để xác định tỉ số truyền cần xác định số răng của bánh răng bao, bánh răng mặt trời và “số răng” của cần dẫn.
Do cần dẫn không phải là bánh răng và không có răng nên ta sử dụng số răng tượng trưng. Số răng của cần dẫn được tính toán bằng công thức sau:
ZC = ZB + ZM
Trong đó:
ZC: số răng cần dẫn
ZB: số răng của bánh răng bao
ZM: số răng của bánh răng mặt trời
* Trong hộp số tự động không phải chỉ có một bộ truyền hành tinh mà có thể hai hoặc nhiều hơn. Vì vậy để có được các tỉ số truyền khác nhau, tức là để cố định hoặc giải phóng một phần tử trong cơ cấu hành tinh người ta phải sử dụng các phanh hoặc ly hợp.

Nguyên lý hoạt động của phanh hãm và ly hợp
* Phanh hãm
Phanh hãm giữ cố định một trong các bộ phận của bộ truyền hành tinh để đạt được tỉ số truyền cần thiết.

Có hai loại phanh:
– Phanh nhiều đĩa loại ướt: Ở loại phanh này các đĩa thép được lắp cố định với vỏ hộp số và đĩa ma sát quay cùng một khối với từng bộ phận của bộ truyền hành tinh. Khi can phanh, chúng bị ép vào nhau để giữ cho một trong các bộ phận của bộ truyền hành tinh cố định.
– Phanh dải: Ở loại này, một dải phanh được bao quanh trống phanh, trống này được gắn với một trong các bộ phận của bộ truyền hành tinh. Khi phanh, dải phanh cố định sẽ xiết vào trống phanh để giữ cố định bộ phận đó của bộ truyền hành tinh.

* Ly hợp và khớp một chiều

Ly hợp dùng để nối truyền động từ biến mô đến các bộ truyền hành tinh. Ly hợp nhiều đĩa loại ướt thường được sử dụng trong hộp số tự động. Nó bao gồm một số đĩa thép và một số đĩa ma sát được bố trí xen kẽ với nhau. Để điều khiển đóng mở ly hợp người ta sử dụng áp suất thuỷ lực.
Khớp một chiều trong bộ truyền hành tinh có cấu tạo và nguyên lý tương tự như khớp một chiều của stato trong biến mô.

c) Hệ thống điều khiển hộp số tự động
Hệ thống điều khiển hộp số tự động nhằm mục đích chuyển hoá tín hiệu mức tải động cơ và tốc độ ôtô thành tín hiệu thuỷ lực, trên cơ sở đó hệ thống điều khiển thuỷ lực sẽ thực hiện việc đóng mở các ly hợp và phanh của bộ truyền hành tinh để tự động thay đổi tỉ số truyền của hộp số phù hợp với các chế độ hoạt động của ôtô. Hệ thống điều khiển hộp số tự động bao gồm hệ thống điều khiển thuỷ lực, trong đó gồm có cácte dầu, bơm dầu để tạo ra áp suất thuỷ lực, các loại van có chức năng khác nhau, các khoang và ống dẫn dầu để đưa dầu đến các ly hợp và phanh trong bộ truyền hành tinh.Hầu hết các van trong hệ thống điều khiển thuỷ lực được bố trí chung trong bộ thân van nằm bên dưới bộ truyền hành tinh (Hydraulic Control Unit). Đây được coi là bộ phận chấp hành của hệ thống điều khiển. Để điều khiển bộ phận chấp hành hoạt động, hệ điều khiển hộp số tự động cần có hai tín hiệu được coi là tín hiệu gốc, đó là:
– Tín hiệu mức tải động cơ: Theo độ mở của bướm ga tín hiệu mức tải của động cơ tạo ra áp suất thuỷ lực (còn gọi là áp suất bướm ga) đưa đến bộ điều khiển thuỷ lực;
– Tín hiệu tốc độ của ôtô: Tín hiệu này được lấy từ van ly tâm được dẫn động từ trục thứ cấp của hộp số. Tuỳ theo tốc độ của ôtô, van ly tâm tạo ra áp suất thuỷ lực (còn gọi là áp suất ly tâm) cũng được đưa đến bộ điều khiển thuỷ lực. Áp suất ly tâm và áp suất bướm ga làm cho các van chuyển số trong bộ điều khiển thuỷ lực hoạt động. Độ lớn của các áp suất này điều khiển độ dịch chuyển của các van và từ đó, chúng điều khiển được áp suất thuỷ lực dẫn tới các ly hợp và phanh trong bộ truyền hành tinh để thực hiện chuyển số trong hộp số. Với hai tín hiệu gốc trên, hộp số tự động có thể hoàn toàn tự động chọn tỉ số truyền của hộp số cho phù hợp với điều kiện sử dụng một cách tối ưu. Tuy nhiên, nếu sức cản của mặt đường liên tục thay đổi đột ngột trong một phạm vi hẹp, khi đó hệ điều khiển sẽ làm việc liên tục để thay đổi tỉ số truyền của hộp số. Điều đó không cần thiết và không có lợi. Vì vậy, sự hoạt động của các van trong hệ điều khiển thuỷ lực còn phụ thuộc vào sự liên kết điều khiển bằng tay. Liên kết này bao gồm cần và cáp chọn số. Mục đích của liên kết điều khiển bằng tay là để hộp số tự động thay đổi tỉ số truyền trong một dải hẹp phụ thuộc vào mức đặt của cần chuyển số. Cần chọn chế độ được đặt ở vị trí tương ứng với cần chuyển số ở hộp số thường. Nó được nối với hộp số thông qua cáp hay thanh nối. Tuỳ theo điều kiện đường xá, lái xe có thể chọn chế độ bình thường, tiến hay lùi, số trung gian hay đỗ xe bằng cách đặt cần chọn chế độ tương ứng với các vị trí này. Thông thường có các chế độ sau:
“D” (DRIVE): chế độ bình thường
“2” (Second): dải tốc độ thứ hai
“L” (Low): dải tốc độ thấp
“N” (Neutral): vị trí trung gian (số 0)
“P” (Park): đỗ xe
Về cấu tạo, thân van bao gồm một thân trên, một thân dưới và một thân van dẫn động bằng tay. Trong các thân van có bố trí rất nhiều van và các đường dầu liên hệ giữa các van và đường dầu dẫn đến ly hợp và phanh trong bộ truyền hành tinh.

Chức năng của các van chính trong sơ đồ trên như sau:
– Van điều áp sơ cấp: Điều chỉnh áp suất thuỷ lực do bơm dầu tạo ra, tạo một áp suất chuẩn làm cơ sở cho các áp suất khác như: áp suất ly tâm, áp suất bôi trơn, áp suất bướm ga;
– Van điều áp thứ cấp: Tạo ra áp suất biến mô và áp suất bôi trơn;
– Van điều khiển bằng tay được dẫn động bằng cần chọn chế độ, nó mở khoang dầu đến van thích hợp cho từng tay số;
– Van bướm ga tạo ra áp suất bướm ga tương ứng với góc mở của bướm ga;
– Van điều biến bướm ga: Khi áp suất bướm ga tăng lên vượt quá một giá trị xác định, van này làm giảm áp suất chuẩn do van điều áp sơ cấp tạo ra;
– Van điều khiển ly tâm: Tạo ra áp suất ly tâm tương ứng với tốc độ ôtô;
– Van cắt giảm áp: Nếu áp suất ly tâm trở nên cao hơn so với áp suất bướm ga, van này làm giảm áp suất bướm ga (do van bướm ga tạo ra) một lượng nhất định;
– Các van chuyển số (1-2, 2-3, 3-4): Lựa chọn các khoang (số 1-2), (số 2-3), (số 3- OD) để cho áp suất chuẩn tác động lên bộ truyền bánh răng hành tinh;
– Van tín hiệu khoá biến mô (chỉ có ở một số ôtô): quyết định thời điểm đóng mở khoá biến mô và truyền kết quả đó đến van rơle khoá biến mô;
– Van rơle khoá biến mô (chỉ có ở một số ôtô): Chọn các khoang chân không cho áp suất biến mô, nó bật hay tắt ly hợp khoá biến mô;
– Các bộ tích năng: Làm giảm va đập khi các pittông đóng mở các ly hợp hoặc phanh hoạt động

CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CÁC ĐĂNG

Công dụng các đăng

Các đăng và khớp nối là cơ cấu nối và truyền mômen. Nó được sử dụng để truyền mômen giữa các cụm không cố định trên cùng một đường trục và các cụm này có thể bị thay đổi vị trí tương đối trong qua trình làm việc. Ví dụ trong hệ thống truyền lực của ôtô, các đăng được dùng để nối giữa hộp số với cầu chủ động (hình 6.1.a) hoặc để nối giữa cầu chủ động với bánh xe ở hệ thống treo độc lập (hình 6.1.b)

Vì đặc điểm trên nên truyền động các đăng không những phải bảo đảm động học giữa đầu vào và đầu ra mà còn phải có khả năng dịch chuyển dọc trục để thay đổi độ dài của trục các đăng.
Ngoài ra, để truyền mômen với khoảng cách lớn, thân trục các đăng có thể được chế tạo thành hai phần: Một phần gắn lên thân xe, phần còn lại gắn với cầu xe. Giữa các đoạn thân có thể là khớp nối.

Phân loại các đăng

Các đăng có thể phân loại theo công dụng, đặc điểm động học hoặc kết cấu.
a. Theo công dụng
Theo công dụng của các đăng, người ta chia thành các loại sau:
– Các đăng nối giữa hộp số với cầu chủ động;
– Các đăng nối giữa cầu chủ động với bánh xe chủ động;
– Các đăng nối giữa hộp số với các thiết bị phụ: bơm thuỷ lực, tời kéo…

b. Theo đặc điểm động học
Theo đặc điểm động học của các đăng, người ta chia thành các loại sau:
– Các đăng khác tốc: Tốc độ quay của trục chủ động và bị động qua một khớp các đăng là khác nhau;
– Các đăng đồng tốc: Tốc độ quay của trục chủ động và bị động qua một khớp các đăng là bằng nhau;
– Khớp nối: Khớp nối khác các đăng là khả năng truyền mômen giữa trục chủ động và bị động qua khớp nối giới hạn trong khoảng 3o – 6o.

c. Theo kết cấu
Theo kết cấu của các đăng người ta chia thành các loại sau:
– Các đăng có trục chữ thập;
– Các đăng bi;
– Khớp nối đàn hồi, cho phép làm việc ở góc truyền giới hạn.

Yêu cầu các đăng

– Ở bất kỳ số vòng quay nào, trục các đăng cũng không bị võng và va đập, cần phải giảm tải trọng động do mômen quán tính sinh ra đến một trị số đảm bảo an toàn;
– Các trục các đăng phải đảm bảo quay đều và không sinh ra tải trọng động;
– Đối với các đăng đồng tốc phải đảm bảo chính xác về động học trong quá trình làm việc khi trục chủ động và bị động lệch với nhau một góc bất kỳ để đảm bảo hai trục quay cùng tốc độ;
– Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ bền vững cao, hiệu suất truyền động cao.

CÁC ĐĂNG KHÁC TỐC

1. Sơ đồ cấu tạo và động học
• Sơ đồ cấu tạo

Cấu tạo của các đăng khác tốc bao gồm nạng chủ động 5, nạng bị động 6 và chạc chữ thập 3. Nạng chủ động 5 được nối với trục 1 bằng then hoa và có hai lỗ 2. Nạng bị động 6 cũng được nối với trục bị động 4 bằng then hoa và cũng có hai lỗ 2.
Chạc chữ thập 3 gồm hai chốt đặt vuông góc và cố định với nhau thành hình chữ thập. Các chốt của chạc chữ thập được lắp ghép với các lỗ 2 của nạng chủ động 5 và nạng bị động 6.
• Động học
Động học của các đăng khác tốc được mô tả trên hình 6.3.
Khi trục chủ động A của khớp các đăng quay được một vòng thì trục bị động B cũng quay được một vòng. Bán kính quay của khớp lớn nhất (r2) khi trục chữ thập vuông góc với trục chủ động (ứng với các góc quay 90o, 270o). Bán kính bé hơn (r1) khi trục chữ thập không vuông góc với trục chủ động (ứng với các góc 0o, 180o hoặc 360o).
Vì vận tốc dài nạng khớp các đăng của trục bị động thay đổi mỗi khi quay qua góc 90o, nên nó sinh ra sự thay đổi về vận tốc góc tương đối so với trục chủ động. Sự thay đổi này càng lớn nếu góc hợp bởi giữa trục chủ động và bị động càng lớn.

Lợi dụng tính chất động học trên nếu bộ truyền các đăng sử dụng hai khớp các đăng Trục bị động của khớp các đăng phía trước lại là trục chủ động của khớp các đăng phía sau, còn trục bị động của khớp các đăng phía sau cũng là trục bị động của bộ truyền các đăng. Hướng của hai nạng trên trục trung gian phải trùng nhau trong một mặt phẳng. Góc hợp bởi trục chủ động với trục trung gian phải bằng góc hợp bởi trục trung gian với trục bị động (1 = 2).

Với cấu tạo như trên, khi trục chủ động của khớp các đăng trước quay với vận tốc góc đều thì trục bị động của nó là trục trung gian của bộ truyền sẽ quay không đều. Nhưng trục trung gian lại là trục chủ động của khớp các đăng phía sau nên khi nó quay không đều nhưng lại cho trục bị động của khớp các đăng phía sau quay đều. Có nghĩa là nếu trục chủ động và bị động của bộ truyền các đăng có vận tốc góc là 1 và 2 thì 1 = 2.

Để bảo đảm tốc độ góc của trục chủ động và trục bị động của bộ truyền các đăng hai khớp chữ thập thì ngoài điều kiện góc 1 = 2 thì các nạng trên trục trung gian phải có hướng trùng nhau trong một mặt phẳng. Vì vậy khi lắp ráp hai nửa của trục trung gian có then hoa di trượt cần chú ý đặc điểm này. Chú ý này được chỉ ra trên hình 6.4.c.

2. Cấu tạo
Cấu tạo chung của trục các đăng bao gồm thân trục các đăng và khớp các đăng. Thông thường người ta sử dụng loại trục các đăng có hai khớp nối. Trong trường hợp khoảng cách truyền tương đối xa, khi tốc độ quay của trục các đăng khá lớn, trục có xu hướng bị võng và rung động nhiều thì người ta sử dụng trục các đăng hai thân ba khớp và có ổ đỡ trung gian. Với cấu tạo như vậy chiều dài của mỗi đoạn các đăng sẽ ngắn hơn làm độ cứng vững tăng lên nên ít bị võng và rung động khi làm việc ở tốc độ cao.Bộ phận chính của bộ truyền các đăng là khớp các đăng. Khớp các đăng bao gồm một trục chữ thập và hai nạng gắn liền với trục chủ động và trục bị động của khớp các đăng. Trục chữ thập được liên kết với các lỗ trên hai nạng thông qua các ổ bi kim. Vòng bi kim được lắp vào trong nắp và nắp được ép vào lỗ trên nạng.Để ngăn không cho vòng bi dịch chuyển ra ngoài khi trục các đăng làm việc ở tốc độ cao thì người ta sử dụng vòng hãm hoặc tấm hãm để cố định nắp vòng bi trong lỗ trên các nạng.Thân trục các đăng dùng để nối hai khớp các đăng với nhau. Thân trục thường được chế tạo bằng ống thép hình trụ rỗng nhằm giảm khối lượng, tăng độ cứng vững và tăng khả năng truyền mômen xoắn.Ngoài ra vì trong quá trình làm việc khoảng cách giữa hai khớp các đăng luôn thay đổi nên thân trục các đăng thường được chế tạo hai nửa và liên kết với nhau bằng then hoa. Do khi lắp ráp có thể làm hai nạng trên thân trục không trùng trên một mặt phẳng nên trên hai nửa thân trục thường có đánh dấu lắp ráp.

Các đăng đồng tốc

1. Nguyên lý hình thành các đăng đồng tốc kiểu bi
Nguyên lý hình thành các đăng bi có thể xem xét trên cơ sở bộ truyền bánh răng côn ăn khớp có kích thước hình học giống nhau hoàn toàn

a. Bộ truyền bánh răng côn có kích thước hình học giống nhau
b. Bộ truyền thay đổi góc truyền lực bằng ăn khớp bi
c. Các đăng đốc tốc bi tự định vị
d. Các đăng đồng tốc bi có vòng định vị
Khi góc giữa hai đường tâm trục thay đổi, tức là khi thay đổi góc nghiêng truyền mômen giữa hai trục chủ động và bị động, điều kiện đồng tốc được thực hiện nếu:
– Giữ nguyên khoảng cách từ điểm truyền lực đến điểm giao nhau của hai đường tâm trục;
– Điểm truyền lực luôn luôn nằm trên mặt phẳng phân giác của góc tạo nên giữa hai đường tâm trục.
Trong trường hợp bộ truyền ăn khớp bi thì các viên bi phải nằm giữa trên mặt phẳng phân giác của góc tạo bởi hai đường tâm trục
Để giữ cho các viên bi truyền lực luôn nằm trên mặt phẳng phân giác trong kết cấu cụ thể có thể thực hiện theo các kiểu khác nhau:
– Tự định vị trên các rãnh cong
– Dùng các vòng định vị
Thông thường, các đăng đồng tốc được sử dụng để truyền lực cho bánh xe chủ động ở cầu dẫn hướng chủ động, vì góc quay của bánh dẫn hướng về hai phía có thể lên tới 30o – 40o.
Các dạng các đăng đồng tốc tiêu biểu dùng trên ôtô du lịch gồm có:
– Các đăng đồng tốc bi kiểu Veise;
– Các đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa;
– Các đăng đồng tốc kiểu Tripod;
– Các đăng đồng tốc kiểu chữ thập kép.

2. Các đăng đồng tốc bi kiểu Veise

Trên cầu trước dẫn hướng, chủ động có dầm cầu cứng, hệ thống treo phụ thuộc thường bố trí loại các đăng đồng tốc kiểu này.
Trục chủ động có nạng chữ C. Hai bên của một đầu nạng có các rãnh tròn để chứa các viên bi truyền lực. Các rãnh tròn này được tạo với rãnh cong tròn có tâm là tâm của khớp với cung cong cho phép viên bi di chuyển trên nó xấp xỉ 30o. Trong khớp có bốn viên bi nằm ngoài có nhiệm vụ truyền lực.
Trục bị động có cấu tạo tương tự nhưng lắp đối diện với các viên bi và tạo nên một rãnh ôm hai mặt với viên bi.
Một viên bi thứ 5 nằm giữa tâm khớp, hai phía được tì vào hai nửa trục truyền nhờ rãnh lõm hình chỏm cầu.

3. Các đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa
Loại các đăng đồng tốc kiểu này được sử dụng khá phổ biến trên ôtô du lịch cả với cầu chủ động dầm liền và với hệ thống treo độc lập. Cấu tạo của chúng được mô tả trên hình 6.10.
Trục chủ động của các đăng một đầu nối với bánh răng bán trục của bộ vi sai và đầu còn lại lắp then hoa với một phần quả cầu, trên bề mặt ngoài có sáu nửa rãnh tròn.

Hình 6.10 – Cấu tạo các đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa
Trục bị động là một hốc cầu có sáu nửa rãnh tròn trong, chứa các viên bi. Các viên bi nằm trong rãnh tròn giữa các nửa rãnh trong và ngoài và được định vị bằng vòng định vị dạng cầu. Vòng định vị nằm sát với vách cầu của trục chủ động, đóng vai trò tạo mặt phẳng phân giác chứa các viên bi. Góc lệch tối đa cho phép giữa hai đường tâm trục khoảng 40o.
Để thay đổi chiều dài của các đăng trong quá trình làm việc thì trục chủ động được ghép then hoa với quả cầu trong của các đăng. Khớp được bôi trơn bàng mỡ và được bao bọc bởi vỏ cao su dạng xếp.

4. Các đăng đồng tốc kiểu Tripod
Cấu tạo của các đăng Tripod gồm một thân bao hình trụ, trên đó xẻ ba rãnh dọc theo đường sinh. Thân bao hình trụ nối với trục chủ động bằng then hoa. Trục bị động lắp then hoa với một chạc ba và được cố định trên trục bằng hai vành hãm. Trên các đầu trục của chạc ba có bố trí các con lăn với hình bao ngoài dạng mặt cầu.
Con lăn vừa quay trên trục vừa có thể di chuyển dọc trên trục của nó. Các con lăn bị hạn chế không chạy ra ngoài bởi gờ cao trên rãnh của thân bao hình trụ. Toàn bộ khớp các đăng được bọc trong một vỏ bọc cao su đàn hồi.

Khớp các đăng loại này có khả năng truyền lực với góc lệch giữa hai đường tâm trục tới 25o và có khả năng di chuyển dọc trục lớn. Với các góc truyền lớn hơn 25o không có khả năng giữ điểm truyền lực trong mặt phẳng phân giác vì vậy khó đảm bảo khả năng đồng tốc.
Tuy vậy so với các kiểu các đăng đồng tốc khác, loại các đăng này có công nghệ chế tạo đơn giản và giá thành thấp hơn. Chúng thường được bố trí trên các ôtô mini buýt hay pick-up cùng với dạng các đăng đồng tốc bi khác để tạo nên trục truyền với hai đầu là hai loại khớp các đăng khác nhau, được dùng ở hệ thống treo độc lập.
Trên hình 6.12 là cấu tạo của các đăng loại kết hợp được sử dụng trên ôtô Toyota Crown. Một đầu là khớp các đăng kiểu Tripod và một đầu là khớp các đăng kiểu Rzeppa. Đầu có cấu tạo kiểu Tripod đặt ở phía ngoài tạo điều kiện liên kết với trụ đứng trong hệ treo độc lập đồng thời có khả năng di chuyển dọc trục lớn để bù chiều dài khi bánh xe dao động theo phương thẳng đứng.

5. Các đăng đồng tốc kiểu chữ thập kép

Các đăng đồng tốc kiểu chữ thập kép thực chất là sự biến hình của các đăng khác tốc kép, khi mà chiều dài của đoạn thân trục nối giữa hai khớp các đăng giảm bằng 0. Cấu tạo của khớp các đăng đồng tốc kép được mô tả trên hình 6.13.
Loại các đăng này thường thấy trên cầu dẫn hướng chủ động có dầm cầu liền của ôtô du lịch tốc độ thấp, các loại ôtô cao tốc không dùng.
Trên đoạn giữa của các đăng đặt hai bộ ổ, hai trục chữ thập liền kề nhau chiều dài đoạn giữa còn vừa đủ để nối hai trục chữ thập.

KHỚP NỐI ĐÀN HỒI

Khi mômen truyền không lớn và khi góc giữa hai đường tâm trục của trục chủ động và trục bị động của bộ truyền không lớn thì người ta có thể sử dụng khớp nối đàn hồi. Khớp nối đàn hồi thường được sử dụng trong hệ thống truyền lực của một số ôtô du lịch.
Cấu tạo của một số dạng khớp nối đàn hồi được mô tả trên hình 6.14.

Hình 6.14 – Cấu tạo một số dạng khớp nối đàn hồi
Các khớp nối đàn hồi có khả năng giảm giật, hạn chế tiếng ồn, kết cấu đơn giản cho phép truyền lực với góc thay đổi nhỏ, khi bị hư hỏng dễ dàng thay thế.
Có hai dạng khớp nối đàn hồi:
– Dạng đĩa: Cấu tạo của khớp dạng này bao gồm một đĩa thép trên đó có bố trí moat số lỗ (bốn hoặc sáu) trong lỗ đó có đặt các vòng đàn hồi bằng cao su. Hai trục chủ động và bị động có bố trí mặt bích dạng hai nạng hoặc ba nạng, các nạng này liên kết với đĩa thông qua một bulông, một đầu bắt với nạng còn thân nằm trong vòng đàn hồi;
– Khớp cao su đã thay thế kết cấu dạng đĩa. Khớp cao su chế tạo liền khối trên đó có để các lỗ để phần thân của các chốt bulông của hai nạng chủ động và bị động liên kết với khớp cao su

CẦU CHỦ ĐỘNG TRÊN ÔTÔ

Cầu chủ động dùng trên ôtô bao gồm các phần chính như sau:
– Bộ truyền lực chính.
– Bộ vi sai.
– Các bán trục.
– Dầm cầu.

TRUYỀN LỰC CHÍNH

CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU TRUYỀN LỰC CHÍNH

1. Công dụng:
– Dùng để tăng moment quay và truyền moment quay từ trục cardan đến các bánh xe chủ động của ôtô.
2. Phân loại:
– Theo số cấp truyền: có thể có 1 cấp hoặc 2 cấp tốc độ.
– Theo truyền lực chính có loại đơn và loại kép: loại đơn có một cặp bánh răng ăn khớp, loại kép có hai cặp bánh răng ăn khớp.
– Theo loại bánh răng có: bánh răng nón, bánh răng nón răng cong, bánh răng hypoit và bánh răng trục vít. Hiện nay trên các ôtô người ta thường dùng bánh răng nón răng cong và bánh răng hypoit.
3. Yêu cầu:
– Phải đảm bảo tỷ số truyền cần thiết để phù hợp với chất lượng kéo và tính kinh tế nhiên liệu.
– Có kích thước và chiều cao cầu xe không lớn để tăng khoảng sáng gầm xe.
– Hiệu suất làm việc cao ngay cả khi thay đổi nhiệt độ và vận tốc quay.
– Đảm bảo có độ cứng vững tốt, làm việc không ồn để tăng thời gian làm việc.
– Trọng lượng phần không được treo phải nhỏ.

PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA TRUYỀN LỰC CHÍNH

1. Bánh răng nón răng thẳng:

– Ưu điểm: Dễ chế tạo.
– Nhược điểm: Ăn khớp không êm và nhất là chạy ở tốc độ cao rất ồn, khả năng chịu tải kém. Hiện nay loại này rất ít dùng.

2. Bánh răng nón răng cong:

– Ưu điểm: Tăng được tỷ số truyền mà không cần tăng kách thước của bánh răng bị động. Vì số lượng răng của bánh răng nón răng thẳng Z1 9 nếu không sẽ không đảm bảo ăn khớp điều đặng, còn đối với bánh răng nón răng cong Z1 có thể nhỏ hơn 5. Vì mà Z1 nhỏ thì i0 tăng lên mà không cần tăng Z2. Do đó giảm được kích thước chung của cầu xe đồng thời tăng được khoảng sáng gầm xe, giảm được trọng lượng phần không treo.
– Răng cong làm việc êm dịu với răng thẳng vì khi làm việc các răng ăn khớp từ từ, chiều dài ăn khớp lớn, số răng tham gia ăn khớp nhiều, do đó tuổi thọ bánh răng tăng. Điều này rất quan trọng đối với ôtô du lịch và ôtô chở khách.
– Độ êm dịu càng tăng khi khi góc xoắn của răng càng tăng. Do đó ở ôtô du lịch góc xoắn của răng thường lớn hơn ôtô chở khách và ôtô chở hàng.
– Nhược điểm: Lực chiều dọc trục lớn.

3. Bánh răng hypoit:

– Hai đường trục của hai bánh răng ăn khớp không gặp nhau tại một điểm mà có độ dịch trục e nào đó.
– Loại truyền động này có kích thước nhỏ gọn hơn, truyền động êm hơn răng cong, chạy ở tốc độ cao không ồn, có thể đặt thấp thùng xe hơn. Vì vậy, tốc độ chuyển động trung bình của xe được tăng lên, điều này có ý nghĩa quan trọng đối với ôtô du lịch và ôtô chở khách.

4. Trục vít bánh vít:

– Ưu điểm:
+ Có tỷ số truyền i0 lớn mà kích thước lại nhỏ, do đó trọng lượng bé.
+ Làm việc êm dịu.
+ Cho phép đặt vi sai ở giữa cầu sau, do đó có thể làm cho cầu sau đối xứng và tháo lắp dễ dàng.
+ Khi đặt trục vít phía dưới sẽ hạ thấp được sàn xe cho nên giảm được trọng tâm hg, do đó xe sẽ chuyển động ổn định hơn và có thể tăng được tốc độ vận chuyển trung bình.
+ Nếu đặt trục vít lên trên bánh vít thì bôi trơn kém tuy góc nghiêng trục cardan có giảm.
– Khuyết điểm:
+ Hiệu suất thấp (nếu lắp không chính xác thì trục vít chóng mòn).
+ Chế tạo bộ bánh vít phức tạp và phải dùng kim loại màu nên giá thành cao, điều chỉnh khó khăn khi bị mòn.
Truyền lực chính kép:

– Truyền lực chính thường dùng trên ôtô vận tải loại trung bình và tải nặng. Ngoài ra truyền lực chính kép được chế tạo gồm 2 cấp bánh răng ăn khớp.
– Nhờ áp dụng cặp truyền lực thứ 2 ở truyền lực chính nên tăng được tỷ số truyền i0 mà không cần phải tăng khích thước bánh răng bộ vi sai, do đó kích thước cầu sau sẽ nhỏ theo mặt phẳng thẳng đứng cho nên tăng được khoảng sáng gầm xe.

ĐỘ CỨNG VỮNG CỦA TRUYỀN LỰC CHÍNH

Đô cứng vững của truyền lực chính phụ thuộc căn bản vào kết cấu của các điểm tựa và phụ thuộc vào độ cứng vững của xe.
1. Độ cứng vững của bánh răng chủ động truyền lực chính:
– Qua thực tế người ta thấy rằng góc biến dạng của bánh răng truyền lực chính lúc làm việc do có tác dụng của các lực sẽ phụ thuộc vào ổ bi nằm sát bánh răng nón chủ động; phụ thuộc vào đường kính cổ trục tại các gối tựa và khoảng cách các gối tựa; phụ thuộc vào độ căng lắp ghép ổ tựa và kết cấu ổ bi.
– Vì truyền lực chính thường làm bằng bánh răng nón xoắn nên luôn xuất hiện lực chiều trục. Vì thế chọn ổ bi phải khử được lực chiều trục này, cho nên độ cứng vững lớn nhất theo chiều trục phụ thuộc vào độ nghiêng của ổ thanh lăn (ổ bi nón) và ổ bi cầu hai ổ đỡ và chặn (ổ bi cầu hai dãy đỡ chặn thì độ cứng vững theo hướng kính lớn hơn nhiều).

– Để giảm góc uốn thì đường kính ổ trục và khoảng cách giữa các điểm tựa phải chọn lớn.
– Để giảm công xôn trên bánh răng chủ động, khi lắp ổ thanh lăn hình nón chú ý lắp sao cho các đầu hình nón của chúng hướng vào phía trong trục để giảm độ côngxôn và khoảng cách giữa các gối tựa.

– Để tăng độ cứng vững của bánh răng chủ động người ta đặt ổ bi ở cả hai phía của bánh răng (cách đặt này độ cứng vững tăng lên gấp 30 lần so với đặt côngxôn như xe ( TA3-51 GMC). Tuy nhiên ở một số loại truyền lực kép khó bố trí được theo phương pháp trên vì sẽ vướng cặp bánh răng ăn khớp thứ hai, còn nếu đặt ổ bi ở cả hai phía của bánh răng thì kết cấu vỏ phức tạp.

2. Độ cứng của bánh răng nón bị động:
– Độ cứng vững của bánh răng nón bị động phụ thuộc vào loại ổ bi, khoảng cách các điểm tựa, sự phân bố tải trọng lên ổ bi và tỷ lệ giữa các cánh tay đòn c và d.
– Để tăng độ cứng vững thì khoảng cách c và d giữa các ổ bi cần phải nhỏ, cho nên khi đặt ổ bi côn trên vỏ vi sai thì đỉnh của hình côn phải được quay ra ngoài.
– Khi bố trí ổ bi theo kết cấu chung của cầu cần chú ý đến các cánh tay đòn c và d để tải trọng tác dụng lên ổ gần như gần nhau.
– Để bánh răng bị động truyền lực chính làm việc không bị đảo (hay vênh) người ta cần làm thêm chốt tỳ để tăng độ cứng vững và bánh răng truyền lực tốt (mặt tỳ thường làm bằng kim loại mềm hơn như loại đồng thau để giảm ma sát).

BỘ TRUYỀN VI SAI

CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU BỘ TRUYỀN VI SAI

1. Công dụng:
– Bộ vi sai đảm bảo cho các bánh xe quay với tốc độ khác nhau lúc xe quay vòng hay chuyển động trên đường không bằng phẳng, hoặc có sự sai lệch về kích thước của lốp, đồng thời phân phối lại moment xoắn cho hai nữa trục.
2. Phân loại:
– Theo công dụng chia thành: vi sai giữa các bánh xe, vi sai giữa các cầu, vi sai giữa các truyền lực cạnh.
– Theo kết cấu chia thành: vi sai bánh răng nón, vi sai bánh răng trụ, vi sai cam, vi sai trục vít, vi sai ma sát thuỷ lực, vi sai có tỷ số truyền thay đổi.
– Theo đặc tính phân phối moment xoắn chia thành: vi sai đối xứng (moment xoắn phân phối điều trên các trục), vi sai không đối xứng (moment xoắn phân phối không điều trên các trục).
3. Yêu cầu:
– Phân phối moment xoắn từ động cơ cho các bánh xe hay các cầu theo tỷ lệ cho trước, phù hợp với trọng lượng bám của bánh xe với mặt đường.
– Đảm bảo số vòng quay khác nhau giữa các bánh xe chủ động khi ôtô vào đường vòng, chạy trên đường gồ ghề hay trong nhiều trường hợp khác.
– Kích thước truyền động phải nhỏ.
– Hiệu suất truyền động cao.

PHÂN TÍCH CẤU TẠO BỘ VI SAI

1. Vi sai đối xứng:
– Khi xe chạy thẳng trên đường bằng phẳng, lực cản lăn của hai bánh xe chủ động bằng nhau, truyền lực chính kéo vỏ vi sai quay, trục chữ thập và bánh răng hành tinh quay theo. Các bánh răng bán trục ăn khớp với các bánh răng hành tinh cũng quay theo với tốc độ giống nhau, lúc này bánh răng hành tinh không quay trên trục của nó, do đó hai bánh xe quay cùng tốc độ như nhau.
– Khi xe quay vòng, trục phía trong chịu lực cản lớn hơn nên quay chậm lại, lúc này bánh răng hành tinh bắt đầu quay trên trục của nó do chịu tác dụng của lực cản bánh xe phía trong truyền đến cho bánh răng hành tinh. Do đó làm tăng thêm tốc độ bánh xe phía ngoài.

2. Vi sai không đối xứng:

– Đặc điểm của loại vi sai này là kích thước bánh răng bán trục bên trái và bên phải khác nhau.
– Nhiệm vụ của vi sai là dùng để phân phối moment xoắn không điều ra các trục.

3. Cơ cấu gài vi sai cưỡng bức:

– Có công dụng để tăng tính năng thông qua của xe dùng cơ cấu vi sai cưỡng bức. Nghĩa là nối cứng hai bán trục thành một trục liền, lúc đó moment ở vỏ vi sai có thể truyền hết về một bán trục nào đấy nếu khả năng bám của bánh xe với đường ở bán trục đó cho phép, như vậy tạo điều kiện vượt lầy rất tốt.
– Khi xe bị trượt tài xế gài vi sai kịp thời để lợi dụng động năng của xe mà vượt lầy. Khi qua chỗ trượt rồi thì phải mở vi sai ngay để tránh mòn lốp và gây cưỡng bức cho các chi tiết.
– Nhược điểm của cơ cấu này là phải có tác động của người tài xế có kinh nghiệm sử dụng. Để khắc phục nhược điểm này người ta nghiên cứu các kết cấu để tăng hệ số ma sát trong lên để khi xe bị trượt thì tự động gài vi sai và khi qua chỗ trượt thì xe làm việc bình thường như: vi sai cam, vi sai bánh răng côn có thê

4. Vi sai cam:

Vi sai cam đặt theo hướng kính gồm có: bánh răng côn bị động (2) gắn chặt với vỏ vi sai (3), ở một nữa vỏ vi sai (3) có chế tạo các vành ngăn (4), các cam (5) được lắp vào vành ngăn đó và lại tựa trên vành cam ngoài (6) và vành cam trong (7). Trên vành cam (6) và (7) có rãnh then hoa để nối với hai bán trục truyền ra hai bên bánh xe. Khi moment quay truyền từ động cơ đến bánh răng côn bị động (2) qua vỏ vi sai (3) và qua vành ngăn (4) truyền cho cam (5).
Các đầu cam (5) tỳ lên các vành cam (6) và (7) để truyền qua hai bên bán trục qua then hoa. Nếu sức cản ở trên hai bánh xe chủ động như nhau thì cả hai bán trục quay với tốc độ như nhau. Lúc này chốt (5) không dịch chuyển tương đối với bề mặt cam (6) và (7).
Trong trường hợp sức cản trên các bánh xe chủ động khác nhau, sẽ có một bên bánh quay nhanh và một bên bánh quay chậm, cam (5) sẽ quay cùng với bộ phận chủ động (3) đồng thời dịch chuyển theo hướng chiều trục. Khi đó sẽ xảy ra sự trượt ở bề mặt làm việc của cam đối với bề mặt vành cam. Trên mặt cam của bán trục quay chậm, tốc độ trượt của cam hướng theo chiều quay của bộ phận chủ động. Còn trên mặt cam của bán trục quay nhanh hướng về chiều ngược lại.
Vi sai cam có ứng suất tiếp xúc khá lớn, do có sự trượt của cam theo bề mặt theo bề mặt làm việc của vành cam sẽ làm mòn nhanh các chi tiết của vi sai.

BÁN TRỤC

CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊUCẦU BÁN TRỤC

1. Công dụng:
– Dùng để truyền moment từ truyền lực chính đền các bánh xe chủ động.
2. Phân loại:
Theo kết cấu của các ổ tựa chia ra:
– Bán trục không giảm tải
– Bán trục giảm tải 1/2.
– Bán trục giảm tải 3/4.
– Bán trục giảm tải hoàn toàn.
3. Yêu cầu:
– Truyền được moment quay đến các bánh xe chủ động.
– Khi truyền moment đến các bánh xe dẫn hướng và chủ động phải đảm bảo tốc độ góc của bánh xe điều đặn.

PHÂN TÍCH KẾT CẤU CÁC LOẠI BÁN TRỤC TRÊN ÔTÔ

Tuỳ theo mức độ chịu lực hướng kính và lực chiều trục phân thành bán trục không giảm tải, giảm tải 1/2 , giảm tải 3/4 và giảm tải hoàn toàn.
1. Bán trục không giảm tải:
– Ổ tựa bên trong và bên ngoài đặt trực tiếp lên bán trục. Loại này hiện nay không sử dụng vì làm việc căng thẳng.
2. Bán trục giảm tải 1/2 :
– Ổ tựa bên trong đặt trên vỏ vi sai và ổ tựa bên ngoài đặt trực tiếp lên bán trục.
3. Bán trục giảm tải 3/4:
– Ổ tựa bên trong đặt trên vỏ vi sai và ổ tựa bên ngoài đặt lên dầm cầu và moyeu bánh xe mà không đặt trực tiếp lên bán trục.
4. Bán trục giảm tải hoàn toàn:
– Ổ tựa bên trong đặt trên vỏ vi sai và 2 ổ tựa bên ngoài đặt lên dầm cầu và moyeu bánh xe mà không đặt trực tiếp lên bán trục.

Vỏ cầu chủ động

Công dụng, phân loại, yêu cầu Vỏ cầu chủ động

1.Công dụng:
– Vỏ cầu chủ động làm nơi giá đỡ, lắp đặt bộ vi sai, các bán trục và bánh xe chủ động.
– Phân phối mômen cho các bánh xe chủ động.
– Điều khiển các bánh xe chủ động quay với vận tốc khác nhau khi xe qua khúc quanh.
– Thu hút và truyền dẫn momen xoắn cầu sau lên khung xe qua trung gian bộ nhíp lá, thanh giữ hoặc ống xoắn.
– Vỏ cầu chủ động còn làm nơi gắn vững chắc các giá đỡ, các vấu để bắt chặt nhíp lá hay lò xo treo xe, làm nơi lắp đặt hệ thống thắng các bánh xe sau.
2. Phân loại:
a. Theo loại cầu có thể chia ra:
– Không dẫn hướng, không chủ động.
– Dẫn hướng, không chủ động.
– Không dẫn hướng, chủ động.
– Dẫn hướng, chủ động.
b. Theo phương pháp chế tạo cầu chủ động chia ra:
– Loại dập hàn.
– Loại chồn (chế tạo bằng phương pháp chồn).
– Loại đúc.
– Loại liên hợp.
c. Theo kết cấu vỏ cầu chia ra:
– Loại vỏ cầu liền.
– Loại vỏ cầu rời.

3. Yêu cầu:
– Có hình dạng và tiết diện đảm bảo chịu được tác dụng của lực thẳng
đứng.
– Có độ cứng vững và trọng lượng bé (vì vỏ cầu là trọng lượng không được treo cho nên trọng lượng lớn sẽ gây ra tải trọng động lớn lên lốp xe).
– Có độ kín tốt, vật liệu tốt để tránh được nước, bụi, bùn và các thứ khác làm hư hỏng các cơ cấu của cầu chủ động.

Cấu tạo của vỏ cầu chủ động

Thông thường vỏ cầu chủ động được kết cấu do nhiều phần làm bằng thép lá dày hàn dính với nhau. Phần giữa của vỏ cầu được chế tạo bằng thép đúc làm nơi gắn bộ vi sai. Tùy theo kết cấu, vỏ cầu chủ động có hai loại cơ bản:
– Vỏ cầu rời: Được gắn với phần trước vỏ cầu (phần có bánh răng côn chủ động). Vít cấy được gắn trên vỏ cầu để định vị phần vỏ rời. Một vòng đệm kín lắp giữa hai mặt vỏ cầu để ngăn sự rò rỉ dầu.
– Vỏ cầu liền: Được chế tạo như một bộ phận của vỏ cầu. Nắp che bằng kim loại hoặc bằng nhôm được gắn với vỏ cầu bằng bu lông.

Loại vỏ cầu liền có hai kiểu cơ bản sau đây:
– Loại BANJO hình dưới đây được sử dụng nhiều hơn.

– Loại SPLIT ở dưới, kết cấu gồm hai hay nhiều phần ráp lại với nhau, loại này ít phổ biến