Hộp số thường ôtô

Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 1 Lời Nói Đầu Với lịch sử hơn 100 năm kể từ khi chiếc xe ôtô đầu tiên ra đời do Karl Benz chế tạo vào những năm cuối thế kỷ XIX, có thể nói cho đến nay, nền công nghiệp ôtô đã đạt được những bước tiến vượt bậc, với những sáng chế mới, những công nghệ mới. Từ những chiếc xe ôtô từ thuở khai sinh còn rất thô sơ với công suất nhỏ, giá thành cao đến những chiếc xe ôtô hiện đại ngày nay, những chiếc xe thể thao công suất lớn, hay những chiếc “siêu xe”, và trong tương lai là xe “sạch”, xe hơi bay... Có thể nói, ôtô là ngành tập trung những thành tựu nổi bật của thời đại vào nó. Trước một phương tiện vận hành hiện đại như vậy, với nhiều người chắc chắn sẽ có những thắc mắc về cấu tạo, vai trò và nguyên lý hoạt động của các bộ phận bên trong lẫn bên ngoài ôtô. Vậy nên, việc cần thiết phải tìm hiểu về các chi tiết cấu thành nên một chiếc ôtô là không cần bàn cãi. Chính vì thế, nhóm chúng em mạnh dạn thực hiện bài tiểu luận này. Bài tiểu luận được về hộp số thường trên ôtô, được nhóm thực hiện trên cơ sở những kiến thức có được từ các tiết học ở lớp, cùng với việc tra cứu tài liệu tham khảo từ thư viện trường, từ internet và nhiều nguồn khác. Để hoàn thành bài tiểu luận này, nhóm 4 chúng em xin chân thành cảm ơn BGH trường, khoa động lực, thư viện trường và thầy Nguyễn Hồng Sơn đã giúp đỡ chúng em trau dồi những kiến thức cần thiết. Tuy có cố gắng nhiều, nhưng do có trình độ chuyên môn hạn chế, kinh nghiệm thức tế chưa có nhiều nên chắc chắn trong bài còn nhiều thiếu sót. Mong thầy và các bạn thông cảm và giúp nhóm em sửa chữa để bài tiểu luận thêm hoàn hảo. Các thành viên nhóm 4_Lớp ĐHOT2 Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 2 Mục lục Lời nói đầu ....................................................................................................................... 1 Mục lục ............................................................................................................................ 2 I. Khái quát chung về hộp số thường trên ôtô ............................................................... 4 I.1. Vai trò ................................................................................................................... 4 I.2. Yêu cầu của hộp số thường.................................................................................... 5 II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số thường ................................................. 5 II.1. Cấu tạo ................................................................................................................. 5 II.1.1. Nắp và vỏ hộp số ......................................................................................... 5 II.1.2. Hệ thống bánh răng ...................................................................................... 5 II.1.3. Các trục của hộp số ...................................................................................... 6 II.1.4. Bộ đồng tốc ................................................................................................. 7 II.1.4.1. Cấu tạo ................................................................................................ 7 II.1.4.2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................... 9 II.1.4.3. Quá trình hoạt động bộ đồng tốc .........................................................10 II.1.5. Bánh răng số lùi ..........................................................................................12 II.2. Nguyên lý hoạt động hộp số thường ....................................................................13 II.2.1. Hộp số ba cấp .............................................................................................14 II.2.2. Hộp số bốn cấp ...........................................................................................17 II.2.3. Hộp số năm cấp ..........................................................................................18 II.2.4. Hộp số năm cấp (vượt tốc) ..........................................................................19 II.2.5. Hộp số sáu cấp ............................................................................................20 III. Cơ cấu điều khiển hộp số ........................................................................................21 Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 3 III.1. Đặc điểm kết cấu cơ cấu điều khiển ...................................................................21 III.1.1. Bi và lò xo định vị .....................................................................................23 III.1.2. Chốt hãm ...................................................................................................23 IV. Một số dạng hư hỏng của hộp số thường; bảo trì – bảo dưỡng hộp số .................24 IV.1. Một số dạng hư hỏng của hộp số thường............................................................24 IV.2. Bảo trì – bảo dưỡng hộp số ................................................................................24 V. Hộp số thường và hộp số tự động trên ôtô ...............................................................27 Tài liệu tham khảo ..........................................................................................................28 Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 4 I. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỘP SỐ THƯỜNG TRÊN Ô TÔ: I.1. Vai trò: Xe ô tô cần hộp số do những tính chất vật lý đặc trưng của động cơ dùng nhiên liệu xăng hoặc dầu. Tất cả động cơ đều có một giới hạn công suất hoạt động – một giá trị rpm lớn nhất mà động cơ có thể hoạt động. Ở giới hạn đó, số vòng quay và moment xoắn được truyền ra ngoài là lớn nhất. Hộp số cho phép thay đổi tỷ số truyền và moment xoắn từ trục khủyu đến bánh xe chủ động, thay đổi chiều chuyển động của xe, tăng lực kéo bánh xe chủ động, khắc phục lực quán tính khi xe chuyển bánh và khắc phục sức cản chuyển động tăng trong lúc công suất không đổi nhờ vào việc thay đổi tỷ số truyền các cặp bánh răng trong hộp số và dẫn động các bộ phận công tác khác với xe chuyên dùng. Bằng việc thay đổi tỷ số truyền, chúng ta có thể tăng hoặc giảm tốc xe mà vẫn đảm bảo động cơ hoạt động dưới mức cho phép và tạo ra công suất lớn nhất có thể. Sau đây là bảng một số tỷ số truyền (trong hộp số năm cấp vượt tốc): Bánh răng Tỷ số truyền Số vòng quay (rpm) của trục thứ cấp với động cơ quay 3000 rpm 1 2,315:1 1295 2 1,568:1 1913 3 1,195:1 2510 4 1,000:1 3000 5 0,915:1 3278 Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 5 I.2. Yêu cầu của hộp số thường:  Tỷ số truyền đảm bảo tính năng động lực và tính tiết kiệm nhiên liệu. Bảo đảm tính êm dịu cho hệ thống truyền lực.  Có tay số trung gian để ngắt động cơ khỏi hệ thống truyền lực.  Đơn giản, điều khiển dễ dàng. Làm việc êm dịu, hiệu suất cao. II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ THƯỜNG: II.1. Cấu tạo: Cấu tạo chung của hộp số gồm: Vỏ và nắp hộp số, các ổ bi, cơ cấu gài số, hệ thống bánh răng, các trục của hộp số và bộ đồng tốc. II.1.1. Nắp và vỏ hộp số: Có nhiệm vụ che kín các cơ cấu bên trong hộp số (bánh răng, trục...), ngoài ra còn là nơi để gắn các bộ phận khác như cơ cấu gài số (cần gài số, thanh trượt...). II.1.2. Hệ thống bánh răng: Trong hộp số thường, hệ thống bánh răng được chia thành 4 nhóm tiêu chuẩn:  Bánh răng trục vào (trục sơ cấp hộp số): có nhiệm vụ làm ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian.  Bánh răng trục trung gian: gồm nhiều bánh răng với số răng khác nhau nhằm tạo tỷ số truyền khác nhau khi ăn khớp với bánh răng trên trục thứ cấp và trục lùi. Hình 1. Hệ thống bánh răng Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 6  Bánh răng trục số lùi: ăn khớp với cả bánh răng trên trục trung gian lẫn trục thứ cấp, nhằm đảo vòng quay của trục thứ cấp khi gài số lùi.  Bánh răng trục thứ cấp: truyền chuyển động quay từ trục trung gian đến trục thứ cấp và truyền ra ngoài. Khi không gài số, bánh răng trục thứ cấp quay tự do trên trục. II.1.3. Các trục của hộp số: Trong hộp số thường gồm có 4 trục:  Trục sơ cấp: một đầu gối trên ổ bi trong lòng bánh đà, một đầu gối trên ổ bi của vỏ hộp số. Trên trục chỉ có một bánh răng được lắp chặt với trục, bánh răng này thường ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian.  Trục trung gian: được lắp trên vỏ hộp số. Quay cùng với trục sơ cấp. Trên trục trung gian có các bánh răng được lắp chặt với trục. Hình 2. Các trục trên hộp số  Trục thứ cấp: một đầu gối trên ổ bi gắn ở đầu của trục sơ cấp, một đầu gối trên ổ lăn gắn trên vỏ hộp số. Trên trục có các rãnh then hoa giúp cho các bánh răng và bộ đồng tốc gắn trên trục trượt dọc trục dễ dàng nhằm ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian và truyền moment ra ngoài. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 7  Trục số lùi: đỡ bánh răng lùi ăn khớp với cả 2 trục trung gian và thứ cấp. trục lùi cho phép khi gài đồng thời ăn khớp với bánh răng số lùi trên 2 trục trung gian và thứ cấp. Trục số lùi lắp cố định trên vỏ, còn bánh răng lắp lồng không di trượt trên trục nhờ ổ bi kim. II.1.4. Bộ đồng tốc: Là cơ cấu có nhiệm vụ làm đồng đều tốc độ của hai bánh răng đang quay với tốc độ khác nhau để sự ăn khớp được êm dịu. Trong hộp số, các bánh răng trên trục thứ cấp luôn luôn ăn khớp bánh răng trên trục trung gian và quay trơn trên trục của nó (ngoại trừ số lùi, sẽ được xét sau). Thay vào đó, các bánh răng có thể quay tự do hoặc bị khóa vào trục trục đỡ nó. Bộ đồng tốc có nhiệm vụ khóa một cách nhẹ nhàng bánh răng với trục thứ cấp để truyền moment xoắn từ động cơ tới cầu chủ động II.1.4.1. Cấu tạo: Trục rỗng (Moayơ đồng tốc) được lắp với trục thứ cấp bởi các then hoa. Tương tự, ống trượt được lắp vào trục rỗng bởi then hoa dọc theo mặt ngoài của trục và trượt theo phương dọc. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 8 Trục rỗng có ba rãnh song song với trục, trên mỗi rãnh có một khóa đồng tốc. Các khóa đồng tốc luôn được ép chặt vào ống trượt nhờ hai lò xo hãm. Ở một số loại bộ đồng tốc, thay vì dùng lò xo hãm, người ta sử dụng bi và lò xo xoắn. Ở giữa mỗi khóa có một phần lồi lên, ăn khớp với rãnh trên ống trượt khi hộp số đang ở vị trí trung gian. Hình 3. Cấu tạo bộ đồng tốc Vòng đồng tốc đặt giữa trục rỗng và phẩn dạng hình cone của bánh răng số. Vòng đồng tốc có ba rãnh, ăn khớp có độ hở với các khóa đồng tốc. Bề rộng các rãnh trên vòng đồng tốc lớn hơn bề rộng khóa đồng tốc, nhằm giúp cho quá trình ăn khớp giữa khóa và vòng đồng tốc được dễ dàng. Các rãnh trên vòng đồng tốc có thể ăn khớp với rãnh then hoa trên ống trượt và có các kích thước tương ứng với rãnh trên mặt bên của bánh răng số (rãnh trên bánh răng số có thể nằm thẳng hàng với rãnh trên vòng đồng tốc). Bên trong lòng vòng đồng tốc có một ly Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 9 hợp dạng hình cone. Bề mặt cone của ly hợp này sẽ ép vào phần cone trên mayer bánh răng, tạo ra lực ma sát giữa vòng đồng tốc và mặt cone trên bánh răng số, thực hiện nhiệm vụ đồng tốc. Có nhiều loại đồng tốc sử dụng trên ôtô: bộ đồng tốc sử dụng một vòng đồng tốc ở mỗi bên, 2 vòng đồng tốc (double – cone synchronizer) hoặc 3 vòng đồng tốc, sử dụng các loại khóa đồng tốc với cơ cấu lò xo hãm khác nhau... và bộ đồng tốc trong cùng một hộp số ở các vị trí khác nhau (đồng tốc các bánh răng số khác nhau) thì cũng khác nhau. Nhưng về cơ bản đều được chế tạo dựa trên nguyên lý hoạt động giống nhau. Đó là nguyên lý ma sát. Sau đây chúng ta sẽ đi sâu hơn vào tìm hiểu nguyên lý hoạt động của một bộ đồng tốc đơn giản trên hộp số thường. Qua đó chúng ta sẽ tìm được mối quan hệ giữa nguyên lý hoạt động bộ đồng tốc và nguyên lý hoạt động của hộp số, từ đó thấy được vai trò rất quan trọng của bộ đồng tốc đối với hộp số thường. Ống trượt bánh răng 1 - 2 Ống trượt BR thú 5 Trục rỗng Bộ đồng tốc BR 1 - 2 Bộ đồng tốc BR 3 - 4 Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 10 II.1.4.2. Nguyên lý hoạt động: Ống trượt đồng tốc (1) của bộ đồng tốc trượt tới lui trên trục rỗng (3), trục rỗng (3) là bộ phận gắn với trục thứ cấp bởi các rãnh then hoa. Vòng đồng tốc (7) trượt và ép lên phần dạng hình cone (6) trên bánh răng số (5). Khi gài số, ống trượt (1) được đảy về phía bánh răng (5). Khi nó di chuyển, khóa đồng tốc (8) do ăn khớp với ống trượt nhờ vấu lồi nên trượt thẳng tới và ép vòng đồng tốc vào bánh răng số. Đồng thời khóa đồng tốc (8) ăn khớp với rãnh trên vòng đồng tốc (7), làm cho vòng đồng tốc quay cùng tốc độ với ống trượt (1) và trục rỗng (3), và quay cùng tốc độ với trục thứ cấp. Khi ống trượt (1) tiếp tục di chuyển về phía bánh răng số (5), Ở mặt trong vòng đồng tốc có một ly hợp dạng cone làm bằng đồng được ép vào phần dạng hình cone trên bánh răng. Nhờ lực ma sát trên hai bề mặt cone làm cho bánh răng thay đổi tốc độ đến tốc độ của bộ đồng tốc. Và một khi tốc độ của bánh răng bằng với bộ đồng tốc, ống trượt đồng tốc (1) tiếp tục di chuyển về phía bánh răng, ăn khớp với răng ở mặt bên của bánh răng và rãnh trên vòng đồng tốc. Khi đó, ta đã thực hiện xong việc đồng tốc, hay nói cách khác, đã khóa bánh răng với bộ đồng tốc. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 11 II.1.4.3. Quá trình hoạt động của bộ đồng tốc: Hình 4. Quá trình hoạt động bộ đồng tốc  Giai đoạn 1: Khi chưa gài số, chuẩn bị gài số. Lúc này, tài xế đạp ly hợp, cắt đứt việc truyền công suất từ động cơ đến trục sơ cấp. Trục sơ cấp ngừng quay. Nếu xe vẫn đang tiến tới do quán tính, thì trục thứ cấp, trục rỗng, ống trượt, khóa quay cùng với nhau. Do khóa đồng tốc vẫn chưa ăn khớp với vòng đồng tốc nên vòng đồng tốc cùng với bánh răng số không quay.  Giai đoạn 2: Bắt đầu gài số (bắt đầu quá trình đồng tốc). Khi cần số di chuyển, cần gạt ăn khớp với rãnh trên ống trượt đẩy ống trượt theo hướng đến bánh răng cần ăn khớp. Vì ống trượt ăn khớp với khóa đồng tốc qua vấu trên khóa, nên ống trượt đẩy khóa đồng tốc tác dụng lực ép vòng đồng tốc vào phần cone trên mayer bánh răng, đồng thời làm quay vòng đồng tốc cùng với trục. Nhờ lực ma sát giữa vòng đồng tốc và phần cone trên bánh răng, bánh răng bắt đầu quay cùng với chiều quay của vòng đồng tốc số. Chính moment ma sát này sẽ làm vòng đồng tốc xoay tương đối với ống trượt một góc nhỏ khiến mặt hãm của vành răng hãm trên ống trượt tỳ vào vành răng trên vòng đồng tốc. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 12 Lúc này, tất cả các bộ phận do có sự ăn khớp với nhau (then hoa, khóa) nên cùng quay với trục thứ cấp, riêng bánh răng số do tiếp xúc ma sát nên quay chậm hơn trục.  Giai đoạn 3: Cần chuyển số ấn mạnh hơn (trong quá trình đồng tốc). Lúc này, lực cần gạt tác dụng lên ống trượt vượt qua lực bung của lò xo hãm, ống trượt vượt qua vấu lồi trên khóa. Do lúc này, các then của ống trượt và vòng đồng tốc chưa thẳng hàng, nên các then trên ống trượt ép vòng đồng tốc mạnh hơn vào phần cone trên bánh răng số, làm tăng lực ma sát giữa mặt cone trên vòng đồng tốc và phần cone trên bánh răng. Lực ma sát giữa mặt cone trên vòng đồng tốc và phần cone trên bánh răng càng lớn, tốc độ quay của bánh răng số càng mau đạt đến tốc độ của bộ đồng tốc.  Giai đoạn 4: Cần số được ấn mạnh hơn nữa (hoàn tất quá trình đồng tốc). Lúc này, lực ma sát đạt giá trị lớn nhất. Tốc độ của bánh răng số, vòng đồng tốc và ống trượt bằng nhau, nên ống trượt vừa quay vừa ép về phía bánh răng số, làm cho các then trên ống trượt trượt vào các rãnh trên vòng đông tốc và bánh răng số. Quá trình đồng tốc hoàn thành. Các chi tiết vòng đồng tốc, bánh răng số và ống trượt ăn khớp với nhau. II.1.5. Bánh răng số lùi: Trên đây ta vừa xét đến vai trò và nguyên lý hoạt động của bộ đồng tốc khi gài các số tới. Riêng với bánh răng số lùi, ta tạm chia thành hai loại bánh răng số lùi trong hộp số thường trên tiêu chí liên hệ với bộ đồng tốc:  Bánh răng số lùi loại không dùng bộ đồng tốc: Ở loại bánh răng số lùi này, ba bánh răng trên trục sơ cấp hộp số, trên trục trung gian và trên trục trung gian số lùi được lắp chặt với trục của nó. Tuy nhiên, trong khi các bánh răng số tới luôn luôn ăn khớp với nhau, thì các bánh răng số lùi chỉ ăn khớp với nhau khi gài số lùi. Khi gài số lùi, cơ cấu sang số đưa bánh răng trên trục trung gian số lùi vào ăn khớp với cả hai bánh răng số lùi còn lại. Do khi gài số lùi, chúng ta không có sự trợ giúp từ bộ đồng tốc nên khi muốn gài số lùi, trục sơ Hình 5. Bánh răng số lùi Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 13 cấp và thứ cấp phải ngừng quay: tức xe phải dừng lại. Để số lùi có thể được gài mà không gây ra tiếng kêu và không bị “nhai răng”, ngay cả khi trục sơ cấp đang quay, cần dừng chuyển động quay tròn của trục sơ cấp. Đó là nhiệm vụ của bộ ly hợp. Do đặc điểm trên mà bánh răng số lùi được gia công chế tạo theo răng thẳng, nhằm đưa bánh răng số lùi trên trục trung gian số lùi vào ăn khớp dễ dàng. Nhược điểm của loại bánh răng số lùi này chính là do được chế tạo răng thẳng, nên khi gài số lùi thì hộp số thường phát ra tiếng kêu, không được êm như khi gài các số tới (bánh răng số tới có răng nghiêng nên hoạt động êm hơn).  Bánh răng số lùi loại sử dụng bộ đồng tốc: Về cách thức bố trí, sự ăn khớp và nguyên lý hoạt động tương tự như các bánh răng số tới (luôn ăn khớp nhau, bánh răng trên trục thứ cấp quay trơn trên trục thứ cấp, sử dụng răng nghiêng, khi gài số sử dụng bộ đồng tốc để khóa bánh răng một cách êm dịu với trục để truyền moment xoắn). Ưu điểm của loại bánh răng số lùi này là làm việc êm dịu hơn. Tuy nhiên giá thành cao và chế tạo khó hơn (do cần thêm bộ đồng tốc). II.2. Nguyên lý hoạt động hộp số thường: Trước khi sang số, tài xế cần đạp ly hợp để tách chuyển động từ trục khuỷu động cơ đến trục sơ cấp hộp số. Sau đó dùng cần sang số điều khiển lựa chọn các bánh răng hoặc các bộ đồng tốc giúp cho trục thứ cấp quay và truyền moment đến cầu chủ động. Sau đây, chúng ta xét nguyên lý hoạt động của cac loại hộp số ba cấp, bốn cấp, năm cấp, năm cấp vượt tốc (OD) và hộp số sáu cấp. II.2.1. Hộp số ba cấp: Hộp số ba cấp bao gồm ba số tới và một số lùi. Hình bên dưới thể hiện các chi tiết làm nhiệm vụ ăn khớp và truyền công suất trong hộp số, bao gồm trục sơ cấp truyền công suất từ động cơ qua ly hợp; các bánh răng trên trục sơ cấp, các trục trung gian, trục thứ cấp; trục thứ cấp truyền công suất ra bên ngoài hộp số; các bộ Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 14 đồng tốc được đặt giữa các bánh răng số trên trục thứ cấp. Đường mũi tên chỉ đường truyền công suất qua hộp số. Khi chưa gài số (số trung gian), bánh răng số ba trên trục sơ cấp quay cùng với trục sơ cấp, làm quay các bánh răng trên trục trung gian và làm quay cả trục này. Do các bánh răng số một, số hai luôn ăn khớp trực tiếp với các bánh răng trên trục trung gian, bánh răng số lùi ăn luôn khớp gián tiếp với bánh răng trên trục trung gian qua bánh răng trung gian số lùi trên trục số lùi nên tất cả các bánh răng này đều quay tự do trên trục thứ cấp. Bộ đồng tốc lúc này chưa làm việc nên công suất từ trục sơ cấp không được truyền đến trục thứ cấp. Hình 6. Cơ cấu bánh răng số và bộ đồng tốc ở số trung gian Khi gài số một, ly hợp được tách ra. Đường truyền công suất từ động cơ tới trục sơ cấp tạm thời bị cắt đứt. Cơ cấu gài số đẩy bộ đồng tốc bánh răng số một – số lùi về phía bánh răng số một, bộ đồng tốc thực hiện khóa bánh răng số một với trục thứ cấp. Khi bàn đạp ly hợp được nhả ra, công suất từ động cơ được truyền qua trục sơ cấp, đến bánh răng số một, qua bộ đồng tốc và truyền đến trục thứ cấp như hình dưới. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 15 Hình 7. Cơ cấu bánh răng số và bộ đồng tốc ở số một Khi gài số hai, tương tự như khi gài số một, lúc này, gắp số đẩy bộ đồng tốc bánh răng số hai – ba về phía bánh răng số hai, khóa chặt bánh răng số hai, giúp cho công suất được truyền từ động cơ đến trục thứ cấp qua bánh răng số hai và bộ đồng tốc bánh răng số một – hai. Hình 8. Cơ cấu bánh răng số và bộ đồng tốc ở số hai Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 16 Khi gài số ba, gắp số gạt bộ đồng tốc bánh răng số hai – ba về phía bánh răng số một. Chú ý rằng do trục thứ cấp được nối trơn với trục sơ cấp nhờ một gối trượt hoặc bạc trượt được đặt ở cuối trục sơ cấp, giúp cho trục thứ cấp có thể quay riêng biệt so với trục sơ cấp. Do đó, giả sử tài xế chuyển từ số hai lên số ba khi xe đang chạy, khi tài xế đạp ly hợp, trục sơ cấp và bánh răng số ba ngừng quay, nhưng trục thứ cấp vẫn đang quay. Nhiệm vụ bộ đồng tốc là tăng tốc độ của bánh răng số ba lên bằng tốc độ của bộ đồng tốc (quay cùng với trục thứ cấp do ăn khớp then hoa) và khóa bánh răng này lại, giúp công suất được truyền tới trục thứ cấp qua bánh răng số ba và bộ đồng tốc này. Hình 9. Cơ cấu bánh răng số và bộ đồng tốc ở số ba Khi gài số lùi, bộ gắp số đẩy bộ đồng tốc số một – số lùi về phía bánh răng số lùi. Chú ý rằng công suất được truyền qua bánh răng trên trục trung gian số lùi nhằm đổi chiều quay ngược lại. Nhờ sự ăn khớp của bộ đồng tốc với bánh răng số lùi làm cho bánh răng số lùi bị khóa lại với trục thứ cấp, giúp truyền công suất ra trục thứ cấp, nhứng lúc này trục thứ cấp quay ngược lại so với khi gài các số một, hai và ba. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 17 Hình 10. Cơ cấu bánh răng số và bộ đồng tốc ở số lùi Ở đây, dễ dàng nhận thấy các bánh răng ăn khớp số lùi được chế tạo răng nghiêng mà không phải răng thẳng, và hộp số dạng này sử dụng bộ đồng tốc để gài số lùi chứ không sử dụng một trục trung gian số lùi có thể trượt vào giúp các bánh răng ăn khớp. II.2.2. Hộp số 4 cấp: Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 18 Nguyên lý hoạt động tương tự hộp số 3 cấp, ta có các sơ đồ truyền công suất: Số 1: Trục sơ cấp → 1 → 2 → 3 → 4 → Trục thứ cấp. Số 2: Trục sơ cấp → 1 → 2 → 5 → 6 → Bộ đồng tốc A → Trục thứ cấp. Số 3: Trục sơ cấp → 1 → 2 → 7 → 8 → Bộ đồng tốc B → Trục thứ cấp. Số 4: Trục sơ cấp → 1 → Bộ đồng tốc B → Trục thứ cấp. Số 2: Trục sơ cấp → 1 → 2 → 9 → 10 → 4 → Trục thứ cấp. II.2.3. Hộp số 5 cấp: Số 1: Trục sơ cấp → 1 → 2 → 3 → 4 → Bộ đồng tốc B → Trục thứ cấp. Số 2: Trục sơ cấp → 1 → 2 → 5 → 6 → Bộ đồng tốc B → Trục thứ cấp. Số 3: Trục sơ cấp → 1 → 2 → 7 → 8 → Bộ đồng tốc A → Trục thứ cấp. Số 4: Trục sơ cấp → 1 → Bộ đồng tốc A → Trục thứ cấp. Số 5: Trục sơ cấp → 1 → 2 → 9 → 10 → Bộ đồng tốc C → Trục thứ cấp. Số lùi: Trục sơ cấp → 1 → 2 → 11 → 13 → 12 → Bộ đồng tốc C → Trục thứ cấp. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 19 II.2.3. Hộp số 5 cấp (vượt tốc): Hộp số vượt tốc (Overdrive – OD) thường được sử dụng trên ôtô cho phép lựa chọn một tỷ số truyền bánh răng thấp nhất trong hộp số (i < 1), giúp động cơ chạy với công suất thấp nhưng xe vẫn đạt tốc độ cao (chạy cầm chừng ở tốc độ cao), tốc độ trục thứ cấp lúc này sẽ cao hơn tốc độ trục sơ cấp, đồng nghĩa với moment xoắn truyền tới bánh xe nhỏ hơn so với xe chạy ở tỷ số truyền thấp hơn ( > 1). Số OD cho phép động cơ hoạt động ở một tốc độ (vòng/phút [rpm]) thấp hơn nhưng vẫn đảm bảo được tốc độ xe. Điều này cho phép xe tiêu thụ ít nhiên liệu hơn, giảm sự hao mòn các chi tiết trong động cơ và được sử dụng với những xe thường xuyên hoạt động ở đường cao tốc. Khi được chọn, hộp số có thể chuyển sang chế độ OD sau khi xe đã đạt đến một tốc độ ổn định nào đó (thường là trên 70 km/h [43 dặm/h]) phụ thuộc vào chế độ tải. Khi không chọn, cần sang số chọn một cặp bánh răng có tỷ số truyền cao hơn. Với điều kiện lái bình thường, hoạt động của số OD nên được kích hoạt chỉ khi tốc độ trung bình trên 70 km/h. Nguyên lý hoạt động của hộp số 5 cấp vượt tốc được trình bày như hình vẽ bên dưới, với số 5 vượt tốc, số bốn có tỷ số truyền là 1:1, số OD có i5 < 1. Hình 11. Sơ đồ động hộp số năm cấp (OD) Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 20 Số 1: Trục sơ cấp → A → B → 2’ → 2 → Bộ đồng tốc D2 → Trục thứ cấp. Số 2: Trục sơ cấp → A → B → 3’ → 3 → Bộ đồng tốc D2 → Trục thứ cấp. Số 3: Trục sơ cấp → A → B → 4’ → 4 → Bộ đồng tốc D1 → Trục thứ cấp. Số 4: Trục sơ cấp → A → Bộ đồng tốc D1 → Trục thứ cấp. Số 5 (OD): Trục sơ cấp → A → B → 1’ → 1 → Bộ đồng tốc D3 → Trục thứ cấp. Số lùi: Trục sơ cấp → A → B → L’ → H → L → Bộ đồng tốc D3 → Trục thứ cấp. II.2.4 Hộp số 6 cấp: Trong hộp số 6 cấp số có 4 gắp điều khiển Số 1: Trục sơ cấp → 1 → 1→ 6’ → 6 → → Trục thứ cấp. Số 2: Trục sơ cấp → 1 → 1’ → 5’ → 5 → Bộ đồng tốc C → Trục thứ cấp. Số 3: Trục sơ cấp → 1 → 1’ → 4’ → 4 → Bộ đồng tốc B → Trục thứ cấp. Số 4: Trục sơ cấp → 1 → 1’→3’→ 3 → Bộ đồng tốc B → Trục thứ cấp. Số 5: Trục sơ cấp → 1 → 1’ → 2’ → 2→ Bộ đồng tốc A → Trục thứ cấp. Số 6: Trục sơ cấp → 1 → Bộ đồng tốc A → Trục thứ cấp. Số lùi: Trục sơ cấp → 1 → 1’ → 7’ → 7→ 6 → Bộ đồng tốc C → Trục thứ cấp Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 21 III. CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ: III.1. Đặc điểm kết cấu cơ cấu điều khiển: Cơ cấu điều khiển có nhiệm vụ truyền lực tác động của lái xe đến ống gài số (hay bánh răng di trượt) để dịch chuyển chúng về vị trí gài số hoặc trả về vị trí trung gian. Hình 12. Các chi tiết bên ngoài hộp số và cơ cấu điều khiển hộp số 1. Tay cầm hình cầu. 2. Cần gạt. 3. Nắp đậy. 4. Cần đẩy. 5. Cầu ở khớp cầu. 6. Nắp kiểm tra. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 22 7. Vỏ thân hộp số. 8. Thanh trượt. 9. Hốc số. 10. Lò xo định vị. 11. Càng sang số. 12. Lỗ tra dầu. 13. Lỗ tháo dầu. 14. Đuôi vỏ hộp số. Phần lớn cơ cấu điền khiển số trên ôtô là hệ thống đòn điều khiển đơn giản. Chúng được gắn trực tiếp trên nắp hộp số bằng khớp cầu. Khớp cầu cho phép đòn điều khiển số với 6 vị trí gài số (thường là 5 số tiến và một số lùi). Khớp cầu được định vị chống xoay quanh trục đứng nhờ chốt định vị nhằm định vị đúng đầu đẩy của đòn so với các hốc trên các thanh trượt. Mặt khác, để đảm bảo hành trình dịch chuyển đúng cho thanh trượt (ứng với các vị trí gài số) các mặt cầu không được có khe hở; điều đó được thực hiện bằng lò xo tỳ. Khi hộp số có vị trí xa buồng lái (vị trí nắp hộp số vượt ra ngoài tầm với của lái xe) như khi buồng lái đặt ngay trên động cơ hoặc động cơ được bố trí ở đuôi xe (phổ biến trên xe khách) thì đòn điều khiển vẫn bố trí bên cạnh lái xe. Trong trương hợp này phải dùng Hình 14. Cơ cấu điều khiển dạng thanh Hình 13. Cơ cấu điều khiển dạng cần bên ngoài Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 23 thêm hệ thống đòn điều khiển trung gian để truyền động đến các thanh trượt gắn trên nắp hộp số ở xa vị trí người lái. Lúc này các đòn trung gian vừa phải đảm bảo chuyển động lắc vừ a có thể chuyển động tịnh tiến nhằm có thể thực hiện được việc gài số từ bốn đến sáu cấp. Hệ thống điều khiển kiểu này gọi là hệ thống điều khiển hộp số từ xa. Điều khiển hộp số từ xa có thể thực hiện nhờ hệ thống đòn điều khiển cơ khí, cũng có thể thực hiện bằng truyền động thủy khí nhờ các van phân phối và các xylanh lực. III.2. Bi và lò xo định vị: Có nhiệm vụ giữ cho thanh trượt được cố định ở một vị trí số đã gài, tránh trường hợp số tự gài khi xe rung động do đường gồ ghề. Trên mỗi thanh trượt đều có bi và lò xo định vị, và có tối đa ba rãnh (hốc hãm), trong đó rãnh giữa tương ứng với số “0”. Khi vào số, thanh trượt di chuyển, dưới tác dụng của lực gạt bi được đẩy lên khỏi rãnh, nén lò xo lại. Khi đã vào số, bi nằm trong rãnh, lò xo định vị luôn trong tình trạng bị nén, nên tác dụng một lực đàn hồi vào thanh trượt, giúp cho thanh trượt không dao động và trượt sang số khác, dẫn đến trường hợp gài số không hoàn toàn hoặc hoàn số. III.3. Chốt hãm: Giúp tài xế tránh gài hai số cùng lúc. Như trên hình vẽ, muốn vào số ba, trước hết thanh trượt số một – hai phải được đưa về số “0”. Sau đó tài xế vào số ba, thanh trượt số ba – bốn trượt sang trái, nhờ thanh trượt số một – hai đã về số “0” giúp cho thanh trượt ba – bốn có thể trượt qua dễ dang mà không bị chặn bởi chốt hãm. Lúc này, giả sử tài xế Hình 15. Bi, là xo định vị và chốt hãm Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 24 muốn gài số hai trở lại mà không quay về số “0”, hoặc cùng lúc muốn gài cả số hai, do một đầu chốt hãm bị chặn bởi thanh trượt số ba – bốn nên thanh trượt một – hai không thể di chuyển một khi thanh trượt số ba – bốn chưa trở về số “0”, và tài xế không thể gài số được. IV. MỘT SỐ DẠNG HƯ HỎNG CỦA HỘP SỐ THƯỜNG; BẢO TRÌ – BẢO DƯỠNG HỘP SỐ: IV.1 Một số dạng hư hỏng của hộp số thường:  Sang số khó, vào số nặng: thanh trượt bị cong, mòn; khớp cầu mòn; bộ đồng tốc mòn nhiều (rãnh cone ma sát bị mòn khuyết, hốc hãm bị mòn nhiều). Răng đồng tốc mòn, càng gắp số mòn, ổ bi trục sơ cấp mòn gây sà trục; các khớp dẫn động trung gian cần số bị rơ, cong.  Tự động nhảy số: bi, hốc hãm mất tác dụng (do mòn nhiều); lò xo bị yếu hoặc bị gãy; rơ dọc trục thứ cấp.  Có tiếng va đập mạnh: bánh răng bị mòn, ổ bị mòn, dầu bôi trơn thiếu hoặc không đúng loại. Khi vào số có tiếng va đập do hốc hãm đồng tốc mòn quá giới hạn làm mất tác dụng của đồng tốc. Bạc bánh răng lồng không bị mòn gây tiếng rít.  Dầu bị rò rỉ: gioăng đệm cạtte hộp số bị liệt hỏng, các phớt chắn dầu bị mòn, hở. IV.2. Bảo trì và bảo dưỡng hộp số: Tất cả các bộ phận như bánh răng, các trục hộp số, bộ chọn số... được lắp ráp lại với yêu cầu về độ chính xác vô cùng cao và làm việc ở chế độ thường ăn khớp. Vì thế, ma sát xuất hiện sẽ làm mòn các chi tiết, khiến cho độ chính xác giảm, hộp số kêu, có thể dẫn tới hư hại các răng số... Để tránh các tác hại của lực ma sát, các chi tiết trong hộp số được bôi trơn bởi dầu. Dầu bôi trơn sẽ giúp cho các bánh răng làm việc trong điều kiện nhiệt độ ổn định và làm sạch các mạt kim loại có thể được tạo ra trong quá trình các chi tiết làm việc. Nếu được bảo dưỡng đúng cách, một hộp số có thể dễ dàng làm việc suốt đời cùng với chiếc xe. Tuy nhiên, những thói xấu vì thiếu hiểu biết (kiểm tra lượng dầu khi đã cạn!) sẽ dẫn đến những hậu quả “đáng đồng tiền bát gạo”. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 25 Kiểm tra hộp số: Ta có thể dùng ống nghe (nghe tiếng gõ) để kiểm tra mòn bánh răng, ổ bi. Dùng tay lắc để kiểm tra mòn then hoa hay lỏng các bulong mối ghép lắp mặt bích cardan. Kiểm tra mức dầu và thay dầu: mức dầu phải đảm bảo ngang lỗ đổ dầu, nếu ít sẽ không đảm bảo bôi trơn, làm hao mòn chi tiết, nóng các chi tiết, nóng dầu, nếu nhiều quá dễ chảy dầu và sức cản thủy lực tăng. Khi chạy xe đến số km mà nhà sản xuất quy định hoặc kiểm tra đột xuất thấy chất lượng dầu không đảm bảo ta phải tiến hành thay dầu bôi trơn. Một số nguyên tắc thay dầu bôi trơn hộp số:  Dầu nhờn, nó đóng vai trò truyền công suất động cơ, bôi trơn các bánh răng, ổ đỡ… Do đó, nó có một số yêu cầu rất khắt khe như: có tính chất chống tạo bọt, giữ được độ lỏng ở nhiệt độ thấp, chỉ số độ nhớt … Vì vậy, khi thay, chúng ta phải lựa chọn loại dầu thích hợp. đó là nguyên tắc thứ nhất: chọn dúng loại dầu cho hộp số của mình.  Nguyên tắc thứ hai: trước khi xả dầu trong hộp (dù là hộp số thường hay các loại hộp số khác), phải nổ máy cho động cơ nóng lên để dầu loãng ra thuận tiện cho việc xả sạch và xả hết số dầu cũ.  Khi xả, bạn nên xả vào các thùng chứa có thể đo được, vì sau khi xả hết dầu cũ, ở đáy carte sẽ phải được bổ sung một lượng dầu mới bằng với lượng dầu đã xả ra. Đó nguyên tắc thứ ba.  Sau khi đã hoàn tất việc xả dầu cũ và bổ sung bằng lượng dầu mới, bạn có thể kiểm tra bằng que thăm dầu. Nếu dầu ở mức “COLD” (hoặc L phụ thuộc vào từng loại xe).  Nguyên tắc thứ cuối cùng là kiểm tra mức dầu, Sau khi đã hoàn tất việc xả dầu cũ và bổ sung bằng lượng dầu mới, bạn có thể kiểm tra bằng que thăm dầu. Nếu dầu ở mức “COLD” (hoặc L phụ thuộc vào từng loại xe) thì cho nổ máy xe và phải đi hết các tay số (để dầu điền đầy vào các khoang chứa dầu). Nổ máy đến khi nhiệt độ dầu Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 26 khoảng 70-800 thì dừng xe ở số “N” để kiểm tra que thăm, nếu que thăm ở mức “HOT” (hoặc “H”) là đủ.  Việc thay dầu cho hộp số (đặc biệt là hộp số tự động) khá phức tạp, do đó, chúng ta nên chọn các xưởng lớn và có uy tín để các kỹ thuật viên có kinh nghiệm thực hiện. chúng ta cũng có thể tham khảo “Sách hướng dẫn sử dụng xe” để biết loại dầu nào phù hợp với hộp số cho xe của mình, cũng như biết được xe của mình cần thay bao nhiêu lít dầu và so sánh lượng dầu mà các kỹ thuật viên bổ sung đã đủ chưa.  Một số hãng xe đã đưa ra lời khuyên đối với khách hàng của mình, như General Motor khuyến cáo khách hàng dùng dầu Dexon IIE và Dexon IIIE, còn Ford Việt Nam khuyên các khách hàng của mình dùng dầu Exxon H cho xe Escape 3.0, dùng dầu Idemitsu cho Escape 2.3 và Mercon II cho Laser. Mitsubishi lại hướng dẫn khách hàng sử dụng dầu Dia Queen ATPSP. Các bước thay dầu bôi trơn hộp số:  Khi xe vừa hoạt động về (dầu hộp số đang nóng), nếu xe không hoạt động ta phải kích cầu chủ động, nổ máy, vào số để một lát cho dầu nóng. Sau đó tắt máy, xả hết dầu cũ trong hộp số ra khay đựng.  Đổ dầu rửa hoặc dầu hỏa vào hộp số.  Nổ máy, cài số một cho hộp số hoạt động vài phút để làm sạch cặn bẩn, dầu bẩn, keo cặn sau đó xả hết dầu rửa ra. Có thể cho dầu loãng vào để rửa sạch dầu rửa, nổ máy cài số vài phút, sau đó xả dầu loãng ra.  Đổ dầu bôi trơn hộp số đúng mã hiệu, chủng loại đầy ngang lỗ đổ dầu, hoặc đúng vạch quy định.  Đối với truyền động cardan, ta bơm mỡ vào các ổ bi kim, ổ bi trung gian (nếu có), vào rãnh then hoa, siết chặt các mặt bích.  Ở bảo dưỡng cao cấp, người ta tháo rời hộp số để kiểm tra mòn, cong, gãy, rạn nứt... các chi tiết. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 27  Đối với các hộp số, hộp số phân phối thủy lực phải thay dầu truyền động đúng mã hiệu, chủng loại. V. HỘP SỐ THƯỜNG VÀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN ÔTÔ: Ưu điểm của hộp số thường: o Cấu tạo đơn giản, chế tạo dễ dàng. Giá thành thấp hơn hộp số tự động. o Dễ bảo chì bảo dưỡng. o Bền, sử dụng được lâu năm và có thể làm việc tốt ở môi trường khắc nghiệt. Nhược điểm của hộp số thường: o Khi muốn chuyển số lái xe phải tách ly hợp, thao tác chuyển số phức tạp. Trong quá trình vận hành lái xe phải chuyển số liên tục dẫn đến sự mệt mỏi cho lái xe. o Lái xe phải nhận biết được tốc độ của xe mà chuyển số thích hợp o Dễ bị quá tải. o Gây tiến ồn khi làm việc và khi vào số. Tiểu Luận: Khung Gầm Ôtô Đề tài: Hộp số thường ôtô GVHD: ThS Nguyễn Hồng Sơn www.oto-hui.com 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Giáo trình lý thuyết Khung gầm ôtô – Trường ĐH Công nghiệp Tp HCM. [2]. Hướng dẫn thiết kế ôtô – Ths. Lê Văn Tụy – Trường ĐH Bách Khoa - ĐH Đà Nẵng. [3]. Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ôtô – Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành. [4]. http:/Edmunds.com/ [5]. [6]. [7]. [8]. Tập tài liệu Toyota training của hãng TOYOTA.