Hộp số ô tô là gì ? Cấu tạo và nguyên lý hộp số sàn ô tô?

Hộp số ô tô là một bộ phận để tăng và giảm tốc độ của động cơ bằng bánh răng và biến đổi nó thành mômen quay để truyền đến các bánh xe dẫn động.

Vai trò của hộp số ô tô

(1) Để nối/ngắt công suất truyền từ động cơ bằng cách điều khiển cần chuyển số.
(2) Để tăng mômen quay khi khởi hành và leo dốc.
(3) Để truyền động đến các bánh xe ở tốc độ cao khi đang chạy với tốc độ lớn.
(4) Để truyền động đến các bánh xe khi chạy lùi.

Sự cần thiết của việc chuyển số

 Đồ thị ở bên trái trình bày các đường cong tính năng truyền động chỉ rõ mối quan hệ giữa lực truyền động và tốc độ của xe từ số 1 đến số 6.

1. Các đường cong tính năng truyền động 

Nói một cách lý tưởng, đường biểu diễn lực truyền động của động cơ cần phải thay đổi liên tục như đường cong A ở đồ thị này. Tuy nhiên, lực truyền động thực tế của hộp số loại thông thường không thay đổi liên tục từ số 1 đến số 6.

Do đó, lực truyền động của động cơ sẽ có hiệu quả khi thu hẹp khu vực gạch chéo trong đồ thị để gần với đường cong này.

Có thể phỏng đoán rằng lực truyền động sẽ đến gần đường cong lý tưởng A khi tăng số lượng các số truyền lên. Tuy nhiên, thiết kế của hộp số như vậy sẽ trở nên phức tạp và làm cho việc điều khiển hộp số của người lái cũng phức tạp.

Vì vậy, số lượng các số truyền là từ 4 đến 6.

Số truyền 5 được sử dụng nhiều nhất.

(1) Khởi hành

Khi xe khởi hành, cần có công suất lớn, nên người ta sử dụng số truyền 1 có lực truyền động lớn nhất.

(2) Xe chạy

Sau khi khởi hành, người ta dùng số 2 và số 3 để tăng tốc độ của xe.

Người ta dùng các số truyền này vì chúng có giới hạn tốc độ cao hơn số 1 và cần không nhiều lực truyền động.

(3) Xe chạy ở tốc độ cao

Khi xe chạy ở tốc độ cao, người ta dùng các số 4, số 5 và số 6 để tiếp tục tăng tốc độ của xe. Việc sử dụng các số truyền với lực truyền động nhỏ và hạ thấp tốc độ của động cơ sẽ giảm mức tiêu thụ nhiên liệu.

(4) Chạy lùi

Khi sử dụng số lùi, bánh răng trung gian số lùi được nối khớp, bánh răng số lùi sẽ đổi 

Tỷ số truyền giảm tốc hộp số sàn

1. Tỷ số truyền giảm tốc

Tỷ số truyền giảm tốc hộp số sàn được thể hiện như sau:

Nếu bánh răng bị động có 38 răng và bánh răng chủ động có 12 răng chẳng hạn, thì tỷ số truyền giảm tốc của số 1 là 38/12 = 3,166.

Khi trục sơ cấp truyền chuyển động quay và mômen quay cho trục thứ cấp, tốc độ quay sẽ giảm xuống và mômen quay sẽ tăng lên theo tỷ số truyền giảm tốc của các bánh răng này.

Mômen đầu thứ cấp = Mômen đầu sơ cấp x Tỷ số truyền

Số vòng quay đầu sơ cấp = Số vòng quay đầu thứ cấp x Tỷ số truyền

Điều này cho thấy rằng tỷ số truyền càng lớn thì mômen quay càng tăng, còn số vòng quay cànggiảm..

Nghĩa là xe có thể chạy ở tốc độ càng cao khi tỷ số truyền càng nhỏ, mặc dù lực truyền động giảm xuống.

Các cơ cấu vận hành hộ số sàn ô tô

1. Loại điều khiển từ xa

Loại này liên kết cần chuyển số với hộp số bằng cáp hoặc các thanh nối, v.v..

Người ta dùng loại này ở các xe FF, và có đặc điểm là gây ra ít rung động và tiếng ồn, và có thể dễ dàng thiết kế vị trí của cần chuyển số.

2. Loại điều khiển trực tiếp

Loại này lắp cần chuyển số trực tiếp trên hộp số. Người ta dùng loại này ở các xe FR vì các thao tác chuyển số nhanh và dễ xử lý.

Đường truyền công suất của hộp số sàn ô tô

Người ta đặt hộp số ngang ở đầu bên trái hoặc bên phải của động cơ lắp ngang ở các xe FF.

Người ta đặt hộp số dọc ở phía sau của động cơ lắp dọc ở các xe FR.

1. Điều khiển hộp số ngang

 Vị trí số trung gian

Công suất từ động cơ không được truyền từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp, nên cũng không truyền sang bộ vi sai.

Mũi tên xanh: Truyền công suất

Mũi tên đỏ: Chiều quay

Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay còn chiều rộng của mũi tên thể hiện mômen quay.

Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, còn chiều rộng của mũi tên càng rộng mômen quay càng lớn.

Số 1

Bánh răng của trục thứ cấp ăn khớp với bánh răng số 1 của trục sơ cấp truyền công suất đến bộ vi sai qua bánh răng dẫn vi sai.

Mũi tên xanh: Truyền công suất

Mũi tên đỏ: Chiều quay

Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay còn chiều rộng của mũi tên thể hiện mômen quay.

Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, còn chiều rộng của mũi tên càng rộng mômen quay càng lớn.

 Số 3

Bánh răng trục thứ cấp đang quay ăn khớp với bánh răng số 3 của trục sơ cấp truyền công suất đến bộ vi sai qua bánh răng dẫn vi sai.

Mũi tên xanh: Truyền công suất

Mũi tên đỏ: Chiều quay 

Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay còn chiều rộng của mũi tên thể hiện mômen quay.

Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, còn chiều rộng của mũi tên càng rộng mômen quay càng lớn. 

 Số lùi

Gài khớp bánh răng trung gian số lùi với bánh răng số lùi của trục sơ cấp.

Gài khớp bánh răng của trục thứ cấp với bánh răng trung gian số lùi truyền công suất để quay ngược chiều đến bộ vi sai qua bánh răng dẫn vi sai.

Mũi tên xanh: Truyền công suất

Mũi tên đỏ: Chiều quay

Mũi tên tím: Chiều quay của bánh răng đảo chiều lồng không

Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay còn chiều rộng của mũi tên thể hiện mômen quay.

Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, còn chiều rộng của mũi tên càng rộng mômen quay càng lớn.

Mũi tên xanh: Truyền công suất

Mũi tên đỏ: Chiều quay

Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay còn chiều rộng của mũi tên thể hiện mômen quay.

Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, còn chiều rộng của mũi tên càng rộng mômen quay càng lớn. 

Hộp số dọc

 Đối với hộp số dọc trục sơ cấp và trục thứ cấp được bố trí trên cùng một đường tâm và bánh răng đảo chiều liên kết trục sơ cấp và trục thứ cấp để truyền công suất.