CHƯƠNG 3 HỘP SỐ -HỘP PHÂN PHỐI

CHƯƠNG III
HỘP SỐ -HỘP PHÂN PHỐI
3.1. Khái quát chung về hệ thống.
3.1.1. Công dụng.
- Nhằm thay đổi tỷ số truyền và mômen xoắn từ động cơ đến các bánh xe
chủ động phù hợp với mômen cản luôn thay đổi và nhằm tận dụng tối đa công
suất của động cơ.
- Giúp cho xe thay đổi được chiều chuyển động.
- Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc không cần tách ly hợp.
- Dẫn động mômen xoắn ra ngoài cho các bộ phận đặc biệt đối với các xe
chuyên dụng.
- Cải thiện đường đặc tính công suất động cơ.
3.1.2. Yêu cầu.
- Có dãy tỷ số truyền phù hợp nhằm nâng cao tính năng động lực học và tính
năng kinh tế của ô tô.
- Phải có hiệu suất truyền lực cao, không có tiếng ồn khi làm việc, sang số
nhẹ nhàng, không sinh ra lực va đập ở các bánh răng khi gài số.
- Phải có kết cấu gọn bền chắc, dễ điều khiển, dễ bảo dưỡng hoặc kiểm tra
và sửa chữa khi có hư hỏng.
3.1.3. Phân loại.
Theo phương pháp thay đổi tỷ số truyền, hộp số được chia thành: hộp số có
cấp và hộp số vô cấp.
a. Hộp số có cấp được chia theo:
* Sơ đồ động
học gồm có:
-Loại có trục cố
định (hộp số hai
trục, hộp số ba
trục…).
-Loại có trục
không cố định

(hộp số hành
tinh một cấp,
hai cấp…).
* Dãy số truyền
gồm có:
-Một dãy tỷ số
truyền (3 số, 4
số, 5 số…).
Hình 3.1.Sơ đồ động học hộp số có cấp
22


-Hai dãy tỷ số truyền.
* Phương pháp sang số gồm có:
-Hộp số điều khiển bằng tay.
-Hộp số tự động.
* Theo hình dáng kết cấu
- Hộp số ngang
- Hộp số dọc
b. Hộp số vô cấp được chia theo:
- Hộp số thủy lực (hộp số thủy tĩnh, hộp số thủy động ).
- Hộp số điện.
- Hộp số ma sát.
3.2. Những hộp số thông dụng
Trên một số xe con để hệ thống truyền lực đơn giản người ta thường đặt động cơ
và cầu chủ động cùng phía ( phía trước đối với xe con và sau đối với xe khách) khi
đó hộp số là loại hai trục dọc hoặc ngang.
Số cấp của hộp số ảnh hưởng lớn đến tính năng động lực cũng như tính kinh tế
nhiên liệu của xe. Số cấp tăng lên thì tính năng động lực cũng như tính kinh tế
nhiên liệu đều tăng, công suất sử dụng để lấy đà và tăng tốc cũng nhanh hơn;

nhưng lúc đó số lần gài số phải tăng theo làm phức tạp điều khiển và kéo dài một
phần thời gian lấy đà.
3.2.1. Hộp số 5 cấp
a. Đặc điểm cấu tạo
Hộp số cơ khí bao gồm: Vỏ hộp số, trục sơ cấp, trục thứ cấp, trục trung gian, trục
bánh răng số lùi, các
bánh răng và cơ cấu
sang số.
1: Vị trí gài cấp số
tiến số 1
2: Vị trí gài cấp số
tiến số 2
3: Vị trí gài cấp số
tiến số 3
4: Vị trí gài cấp số
tiến số 4
5: Vị trí gài cấp số
tiến số 5
L: Vị trí gài cấp số
lùi
I: Trục sơ cấp
II: Trục trung gian
Hìh 3.2. Sơ đồ hộp số 5 cấp xe du lịch
III: Trục thứ cấp
- Trục sơ cấp (chủ động) I của hộp số là trục bị động của ly hợp, được đúc liền với
23


bánh răng chủ động, nó được gối trên 2 ổ bi một đặt trong lòng bánh đà, một đặt
trên vỏ hộp số. Trên trục chủ động có lỗ để đặt ổ bi cho trục bị động.

- Trục thứ cấp (bị động) III của hộp số được đặt trên ổ bi kim gối trong
bánh răng chủ động và ổ bi cầu đặt trên vách ngăn. Các bánh răng số được
lắp lồng không trên trục nhờ các ổ bi kim. Tâm của trục bị động thẳng hàng
với tâm trục chủ động.
- Trục trung gian II gồm các bánh răng có đường kính khác nhau, được
chế tạo thành 1 khối và bắt trặt trên trục. Khối bánh răng được lắp trên các
vòng bi đũa hoặc đúc liền với trục, trục trung gian được đặt trên các ổ bi gối
trên vỏ hộp số.
- Trục số lùi được lắp cố định trên vỏ hộp số, có bánh răng được lắp trên trục nhờ ổ
bi kim.
* Để nâng cao chất lượng động lực học và tính kinh tế của xe, ở hộp số 5 cấp: số 4
là số truyền thẳng còn số truyền 5 là số truyền tăng tỷ số truyền. Số truyền tăng tỷ
số truyền ( số 5) được sử dụng khi xe chạy không tải hoặc tải ít trên đường tốt.
b. Nguyên lý làm việc
- Khi chưa vào số ( số 0): mômen truyền từ trục chủ động I đến trục trung gian II
làm quay các cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp. Do các bánh răng lắp quay trơn
trên trục bị động III nên trục bị động không quay, mômen xoắn không truyền
xuống cầu chủ động.
- Khi gài số 1, 2, 3, 4, 5, L: gạt đồng tốc sang bánh răng quay trơn ở vị trí số
1,2,3,4,5 để nối bánh răng quay trơn với trục bị động III, mômen xoắn truyền từ
trục sơ cấp I đến trục trung gian II qua cặp bánh răng ơ vị trí gài số 1,2,3,4,5, L và
đồng tốc đến trục thứ cấp III
c. Sơ đồ hộp số xe tải 5 cấp

Hình 3.3. Sơ đồ hộp số 5 cấp trên xe tải, tất cả đồng tốc
24


3.2.2. Hộp số 10 cấp (xe KAMAZ)
* Ở ôtô KAMAZ-5320 sử dụng bộ chia cùng với hộp số chính, sơ đồ nguyên

lý cấu tạo và làm việc như sau:
Hình
3.4.
Sơ đồ

nguyên lý cấu tạo và làm việc của bộ chia và hộp số
chính ôtô KAMAZ-5320

răng truyền động chung (Zac) của hộp số chính. Hoặc gài đồng tốc của hộp số phụ
về vị trí 2p để truyền mômen xuống trục trung gian (II) theo cặp bánh răng truyền
động chung (Zap) của hộp số phụ. Như vậy, một trong hai cặp bánh răng này sẽ
25


luôn phiên nhau truyền mômen cho trục chung gian (II), còn cặp kia quay lồng
không (không mang tải). Còn khi gài đồng tốc hộp số phụ về vị trí 1p và gài đồng
tốc hộp số chính về vị trí 5 thì mômen không phải truyền qua bất kỳ cặp bánh răng
nào của hộp số chính cũng như số phụ ( truyền thẳng), do đó sẽ cho hiệu suất của
hộp số nhiều cấp cáo nhất ( xem như bằng 1 nếu bỏ qua các tổn thất khác).
* Kết cấu bộ chia và hộp số chính của ôtô KAMAZ-5320

Hình 3.5. Kết cấu bộ chia và hộp số chính của ôtô KAMAZ-5320

26


3.3. Dẫn động điều khiển hộp số
3.3.1. Kết cấu chung
Dẫn động điều khiển hộp số dùng để thực hiện việc chuyển số theo ý định của
người lái. Có thể điều khiển trực tiếp khi hộp số ở gần vị trí người lái, điều khiển

từ xa khi hộp số ở xa vị trí người lái, dẫn động qua hệ thống đòn, các đăng. Dù là
dẫn động kiểu loại nào cũng phải đảm bảo u cầu:
- Khơng tự động gài số, trả số hoặc nhảy số.
- Các cặp bánh răng đã gài ăn khớp hết chiều dài của răng.
- Khơng thể gài hai số cùng một lúc được.
- Khơng cho phép gài số lùi khi chưa mở khố hoặc làm thêm thao tác phụ hoặc
gài số lùi khác với gài số tiến.

Hình 3.6. Sơ đồ cơ cấu dẫn động điều khiển hộp số
3.3.2. Bộ đồng tốc
Để gài số người ta có thể sử dụng ống gài, bánh răng di
trượt hoặc đồng tốc. Trong
các cơ cấu trên thì cơ cấu đồng tốc cho phép gài số êm dòu,
tránh va đập nên nó được sử
dụng nhiều trong các hộp số của ôtô, đặc biệt trong
các ôtô hiện đại.
27


Các cơ cấu đồng tốc có nguyên lý làm việc giống nhau, nhưng
do kết cấu khác nhau
nên được chia thành các loại: Đồng tốc kiểu khoá hãm
và đồng tốc kiểu chốt.
* Cấu tạo tổng qt:

Hình 3.7. Sơ đồ cấu
tạo tổng qt đồng
tốc kiểu khố hãm

* Cấu tạo chi tiết

Hình 3.8. Sơ đồ cấu tạo chi tiết đồng tốc kiểu khố hãm
* Ngun lý hoạt động
- Khi tay số ở vị trí trung gian, mỗi bánh răng số được ăn khớp tương ứng với
bánh răng bị động và quay tự do quanh trục. Mayơ đồng tốc lắp với vành trượt
28


bằng các then hoa và phía trong lắp với trục cũng bằng then hoa. Vành đồng tốc ở
trạng thái tự do trong chế độ này.
- Giai đoạn bắt đầu của sự đồng tốc:
Khi cần gài số di chuyển, càng ăn khớp với rãnh trên ống trượt đẩy ống trượt .
Vì vành trượt khoá hãm được ăn khớp qua vấu lồi ở giữa của khoá hãm nên khi
ống trượt di chuyển đẩy khoá hãm cùng chuyển động theo. Khoá hãm tỳ vào
vành đồng tốc, đẩy vành đồng tốc ép vào phần côn của vành răng để bắt đầu đồng
tốc. Do sự khac nhau về tốc độ giữa ống trượt và bánh răng và do ma sát giữa
vành đồng tốc và phần côn của bánh răng nên vành đồng tốc chuyển động theo
chiều quay của bánh răng. Độ dịch chuyển này bằng với sự chênh lệch về độ rộng
khe và độ rộng của khoá hãm. Do vậy các then bên trong ống trượt và các vấu
hãm trên vành đồng tốc chưa đúng vị trí ăn khớp với nhau.
- Giai đoạn đồng tốc: Khi cần số tiếp tục di chuyển , lực tác dụng lên ống trượt
vượt qua lực của lò xo khoá hãm và ống trượt vượt qua phần vấu lồi của khoá
hãm tuy nhiên lúc này do chưa đồng tốc nên các then của ống trượt và vấu hãm
trên vành đồng tốc đang tỳ vào nhau. Vì vậy lực tác dụng lên ống trượt sẽ ấn
vành đồng tốc ép vào phần côn của bánh răng mạnh hơn. Điều này làm cho tốc
độ của bánh răng số trở nên đồng tốc với tốc độ của ống trượt.
- Giai đoạn hoàn toàn đồng tốc: Khi tốc độ của ống trượt và bánh răng số đã hoàn
toàn bằng nhau, vành đồng tốc bắt đầu quay tự do theo chiều quay. Kết quả là
then hoa bên trong ống trượt ăn khớp với then hoa trên bánh răng số.
3.3.3. Cơ cấu định vị, khoá trục trượt

a. Cơ cấu định vị

29


b. Khoá trục trượt

Có dạng then dung để liên kết giữa trục ly hợp và mayơ ly hợp và không cho
chúng trượt trên nhau
3.3.4. Cơ cấu gài số lùi
Bánh răng trung gian số lùi chỉ dịch chuyển khi hộp số được chuyển
sang số lùi. Khi gài vào số 5, bánh răng trung gian số lùi sẽ bị giữ ở vị trí số
trung gian.
Hoạt động của cơ cấu gài số lùi một chiều
Chuyển sang số 5
Khi hộp số được chuyển sang
số 5, trục càng gạt No. 3 dịch
chuyển sang bên phải, đẩy các
viên bi vào các rãnh xoi của
trục càng gạt No.2.
Chuyển số lùi
Khi hộp số được chuyển sang
số lùi, càng gạt số lùi dịch
chuyển sang bên trái bằng
vòng lò xo được lắp trên trục
càng gạt No. 3.
Hình 3.9. Cơ cấu gài số lùi
Chuyển từ số lùi sang vị trí số
trung gian
Tất cả trục càng gạt No. 3, các viên bi và càng gạt số lùi đều dịch chuyển

sang bên phải.

30


3.4. Hộp phân phối, hộp số phụ
* Chức năng
Hộp số phụ và hộp số phân phối được sử dụng trên xe có tính năng dẫn động
cao có từ 2 cầu chủ động trở lên, chúng có nhiệm vụ tăng thêm mômen của động cơ
truyền đến các cầu xe và phân phối mômen của động cơ đến các cầu chủ động.
* Phân loại
Hộp số phụ được chia ra các loại: Loại hai cấp giảm hoặc loại có một cấp
giảm, một cấp tăng và loại có ba cấp. Đặc biệt có hộp số phụ, có số lùi làm
tăng lực kéo của bánh xe chủ động và có khả năng lùi với tất cả các tay số.
3.4.1. Hộp số phụ 2 cấp
a. Cấu tạo :
b. Nguyên lý hoạt động
2

1

Hình 3.10. Hộp phân phối 2 cấp tốc độ

3
4

a.Số truyền thẳng.
b.Số truyền tăng.
Trục sơ cấp.
Bộ đồng tốc số 1.

Bộ đồng tốc tốc số 2.
Trục thứ cấp.

a

b

Khi ở số 0: Các bộ đồng tốc ở vị trí trung gian, mômen xoắn không
được truyền đến các cầu chủ động.
Khi gài số truyền thẳng: Bộ đồng tốc số 1 dịch chuyển về bên trái,
bộ đồng tốc số 2 dịch chuyển về bên phải. Thông qua các cặp bánh răng
ăn khớp mômen xoắn từ hộp số chính được truyền đến các cầu chủ động.
Đường truyền công suất được thể hiện trên hình vẽ.

31


Khi gài số truyền tăng: Cả 2 bộ đồng tốc dịch chuyển về bên trái, nhờ
sự ăn khớp của các bánh răng mômen từ hộp số chính được truyền đến
các cầu chủ động. Đường truyền công suất được thể hiện trên hình vẽ.
3.4.2. Cơ cấu gài số phụ
- Vị trí số trung gian:
Mỗi bánh răng số được vào khớp với bánh răng bị động tơng ứng và
chạy lồng không trên trục.
- Bắt đầu quá trình đồng tốc:
Khi dịch chuyển cần chuyển số, cần chuyển số nằm trong rãnh trong
ống trượt, dịch chuyển theo chiều mũi tên. Vì phần nhô ra ở tâm của khoá
chuyển số được gài vào rãnh của ống trượt, khoá chuyển số cũng dịch
chuyển theo chiều mũi tên cùng một lúc, và đẩy vòng đồng tốc vào mặt côn
của bánh răng số, bắt đầu quá trình đồng tốc.

- Giữa quá trình đồng tốc:
Khi dịch chuyển tiếp cần chuyển số, lực đặt lên ống trượt sẽ thắng lực
lò xo của khoá chuyển số và ống trượt trùm lên phần nhô ra của khoá này.
- Kết thúc quá trình đồng tốc:
Lực đang tác dụng lên vòng đồng tốc trở nên mạnh hơn và đẩy phần
côn của bánh răng số. Điều này làm đồng bộ tốc độ của bánh răng số với tốc
độ của ống trượt gài số. Khi tốc độ của ống trượt gài số và bánh răng số trở
nên bằng nhau, vòng đồng tốc bắt đầu quay nhẹ theo chiều quay này. Do đó,
các then của ống trượt gài số ăn khớp với các rãnh then của vòng đồng tốc.
- Kết thúc việc chuyển số: Sau khi then của ống trượt gài số ăn khớp với
rãnh then của vòng đồng tốc, ống trượt tiếp tục dịch chuyển và ăn khớp với
rãnh then của bánh răng số. Khi đó, việc chuyển số sẽ kết thúc.
3.5. Truyền lực vô cấp
3.5.1 Biến mô thuỷ lực

1
32
2

3


Hìnhvừa
3.11.
Biến mô
Bộ biến mô vừa truyền
khuyếch
đạithủy
mô lực
men từ động cơ vào hộp

1. Bánh
2. Bánh
tuabinsử dụng dầu 3.
Bánh
stato
số (Bộ truyền
bánhbơm
răng hành tinh)
bằng việc
hộp
số tự
động
(ATF) như một môi chất.
Bộ biến mô gồm bánh bơm, bánh tuabin, khớp một chiều, stato và vỏ
biến mô chứa tất cả các bộ phận đó. Bộ biến đổi được đổ đầy ATF do bơm
dầu cung cấp. Động cơ quay và bánh bơm quay, và dầu bị đẩy ra từ bánh
bơm thành một dòng mạnh làm quay bánh tua bin.
a. Bánh bơm
Bánh bơm được bố trí
nằm trong vỏ bộ biến mô và nối
với trục khuỷu qua đĩa dẫn
động. Nhiều cánh hình cong
được lắp bên trong bánh bơm.
Một vòng dẫn hướng được lắp
trên mép trong của các cánh
để đườngdẫn dòng dầu được
êm.
Hình 3.12. Cấu tạo bánh bơm
b. Bánh tua bin

33


Rất nhiều cánh được lắp lên bánh tuabin giống như trường hợp bánh
bơm. Hướng cong của các cánh này ngược chiều với hướng cong của cánh
của bánh bơm. Bánh tua bin được lắp trên trục sơ cấp của hộp số sao cho các
cánh bên trong nó nằm đối diện với các cánh của bánh bơm với một khe hở
rất nhỏ ở giữa.
c. Stato
Stato nằm giữa bánh bơm và
bánh tua bin. Qua khớp một chiều
nó được lắp trên trục stato và trục
này được cố định trên vỏ hộp số.
* Hoạt động của Stato
Hình 3.13. Cấu tạo bánh tua bin
Dòng dầu trở về từ bánh tua
bin vào bánh bơm theo hướng cản
sự quay của bánh bơm. Do đó, stato
đổi chiều của dòng dầu sao cho nó
tác động lên phía sau của các cánh
trên bánh bơm và bổ sung thêm lực
đẩy cho bánh bơm do đó làm tăng
Hình 3.14. Vai trò của stato
mômen.
3.5.2. Hộp số hành tinh

34