Đồ án nghiên cứu tính toán thiết kế hộp số xe du lịch

LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Ngành
công nghiệp ô tô là một trong nhưng ngành đang trong quá trình phát triển mạnh,
với nhiều nhà máy sản xuất tiên tiến mọc lên. Nhưng giá thành của những chiếc xe
vẫn có quá cao so với thu nhập trung bình của đất nước. Vì thế vấn đề lơn đặt ra
cho đất nước ta là phải xây dựng và phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam để
đến năm 2020 trở thành một ngành công nghiệp quan trọng của đất nước, có khả
năng đáp ứng ở mức cao nhất nhu cầu thị trường trong nước và tham gia vào thị
trường khu vực và thế giới. Việc sản xuất một số loại động cơ, hộp số, bộ truyền
động và phụ tùng trong nước cũng là một vấn đề quan trọng trong chiến lượt phát
triển ngành công nghiệp ô tô của chính phủ.
Hộp số là một bộ phận quan trọng không thể thiếu của ô tô, nó ảnh hưởng trực
tiếp đến quá trình chuyển động của ô tô. Trong quá trình học tập và thực tập em đã
nắm bắt được những kiến thức cơ bản về hộp số ô tô. Việc tìm hiểu nghiên cứu các
loại hộp số đang có trên thị trường là rất cần thiết, rất bổ ích cho quá trình sữa chữa
các dòng xe từ cơ bản đến hiện đại hiện nay.
Với đồ án “ Nghiên cứu hộp số ô tô trên các dòng xe du lịch từ 5 đến 9 chỗ”
Em đã nghiên cứu được các loại hộp số đang được dùng phổ biến trên thị trường,
nhằm củng cố kiến thức, nâng cao hiểu biết. Với thời gian có hạn, em đã cố gằng
trình bày những vấn đề cơ bản về hộp số.
Qua đồ án này, em đã ý thức được tầm quan trong của ngành công nghiệp ô
tô, và là những kỹ sư tương lai cho đất nước cần có những phương pháp học tập,
nghiên cứu mới nhằm phát triển ngành công nghiệp ô tô cho đất nước.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ
TRÊN XE DU LỊCH
1.1. Lịch sử về hộp số

1.1.1. Hộp số sàn
Sự ra đời của hộp số sàn được ví như trái tim của hệ thống truyền lực, hộp số
biến đổi mô-men, tốc độ làm việc của động cơ sao cho phù hợp với điều kiện làm
việc của bánh xe trên đường. Kể từ khi phát minh nổi tiếng của George Selden về
bộ truyền động cầu trước kết hợp với động cơ 3 xi lanh đặt nằm ngang trở thành
thiết kế trên xe hơi, có rất ít ý tưởng mới phù hợp.
Giới thiệu vào năm 1894, bản phác thảo đầu tiên của hộp số cận đại do hai kỹ
sư người Pháp, Louis-Rene Panhard và Emile Levassor đưa ra đã không mang về
cho hai ông vinh quang mà ngược lại phải nhận những chỉ trích.
Buổi thuyết trình không thành công, chiếc xe mô hình bị chết máy, nội dung
bị cắt bớt chỉ còn trình bày trên bảng đen. Một tờ báo viết "kẻ bịp bợm đã dùng
nhiều trò mánh khóe để lừa gạt công chúng hâm hộ cùng với chiếc xe mới”. Có lẽ
các nhà phát minh nên bỏ qua buổi nói chuyện công nghệ và sử dụng mô tả vừa đủ.
Những gì họ đã làm thật thô thiển.
Thời ấy, kết cấu truyền động khá đơn giản bằng bộ truyền đai hoặc bộ truyền
bánh răng côn. Xe chỉ có thể chạy với tốc độ đa 32 km/h. Khi gặp vật cản trên
đường, tài xế phải dừng lại gài số thấp.
F. W. Lanchester, một trong những người tiên phong trong lĩnh vực ôtô ở Anh,
mô tả về chiếc xe của ông gồm hai cấp truyền đai, một cho tốc độ thấp, cần mômen lớn và một ở tốc độ cao, mô-men nhỏ.
Một năm sau cuộc hộp báo tai tiếng, Panhard and Levassor nổi danh trở lại
không những chỉ với riêng hộp số mà còn toàn bộ hệ thống truyền lực. Lần này, họ
đã có chiếc xe đầu tiên sẵn sàng chạy khi đạp ga. Bên cạnh đó họ cũng đã có
rấtnhiều thay đổi về ý tưởng. Thực tế, nó là một mẫu đã đáp ứng được hầu hết các
yêu cầu của xe được xây dựng vào những năm 90 và cả những năm sau đó.
Không giống như mẫu xe hiện thời, thiết kế mới có động cơ đặt dọc phía
trước, truyền công suất ra cầu sau thông qua ly hợp và hộp số trượt 3 cấp và cầu
3


chuyển động bằng xích. Nó gần giống như hệ thống truyền lực trên các xe hiện đại,

nhưng chưa có vi sai và bán trục chủ động. Tuy nhiên, vào năm 1898, điều này đã
trở thành hiện thực khi nhà triệu phú Louis Renault kết nối công suất thành công từ
động cơ đặt dọc, qua hộp số tới cầu sau “sống” bằng trục kim loại.
Cầu sau “sống” hay còn gọi là vi sai cầu sau, cái mà Renault đã làm phù hợp với ý
tưởng phát triển của một người Mỹ có tên C. E. Duryea vào năm 1893. Vì đã khắc
phục vấn đề mòn lốp, nên phát minh này được hầu hết các nhà sản xuất ôtô áp
dụng. Vi sai bao gồm một cụm bánh răng răng khớp làm nhiệm vụ phân chia công
suất cho hai bánh của cầu sau. Nó cho phép bánh phía ngoài quay nhanh hơn bánh
trong khi xe quay vòng.
Năm 1904, hộp số sàn sang số trượt của Panhard-Levassor đã được hiện thực
hóa bởi hầu hết các nhà sản xuất ôtô. Dù tồn tại dưới dạng này hay dạng khác thì
chúng vẫn còn được sử dụng cho đến thời gian gần đây. Hiển nhiên, đã có những
cải tiến, thay đổi quan trọng nhất là hệ thống đồng bộ hóa cho phép quá trình ăn
khớp giữa cách bánh răng diễn ra một cách trôi chảy, không phát sinh va đập. Hộp
số trang bị bộ đồng tốc được Cadillac sử dụng lần đầu tiên vào năm 1928. Sau khi
được Porsche phát triển, phát minh này đã trở nên phổ biến cho đến tận ngày nay.
Khoảng thời gian kể từ khi hộp số sàn xuất hiện cho đến thời điểm phát minh
ra bộ đồng tốc, có một sự cố gắng khác cũng nhằm đơn giản quá trình sang số. Đó
chính là hộp số có cấu tạo từ bộ truyền bánh răng hành tinh, xuất hiện lần đầu tiên
trên mẫu Ford Model T 1908.
Bộ truyền bánh răng hành tinh bao gồm một bánh răng trung tâm hay còn
được gọi là bánh răng mặt trời, một số bánh răng hành tinh ăn khớp xung quanh.
Ngày nay, bộ truyền hành tinh được sử dụng trên hộp số tự động nhiều hơn trên số
sàn.
Một vài loại số sàn phức tạp sử dụng bánh răng hành tinh đã được đưa ra,
Wilson Preselector là một trong những hộp số như thế. Nó từng được sử dụng vào
những năm 30. Hệ thống sử dụng 4 bộ truyền bánh răng hành tinh riêng rẽ, cho
phép lái xe chọn trước một tỷ số truyền bằng cách di chuyển cần điều khiển nhỏ
cạnh trục lái.
4

1.1.2. Hộp số tự động
Kể từ khi hộp số Panhard-Levassor ra đời, tất cả các phát minh hay cải tiến
khác đều nhằm mục đích làm cho quá trình sang số dễ dàng hơn. Tất nhiên dễ nhất
là quá trình chuyển số được thực hiện một cách tự động. Đó là lý do giải thích vì
sao Sturtevant, anh trai của Boston, giới thiệu hộp số tự động vào năm 1904.
Quả văng ly tâm điều khiển sự ăn khớp của các bánh răng theo tốc độ, Quá
trình sang số không cần đến sự đóng mở của ly hợp. Tuy nhiên bộ truyền này gặp
lỗi, trọng lượng thường lệch bề một bên.
Reo đã có một sự cố gắng đầy ý nghĩa vào năm 1934 khi cho ra đời hộp số
Reo Self-Shifter gồm hai bộ truyền mắc nối tiếp. Bộ truyền thứ nhất tự động
chuyển số bằng cách điều khiển quá trình đóng mở ly hợp ma sát nhiều đĩa theo tốc
độ xe. Bộ truyền thứ 2 được điều khiển bằng tay nhưng chỉ sử dụng khi động cơ
cần tỷ số truyền thấp.
Năm 1937, Oldsmobile tung ra hộp số bán tự động 4 cấp được gọi “ hộp số an
toàn tự động”. Tài xế không cần sử dụng tới bàn đạp ly hợp và cần số khi xe
chuyển từ số 1 sang số 2 hoặc từ 3 lên 4. Áp suất dầu điều khiển bộ truyền hành
tinh. Điểm sang số được thiết lập sẵn theo tốc độ động cơ. Đã có 28.000 chiếc
Oldsmobile 1938 trang bị hộp số này. Khía cạnh an toàn mà các nhà sản xuất đưa
ra ở đây: lái xe có thể tập trung trên đường nhiều hơn vì không cần thao tác chuyển
số.
Hộp số an toàn xuất hiện như một điềm báo trước sự ra đời của hộp số GM
Hydra-Matic vào năm 1939. Ngay sau đó, Oldsmobile đã trang bị cho các mẫu xe
phiên bản 1940.
Buick đã được trang bị hộp số bán tự động 5 cấp trên bản đặc biệt vào năm
1938, nhưng đã có một số vấn đề phát sinh nên nó chỉ được hiện thực hóa vào
những năm tiếp theo.
Hydra-Matic gồm 3 bộ truyền bánh răng hành tinh, điều khiển thủy lực. Bộ
kết nối thủy lực làm nhiệm vụ truyền công suất từ động cơ sang hộp số thay cho ly

hợp.
5


Danh tiếng về bộ kết nối thủy lực đi tới Chrysler, nơi đã phát triển mẫu ý
tưởng vào năm 1937. Tuy nhiên, Chrysler đã không sử dụng cho đến năm 1941,
khi hộp số Chrysler Fluid Drive được giới thiệu. Tuy đây không phải hộp số tự
động, nhưng nó là hộp số tiêu chuẩn cùng kết nối thủy lực, không có ly hợp.
Ý tưởng đã có từ lâu, nhưng đến năm 1948 hộp số tự động hoàn toàn mới
xuất hiện, sử dụng biến mô thủy lực và bộ truyền bánh răng hành tinh như ngày
nay. Chiếc Buick Roadmaster vinh dự là mẫu xe đầu tiên trang bị Dynaflow, một
trong những mẫu hộp số tự động hiện đại, như là một option giá 244 USD. Trong
vòng 3 năm, 85% Buick đã có Dynaflow.
1.1.3. Hốp số ly hợp kép (DTC)
Người đã sáng tạo ra hệ thống ly hợp kép là một kỹ sư ô tô trẻ tuổi, Adolphe
Kegresse được biết đến nhiều nhất trong vai trò người đã phát triển loại xe halftrack (với bánh lốp đằng trước và bánh xích phía sau), giúp chiếc xe có thể vượt
qua nhiều loại địa hình phức tạp khác nhau. Năm 1939, Kegresse đã thai nghén ý
tưởng về hệ thống hộp số trang bị ly hợp kép với hy vọng sử dụng nó trong chiếc
xe huyền thoại, Citroen “Traction”. Thật không may, tình hình tài chính bất lợi đã
ngăn cản kế hoạch phát triển xa hơn của dự án này.
Cả Porsche và Audi phát triển những ý tưởng về hệ thống ly hợp kép, mặc dù
nó chỉ được sử dụng trên những phiên bản xe đua hạn chế. Những chiếc 956 và
962 phiên bản xe đua đã được lắp đặt hệ thống Porsche Dual Klutch (hệ thống ly
hợp kép Porsche).
Năm 1986, chiếc 962 đã chiến thắng giải đua Monza 1000km dành cho xe
prototype (Monza 1000km World Sports Prototype Championship). Audi cũng làm
nên lịch sử năm 1985 khi chiếc Sport Quatro S1 Rally được trang bị hộp số với ly
hợp kép, đã chiến thắng đỉnh Pikes Peak trong một cuộc đua lên đỉnh ngọn núi cao
đến 4300m.
Tuy nhiên, việc sản xuất thương mại hộp số với ly hợp kép không được tiến

hành cho đến hiện nay, khi VW là người tiên phong trong việc sản xuất đại trà
hộpsố với ly hợp kép dưới sự cho phép của công ty BorgWarners’ DualTronic.
Hiện nay, những chiếc xe được trang bị công nghệ DTCs chỉ có bán tại châu Âu
6


bao gồm: Beatle, Golf, Touran và Jetta của Volkswagen; TT và A3 của Audi; Altea,
Toledo, Leon của Seat và Skoda Octavia.
Ford là đại gia thứ hai ứng dụng sản xuất công nghệ ly hợp kép, với sự liên
kết của Ford Châu Âu và nhà sản xuất mà Ford góp 50% vốn trong liên doanh
GETRAG-Ford. Đây chính là hệ thống mà Ford gọi là Powershift System, một hộp
số sáu tốc độ với hệ thống ly hợp kép xuất hiện lần đầu tại triển lãm Ôtô Quốc tế
Frankfurt 2005. Với sự trưởng thành như thế, các chuyên ra đã đặt ra câu: liệu
trong tương lai, DCT sẽ loại bỏ hộp số kiểu CVT không?
1.1.4. Hộp số vô cấp (CVT)
Hơn 500 trước đây, Leonardo da Vinci là người đặt ý tưởng cho hộp sô vô cấp
CVT ( Continuously Variable Transmission –hay hộp số có tỷ số truyền biến thiên
vô cấp).
1490 - Leonardo da Vinci phác thảo những ý tưởng đầu tiên về CVT
1886 - Hộp số CVT đầu tiên được đăng ký bản quyền
1935 - Adiel Dodge đã đăng ký bản quyền CVT tại Mỹ.
1939 - Hộp số tự động hoàn toàn đầu tiên dựa trên hệ bánh răng hành tinh.
1958 - Nhà sản xuất xe hơi Daf (Hà Lan) sản xuất CVT cho xe hơi.
1989 - Subaru Justy GL là chiếc xe đầu tiên được bán tại Mỹ có trang bị CVT
2002 - Saturn Vue lắp CVT được giới thiệu.
2004 - Ford bắt đầu đưa CVT vào sản xuất.
1.2. Giới thiệu chung về hộp số
1.2.1. Công dụng
Trên các bộ phận tổng thành của ô tô thì hộp số là bộ phận rất quan trọng và
không thể thiếu của hệ thống truyền lực. Với tốc độ động cơ cao thì không thể đảm

bảo cho ô tô hoạt động được, để đảm bảo cho ô tô hoạt động bình thường, phù hợp
với từng điều kiện đường xá cũng như yêu cầu chuyển hướngcủa ô tô, người ta chế
tạo ra một bộ phận gọi là hộp sô để đảm bảo yêu cầu trên.
- Hộp sô dùng để thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực trong quá trình
chuyển động của ô tô nhằm thay đổi lực kéo ở các bánh xe chủ động và thay đổi
vận tốc chuyển động của ô tô trong khoảng rộng tùy ý theo sức cản bên ngoài.
7


- Thực hiện chuyển động lùi của ô tô.
- Tác động cơ đang làm việc ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoản thời gian
tùy ý ( khi nạp điện, cho động cơ chạy không tải để tăng nhiệt độ nước làm mát
trước khi khởi hành, để bôi trơn động cơ tốt hơn, để qua trục thử công suất,…)
1.3.2. Phân loại
Có rất nhiều các phân loại hộp số như: Phân loại hộp số theo đặc tính truyền
moomen, theo đặc điểm môi trường truyền moomen, theo phương pháp dẫn động
điều khiển, phân loại theo hộp sô cơ khí có cấp… Dưới đây là một số phân loại cơ
bản.
1.3.2.1. Theo đặc tính truyền moment
- Hộp số vô cấp
- Hộp số có cấp
- Hộp số kết hợp vô cấp với có cấp
1.3.2.2. Theo môi trường truyền moment
- Hộp số cơ khí: Truyền mô men xoắn bằng các bộ truyền cơ khí, phổ biến
nhất là bộ truyền bánh răng.
- Hộp số loại thủy lực: Truyền mô men xoắn nhờ năng lượng dòng chất lỏng.
Hộp số loại thủy lực có cấu tạo phức tạp, giá thành chế tạo cao,
hiệu suất truyền động thấp.
- Hộp số loại điện: Truyền momen xoắn từ động cơ đốt trong đến các bánh xe
chủ động nhờ dòng điện. Loại này cũng ít được sử dụng do có trọng lượng lớn và

hiệu suất thấp.
- Hộp số loại liên hợp thường là hộp số thủy cơ – kết hợp giữa bộ biến mô
men thủy lực với hộp số hành tinh tạo thành truyền động thủy cơ và có thể tự động
chuyển số.
1.3.2.3. Theo phương pháp dẫn động điều khiển hộp số
- Điều khiển bằng tay
- Điều khiển tự động
- Điều khiển bán tự động
8


1.3.2.4. Theo hộp số cơ khí có cấp
Theo số lượng trục chia ra hộp số đồng trục, hai trục hoặc ba trục.
- Hộp số đồng trục: Các trục lồng vào nhau kết hợp với khớp gài ma sát gài
số.
- Hộp số hai trục: trục sơ cấp (trục vào) và trục thứ cấp (trục ra) bố trí không
đồng tâm nhau.
- Hộp số ba trục: trục thứ cấp và trục sơ cấp đặt đồng tâm và có thêm trục
trung gian.
Theo đặc điểm bố trí trục có hộp số trục ngang, hộp số đặt dọc
- Hộp số đặt ngang: Các đường tâm trục vuông góc với trục đối xứng dọc của
ô tô
- Hộp số đặt dọc: Các đường tâm trục đặt nằm trong mặt phẳng song song với
trục đối xứng dọc của ô tô
Trên đây là một số các bố trí và một số loại hộp số thường dùng trên xe du
lịch. Hiện nay, ô tô du lịch sử dụng hai loại là hộp số có cấp và hộp số vô cấp. Hộp
số cơ khí có cấp có ưu điểm kết cấu đơn giản giá thành rẻ, đảm bảo các yêu cầu về
tỷ số truyền, đáp ứng yêu cầu sử dụng ô tô. Đối với ô tô du lịch người ta thường
sử dụng hộp số 4 cấp hay 5 cấp. Ngày nay, hộp số tự động được sử dụng rộng rãi
trên ô tô du lịch tuy với giá thành cao nhưng nó đáp ứng được yêu cầu cao về kỹ

thuật sử dụng so với hộp số thường hộp số tự động có các ưu điểm sau : giảm mệt
mỏi cho người lái xe vì không phải thao thác đóng ngắt ly hợp, chuyển số tự động,
êm dịu, thích hợp với tình trạng mặt đường, tránh cho động cơ và hệ thống truyền
lực tránh bị quá tải. Viêc phân tích kết cấu từng dạng hộp số sẽ được trình bày
trong chương sau.

9


CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KÊT CẤU HỘP SỐ SỬ DỤNG
TRÊN XE DU LỊCH
Hiện nay trên xe du lịch sử dụng rất nhiều các loại hộp số, mỗi loại hộp số có
tính có tính năng riêng, ưu và nhược điểm khác nhau. Phần này sẽ tập trung phân
tích kết cấu là rõ ưu nhược điểm của từng loại hộp số.
2.1. Hộp số 3 trục
2.1.1. Kết cấu hộp số 3 trục
Với hộp số 3 trục kết cấu thường có ít nhất ba trục truyền động: Trục sơ cấp
lắp đồng trục với trục thứ cấp, ngoài ra còn có thêm một trục trung gian.
2.1.1.1.Trục hộp số: Trục hộp số có nhiêm vụ truyền mô men xoắn từ động cơ
đến các bánh xe chủ động.
Trục sơ cấp: Một đầu có then hoa để lắp với đĩa ma sát của ly hợp, một đầu
chế tao bánh răng liền trục

Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo hộp số ba trục
1. Trục sơ cấp; . Vòng bi phìa trước trục sơ cấp; 3. 3. Bộ đồng tốc No.1; 4. Vỏ hộp số; 5.
Bộ đồng tốc No.2; 6. Tấm trung gian; 7. Vòng bi trục thứ cấp; 8. Cặp bánh răng số 5; 9. Trục thứ
cấp hộp số; 10. Bộ đồng tốc No.3; 11. Vòng bi giữa trục trung gian; 12. Cặp bánh răng số 1;

10

13. Cặp bánh răng số lùi; 14. Cặp bánh răng số 2; 15. Cặp bánh răng số 3; 16. Trục trung gian;
17. Cặp bánh răng luôn ăn khớp sô 4; 18. Vòng bi phía trước trục trung gian.

Trục trung gian: Trên trục trung gian có các bánh răng được cố định với trục
(bằng then hoa hoặc chế tạo liền trục), đó là các bánh răng: số 4, số 3, số 2, số lùi
và số 1. Ở cuối trục trung gian có lắp bánh răng lồng không số 5 và bộ đồng tốc
No.3 (để cài số 5) , trục trung gian được cố định trên vỏ hộp số nhờ 2 ổ bi đũa kim.
đường kính bé do đặt trục ngay trên thành vỏ chứ không qua ổ bi, khối bánh răng
đặt trên trục trung gian bằng ổ trượt, ổ thanh lăn dài không bị dồn về một phía
trong khi làm việc thì giữa các ổ bi có đặt bạc ngăn cách.
Trục thứ cấp hộp số: Được cố định bằng một ổ bi ở phía cuối trục sơ cấp và
một ổ bi trên tấm trung gian.Trên trục thứ cấp có các bánh răng lồng không số 1,
số2, số 3, số 4 và các bộ đồng tốc No.1 và No.2.
Đầu trước trục thứ cấp đặt tựa lên trục sơ cấp, còn đầu sau tựa lên vỏ hộp số
qua ổ lăn có bộ phận định vị.Với ô tô du lịch ở gối đỡ trước của trục thứ cấp
thường đặt ổ thanh lăn loại kim. Hiện nay đã áp dụng phương pháp đặt thanh lăn
loại kim không cần vòng ngăn cách. Khi đặt như thế có thể rút trục ra mà bi vẫn
nằm trong ổ theo nguyên tắc tự giữ. Ở gối đỡ sau của trục thứ cấp chủ yếu dùng ổ
bi hướng kính một dãy, có thể cố định ổ bi bằng vòng hãm xẻ rãnh hoặc bằng mặt
bích ở vòng ngoài. Trên trục có then hoa để lắp bộ đồng tốc và các bánh răng.
Bánh răng lắp trên trục thứ cấp thường có hai cách : Quay trơn trên trục nhờ bạc
lót hay ổ bi đũa (sử dụng kèm theo bộ đồng tốc) và lắp then hoa trên trục di chuyển
theo chiều trục.
Trục số lùi: Tất các hộp số đều phải có số lùi. Sự bố trí số lùi cũng có thể theo
nhiều kiểu. Bánh răng số lùi ngoài việc đảm bảo tỷ số truyền nhất định, khi không
ở vị trí số lùi không được ăn khớp với bánh răng ở trục thứ cấp. Bánh răng của số
lùi phải đảm bảo ăn khớp dễ dàng, không chạm các bánh răng khác. Trục bánh
răng số lùi đặt trên gối đỡ của vỏ hộp số không ược va chạm với bánh răng của
trục thứ cấp.

Bánh răng: Hộp số ô tô du lịch yêu cầu sử dụng bánh răng là bánh răng
nghiên (có trường hợp sử dụng bánh răng thẳng ở số lùi). Bánh răng nghiên có ưu
11


điểm là ăn khớp êm dịu giảm tiếng ồn, nhưng cơ cấu điều khiển phức tạp hơn. Để
đảm bảo chất lượng lâu dài của bánh răng, bánh răng thường được chế tạo từ thép
hợp kim, ví dụ như thép 40X, 20X, 12XH4A…
Ổ bi: Ổ bi được chọn theo hệ số khả năng làm việc, ôtô du lịch thường dùng ổ
bi hướng kính một dãy vì loại này nhận lực hướng kính tốt và một ít lực chiều trục.
Đối với đầu trước của trục thứ cấp lồng vào trong trục sơ cấp người ta dùng ổ
thanh lăn hình trục, nó có đặc điểm là chịu lực hướng kính tốt so với bi hướng kính
cùng kích thước, chúng có kết cấu nhỏ gọn nên được lắp ở đầu trước của trục thứ
cấp.
Vỏ hộp số: Vỏ hộp số có nhiêm vụ chứa trục, bánh răng, ổ, cố định vị trí
tương quan của chúng, đồng thời là bầu chứa dầu để bôi trơn cho hệ thống.
Bộ đồng tốc:

Hình 2.2: Kết cấu bộ đồng tốc
- Mỗi số tiến trên trục sơ cấp được vào khớp với bánh răng tương ứng trên
trục thứ cấp ở mọi thời điểm. Những bánh răng này luôn quay ngay cả khi vào ly
hợp vì chúng không cố định trên trục và chỉ chạy khi lồng không.
12


- Các moay ơ đồng tốc ăn khớp với các trục bằng then bên trong moay ơ đồng
tốc. Hơn nữa ống trượt ăn khớp với then ở vòng ngoài của moay ơ đồng tốc và có
thể di chuyển dọc trục.
- Moay ơ đồng tốc có ba rãnh theo chiều dọc trục và các khóa chuyển số luồn
vào các rãnh này. Lò xo của khóa luôn luôn đẩy khóa chuyển số này vào ống trượt.

-Người ta đặt vòng đồng tốc giữa moay ơ đồng tốc và mặt côn của các bánh
răng số, và được đẩy ép vào một trong các mặt côn này. Trên toàn bộ khu vực côn
bên trong vòng đồng tốc có các rãnh nhỏ để tăng ma sát. Ngoài ra vòng này còn có
3 rãnh để các khóa chuyển số luồn vào.
Hoạt động:

Hình2.3: Hoạt động của bộ đồng tốc
- Vị trí trung gian: Mỗi bánh răng số được vào khớp với bánh răng bị động
tương 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. Phần nhô ra ở tâm của khóa chuyển số được gài
vào rãnh của ống trượt, khóa chuyển số dịch chuyển theo chiều mũi tên, 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 khóa chuyển số và ống trượt trùm lên phần nhô ra
của khóa này.
13


- 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 bô tốc độ của
bánh răng so 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 qua
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 ăn khớp với rãnh then của vòng đồng
tốc, ống trượt tiếp tục di chuyển và ăn khớp với rãnh then của bánh răng số. Khi đó
việc chuyển số sẽ kết thúc.
2.1.2 Nguyên lý hoạt động

Hình 2.4 : Nguyên lý hộp số 3 trục 5 cấp số
- Ở vị trí trung gian ( không cài số ): Khi đó các bộ đồng tốc ở vị trí trung
gian, các bánh răng trên trục thứ cấp sẽ quay lồng không.
- Khi tiến hành cài số, người lái sẽ cắt li hợp sau đó tác động lên cần số thông
qua trục và càng chuyển số làm di chuyển cơ cấu đồng tốc ( với số 1,2,3,4,5 ) hoặc
bánh răng lồng không (đối với số lùi) và quá trình cài số xảy ra.
14


- Gài số 1: Di chuyển bộ đồng tốc No.2 sang bên phải, các bộ đồng tốc No.1
và No.3 ở vị trí trung gian. Dòng truyền mô men thể hiện như sau:
Trục sơ cấp  Cặp bánh răng luôn ăn khớp (số 4)  Trục trung gian  Bánh
răng chủ động cặp bánh răng sô 1  Bánh răng bị động cặp bánh răng số 1  Bộ
đồng tốc No.2  Trục thứ cấp
- Gài số 2: Đưa bộ No.2 về vị trí trung gian, sau đó di chuyển sang bên trái.
Dòng truyền mô men như sau:
Trục sơ cấp  Cặp bánh răng luôn ăn khớp số 4  Trục trung gian  Bánh
răng chủ động cặp bánh răng số 2  Bánh răng bị động cặp bánh răng số 2  Bộ
đồng tốc No.1  Trục thứ cấp.
- Gài số 3: Dịch bộ đồng tốc No.1 sang bên phải, bộ đồng tốc No.2 và No.3 ở
vị trí trung gian. Dòng truyền mô men như sau:
Trục sơ cấp  Cặp bánh răng luôn ăn khớp số 4  Trục trung gian  Bánh
răng chủ động cặp bánh răng số 3  Bánh răng bị động cặp bánh răng số 3  Bộ
đồng tốc No.2  Trục thứ cấp.
- Gài số 4: (tay số truyền thẳng): Đưa bộ đồng tốc No.1 về vị trí trung gian và
dịch chuyển sang trái. Dòng truyền mô men như sau:
Trục sơ cấp  Bánh răng chủ động cặp bánh răng luôn ăn khớp số 4   Bộ
đồng tốc No.2  Trục thứ cấp.
- Cài số 5: Gạt bộ đồng tốc No.3 sang bên phải. Dòng truyền mô men :

Trục sơ cấp  Cặp bánh răng luôn ăn khớp số 4  Trục trung gian  Bánh
răng chủ động cặp bánh răng số 5  Bánh răng bị động cặp bánh răng số 5  Bộ
đồng tốc No.3  Trục thứ cấp.
- Cài số lùi: Khi cài số lùi thì các bộ đồng tốc No.1, No.2 và No.3 đều ở vị trí
trung gian, tiến hành gạt bánh răng lồng không số lùi vào ăn khớp với cặp bánh
răng (13). Dòng truyền mô men như sau:
2.1.3. Ưu nhược điểm hộp số
Hộp số ba trục có các ưu điểm sau:

15


- Khi cùng kích thước bên ngoài như nhau loại hộp số này cho ta tỷ số truyền
lơn. Như thế nghĩa nếu cần đảm bảo một tỷ số truyền như nhau thì hộp số có kích
thước bé, trọng lượng cũng bé hơn, do đó giảm được trọng lượng của ô tô.
- Trục sơ cấp và trục thứ cấp đặt đồng tâm cho nên có thể làm số truyền
thẳng nghĩa là trục sơ cấp và thứ cấp được gài cứng lại với nhau.
- Rất quan trọng đối với ô tô bởi vì thời gian làm việc của ô tô ở số truyền
thẳng chiếm tỷ lệ khá cao từ 50% - 80%.
Nhược điểm:
- Hộp sô có số truyền thẳng thường có khuyết điểm là ổ bi đằng trước( theo
chiều chuyển động của ô tô) của trục thứ cấp được đặt vào lỗ đằng sau của trục sơ
cấp. Do điều kiện kết cấu của hộp sô (kích thước trục sơ cấp, ổ bi này không làm to
được, cho nên khi nào làm việc có lực tác dụng thì ổ bi này sẽ ở tình trạng căng
thẳng). Trong hộp số các bánh răng có nhiệm vụ truyền động giữa các trục. Để
truyền động được các bánh răng trên các trục phải ăn khớp với nhau. Bánh răng
trong hộp số được lắp cố định trên trục bằng then bán nguyệt, then bằng ( hoặc liền
khối với trục), bánh răng lắp lồng không trên trục nhờ bạc lót.
2.2. Hộp số hai trục
2.2.1. Kết cấu hộp số 2 trục 5 cấp số

Hình 2.5: Sơ đồ kết cầu hộp số 2 trục
16


A: Trục sơ cấp, B: Trục thứ cấp, C: Bộ vi sai, 1- Bộ đồng tốc No.3, 2- Bộ đồng tốc No.2, 3Bộ đồng tốc No.1.

Loại hộp số hai trục gồm một trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động và
một trục thứ cấp gắn các bánh răng bị động của các cấp số truyền tương ứng. Loại
hộp số hai trục không thể tạo ra được số truyền thẳng tuy nhiên vẫn có một cấp số
bằng 1 (ih = 1) vì phải thông qua một cặp bánh răng ăn khớp (dĩ nhiên là phải có số
răng bằng nhau). Điều đó có nghĩa là hiệu suất của mọi cấp số truyền trong hộp sô
này luôn nhỏ hơn 1 (η <1).
2.1.2. Nguyên lý làm việc

Hình 2.6: Nguyên lý hộp số 2 trục 5 cấp số
- Gài số 1: Bộ đồng tốc No.1 dịch chuyển sang phải, bộ đồng tốc No.2 và
No.3 nằm ở vị trí trung gian. Dòng truyền mô men như sau:
Trục sơ cấp  Bánh răng chủ động số 1  Bánh răng bị động số 1  Bộ đồng
tốc No.1  Trục thứ cấp.
- Gài số 2: Bộ đồng tốc No.1 dịch chuyển sang trái, bộ đồng tốc No.2 và No.3
nằm ở vị trí trung gian. Dòng truyền mô men như sau:

17


Trục sơ cấp  Bánh răng chủ động số 2  Bánh răng bị động số 2  Bộ đồng
tốc No.1  Trục thứ cấp.
- Gài số 3: Bộ đồng tốc No.2 dịch chuyển sang phải, bộ đồng tốc No.1 và
No.3 nằm ở vị trí trung gian. Dòng truyền mô men như sau:

Trục sơ cấp  Bánh răng chủ động số 3  Bánh răng bị động số 3  Bộ đồng
tốc No.2  Trục thứ cấp.
- Gài số 2: Bộ đồng tốc No.2 dịch chuyển sang trái, bộ đồng tốc No.1 và No.3
nằm ở vị trí trung gian. Dòng truyền mô men như sau:
Trục sơ cấp  Bánh răng chủ động số 4  Bánh răng bị động số 4  Bộ đồng
tốc No.2  Trục thứ cấp.
- Gài số 5: Bộ đồng tốc No.3 dịch chuyển sang phải, bộ đồng tốc No.1 và
No.2 nằm ở vị trí trung gian. Dòng truyền mô men như sau:
Trục sơ cấp  Bánh răng chủ động số 5  Bánh răng bị động số 5  Bộ đồng
tốc No.3  Trục thứ cấp.
- Gài 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. Bộ đồng tốc
No.1, No.2, No.3 nằm ở vị trí trung gian. Dòng truyền mô men như sau:
Trục sơ cấp  Bánh răng số lùi trục sơ cấp  Bánh răng trung gian số lùi 
Bánh răng số lùi trục thứ cấp  trục thứ cấp.
2.1.3. Ưu nhược điểm của hộp số
Ưu điểm
- Có hiệu suất cao, bởi vì ở tất cả các số truyền làm việc giữa sự ăn khớp chỉ
qua một cặp bánh răng.
- Có thể tăng nhiều độ cứng vững và độ bền của các chi tiết, bởi vì trong hộp
số này không có cụm nào bị hạn chế bởi điều kiện kích thước.
- Kết cấu đơn giản tiện lợi khi sử dụng.
Nhược điểm
- Hộp số này có kích thước lớn.
18


Ngày nay hộp số hai trục được dùng rất phổ biến trên ô tô du lịch (xe có tải
trọng phân bố trên hai cầu tương đương nhau). Do đảm bảo tính gọn nhẹ của hệ

thống truyền lực, không sử dụng các đăng trong điều kiện gầm xe chật hẹp. Kiểu
hộp số này gồm hai cụm bộ phận được lắp đặt chung trong vỏ hộp số: Cụm hộp số
sang số bằng tay và cụm vi sai. Công suất động cơ được truyền đến trục sơ cấp rồi
đến trục thứ cấp hộp số. Bánh răng chủ động của trục thứ cấp truyền mô men cho
bộ vi sai làm quay bán trục.
Hộp số hai trục lắp với truyền lực chính và bộ vi sai thành một cum. Vỏ hộp
số bao kín truyền lực chính và bộ vi sai, vỏ hộp số được lắp với vỏ cầu trước nhờ
các bu lông. Hộp số hai trục không có trục trung gian, trục sơ cấp nối thẳng ra bánh
đà để truyền công suất.
2.3. Hộp số tự động
Với các xe có hộp số tự động thì người lái xe không cần phải suy tính khi nào
cần chuyển số. Các bánh răng tự động chuyển số tuỳ thuộc vào tốc độ xe và mức
đạp bàn đạp ga. Một hộp số mà trong đó việc chuyển số bánh răng được điều
khiển bằng một ECU (Bộ điều khiển điện tử - ECT) - được gọi là hộp số điều
khiển điện tử, và một hộp số không sử dụng ECT được gọi là hộp số tự động thuần
thuỷ lực. Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT.
2.3.1. Phân loại hộp số tự động
Các hộp số tự động chia thành 2 loại chính: các hộp số được sử dụng trong
các xe FF (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh trước) và các xe FR (động cơ ở
phía trước, dẫn động bánh sau).
Các hộp số của xe FF có một bộ dẫn động cuối cùng được lắp bên trong, còn
các hộp số của xe FR thì có bộ dẫn động cuối cùng (vi sai) lắp bên ngoài. Loại hộp
số tự động dùng trong xe FR được gọi là hộp truyền động.
Trong hộp số tự động đặt ngang, hộp truyền động và bộ dẫn động cuối cùng
được bố trí trong cùng một vỏ hộp. Bộ dẫn động cuối cùng gồm một cặp bánh răng
giảm tốc (bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn), và các bánh răng vi sai.
Hộp số điều khiển điện tử (ECT)
- Bộ biến mô: Để truyền và khuyếch đại mômen do động cơ sinh ra
19

- Bộ truyền bánh răng hành tinh: Để chuyển số khi giảm tốc, đảo chiều, tăng
tốc, và vị trí số trung gian.
- Bộ điều khiển thuỷ lực: Để điều khiển áp suất thuỷ lực sao cho bộ biến mô
và bộ truyền bánh răng hành tinh hoạt động êm.
- ECU động cơ và ECT: Để điều khiển các van điện từ và bộ điều khiển thuỷ
lực nhằm tạo ra điều kiện chạy xe tối ưu.
Hộp số này sử dụng áp suất thuỷ lực để tự động chuyển số theo các tín hiệu
điều khiển của ECU.
ECU điều khiển các van điện từ theo tình trạng của động cơ và của xe do các bộ
cảm biến xác định, do đó điều khiển áp suất thuỷ lực.

Hình 2.7 : Hốp số điều khiển điện tử (ECT)
Hộp số tự động thuần thuỷ lực: Kết cấu của một hộp số tự động thuần thuỷ
lực về cơ bản cũng tương tự như của ECT.

20


Hình 2.8 : Hộp số tự động thuần thủy lực
2.3.2. Kết cấu và nguyên lý các bộ phận
Hộp số tự động gồm ba phần chính:
- Biến mô thủy lực: Được bố trí ngay sau động cơ, nhận mô men của động cơ,
biến đổi nó và truyền xuống hộp sô cơ khí có cấp.
- Hộp số cơ khí có cấp: Được bố trí sau biến mô, dùng để thay đổi tỉ số truyền
của hệ thống truyền lực theo các cấp số khác nhau. Hộp số này thường là hộp số
hành tính vì hộp số hành tinh dễ tự động hóa việc chuyển số.
- Hệ thống điều khiển chuyển số ( thường là hệ thống thủy lực hoặc thủy điện
tử: có nhiệm vụ xcs định điều kiện chuyển động của ô tô và thực hiện việc chuyển
số của hộp số cơ khí cho phù hợp với điều kiện chuyển động của ô tô.

2.3.2.1. Bộ biến mô
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 mô được điền 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.

21


Hình 2.9: Kết cấu biến mô men
Bánh bơm:

Hình 2.10: Hoạt động bánh bơm

22


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 đường dẫn dòng dầu được êm.
Bánh tua bin:
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 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.
Bánh tua bin quay cùng với trục sơ cấp của hộp số khi xe chạy với vị trí của
cần số ở dải “D”, “2”, “L” hoặc “R”. Tuy nhiên, nó sẽ không quay khi xe dừng,
Khi vị trí số ở “P” hoặc “N” thì bánh tua bin quay tự do khi bánh bơm quay.
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

Hình 2.11: hoạt động bánh tua bin
23


- Hoạt động của Stato
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
mômen.
Khớp một chiều:
Khớp một chiều cho phép Stato quay theo chiều quay của trục khuỷu động
cơ. Tuy nhiên nếu Stato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp một chiều
sẽ khoá stato để ngăn không cho nó quay.
Nguyên lý:
- Sự truyền mô men
Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực ly tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ tâm
bánh bơm ra phía ngoài. Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép văng ra
khỏi bánh bơm. Dầu va vào cánh của bánh tua bin làm cho bánh tua bin bắt đầu
quay cùng chiều với bánh bơm.

Hình 2.12: Nguyên lý biến mô men
24


Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của bánh tua bin. Khi nó chui được vào
bên trong bánh tua bin thì mặt cong trong của cánh sẽ đổi hướng dầu ngược lại về
phía bánh bơm, và chu kỳ lại bắt đầu từ đầu.
Việc truyền mô men được thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm và

bánh tua bin.
- Khuếch đại mô men:
Việc khuyếch đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dầu khi nó
vẫn còn năng lượng sau khi đã đi qua bánh tua bin trở về bánh bơm qua cánh của
Stato.
Nói cách khác, bánh bơm được quay do mô men từ động cơ mà mô men này
lại được bổ sung dầu quay về từ bánh tua bin. Có thể nói rằng bánh bơm khuyếch
đại mô men ban đầu để dẫn động bánh tua bin.
Bơm dầu:
Bơm dầu được dẫn động bằng biến mô để tạo áp suất thủy lực hoàn toàn cần
cho hoạt động của hộp số tự động.
Khi kéo một xe có hộp số tự động, do bơm dầu không hoạt động nên dầu bôi
trơn bên trong hộp số có thể không đủ và có nguy cơ hộp số bị kẹt.

Hình 2.13: Bơm dầu
25