Tài liệu Hộp Số Tay (MT) Cấu Tạo Và Vận Hành, Tổng quan về hộp số cơ bản ........ doc

Hộp Số Tay (MT) Cấu Tạo Và Vận Hành, Tổng quan về hộp số cơ
bản
Nguồn:oto‐hui.com

Nếu bạn lái một chiếc xe số sàn, hẳn trong đầu bạn sẽ có vài thắc mắc
kiểu như sau:
-Cái cần số mà tôi đang di chuyển theo hình chữ H ngộ nghĩnh này có
liên hệ gì với các "số" nằm bên trong hộp số? Cái gì sẽ chuyển động
bên trong hộp số khi tôi vào số?
-Khi tôi nhầm nhọt và nghe khua khủng khiếp, tiếng này từ đâu ra
nhỉ?
-Rồi nếu tôi vô tình gẩy cần vào số de khi đang vi vu trên xa l
ộ thì sao
nhỉ? Liệu hộp số có "bùm" không?
Hãy cùng nhau tìm hiểu “bộ đồ lòng” của một hộp số sàn, để tìm lời
giải cho các thắc mắc trên


Ô tô cần phải có bộ truyền động là vì đặc tính vật lý của động cơ đốt
trong. Thứ nhất, bất kỳ động cơ nào cũng có giới hạn "kịch kim" - đó là
giới hạn của tua máy mà động cơ không thể vượt qua mà không nổ

tung. Nếu bạn đã biết về sự sinh công của động cơ, thì bạn cũng hiểu
rằng động cơ chỉ sinh ra công suất và mô men tối đa ở một dải tua
máy hẹp. Ví dụ, một động cơ có thể sinh công suất cực đại ở vòng
quay 5,500 vòng/phút. Hộp số cho phép sự thay đổi tỷ số truyền giữa
động cơ và bánh dẫn động khi xe tăng giảm tốc. Bạn thay
đổi số để
cho động cơ luôn ở dưới mức giới hạn và dao động trong giải tua máy
tối ưu

Mercedes-Benz Actros, hộp số tay

Lý tưởng nhất là hộp số có các tỷ số truyền không giới hạn, khi đó
động cơ luôn hoạt động ở một giá trị tua máy duy nhất, đó là tua máy
tối ưu. Ý tưởng đó đã được đưa vào đời sống dưới dạng hộp số tự động
vô cấp (CVT - Trong phòng kỹ thuật đã có bài giới thiệu về loại hộp số
này)

H
ộp số tự động vô cấp (CVT) có vô số tỷ số truyền. Trước kia, CVT
không thể cạnh tranh với các hộp số 4 hoặc 5 tỷ số truyền ở khía cạnh
giá cả, kích cỡ và độ tin cậy, vì thế các nhà sản xuất ô tô đã không
đưa chúng vào sản phẩm của mình. Nhưng ngày nay, sự tiến bộ về
thiết kế đã làm cho CVT trở nên phổ thông hơn. Chiếc Toyota Prius là
chiếc xe hybrid sử dụng CVT.


Hộp số 5 tốc độ dùng một trong năm số có tỷ số truyền khác nhau để
tạo ra một giá trị vòng quay khác tại trục thứ cấp. Sau đây là một vài
tỷ số truyền tiêu biểu:

Số Tỷ số Vòng quay của trục thứ cấp khi động cơ
đang quay ở tốc độ 3000 vòng/phút



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

Bạn có thể tham khảo thêm bài dịch về hộp số CVT để hiểu rõ hơn
nguyên lý hoạt động của loại hộp số này. Bây giờ chúng ta hãy xem
xét một hộp số đơn giản.

Chúng ta xem sơ đồ dưới đây để tìm hiểu nguyên lý cơ bản của một
hộp số tiêu chuẩn. Sơ đồ này mô tả một hộp số rất đơn giản chỉ có 2
tốc độ. Hiệ
n tại đang ở số "mo" (có người gọi là số không):


Hãy xem từng bộ phận trong sơ đồ trên để xem cách các bộ phận này
kết hợp với nhau ra sao:

Trục màu xanh lá cây từ động cơ ra thông qua bộ ly hợp. Trục màu

xanh lá cây và bánh răng màu xanh lá cây là một khối liền. (Bộ ly hợp
là công cụ để ly và hợp động cơ với hộp số. Khi bạn dẫm lên chân côn,
truyền động từ động cơ
vào hộp số bị ngắt cho nên động cơ vẫn quay
trong khi xe lại đứng yên. Khi bạn nhả chân côn, động cơ và trục màu
xanh lá cây được kết nối trực tiếp vào nhau. Trục và bánh răng màu
xanh lá cây quay cùng tốc độ với động cơ.)

Trục và bánh răng màu đỏ có tên là trục trung gian. Trục và bánh răng
cũng là một khối liền, vì vậy các bánh răng trên trục trung gian và bản
thân trục trung gian quay như nhau. Trục màu xanh lá cây và trục
màu đỏ liên kết tr
ực tiếp với nhau thông qua các bánh răng ăn khớp
với nhau như thế nếu trục xanh lá cây quay, trục đỏ cũng quay. Bằng
cách này, trục trung gian nhận được công suất trực tiếp từ động cơ
mỗi khi bộ ly hợp đóng.

Trục màu vàng là một trục chốt (splined shaft) nối trực tiếp với trục
dẫn động thông qua bộ vi sai đến các bánh dẫn động của xe. Nếu
những bánh này quay thì trục màu vàng cũng quay.

Các bánh răng màu xanh dương nằm trên các ổ bi, như thế chúng
quay trên trục màu vàng. Nếu máy tắt nhưng xe đang di chuyển thì
trục màu vàng quay trong lòng các bánh r
ăng màu xanh dương trong
khi các bánh răng màu xanh dương này và trục trung gian bất động.

Nhông cài (collar) là để kết nối một trong hai bánh răng màu xanh với
trục dẫn động màu vàng. Nhông cài được lắp chặt với trục màu vàng
bằng chốt và quay cùng với tốc độ của trục màu vàng. Tuy nhiên,

nhông cài có thể trượt qua trái hoặc phải dọc theo trục màu vàng để
gài vào một trong hai bánh răng màu xanh dương. Các răng trên
nhông này, gọi là răng chó (dog teeth), khớp với các lỗ mặt bên của
bánh r
ăng màu xanh dương để giữ lấy nhau.

Số Một

Hình dưới đây cho thấy, khi gài số 1, nhông cài ăn khớp với bánh răng
màu xanh dương bên tay phải:


Qua bức ảnh này ta thấy, trục màu xanh từ động cơ quay trục trung
gian, trục trung gian quay bánh răng xanh dương bên phải. Bánh răng
này truyền động năng thông qua nhông cài vào trục dẫn động màu
vàng. Trong khi đó, bánh răng xanh dương bên trái cũng đang quay,
nhưng nó quay tự do trên ổ bi của nó nên không có tác động gì đến
trục màu vàng.

Khi nhông cài nằm giữa hai bánh răng (như ở hình đầu tiên), hộp số
đang ở số "không". Cả hai bánh răng xanh dương quay tự do với s
ố
vòng quay khác nhau trên trục màu vàng. Số vòng quay của các bánh
răng này do tỷ số truyền của chúng với trục trung gian quyết định.

Từ nguyên lý trên, chúng ta có thể tự trả lời một số thắc mắc:

Khi ta thao tác sai lúc vào số và nghe tiếng khua rợn người, tiếng đó
không phải do các bánh răng sai khớp với nhau. Như bạn thấy ở hình
trên, tất cả các bánh răng đều ăn khớp mọi lúc mọi nơi. Tiếng khua đ

ó
là do các “răng chó” của nhông cài không ăn khớp được với các lỗ bên
hông của một bánh răng xanh dương nào đó.

Hộp số trong hình trên không có "bộ đồng tốc", vì vậy nếu bạn đang
sử dụng loại hộp số kiểu này thì bạn phải "đi" côn kép. Cách dùng côn
kép rất phổ biến ở xe ô tô đời cũ và cũng còn được dùng rộng rãi ở các
xe đua hiện đại. Khi đi côn kép, lần đạp côn thứ nh
ất là để tách truyền
động giữa động cơ và hộp số. Động tác này ngắt áp lực khỏi các răng
của nhông cài vì vậy bạn có thể kéo nhông này về vị trí "mo". Rồi bạn
buông chân côn, nạp ga để tăng tua động cơ cho phù hợp với tốc độ
của số kế tiếp. Động tác này nhằm làm cho bánh răng xanh kế tiếp và
nhông cài đồng tốc với nhau để cho răng chó dễ dàng ăn khớp vào lỗ

của bánh răng màu xanh. Rồi bạn đạp côn lần 2 và gài nhông răng chó
vào số tiếp theo. Mỗi khi thay đổi số, bạn phải thao tác chân côn hai
lần, vì thế mới có tên là "côn kép".



Bạn cũng có thể thấy cách di chuyển tuyến tính của cần số mỗi khi bạn
thay đổi số. Cần số di chuyển một thanh nối với cái “càng lừa” hộp số.
Cái càng lừa đẩy nhông cài cho trượt qua lại trên trục màu vàng để gài
vào mộ
t trong hai bánh răng.

Bây giờ chúng ta hãy xem một hộp số thật. Ở hình minh họa dưới đây,
bạn hãy bấm chuột vào các vị trí trên cần số để thấy các công việc nội
bộ của một hộp số có 4 số tiến và số lùi.






Loại hộp số 5 tốc độ khá là phổ biến trên các xe ô tô ngày nay. Ruột
gan nó trông giống như sau:




Có ba cái càng lừa được điều khiển b
ởi 3 thanh nối nhận tác động từ
cần số. Nếu nhìn từ trên xuống, nó trông như sau:

[img
Nên nhớ rằng cần số là một đòn bẩy với một khớp cầu ngay chính
giữa. Khi bạn đẩy cần số về phía trước để vào số 1, thì thực ra bạn
đang kéo thanh nối và cái càng lừa ra phía sau để vào số.

Bạn có thể thấy rằng khi bạn di chuyển cần số sang trái hoặ
c phải
nghĩa là bạn đang tác động vào các càng lừa khác nhau (và các nhông
cài khác nhau). Di chuyển cần số về phía trước hoặc sau là di chuyển
nhông cài cho khớp với một trong hai bánh răng.

Số lùi được vận hành bởi một bánh răng đảo chiều nhỏ (màu tím trong
hình trên). Bánh răng màu xanh dương mang chức năng số lùi lúc nào
cũng quay ngược chiều với các bánh răng màu xanh dương còn lại. Vì
thế, ta không thể nào vào lùi khi xe đang chạy tới răng chó không
thể nào khớp đượ
c. Tuy nhiên nó sẽ gây tiếng rít đáng sợ!

[img][[Bác phải là thành viên của HUI-BICAR mới nhìn thấy link
này!]
Ở các hộp số hiện đại, bánh răng số lùi không nằm cố định mà nó có
thể trượt ra vào. Do yêu cầu này nên cấu tạo của bánh răng số lùi luôn
là răng thẳng trong khi các bánh răng số tiến đều là răng xéo. Ưu điểm
của bánh răng xéo là có sự tiếp xúc lớn dần giữa hai bánh răng, bắt
đầu là mộ
t điểm rồi lan dần đến hết chiều dài răng. Bên cạnh đó, vào
cùng mộtt thời điểm thì bánh răng xéo có nhiều răng tiếp xúc với nhau
hơn, qua đó làm tăng khả năng chịu tải và giảm sức cản. Do sự đặc
điểm tiếp xúc kiểu lớn dần nên bánh răng xéo hoạt động "yên tĩnh"
hơn bánh răng thẳng.

Nhược điểm duy nhấ
t của bánh răng xéo là rất khó dịch chuyển ra vào
khi cần kết nối với giữa 1 bánh răng xéo này với 1 bánh răng xéo
khác. Ở hộp số tay, cần có một bánh răng đảo chiều để tạo số lùi
(bánh răng thẳng lớn phía bên phải), bánh răng này có thể cùng lúc
trượt vào rãnh răng của hai bánh răng thẳng khác để tạo chiều quay
ngược lại

Bộ đồng tốc

Các hộp số tay ở các xe hiện đại đều dùng các bộ đồng tốc để loại bỏ
thao tác côn kép. Mục đích của bộ đồng tốc là cho phép nhông cài và
bánh răng có tiếp xúc ma sát trước khi các răng chó ăn khớp. Điều này
cho phép nhông cài và bánh răng có cùng tốc độ trước khi các răng
cần phải ăn khớp với nhau, như sau:


Phần hình côn trên bánh răng màu xanh dương v
ừa khít vào vùng hình
côn trên nhông cài, và ma sát giữa phần hình côn và nhông cài làm
cho bánh răng và nhông cài có cùng tốc độ. Tiếp theo là phần bên
ngoài của nhông cài trượt vào để cho các răng chó trên nhông ăn khớp
với bánh răng.

Tóm lại, mỗi nhà sản xuất đều có cách chế tạo hộp số và bộ đồng tốc
theo nhiều cách khác nhau, nhưng trên đây là nguyên lý chung
