CHƯƠNG III HỘP SỐ -HỘP PHÂN PHỐI

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.. Còn khi gài đồng tốc hộp số phụ về vị trí

CHƯƠNG III HỘP SỐ -HỘP PHÂN PHỐI 3.1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI.

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…)

-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

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

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

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

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 Cĩ 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 địn, các đăng Dù là dẫn động kiểu loại nào cũng phải đảm bảo yêu 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 dịu, tránh va đập nên nó được sử dụng nhiều trong các hộp số của ôtô, đặc biệt trong các ôtô hiện đại

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 quát:

Hình 3.7 Sơ đồ cấu

tạo tổng quát đồng

tốc kiểu khoá hãm

* Cấu tạo chi tiết

Hình 3.8 Sơ đồ cấu tạo chi tiết đồng tốc kiểu khoá hãm

* Nguyên 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 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

b Khoá trục trượt

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

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

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 :

Hình 3.9 Cơ cấu gài số lùi

b Nguyên lý hoạt động

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

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

3 4

Hình 3.10 Hộp phân phối 2 cấp tốc độ

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.

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

Hình 3.11 Biến mô thủy lực

1 Bánh bơm 2 Bánh tuabin 3 Bánh stato

1

3 2

Bộ biến mô vừa truyền vừa khuyếch đại mô men từ động cơ vào hộp

số (Bộ truyền bánh răng hành tinh) bằng việc sử dụng dầu 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

b 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 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

Hình 3.12 Cấu tạo bánh bơm

Hình 3.13 Cấu tạo bánh tua bin

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

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

3.5.2 Hộp số hành tinh

Hình 3.14 Vai trò của stato