Cấu tạo hộp số ô tô và nguyên lý hoạt động hộp số ô tô

Bạn muốn mua một chiếc ô tô nhưng chưa hiểu rõ xe số sàn và xe số tự động có gì khác nhau. Thực ra, điều này phụ thuộc vào cấu tạo hộp số ô tô cũng như nguyên lý hoạt động của chúng. Tìm hiểu ngay thông tin dưới đây để chọn cho mình dòng xe phù hợp nhất nhé.

cấu tạo hộp số ô tô 1

Hộp số ô tô là gì?

Hộp số ô tô là bộ phận truyền sức mạnh từ động cơ đến hệ dẫn động nhờ việc thay đổi tỷ số truyền. Từ đó thay đổi mô men xoắn ở các bánh xe giúp tăng giảm tốc độ.

Hiện nay trên thị trường có 2 loại hộp số ô tô là hộp số sàn và hộp số tự động. Trong các loại hộp số tự động, phổ biến nhất là hộp số tự động truyền thống, tự động vô cấp CVT và tự động ly hợp kép DCT.

cấu tạo hộp số ô tô 2

Cấu tạo hộp số ô tô và nguyên lý hoạt động

  • Hộp số sàn

Hộp số sàn (tiếng Anh: MT – Manual Transmission) là loại hộp số mà người lái sử dụng cần số gạt tay để thay đổi tỷ số truyền động. Hộp số sàn còn gọi là số tay.

Cấu tạo hộp số sàn

Hộp số sàn có các bộ phận chính: bánh răng, trục hộp số, bộ đồng tốc, ổ bi được bao bọc bởi vỏ và nắp hộp số.

  • Bánh răng: Là bộ phận chính, có có nhiệm vụ thay đổi tỷ số truyền. Từ đó làm thay đổi tốc độ quay giữa các chi tiết.
  • Trục hộp số: Hộp số dọc thường có 3 trục gồm trục sơ cấp – trục trung cấp – trục thứ cấp. Hộp số ngang có 2 trục là trục sơ cấp – trục thứ cấp.
  • Bộ đồng tốc: Giúp tốc độ của các bánh răng được đồng đều khi vào số, tránh gặp tình trạng va đập giữa các bánh răng. Nhờ vậy quá trình vào số của xe sẽ êm ái, dễ dàng hơn.
  • Ổ bi: Giúp chuyển hóa ma sát trượt thành ma sát lăn. Từ đó làm giảm tiếng ồn trong quá trình hoạt động, hộp số cũng kéo dài tuổi thọ hơn.
  • Vỏ và nắp hộp số: Chứa các bộ phận bên trong hộp số, có nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận này khỏi va đập.

cấu tạo hộp số ô tô 3
Nguyên lý làm việc của hộp số sàn

Nguyên lý làm việc của hộp số sàn được thực hiện như sau:

– Trục sơ cấp: Là trục có các bánh răng xanh lá – bánh răng dẫn động. Đây là trục tiếp nhận mô men truyền từ động cơ thông qua ly hợp vào hộp số.

– Trục trung gian: Là trục có các bánh răng đỏ – bánh răng chủ động. Trong các bánh răng đỏ có 1 bánh răng ăn khớp với 1 bánh răng xanh lá trên trục sơ cấp. Khi trục sơ cấp quay, bánh răng xanh quay thì bánh răng đỏ này cũng quay dẫn đến cả trục trung gian sẽ quay theo.

– Trục thứ cấp: Là trục có các bánh răng xanh biển – bánh răng bị động. Mỗi bánh răng xanh biển sẽ ăn khớp với 1 bánh răng đỏ ở trục trung gian tạo nên các cặp bánh răng tương ứng với từng cấp số. Khi bánh răng đỏ quay, bánh răng xanh sẽ quay theo, khiến trục thứ cấp quay và dẫn động ra ngoài.

Hộp số sàn có bao nhiêu cấp số thì có bấy nhiêu cặp bánh răng xanh biển và đỏ, cùng với 1 cặp bánh răng số lùi (cặp bánh răng này có thêm bánh răng trung gian màu tím). Ví dụ như: Hộp số sàn 5 cấp có 6 cặp bánh răng gồm 5 cặp bánh răng số tiến và 1 cặp bánh răng số lùi.

cấu tạo hộp số ô tô 4

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Trục sơ cấp xanh lá (đầu vào) sẽ chuyển động đến trục thứ cấp vàng (đầu ra) thông qua sự ăn khớp của một trong các cặp bánh răng đỏ và xanh biển. Khi người lái chuyển đến số nào thì cặp bánh răng xanh biển và đỏ thuộc cấp số tương ứng sẽ ăn khớp với nhau.

Lúc này lực đẩy được truyền từ động cơ > ly hợp > trục sơ cấp của hộp số > trục trung gian > trục thứ cấp > trục dẫn động.

Nguyên lý hoạt động của số lùi

Trong các cặp bánh răng xanh biển và đỏ có 1 cặp bánh răng thêm 1 bánh răng nhỏ trung gian. Đây là cặp bánh răng ở chế độ số lùi (Idle gear).

Khi người lái chuyển cần số về số lùi, bánh răng trung gian sẽ ăn khớp với bánh răng xanh biển và đỏ. Lúc này, bánh răng đỏ dẫn động cho bánh răng xanh biển, nhưng thông qua bánh răng trung gian làm bánh răng xanh biển quay ngược chiều khiến trục thứ cấp chuyển động ngược. Nhờ đó xe có thể di chuyển lùi.

cấu tạo hộp số ô tô 5

  • Hộp số tự động

Hộp số tự động (tiếng Anh: Automatic Transmission – viết tắt AT) là loại hộp số có thể tự động thay đổi tỉ số truyền động mà không cần bất kỳ sự can thiệp điều khiển nào từ người lái. Hiện nay có nhiều loại hộp số tự động, ví dụ:

  • Hộp số tự động thuỷ lực (AT) – Đây là loại hộp số phổ biến nhất, có thể thấy ở xe Toyota Camry, Toyota Innova,…
  • Hộp số tự động vô cấp (CVT) – Đây là loại hộp số ngày càng được ưa chuộng, sử dụng ở xe Honda CR-V, Toyota Wigo,…
  • Hộp số ly hợp kép (DCT) – Đây là hộp số đang dần phổ biến được dùng ở xe Huyndai Tucson, Huyndai Kona,…

cấu tạo hộp số ô tô 6

Cấu tạo của hộp số tự động

Hộp số tự động giúp “giải phóng” người lái khỏi chân côn, cần số, nhờ đó thao tác lái xe cũng đơn giản hơn. Bởi vậy nên cấu tạo cũng phức tạp hơn gồm có:

  • Các bộ bánh răng hành tinh
  • Các bộ ly hợp thuỷ lực
  • Biến mô thuỷ lực
  • Bộ điều khiển điện tử

cấu tạo hộp số ô tô 7

– Bộ bánh răng hành tinh

Bộ truyền bánh răng hành tinh có vai trò quan trọng nhất trong hộp số xe tự động. Cấu tạo của bộ bánh răng hành tinh gồm các bộ phận chính:

  • Bánh răng mặt trời (hay bánh răng định tinh): Là bánh răng có kích thước lớn nhất, nằm ở vị trí trung tâm.
  • Bánh răng hành tinh: Là các bánh răng có kích thước nhỏ hơn, ăn khớp và xoay quanh bánh răng mặt trời.
  • Vành đai ngoài: Bao quanh toàn bộ bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh. Vành đai này ăn khớp với bánh răng hành tinh. Mặt ngoài của vành đai ngoài được thiết kế nhiều rãnh để ăn khớp với những đĩa ma sát của ly hợp. Điều này giúp các đĩa ma sát chuyển động cùng với vành đai ngoài.
  • Lồng hành tinh: Trục của bánh răng hành tinh liên kết với một lồng hành tinh (cần dẫn) đồng trục với bánh răng mặt trời và vành đai ngoài.

cấu tạo hộp số ô tô 8

– Bộ ly hợp thuỷ lực

Bộ ly hợp thuỷ lực có cấu tạo gồm:

  • Các đĩa ma sát
  • Các tấm thép ma sát
  • Lò xo
  • Piston

Đĩa ma sát và tấm thép ma sát được thiết kế chồng lên nhau. Đĩa ma sát ăn khớp với vành đai ngoài của bộ bánh răng hành tinh nhờ các rãnh. Khi vành đai ngoài chuyển động, các đĩa ma sát của ly hợp cũng chuyển động theo. Lò xo có nhiệm vụ tách các tấm ma sát với nhau khi áp suất dầu giảm hoặc không có. Khi áp suất dầu tăng, lò xo dịch chuyển qua phải, các tấm ma sát ép lại vào nhau. Lúc này vành đai của bộ bánh răng hành tinh bị giữ lại.

cấu tạo hộp số ô tô 9

– Bộ biến mô thuỷ lực

Biến mô thuỷ lực là loại khớp nối bằng chất lỏng có vai trò truyền mô men xoắn từ động cơ đến trục vào hộp số. Biến mô thuỷ lực nằm ngay giữa động cơ và hộp số.

Cấu tạo của biến mô thuỷ lực gồm:

  • Bộ bánh bơm kết nối với động cơ
  • Stator định hướng môi chất
  • Tuabin kết nối với hộp số

Nguyên lý hoạt động của biến mô có thể hình dung như việc đặt 2 chiếc quạt máy đối diện nhau. Quạt 1 có vai trò như bộ bánh bơm, quạt 2 có vai trò như tuabin. Không khí như môi chất sẽ chuyển từ quạt 1 đập vào cánh quạt 2 làm cho quạt 2 quay chuyển trả lại cho quạt 1.

Ngoài vai trò chính trên, biến mô thuỷ lực còn có nhiệm vụ dẫn động bơm dầu hộp số ô tô. Khi bánh bơm quay thì tuabin cũng quay giúp hút dầu thuỷ lực và chuyển vào hệ thống thuỷ lực bên trong hộp số.

cấu tạo hộp số ô tô 10

– Bộ điều khiển điện tử

Bộ điều khiển điện tử tiếp nhận thông tin đầu vào từ những cảm biến. Sau đó xử lý thông tin và cung cấp dòng điện đến các van để đóng mở đường dầu đến các ly hợp.

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Mỗi số có 1 bộ ly hợp và bộ bánh răng hành tinh tương ứng giống như số 1 có ly hợp số 1, bộ bánh răng hành tinh số 1, số 2 có ly hợp số 2 và bộ bánh răng hành tinh số 2,… Các cặp ly hợp và bánh răng hành tinh tương ứng được bố trí dài theo trục hộp số. Ngoài ly hợp số còn có thêm cả ly hợp tiến.

Từ biến mô, mô men xoắn từ trục khuỷu của động cơ truyền tới trục vào của hộp số. Sau đó, muốn truyền tới trục ra, cần có 2 ly hợp được đóng lại. Lúc này, bảng điều khiển điện tử làm nhiệm vụ đóng mở đường dầu dẫn tới các ly hợp theo nhu cầu giúp xe vào số. Để xe vào số tiến, ly hợp tiến và ly hợp số (số 1 hoặc số 2…) tương ứng sẽ được đóng.

Nếu chỉ có ly hợp số 2 đóng lại thì mô men xoắn không thể truyền đến trục ra của hộp số, lúc này xe sẽ ở chế độ số N trung gian.

Nguyên lý hoạt động của số lùi

Khi xe đi lùi, ly hợp số 2 và ly hợp số 5 của hộp số được đóng lại. Khi ly hợp số 2 đóng, vành đai ngoài của bộ bánh răng hành tinh số 2 được giữ cố định. Khi ly hợp số 5 đóng, nó cho phép mô men xoắn truyền từ trục biến mô sang trục bánh răng mặt trời (đối với loại hộp số tự động có 5 số tiến và 1 số lùi). Mô men xoắn sẽ đổi chiều khi truyền từ trục bánh răng mặt trời qua bộ bánh răng hành tinh số 2, số 3, sau đó chuyển qua trục ra của hộp số giúp xe di chuyển lùi.

cấu tạo hộp số ô tô 11

  • Hộp số tự động vô cấp CVT

Hộp số tự động vô cấp (tiếng Anh: CVT – Continuously Variable Transmission) là loại hộp số không cần chia theo từng cấp số để thay đổi tỷ số truyền lực.

Cấu tạo hộp số tự động vô cấp CVT

Cấu tạo hộp số tự động vô cấp CVT gồm có:

  • Dây đai truyền động bằng thép
  • Bánh đai chủ động (pulley đầu vào) kết nối để nhận mô men từ động cơ
  • Bánh đai bị động (pulley đầu ra) kết nối đầu ra hộp số

Bánh đai trong hộp số vô cấp là một hệ pulley với đường kính có thể thay đổi. Hệ pulley này được cấu tạo từ 2 khối hình nón góc nghiêng 20 độ, có đỉnh nằm đối diện nhau. Một nửa pulley cố định, nửa còn lại có thể trượt trên trục. Do đó 2 nửa pulley này có thể thay đổi khoảng cách tiến gần lại nhau hoặc tách xa nhau.

cấu tạo hộp số ô tô 12

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Hệ pulley được điều khiển bởi một bộ điều khiển thuỷ lực. Bộ điều khiển này sẽ làm 2 nửa pulley của hệ pulley chủ động hoặc hệ pulley bị động tiến lại gần hoặc tách xa nhau. Trên mỗi pulley, khi 2 nửa pulley tiến lại gần, bán kính pulley đó sẽ tăng lên, dây đai được nâng ra xa tâm. Khi 2 nửa pulley tách ra, bán kính pulley đó giảm xuống, dây đai nằm lọt giữa 2 nửa pulley và gần tâm hơn.

Nếu pulley chủ động có bán kính nhỏ, pulley bị động có bán kính lớn thì tốc độ quay của pulley bị động sẽ giảm, tạo ra được “số thấp”. Ngược lại, nếu pulley chủ động có bán kính lớn, pulley bị động có bán kính nhỏ thì tốc độ quay của pulley bị động sẽ tăng lên, tạo ra được “số cao”.

Nguyên lý hoạt động của số lùi

Để có số lùi, nhà sản xuất sẽ lắp thêm trước đầu vào của hệ truyền đai 1 bộ bánh răng hành tinh và bộ ly hợp giống như của hộp số tự động. Bộ ly hợp có nhiệm vụ cố định vành đai, từ đó khiến bánh răng hành tinh quay ngược chiều lại với bánh răng mặt trời. Nhờ vậy, hộp số quay ngược chiều và cho ra số lùi.

Còn với số tiến bình thường, bánh răng mặt trời quay nhờ động cơ dẫn động và kéo theo bánh răng hành tinh quay cùng chiều với nhau, khiến cần dẫn quay và truyền lực cho pulley chủ động.

cấu tạo hộp số ô tô 13

  • Hộp số ly hợp kép DCT

Hộp số ly hợp kép DCT là sự kết hợp giữa hộp số sàn MT và hộp số tự động AT. Cụ thể, cấu tạo hộp số DCT gồm bộ nhiều bánh răng giống cấu tạo hộp số sàn kết hợp với hai ly hợp có nguyên lý hoạt động giống trên hộp số tự động. Hai ly hợp này hoạt động độc lập với nhau. Một ly hợp điều khiển các bộ bánh răng cấp số lẻ như 1, 3, 5,… Một ly hợp điều khiển các bộ bánh răng cấp số chẵn như 2, 4, 6,…

cấu tạo hộp số ô tô 14

Nguyên lý làm việc của các bộ bánh răng trong hộp số ly hợp kép DCT giống như hộp số sàn MT. Điểm khác là cơ cấu chuyển số được thực hiện tự động giống với hộp số tự động truyền thống. Từ các tín hiệu cảm biến, bộ điều khiển điện tử sẽ điều khiển hoạt động của những bộ bánh răng thông qua ly hợp.

cấu tạo hộp số ô tô 15

Hộp số ly hợp kép DCT có hai loại: ly hợp kép khô và ly hợp kép ướt. Điểm khác nhau là hộp số ly hợp kép ướt có thêm dầu hộp số để làm mát, tản nhiệt. Do đó, khả năng chịu mô men xoắn cao hơn. Trong khi hộp số DCT khô có cấu trúc đơn giản, trọng lượng nhẹ, tiết kiệm nhiên liệu. Nhưng vì hạn chế ở khả năng làm mát nên bị giới hạn ở một ngưỡng mô men xoắn nhất định.

cấu tạo hộp số ô tô 16

Vậy là bạn đã hiểu rõ cấu tạo hộp số ô tô với cả hộp số sàn và hộp số tự động. Hi vọng với thông tin đầy đủ ở trên, mọi người sẽ chọn được sản phẩm thích hợp nhất với bản thân.

 

Auto48.vn – Trung tâm lắp đặt phụ kiện ô tô, chăm sóc ô tô tại Bình Dương với các dịch vụ: Lắp đặt màn hình ô tô, camera hành trình, camera 360 ô tô, dán phim cách nhiệt ô tô chính hãng,..

Tìm kiếm Auto48.vn qua:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.