Phân tích sự ảnh hưởng của hộp số thường đến hoạt động của ô tô

i vẫn chưa được thỏa mãn. Do vậy các hãng sản xuất xe không ngừng cải tiến, ứng dụng đưa những thành tựu khoa học kỹ thuật, ngành thiết kế và chế tạo ô tô nhằm làm tăng độ an toàn cho xe, làm gọn nhẹ hệ thống điện động cơ, bền đẹp và hợp lý. Những cải tiến trên là nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người và những quy định khắt khe về an toàn và bảo vệ môi trường. Bên cạnh sự phát triển vượt trội của ngành ô tô, không chỉ cải thiện tính năng động cơ. Đặc biệt là sự phát triển của hộp số. Kể từ khi được giới thiệu vào năm 1894, bản phác thảo đầu tiên của hộp số cận đại do hai kỹ sư người Pháp là Louis – Rene Panhard và Emile Levassor được công bố. Đến năm 1904, hộp số sàn sang số trượt của Panhard – Levassor đã được hiện thực hóa bởi hầu hết các nhà sản xuất ô tô. Hộp số trang bị bộ đồng tốc được Cadillac sử dụng lần đầu tiên vào năm 1928, và được sử dụng đến ngày nay. Từ khóa: bánh răng, hộp số thường, trục hộp số, cần chuyển số, xe ô tô, người lái xe. 1 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ 1.1 Định nghĩa về hộp số Hộp số là một hệ thống gồm nhiều cặp hay bộ bánh rang ăn khớp với nhau, được sử dụng để truyền mô men xoắn từ động cơ tới các bánh xe chủ động của ô tô. Hộp số được lắp trong hệ thống truyền lực của xe, nằm giữa ly hợp và bộ truyền lực chính của xe ô tô. [1] 1.2 Chắc năng của hộp số thường - Dùng để thay đổi tỷ số truyền nhằm thay đổi mô men xoắn ở các bánh xe chủ động của ô tô, đồng thời thay đổi tốc độ của xe để phù hợp vơi sức cản bên ngoài. - Thay đổi chiều chuyển động của ô tô (tiến và lùi). - Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tùy ý mà không tắt máy và mở ly hợp.[1] 309 1.3 Yêu cầu đối ơi hộp số thường - Có dải tỷ số truyền thích hợp, phân bố các khoảng thay đổi tỷ số truyền tối ưu, phù hợp với tính năng động lực học yêu cầu và tính kinh tế vậm tải. - Phải có hiệu suất truyền lực cao, kết cấu nhỏ gọn, dễ điều khiển và sửa chữa. - Khi làm việc không gây tiếng ồn, chuyển số nhẹ nhàng, không phát sinh các tải trọng động khi làm việc. - Có cơ cấu định vị chống nhảy số và cơ cấu chóng gài đồng thời hai số. - Có vị trí trung gian để có thể ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian dài. 1.4 Phân loại hộp số thường - Dựa vào số trục chứa các cặp bánh răng truyền số: hộp số 2 trục ( hộp số loại FF – hộp số ngang), hộp số 3 trục ( hộp số loại FR – hộp số dọc ). - Dựa theo cấp số của hộp số: hộp số thường ( có các cấp số nhỏ hơn hoặc bằng 6 ), hộp số nhiều cấp ( nhiều hơn 6 cấp số ). 2 PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ THƯỜNG 2.1 Kết cấu của hộp số thường 2.1.1 Vỏ và nắp hộp số Vỏ và nắp hộp số có nhiệm vụ bao kín các bộ phận bên trong hộp số nhằm bảo vệ chúng. Bên cạnh đó, vỏ hộp số còn dung để lắp các vòng bi đỡ trục hộp số, chứa đựng dầu bôi trơn và treo bộ hộp số vào khung xe. Nắp hộp số còn được dung để lắp các cơ cấu chuyển số.[3] (Hình 1). Hình 1. Kết cấu vỏ và nắp hộp số 2.1.2 Ổ bi Chuyển hóa ma sát trượt thành ma sát lăn, qua đó gia tăng tuổi thọ cho hộp số, hạn chế các tiếng ồn sinh ra trong khi hoạt động. (Hình 2) [3] 310 2.1.3 Bánh răng Là các cơ cấu để thay đổi tý số truyền, các bánh răng sẽ ăn khớp với nhau để truyền lực theo ý muốn của người sử dụng. (Hình 2) [3] Hình 2. Kết bánh răng và cấu tạo ổ bi trong hộp số 2.1.4 Trục hộp số - Đối với hộp số 3 trục gồm: trục sơ cấp, trục trung gian và trực thứ cấp (ở hộp số dọc). - Đối với hộp số 2 trục gồm: trục sơ cấp và trục thứ cấp (ở hộp số ngang). (Hình 3) [3] 2.1.5 Bộ đồng tốc Bộ đồng tốc có nhiệm vụ ngăn chặn sự trèo răng trong quá trình vào khớp, khóa bánh răng thứ cấp vào trục thứ cấp. Bộ đồng tốc có tác dụng làm đồng đều tốc độ của các bánh răng khi gài số, loại bỏ tình trạng va đập giữa các bánh răng, giúp quá trình gài số trở nên dễ dàng, dịu êm và không xuất hiện tiếng động. (Hình 3) [1] Hình 3. Bộ đồng tốc và trục của hộp số 2.2 Cơ câu vận hành trong hộp số thường trên ô tô 2.2.1 Cơ cấu vận hành loại điều khiển từ xa Loại này liên kết cần chuyển số với hộp số bằng cáp hoặc các thanh nối Người ta dung loại này ở các xe có hộp số kiểu FF, và có đặc điểm là gây ra ít tiếng động và tiếng ồn, có thể dễ dàng thiết kế vị trí của cần chuyển số. (Hình 4) [3] 2.2.3 Cơ cấu vận hành điều khiển trực tiếp Loại này lắp cần chuyển số trực tiếp trên hộp số. Người ta dung loại này ở các xe kiểu hộp số FR vì các thao tác chuyển số nhanh và dễ xử lý. (Hình 4) [3] 311 Hình 4. Cơ cấu vận hành điều khiển từ xa và điều khiển trực tiếp 2.3 Tỷ số truyền của hộp số Tỷ số truyền là tỷ số giữa số vòng quay của bánh răng chủ động trên số vòng quay của bánh răng bị động hay số răng bị động trên số răng của bánh răng chủ động. (Hình 5) [2] Công thức tính tỷ số truyền: nz i 12 nz21 trong đó: i: tỷ số truyền, n1: số vòng quay chủ động, n2: số vòng quay trục bi động, z1: số răng bánh răng chủ động, z2: số răng bánh răng bị động. Hình 5. Công thức tính tỷ số truyền của hộp số 2.4 Nguyên lý hoạt động của hộp số - Trục sơ cấp là trục có màu hiển thị là màu xanh lá – bánh răng dẫn động. Đây chính là trục tiếp nhận mô men truyền từ động cơ thông qua ly hợp vào hộp số. 312 - Trục trung gian là trục có màu đỏ - bánh răng chủ động. Trong các loại bánh răng đỏ có 1 loại bánh răng ăp khớp với 1 bánh răng xanh lá ở trục sơ cấp. - Trục thứ cấp là trục có các bánh răng màu xanh biển – bánh răng bị động. Mỗi bánh răng màu xanh biển sẽ ăn khớp với 1 bánh răng màu 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 biển sẽ quay theo, khiến trục thứ cấp quay và dẫn động ra ngoài. (Hình 6) Với hộp số có bao nhiêu cấp thì sẽ có bấy nhiêu cặp bánh răng xanh biển và đỏ, cùng với 1 cặp bánh răng số lùi. Hình 6. Nguyên lý hoạt động của hộp số 5 cấp số tiến và quá trình gái số 3 CÁC CÔNG NGHỆ MỚI TRÊN HỘP SỐ THƯỜNG HIỆN NAY 3.1 Vù ga về số (Dowshift Rev – Match) Công nghệ Downshift Rev-Match được tìm thấy chủ yếu trên những mẫu xe hiệu suất như Honda Civic Type R và Nissan 370Z, tính năng này sẽ tự động căn chỉnh tốc độ động cơ theo số đã chọn, để việc chuyển số trở nên liền mạch và mượt mà hơn. Ngoài ra, tính năng của hộp số sàn ô tô này còn khiến việc điều khiển xe trên những đoạn đường quanh có trở nên thú vị hơn. 3.2 Hỗ trợ khởi hành ngang dốc (Hill Start Assist) Đa số các dòng xe đời mới đều được trang bị công nghệ Hill Start Assist. Công nghệ này sẽ giúp bạn dễ dàng thao tác các kỹ năng khó khi điều khiển xe số sàn khi lên dốc mà xe không bị lùi lại. 313 3.3 Thêm các cấp số Hộp số sàn chỉ phổ biến với những hộp số 6 cấp. Tuy nhiên, những mẫu xe như Porsche 911 hiện đã được cải tiến lên hộp số sàn 7 cấp. Việc bổ sung hộp số sàn 7 cấp sẽ giúp khả năng tiết kiệm nhiên liệu của xe trở nên tốt hơn khi di chuyển trên cao tốc. (Hình 7) Hình 7. Thêm cấp số 3.4 Hộp số sàn tích hợp điện tử thông minh (Intelligent Manual Transmission) Hộp số sàn thông minh (IMT) sẽ hoạt động nhằm ngắt động cơ sớm hơn khi nhận thấy dấu hiệu của người lái đang bắt đầu đạp ly hợp, điều này giúp cải thiện hiệu quả nhiên liệu và giảm lượng CO2 khoảng 3%. (Hình 8) Hình 8. Hộp số sàn tích hợp điện tử thông minh 314 3.5 Hệ thống hộp số sàn không dùng chân côn trên xe Huyndai Venue Bộ điều khiển hộp số sẽ liên tục nhận tín hiệu truyền về từ cảm biến ý định của hệ thống chuyển số. Hệ thống chuyển số sẽ đoán nhận được khi nào người lái có ý định chuyển số và tác động lên cần số. Khi đó, bộ điều khiển ra lệnh cho hệ thống thủy lực ngắt ly hợp trong quá trình tài xế tác động vào cần số. Sau đó, hệ thống thủy lực điều khiển cho bộ ly hợp tiếp tục kết nối với động cơ để chiếc xe hoạt động mượt mà. (Hình 9) Hình 9. Hệ thống số sàn không dung chân côn trên xe Huyndai Venue 4 KẾT LUẬN Ngành ô tô hiện nay đang ngày càng phát triển vượt trội, đi cùng với những sự phát triển của ô tô là những trang bị, hệ thống hiện đại với nhiều công nghệ vượt trội từ các hãng sản xuất ô tô. Đặc biệt là hộp số trên ô tô, trãi qua nhiều năm phát triển từ hộp số thường đến hộp số tự động và hộp số vô cấp CVT. Tuy nhiên dù hộp số thường đang dần bị thay thế bởi hộp số tự động hay hộp số vô cấp nhưng kiểu hộp số cơ khí này vẫn được nhiều khách hàng yêu thích lựa chọn.Vì thế các hãng sản xuất ô tô đã chiều long khách hàng yêu thích hộp số thường bằng việc trang bị cho hộp số này rất nhiều trang bị hiện đại và tiện lợi Hộp số ô tô là một trong những bộ phận rất quan trọng của hệ thống truyền lực. Đối với xe ô tô sử dụng hộp số sàn so với hộp số tự động và hộp số vô cấp thường tiết kiệm nhiên liệu hơn, việc bảo dưỡng sửa chữa cũng dễ dàng hơn. Việc phải thao tác nhiều trên hộp số thường giúp người lái tập trung hơn, hiểu được điều đó các hãng sản xuất đã có những công nghệ đặc biệt hỗ trợ cho người lái. Ngoài ra, song song với những tiện lợi, xe sử dụng hộp số sàn đòi hỏi người lái phải có kỹ thuật lái tốt, việc phải đạp bàn đạp ly hộp liên tục cũng sẽ gây ra ít trở ngại đặc biệt với những người có vấn đề về sức khỏe. Hộp số thường ngày càng được thiết kế nhỏ gọn hơn, tránh giảm tiếng ồn. Mặc dù có những ưu điểm vượt trội so với những xe sử dụng hộp số tự động và hộp số vô cấp, nhưng xe sử dụng hộp số thường đang dần bị khai tử từ các hãng xe có thể kể đến như Ferrari, 315 Mercedes-Benz,Tuy vậy những mẫu xe ô tô hiện nay vẫn còn có sử dụng hộp số sàn nhằm cho người lái tiết kiệm được chi phí mu axe cũng như bảo dưỡng dễ dàng hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Thị Thu Hà (2020), Sách chuyên ngành kỹ thuật ô tô và xe máy hiện đại, Nhà xuất bản Trẻ, Chương 16, trang 411 – 416. [2] Lưu ăn Tuấn (2019), Sách lý thuyết ô tô, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, Chương 5, trang 213 – 256. [3] Đức Huy (2013), Sách kỹ thuật sửa chữa ô tô cơ bản, Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội, Phần 5, Chương 1,2 trang 150 – 180. 316