Hộp Số Sàn

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 lộ 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:


transmission-intro.jpg

Photo courtesy DaimlerChrysler
Mercedes-Benz C-class, 6-speed manual transmission​

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


transmission-section.jpg

Photo courtesy DaimlerChrysler
Mercedes-Benz Actros, manual transmission​

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)
Hộp 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.

transmission-diagram.gif

Hộp số được nối với động cơ bằng bộ ly hợp. Trục sơ cấp của hộp số luôn quay cùng tốc độ của động cơ.


Photo courtesy DaimlerChrysler
transmission-model.jpg

Mercedes-Benz C-class sport coupe, six-speed manual transmission, graphic illustration​

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. Hiện tại đang ở số "mo" (có người gọi là số không):


transmission-simple.gif

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 trực 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 răng 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 răng 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:

transmission-simple-2.gif

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 số 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 đó 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 nhất 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 một 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.

HTML:
 <object type="application/x-shockwave-flash" data="mp3player.swf" width="500" height="400" wmode="transparent"> 
 <param name="movie" value="http://static.howstuffworks.com/flash/transmission.swf" /> 
 <param name="wmode" value="transparent" /> 
 </object>

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


transmission-5speed-gears.gif

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

transmission-5speed-forks.gif

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 hoặc 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.

transmission-reverse.gif

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 được. Tuy nhiên nó sẽ gây tiếng rít đáng sợ!

question522-loud-gear.jpg

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 một 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 nhất 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 thế này:

transmission-synchronizer.gif

Phần hình côn trên bánh răng màu xanh dương vừa 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.
----------
Nguồn: Howstuffworks
Biên dịch: Ban Biên Tập OS.
 
Last edited by a moderator:
O.S.P.D
31/3/05
1.231
10
48
TP.HCM
RE: Hộp Số Tay (sàn) Có Cấu Tạo và Vận Hành như thế nào ấy nhỉ ???

Chời ơi chời Bác Hòa thượng lặn lâu quá thì ra là để Dịch cái Bài này hả ta.
080402cool_prv.gif
033102flo_1_prv.gif
clapping_hand.gif
clapping_hand.gif
clapping_hand.gif
clapping_hand.gif
clapping_hand.gif
clapping_hand.gif

Chân thành cám ơn Các Bác đã làm E bắt đầu thấy Yêu Kĩ thực rồi Ạ
 
Hạng D
4/10/05
4.884
38
48
51
Gò Té
RE: Hộp Số Tay (sàn) Có Cấu Tạo và Vận Hành như thế nào ấy nhỉ ???

Hay quá! em không phải là dân kỹ thuật mà đọc bài của bác là hiểu liền nhờ có mấy cái hình minh họa sống động
080402cool_prv.gif
080402cool_prv.gif
clapping_hand.gif
clapping_hand.gif
 
TLF
Hạng B1
17/8/06
62
0
0
Ha Noi
RE: Hộp Số Tay (sàn) Có Cấu Tạo và Vận Hành như thế nào ấy nhỉ ???

Trích đoạn: thich4banh
Hộp số được nối với động cơ bằng bộ ly hợp. Trục sơ cấp của hộp số luôn quay cùng tốc độ của động cơ.
Cái này em thấy hình như chưa thuyết phục lắm thì phải[8|]!
 
RE: Hộp Số Tay (sàn) Có Cấu Tạo và Vận Hành như thế nào ấy nhỉ ???

Trích đoạn: TLF

Trích đoạn: thich4banh
Hộp số được nối với động cơ bằng bộ ly hợp. Trục sơ cấp của hộp số luôn quay cùng tốc độ của động cơ.
Cái này em thấy hình như chưa thuyết phục lắm thì phải[8|]!

Vậy theo bác thì như thế nào mới đúng? :)
 
TLF
Hạng B1
17/8/06
62
0
0
Ha Noi
RE: Hộp Số Tay (sàn) Có Cấu Tạo và Vận Hành như thế nào ấy nhỉ ???

Trích đoạn: thich4banh

Trích đoạn: TLF

Trích đoạn: thich4banh
Hộp số được nối với động cơ bằng bộ ly hợp. Trục sơ cấp của hộp số luôn quay cùng tốc độ của động cơ.
Cái này em thấy hình như chưa thuyết phục lắm thì phải[8|]!

Vậy theo bác thì như thế nào mới đúng? :)
Hì, Em định vặn vẹo Bác tí chút về chuyện câu chữ thôi mà!:D:D:D
Bởi vì trục sơ cấp chỉ có thể quay cùng tốc độ của động cơ khi mà ta đã cái số, tức là không còn ở số "Mo" và tỉ số truyền của bộ li hợp=1:D:D!
 
RE: Hộp Số Tay (sàn) Có Cấu Tạo và Vận Hành như thế nào ấy nhỉ ???

Trích đoạn: TLF

Hì, Em định vặn vẹo Bác tí chút về chuyện câu chữ thôi mà!:D:D:D
Bởi vì trục sơ cấp chỉ có thể quay cùng tốc độ của động cơ khi mà ta đã cái số, tức là không còn ở số "Mo" và tỉ số truyền của bộ li hợp=1:D:D!

Bác vui tính quá, cứ đùa hoài!

Tỷ số truyền là do kích thước (đường kính) của các cặp bánh răng (theo bài trên là từng cặp bánh răng màu đỏ trên trục trung gian và màu xanh dương trục màu vàng) quyết định. Chức năng của bộ ly hợp là để cắt truyền động giữa động cơ và trục sơ cấp (trục màu xanh lá cây). Bộ ly hợp dùng cho hộp số sàn không có chức năng thay đổi tỷ số truyền đâu bác. Cho nên một khi ta buông chân côn, đóng ly hợp thì lúc đó trục sơ cấp luôn luôn quay cùng tốc độ động cơ. Còn như bác nói ở trên thì đó là hoạt động của trục thứ cấp rồi.
 
Last edited by a moderator:
Bác sĩ
20/4/04
3.493
310
83
Sai gon,Vietnam
RE: Hộp Số Tay (sàn) Có Cấu Tạo và Vận Hành như thế nào ấy nhỉ ???

Trích đoạn: TLF
Bởi vì trục sơ cấp chỉ có thể quay cùng tốc độ của động cơ khi mà ta đã cái số, tức là không còn ở số "Mo" và tỉ số truyền của bộ li hợp=1:D:D!
Có cài số hay không thì cũng vậy thôi bác ạ ! Trục sơ cấp hộp số sẽ quay theo Cốt máy với tỉ số truyền 1:1 nếu ta không cắt ly hợp ( đạp côn).;)
 
Hạng C
20/2/04
881
0
18
VietNam
RE: Hộp Số Tay (sàn) Có Cấu Tạo và Vận Hành như thế nào ấy nhỉ ???

Tuyệt vời bác hòa thượng ạ:)