(News.oto-hui.com) – Hộp số là bộ phận không thể thiếu trong kết cấu của xe ô tô. Nhờ hộp số, người lái xe có thể thay đổi tỉ số truyền tùy theo mục đích sử dụng. Nếu đã từng tháo hộp số hoặc nhìn mô hình hộp số, chắc chắn không ít người sẽ thắc mắc vì sao bánh răng trong hộp số lại là bánh răng nghiêng. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu lý do trong bài viết này.
1. Nguyên lý hoạt động của hộp số sàn (MT) và hộp số tự động (AT):
a. Hộp số sàn:
Hộp số sàn đã không còn quá xa lạ với chúng ta, với mỗi thao tác chuyển số trên cần số, người lái chọn trục và chọn bánh răng ăn khớp, từ đó thay đổi tỉ số truyền từ trục sơ cấp ra trục thứ cấp của hộp số .
Ví dụ với số 1, khi người lái đẩy cần số sang bên trái, trục điều khiển của bộ đồng tốc chọn bánh răng 1 và 2 được chọn. Sau đó người lái đẩy cần số lên trên qua đó kéo vòng đồng tốc sang bên phải, làm cho bánh răng 1 kết nối với trục thứ cấp. Lúc này công suất được truyền từ trục sơ cấp đến cắp bánh răng 4×4′ đến trục trung gian rồi đến cặp bánh răng 1’x1 rồi qua bộ đồng tốc và cuối cùng đến trục thứ cấp của hộp số.
b. Hộp số tự động:
Với hộp số tự động, các cơ cấu hành tinh liên kết với nhau tạo ra những tỉ số truyền khác nhau nhắm đáp ứng yêu cầu của người lái. Một cơ cấu hành tinh gồm bánh răng bao, bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh liên kết với nhau. Hộp số tự động có thể có 1 hay nhiều cơ cấu hành tinh. Do cơ cấu hành tinh có 3 bậc tự do nên để dẫn dòng công suất ra trục thứ cấp, ta cần khóa 1 trong 3 bậc tự do đó, tương ứng với cần dẫn của bánh răng hành tinh, trục của bánh răng mặt trời và bánh răng bao.
Để làm được điều đó, cần có những cơ cấu phanh và ly hợp quyết định xem những bậc tự do nào bị hạn chế của các cơ cấu hành tinh. Ly hợp giúp truyền công suất đến trục cần thiết, từ đó tạo ra đường truyền công suất, phanh giúp cố định một trong 3 thành phần của cơ cấu hành tinh.
Hộp số vô cấp CVT chủ yếu thay đổi mô men và tỉ số truyền qua hệ thống dây đai và puly ma sát, cơ cấu hành tinh có thể có nhưng chỉ đóng vai trò đóng ngắt đường truyền công suất và tạo ra số lùi trong hộp số. Tuy nhiên các bánh răng trong cơ cấu hành tinh cũng được chế tạo là bánh răng nghiêng. Vậy bánh răng nghiêng có những đặc điểm gì nổi bật để được sử dụng nhiều đến vậy?
2. Vì sao bánh răng trong hộp số là bánh răng nghiêng?
a. Định nghĩa Bánh răng nghiêng:
Bánh răng nghiêng hay đầy đủ là bánh răng trụ răng nghiêng là bánh răng hình trụ, tuy nhiên thay vì rãnh răng thẳng thì rãnh răng sẽ nghiêng theo 1 chiều nhất định (bánh răng nghiêng trái hoặc bánh răng nghiêng phải).
Góc nghiêng răng β của bánh răng nghiêng thường nằm từ 8 đến 20 độ, 2 bánh răng ăn khớp sẽ có cùng mô đun, cùng góc nghiêng răng những ngược hướng nghiêng của nhau.
Góc nghiêng răng càng lớn, khả năng chịu tải của bánh răng càng cao, nhưng đi cùng với đó, lực dọc trục sinh ra cũng lớn theo. Vì vậy các chuyên gia đã nghiên cứu góc β trong khoảng trên nhằm đảm bảo hài hòa giữa khả năng chịu tải và độ lớn lực dọc trục.
b. Ưu nhược điểm của bánh răng nghiêng trong hộp số:
Ưu điểm đáng kể nhất của bánh răng trụ răng nghiêng là tiếng ồn được giảm thiểu đáng kể so với truyền động răng thẳng. Nguyên nhân là do thay vì diện tích ăn khớp của các răng gia tăng một cách đột ngột như răng thẳng, các răng tăng dần diện tích ăn khớp giúp giảm thiểu đáng kể tiếng ồn được tạo ra khi hoạt động.
Tiếp đến là khả năng chịu tải của bánh răng nghiêng tốt hơn bánh răng thẳng cùng thông số. Điều này có được nhờ chiều dài ăn khớp của bánh răng nghiêng lớn hơn của bánh răng thẳng.
Ta biết F=P.S, với F là lực ép lên tiết diện chịu lực, P là áp suất lên tiết diện đó, S là diện tích tiết diện. Vì bộ truyền bánh răng nghiêng có diện tích tiếp xúc lớn hơn so với bộ truyền bánh răng thẳng nên nếu cùng một lực ép, áp suất tác dụng lên bề mặt bánh răng nghiêng sẽ nhỏ hơn.
Mặt khác, nếu cùng chịu một áp suất bền mặt giống nhau, bộ truyền bánh răng nghiêng sẽ truyền được nhiều lực hơn bộ truyền bánh răng thẳng.
Ngoài ra bánh răng nghiêng còn một số ưu điểm nữa như ít hao mòn hơn, độ chính xác tốt hơn bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.
Nhược điểm của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng là:
- Vì răng nghiêng, nên khi ăn khớp bánh răng sẽ tạo ra lực dọc trục, lực này có chiều hướng về phía ăn khớp của 2 bánh răng. Đây là ngược điểu lớn nhất của bộ truyền này vì lực dọc trục tác động trực tiếp lên trục và các ổ bi đỡ.
Trên ô tô, người ta khắc phục nhược điểm này bằng cách thêm những ổ chặn trên các trục của hộp số giúp giảm lực dọc trục. - Khi vận hành, bánh răng nghiêng sinh nhiệt nên yêu cầu dầu hộp số cần có khả năng vừa bôi trơn vừa được làm mát.
- Vì phức tạp hơn bánh răng trụ nên chi phí sản xuất bánh răng nghiêng có phần cao hơn so với mặt bằng chung.
Tuy nhiên những ưu điểm của bánh răng nghiêng hoàn toàn áp đảo so với bánh răng trụ nên những nhà sản xuất ô tô vẫn ưu tiên sử dụng bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng trong một chi tiết hết sức quan trọng trên ô tô, đó là hộp số.
Xem thêm những bài viết liên quan:
- Tìm hiểu về hộp số sàn trên ô tô
- Các loại động cơ ô tô phổ biến hiện nay
- Tại sao xe điện chỉ có 1 cặp bánh răng trong hộp số?
- Bánh răng hành tinh – Cấu tạo và nguyên lý làm việc
- Cấu tạo và công dụng của bánh đà kép
