A. Lý thuyết trọng tâm

I. Cấu tạo hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực (HTTL) là tập hợp các cụm cơ khí có nhiệm vụ đưa mô men quay từ động cơ đến các bánh xe chủ động. Nhờ hệ thống này, ô tô có thể chuyển động tiến, lùi ở nhiều tốc độ khác nhau, đồng thời người lái có thể ngắt hoặc nối dòng truyền công suất khi cần.

Cấu tạo chung của HTTL trên ô tô sử dụng động cơ đốt trong bao gồm 5 bộ phận chính được bố trí theo thứ tự từ động cơ đến bánh xe:

Mô men chủ động từ động cơ đi theo trình tự: Động cơ → Li hợp → Hộp số → Trục các đăng → Truyền lực chính & Bộ vi sai → Bán trục → Bánh xe chủ động. Muốn ngắt dòng mô men này, người lái tác động vào li hợp.

1. Li hợp

a) Nhiệm vụ

Li hợp là bộ phận đứng đầu trong HTTL, đặt ngay sau động cơ và trước hộp số. Li hợp đảm nhận hai nhiệm vụ chính:

• Ngắt tạm thời (khi mở li hợp) dòng truyền mô men từ động cơ đến hộp số, phục vụ việc dừng xe hoặc chuyển số.
• Nối êm dịu (khi đóng li hợp) dòng truyền mô men từ động cơ đến hộp số, đảm bảo an toàn cho động cơ và các bộ phận khác của HTTL.

b) Cấu tạo

Trên ô tô con, loại li hợp ma sát khô một đĩa thường đóng được sử dụng phổ biến nhất. Cấu tạo gồm các chi tiết chính:

Ngoài ra, li hợp còn có bộ phận dẫn động điều khiển gồm các chi tiết truyền lực từ bàn đạp đến đĩa ép để thực hiện thao tác mở li hợp.

Lưu ý: Chi tiết trực tiếp chịu lực ma sát là đĩa ma sát (số 2) – đây là chi tiết bị mài mòn theo thời gian và cần được thay thế khi mòn quá giới hạn.

c) Nguyên lí hoạt động

• Trạng thái đóng (bình thường): Lò xo ép tác dụng lực đẩy đĩa ép, khiến đĩa ma sát bị kẹp chặt giữa bánh đà và đĩa ép. Nhờ lực ma sát, mô men từ động cơ được truyền qua bánh đà → đĩa ma sát → trục li hợp → hộp số.
• Trạng thái mở (khi đạp bàn đạp): Người lái tác dụng lực lên bàn đạp, thông qua bộ phận dẫn động, đĩa ép được kéo sang phải, đĩa ma sát tách khỏi bánh đà → mô men từ động cơ không còn được truyền đến hộp số.

Vai trò của lò xo ép: Lò xo ép được thiết kế tính toán sao cho li hợp luôn truyền hết mô men của động cơ, đồng thời bảo vệ động cơ và HTTL khỏi hư hỏng khi bị quá tải.

2. Hộp số

a) Nhiệm vụ

Hộp số trên ô tô sử dụng động cơ đốt trong thực hiện các nhiệm vụ sau:

• Nối hoặc ngắt (lâu dài) dòng truyền mô men chủ động từ động cơ đến các bánh xe chủ động, cho phép xe chuyển động hoặc dừng lâu dài trong khi động cơ vẫn hoạt động.
• Thay đổi tỉ số truyền của HTTL nhằm biến đổi mô men chủ động cũng như vận tốc bánh xe chủ động cho phù hợp với các điều kiện hoạt động khác nhau, giúp động cơ làm việc hiệu quả.
• Đổi chiều mô men chủ động đến bánh xe để ô tô có thể chuyển động lùi.

b) Cấu tạo

Phần lớn ô tô hiện nay sử dụng loại hộp số có cấp, được chia thành hai loại:

• Hộp số thường (hộp số sàn): Người lái phải dịch chuyển cần số để chuyển số.
• Hộp số tự động: Việc chuyển số do bộ điều khiển điện tử quyết định; người lái chỉ dịch chuyển cần số để chọn chế độ hoạt động (P, R, N, D…). Hộp số tự động sử dụng bộ bánh răng hành tinh có kích thước khác nhau để tạo ra các tỉ số truyền.

Hộp số thường ba trục (Hình 22.4) có cấu tạo gồm:

Ở phần cuối trục sơ cấp có bánh răng (2) luôn ăn khớp với một bánh răng (4) gắn liền với trục trung gian. Trục thứ cấp được lắp tựa vào lỗ tròn trong lòng bánh răng (2). Trên trục thứ cấp có lắp các bánh răng đời một ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian. Kích thước khác nhau của các cặp bánh răng trên trục thứ cấp ăn khớp tạo ra các tỉ số truyền khác nhau của hộp số.

Hộp số hai trục (Hình 22.5) phổ biến trên ô tô con, không có trục trung gian. Trục thứ cấp (3) chính là trục đầu vào của bộ truyền lực chính.

c) Nguyên lí hoạt động

Khi động cơ đang hoạt động, người lái điều khiển mở li hợp, sau đó dịch chuyển cần số (9) để nối trục thứ cấp với một bánh răng (7) đang quay trên trục đó. Mô men chủ động từ trục sơ cấp được truyền đến trục thứ cấp với một tỉ số truyền nhất định.

Khi dịch chuyển cần số đến vị trí số lùi, bánh răng trung gian số lùi (5) ăn khớp đồng thời với bánh răng (4) và bánh răng số lùi (8), nhờ đó trục thứ cấp quay ngược chiều với chiều quay của trục sơ cấp, giúp xe lùi.

3. Truyền lực chính và bộ vi sai

a) Nhiệm vụ

• Bộ truyền lực chính có nhiệm vụ tiếp nhận và biến đổi độ lớn, đổi phương quay (nếu cần) của mô men chủ động từ hộp số và truyền đến bộ vi sai.
• Bộ vi sai có nhiệm vụ phân chia mô men chủ động đến các bánh xe chủ động, đồng thời cho phép các bánh xe chủ động có thể quay với các vận tốc khác nhau (ứng dụng quan trọng khi ô tô chuyển động trên đường vòng).

b) Cấu tạo

Bộ truyền lực chính thường được chế tạo chung với bộ vi sai thành một cụm ở trong cầu chủ động. Trên Hình 22.6, cụm này gồm:

Bánh răng chủ động (1) ăn khớp với bánh răng bị động (2) để tạo ra tỉ số truyền của truyền lực chính. Chi tiết quyết định tỉ số truyền này chính là cặp bánh răng chủ động (1) và bánh răng bị động (2) – tỉ số truyền bằng số răng bánh bị động chia cho số răng bánh chủ động.

Bộ vi sai phổ biến nhất là loại vi sai bánh răng côn, trong đó các bánh răng hành tinh (4) lắp quay trơn trên trục gắn liền với vỏ vi sai.

Lưu ý: Trên ô tô con có động cơ nằm ngang tại cầu chủ động, cụm truyền lực chính và vi sai được thiết kế gắn liền với hộp số như trên Hình 22.5.

c) Nguyên lí hoạt động

Khi xe đi vào đường vòng, các bánh xe chủ động cần quay với vận tốc góc khác nhau (bánh ngoài quay nhanh hơn bánh trong). Lúc này, các bánh răng hành tinh (4) có thể tự quay quanh mình nó, nhờ đó các bánh răng (3) nối đến các bánh xe chủ động qua bán trục (5) có thể quay với vận tốc khác nhau, trong khi vẫn đồng thời tiếp nhận mô men chủ động được phân phối đến.

II. Sử dụng và bảo dưỡng

Để HTTL hoạt động bền bỉ và an toàn, cần lưu ý các nguyên tắc sau:

Về li hợp:

• Khi mở li hợp: thao tác nhanh chóng và dứt khoát.
• Khi đóng li hợp: thực hiện từ từ, êm dịu (đặc biệt khi bắt đầu khởi hành xe).

Về hộp số thường:

• Cần số có các kí hiệu các vị trí tay số (Hình 22.7.a). Trước khi khởi động động cơ, cần kiểm tra vị trí cần chuyển số để đảm bảo chắc chắn răng hộp số đang ở vị trí trung gian (số 0).
• Khi chuyển số: phải mở li hợp trước, đẩy dứt khoát cần số đến đúng vị trí mong muốn, rồi mới đóng li hợp.
• Chỉ chuyển cần số vào vị trí số lùi (kí hiệu R) khi xe đã được phanh và dừng hẳn.

Về hộp số tự động:

• Dưới cần chuyển số có kí hiệu các chế độ chuyển số (Hình 22.7.b).
• Khi dừng xe: cần đạp phanh để xe dừng hẳn, sau đó dịch chuyển cần chuyển số về vị trí đỗ xe (P).

Về bảo dưỡng định kì:

• Kiểm tra định kì và điều chỉnh hành trình của bàn đạp li hợp.
• Thay dầu bôi trơn các bộ phận của hệ thống.
• Khi đĩa ma sát của li hợp mòn quá giới hạn → cần được thay thế.
• Nếu thao tác chuyển số khó thực hiện hoặc có tiếng ồn bất thường từ các bộ phận → cần đưa xe đến cơ sở dịch vụ kĩ thuật để kiểm tra, khắc phục.

Các bộ phận của ô tô nói chung và HTTL nói riêng cần được sử dụng, vận hành đúng hướng dẫn và kiểm tra, bảo dưỡng theo định kì để đảm bảo an toàn, kéo dài tuổi thọ, hạn chế phát thải ô nhiễm và giảm chi phí sửa chữa.

Bảng tổng hợp cấu tạo và nhiệm vụ các bộ phận trong HTTL:

B. Sơ đồ tư duy

                                ┌─ Li hợp (1)
                                │  → Nối/ngắt tạm thời mô men
                                │  (Bánh đà, đĩa ma sát, đĩa ép,
                                │   lò xo ép, trục li hợp, vòng bi tì)
                                │
                                ├─ Hộp số (2)
                                │  → Thay đổi tỉ số truyền,
                                │    đổi chiều quay (số lùi)
                                │  (Trục sơ cấp, trung gian,
              ┌─ I. CẤU TẠO    │   thứ cấp, bánh răng, cần số)
              │   HTTL         │
              │                ├─ Trục các đăng (3)
              │                │  → Truyền mô men từ hộp số
              │                │    đến truyền lực chính
              │                │
              │                ├─ Truyền lực chính & Vi sai (4)
              │                │  → Biến đổi mô men, phân chia
              │                │    đến các bánh xe chủ động
  HỆ THỐNG   │                │  (BR chủ động, BR bị động,
  TRUYỀN LỰC │                │   BR hành tinh, BR bán trục)
              │                │
              │                └─ Bán trục (5)
              │                   → Truyền mô men từ vi sai
              │                     đến bánh xe chủ động
              │
              │                ┌─ Li hợp: mở nhanh, đóng
              │                │  từ từ êm dịu
              └─ II. SỬ DỤNG  ├─ Hộp số thường: kiểm tra
                 & BẢO DƯỠNG  │  số trung gian trước khởi động
                               ├─ Hộp số tự động: dừng hẳn
                               │  → về P khi đỗ
                               └─ Bảo dưỡng: kiểm tra định kì,
                                  thay dầu, thay đĩa ma sát
                                  khi mòn, xử lí tiếng ồn

ThS. Hồ Thị Thư

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Công Nghệ THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Công nghệ, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Hoàng Hoa Thám