Người ta sử dụng cơ cấu đồng tốc để hạn loại bỏ “tiếng ồn của bánh răng” và để việc sang số được trở nên êm dịu, cơ cấu này được gọi là “bộ đồng tốc”, bởi hai bánh răng có tốc độ quay khác nhau được lực ma sát làm đồng tốc trong khi chuyển số.
Công dụng của bộ đồng tốc
Bộ đồng tốc đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo quá trình chuyển số diễn ra êm ái và hiệu quả. Nhờ cơ chế đồng bộ tốc độ giữa các bánh răng trước khi ăn khớp, bộ đồng tốc giúp giảm thiểu tiếng ồn và độ rung lắc trong quá trình chuyển số, mang lại trải nghiệm lái xe êm ái hơn.
Bên cạnh đó, việc đồng bộ tốc độ còn giúp giảm thiểu ma sát và mài mòn giữa các bánh răng, từ đó kéo dài tuổi thọ của hộp số và các chi tiết liên quan. Bộ đồng tốc còn giúp người lái dễ dàng thao tác chuyển số mà không cần kỹ thuật phức tạp như trước đây, đồng thời cho phép truyền tải công suất một cách nhanh chóng và hiệu quả ngay khi chuyển số
Phân loại bộ đồng tốc
Có 5 loại cơ cấu đồng tốc khác nhau, có thể kể đến như: Cơ cấu đồng tốc loại có khóa, Cơ cấu đồng tốc kiểu có ba/hai mặt côn, Cơ cấu đồng tốc kiểu không có khóa, Cơ cấu đồng tốc số lùi, Cơ cấu chặn trước số lùi. Và các bạn hãy cùng trung tâm VATC tìm hiểu chúng ngay dưới đây:
-
Cơ cấu đồng tốc loại có khóa
a) Cấu tạo:
Mỗi số tiến nằm trên trục sơ cấp được vào khớp với bánh răng, tương ứng trên trục thứ cấp trong mọi thời điểm. Những bánh răng này luôn quay ngay cả sau khi vào ly hợp, bởi vì chúng không cố định trên trục và chỉ chạy lồng không.
Các moay ơ đồng tốc ăn khớp với các trục bởi các then bên trong moay ơ đồng tốc. Ống trượt ăn khớp với then ở vòng ngoài của moay ơ đồng tốc và có thể di chuyển dọc trục. Moay ơ đồng tốc có ba rãnh theo chiều dọc của trục và các khóa chuyển số luồn vào các rãnh này. Lò xo của khóa luôn luôn đẩy khóa chuyển số này vào ống trượt.
Khi cần chuyển số ở vị trí số trung gian, phần nhô ra của mỗi khóa chuyển số luôn khít với rãnh then ở ống trượt. Người ta đặt vòng đồng tốc giữa moay ơ đồng tốc và mặt côn của các bánh răng số, và được đẩy ép vào một trong số các mặt con này.
Trên toàn bộ khu vực con bên trong vòng đồng tốc, có các rảnh nhỏ để gia tăng ma sát. Ngoài ra, vòng này còn có 3 rãnh để các khóa.
b) Nguyên lý hoạt động
#Ở Vị trí số trung gian
Mỗi bánh răng số được vào khớp với bánh răng bị động tương ứng và chạy lồng không trên trục.
#Bắt đầu quá trình đồng tốc
Khi người lái dịch chuyển cần chuyển số, cần chuyển số nằm trong rãnh trong của ống trượt, dịch chuyển theo chiều mũi tên.
Vì phần nhô ra ở tâm của khóa chuyển số được gài vào rãnh của ống trượt, nên khóa chuyển số cũng sẽ dịch chuyển theo chiều mũi tên cùng một lúc, và sau đó đẩy vòng đồng tốc vào mặt côn của bánh răng số => bắt đầu quá trình đồng tốc.
#Giữa quá trình đồng tốc
Khi tiếp tục dịch chuyển cần chuyển số, lực đặt lên ống trượt sẽ thắng lực lò xo của khóa chuyển số và ống trượt sẽ trùm lên phần nhô ra của khóa này.
#Kết thúc quá trình đồng tốc
Lực đang tác dụng lên vòng đồng tốc trở nên mạnh hơn và đẩy phần côn của bánh răng số. Điều này sẽ làm đồng bộ tốc độ của bánh răng số, với tốc độ của ống trượt gài số.
Khi tốc độ của ống trượt gài số và bánh răng số trở nên bằng nhau, vòng đồng tốc bắt đầu quay nhẹ theo chiều quay này. Vậy nên, các then của ống trượt gài số ăn khớp với các rãnh then của vòng đồng tốc.
#Kết thúc quá trình chuyển số
Sau khi then của ống trượt gàu số ăn khớp với rãnh then của đường đồng tốc, ống trượt tiếp tục dịch chuyển và ăn khớp với rãnh then của bánh răng số. Lúc này, việc chuyển số kết thúc.
-
Cơ cấu bộ đồng tốc kiểu có ba/hai mặt côn
a, Cấu tạo
Bộ đồng tốc kiểu ba/hai mặt côn là một cải tiến so với kiểu truyền thống, nhằm tăng khả năng ăn khớp và chuyển số êm ái hơn. Bộ đồng tốc này được chia thành ba vòng chính: vòng ngoài, vòng giữa và vòng trong. Mỗi vòng được thiết kế với các rãnh và bề mặt tiếp xúc đặc biệt, tạo thành các mặt côn khi các vòng tương tác với nhau.
Ngoài ra, bộ đồng tốc còn bao gồm các chi tiết như lò xo, vòng bi, vành hãm, khóa chuyển số, giúp điều khiển và đảm bảo hoạt động chính xác của bộ đồng tốc trong quá trình chuyển số.
b, Nguyên lý hoạt động
Khi người lái chuyển số, khóa chuyển số sẽ tác động lên vòng ngoài, đẩy nó tiếp xúc với vòng giữa, tạo thành một mặt côn đơn. Tiếp đó, vòng giữa sẽ được đẩy tiếp xúc với vòng trong, tạo thành mặt côn đơn thứ hai. Sự ma sát giữa các mặt côn này sẽ làm giảm dần sự chênh lệch tốc độ quay giữa các bánh răng cần chuyển số.
Khi tốc độ quay của các bánh răng đã đồng đều, khóa chuyển số sẽ ăn khớp hoàn toàn, hoàn tất quá trình chuyển số. Nhờ có hai mặt côn, quá trình đồng tốc diễn ra nhanh hơn và êm ái hơn so với kiểu đồng tốc truyền thống chỉ có một mặt côn.
#Cơ cấu bộ đồng tốc kiểu ba mặt côn
Cơ cấu đồng tốc kiểu ba mặt côn chia vòng đồng tốc thành vòng ngoài – vòng giữa – vòng trong.
Khi khóa chuyển số đẩy vòng ngoài và vòng trong tạo thành một mặt côn đơn, sau đó vòng giữa và vòng trong trở thành một mặt côn đơn. Bên cạnh đó, vòng trong và bánh răng cũng trở thành một phần mặt côn đơn và cả ba mặt côn này tạo ra lực ma sát.
Vậy nên, khả năng triệt tiêu độ chênh lệch tốc độ quay giữa các bánh răng sẽ lớn và quá trình đồng tốc sẽ diễn ra được êm.
#Cơ cấu đồng tốc kiểu 2 mặt côn
Cơ cấu ăn khớp đồng tốc kiểu 2 mặt côn về cơ bản cũng tương tự như cơ cấu đồng tốc kiểu 3 mặt côn, ngoại trừ việc nó không tạo ra đồng tốc giữa vòng trong và cụm bánh răng.
-
Cơ cấu bộ đồng tốc kiểu không có khóa
Một có cấu đồng tốc không có khóa sẽ có lò xo khóa đóng vai trò của khóa chuyển số, và dùng cho bánh răng số 5 hộp số ngang ở một số kiểu xe.
a, Cấu tạo
#Ống trượt: Có ba phần nhô ra được xoi bên trong ống moay ơ để đẩy lò xo khóa, trong quá trình đồng tốc hóa.
#Moay ơ đồng tốc: Xung quanh moay ơ đồng tốc, có 3 vấu để hãm chặt vòng đồng tốc và lo xo khóa.
#Lò xo khóa: Lò xo khóa có bốn vấu, một vấu để hãm chặt bản thân lò xo, 3 vấu còn lại giữ các khóa chuyển số.
#Vòng đồng tốc: Có 3 rãnh để gài các vấu của lò xo khóa tại ba điểm dọc theo chu vi của vòng. Một đoạn của rãnh xoi này được vát mép.
b, Nguyên lý hoạt động
Vị trí ban đầu:
Khi chưa có tác động vào cần số, vòng đồng tốc nằm tự do giữa moay ơ đồng tốc và mặt côn của bánh răng số. Các bánh răng số vẫn nằm lồng không trên trục và chưa ăn khớp với bánh răng bị động. Lò xo khóa được giữ ở trạng thái nén.
Bắt đầu quá trình đồng tốc:
Khi người lái tác động vào cần số, ống trượt dịch chuyển và đẩy lò xo khóa. Lực đẩy này ép vòng đồng tốc vào mặt côn của bánh răng số. Do chênh lệch tốc độ quay giữa trục cần gài số và bánh răng số, ma sát xuất hiện giữa vòng đồng tốc và mặt côn.
Quá trình đồng tốc:
Ma sát tạo ra một mô-men xoắn làm chậm tốc độ quay của trục cần gài số và tăng tốc độ quay của bánh răng số. Quá trình này diễn ra liên tục cho đến khi tốc độ quay của hai bộ phận này bằng nhau.
Kết thúc đồng tốc và ăn khớp:
Khi tốc độ quay đã đồng bộ, vòng đồng tốc sẽ trượt nhẹ trên mặt côn của bánh răng số. Lúc này, ống trượt tiếp tục dịch chuyển để đẩy bánh răng số ăn khớp hoàn toàn với bánh răng bị động trên trục đối ứng. Lò xo khóa sẽ giữ bánh răng số ở vị trí ăn khớp này.
-
Cơ cấu đồng tốc số lùi
a, Cấu tạo
Về cấu tạo, bộ đồng tốc số lùi tương tự như các bộ đồng tốc tiến, bao gồm các chi tiết chính như ống trượt, moay-ơ đồng tốc, lò xo khóa và vòng đồng tốc.
b, Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của bộ đồng tốc số lùi dựa trên việc đồng bộ tốc độ quay của trục sơ cấp và bánh răng số lùi trước khi chúng ăn khớp với nhau. Khi người lái chuyển cần số về vị trí số lùi, cơ cấu chặn trước số lùi sẽ được kích hoạt.
Cơ cấu này ngăn không cho bánh răng số lùi ăn khớp trực tiếp với bánh răng trên trục sơ cấp, đồng thời kích hoạt vòng đồng tốc số lùi. Vòng đồng tốc số lùi bao gồm các chi tiết ma sát như vành đồng tốc, côn đồng tốc và lò xo. Khi vòng đồng tốc số lùi được kích hoạt, các chi tiết ma sát này sẽ tiếp xúc với nhau, tạo ra lực ma sát làm giảm tốc độ quay của trục sơ cấp.
-
Bộ đồng tốc kiểu chốt
a, Cấu tạo
Bộ đồng tốc kiểu chốt bao gồm vành đồng tốc trượt trên trục thứ cấp, may-ơ ly hợp với các vấu giữ vành đồng tốc, ba chốt đồng tốc vát góc xuyên qua ống trượt ly hợp để tiếp xúc với mặt côn bánh răng, ba chốt dẫn hướng xen kẽ đảm bảo ổn định, các miếng chặn giới hạn hành trình chốt đồng tốc, lò xo khóa đồng tốc giữ chốt đồng tốc ở vị trí ban đầu và cung cấp lực ép, và viên bi dẫn hướng chốt đồng tốc trên may-ơ ly hợp.
b, Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của bộ đồng tốc kiểu chốt dựa trên sự kết hợp giữa ma sát và cơ cấu chốt khóa. Khi người lái thao tác chuyển số, ống trượt gài số di chuyển, kéo theo moay ơ đồng tốc. Trên moay ơ này, các chốt đồng tốc được bố trí đối xứng và vát góc, có khả năng trượt dọc theo rãnh then trên ống trượt.
Trong giai đoạn đầu, vòng đồng tốc, được đặt giữa moay ơ và bánh răng cần gài, tiếp xúc với mặt côn của bánh răng thông qua lực ép của lò xo. Sự chênh lệch tốc độ giữa vòng đồng tốc và bánh răng tạo ra ma sát, khiến vòng đồng tốc quay theo. Đồng thời, các chốt đồng tốc, dưới tác động của lực ly tâm, trượt ra ngoài, tiếp xúc với các rãnh then trên ống trượt.
Khi tốc độ của vòng đồng tốc và bánh răng gần đạt mức đồng bộ, lực ma sát giảm đi, cho phép các chốt đồng tốc trượt vào trong, ăn khớp với các lỗ chốt trên bánh răng. Lúc này, vòng đồng tốc và bánh răng trở thành một khối thống nhất, hoàn tất quá trình đồng tốc.
Trên là những thông tin về bộ đồng tốc hộp số xe ô tô, chúc các bạn có những kiến thức thú vị. Các bạn đừng quên theo dõi trung tâm dạy nghề ô tô VATC thường xuyên để cập nhật thêm những bài học hay, cũng như những khóa học sắp khai giảng mà bạn quan tâm.
Xem thêm: Bầu trợ lực phanh: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết
