Cấu tạo của hệ thống truyền lực trên ô tô

Hệ thống truyền lực là hệ thống có nhiệm vụ truyền mô men xoắn từ động cơ tới các bánh xe chủ động của xe, giúp tạo lực đẩy để xe có thể di chuyển. Hệ thống truyền lực hoàn chỉnh của một chiếc xe gồm có: ly hợp, hộp số, trục các đăng, cầu chủ động (vi sai và bán trục)

I. GIỚI THIỆU CHUNG

* Công dụng của hệ thống truyền lực:

• Truyền và biến đổi mô men xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và mô men cản sinh ra trong quá trình ô tô chuyển động.
• Cắt dòng công suất trong thời gian ngắn hoặc dài.
• Thực hiện đổi chiều chuyển động giúp ô tô chuyển động lùi.
• Tạo khả năng chuyển động êm dịu và thay đổi tốc độ cần thiết trên đường.

1. Ly hợp

Ly hợp dùng để truyền hay không truyền công suất từ động cơ đến hệ thống truyền lực. Cắt truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực nhanh và dứt khoát trong những trường hợp cần thiết như khi chuyển số một cách êm dịu. Nó cũng cho phép động cơ hoạt động khi xe dừng và không cần chuyển hộp số về số trung gian.

2. Hộp số

Nhiệm vụ của hộp số là biến đổi mô men xoắn của động cơ truyền tới các bánh xe sao cho phù hợp với các chế độ tải..

Chắc chắn sự mất mát công suất ở hộp số là không tránh khỏi, vì thế công suất thực tế đưa đến các bánh xe luôn luôn nhỏ hơn công suất đưa ra của trục khuỷu động cơ (hiệu suất của hộp số).

3. Trục các đăng

Truyền động các đăng dùng để truyền mô men xoắn giữa các trục không thẳng hàng. Các trục này lệch nhau một góc α>0o và giá trị của α thường thay đổi.

4. Cầu chủ động

Cầu chủ động nhận công suất từ động cơ truyền tới để phân phối đến các bánh xe theo phương vuông góc. Cầu xe nâng đỡ các phần gắn lên nó như hệ thống treo, sắc xi.

II. CÁC KIỂU BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

Hình 1.2a: FF Hình 1.2b: FR​

Hệ thống truyền động chủ yếu sử dụng là

• FF (Động cơ đặt trước – Bánh trước chủ động).
• FR (Động cơ đặt trước – Bánh sau chủ động).

Ngoài xe FF và FR còn có các loại xe 4WD (4 bánh chủ động), RR (động cơ đặt sau – cầu sau chủ động) hiện nay ít được sử dụng, và xe hybrid đang bắt đầu được phát triển.

II.1. FF (Động cơ đặt trước – Bánh trước chủ động)

Trên xe với động cơ đặt trước cầu trước chủ động. Động cơ, ly hợp, hộp số, cầu chủ động tạo nên một khối lượng đơn. Mô men động cơ không truyền xa đến bánh sau, mà đưa trực tiếp đến các bánh trước.

Bánh trước dẫn động rất có lợi khi xe quay vòng và đường trơn. Sự ổn định hướng tuyệt với này tạo được cảm giác lái xe khi quay vòng. Do không có trục các đăng nên gầm xe thấp hơn giúp hạ được trọng tâm của xe, làm cho xe ổn định khi di chuyển.

Hình 1.3: Xe FF với hộp số thường​

II.2. FR (Động cơ đặt trước – Bánh sau chủ động)

Hình 1.4: Xe FR với hộp số thường​

Kiểu bố trí động cơ đặt trước – bánh sau chủ động làm cho động cơ được làm mát dễ dàng. Tuy nhiên, ở bên trong thân xe không được tiện nghi ở trung tâm do trục các đăng đi qua nó. Điều này là không tiện nghi nếu gầm xe ở mức quá thấp.

Kiểu động cơ đặt ngoài buồng lái sẽ tạo điều kiện cho công việc sửa chữa, bảo dưỡng được thuận tiện hơn, nhiệt sinh ra và sự rung động ít ảnh hưởng đến người lái và hành khách. Nhưng hệ số sử dụng chiều dài xe sẽ giảm xuống, nghĩa là thể tích chứa hàng hóa và hành khách giảm xuống. Đồng thời tầm nhìn của tài xế bị hạn chế, ảnh hưởng đến độ an toàn chung. Ngược lại động cơ đặt trong buồng lái khắc phục được những nhược điểm nói trên.

II.3. Kiểu 4 bánh chủ động (4WD – 4 wheel driver)

Hình 1.5: Xe 4WD thường xuyên loại FR​

Các kiểu xe cần hoạt động ở tất cả các loại địa hình và điều kiện chuyển động khó khăn cần được trang bị với 4 bánh chủ động và dẫn động thông qua hộp số phụ.

Các xe 4WD hiện nay được chia thành hai loại chính là 4WD thường xuyên và 4WD gián đoạn. Khác với xe 2WD, điểm đặc trưng của xe 4WD là có các bộ vi sai phía trước và phía sau. Mục đích là để triệt tiêu sự chệnh lệch của các bánh xe khi đi vào đường vòng.

Đối với loại 4WD thường xuyên, người ta bố trí thêm một bộ vi sai trung tâm ở giữa bộ vi sai trước và bộ vi sai sau để triệt tiêu sự chênh lệch tốc độ quay của các bánh xe trước và sau. Có 3 bộ vi sai khác nhau làm cho xe chạy được êm do đảm bảo việc truyền công suất đều nhau đến cả bốn bánh xe, kể cả khi quay vòng. Đây là ưu điểm chủ yếu của loại 4WD thường xuyên, nó có thể sử dụng trên đường xá bình thường, đường gồ ghề hay đường có độ ma sát thấp. Tuy nhiên, để tránh cho bộ sai trung tâm phải liên tục làm việc, các lốp trước và sau phải có đường kính giống nhau, kể cả các bánh bên trái và bên phải.

II.4. Kiểu truyền động xe hybrid

Hybrid nghĩa là lai, ôtô hybrid là dòng ôtô sử dụng động cơ tổ hợp. Động cơ hybrid là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong thông thường với một động cơ điện dùng năng lượng ắc quy. Bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định khi nào thì dùng động cơ điện, khi nào thì dùng động cơ đốt trong, khi nào dùng vận hành đồng bộ và khi nào nạp điện vào ắc quy để sử dụng về sau. Ưu điểm lớn nhất của xe hybrid là giảm ô nhiễm môi trường, một vấn đề quan trọng hiện nay. Ngoài ra xe hybrid còn có các ưu điểm sau:

• Tận dụng năng lượng khi phanh: khi cần phanh hoặc khi xe giảm tốc năng lượng phanh được tận dụng để tạo ra dòng điện nạp cho ắc-quy.
• Giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu (động cơ hybrid tiêu thụ lượng nhiên liệu ít hơn nhiều so với động cơ đốt trong thông thường)
• Động cơ điện được dùng trong các chế độ gia tốc hoặc tải lớn nên động cơ đốt trong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ nên động cơ đốt trong có kích thước nhỏ gọn.
• Có thể sử dụng vật liệu nhẹ để giảm khối lượng tổng thể của ôtô.

Động cơ hybrid được sử dụng trên các xe như: Honda Insight, Honda Civic, Toyota Prius và rất nhiều hãng khác.

III. CÁC KÝ HIỆU

III.1. Công thức bánh xe

Công thức bánh xe được ký hiệu tổng quát là axb

Trong đó: a là số lượng bánh xe

b là số lượng bánh xe chủ động

Thí dụ cho các trường hợp :

• 4×2 : Xe có một cầu chủ động (có 4 bánh trong đó có 2 bánh chủ động).
• 4×4 : Xe có hai cầu chủ động (có 4 bánh, cả 4 bánh đều chủ động).
• 6×4 : Xe có hai cầu chủ động, một cầu bị động (có 6 bánh xe trong đó có 4 bánh chủ động).
• 6×6 : Xe có ba cầu chủ động (có 6 bánh xe và cả 6 bánh đều chủ động).
• 8×8 : Xe có bốn cầu chủ động (có 8 bánh xe và cả 8 bánh đều chủ động). 

III.2. Ký hiệu hệ thống truyền lực 

Vì mức độ phức tạp của hệ thống truyền lực, một số xe cụ thể được thể hiện qua công thức bánh xe như trên, nên hệ thống truyền lực có các hệ thống thường dùng như :

• Loại ký hiệu 4WD: Cho tất cả các xe có 4 bánh chủ động.
• Loại ký hiệu AWD: Cho tất cả các xe có cấu trúc kiểu cầu trước thường xuyên ở trạng thái chủ động, cầu sau truyền lực trong một số trường hợp nhất định

Xem thêm bài viết tác động của điện khí hóa lên hệ thống truyền lực trên ô tô

Nguồn: Trích giáo trình “Hệ thống truyền lực trên ô tô”_Trường đh SPKT HCM​