Các loại và thành phần của khung gầm ô tô

Hệ thống truyền động có thể được chia thành truyền cơ khí, truyền thủy lực, truyền thủy lực, truyền điện, v.v. theo các cách truyền năng lượng khác nhau.
Dưới đây là nguyên lý làm việc và chức năng của từng cụm phụ của hệ thống truyền động nhỏ:
Ly hợp: Ly hợp nằm bên trong vỏ bánh đà giữa động cơ và hộp số, và được cố định vào mặt phẳng phía sau của bánh đà bằng vít. Trục ra của ly hợp là trục vào của hộp số. Trong quá trình lái xe, người lái xe có thể nhấn hoặc nhả bàn đạp ly hợp khi cần thiết để tạm thời tách rời và ăn khớp dần dần giữa động cơ và hộp số, nhằm cắt hoặc truyền công suất đầu vào từ động cơ đến hộp số. Trạng thái ăn khớp ly hợp, trạng thái nhả ly hợp và các chức năng ly hợp chủ yếu bao gồm:
1. Đảm bảo xe khởi động êm ái: Trước khi khởi động, xe ở trạng thái đứng yên. Nếu động cơ và hộp số được nối cứng, khi vào bánh răng, ô tô sẽ đột ngột lao về phía trước do kết nối nguồn điện đột ngột, không chỉ gây hư hỏng các bộ phận mà động lực cũng không đủ để khắc phục lực quán tính rất lớn do lực đẩy về phía trước của ô tô tạo ra khiến tốc độ động cơ giảm mạnh và chết máy. Nếu động cơ và hộp số được tách tạm thời bằng cách sử dụng ly hợp trong quá trình khởi động, sau đó ly hợp dần dần ăn khớp, do hiện tượng ma sát giữa bộ phận chủ động và bộ phận bị dẫn động của ly hợp, mômen xoắn do ly hợp truyền có thể tăng dần từ bằng không, lực truyền động của ô tô cũng tăng dần giúp ô tô khởi động êm ái.
2. Dễ dàng sang số: Trong quá trình lái xe, các bánh răng hộp số khác nhau thường được thay đổi để thích ứng với điều kiện lái xe thay đổi liên tục. Nếu không có ly hợp để tạm thời tách động cơ ra khỏi hộp số thì các bánh răng truyền động ăn khớp trong hộp số sẽ khó tách rời do áp suất cao giữa các răng ăn khớp của chúng do tải trọng không được dỡ bỏ. Mặt khác, các bánh răng chia lưới có thể khó chia lưới do tốc độ chu vi của cả hai không bằng nhau. Ngay cả khi buộc phải ăn khớp, nó sẽ tạo ra tác động đáng kể ở đầu răng, có thể dễ dàng làm hỏng các bộ phận. Bằng cách sử dụng ly hợp để tạm thời tách động cơ và hộp số trước khi chuyển số, cặp bánh răng ăn khớp ban đầu có thể dễ dàng tách ra do loại bỏ tải trọng, giúp giảm đáng kể áp suất giữa các bề mặt chia lưới. Cặp bánh răng còn lại ăn khớp, do mô men quán tính nhỏ của bánh răng chủ động khi tách khỏi động cơ nên có thể dịch chuyển thích hợp làm cho vận tốc vòng các bánh răng ăn khớp bằng hoặc gần bằng nhau, nhờ đó tránh được hoặc giảm va chạm giữa các bánh răng.
3. Chống quá tải hệ thống truyền động: Khi ô tô phanh gấp, các bánh xe đột ngột giảm tốc độ mạnh, trong khi hệ thống truyền động nối với động cơ vẫn giữ nguyên tốc độ ban đầu do quán tính quay. Điều này thường tạo ra mômen quán tính trong hệ thống truyền động lớn hơn nhiều so với mô men xoắn của động cơ, khiến các bộ phận của hệ thống truyền động dễ bị hư hỏng. Do ly hợp truyền mô-men xoắn thông qua ma sát nên khi tải trọng trong hệ thống truyền động vượt quá mô-men xoắn có thể được truyền bởi ma sát thì bộ phận chính và bộ phận dẫn động của ly hợp sẽ tự động trượt, nhờ đó ngăn chặn tình trạng quá tải của hệ thống truyền động.
Hộp số: Hộp số ô tô: Bằng cách thay đổi tỷ số truyền và mô-men xoắn của trục khuỷu động cơ, nó thích ứng với các yêu cầu khác nhau về lực kéo của bánh lái và tốc độ xe trong các điều kiện lái khác nhau như khởi động, tăng tốc, đánh lái và vượt qua các chướng ngại vật trên đường khác nhau. Thường được gọi là hộp số tay (MT), hộp số tự động (AT), hộp số sàn/tự động và hộp số biến thiên liên tục.
Trục truyền động: Cụm trục truyền động bao gồm khớp vạn năng bên ngoài (khớp RF), khớp vạn năng bên trong (khớp VL) và trục spline. Cả khớp RF và khớp VL đều là khớp vạn năng vận tốc không đổi kiểu lồng bi. Khớp VL được nối với mặt bích trục dẫn động vi sai bằng bu lông, còn khớp RF được nối với bánh trước thông qua trục spline ở đầu bánh ngoài. Bánh trước bên trái và bên phải được dẫn động bởi trục truyền động chung có vận tốc không đổi.
Hộp giảm tốc chính: Hộp giảm tốc chính là thành phần chính trong hệ thống truyền động ô tô có tác dụng giảm tốc độ và tăng mô-men xoắn. Đối với ô tô có động cơ đặt dọc, hộp giảm tốc chính còn sử dụng hộp số bánh răng côn để thay đổi hướng truyền lực.
Khi ô tô đang chạy bình thường, tốc độ động cơ thường vào khoảng 2000 đến 3000 vòng/phút. Nếu tốc độ cao như vậy chỉ được giảm bằng hộp số thì tỷ số truyền của cặp bánh răng bên trong hộp số cần phải rất lớn. Tỷ số truyền của cặp bánh răng càng lớn thì tỷ số bán kính của hai bánh răng càng lớn, hay nói cách khác là kích thước hộp số càng lớn. Ngoài ra, khi tốc độ giảm, mômen xoắn tất yếu tăng lên, điều này làm tăng tải trọng truyền lên hộp số và cơ cấu truyền động giai đoạn đầu sau hộp số. Do đó, việc lắp đặt bộ truyền động cuối cùng trước bộ vi sai phân phối lực tới các bánh dẫn động bên trái và bên phải có thể làm giảm mô-men xoắn được truyền bởi các bộ phận truyền động phía trước bộ dẫn động cuối cùng, chẳng hạn như hộp số, hộp số và thiết bị truyền động vạn năng. Nó cũng có thể làm giảm kích thước và khối lượng của hộp số, giúp vận hành dễ dàng hơn. Bộ giảm tốc chính của ô tô hiện đại sử dụng rộng rãi các bánh răng côn xoắn ốc và bánh răng hyperbol. Khi bánh răng hyperbol hoạt động, áp suất và độ trượt giữa các bề mặt răng lớn, màng dầu trên bề mặt răng dễ bị hư hỏng. Dầu bánh răng hyperbol phải được sử dụng để bôi trơn, dầu bánh răng thông thường không bao giờ được phép thay thế, nếu không bề mặt răng sẽ nhanh chóng bị trầy xước và mòn, làm giảm đáng kể tuổi thọ sử dụng.
Vi sai: Nếu các bánh dẫn động ở hai bên trục dẫn động được nối cứng bằng một trục duy nhất thì hai bánh chỉ có thể quay với cùng một vận tốc góc. Bằng cách này, khi ô tô quay đầu và di chuyển, các bánh bên ngoài sẽ di chuyển một khoảng cách lớn hơn các bánh bên trong, khiến các bánh bên ngoài trượt khi lăn, còn các bánh bên trong sẽ trượt khi lăn. Ngay cả khi lái xe trên đường thẳng, bánh xe có thể bị trượt do mặt đường không bằng phẳng hoặc bán kính lăn của lốp không đều (lỗi sản xuất lốp, độ mòn khác nhau, tải không đều hoặc áp suất không khí không đều). Khi bánh xe trượt không chỉ khiến lốp bị mòn nhiều hơn, tăng công suất và tiêu hao nhiên liệu mà còn khiến xe khó quay đầu và hiệu quả phanh kém. Để giảm thiểu hiện tượng trượt bánh xe, cần đảm bảo rằng mỗi phương tiện có thể quay với các vận tốc góc khác nhau về mặt kết cấu. Thông thường, các bánh của tàu cao tốc được đỡ trên một trục chính có ổ trục, cho phép chúng quay với bất kỳ vận tốc góc nào, trong khi các bánh dẫn động được nối cứng với hai nửa trục, có lắp bộ vi sai giữa hai nửa trục. Loại vi sai này còn được gọi là vi sai liên bánh xe. Xe địa hình dẫn động nhiều trục, để cho phép mỗi trục dẫn động quay với vận tốc góc khác nhau và loại bỏ hiện tượng trượt của các bánh dẫn động trên mỗi trục, một số được trang bị bộ vi sai giữa các trục giữa hai trục dẫn động. Bộ vi sai trên ô tô hiện đại thường được chia thành hai loại dựa trên đặc tính làm việc của chúng: bộ vi sai cấp số và bộ vi sai chống trượt. Khi có sự chênh lệch tốc độ giữa bánh dẫn động bên trái và bánh dẫn động bên phải, bộ vi sai sẽ phân bổ nhiều mô-men xoắn đến các bánh dẫn động quay chậm hơn cho các bánh dẫn động quay nhanh. Tính năng chia sẻ mô-men xoắn vi sai này đáp ứng yêu cầu lái xe bình thường trên mặt đường tốt. Nhưng khi xe chạy trên đường xấu sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng đi qua. Ví dụ, khi một bánh dẫn động của ô tô bị kẹt trên mặt đường lầy lội, mặc dù bánh dẫn động còn lại nằm trên mặt đường tốt nhưng ô tô thường không thể tiến về phía trước (thường gọi là trượt bánh). Lúc này, các bánh xe dẫn động đang quay trên mặt đường lầy lội, trong khi các bánh xe trên mặt đường tốt đứng yên. Điều này là do độ bám dính giữa bánh xe và mặt đường trên đường lầy lội nhỏ và mặt đường chỉ có thể tạo ra một mô men phản ứng nhỏ lên nửa trục thông qua bánh xe này. Do đó, mô-men xoắn được bộ vi sai phân bổ tới bánh xe này cũng nhỏ. Mặc dù độ bám dính giữa bánh xe chủ động kia và mặt đường tốt lớn nhưng do đặc tính phân bố mômen xoắn đều nên bánh xe chủ động này chỉ có thể nhận mô men xoắn bằng với bánh chủ động trượt nên lực dẫn động không đủ để vượt qua lực cản dẫn động, ô tô không thể tiến về phía trước trong khi lực tác dụng lên bánh lái trượt bị tiêu hao. Lúc này, việc tăng ga không những không giúp xe di chuyển về phía trước mà còn gây lãng phí nhiên liệu, đẩy nhanh độ mòn của các bộ phận và đặc biệt khiến lốp bị mòn thêm. Giải pháp hữu hiệu là đào lớp bùn mỏng dưới bánh xe dẫn động trượt hoặc đặt đất khô, sỏi, cành cây, cỏ khô,… dưới bánh xe này. Để nâng cao khả năng ô tô đi qua đường xấu, một số xe địa hình, ô tô hạng sang được trang bị vi sai chống trượt. Đặc điểm của vi sai chống trượt là khi một bên bánh xe trượt trên đường xấu, nó có thể truyền phần lớn hoặc thậm chí toàn bộ mô men xoắn tới bánh xe lái trên mặt đường tốt, tận dụng tối đa lực bám của lực lái này. bánh xe để tạo ra đủ lực dẫn động, giúp ô tô khởi động hoặc tiếp tục chuyển động êm ái.
Nửa trục: Nửa trục là một trục đặc có tác dụng truyền mômen xoắn giữa bộ vi sai và các bánh dẫn động. Đầu bên trong của nó thường được kết nối với bánh răng nửa trục thông qua một trục xoay và đầu bên ngoài của nó được kết nối với trục bánh xe.
Bán trục thường được sử dụng trên ô tô hiện đại được chia thành hai loại dựa trên kiểu hỗ trợ của chúng: trục nổi hoàn toàn và bán nổi.
Nửa trục nổi hoàn toàn chỉ truyền mô-men xoắn và không chịu bất kỳ phản ứng hoặc mô men uốn nào, khiến chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại ô tô. Nửa trục nổi hoàn toàn dễ dàng tháo rời và lắp ráp. Đơn giản chỉ cần tháo các bu lông ở mép nửa trục để tháo ra, bánh xe và vỏ trục vẫn có thể đỡ xe, mang lại sự thuận tiện cho việc bảo dưỡng ô tô.
Nửa trục bán nổi không chỉ truyền mô men xoắn mà còn chịu mọi phản lực và mômen uốn. Cấu trúc hỗ trợ của nó đơn giản và tiết kiệm chi phí, khiến nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại ô tô có mô men phản ứng uốn nhỏ. Nhưng loại đỡ nửa trục này rất khó tháo, nếu nửa trục bị gãy trong quá trình ô tô vận hành sẽ dễ gây ra nguy cơ bung bánh.