Một trong bốn bộ phận chính của hộp số tự động ô tô là bánh răng hành tinh. Bộ truyền bánh răng hành tinh giúp tạo tỷ số truyền, điều khiển quá trình giảm tốc, đổi chiều, tăng tốc và nối trực tiếp của xe. Tìm hiểu thêm cấu tạo và nguyên lý làm việc của bánh răng hành tinh trong bài viết dưới đây.
Bánh răng hành tinh là gì?
Bộ bánh răng hành tinh được tạo thành từ các bánh răng hành tinh, phanh (dạng phanh dải) cùng các ly hợp ướt. Các loại bánh răng này cho phép chuyển đổi vị trí sơ cấp và các phần tử cố định giúp tạo ra nhiều tỷ số truyền khác nhau cùng các vị trí số trung gian. Có 2 loại bánh răng hành tinh: bộ truyền hành tinh thường & bộ truyền hành tinh Ravigneaux.
Bánh răng hành tinh (bánh răng theo chu kỳ), là hệ thống bánh răng có nhiều các bánh răng thúc, một bánh răng trung tâm (bánh răng mặt trời). Hệ thống được hiểu như đầu vào điều khiển của bộ hộp số.
Bánh răng hành tinh là một chi tiết bên trong hộp số ô tô
Ba hoặc nhiều bánh răng dẫn động (bánh răng hành tinh) quay quanh bánh răng trung tâm. Các hành tinh tham gia xoay xung quanh bánh răng bao ngoài tạo thành sự thúc đẩy từ bên trong. Điểm đặc biệt của bánh răng hành tinh là có thể chuyển đổi sang tỷ lệ khác nhờ có nguyên lý thay đổi hạt tải điện và bánh răng mặt trời.
Trên xe ô tô có lắp hộp số tự động AT, bánh răng hành tinh đảm nhận việc tạo tỷ số truyền, điều khiển việc giảm tốc, tăng tốc, đảo chiều. Bánh răng sẽ thay đổi các phần tử đầu vào, đầu ra và truyền cố định.
>>> Có thể bạn quan tâm: Hộp Số Ô Tô Là Gì?
Cấu tạo chi tiết của bánh răng hành tinh
Bánh răng hành tinh được cấu tạo từ bốn bộ phận: bánh răng bao, hệ thống các bánh răng hành tinh, bánh răng mặt trời (bánh ở trung tâm) và cần dẫn.
Trong đó:
-
Bánh răng bao khớp mặt trong với bánh răng hành tinh.
-
Bánh răng hành tinh khớp mặt trong với bánh răng mặt trời.
-
Cần dẫn nối bánh răng hành tinh với trục trung tâm, làm các bánh răng hành tinh xoay xung quanh trục.
-
Bánh răng hành tinh thực hiện hai chuyển động: quay quanh trục của bản thân & quay quanh bánh răng mặt trời. Do đó được gọi tên là bánh răng hành tinh.
>>> Có thể bạn quan tâm: Tất Tần Tật Về Má Phanh Ô Tô
Nguyên lý vận hành của bánh răng hành tinh
Theo nguyên tắc dẫn động của bánh răng, khi 2 bánh răng ăn khớp ngoài, 2 bánh răng quay ngược chiều nhau. Nếu 2 bánh răng ăn khớp trong, 2 bánh răng quay cùng chiều nhau. Khi thay đổi vị trí đầu vào, đầu ra cùng các phần tử cố định; bánh răng hành tinh có thể giảm tốc, đảo chiều, đi thẳng và tăng tốc tác động lên bộ ly hợp. Để tìm hiểu rõ về các trường hợp này, cần tính tỷ số truyền bánh răng hành tinh.
Vận hành giảm tốc (tỷ số truyền lớn hơn 1)
-
Vị trí đầu vào: Bánh răng bao
-
Vị trí đầu ra: Cần dẫn
-
Phần tử cố định: Bánh răng mặt trời
Bánh răng mặt trời cố định, lúc này bánh răng hành tinh quay và quay xung quanh bánh răng mặt trời. Kết quả là trục đầu ra giảm tốc so với trục đầu vào, khiến tốc độ đầu ra nhỏ hơn tốc độ đầu vào.
Bánh răng hành tinh có nhiệm vụ giảm tốc đầu ra so với đầu vào
-
Mũi tên trong hình: độ dài là tốc độ quay, độ rộng là mô men lực.
-
Mũi tên càng dài có tốc độ quay càng cao, mũi tên càng rộng có mô men lực càng lớn.
Sử dụng để đảo chiều
-
Vị trí đầu vào: Bánh răng mặt trời
-
Vị trí đầu ra: Bánh răng bao
-
Phần tử cố định: Cần dẫn
Cần dẫn cố định, bánh răng mặt trời quay tạo ra sự quay ngược ở bánh răng bao trên trục quay. Lý giải do hệ bánh răng hành tinh vi sai, bánh răng mặt trời khớp ngoài với bánh răng hành tinh nên quay ngược chiều. Trong khi bánh hành tinh với bánh răng bao khớp trong nên quay cùng chiều.
Bánh răng mặt trời quay tạo thành sự quay nghịch ở bánh răng bao
-
Mũi tên trong hình: độ dài là tốc độ quay, độ rộng là mô men lực.
-
Mũi tên càng dài có tốc độ quay càng cao, mũi tên càng rộng có mô men lực càng lớn.
Nối trực tiếp (tỷ số truyền bằng 1)
-
Vị trí đầu vào: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao
-
Vị trí đầu ra: Cần dẫn
Bánh răng bao và bánh răng mặt trời cùng ở một vị trí, quay cùng một tốc độ khiến cho cần dẫn cũng quay với tốc độ đó. Bộ truyền khi này được nối với nhau, do đó cũng được gọi là truyền thẳng.
Bánh răng hành tinh truyền thẳng có tỷ số truyền bằng 1
-
Mũi tên trong hình: độ dài là tốc độ quay, độ rộng là mô men lực.
-
Mũi tên càng dài có tốc độ quay càng cao, mũi tên càng rộng có mô men lực càng lớn.
Tăng tốc (tỷ số truyền nhỏ hơn 1)
-
Vị trí đầu vào: Cần dẫn
-
Vị trí đầu ra: Bánh răng bao
-
Phần tử cố định: Bánh răng mặt trời
Ngược lại với giảm tốc, cần dẫn quay cùng chiều với kim đồng hồ tạo thành chuyển động cùng chiều ở bánh răng hành tinh. Bánh răng bao cũng tăng tốc, khi này tốc độ đầu ra lớn hơn tốc độ đầu vào.
Cần dẫn tăng tốc tạo ra sự tăng tốc ở bánh răng bao
-
Mũi tên trong hình: độ dài là tốc độ quay, độ rộng là mô men lực.
-
Mũi tên càng dài có tốc độ quay càng cao, mũi tên càng rộng có mô men lực càng lớn.
Sử dụng thực tế trong đời sống
Bánh răng hành tinh được dùng ở đâu? Dưới đây là một số ứng dụng công nghệ bánh răng trong đời sống:
-
Bánh răng hành tinh được sử dụng trong công nghệ in 3D. Hộp số hành tinh cung cấp tỷ số truyền lớn với kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ. Ví dụ: in 3D tạo đồ chơi cho trẻ em.
-
Ưu điểm khi áp dụng bánh răng hành tinh trong in 3D: không bị rơi khỏi vòng, không cần sử dụng tấm lắp, có thể nhìn rõ các chuyển động của từng bộ phận.
-
Bánh răng hành tinh được sử dụng trong thiết bị cơ khí: máy khoan, các tuabin gió, những hệ thống truyền động trong xe, trong máy bay trực thăng.
-
Được áp dụng sử dụng trong máy móc công nghiệp: robot, máy cắt laser; trong y tế: bàn mổ bệnh viện,...
-
Ứng dụng tốt trong không gian hẹp do diện tích nhỏ hơn các loại hộp số đang lưu hành trên thị trường. Bánh răng được coi là cơ sở của các loại hộp số tự động, còn có tên gọi khác là hộp số tự động hành tinh thủy lực.
-
Sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô, là bộ phận quan trọng trong hộp số tự động.
Phân loại các kiểu bánh răng hành tinh
Bánh răng hành tinh thông dụng
Bộ bánh răng hành tinh có 4 bộ phận bao gồm bánh răng bao, bánh răng hành tinh, bánh răng mặt trời và cần dẫn.
Trong đó:
-
Cần dẫn nối thẳng với trục trung tâm của bánh răng, giúp bánh răng xoay quanh cần dẫn.
-
Bộ các bánh răng hành tinh xoay quanh bánh răng trung tâm (bánh răng mặt trời)
Hệ bánh răng thông thường hoạt động nhờ sự dẫn động của bánh răng. 2 bánh răng sẽ quay ngược hoặc cùng chiều tùy theo khớp ngoài hay khớp trong với bánh răng mặt mặt trời. Bánh răng hành tinh có nhiệm vụ giảm tốc, tăng tốc, đảo chiều cùng truyền thẳng (nối trực tiếp).
Bánh răng hành tinh dạng Ravigneaux
Bộ bánh răng hành tinh dạng Ravigneaux có 2 bộ phận bao gồm bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh.
Trong đó:
-
Bánh răng mặt trời nhỏ khớp ngoài với bánh răng hành tinh nhỏ.
-
Bánh răng hành tinh ngắn khớp ngoài với bánh răng hành tinh dài.
-
Bánh răng hành tinh dài khớp trong với bánh răng bao, khớp ngoài với bánh răng mặt trời lớn.
-
Toàn bộ trục các bánh răng hành tinh được gắn cố định tại cần dẫn.
Bánh răng này cũng có nhiệm vụ giảm tốc, tăng tốc, đảo chiều và truyền thẳng.
Ưu nhược điểm của bánh răng hành tinh trên ô tô
Ưu điểm chính
-
Bánh răng hành tinh khá chắc chắn, không cần tấm lắp.
-
Có thể nhìn rõ các bộ phận chuyển động .
-
Dễ dàng thay mới, sửa chữa.
-
Kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và sở hữu độ bền cao, hoạt động bền bỉ.
-
Điều khiển ô tô tự động hóa dễ dàng hơn, ít tạo tiếng ồn.
-
Hiệu suất (công suất/trọng lượng) cao, có thể sử dụng ổ trượt nhỏ. Độ tin cậy được đảm bảo.
-
Giá thành bánh răng rẻ.
Bánh răng hành tinh tại hộp số ô tô sở hữu nhiều ưu điểm
Nhược điểm
-
Bánh răng hành tinh dù nhỏ nhưng sở hữu kết cấu phức tạp.
-
Cần có công nghệ chế tạo cao, tinh vi.
-
Lực ly tâm lớn do vận tốc hướng kính theo lớn.
-
Các ma sát do bánh răng và cần dẫn tạo ra có thể gây giảm hiệu suất.
-
Cần kết hợp ly hợp với nhiều đĩa và phanh.
Bài viết này, Nuoixe.vn đã tổng hợp nguyên lý hoạt động, vai trò của bánh răng hành tinh trong đời sống và trên ô tô. Bánh răng hành tinh được ứng dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp sản xuất ô tô. Đây là một trong những bộ phận chủ chốt cấu tạo nên hộp số tự động, giúp xe vận hành êm ái, ổn định.
