Hộp số tự động 2 cấp cho RC Unimog (lần thử nghiệm #3)

Đây là lần thứ ba tui làm hộp số tự động 2 cấp và nó đã làm chậm dự án RC Unimog của tui khá lâu…

Tui sẽ không cho mấy bạn xem lần thử nghiệm #2 đâu vì nó không có hoạt động được… Cái bộ ly hợp (clutch) bị gãy quá sớm, nên tui bỏ cuộc và thử cách khác.

Thiết kế lần này hoàn toàn khác biệt; ban đầu tui đã bỏ qua nó vì tui cần nhét 2 cái vi sai vô cái không gian có sẵn trên con RC Unimog của tui. Và nhớ là ở lần thử nghiệm #1 (ở đây) tui đã dùng một trong những cái vi sai lớn của tui.

Thế là tui quay lại với cái vi sai #3 của tui (cái nhỏ) và thay đổi một vài thứ:

• Cái bánh răng nón (crown gear) giờ có thể đặt ở 2 vị trí khác nhau để bánh răng nhỏ (pinion) không nhất thiết phải nằm ở giữa...
• Tui có thêm mấy cái bạc đạn MR63 vô mấy cái bánh răng hành tinh (spider gears) vì lần này chúng ta sẽ dùng chúng liên tục (chứ không chỉ dùng trong khúc cua như cách sử dụng vi sai thông thường)

Vậy nó hoạt động như thế nào và tỉ số truyền là bao nhiêu?

Mấy cái vi sai cho phép các bánh xe quay ở tốc độ khác nhau khi xe vào cua. Bánh xe bên ngoài sẽ quay nhanh hơn bánh xe bên trong (quãng đường đi được nhiều hơn). Nhưng nếu nhìn từ góc độ của cái cốc vi sai thì có thể nói cái vi sai nó đang tính trung bình tốc độ của bánh xe bên phải và bên trái.

Thế là tui đã dùng nó trong thiết kế này.

Giả sử hộp số cấp 1 (ở đây) cung cấp 1000 vòng/phút. Thì cái cốc vi sai đầu tiên sẽ quay ở 500 vòng/phút (tỉ số truyền 1:2 từ bánh răng nhỏ đến bánh răng nón) và 2 trục láp cũng sẽ quay ở 500 vòng/phút vì (500+500) /2 = 500.

Giờ ở bên phải chúng ta có 3 bánh răng nối với trục láp bên phải của vi sai thứ hai và tỉ số truyền là 1:1. Ở bên trái chúng ta có tỉ số truyền 1:6.5 vì chúng ta đi từ 14 răng lên 36 răng rồi lại từ 14 răng lên 36 răng (14/36 nhân 14/36 = 0.15) nên tỉ lệ giảm tốc ở bên trái khá lớn.

Bây giờ chuyện gì xảy ra với tốc độ? Vậy là trục láp bên phải của vi sai thứ 2 sẽ quay ở 500 vòng/phút (1:1) nhưng trục láp bên trái của vi sai này sẽ quay ở 500 x 0.15 = 76 vòng/phút. Vậy cái cốc vi sai của vi sai thứ 2 sẽ quay ở (500 + 76) /2 = 288 vòng/phút và bánh răng nhỏ đầu ra sẽ quay ở 576 vòng/phút. 3 bánh răng đầu ra không làm thay đổi vòng tua (tỉ số truyền của chúng là 1:1). Vậy trong cấu hình này chúng ta có tỉ lệ giảm tốc là 1000/576 = 1.72 ra 1. ĐÂY LÀ CẤP SỐ THẤP.

Làm sao để có cấp số cao? Ừm, thay vì dùng bạc đạn, cái trục ở giữa bên trái có 2 cục BB giả làm bằng TPU. Mấy cục này khá chặt nên dưới tải trọng bình thường chúng sẽ chặn hoàn toàn phía bên trái của cả 2 cái vi sai. Vậy giờ tỉ số truyền của hộp số là… 1:1.

(Trục láp bên phải của vi sai đầu tiên bị chặn nên để có 500 vòng/phút ở cốc vi sai thì trục bên trái quay ở 1000 vòng/phút vì 0 + 1000 /2 = 500; vì tỉ số bên trái là 1:1 nên trục láp bên trái của vi sai thứ 2 cũng quay ở 1000 vòng/phút và nhớ là trục bên phải bị chặn nên cốc vi sai cũng quay ở 500 vòng/phút vì 0+1000 /2 =500, do đó đầu ra là 1000 vòng/phút = đầu vào; vậy tỉ số truyền tổng thể là 1:1)

ĐÂY LÀ CẤP SỐ CAO.

Làm sao để chuyển số? Dưới tải trọng, và do tỉ lệ bên trái cao, các bánh răng bên trái bắt đầu quay. Khi điều này xảy ra, chúng ta có cấp số thấp. Vì tỉ lệ cao nên chúng ta không mất quá nhiều sức mạnh (nhưng cũng mất một ít) khi chuyển. Kết quả là mô-men xoắn từ động cơ tăng lên, đó là mục tiêu của việc chuyển số!

Mấy cái phanh TPU giả này cần được tinh chỉnh. Ý tưởng là chiếc xe tải ở số cao với toàn bộ trọng lượng của nó bao gồm cả thân xe, pin và các phụ kiện cùng với tổn thất ma sát tổng thể trong tất cả các bánh răng.

Trong trường hợp ma sát ở mấy cái phanh TPU không đủ, có thể xảy ra trường hợp xe tải luôn ở số thấp. Nhưng đó sẽ không phải là thất bại hoàn toàn như khi có bộ phận nào đó bị gãy. Bởi vì như mấy bạn thấy, ngay cả khi nó không hoạt động (hộp số tự động) thì nó vẫn hoạt động (chiếc xe tải)!

Mẹo lắp ráp:

Đối với mấy cái vi sai, xem vi sai #3 của tui; mấy cái bánh răng hành tinh giờ có thêm một trục mà bạn cần gắn bạc đạn MR63 (3x6x2.5) vô đó rồi trượt nó vào cốc vi sai.

Có một số miếng đệm (SP1, SP2, SP3, SP4 và SP5). Do sai số khi in và lắp ráp (bạn cần có một chút độ rơ) bạn có thể cần điều chỉnh các miếng đệm. Tui đề nghị bạn in thêm SP1 và xếp chồng chúng lên khi cần. SP3 và SP5 cũng hoạt động như chốt chặn cho 2 cái bạc đạn lớn 6700ZZ. Xem hình ảnh F360 để biết thứ tự đúng (BB, miếng đệm, bánh răng, miếng đệm BB…)

Vàng = SP1, Nâu = SP2, Xanh dương = SP3, Đỏ = SP4, Vàng (Lớn) = SP5

Dù sao thì mấy cái trục cũng cần quay trơn tru, bạn có thể cần chà nhám chúng một chút để dễ lắp.

Cái vỏ được chia làm 6 phần và bạn có thể thấy mấy cái bánh răng. Vì vậy, rất dễ để nhìn thấy khi bạn chuyển sang số thấp (cái bánh răng lớn 36 Răng bắt đầu quay). H1, H2 và H3 được giữ với nhau bằng 2 con ốc M3. Sau khi thêm H4 và H5, thêm 2 con ốc M3 nữa sẽ giữ mọi thứ lại với nhau. Cái kẹp (2 con ốc M3 dài 35 và 40 mm) sẽ hơi cong vì mấy cái phanh TPU lớn hơn chỗ đặt bạc đạn BB.

Đối với vi sai đầu vào, hãy dùng bộ phận b (cốc vi sai và bánh răng nhỏ), đối với vi sai đầu ra, hãy dùng bộ phận thường (giống vi sai #3).

Vì tui hết bạc đạn MR117 nên tui có làm mấy cái giả bằng PLA. Tui đã thêm tệp in cho mấy cái đó. Mấy cái phanh TPU thì lớn hơn (đường kính ngoài) và chặt hơn (đường kính trong). Để in TPU mà không làm hỏng tấm build plate, hãy phết một lớp keo giấy của trẻ em (loại bôi như son môi).