Hộp số xe số tự động : Cấu tạo , nguyên lí và phân loại

Hộp số xe số tự động là gì ?

Hộp số xe số tự động (AT – Automatic Transmission) là loại hộp số có thể tự động thay đổi tỉ số truyền động mà không cần bất kỳ sự can thiệp điều khiển nào từ người lái với một suất tiêu hao nhiên liệu tối ưu nhất, đồng thời thay đổi chiều chuyển động của động cơ giúp ô tô đi lùi một cách dễ dàng..

Vai trò của hộp số xe số tự động trong ô tô

Hộp số xe số tự động đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống truyền động của ô tô. Đây là bộ phận trung gian giữa động cơ và bánh xe, đảm nhiệm việc truyền và điều chỉnh công suất sao cho xe vận hành hiệu quả, an toàn và thoải mái nhất.

2.1. Truyền và phân phối công suất từ động cơ đến bánh xe

• Động cơ ô tô tạo ra công suất và mô-men xoắn, nhưng không thể truyền trực tiếp đến bánh xe trong mọi điều kiện vận hành. Hộp số tự động có nhiệm vụ:
• Truyền mô-men xoắn từ động cơ đến hệ thống truyền lực
• Điều chỉnh lực truyền phù hợp với từng trạng thái hoạt động của xe
• Nhờ đó, xe có thể khởi hành, tăng tốc, duy trì tốc độ và dừng lại một cách ổn định.

2.2. Tự động thay đổi tỷ số truyền phù hợp với điều kiện vận hành

• Vai trò quan trọng nhất của hộp số tự động là tự động lựa chọn cấp số mà không cần người lái thao tác bằng tay. Hộp số sẽ:
• Tăng số khi xe chạy nhanh
• Giảm số khi xe cần lực kéo lớn (leo dốc, chở nặng, vượt xe)
• Việc này giúp động cơ luôn hoạt động trong vùng hiệu suất tối ưu, đảm bảo khả năng vận hành tốt và tiết kiệm nhiên liệu.

2.3. Giúp xe khởi hành và dừng lại êm ái

• Nhờ sử dụng bộ biến mô thủy lực hoặc ly hợp tự động, hộp số tự động giúp:
• Xe khởi hành nhẹ nhàng, không bị giật
• Không bị chết máy khi dừng đèn đỏ
• Giảm rung lắc khi chuyển số
• Điều này mang lại sự êm ái và thoải mái cho người lái và hành khách.

2.4. Giảm thao tác cho người lái, nâng cao sự tiện lợi

• Hộp số tự động giúp người lái:
• Không cần đạp côn
• Không phải liên tục sang số trong giao thông đông đúc
• Nhờ đó, người lái có thể tập trung quan sát đường, xử lý tình huống tốt hơn, từ đó tăng mức độ an toàn khi lái xe.

2.5. Góp phần nâng cao hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu

• Hệ thống điều khiển điện tử của hộp số tự động sẽ tính toán và lựa chọn thời điểm sang số hợp lý nhất, giúp:
• Giảm hao phí công suất
• Hạn chế vòng tua động cơ quá cao
• Tối ưu mức tiêu thụ nhiên liệu
• Đặc biệt, các loại hộp số hiện đại như CVT, AT nhiều cấp còn giúp xe vận hành rất tiết kiệm.

2.6. Hỗ trợ vận hành trong các điều kiện đặc biệt

• Hộp số tự động còn hỗ trợ xe trong các tình huống như:
• Leo dốc, xuống dốc
• Chạy địa hình xấu
• Chế độ thể thao (S), số thấp (L), hoặc sang số bán tự động
• Nhờ đó, xe vận hành linh hoạt và an toàn hơn trong nhiều điều kiện khác nhau.

2.7. Nâng cao trải nghiệm lái xe

• Với khả năng sang số mượt mà và thông minh, hộp số tự động mang lại:
• Cảm giác lái dễ chịu
• Ít tiếng ồn, ít rung
• Trải nghiệm hiện đại, tiện nghi
• Đây là lý do vì sao hộp số tự động ngày càng được sử dụng rộng rãi trên ô tô hiện nay.

Cấu tạo cơ bản của hộp số xe số tự động

Hộp số tự động hoạt động dựa trên việc điều chỉnh các bánh răng hành tinh ăn khớp với nhau nhằm tạo ra tỷ số truyền khác nhau ở đầu vào và đầu ra. Cấu tạo của hộp số tự động bao gồm:

Các bộ bánh răng hành tinh

Bộ truyền bánh răng hành tinh có vai trò quan trọng nhất trong hộp số xe tự động. Cấu tạo của bộ bánh răng hành tinh gồm:

• Bánh răng mặt trời(hay bánh răng định tinh): Là bánh răng có kích thước lớn nhất, nằm ở vị trí trung tâm.
• Bánh răng hành tinh: Là các bánh răng hành tinh có kích thước nhỏ hơn, ăn khớp và xoay quanh bánh răng mặt trời.
• Vành đai ngoài: Vành đai ngoài bao quanh toàn bộ bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh. Vành đai này ăn khớp với bánh răng hành tinh. Ở hộp số tự động, mặt ngoài của vành đai ngoài được thiết kế nhiều rãnh để ăn khớp với những đĩa ma sát của ly hợp. Điều này giúp các đĩa ma sát chuyển động cùng với vành đai ngoài.
• Lồng hành tinh: Trục của bánh răng hành tinh liên kết với một lồng hành tinh (cần dẫn) đồng trục với bánh răng mặt trời và vành đai ngoài.

Các bộ ly hợp thuỷ lực

Bộ ly hợp thủy lực gồm có:

• Các đĩa ma sát
• Các tấm thép ma sát
• Lò xo
• Piston

Đĩa mã sát và tấm thép ma sát được thiết kế chồng lên nhau. Đĩa ma sát ăn khớp với vành đai ngoài của bộ bánh răng hành tinh nhờ các rãnh. Khi vành đai ngoài chuyển động thì các đĩa ma sát của ly hợp cũng chuyển động theo. Lò xo có nhiệm vụ tách các tấm ma sát với nhau khi áp suất dầu giảm hoặc không có. Khi áp suất dầu tăng, lò xo dịch chuyển qua phải, các tấm ma sát ép lại vào nhau. Lúc này vành đai của bộ bánh răng hành tinh bị giữ lại.

Biến mô thuỷ lực

Biến mô thủy lực là loại khớp nối bằng chất lỏng có vai trò truyền mô men xoắn từ động cơ đến trục hộp số. Biến mô thủy lực nằm ngang giữa động cơ và hộp số. Biến mô thủy lực bao gồm:

• Bộ bánh bơm kết nối với động cơ
• Stator định hướng môi chất
• Tuabin kết nối với hộp số

Bộ điều khiển điện tử

Bộ phận điều khiển điện tử là nơi tiếp nhận thông tin đầu vào từ những cảm biến, sau đó xử lý thông tin và cung cấp dòng điện đến các van để mở đường dầu đến các ly hợp.

Nguyên lí hoạt động của hộp số xe số tự động

Mỗi số sẽ có một bộ ly hợp và bộ bánh răng hành tinh tương ứng như số 1 sẽ có ly hợp số 1 và bộ bánh răng hành tinh số 1, số 2 có ly hợp số 2 và bộ bánh răng hành tinh số 2… Các cặp ly hợp và bánh răng hành tinh tương ứng được bố trí dài theo trục hộp số. Ngoài ly hợp số còn có thêm cả ly hợp tiến.

Mô men xoắn từ trục khuỷu của động cơ truyền qua biến mô và từ biến mô truyền vào trục vào của hộp số. Bộ điều khiển điện tử thông qua tín hiệu từ cảm biến sẽ tiến hành cho đóng mở đường dầu dẫn đến các ly hợp. Để mô men xoắn truyền đến trục ra của hộp số thì phải có 2 ly hợp đóng lại.

• Khi xe di chuyển về phía trước: ly hợp tiến và ly hợp số (số 1 hoặc số 2…) tương ứng với tốc độ xe sẽ được đóng.
• Khi xe ở số N trung gian: chỉ có 1 ly hợp số 2 đóng lại. Ly hợp tiến không được đóng lại. Đây chính là lý do mô men xoắn không thể truyền đến trục ra của hộp số.
• Khi xe di chuyển lùi: ly hợp số 2 và ly hợp số 5 được đóng lại (với loại hộp số tự động có 5 số tiến và 1 số lùi).

Số 1: Quá trình vào số 1 được thực hiện bằng cách đóng ly hợp số tiền và ly hợp số 1. Ly hợp số tiến cho phép mô men xoắn truyền từ biến mô đến trục vào của hộp số. Ly hợp số 1 được đóng, mô men xoắn truyền qua bộ bánh răng hành tinh số 1 và 2… rồi chuyển đến trục ra của hộp số.

Số 2: Quá trình sang số 2 cũng diễn ra tương tự. Ly hợp tiến đóng cho phép mô men xoắn truyền từ trục biến mô vào hộp số. Ly hợp số 2 đóng giúp truyền động cho bộ bánh răng hành tinh số 2 và 3, rồi chuyển đến trục ra của hộp số.

Số lùi: Với số lùi, ly hợp số 5 đóng cho phép mô men xoắn truyền từ trục biến mô sang trục bánh răng mặt trời. Ly hợp số 2 đóng, giữ cố định vành đai ngoài của bộ bánh răng hành tinh số 2. Mô men xoắn sẽ đổi chiều khi truyền từ trục bánh răng mặt trời qua bộ bánh răng hành tinh số 2 và 3 sau đó chuyển đến trục ra của hộp số

Các loại hộp số xe số tự động phổ biến hiện nay

Để phân loại hộp số tự động, người ta thường phân chia theo 2 cách, đó là: cách thức điều khiển và cách thức dẫn động. Ngoài ra, một số nơi phân loại hộp số theo tỷ số truyền và cấp số truyền.

 Phân loại hộp số tự động theo cách thức điều khiển

Hộp số tự động phân loại theo cách thức điều khiển có thể chia thành hai loại, chúng khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô.

• Loại điều khiển thuần thủy lực: điều khiển hoàn toàn bằng thuỷ lực nó chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển.
• Loại điều khiển bằng điện tử: ECU sẽ lưu trữ dữ liệu chế độ chuyển số và khóa biến mô để điều khiển chuyển số. Loại điều khiển điện bao gồm cả chức năng chẩn đoán và dự phòng ngoài chức năng điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô.

Các bộ phận truyền lực của hộp số tự động điều khiển thủy lực và ECT về cơ bản là giống nhau, nhưng phương pháp điều khiển sang số rất khác nhau.

  Phân loại hộp số theo kiểu dẫn động

Hộp số tự động có thể phân loại dựa vào kiểu truyền động của xe. Đó là các hộp số được sử dụng trong nhiều loại xe như cầu trước, cầu sau, cầu trước và cầu sau… Các hộp số được phân loại theo kiểu dẫn động như sau:

• Dẫn động FF: động cơ phía trước và dẫn động cầu trước.

Đối với hộp số tự động dành cho xe loại FF (động cơ phía trước và dẫn động cầu trước) thì sẽ được bố trí nằm ngang và thường được gọi với tên “Hộp số ngang”. Hộp số loại này được thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại được lắp trên xe FR (động cơ phía trước và dẫn động cầu sau). Loại hộp số này có thêm một dẫn động cuối cùng là vi sai được lắp bên trong của hộp số.

• Dẫn động FR: động cơ phía trước và dẫn động cầu sau.

Đối với hộp số tự động dành cho xe loại FR thì sẽ được bố trí nằm dọc và thường được gọi với tên “Hộp số dọc”. Loại hộp số này có có bộ dẫn động cuối cùng lắp rời ở bên ngoài hộp số. Bộ truyền động cuối cùng gồm một cặp bánh răng giảm tốc (bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn, và các bánh răng visai).

• Dẫn động 4WD/AWD: động cơ phía trước và dẫn động 2 cầu.

      Một vài cách phân loại hộp số tự động khác

 Phân loại theo tỉ số truyền

Đối với hộp số phân loại theo tỉ số truyền, thường được chia nhỏ thêm là hộp số tự động vô cấp và hộp số tự động có cấp.

• Hộp số tự động vô cấp: Là loại hộp số có khả năng thay đổi tự động liên tục tỉ số truyền nhờ sự thay đổi bán kính quay của các puly.
• Hộp số tự động có cấp: Khác với hộp số vô cấp, hộp số tự động có cấp cho phép thay đổi tỷ số truyền theo các cấp số nhờ các bộ truyền bánh răng.

Phân loại theo cấp số truyền

Hộp số tự động theo cấp số truyền được dùng rất phổ biến. Hiện nay thông dụng nhất là loại 4.5.6 cấp số. Có một số loại xe còn được trang bị hộp số tự động 8 hoặc 10 cấp.

Ưu điểm và nhược điểm của hộp số xe số tự động

Ưu điểm của hộp số xe số tự động

• Dễ sử dụng, phù hợp với nhiều đối tượng
  Hộp số tự động giúp người lái không cần đạp côn hay sang số bằng tay, rất phù hợp với người mới lái xe, người lớn tuổi hoặc khi di chuyển trong điều kiện giao thông đông đúc.
• Giảm mệt mỏi khi lái xe
  Người lái chỉ cần điều khiển ga và phanh, đặc biệt thuận tiện khi kẹt xe, giúp giảm căng thẳng và mệt mỏi.
• Sang số êm ái, vận hành ổn định
  Quá trình chuyển số diễn ra mượt mà, hạn chế rung giật, mang lại cảm giác lái thoải mái.
• Tăng tính an toàn khi điều khiển xe
  Giảm thao tác phức tạp, giúp người lái tập trung quan sát và xử lý tình huống tốt hơn.
• Tối ưu hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu
  Hộp số tự động hiện đại điều khiển bằng điện tử giúp động cơ hoạt động trong vùng hiệu quả nhất.

– Nhược điểm của hộp số xe số tự động

• Giá thành cao hơn xe số sàn
  Do cấu tạo phức tạp và công nghệ hiện đại, xe số tự động thường có giá bán cao hơn.
• Chi phí bảo dưỡng và sửa chữa lớn
  Khi xảy ra hư hỏng, việc sửa chữa đòi hỏi kỹ thuật cao và tốn nhiều chi phí.
• Cấu tạo phức tạp, khó sửa chữa
  Hộp số tự động có nhiều chi tiết tinh vi, khó tháo lắp hơn so với hộp số sàn.
• Cảm giác lái kém thể thao ở một số loại
  Một số hộp số tự động truyền thống cho cảm giác tăng tốc không mạnh bằng xe số sàn.
• Phụ thuộc nhiều vào hệ thống điện tử
  Khi cảm biến hoặc hệ thống điều khiển gặp sự cố, hộp số có thể hoạt động không ổn định

Các lỗi thường gặp của hộp số xe số tự động

– Hộp số bị trượt số

• Xe tăng ga nhưng không tăng tốc tương ứng
  • Vòng tua động cơ tăng cao bất thường
  • Nguyên nhân thường do mòn ly hợp, thiếu hoặc bẩn dầu hộp số

– Sang số chậm hoặc bị giật

• Xe chuyển số không mượt, có hiện tượng giật khi tăng hoặc giảm số
  • Nguyên nhân có thể do áp suất dầu không ổn định, van điện từ bị lỗi hoặc phần mềm điều khiển gặp sự cố

– Hộp số không vào được số

• Xe không di chuyển dù đã vào số D hoặc R
  • Có thể do hỏng bộ biến mô, lỗi cơ cấu điều khiển hoặc hư hỏng nghiêm trọng bên trong hộp số

– Hộp số phát ra tiếng ồn bất thường

• Xuất hiện tiếng rít, tiếng kêu lạ khi xe chạy
  • Nguyên nhân thường do mòn bánh răng, ổ bi hoặc thiếu dầu bôi trơn

– Rò rỉ dầu hộp số

• Có vết dầu dưới gầm xe
  • Nguyên nhân do gioăng, phớt bị hỏng hoặc vỏ hộp số nứt

– Đèn cảnh báo hộp số bật sáng

• Đèn báo lỗi trên bảng đồng hồ xuất hiện
  • Thường liên quan đến lỗi cảm biến, van điện từ hoặc bộ điều khiển điện tử

– Hộp số bị quá nhiệt

• Xe có mùi khét, sang số kém mượt
  • Nguyên nhân do thiếu dầu, dầu kém chất lượng hoặc hệ thống làm mát không hoạt động hiệu quả

Bảo dưỡng và sử dụng hộp số xe số tự động đúng cách

– Bảo dưỡng hộp số xe số tự động

• Thay dầu hộp số định kỳ
  Dầu hộp số (ATF) cần được thay đúng thời gian theo khuyến cáo của nhà sản xuất để đảm bảo bôi trơn, làm mát và truyền lực hiệu quả.
• Kiểm tra mức và chất lượng dầu hộp số
  Thường xuyên kiểm tra mức dầu, màu sắc và mùi của dầu. Nếu dầu có màu sẫm, mùi khét cần thay ngay.
• Kiểm tra và vệ sinh hệ thống làm mát
  Đảm bảo két làm mát dầu hộp số hoạt động tốt để tránh hiện tượng quá nhiệt.
• Kiểm tra các gioăng, phớt và đường ống dầu
  Phát hiện sớm tình trạng rò rỉ dầu để khắc phục kịp thời, tránh hư hỏng nặng.
• Bảo dưỡng hệ thống điều khiển điện tử
  Kiểm tra cảm biến, van điện từ và cập nhật phần mềm điều khiển khi cần thiết.

– Sử dụng hộp số xe số tự động đúng cách

• Chuyển số đúng quy trình
  Chỉ chuyển giữa các chế độ P, R, N, D khi xe đã dừng hẳn; không chuyển số khi xe đang di chuyển.
• Không về số N khi xe đang chạy
  Việc về số N khi đang chạy có thể làm giảm khả năng kiểm soát xe và gây hư hỏng hộp số.
• Sử dụng phanh đúng cách khi dừng xe
  Khi dừng đèn đỏ ngắn, nên giữ số D và đạp phanh; khi dừng lâu, nên chuyển về số N và kéo phanh tay.
• Không tăng ga đột ngột khi xe đứng yên
  Tránh đạp ga mạnh khi xe chưa di chuyển để hạn chế mài mòn các chi tiết bên trong hộp số.
• Sử dụng chế độ phù hợp khi leo dốc, xuống dốc
  Dùng chế độ L, S hoặc bán tự động để tăng lực kéo và hỗ trợ phanh động cơ.
• Khởi động xe và vận hành nhẹ nhàng khi máy còn lạnh
  Giúp dầu hộp số lưu thông đều, giảm mài mòn.

Kết luận:

Hộp số xe số tự động là một bộ phận quan trọng trong ô tô, đóng vai trò truyền và điều chỉnh công suất từ động cơ đến bánh xe, đồng thời tự động thay đổi tỷ số truyền để phù hợp với từng điều kiện vận hành. Nhờ đó, xe vận hành êm ái, tiện lợi và an toàn hơn so với xe số sàn.

Mặc dù có cấu tạo phức tạp và chi phí bảo dưỡng cao, nhưng với việc sử dụng đúng cách và bảo dưỡng định kỳ, hộp số tự động giúp nâng cao trải nghiệm lái xe, tiết kiệm nhiên liệu và kéo dài tuổi thọ của xe. Tóm lại, hộp số tự động là công nghệ tiên tiến, mang lại sự thoải mái và hiệu quả cho người lái, đồng thời là yếu tố quan trọng giúp ô tô vận hành hiện đại, an toàn và bền bỉ.

Giới thiệu về EAC – Trung tâm dạy nghề sửa chữa ô tô, xe máy

Nếu bạn đang tìm kiếm một địa chỉ uy tín để bắt đầu lộ trình học chẩn đoán ô tô chuyên nghiệp, Trung tâm đào tạo EAC chính là lựa chọn hàng đầu. Tại EAC, học viên được thực hành trực tiếp trên các trang thiết bị hiện đại, tiếp cận với những phần mềm chẩn đoán mới nhất và được dẫn dắt bởi đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm thực chiến.

Tham khảo ngay các khóa học tại EAC:

• Khóa học sửa chữa ô tô toàn diện.
• Đào tạo sửa chữa điện ô tô chuyên sâu.