Tổng quan về hộp số tự động ô tô: Phân loại, cấu tạo và nguyên lý

Hộp số tự động ô tô có cấu tạo phức tạp hơn nhiều so với hộp số sàn. Việc nắm vững nguyên lý hoạt động và tính năng của nó sẽ mang lại nhiều lợi ích trong việc bảo quản và sử dụng. Điều này không chỉ giúp hạn chế các hư hỏng mà còn kéo dài tuổi thọ của hộp số, đảm bảo hiệu suất xe luôn ở mức tốt nhất.

Hộp số tự động là gì? Phân loại

Hộp số tự động (Automatic Transmission - AT) là loại hộp số có khả năng tự động điều chỉnh tỷ số truyền mà không cần sự can thiệp từ người lái. Hiện nay có nhiều loại hộp số tự động, mỗi loại có đặc điểm riêng:

• Hộp số tự động thủy lực (AT): Đây là loại phổ biến nhất, được sử dụng trên các mẫu xe như Toyota Innova, Toyota Camry... Hộp số này hoạt động dựa trên áp suất dầu để điều khiển các ly hợp bên trong.

• Hộp số tự động vô cấp (CVT): Được ưa chuộng ngày càng nhiều, loại này xuất hiện trên các xe như Toyota Wigo, Honda CR-V... Hộp số CVT cho phép chuyển số mượt mà mà không có các cấp số cố định.

• Hộp số ly hợp kép (DCT): Loại hộp số này ngày càng phổ biến, có thể thấy trên các xe như Hyundai Kona, Hyundai Tucson... DCT cho phép chuyển số nhanh chóng nhờ vào hai ly hợp hoạt động song song.

Trong các loại trên, hộp số thủy lực vẫn chiếm ưu thế về mức độ phổ biến. Điểm nổi bật của hộp số tự động là giúp người lái không cần thao tác với chân côn và cần số, đơn giản hóa việc lái xe, đặc biệt là khi di chuyển trong đô thị đông đúc. Tuy nhiên, so với hộp số sàn thì cấu tạo của hộp số tự động phức tạp hơn nhiều.

=>> Xem thêm: Dầu hộp số ô tô bao lâu phải thay?

Chi tiết cấu tạo hộp số tự động ô tô

Hệ thống truyền động của ô tô bao gồm bốn phần chính: động cơ, hộp số, vi sai và truyền động cuối. Đối với xe số sàn, chúng sử dụng ly hợp cơ khí trong khi xe số tự động lại sử dụng ly hợp thủy lực. Điều này có nghĩa là xe số tự động không có bàn đạp ly hợp (chân côn) nên người lái không cần phải chuyển số. Tất cả chỉ cần chọn chế độ D (Drive) và mọi thứ sẽ diễn ra tự động.

Hộp số tự động hoạt động bằng cách điều chỉnh các bánh răng hành tinh để tạo ra tỷ số truyền khác nhau giữa đầu vào và đầu ra. Trong đó, cấu tạo của hộp số tự động bao gồm:

• Các bộ bánh răng hành tinh
• Các bộ ly hợp thủy lực
• Biến mô thủy lực
• Bộ điều khiển điện tử

Bộ bánh răng hành tinh

Bộ truyền bánh răng hành tinh là phần quan trọng nhất trong hộp số xe tự động. Cấu tạo của nó bao gồm:

• Bánh răng mặt trời: Bánh răng lớn nhất, nằm ở giữa.
• Bánh răng hành tinh: Các bánh răng nhỏ hơn, xoay xung quanh bánh răng mặt trời.
• Vành đai ngoài: Vành này bao quanh bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh, có nhiều rãnh để kết hợp với các đĩa ma sát của ly hợp. Điều này cho phép các đĩa ma sát di chuyển cùng với vành đai ngoài.
• Lồng hành tinh: Là bộ phận giữ trục của bánh răng hành tinh, đồng trục với bánh răng mặt trời và vành đai ngoài.

Bất kỳ bộ phận nào (bánh răng mặt trời, lồng hành tinh hoặc vành đai ngoài) có thể đóng vai trò dẫn mô men xoắn. Khi một bộ phận giữ vai trò đầu vào, một bộ phận khác nhận mô men xoắn và bộ phận còn lại giữ cố định. Sự thay đổi giữa các bộ phận này cho phép tạo ra tỷ số truyền khác nhau.

• Giảm tốc: Vành đai ngoài chủ động, bánh răng mặt trời cố định và lồng hành tinh bị động. Khi vành đai ngoài quay theo chiều kim đồng hồ, bánh răng hành tinh cũng quay theo, làm giảm tốc độ của lồng hành tinh.

• Tăng tốc: Vành đai ngoài bị động, bánh răng mặt trời cố định và lồng hành tinh chủ động. Khi bánh răng hành tinh quay theo chiều kim đồng hồ, vành đai ngoài cũng tăng tốc theo.

• Đảo chiều: Vành đai ngoài bị động, bánh răng mặt trời chủ động và lồng hành tinh cố định. Khi bánh răng mặt trời quay theo chiều kim đồng hồ, lồng hành tinh không di chuyển, làm cho bánh răng hành tinh quay ngược chiều kim đồng hồ và vành đai ngoài cũng quay ngược chiều.

Bộ ly hợp thuỷ lực

Bộ ly hợp thủy lực có các thành phần chính sau:

• Đĩa ma sát
• Tấm thép ma sát
• Lò xo
• Piston

Các đĩa ma sát và tấm thép ma sát được xếp xen kẽ với nhau. Đĩa ma sát kết nối với vành đai ngoài của bộ bánh răng hành tinh thông qua các rãnh. Khi vành đai ngoài chuyển động, đĩa ma sát của ly hợp cũng di chuyển theo. Lò xo có nhiệm vụ tách các tấm ma sát khi áp suất dầu giảm hoặc không có. Khi áp suất dầu tăng, lò xo bị đẩy sang phải, ép các tấm ma sát lại với nhau, khiến vành đai của bộ bánh răng hành tinh bị giữ chặt.

Bộ biến mô thuỷ lực

Biến mô thủy lực là một khớp nối dùng chất lỏng để truyền mô-men xoắn từ động cơ đến trục hộp số, nằm giữa động cơ và hộp số.

Cấu tạo của biến mô thủy lực gồm:

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

Nguyên lý hoạt động của biến mô có thể được so sánh như việc đặt hai chiếc quạt đối diện nhau. Quạt thứ nhất (bánh bơm) sẽ thổi không khí (tương tự như chất lỏng) vào quạt thứ hai (tuabin), khiến quạt thứ hai quay.

• Khi xe dừng: Động cơ vẫn hoạt động và làm quay bánh bơm, nhưng không đủ lực để tuabin quay.
• Khi xe khởi động: Bánh bơm xoay nhanh hơn, đủ để tuabin bắt đầu quay, và mô-men xoắn được khuếch đại do chênh lệch tốc độ giữa bánh bơm và tuabin.
• Khi xe tăng tốc: Bánh bơm xoay nhanh hơn, tuabin cũng quay nhanh hơn, và sự khuếch đại giảm dần khi tốc độ tuabin gần bằng với bánh bơm.
• Điểm khớp nối: Khi tốc độ tuabin đạt khoảng 90% so với bánh bơm (thường ở tốc độ 60 km/h), sự khuếch đại mô-men xoắn dừng lại, và biến mô trở thành một khớp nối giữa động cơ và hộp số.

Ngoài ra, biến mô thủy lực còn giúp dẫn động bơm dầu cho hệ thống thủy lực trong hộp số. Khi bánh bơm quay, nó cũng hút và đẩy dầu thủy lực vào hệ thống.

Bộ điều khiển điện tử

Xe chuyển số tự động chủ yếu nhờ vào bộ điều khiển điện tử. Bộ điều khiển này nhận thông tin từ các cảm biến. Sau đó xử lý dữ liệu và cung cấp dòng điện cho các van, giúp đóng mở đường dầu đến các ly hợp.

Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động

Mỗi số trên hộp số tự động đều có bộ ly hợp và bộ bánh răng hành tinh riêng. Ví dụ, số 1 đi kèm với ly hợp số 1 và bộ bánh răng hành tinh số 1. Các cặp ly hợp và bánh răng này được sắp xếp dọc theo trục hộp số, bên cạnh ly hợp cho từng số còn có thêm ly hợp tiến.

Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động như sau: Mô men xoắn từ động cơ được truyền qua biến mô và vào trục của hộp số. Bộ điều khiển điện tử, dựa trên tín hiệu từ các cảm biến, sẽ đóng mở đường dầu đến các ly hợp để truyền mô men xoắn tới trục ra của hộp số.

• Khi xe di chuyển về phía trước: Ly hợp tiến và ly hợp của số tương ứng (số 1 hoặc số 2) sẽ được đóng lại.
• Khi xe ở số N (trung gian): Chỉ có ly hợp số 2 đóng, ly hợp tiến không hoạt động. Vì vậy mô men xoắn không được truyền đến trục ra.
• Khi xe lùi: Ly hợp số 2 và ly hợp số 5 đóng lại để xe lùi.

Số 1: Ly hợp tiến và ly hợp số 1 đóng, cho phép mô men xoắn từ biến mô truyền qua các bộ bánh răng hành tinh và đến trục ra.
Số 2: Tương tự, khi vào số 2, ly hợp số 2 sẽ đóng lại, cho phép mô men xoắn từ trục biến mô vào hộp số và truyền động cho bộ bánh răng số 2 và 3.
Số lùi: Ở số lùi, ly hợp số 5 đóng để truyền mô men xoắn từ biến mô đến trục bánh răng mặt trời. Trong khi ly hợp số 2 giữ cố định vành đai ngoài của bộ bánh răng hành tinh số 2. Mô men xoắn sẽ đổi chiều và được truyền qua bộ bánh răng số 2 và 3 trước khi đến trục ra của hộp số.

Kết luận

Ngày nay, các hộp số xe tự động còn được bổ sung thêm các chức năng như: kiểm soát tốc độ của động cơ cũng như vị trí bướm ga, giám sát hệ thống phanh ABS… Sự hiểu biết về cách thức hoạt động và các thành phần của hộp số tự động sẽ giúp bạn bảo trì và vận hành xe hiệu quả hơn. Nếu bạn đang tìm kiếm một chiếc xe có hộp số tự động, hãy xem xét những yếu tố như độ bền, khả năng tiết kiệm nhiên liệu và mức độ tiện nghi để có sự lựa chọn phù hợp nhất. Hãy để hộp số tự động nâng cao trải nghiệm lái xe của bạn!

Xem thêm: 

5 Dấu hiệu nhân biết cao su chân hộp số bị hư hỏng

Cấu tạo, nguyên lý làm việc và cách sử dụng hộp số sàn ô tô

15 Lỗi hộp số, bệnh hộp số ô tô thường gặp và cách khắc phục