CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung: Khái quát: Trên xe sử dụng hộp số thường, thì lái xe phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp. Khi sử dụng hộp số tự động, những sự nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết. Việc chuyển đến vị trí số thích hợp nhất được thực hiện một cách tự động theo tải động cơ và tốc độ xe. Với các xe có hộp số tự động thì người lái xe không cần phải suy tính khi nào cần lên số hoặc xuống số.
Các bánh răng tự động chuyển số tuỳ thuộc vào tốc độ xe và mức đạp bàn đạp ga. Một hộp số mà trong đó việc chuyển số bánh răng được điều khiển bằng một ECU (Bộ điều khiển điện tử) được gọi là ECT - Hộp số điều khiển điện tử, và một hộp số không sử dụng ECU được gọi là hộp số tự động thuần thuỷ lực. Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT. Đối với một số kiểu xe thì phương thức chuyển số có thể được chọn tuỳ theo ý muốn của lái xe và điều kiện đường xá.
Cách này giúp cho việc tiết kiệm nhiên liệu, tính năng và vận hành xe được tốt hơn.1: Xe sử dụng hộp số tự động 6 Năm 2023 Cao Văn Hoàng Anh Khoa : Cơ Khí 1.2 Lịch sử phát triển. Ngay từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã được các kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo. Đến năm 1938, hộp số tự động đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị hộp số tự động. Việc điều khiển ô tô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp ly hợp.
Tuy nhiên do chế tạo phức tạp và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ít được sử dụng. Đến những năm 70 Hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ô tô cho ra các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm. Từ đó đến nay hộp số tự động đã phát triển không ngừng và dần thay thế cho hộp số thường. Khi mới ra đời, hộp số tự động là loại có cấp và được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực.
Để chính xác hóa thời điểm chuyển số và để tăng tính an toàn khi sử dụng, hộp số tự động có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT) ra đời. Vẫn chưa hài lòng với các cấp tỷ số truyền của ECT, các nhà sản xuất ô tô đã nghiên cứu, chế tạo thành công một loại hộp số tự động với vô số cấp tỷ số truyền (hộp số tự động vô cấp) vào những năm cuối của thế kỷ XX cụ thể như sau: Hộp số tự động (HSTĐ), theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức, ra đời vào 1934 tại hãng Chysler. Ban đầu HSTĐ sử dụng ly hợp thủy lực và hộp số hành tinh, điêu khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực, sau đó chuyển sang dùng biến mômen thủy lực đến ngày nay, tên gọi ngày nay dùng là AT. Tiếp sau đó là hang ZIL (Liên xô cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác (Đức, Pháp, Thụy sĩ).
Phần lớn các HSTĐ trong thời kỳ này dùng hộp số hành tinh 3, 4 cấp trên cơ sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Willson, kết cấu AT. Sau những năm 1960 HSTĐ dùng trên ô tô tải và ô tô buýt với biến mômen thủy lực và hộp số cơ khí có các cặp bánh răng ăn khớp ngoài, kết cấu AT. Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTĐ kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng. Một loại HSTĐ khác là hộp số vô cấp sử dụng bộ truyền đai kim loại (CVT) với các hệ thống điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử, (cũng là một dạng HSTĐ).
Ngày nay đã bắt đầu chế tạo các loại truyền động thông minh, cho phép chuyển số theo thói quen lái xe (thay đổi tốc độ của động cơ băng chân ga) và tình huống mặt đường, HSTĐ có 8 số truyền …Hệ thống truyền lực sử dụng HSTĐ được gọi là hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực điện tử, là khu vực có nhiều ứng dụng của kỹ thuật cao, 7 Năm 2023 Cao Văn Hoàng Anh Khoa : Cơ Khí sự phát triển rất nhanh chóng, chẳng hạn, gần đây xuất hiện loại hộp số có khả năng làm việc theo hai phương pháp chuyển số: bằng tay, hay tự động tùy thuộc vào ý thích của người sử dụng. Hiện nay để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và để tăng tính an toàn khi sử dụng, các nhà chế tạo đã cho ra đời loại hộp số điều khiển bằng điện tử có thêm chức năng sang số bằng cần như hộp số thường.2 hộp số tự động ngày nay Ngày nay hộp số tự động đã được sử dụng khá rộng rãi trên các xe du lịch, thậm chí trên xe 4WD và xe tải nhỏ. Ở nước ta, hộp số tự động đã xuất hiện từ những năm 1990 trên các xe nhập về từ Mỹ và Châu Âu. Tuy nhiên do khả năng công nghệ còn hạn chế, việc bảo dưỡng, sửa chữa rất khó khăn nên vẫn còn ít sử dụng.
Hiện nay, cùng với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ chế tạo hộp số tự động cũng được hoàn chỉnh, hộp số tự động đã khẳng định được tính ưu việt của nó và dần thay thế cho hộp số thường.3 Phân loại Có nhiều cách để phân loại hộp số tự động. Phân loại theo tỉ số truyền: Hộp số tự động vô cấp: Là loại hộp số có khả năng thay đổi tự động, liên tục tỷ số truyền nhờ sự thay đổi bán kính quay của các puly. Hộp số vô cấp trên ô tô chủ yếu là kiểu truyền động bằng thủy lực. 8 Năm 2023 Cao Văn Hoàng Anh Khoa : Cơ Khí Hình: 1.3 Hộp số tự động vô cấp Ưu điểm: kết cấu đơn giản, hiệu suất truyền động cao, kích thước nhỏ gọn.
Động cơ không bị chuyển trạng thái đột ngột, giúp tối ưu hóa quá trình hoạt động và gián tiếp giảm mức ăn xăng. Nhược điểm: Có tỷ số truyền giới hạn, có tay số giới hạn và khi ra vào số phải thay đổi chế độ làm việc của động cơ. Chế tạo phức tạp dẫn tới giá thành cao. Phạm vi sử dụng: hiện nay được sử dụng nhiều trên các loại xe du lịch, xe yêu cầu kích cỡ nhỏ gọn.
Kết cấu gọn gàng, chắc chắn, dễ điều khiển bảo dưỡng và sửa chữa, giá thành hạ. 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. Kiểu hộp số có cấp gồm một số cấp hữu hạn (thường từ 3 đến 20 cấp), ứng với 9 Năm 2023 Cao Văn Hoàng Anh Khoa : Cơ Khí mỗi cấp giá trị mô men và do đó tốc độ truyền qua hộp số là không đổi. Ưu điểm: kết cấu đơn giản, hiệu suất truyền động cao, kích thước nhỏ gọn.
Nhược điểm: có tỷ số truyền giới hạn, có tay số giới hạn và khi ra vào số phải thay đổi chế độ làm việc của động cơ. Phạm vi sử dụng: được sử dụng rộng dãi trên hầu hết các dòng xe hiện nay.4: Hộp số tự động có cấp Phân loại theo cách điều khiển: Theo cách điều khiển có thể chia hộp số tự động thành hai loại, chúng khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô. Một loại là điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực, loại kia là điều khiển điện tử (ECT), nó sử dụng ECU để điều khiển và có thêm chức năng chẩn đoán và dự phòng. Hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực hoạt động bởi sự biến đổi một cách cơ khí tốc độ xe thành áp suất ly tâm và độ mở bướm ga thành áp suất bướm ga rồi dùng các áp suất thủy lực này để điều khiển hoạt động của các ly hợp và phanh trong cụm bánh răng hành tinh, do đó điều khiển thời điểm lên xuống số.
Nó được gọi là phương pháp điều khiển thủy lực. Mặt khác lên xuống số. Nó được gọi là phương pháp điều khiển thủy lực. Mặt khác, đối với hộp số điều khiển điện tử ECT, các cảm biến phát hiện tốc độ xe và độ mở bướm ga biến chúng thành tín hiệu điện và gởi chúng về bộ điều khiển ECU.
Dựa trên tín hiệu này ECU điều khiển hoạt động các ly hợp, phanh thông qua các van và hệ thống thủy lực. Hộp số tự động điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực: điều khiển chuyển số cơ học bằng cách phát hiện tốc độ xe bằng thuỷ lực thông qua van điều tốc và phát hiện độ mở bàn đạp ga từ bướm ga thông qua độ dịch chuyển của cáp bướm ga. 10 Năm 2023 Cao Văn Hoàng Anh Khoa : Cơ Khí Loại điều khiển điện tử kết hợp thủy lực Loại này sử dụng ECU- ECT để điều khiển hộp số thông qua các tín hiệu điều khiển điện tử Hình1.5: Hộp số tự động điều khiển hoàn toàn thủy lực Hộp số tự động điều khiển bằng điện tử: Hộp số này sử dụng áp suất thuỷ lực để tự động chuyển số theo các tín hiệu điều khiển của ECU. ECU điều khiển các van điện từ theo tình trạng của động cơ và của xe do các bộ cảm biến xác định, từ đó điều khiển áp suất dầu thuỷ lực.
Sơ đồ tín hiệu điều khiển: Tín hiệu điện từ các cảm biến (cảm biến chân ga, cảm biến dầu hộp số, cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến tốc độ xe, cảm biến đếm vòng quay, cảm biến tốc độ tuabin .vv) và tín hiệu điện từ bộ điều khiển thủy lực → ECT động cơ và ECT → tín hiệu điện đến các van điện từ → bộ biến mô và bánh răng hành tinh.6: Sơ đồ nguyên lý hộp số tự động điều khiển bằng điện tử Phân loại theo cấp số truyền 11 Năm 2023 Cao Văn Hoàng Anh Khoa : Cơ Khí Có nhiều loại hộp số tự động, 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 cấp. Phân loại theo cách bố trí trên xe. - Loại FF: Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động. Loại này được thiết kế gọn do chúng được bố trí ở khoang động cơ Hình 1.7: Hộp số tự động loại FF - Loại FR: Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước, cầu sau chủ động.
Loại này có bộ truyền bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở bên ngoài nên nó dài hơn.