Cấu tạo hộp số

Ưu điểm của hộp số tự động có cấp (AT) dùng trên các dòng xe cao cấp là điều hiển nhiên, nhưng nếu so với kiểu hộp số tự động vô cấp (CVT) thì độ êm dịu không bằng. Vì việc biến đổi tỷ số truyền trong hộp số tự động kiểu AT vẫn là sự thay đổi tỷ số truyền thống qua cơ cấu bánh răng hành tinh, trong khi đó hộp số CVT sử dụng bộ truyền đai thay đổi tỷ số truyền vô cấp nên việc chuyển đổi êm hơn. Do đó việc nâng cấp hộp số tự động AT để có càng nhiều tỷ số truyền là điều mong muốn của nhiều nhà thiết kế xe hơi. Ranh giới của sự khác biệt trên ngày càng mờ đi khi Mercedes đưa ra hộp số tự động AT 7G – Tronic vào thời điểm tháng 7 năm 2003. 7G - TRONIC hộp số tự động 7 số đầu tiên trên thế giới Những thành tựu của công nghệ tiên tiến hội tụ ở hộp số tự động 7số này giúp giảm tiêu hao nhiên liệu đáng kể và tăng khả năng gia tốc cho xe mà không mất đi sự êm ái khi vận hành. Điểm nổi bật của 7G - TRONIC là số tỷ số truyền động được nâng từ 5 lên 7 số.

Ưu điểm của hộp số tự động có cấp (AT) dùng trên các dòng xe cao cấp là điều hiển nhiên, nhưng nếu so với kiểu hộp số tự động vô cấp (CVT) thì độ êm dịu không bằng. Vì việc biến đổi tỷ số truyền trong hộp số tự động kiểu AT vẫn là sự thay đổi tỷ số truyền thống qua cơ cấu bánh răng hành tinh, trong khi đó hộp số CVT sử dụng bộ truyền đai thay đổi tỷ số truyền vô cấp nên việc chuyển đổi êm hơn. Do đó việc nâng cấp hộp số tự động AT để có càng nhiều tỷ số truyền là điều mong muốn của nhiều nhà thiết kế xe hơi. Ranh giới của sự khác biệt trên ngày càng mờ đi khi Mercedes đưa ra hộp số tự động AT 7G – Tronic vào thời điểm tháng 7 năm 2003. 7G - TRONIC hộp số tự động 7 số đầu tiên trên thế giới Những thành tựu của công nghệ tiên tiến hội tụ ở hộp số tự động 7số này giúp giảm tiêu hao nhiên liệu đáng kể và tăng khả năng gia tốc cho xe mà không mất đi sự êm ái khi vận hành. Điểm nổi bật của 7G - TRONIC là số tỷ số truyền động được nâng từ 5 lên 7 số. Hộp số tự động 7G - TRONIC Về mặt lý thuyết, dải tỷ số truyền càng được mở rộng, quá trình chuyển số sẽ êm hơn và công suất hộp số tăng lên. Nhưng dải tỷ số truyền tăng quá lớn thì hộp số sẽ trở nên cồng kềnh vì phải bố trí thêm các cặp bánh răng ăn khớp, dẫn đến khó bố trí trên xe vì kích thước hộp số quá lớn. Dung hoà được hai đặc điểm trên chính là thành công của Mercedes với loại hộp số 7G - TRONIC để trang bị cho các dòng xe E, S, SL và SL class. Thời gian tăng tốc từ 0 đến 100 km/h giảm 0,3 giây và tiêu thụ nhiên liệu giảm 0,6l/100km so với loại Mercedes cùng công suất nhưng sử dụng hộp số tự động 5 số. Những chỉ tiêu ấn tượng trên khiến 7G - TRONIC trở thành sự thay thế hoàn hảo cho hộp số tự động 5 số truyền thống của hãng. Thành quả đạt được trên là nhờ hàng loạt sự cải tiến của thiết kế, công nghệ chế tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số này. Với hộp số tự động 7G - TRONIC, Mercedes E280 đã vươn lên chiếm ngôi đầu bảng, thế chỗ cho E240 trên thị trường Việt Nam. Chỉ tiêu tiêu thụ nhiên liệu của các loại xe Mercedes sử dụng hộp số tự động 7G - TRONIC so với hộp số tự động 5 số AT lắp trên các mẫu xe E500, S430… được thể hiện ở bảng sau: Cấu tạo và cải tiến mới trên 7G - TRONIC Về cơ bản hộp số 7G -TRONIC vẫn thuộc họ hộp số tự động AT, các thành phần cơ bản vẫn bao gồm: biến mô thuỷ lực (1), ly hợp khóa biến mô (2), hộp số hành tinh (3), hệ thống điều khiển thuỷ lực (4), hệ thống tự chẩn đoán (5), các cơ cấu chấp hành (6), (xem hình vẽ): Cấu tạo chi tiết của hộp số Biến mô thuỷ lực: thực chất là bộ ly hợp thuỷ lực có kết cấu biến đổi mô-men từ động cơ tới hộp số nhờ chuyển động ly tâm của dầu trong nhiều cánh dẫn hướng có kết cấu đặc biệt thể hiện trên hình vẽ. Biến mô bao gồm bánh bơm B nối với trục động cơ, bánh tua bin T nối với trục hộp số, một bánh Stator chỉ quay cùng chiều với trục khuỷu động cơ nhờ khớp một chiều. Nguyên lý hoạt động như sau, khi bánh bơm B được dẫn động quay từ trục khuỷu động cơ, dầu trong các cánh bơm sẽ chuyển động theo các cánh dẫn nhờ lực ly tâm và truyền sang bánh tua-bin T. Quá trình này chính là quá trình truyền chuyển động quay từ trục động cơ sang trục hộp số. Bánh Stator đóng vai trò khuyếch đại mô-men từ bánh bơm B sang bánh tua-bin T. Để hiệu suất của truyền động trên đạt giá trị lớn nhất, các nhà thiết kế đã sử dụng một ly hợp khoá cứng biến mô. Ở chế độ này biến mô-men trong hộp số tự động hoạt động như một ly hợp ma sát trong hộp số thường, do đó hiệu suất truyền đạt được là 1. Với hầu hết hộp số tự động thông thường, ly hợp khoá cứng biến mô sẽ không bao giờ hoạt động trước số 3, nhưng trong 7G - TRONIC, cơ cấu này được kích hoạt ngay cả ở tỷ số truyền thấp nhất tương ứng với số 1. Cải tiến này hạn chế tối đa sự trượt mất công suất của dòng truyền động dầu trong biến mô và đóng góp vào sự êm dịu khi hoạt động của hộp số này. Hộp số hành tinh (HSHT): Khác với cấu tạo hộp số thường, người ta sử dụng các cơ cấu bánh răng hành tinh để tạo nên tỷ số truyền. Một cơ cấu hành tinh gồm ba loại bánh răng: bánh răng mặt trời, bánh răng bao và một số bánh răng hành tinh lắp trên một cần dẫn. Nếu HSHT có nhiều tỉ số truyền sẽ êm hơn trong quá trình tự động chuyển số. Trên nguyên lý đó Mercedes đã thiết kế 7G - TRONIC với dải số tiến gồm 7 tỷ số truyền thông qua các cơ cấu bánh răng hành tinh Ravigneaux. Cơ cấu này gồm có hai bánh răng mặt trời nối với hai trục khác nhau, hai nhóm bánh răng hành tinh ăn khớp và chung một cần dẫn, một bánh răng bao luôn ăn khớp với một bánh răng hành tinh. Kết cấu đặc biệt này cho dải tỷ số truyền rộng hơn. Ravignelaux do một kỹ sư người Pháp thiết kế vào năm 1920 và được nhiều các kỹ sư người Đức phát triển và ứng dụng với 7G - TRONIC. Sự cải tiến đó làm giảm sự tổn hao công suất và tiếng ồn khi vận hành. Tỉ số truyền của 7G - TRONIC tương ứng với các số giới thiệu trên bảng sau: Cấp số Tỉ số tương ứng 1 4,377 2 2,859 3 1,921 4 1,368 5 1 6 0,820 7 0,728 Cũng giống như các hộp số AT truyền thống, nguyên lý tự động chuyển từ số cao về số thấp khi tăng tốc hoặc gặp cản lớn diễn ra theo tuần tự: từ 7 - 6 - 5 - 4 - 3 - 2 - 1. Nhưng khi hoạt động ở chế độ "KICH - DOWN" sẽ có sự "nhảy cóc". Quá trình tự động về số không diễn ra tuần tự như trên mà có thể diễn ra như sau: 7 - 5 - 3 - 1. Đặc điểm đó tạo nên trạng thái đột biến theo xu hướng tăng gia tốc xe (trạng thái KICK - DOWN). 7G - TRONIC được hoạt động theo cả hai trạng thái trên. Hai trạng thái này được tính toán và điều khiển bởi máy tính điện tử. Cấu trúc như trên khiến 7G - TRONIC trở nên linh hoạt hơn khi xe cần vượt chướng ngại vật đột xuất, hoặc gia tốc nhanh. Thêm vào đó, việc tối ưu hoá quá trình ăn khớp của bánh răng nhờ hệ thống điều khiển điện tử thông minh của hộp số này, khiến người điều khiển hầu như không cảm nhận được sự "rung giật" của 7G - TRONIC. Hệ thống điều khiển thuỷ lực: Hệ thống điều khiển của 7G - TRONIC nhận tín hiệu từ các trạng thái làm việc tức thời của ôtô để điều khiển các van thuỷ lực đóng mở các đường dầu có áp suất tới cơ cấu điều khiển hộp số hành tinh theo các qui luật định sẵn. Các van trong hệ thống được bố trí trong bộ thân van nằm ngay bên dưới bộ truyền hành tinh. Đây chính là bộ chấp hành của hệ thống. Để điều khiển cụm van này hoạt động, hệ điều kiển của 7G - TRONIC cần hai tín hiệu gốc: tín hiệu mức tải động cơ và tín hiệu tốc độ của ôtô. Hai tín hiệu gốc trên giúp 7G - TRONIC hoàn toàn có thể tự động chọn tỷ số truyền phù hợp với điều kiện vận hành của xe. Trong quá trình sử dụng, người điều khiển có thể lựa chọn chế độ tiêu chuẩn (S) hoặc thể thao (C). Sự ghi nhận và xử lý thông tin chính xác để tối ưu hoá quá trình hoạt động của xe là nhiệm vụ của hệ thống điều khiển hộp số 7G - TRONIC. Hệ thống tự chẩn đoán: Tự chẩn đoán là sự ưu việt của hộp số tự động Khả năng tự chẩn đoán kịp thời thông báo sự cố để khắc phục kịp thời, tránh những hư hỏng vì hộp số tự động có kết cấu rất phức tạp. Việc tự chẩn đoán trên thông qua hàng loạt các cảm biến như: cảm biến áp suất dầu, cảm biến nhiệt độ dầu, cảm biến vị trí van thuỷ lực, vị trí chọn cần số… Lưu ý khi sử dụng hộp số tự động Yêu cầu khắt khe khi sử dụng hộp số tự động chính là vấn đề dầu bôi trơn. Vì vậy khi sử dụng người tiêu dùng phải tuân theo các khuyến cáo của nhà sản xuất để thay đúng loại dầu cho hộp số và chu kỳ cần thay dầu. Ở Việt Nam, các dòng xe cao cấp dùng hộp số tự động thường dùng dầu hộp số DEXRONII và thời gian thay dầu thường khoảng 20.000km. Với các loại xe sử dụng hộp số tự động như: Ford Mondeo, Ford Excape, Toyota Camry… vốn rất thông dụng trên thị trường Việt Nam đều có những khuyến cáo tương tự. Tuân thủ theo chỉ dẫn của nhà sản xuất là cách tốt nhất để hộp số trên xe bạn luôn đạt được hiệu quả tối ưu trong quá trình làm việc. Một điều cần chú ý nữa là khi khởi động phải gạt cần gạt vào đúng vị trí khởi động (P hoặc N) và nếu vì một lý do nào đó (ví dụ như ắc-qui yếu chẳng hạn) không khởi động được động cơ thì phải gọi xe cứu hộ đưa xe về trạm bảo dưỡng, tuyệt đối không được nhờ xe khác kéo khởi động hoặc kéo xe về trạm. Sự khác biệt giữa hộp số tự động và hộp số tay Trên hộp số tự động, bạn sẽ không tìm thấy bàn đạp ly hợp và cũng không có cần chuyển số (1, 2, 3, 4 ). Bạn chỉ cần thao tác duy nhất là đưa cần chọn số vào nấc D (drive), sau đó mọi thứ đều là tự động. Cả hộp số tự động (với bộ biến mô-men) và hộp số cơ khí (với ly hợp ma sát khô) đều có chức năng giống nhau, nhưng về nguyên lý làm việc lại hoàn toàn khác nhau. Và nếu tìm hiểu sâu, chúng ta sẽ thấy hộp số tự động thực hiện những điều vô cùng kinh ngạc. Trong bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu về hộp số tự động. Chúng ta sẽ bắt đầu với điểm mấu chốt của toàn bộ hệ thống: bộ bánh răng hành tinh. Sau đó chúng ta xem cách các chi tiết của hộp số được lắp ghép như thế nào, chúng làm việc ra sao và cuối cùng hãy thảo luận về một số vấn đề phức tạp liên quan đến điều khiển hộp số tự động. Cũng giống như hộp số cơ khí, nhiệm vụ chính của hộp số tự động là cho phép tiếp nhận công suất động cơ ở một phạm vi tốc độ nhất định nhưng cung cấp theo phạm vi tốc độ lớn hơn ở đầu ra. Hộp số sử dụng các bánh răng để lợi dụng hiệu quả mô-men của động cơ và giúp động cơ cung cấp cho bánh xe vùng tốc độ phù hợp nhất theo các chế độ tải trọng và theo ý muốn của người điều khiển. Sự khác biệt chủ yếu giữa hộp số tự động và hộp số cơ là hộp số cơ thay đổi việc gài các bánh răng ăn khớp với nhau để tạo nên giá trị tỷ số truyền khác nhau giữa trục sơ cấp (nối liền với động cơ) và trục thứ cấp (nối liền với trục truyền ra các cầu chủ động). Trong khi ở hộp số tự động thì khác hẳn, bộ bánh răng hành tinh sẽ thực hiện tất cả những nhiệm vụ phức tạp đó. Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng hành tinh Khi nhìn vào bên trong một hộp số tự động, bạn thấy có sự sắp đặt thành từng phần riêng rẽ ở từng không gian hợp lý. Trong số những thứ đó, bạn thấy: - Một bộ truyền bánh răng hành tinh. - Một bộ phanh đai dùng để khoá các phần của bộ truyền bánh răng hành tinh. - Một bộ gồm ba mảnh ly hợp ướt làm việc trong dầu dùng để khoá các phần của bộ truyền. - Một hệ thống thuỷ lực để điều khiển các ly hợp và phanh đai - Một bộ bơm bánh răng lớn để luân chuyển dầu truyền động trong hộp số. Quan trọng nhất trong hệ thống là bộ truyền bánh răng hành tinh. Việc đầu tiên là chế tạo ra chúng có các tỷ số ăn khớp khác nhau và sau đó là giúp cho chúng hoạt động như thế nào. Một hộp số tự động bao gồm các bộ truyền bánh răng hành tinh cơ sở nhưng được kết hợp thành một khối trong hộp số. Bất cứ bộ truyền bánh răng hành tinh cơ sở nào cũng có ba phần chính: - Bánh răng mặt trời (S) - Các bánh răng hành tinh và giá bánh răng hành tinh (C) - Vành răng ngoài (R) Khi khoá hai trong ba thành phần lại với nhau sẽ khoá toàn bộ cơ cấu thành một khối (tỷ số truyền là 1:1). Chú ý rằng danh sách tỷ số đầu tiên ở trên (A) là số truyền giảm – tốc độ trục thứ cấp (đầu ra) nhỏ hơn tốc độ trục sơ cấp (đầu vào). Thứ hai (B) là số truyền tăng – tốc độ trục thứ cấp lớn hơn tốc độ trục sơ cấp. Cuối cùng cũng là số truyền giảm, nhưng chiều chuyển động của trục sơ cấp ngược với trục thứ cấp, tức là số lùi. Bạn có thể kiểm tra chúng theo sơ đồ mô phỏng sau: Một bộ truyền bánh răng cơ sở này có thể thực hiện các tỷ số truyền khác nhau mà không cần gài ăn khớp hay nhả khớp với bất cứ bánh răng khác. Với hai bộ truyền bánh răng cơ sở ghép liền, chúng ta có thể nhận được 4 tốc độ tiến và một tốc độ lùi. Chúng ta sẽ bàn về hai bộ truyền bánh răng cơ sở ghép liền ở phần sau. Hộp số tự động ghép liền này cũng là một bộ truyền bánh răng hành tinh, gọi là bộ truyền hành tinh kép, cấu trúc giống như bộ bánh răng hành tinh đơn nhưng cấu trúc là hai bộ bánh răng hành tinh kết hợp lại. Nó có một vành răng ngoài luôn gắn với trục thứ cấp của hộp số, nhưng nó có hai bánh răng mặt trời và hai bộ bánh răng hành tinh. Hãy xem hình sau: Việt Báo (Theo_Autonet.com.vn . của hộp số này. Hộp số hành tinh (HSHT): Khác với cấu tạo hộp số thường, người ta sử dụng các cơ cấu bánh răng hành tinh để tạo nên tỷ số truyền. Một cơ cấu. khác biệt chủ yếu giữa hộp số tự động và hộp số cơ là hộp số cơ thay đổi việc gài các bánh răng ăn khớp với nhau để tạo nên giá trị tỷ số truyền khác nhau