Hộp số ô tô là gì? Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại hộp số ô tô

Hộp số ô tô là một trong những tiêu chí quan trọng mà người dùng cần cân nhắc khi mua xe ô tô. Vậy hộp số ô tô là gì, gồm những loại nào, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng loại hộp số ra sao? Tất cả sẽ được giải đáp trong bài viết dưới đây!

Hộp số ô tô là gì?

Bạn có thể hình dung hộp số ô tô là là một “chiếc hộp” chứa nhiều bánh răng có kích cỡ khác nhau. Khi bạn lái xe, động cơ sẽ tạo ra một lực rất lớn, nhưng để chiếc xe có thể di chuyển mượt mà và đạt được tốc độ mong muốn, cần phải có một bộ phận điều chỉnh lực đó. Và hộp số chính là bộ phận đảm nhiệm vai trò quan trọng này.

Hộp số ô tô có nhiều bánh răng điều chỉnh tốc độ

Có 2 loại hộp số được trang bị phổ biến trên các dòng ô tô hiện nay là hộp số sàn và hộp số tự động. Đối với dòng hộp số tự động còn phân ra loại hộp số tự động vô cấp CVT, hộp số ly hợp kép. Mỗi loại hộp số sẽ có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau. 

Vai trò của hộp số:

• Thay đổi tốc độ: Khi bạn cần tăng tốc, hộp số sẽ chuyển sang bánh răng có kích thước nhỏ hơn để tăng tốc độ quay của bánh xe. Ngược lại, khi bạn cần giảm tốc hoặc leo dốc, hộp số sẽ chuyển sang bánh răng có kích thước lớn hơn để tăng lực kéo.
• Bảo vệ động cơ: Hộp số giúp bảo vệ động cơ khỏi quá tải bằng cách điều chỉnh tốc độ quay của động cơ cho phù hợp với từng điều kiện vận hành.
• Thay đổi chiều chuyển động: Hộp số cho phép bạn chuyển đổi giữa các chế độ tiến và lùi.

Hộp số sàn (MT- Manual Transmission) hay còn gọi là số tay, một hệ thống truyền động trên ô tô mà người lái trực tiếp điều khiển việc thay đổi tỉ số truyền động thông qua cần số. Nói cách khác, để tăng tốc, giảm tốc hoặc chuyển hướng, bạn sẽ phải tự mình điều khiển cần số để lựa chọn cấp số phù hợp.

Hộp số sàn cần người lái để thay đổi tỉ số truyền động

• Bánh răng: Các bánh răng có kích thước khác nhau, được lắp trên các trục. Khi cần chuyển số, các bánh răng sẽ ăn khớp với nhau để thay đổi tỉ số truyền.
• Trục hộp số: Bánh răng được lắp trên các trục. Hộp số sàn thường có 3 trục: trục sơ cấp - trục trung cấp - trục thứ cấp. Hộp số ngang có 2 trục (sơ cấp và thứ cấp). Trục sơ cấp có vai trò tiếp nhận mô-men xoắn từ động cơ thông qua đĩa ma sát của ly hợp. Trục trung cấp mang các bánh răng chủ động, kết hợp với các bánh răng dẫn động trên trục sơ cấp để tạo ra các tỉ số truyền khác nhau. Trục thứ cấp làm nhiệm vụ truyền mô-men xoắn đến trục dẫn động của bánh xe.
• Bộ đồng tốc: Khi bạn chuyển số, bộ đồng tốc sẽ giúp cho các bánh răng quay với cùng một tốc độ trước khi chúng ăn khớp với nhau, nhờ đó quá trình chuyển số trở nên êm ái và không gây tiếng ồn.
• Ổ bi: Các ổ bi giúp cho các trục quay được trơn tru và giảm ma sát.
• Vỏ hộp số: Đây là lớp vỏ bảo vệ các bộ phận bên trong hộp số.

• Các cặp bánh răng: Trong hộp số sàn, có nhiều cặp bánh răng với kích thước khác nhau, mỗi cặp đại diện cho một cấp số.
• Trục sơ cấp và thứ cấp: Khi xe hoạt động ở chế độ tiến, thông qua sự ăn khớp của một trong các cặp bánh răng này, đầu vào (trục sơ cấp) sẽ truyền động đến đầu ra (trục thứ cấp). Điều này làm cho bánh xe quay theo chiều tiến.
• Thay đổi tỉ số truyền: Tùy thuộc vào cấp số bạn chọn, cặp bánh răng ăn khớp sẽ khác nhau, dẫn đến tỉ số truyền thay đổi. Tỉ số truyền này quyết định lực kéo và tốc độ của xe.

• Bánh răng trung gian: Ngoài các cặp bánh răng dùng cho số tiến, hộp số sàn còn có một bánh răng nhỏ gọi là bánh răng trung gian.
• Đảo chiều quay: Khi bạn chuyển cần số về số lùi, bánh răng trung gian này sẽ ăn khớp với các cặp bánh răng khác, tạo ra một sự kết hợp khác so với khi ở chế độ tiến. Sự kết hợp này làm cho trục thứ cấp quay theo chiều ngược lại, khiến xe lùi.
• Tăng mô-men xoắn: Thông thường, tỉ số truyền ở số lùi lớn hơn so với số tiến, giúp tăng mô-men xoắn và giúp xe dễ dàng lùi, đặc biệt khi chở nặng hoặc leo dốc.

>> Xem thêm: Cách tra số khung số máy xe ô tô nhanh chóng

Hộp số tự động (AT-Automatic Transmission) là một hệ thống truyền động trên ô tô cho phép xe tự động thay đổi tỉ số truyền động mà không cần sự can thiệp trực tiếp của người lái. Nói cách khác, bạn không cần phải đạp ly hợp và chuyển cần số như ở hộp số sàn, mà xe sẽ tự động điều chỉnh để phù hợp với tốc độ và điều kiện đường đi.

Hộp số tự động thay đổi tỉ số truyền động bằng bộ điều khiển

• Bộ bánh răng hành tinh: Gồm bánh răng mặt trời nằm ở trung tâm, có kích thước lớn nhất. Bánh răng hành tinh là các bánh răng nhỏ hơn, quay quanh bánh răng mặt trời như các hành tinh. Lồng hành tinh là một bộ phận vòng tròn bao quanh các bánh răng hành tinh, khi lồng hành tinh cố định hoặc quay, nó sẽ làm thay đổi cách các bánh răng hành tinh tương tác với nhau, từ đó thay đổi tỉ số truyền.
• Bộ ly hợp thủy lực: Gồm các đĩa ma sát ngâm trong dầu. Khi bộ điều khiển điện tử gửi tín hiệu, dầu sẽ được bơm vào các đĩa ma sát, làm cho chúng ép chặt vào nhau hoặc tách ra.
• Việc kết hợp và tách các đĩa ma sát này sẽ làm cho các bộ phận trong hộp số liên kết hoặc tách rời, từ đó thay đổi tỉ số truyền.
• Biến mô thủy lực: Là một bộ phận quan trọng kết nối động cơ với hộp số. Biến mô thủy lực sử dụng dầu truyền để truyền mô-men xoắn từ động cơ đến hộp số một cách êm ái và liên tục, giúp tăng mô-men xoắn ở tốc độ thấp và bảo vệ hộp số khỏi những sốc lực đột ngột.
• Bộ điều khiển điện tử: Là “bão bộ của hộp số tự động, sử dụng các cảm biến để thu thập thông tin về tốc độ xe, tải trọng, vị trí chân ga,... Dựa trên các thông tin này, bộ điều khiển sẽ tính toán và đưa ra quyết định về việc chuyển số, điều khiển áp suất dầu trong hệ thống để các ly hợp hoạt động đúng cách.

Khi bạn muốn tăng tốc hoặc giảm tốc, bộ điều khiển điện tử thông minh sẽ tự động chọn cấp số phù hợp nhất (1,2,3,4,5) dựa trên nhiều yếu tố như tốc độ xe, tải trọng và cách nhấn chân ga. 

Bộ điều khiển sẽ gửi tín hiệu để kích hoạt các ly hợp thủy lực. Khi chọn một cấp số, cặp ly hợp tương ứng với cấp số đó sẽ được đóng lại, tạo một kết nối cứng giữa các bộ phận bên trong. Đồng thời, các bánh răng hành tinh sẽ được sắp xếp lại để tạo ra tỉ số truyền phù hợp cho xe. Khi các ly hợp đã được đóng và bánh răng đã được sắp xếp, mô-men xoắn từ động cơ sẽ được truyền qua các bộ phận này và cuối cùng đến trục ra, làm cho bánh xe quay tiến lên phía trước.

Khi bạn muốn xe đi lùi, một số đĩa ly hợp nhất định sẽ được đóng lại giúp cố định một số bánh răng ở vị trí thích hợp. Sau khi các đĩa ly hợp được khóa chặt, các bánh răng còn lại sẽ bắt đầu quay theo một hướng khác so với khi xe đi tiến. Cuối cùng, lực từ động cơ sẽ được truyền qua các bánh răng đã được sắp xếp lại, khiến cho bánh xe quay ngược lại, đưa xe lùi.

Hộp số vô cấp CVT (Continuously Variable Transmission) là một loại hộp số đặc biệt, khác hoàn toàn với hộp số tự động thông thường. Thay vì sử dụng các bánh răng có cấp số cố định, CVT sử dụng một hệ thống gồm hai Pulley và một dây đai để thay đổi tỉ số truyền một cách liên tục.

Hộp số tự động CVT gồm 2 puli và 1 dây đai

• Hai Pulley (Puli): Pulley sơ cấp (chủ động) nhận mô-men xoắn trực tiếp từ động cơ. Pulley thứ cấp truyền mô-men xoắn đến trục ra của hộp số. Mỗi pulley được chia thành hai phần hình chóp ngược nhau, tạo thành một góc nghiêng khoảng 20 độ. Phần đáy của hình chóp được cố định, trong khi phần đỉnh có thể trượt dọc theo trục của pulley. Cả hai Pulley đều có đường kính có thể thay đổi được nhờ cơ cấu thủy lực hoặc điện.
• Dây đai truyền động: Làm bằng thép hoặc cao su chịu lực cao, dây đai này vòng quanh hai Pulley, truyền mô-men xoắn từ Pulley sơ cấp sang Pulley thứ cấp.
• Bộ điều khiển điện tử: Điều khiển quá trình thay đổi đường kính của hai Pulley, từ đó thay đổi tỉ số truyền. Quyết định thay đổi tỉ số truyền sẽ dựa trên thông số như tốc độ xe, tải trọng và vị trí chân ga.

Giải thích cho dễ hiểu thì hộp số CVT hoạt động dựa trên việc thay đổi khoảng cách giữa hai Pulley. Khi hai Pulley xích lại gần nhau, dây đai sẽ bị kéo căng hơn, khiến xe chạy nhanh nhưng lực kéo sẽ yếu hơn. Ngược lại, khi hai Pulley rời xa nhau, dây đai sẽ bị chùng xuống, khiến xe chạy chậm nhưng lực kéo sẽ mạnh hơn.

Để xe có thể lùi, bên trong hộp số CVT được trang bị một bộ bánh răng hành tinh và bộ ly hợp giống hộp số tự động. Bộ phận này có tác dụng đảo ngược chiều quay của bánh răng. Khi bạn muốn lùi xe, bộ phận này sẽ được kích hoạt, khiến bánh răng quay ngược lại so với khi xe chạy tiến. Nhờ đó, xe sẽ di chuyển về phía sau. 

Còn khi bạn muốn xe chạy tiến, bánh răng sẽ quay theo hướng bình thường, giúp xe di chuyển về phía trước.

>> Xem thêm: Các loại bảo hiểm ô tô quan trọng mà chủ xe cần biết

Hộp số ly hợp kép (DCT - Dual-Clutch Transmission) là một loại hộp số tự động kết hợp những ưu điểm của cả hộp số sàn và hộp số tự động truyền thống. Nó được thiết kế tương tự như hộp số sàn với hệ thống bánh răng nhưng có thêm hai ly hợp hoạt động độc lập, mỗi ly hợp điều khiển một nhóm số riêng biệt (thường là số chẵn và số lẻ). Nhờ đó, việc chuyển số trở nên nhanh chóng và mượt mà hơn rất nhiều so với các loại hộp số tự động thông thường.

Hộp số ly hợp kép kết hợp giữa hộp số sàn và tự động

Nguyên lý hoạt động của hộp số ly hợp kép như sau, mỗi ly hợp sẽ kết nối với một bộ bánh răng riêng biệt. Khi một ly hợp đang kết nối với động cơ, ly hợp còn lại sẽ được ngắt kết nối để chuẩn bị cho số tiếp theo. Bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định khi nào nên chuyển số và điều khiển các ly hợp hoạt động một cách chính xác.

Kết: Vừa rồi là những thông tin về hộp số ô tô là gì cũng như cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại hộp số ô tô. Hy vọng những nội dung này sẽ giúp bạn hiểu thêm về bộ phận hộp số ô tô. Đừng quên ghé trang web của Điện Máy - Nội Thất Chợ Lớn để biết thêm nhiều thông tin bổ ích và chương trình ưu đãi hấp dẫn!

Mua sắm hàng gia dụng chính hãng tại Siêu Thị Điện Máy - Nội Thất Chợ Lớn

Bạn có thể tìm thấy các sản phẩm thiết yếu cho gia đình của mình như: máy lọc nước, máy xay sinh tố, nồi chiên không dầu,,... tại Siêu Thị Điện Máy - Nội Thất Chợ Lớn. Tất cả sản phẩm đều đảm bảo chính hãng 100%, giá siêu khuyến mãi, chính sách giao hàng miễn phí và hoàn tiền chênh lệch nếu siêu thị khác rẻ hơn. Nhanh chân ghé Điện Máy - Nội Thất Chợ Lớn để không bỏ lỡ các chương trình ưu đãi hấp dẫn ngay hôm nay.