Hộp số trên ô tô là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hộp số là một bộ phận trong hệ thống truyền động của xe, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành và cảm giác lái. Từ hộp số sàn, hộp số tự động cho đến hộp số vô cấp CVT hay ly hợp kép, mỗi loại đều có những điểm mạnh và điểm yếu riêng. 

Vậy hộp số xe ô tô là gì? Nguyên lý hoạt động của hộp số ra sao? Dưới đây chúng tôi xin tổng hợp những điều cần biết về hộp số ô tô mà các chủ xe cần lưu ý!

1. Hộp số xe ô tô là gì?

Hộp số ô tô là một bộ phận cơ khí có chức năng chuyển đổi momen xoắn và số vòng quay từ động cơ đến bánh xe. Đóng vai trò thiết yếu trong việc điều chỉnh tốc độ của xe để phù hợp với các điều kiện lái khác nhau.

Vai trò chính của hộp số là tối ưu hóa hiệu suất vận hành của xe bằng cách thay đổi tỷ số truyền, giúp động cơ hoạt động hiệu quả hơn khi xe di chuyển ở các tốc độ khác nhau. 

Nhờ có hộp số, động cơ có thể hoạt động ở dải tốc độ và công suất phù hợp nhất, giúp tiết kiệm nhiên liệu và tăng tuổi thọ động cơ.

Hộp số ô tô đóng vai trò điều chỉnh tốc độ phù hợp cho xe

2. Nhiệm vụ của hộp số trên ô tô là gì?

Hộp số trên ô tô thực hiện một vai trò thiết yếu trong việc điều khiển và tối ưu hóa sức mạnh của động cơ, giúp phù hợp với các điều kiện lái khác nhau. Cụ thể, nhiệm vụ của hộp số là:

• Chuyển đổi momen xoắn: Hộp số giúp điều chỉnh tỷ lệ momen xoắn từ động cơ đến bánh xe. Khi xe di chuyển ở tốc độ thấp, hộp số tạo ra momen xoắn cao để đảm bảo xe có đủ lực kéo, giúp dễ dàng khởi động và tăng tốc. Ở tốc độ cao, hộp số giảm momen xoắn và tăng tốc độ quay để duy trì hiệu suất hoạt động mà không gây quá tải cho động cơ.
• Điều chỉnh tốc độ quay: Hộp số giúp kiểm soát tốc độ quay của động cơ, đảm bảo tương thích với tốc độ di chuyển của xe. Thông qua các cấp số, xe có thể hoạt động ở tốc độ cao mà không cần phải ép động cơ hoạt động liên tục ở vòng tua cao, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu hao mòn cho động cơ.
• Tối ưu hóa hiệu suất động cơ: Hộp số giúp động cơ vận hành ở mức hiệu suất tối ưu, ngăn chặn tình trạng quá tải hoặc hoạt động kém hiệu quả khi xe di chuyển ở các tốc độ khác nhau. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ động cơ và cải thiện hiệu suất vận hành của xe.
• Cân bằng giữa sức kéo và tốc độ: Trong quá trình lái, hộp số giúp xe có khả năng thay đổi nhanh chóng từ tốc độ thấp khi khởi động sang tốc độ cao khi di chuyển trên đường cao tốc, mà không làm mất đi sức kéo cần thiết. Điều này rất quan trọng đối với việc duy trì sự linh hoạt của xe trong mọi tình huống giao thông.

Hộp số đóng vai trò rất quan trọng trên ô tô

3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số xe ô tô

3.1. Hộp số sàn

Cấu tạo của hộp số sàn

• Trục sơ cấp hộp số: Đây là trục nối với động cơ và nhận momen xoắn từ động cơ để truyền vào hộp số.
• Trục thứ cấp: Trục này nối với các bánh xe của ô tô, nhận năng lượng từ hộp số và chuyển động để quay các bánh xe.
• Bánh răng: Có nhiều bánh răng với các tỷ số truyền khác nhau trong một hộp số sàn. Mỗi bánh răng tương ứng với một cấp số, từ số thấp (số 1) đến số cao (số 5 hoặc 6). Bánh răng có kích thước và số răng khác nhau để tạo ra các tỷ lệ momen xoắn phù hợp.
• Bánh răng đồng bộ: Đây là bộ phận giúp đồng bộ hóa tốc độ quay giữa các bánh răng và trục trước khi chúng kết nối với nhau. Vòng đồng tốc giúp việc chuyển số diễn ra êm ái, tránh gây ra hiện tượng "rít" khi thay đổi số.
• Ly hợp: Ly hợp bao gồm các bộ phận như đĩa côn, bàn ép và bàn đạp ly hợp. Người lái sử dụng bàn đạp ly hợp để ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số khi cần thay đổi số.
• Cần số: Đây là bộ phận điều khiển mà người lái sử dụng để chọn cấp số tương ứng khi điều khiển xe.

Cần số giúp điều khiển các cấp số khi lái xe

Nguyên lý hoạt động:

• Nguyên lý hoạt động của số tiến

Số tiến trong hộp số sàn hoạt động khi người lái lựa chọn cấp số thông qua cần số, với các bánh răng tương ứng tạo ra các tỷ lệ truyền khác nhau. Số thấp (1, 2) cung cấp momen xoắn cao để khởi động xe, trong khi số cao (3 trở lên) giảm momen xoắn nhưng tăng tốc độ. 

Khi nhả bàn đạp ly hợp, động cơ và hộp số kết nối lại, truyền momen xoắn tới bánh xe để di chuyển về phía trước.

• Nguyên lý hoạt động của số lùi

Số lùi trong hộp số sàn sử dụng bánh răng trung gian để đảo ngược chiều quay của trục thứ cấp, giúp xe di chuyển ngược về phía sau. Khi người lái chọn số lùi, bánh răng trung gian này được kích hoạt và thay đổi hướng quay của bánh xe. Số lùi thường có tỷ số truyền cao, giúp xe lùi chậm và an toàn.

Người lái có thể tuỳ chỉnh số tiến, lùi qua hộp số

3.2. Hộp số tự động

Cấu tạo của hộp số tự động

• Bộ biến mô: Thay vì sử dụng ly hợp như hộp số sàn, hộp số tự động sử dụng bộ biến mô để truyền momen xoắn từ động cơ tới hộp số, cho phép xe có thể dừng mà không cần tắt động cơ.
• Bộ bánh răng hành tinh: Đây là trung tâm của hộp số tự động. Bộ bánh răng hành tinh cho phép các tỷ số truyền khác nhau bằng cách thay đổi các bánh răng quay quanh trục chính.
• Bộ điều khiển thủy lực: Hệ thống thủy lực trong hộp số tự động điều khiển áp suất dầu, giúp kích hoạt và thay đổi các bánh răng tùy theo điều kiện lái xe.
• Van điều khiển: Đây là bộ phận quản lý dòng chảy của dầu truyền dẫn trong hộp số, giúp kiểm soát quá trình thay đổi số.
• Bộ điều khiển điện tử: Bộ phận này hỗ trợ quản lý và điều chỉnh hoạt động của hộp số tự động bằng cách sử dụng cảm biến và thông tin thu thập được từ động cơ.

Hộp số ô tô tự động

Nguyên lý hoạt động:

• Nguyên lý hoạt động của số tiến

Số tiến trong hộp số tự động hoạt động khi bộ biến mô truyền momen xoắn từ động cơ tới bộ bánh răng hành tinh. Bộ điều khiển điện tử điều chỉnh quá trình chuyển số dựa trên tốc độ và tải trọng của xe. Các bánh răng hành tinh thay đổi tỷ lệ truyền động tự động, giúp xe tăng tốc mượt mà, mà không cần người lái can thiệp.

• Nguyên lý hoạt động của số lùi 

Khi chọn số lùi, bộ điều khiển kích hoạt các bánh răng trong bộ bánh răng hành tinh để đảo chiều quay của trục thứ cấp. Bộ biến mô dẫn truyền momen xoắn từ động cơ, nhưng hướng quay của bánh răng thay đổi, giúp xe di chuyển lùi. Quá trình lùi diễn ra nhờ điều chỉnh áp suất dầu, đảm bảo sự an toàn và mượt mà.

3.3. Hộp số tự động vô cấp CVT

Cấu tạo của hộp số tự động vô cấp CVT

• Puli đầu vào và puli đầu ra: Hai puli có khả năng thay đổi đường kính, trong đó một puli kết nối với động cơ và puli còn lại gắn với trục truyền động dẫn tới bánh xe.
• Dây đai hoặc dây xích kim loại: Kết nối hai puli và có khả năng truyền lực khi puli thay đổi kích thước để tạo ra vô số tỷ lệ truyền khác nhau.
• Bộ điều khiển điện tử: Quản lý quá trình hoạt động của hộp số, điều chỉnh sự thay đổi kích thước của puli và dây đai để tối ưu hóa momen xoắn và tốc độ.

Hộp số tự động vô cấp CVT

Nguyên lý hoạt động:

• Nguyên lý hoạt động của số tiến 

Trong số tiến của hộp số CVT, puli đầu vào quay và truyền momen xoắn qua dây đai đến puli đầu ra, cho phép xe tăng tốc mà không cần chuyển số. Điều này giúp xe duy trì hiệu suất tối ưu ở mọi tốc độ, giảm thiểu sự gián đoạn trong quá trình lái xe. 

Hệ thống CVT tự động điều chỉnh tỉ lệ truyền động, cho phép động cơ hoạt động trong dải vòng tua tối ưu, từ đó cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu và tăng cường trải nghiệm lái.

Bộ điều khiển điện tử liên tục điều chỉnh kích thước của các puli để tạo ra các tỷ lệ truyền động biến thiên, giúp xe di chuyển mượt mà và tiết kiệm nhiên liệu. Khi puli đầu vào thu hẹp và puli đầu ra mở rộng, tỷ số truyền được tối ưu hóa cho tốc độ tăng.

• Nguyên lý hoạt động của số lùi 

Khi chọn số lùi, hộp số CVT sử dụng một bánh răng đảo chiều để thay đổi hướng quay của puli đầu ra. Momen xoắn từ động cơ được truyền qua dây đai, khiến puli đầu ra quay ngược lại, giúp xe di chuyển lùi. Bộ điều khiển điện tử vẫn điều chỉnh kích thước của puli để duy trì tỷ lệ truyền phù hợp, đảm bảo xe lùi một cách ổn định và an toàn.

3.4. Hộp số ly hợp kép

Cấu tạo:

• Hai bộ ly hợp (Clutch): Hộp số ly hợp kép có hai ly hợp độc lập cho hai dãy bánh răng, thường là một cho số lẻ (1, 3, 5) và một cho số chẵn (2, 4, 6). Điều này cho phép chuyển đổi số nhanh chóng và mượt mà.
• Bộ bánh răng: Hệ thống bánh răng bên trong bao gồm các bánh răng cho số lẻ và số chẵn, giúp tối ưu hóa tỷ lệ truyền động.
• Bộ điều khiển điện tử: Hệ thống này giúp theo dõi và điều chỉnh quá trình chuyển số, đồng bộ hoạt động giữa hai ly hợp và các bánh răng giúp việc thay đổi số diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.
• Hệ thống thủy lực: Điều khiển lực tác động lên bộ ly hợp và các bộ phận chuyển động khác trong hộp số.

Hộp số ly hợp kép

Nguyên lý hoạt động: 

Hộp số ly hợp kép (DCT) hoạt động bằng cách dùng hai ly hợp tách biệt để điều khiển các số lẻ và số chẵn. Khi xe di chuyển, một ly hợp truyền momen xoắn từ động cơ, trong khi ly hợp kia sẵn sàng cho số kế tiếp. 

Khi cần chuyển số, ly hợp đang hoạt động ngắt kết nối ngay lập tức và ly hợp còn lại kết nối, giúp việc chuyển đổi số diễn ra nhanh chóng và mượt mà, không làm gián đoạn lực kéo. 

Bộ điều khiển điện tử giám sát tốc độ và điều kiện lái để tối ưu hóa thời điểm chuyển số, mang lại trải nghiệm lái thể thao và hiệu suất cao.

4. So sánh ưu, nhược điểm của 4 loại hộp số xe ô tô

5. Một số lỗi thường gặp ở hộp số ô tô

Hộp số ô tô dù là loại nào, cũng có thể gặp phải những lỗi phổ biến sau một thời gian sử dụng. Dưới đây là một số lỗi thường gặp:

5.1. Rò rỉ dầu hộp số

Một trong những dấu hiệu ban đầu của sự cố hộp số là tình trạng dầu bị rò rỉ. Khi không có đủ dầu, hộp số sẽ không thể hoạt động trơn tru và có nguy cơ bị hư hỏng nặng.

→ Cách xử lý: Kiểm tra các gioăng và phớt, thay thế nếu cần. Hãy đảm bảo dầu hộp số được thay thường xuyên để tránh tình trạng này. Việc vệ sinh khoang máy ô tô giúp phát hiện rò rỉ sớm mà còn giúp bảo vệ các bộ phận khác khỏi sự ảnh hưởng của dầu mỡ.

Tình trạng rò rỉ dầu hộp số

5.2. Khó chuyển số

Điều này thường xảy ra với hộp số sàn khi bộ ly hợp bị mòn hoặc gặp vấn đề. Với hộp số tự động, nguyên nhân có thể là do hệ thống thủy lực không hoạt động đúng cách.

→ Cách xử lý: Thay dầu hộp số định kỳ và kiểm tra ly hợp. Nếu vẫn gặp vấn đề, hãy kiểm tra các cảm biến và bộ điều khiển điện tử. 

5.3. Hộp số bị trượt

Hiện tượng hộp số trượt xảy ra khi xe tự động chuyển số mà không có sự kiểm soát của người lái. Đây là một dấu hiệu cho thấy hộp số có vấn đề về điện tử hoặc cơ khí.

→ Cách xử lý: Đảm bảo sử dụng loại dầu phù hợp với xe của bạn. Thay thế ly hợp nếu phát hiện mòn hoặc hỏng. Nếu do hệ thống điện tử, cần đưa ô tô đến các trung tâm sửa chữa uy tín để kiểm tra chi tiết và thay mới nếu cần.

Lỗi hỏng hóc của hộp số ô tô

5.4. Hộp số kêu ồn

Tiếng kêu bất thường phát ra từ hộp số là dấu hiệu cho thấy có thể các bánh răng bên trong đã bị mòn hoặc hư hỏng, nên cần được xử lý kịp thời.

→ Cách xử lý: Kiểm tra lượng dầu hộp số, bổ sung thêm nếu cần. Nếu tiếng kêu vẫn tiếp diễn, cần kiểm tra và thay thế bánh răng hoặc vòng bi bị hỏng.

Hộp số ô tô giữ vai trò then chốt trong việc kiểm soát và tối ưu hiệu suất hoạt động của xe, tác động trực tiếp đến trải nghiệm lái xe. Dù là hộp số sàn, tự động, vô cấp hay ly hợp kép, việc nắm vững các loại hộp số và cách chúng hoạt động sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về xe và biết cách xử lý nếu có sự cố xảy ra.

Ngoài ra, Quý Khách có nhu cầu tân trang, nâng cấp phụ kiện và dịch vụ làm đẹp cho ô tô của mình, hãy liên hệ đến Ô Tô Hoàng Kim để được tư vấn tốt nhất.  Thông tin chi tiết về dịch vụ và đặt lịch tư vấn, Quý Khách có thể liên hệ trực tiếp qua Hotline: 0707 228 338.

Địa chỉ cửa hàng của Ô Tô Hoàng Kim:

• Chi nhánh số 1: 52 - 58 Đường số 1, P. Bình Trị Đông B, Q. Bình Tân, Tp. HCM
• Chi nhánh số 7: 51 - 55 Đường Số 7, P. An Lạc A, Q. Bình Tân, Tp. HCM
• Chi nhánh Thủ Đức: 347 Quốc Lộ 13, P. Hiệp Bình Phước, Q. Thủ Đức, Tp. HCM
• Chi nhánh Bình Dương: Số 51/1A, Đại lộ Bình Dương, P. Thuận Giao. Tx. Thuận An, Bình Dương
• Chi nhánh Tân Phú: 474 Đ. Lũy Bán Bích, Hòa Thạnh, Tân Phú, Hồ Chí Minh
• Chi nhánh xe máy số 7: 82 Đường số 7, Bình Trị Đông B, Bình Tân, Hồ Chí Minh

Thời gian làm việc: 8h - 19h tất cả các ngày trong tuần