Buzz
Với hàng thập kỷ theo dõi sự phát triển của động cơ đốt trong, công nghệ hộp số đã có những bước tiến quan trọng, đặc biệt là sự xuất hiện của các loại hộp số mới, tiên tiến và hiện đại hơn.
Hộp số là một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống truyền lực trên xe hơi. Chức năng chính của hộp số là điều chỉnh tỷ số truyền (bằng cách thay đổi các cấp số) để điều chỉnh moment từ động cơ phù hợp với các điều kiện vận hành khác nhau. Hiện nay, có 4 loại hộp số phổ biến trên thị trường, từ loại đơn giản nhất đến loại hiện đại, phức tạp nhất.
Hộp số cơ bản, số sàn (MT - Manual Transmission)
Đây là loại hộp số có tuổi đời lâu nhất, có cấu trúc đơn giản, giá thành thấp và độ tin cậy cao. Hộp số này sử dụng ly hợp ma sát dạng đĩa để ngắt hoặc kết nối chuyển động từ động cơ xuống hộp số. Ly hợp này được điều khiển bởi người lái qua bàn đạp ly hợp (chân côn). Bên trong hộp số là các trục đầu vào (từ động cơ), trục đầu ra (ra khỏi hộp số) và trục trung gian (đối với hộp số 3 trục). Trên các trục này là các bánh răng khớp cố định với nhau để tạo ra tỷ số truyền tương ứng với từng cấp số của xe.
Để chuyển số, các vòng đồng tốc trên các bánh răng giúp kết nối và đồng bộ hóa giữa bánh răng quay nhanh và bánh răng quay chậm (hoặc không quay) trước khi kết nối hai bánh răng này thông qua vòng tự chọn. Tất cả các hoạt động này được thực hiện thông qua cần số mà người lái xe điều khiển theo cách tương ứng.
Lợi ích:
- Thường tiết kiệm nhiên liệu hơn hộp số tự động hoặc hộp số vô cấp CVT.
- Giá thành thấp hơn so với các loại hộp số khác.
- Bảo trì và bảo dưỡng dễ dàng hơn và ít tốn kém hơn chi phí.
- Giúp người lái kiểm soát xe tốt hơn trong nhiều tình huống.
- Sử dụng côn và số với nhiều thao tác giúp người lái tập trung hơn.
- Mang lại cảm giác lái chân thực và thú vị hơn.
Nhược điểm:
- Điều khiển và xử lý tình huống với hộp số sàn khó hơn so với xe tự động. Những người không quen với việc sử dụng côn có thể cảm thấy căng thẳng khi phải cố gắng điều khiển cả đường đi và hộp số.
- Gây bất tiện trong tình trạng giao thông đông đúc vì người lái thường phải thực hiện nhiều thao tác với hộp số, đặc biệt là việc “rà côn” để tránh việc xe bị tắt máy.
- Phải sử dụng liên tục bàn đạp ly hợp (chân côn) có thể gây đau nhức cho chân người lái, đặc biệt sau khi lái xe trong thời gian dài.
Trong nhiều thập kỷ, hộp số sàn là lựa chọn chính cho các mẫu xe thể thao và đua công suất lớn. Gần đây, hộp số ly hợp kép (Dual-Clutch Transmission) và hộp số bán tự động (Semi-Auto Transmission) trở nên phổ biến trên các loại xe đặc biệt này.
Hộp số tự động (AT - Automatic Transmission)
Hộp số tự động không có côn như hộp số sàn, và cũng có các ký hiệu số khác biệt trên cần số so với hộp số sàn. Hộp số tự động có cấu trúc phức tạp hơn, bao gồm nhiều chi tiết như bộ bánh răng hành tinh, bộ chuyển đổi mô men, giúp động cơ quay độc lập với hộp số. Vận hành đúng cách là cần thiết để bảo dưỡng hộp số tự động hiệu quả.
Từ khi được giới thiệu vào năm 1940, hộp số tự động ngày càng khẳng định tầm quan trọng của mình trong ngành công nghiệp ô tô. Hiện nay, hầu hết các mẫu xe bán ra tại Việt Nam đều sử dụng hộp số tự động.
Hệ thống áp dụng bộ biến mô thủy lực chức năng như ly hợp để ngắt và truyền chuyển động quay từ động cơ đến hộp số. Bên trong hộp số là tổ hợp các bánh răng hành tinh phức tạp kết hợp với nhau để tạo ra các cấp số cho xe. Điều đặc biệt là toàn bộ quá trình lựa chọn tỷ số truyền thích hợp và sang chơi xổ sốu được máy tính tính toán và điều khiển tự động dựa trên điều kiện vận hành của xe.
Ưu điểm:
- Loại hộp số này mang lại trải nghiệm dễ dàng, thoải mái hơn cho người lái, đặc biệt là những 'tay lái yếu'.
- Hộp số tự động rất hữu ích khi lái xe trong khu vực đông đúc; người lái cảm thấy thoải mái và tự tin khi điều khiển.
Nhược điểm:
- Độ tiêu hao nhiên liệu lớn hơn so với hộp số sàn truyền thống do mất công suất ở biến mô thủy lực.
- Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế cao do cấu trúc phức tạp của hệ thống.
Mặc dù thế hệ hộp số tự động chưa thể đua kịp với hộp số sàn về mảng tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên, khoảng cách này đã dần được rút ngắn nhờ các thế hệ hộp số tự động mới với 8, 9 hoặc thậm chí 10 cấp số.
Hộp số tự động vô cấp CVT (Continuous Variable Transmission)
Hộp số vô cấp CVT hoạt động không thông qua các bánh răng mà dựa trên hệ thống ròng rọc và dây đai để thay đổi tỷ số liên tục. Hệ thống ròng rọc bao gồm ròng rọc chủ động nối với động cơ và ròng rọc bị động truyền mô men đến trục dẫn bánh xe.
So với hộp số tự động, quá trình chuyển số của hộp số CVT mượt mà hơn do sử dụng dây đai thay vì bánh răng. Đồng thời, nó cũng tiết kiệm nhiên liệu và có kích thước nhỏ gọn hơn. Tuy nhiên, dây đai cũng là điểm yếu của loại hộp số này. Nếu puli quay quá nhanh, đặc biệt trên động cơ mạnh, dây đai có thể bị hỏng nhanh chóng, điều này cũng tăng chi phí sửa chữa và gây ra tiếng ồn lớn.
Ưu điểm:
- Đảm bảo khả năng điều khiển nhẹ nhàng, thoải mái của hộp số tự động.
- Hiệu suất tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn so với hộp số tự động truyền thống.
- Cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ hơn so với hộp số tự động truyền thống.
- Quá trình vận hành mượt mà và chính xác do người lái không cảm nhận được quá trình chuyển số thông thường (tăng số, giảm số) như ở các loại hộp số khác.
Nhược điểm:
- Tiếng ồn khi tăng tốc cũng như khi vận hành ở tốc độ cao là một trong những nhược điểm cố hữu của CVT, dù hộp số có chế độ giả lập số hay không.
- Dây đai trong hộp số CVT không thể chịu được động cơ mạnh, điều này làm cho nó không phù hợp với các dòng xe thể thao.
- Chi phí bảo dưỡng, thay thế, sửa chữa các bộ phận bên trong hộp số CVT khá cao.
Vì được thiết kế với nguyên lý hoạt động đơn giản, hộp số CVT ít gặp vấn đề kỹ thuật và chi phí sửa chữa cũng thấp hơn so với hộp số tự động thông thường. Tuy nhiên, điều đó cũng làm mất đi ưu điểm lớn nhất của nó: cảm giác lái. Việc không có quá trình chuyển số khiến quá trình vận hành mượt mà, không cảm nhận được sự phấn khích như khi sử dụng các loại hộp số khác.
Hộp số bán tự động, hộp số ly hợp kép DCT (Dual Clutch Transmission)
Hộp số ly hợp kép là sự kết hợp giữa hộp số sàn và hộp số tự động. Trang bị cả cơ cấu thủy lực và mô tơ điện, gồm hai trục mô mem xoắn vào nhau và có lẫy chuyển số trên vô lăng.
Hộp số ly hợp kép như hai hộp số sàn thông thường ghép lại, đảm bảo lực kéo phù hợp và tối ưu hiệu suất truyền động và tiết kiệm nhiên liệu.
Hộp số bán tự động (Semi-Automatic transmission) tương tự hộp số tự động, nhưng được điều khiển bằng cơ cấu thủy lực và motor điện. Hộp số ly hợp kép (Dual-Clutch Transmission) có 2 bộ đĩa ly hợp ma sát khác nhau, mỗi bộ điều khiển các số chẵn và lẻ. Thiết kế này giúp chuyển số nhanh hơn.
Ưu điểm:
- Chuyển số ngắn gọn, tốc độ chuyển số nhanh, tiết kiệm nhiên liệu.
- So với hộp số tự động có cấp, hộp số ly hợp kép DCT đơn giản, gọn nhẹ hơn.
Nhược điểm:
- Với cấu trúc phức tạp và chi phí sản xuất cao, hộp số DCT thường chỉ xuất hiện trên các dòng xe hạng sang, thể thao hoặc siêu xe.
- Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế của hộp số này cũng khá đắt đỏ so với các loại khác.
Hộp số tự động và ly hợp kép cho phép chuyển số nhanh chóng hơn hộp số tay. Tuy nhiên, chúng thường chỉ xuất hiện trên các dòng xe thể thao hoặc hạng sang vì chi phí cao do thiết kế phức tạp.
Một số hãng xe như Ford hoặc Volkswagen đã cố gắng trang bị hộp số ly hợp kép trên các dòng xe phổ thông hơn, nhưng vẫn gặp phải một số vấn đề như chuyển số không mượt mà hoặc hiện tượng giật ở tốc độ thấp.
Một số loại hộp số ô tô khác:
1. Hộp số bán tự động (Manual-Automatic Transmission)
Một hộp số tự động bằng tay (hay còn gọi là bán tự động), được trang bị bộ ly hợp và bánh răng thông thường. Tuy nhiên, việc sang số thực tế được thực hiện bởi các cảm biến, bộ xử lý, bộ truyền động và khí nén thay vì tổ hợp lẫy chuyển số / bàn đạp ly hợp.
2. Hộp số sang số trực tiếp DSG (Direct Shift Gearbox)
Hộp số DSG sử dụng cấu trúc tương tự như hộp số ly hợp kép nhưng không gây ra tiếng ồn như DCT. Nó giải quyết vấn đề của DCT bằng cách đơn giản là ngắt một ly hợp thay vì để nó quay khi không sử dụng, như trường hợp của DCT. Các hệ thống hiện đại cũng mang lại hiệu suất nhiên liệu tốt hơn so với hộp số sàn.
Loại hộp số này thường được trang bị trên các dòng xe hạng sang và siêu xe như Bugatti, Audi,…
3. Hộp số Tiptronic Transmission
Hộp số Tiptronic hoạt động tương tự như hộp số sàn, nhưng thay vì sử dụng bàn đạp ly hợp, nó sử dụng bộ chuyển đổi mô-men xoắn. Người lái có thể chọn chế độ số sàn hoặc tự động. Đồng thời, hộp số này cũng được thiết kế để đảm bảo an toàn khi chuyển đổi giữa hai chế độ.
Thường được sử dụng trong các phương tiện hoạt động hoặc thể thao, hệ truyền động Tiptronic đã được Porsche sử dụng từ thập kỷ 90.
