Kiến thức cơ bản về các loại hộp số ô tô

Trước đây, hộp số thường chỉ gồm số sàn và số tự động, được coi là tiêu chuẩn trong ô tô. Nhưng giờ đây, công nghệ mới đã xuất hiện, giúp nâng cấp hộp số theo hướng hiện đại hơn nhiều.

Định nghĩa về hộp số ô tô

Hộp số, hay còn gọi là “Transmission” hoặc “Gearbox”, là bộ phận đặt phía sau động cơ và ly hợp, có nhiệm vụ chính là điều chỉnh tỷ số truyền từ đầu vào (từ động cơ) đến đầu ra (trục truyền động đến bánh xe). Sự thay đổi tỷ số này giúp người lái điều khiển xe dễ dàng hơn trên nhiều địa hình bằng cách cung cấp công suất và mô-men xoắn phù hợp.

Có nhiều loại hộp số, nhưng chủ yếu có số sàn (manual) và số tự động (automatic). Với số sàn, người lái cần tự điều khiển hộp số và ly hợp thông qua chân côn. Còn số tự động thì máy tính xe sẽ tự điều chỉnh hộp số theo điều kiện vận hành và tải.

Hộp số sàn

Hộp số sàn yêu cầu người lái kiểm soát cả bộ ly hợp và hộp số. Điều này mang đến khả năng làm chủ hệ dẫn động, tỷ số truyền và mô-men xoắn từ động cơ đến bánh xe. Có hai loại hộp số sàn: có đồng tốc và không đồng tốc.

Hộp số tay có đồng tốc là loại hộp số tay phổ biến nhất hiện nay. Trong loại này, các cần số được tích hợp với bộ đồng tốc giúp đồng bộ hóa tốc độ bánh răng trước và sau khi chuyển số. Cơ chế này cũng giảm thiểu hao mòn vật lý giữa các bánh răng.

Ngược lại, hộp số tay không đồng tốc hầu như không xuất hiện trên ô tô thương mại mà thường dùng cho máy kéo, xe đầu kéo và phương tiện lớn khác. Người lái cần tự điều chỉnh tốc độ vòng quay giữa các cấp số để tránh dư tua máy hoặc thiếu tua máy khi chuyển số, cũng như hạn chế hao mòn không cần thiết của bánh răng.

Hộp số bán tự động

Hộp số bán tự động thường thấy trên xe máy, không yêu cầu người lái tự ngắt côn khi chuyển số. Thay vào đó, cơ chế sẽ tự động tính toán để chọn cấp số phù hợp nhất, giúp việc chuyển số dễ dàng hơn.

Hộp số tự động

Hộp số tự động có thể tự động chọn cấp số phù hợp mà không cần người lái can thiệp. Cơ cấu này sử dụng hệ thống mạch dầu và van điện từ để điều chỉnh áp suất dầu đến các bộ phận cần thiết, tạo ra tỷ số truyền khác nhau.

Trong hộp số tự động, bộ biến mô thay thế cho ly hợp truyền thống để kết nối với động cơ. Cơ cấu này dùng dầu để truyền sức mạnh từ động cơ đến hộp số, và ở tốc độ cao, các van điện từ sẽ kích hoạt cơ cấu khóa biến mô để đồng bộ hóa tốc độ giữa các bộ phận bên trong.

Bộ stator được trang bị giữa hai cánh quạt để tăng mô-men xoắn đầu ra, với thiết kế cánh quạt chéo giúp tăng áp suất dầu khi dầu được phun từ cánh quạt đầu vào đến cánh quạt đầu ra. Bộ stator này còn có cơ chế khóa một chiều nhằm ngăn lực dầu phản lại từ cánh quạt đầu ra, giảm tốc độ cánh quạt đầu vào. Ở tốc độ thấp, bộ khóa một chiều giúp giảm mô-men và áp suất dầu để tránh tình trạng động cơ ngừng hoạt động.

Hộp số CVT

Hộp số biến thiên vô cấp (CVT) là loại hộp số tự động không có cấp số cố định. Tỉ số truyền thay đổi liên tục nhờ đai truyền chuyển động trên một cặp puly hình nón. Điều này cho phép hộp số tự động điều chỉnh tỉ số truyền theo tải trọng và tốc độ của xe.

Hộp số tay tự động

Hộp số tay tự động có cấu tạo giống như hộp số tay truyền thống nhưng quá trình chọn số được thực hiện qua cơ cấu kéo hoặc đẩy cần số, thay vì chuyển vị trí số như hộp số tay truyền thống. Ngoài ra, hộp số này còn có thể chuyển số bằng lẫy sau vô-lăng.

Loại hộp số này giống hộp số tay về cấu tạo nhưng có khả năng vận hành tự động. Người lái có thể chọn chế độ tự động (D) để máy tính tự chọn cấp số hoặc chế độ tự chuyển số (M). Loại hộp số này ngày càng phổ biến trên ô tô thương mại, trước đây chủ yếu xuất hiện trên xe thể thao cao cấp.

Hộp số ly hợp kép – DCT

Hộp số này sử dụng hai bộ ly hợp riêng biệt để tách rời động cơ và hộp số. Nó hoạt động như một hộp số tay tự động nhưng với ly hợp kép, giống như có hai hộp số riêng biệt. Một ly hợp điều khiển số lẻ (1, 3, 5) và một điều khiển số chẵn (2, 4, 6). Khi số lẻ đang hoạt động, số chẵn được chuẩn bị sẵn sàng, giúp chuyển số nhanh chóng. Hệ thống này cũng có thể tự động hoàn toàn.

Hộp số xe điện

Hệ thống truyền động xe điện khác với xe chạy xăng do đặc điểm riêng của xe điện. Thường thì, xe điện không có cấp số hoặc chỉ có một cấp số, cho phép xe hoạt động mượt mà trên mọi dải tốc độ. Mô-men xoắn của động cơ điện phụ thuộc vào dòng điện chứ không phải tốc độ quay, cho phép mô-men xoắn cao trên dải tốc độ dài hơn so với động cơ đốt trong. Một kiểu truyền động đơn giản là không số, nghĩa là mô-men xoắn điện tử không phụ thuộc tốc độ quay, chuyển đổi năng lượng thành tốc độ quay và mô-men xoắn của động cơ. Điều này có thể gây lãng phí năng lượng khi di chuyển chậm.

Hệ thống truyền động một số khắc phục một số nhược điểm bằng cách sử dụng tỷ số truyền giúp động cơ quay nhanh hơn bánh xe, chuyển mô-men xoắn thấp và tốc độ cao thành mô-men xoắn cao và tốc độ bánh xe chậm. Điều này giúp tăng tốc hiệu quả hơn. Nhưng tốc độ quay tối đa của động cơ bị giới hạn, ảnh hưởng đến tốc độ tối đa của xe. Để đạt tốc độ cao hơn, gia tốc giảm và hiệu suất ở tốc độ thấp cũng giảm. Hệ thống truyền động đa cấp cải thiện hiệu suất trên dải tốc độ rộng hơn, nhưng lại phức tạp, nặng nề và tốn kém, gây khó khăn cho việc phổ biến trên xe điện hiện nay.