Chuyển tới nội dung
Bài viết Phân loại hộp số ô tô. Ưu và nhược điểm từng loại

Phân loại hộp số ô tô. Ưu và nhược điểm từng loại

Hộp số vốn đã không còn là khái niệm xa lạ đối với hầu hết chúng ta. Hộp số là bộ phận trung gian truyền sức mạnh từ động cơ tới hệ dẫn động của phương tiện. Nhờ việc thay đổi tỉ số truyền khiến mô men xoắn tại các bánh xe thay đổi. Từ đó giúp phương tiện hoạt động tối ưu nhất.

Trên xe hơi hiện nay, hộp số được phân chia ra làm 2 nhóm: số sàn và số tự động. Trong nhóm số tự động chúng ta có những loại khác nhau như hộp số tự động truyền thống, tự động vô cấp CVT và tự động ly hợp kép DCT… Sau đây chúng ta sẽ cùng đi sâu hơn vào từng loại để nắm rõ hơn cấu tạo và ưu nhược điểm của từng loại.

1. Số sàn (MT-Manual Transmission)

Là loại hộp số ô tô mà người lái cần phải sang số thủ công bằng cần gạt kết hợp với ly hợp và rất phổ biến ở những dòng xe cũ hoặc những dòng xe cơ bắp của Mỹ ở thời điểm hiện tại. Nguyên lý hoạt động của loại hộp số này hoàn toàn dựa vào cơ chế ăn khớp giữa các cặp bánh răng.

can-sang-so-hop-so-tu-dong

Cấu tạo cơ bản của hộp số sàn 

Bánh răng: Có nhiệm vụ thay đổi tỉ số truyền từ trục sơ cấp (đầu vào) và trục thứ cấp (đầu ra). Từ đó thay đổi mô men xoắn tại hệ dẫn động của xe.
Trục hộp số: Hộp số dọc thường có 3 trục gồm Trục sơ cấp – Trục trung cấp – Trục thứ cấp. Hộp số ngang có 2 trục là trục sơ cấp – trục thứ cấp.
Bộ đồng tốc: Bộ phận này giúp tốc độ của các bánh răng được đồng đều khi vào số, tránh gặp tình trạng va đập giữa các bánh răng.
Ổ bi: Bộ phận này giúp chuyển hóa ma sát trượt thành ma sát lăn, từ đó giảm tiếng ồn trong quá trình hoạt động.
Vỏ ngoài: Bao bọc bên ngoài các bánh răng và bộ phân. Bảo vệ các bộ phận này khỏi va đập và chống cát sỏi và bụi lọt vào trong.

cau-tao-hop-so-san

Nguyên lý hoạt động

Mô hình truyền lực của hộp số sàn như sau:
Động cơ → ly hợp → trục sơ cấp → trục trung gian → trục thứ cấp → trục dẫn động.

Từ động cơ, mô men lực thông qua ly hợp được truyền vào hộp số. Trục sơ cấp (đầu vào) là nơi tiếp nhận mô men lực. Sau đó, cặp bánh răng trung gian tương ứng với cấp số mà người lái chuyển sẽ ăn khớp với nhau và truyền động lực tới trục thứ cấp (đầu ra).

Khi người lái chuyển cần số về số lùi, bánh răng nhỏ trung gian ở chế độ số lùi (idle gear) sẽ ăn khớp với bánh răng thứ cấp và trung gian. Lúc này, bánh răng trung gian sẽ dẫn động thông qua bánh răng trung gian khác làm bánh răng thứ cấp quay ngược chiều khiến trục thứ cấp chuyển động ngược. Nhờ đó phương tiện có thể di chuyển lùi.

nguyen-ly-hoat-dong-hop-so-san

Ưu điểm

  • Phương tiện sử dụng số sàn thường tiết kiệm nhiên liệu hơn so với phương tiện sử dụng số tự động.
  • Giá thành sản xuất và chi phí thấp. Quá trình bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng hơn.
  • Người lái sẽ kiểm soát xe tốt hơn. Đồng thời mang lại cảm giác lái xe thú vị hơn xe số tự động.

Nhược điểm

  • Vận hành cần nhiều thao tác hơn. Người mới lái sẽ khó xử lý tình huống hơn so với số tự động.
  • Vì phải thường xuyên thao tác giữa chuyển số kết hợp với chân ga và chân côn, điều này gây ra sự bất tiện khi giao thông ùn tắc hoặc phương tiện phải dừng đỗ liên tục.

2. Số tự động

Hộp số tự động là loại hộp số ô tô có kết cấu tương đối phức tạp. Loại hộp số này có thể tự động thay đổi tỉ số truyền thay vì thủ công như hộp số sàn. Cách dễ nhất để nhận biết xe sử dụng hộp số tự động là các ký hiệu ở cần số và không có bàn đạp côn (ly hợp).

a. Số tự động truyền thống (AT-Automatic Transmission)

Hộp số tự động truyền thống tự động thay đổi tỉ số truyền bằng cách sử dụng bánh răng hành tinh bên trong thay vì bánh răng cơ thông thường. 

can-so-tu-dong

Cấu tạo cơ bản của hộp số tự động truyền thống

Bộ bánh răng hành tinh: Bộ bánh răng sẽ bao gồm bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh. Bánh răng mặt trời nằm ở trung tâm và có kích thước lớn nhất. Bánh răng hành tinh có kích thước nhỏ hơn nằm ở xung quanh bánh răng mặt trời, ăn khớp và xoay quanh bánh răng mặt trời. Lồng hành tinh (cần dẫn) là bộ phận liên kết với trục của bánh răng hành tinh, đồng trục với vành đai ngoài (bộ phận bao quanh bộ bánh răng hành tinh).

Bộ ly hợp thủy lực: Đĩa ma sát trong bộ ly hợp sẽ ăn khớp với vành đai bao ngoài bộ bánh răng hành tinh và di chuyển theo vành đai ngoài. 

Biến mô thủy lực: Nằm giữa hộp số và động cơ, có tác dụng truyền mô men xoắn từ động cơ đến trục sơ cấp.

Bộ điều khiển điện tử: Sử dụng cảm biến để nhận thông tin đầu vào, sau đó xử lý thông tin, cung cấp dòng điện tới các van để đóng mở đường dầu đến các ly hợp.

cau-tao-hop-so-tu-dong

Nguyên lý hoạt động

Mỗi số sẽ có bộ bánh răng hành tinh và bộ ly hợp tương ứng (1, 2, 3, 4, 5). Từ biến mô, mô men xoắn từ trục khuỷu của động cơ truyền tới trục sơ cấp. Sau đó, muốn truyền tới trục ra, cần có 2 ly hợp được đóng lại. Lúc này, bảng điều khiển điện tử sẽ làm nhiệm vụ đóng mở đường dầu dẫn tới các ly hợp theo nhu cầu giúp xe vào số. Để xe vào số tiến, ly hợp tiến và ly hợp số (số 1 hoặc số 2…) tương ứng sẽ được đóng.

Nếu chỉ có ly hợp số 2 đóng lại thì mô men xoắn không thể truyền đến trục thứ cấp , lúc này xe sẽ ở chế độ số N trung gian.

Khi người lái cài số lùi, ly hợp số 2 và ly hợp số 5 được đóng lại. Khi ly hợp số 2 đóng, vành đai ngoài của bộ bánh răng hành tinh số 2 được giữ cố định. Khi ly hợp số 5 đóng, nó cho phép mô men xoắn truyền từ trục biến mô sang trục bánh răng mặt trời (đối với loại hộp số tự động có 5 số tiến và 1 số lùi). Mô men xoắn sẽ đổi chiều khi truyền từ trục bánh răng mặt trời qua bộ bánh răng hành tinh số 2, số 3, sau đó chuyển qua trục thứ cấp giúp xe di chuyển lùi.

nguyen-ly-hoat-dong-hop-so-tu-dong

Ưu điểm

  • Dễ dàng hơn trong việc vận hành xe vì người lái không cần những thao tác sang số.
  • Phương tiện di chuyển mượt mà cũng như thoải mái cho người lái hơn khi di chuyển tại nơi mật độ phương tiện cao như trong thành phố.

Nhược điểm

  • Tiêu tốn nhiên liệu hơn so với xe sử dụng số sàn.
  • Chi phí, thời gian và công sức bảo dưỡng hộp số tự động cũng cao hơn nhiều vì có cấu tạo phức tạp.

b. Hộp số tự động biến thiên vô cấp (CVT – Continuously Variable Transmission)

Hộp số tự động biến thiên vô cấp không dựa vào các bánh răng để thay đổi tỉ số truyền. Hộp số CVT sẽ sử dụng hệ thống Pulley kết hợp với đai Curoa để thay đổi tỉ số truyền.

can-so-cvt

Cấu tạo cơ bản của hộp số tự động biến thiên vô cấp

Cấu tạo hộp số tự động vô cấp CVT gồm 2 phần: dây đai truyền động bằng thép và hệ thống pulley. 

Hệ pulley gồm có pulley đầu vào (pulley chủ động) nhận mô men do động cơ truyền đến và pulley đầu ra (pulley bị động) có tác dụng kết nối với đầu ra của hộp số. Mỗi pulley được thiết kế từ 2 khối hình chóp đối đỉnh với nhau và tạo một góc nghiêng 20 độ. Một nửa pulley được giữ cố định và nửa còn lại có thể trượt trên trục.

Tỉ lệ bán kính trong giữa pulley chủ động và pulley bị động sẽ có tỉ lệ nghịch với nhau, từ đó có thể thay đổi tỉ số truyền dựa trên vận tốc của phương tiện.

cau-tao-hop-so-cvt

Nguyên lý hoạt động

Bộ điều khiển thủy lực sẽ điều khiển để bán kính trong hệ thống Pulley thay đổi, từ sự thay đổi bán kính pulley dẫn tới thay đổi tỉ số truyền. Khi cách xa, bán kính pulley tăng lên, dây đai truyền động sẽ được nâng ra xa tâm. Ngược lại, khi bán kính pulley giảm, dây đai sẽ gần tâm hơn. Muốn động cơ tạo số cao, pulley chủ động cần có bán kính lớn, pulley bị động có bán kính nhỏ và ngược lại.

nguyen-ly-hoat-dong-hop-so-cvt

Ưu điểm

  • Sự mượt mà của hộp số ô tô CVT hơn hẳn các loại khác do không phân cấp.
  • Tiết kiệm nhiên liệu hơn so với hộp số tự động truyền thống.
  • Kích thước nhỏ gọn. Chi phí sản xuất thấp.

Nhược điểm

  • Phương tiện luôn có tiếng ồn khi tăng tốc hoặc chạy ở tua máy cao.
  • Phải kiểm tra và thay dây đai định kỳ.
  • Chi phí bảo dưỡng và thay dầu cao.

c. Số tự động ly hợp kép (DCT – Dual Clutch Transmission)

Là sự kết hợp giữa hộp số sàn và hộp số tự động. Hệ thống bánh răng kết hợp với ly hợp kép và được sang số tự động bằng bộ điều khiển điện tử. Thông qua cần số hoặc gạt số, bộ điều khiển sẽ sử dụng tín hiệu điện tử để tiến hành quá trình sang số, giúp xe thay đổi tỉ số truyền động. Hộp số ô tô DCT được chia ra làm 2 loại là hộp số DCT khô và hộp số DCT ướt.

can-so-dct

Cấu tạo cơ bản của hộp số tự động ly hợp kép

Tương tự như hộp số sàn, hộp số ly hợp kép gồm có các bộ bánh răng. Khác biệt ở đây là hai ly hợp thuỷ lực. Một ly hợp điều khiển các bánh răng cấp số lẻ như 1, 3, 5. Một ly hợp điều khiển các bánh răng cấp số chẵn như 2, 4, 6. Quá trình cắt côn và sang số sẽ được hệ thống điều khiển điện tử chịu trách nhiệm.

cau-tao-hop-so-dct

Nguyên lý hoạt động

Trên hộp số DCT, quá trình sang số sẽ không còn thuần cơ học như số sàn. Thay vào đó, người lái có thể tự do chuyển đổi giữa chế độ sang số thủ công hoặc sang số tự động. Cả 2 chế độ này đều sẽ được bộ điều khiển điện tử thông qua tín hiệu từ cảm biến để chuyển số.

Thông tin được truyền qua cảm biến. Bộ phận điều khiển điện tử nhận tín hiệu và truyền đến các bánh răng thông qua 2 ly hợp tạo ra các chuyển động độc lập.

Như vậy, một ly hợp sẽ điều khiển các số lẻ (1, 3, 5 và số lùi), ly hợp còn lại sẽ điều khiển các số chẵn (2, 4 và số lùi). Chúng hoạt động đồng thời, riêng biệt nhưng linh hoạt, mang đến khả năng sang số mượt mà nhất có thể.

nguyen-ly-hoat-dong-hop-so-dct

Ưu điểm

  • Tiết kiệm nhiên liệu hơn so với hộp số tự động truyền thống cũng như vận hành đơn giản hơn so với hộp số sàn.
  • Khả năng sang số nhanh và chính xác. Khả năng tối ưu hiệu suất cực cao.

Nhược điểm

  • Chi phí sản xuất và bảo dưỡng cao. Nhiều chi tiết phức tạp khiến thời gian sửa chữa bảo dưỡng dài hơn các loại hộp số phổ thông khác.
  • Hộp số DCT khô dễ gặp lỗi quá nhiệt.

d. Các loại hộp số ô tô khác

1-Số bán tự động (Semi-Automatic Transmission)

AMT (Automatic Manual Transmission) là hộp số cấu tạo bánh răng như hộp số sàn truyền thống. 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.

can-so-amt

2-Sang số trực tiếp (Direct Shift Gearbox)

Sử dụng một cơ cấu tương tự như hộp số ly hợp kép, hệ thống sang số trực tiếp (DSG) sử dụng hai bộ ly hợp thay thế xen kẽ trong việc thay đổi bánh răng. Thế nhưng DSG không có sự ồn ào. Nó giải quyết các vấn đề của DCT bằng cách đơn giản là ngắt một ly hợp thay vì cho phép nó quay khi không sử dụng, như trường hợp của DCT. Các hệ thống hiện đại cũng cung cấp hiệu quả nhiên liệu hơn số sàn.

can-so-dsg

3-Hộp số Tiptronic (Tiptronic Transmission)

Loại hộp số ô tô hoạt động tương tự như số sàn, tuy nhiên nó sử dụng bộ chuyển đổi mô-men xoắn thay cho bàn đạp ly hợp. Người lái có thể chọn chế độ số sàn hoặc số tự động. Tất nhiên hộp số này có cơ cấu để đàm bảo an toàn khi chuyển hai chế độ.

Trong những bài viết sau. Chúng tôi sẽ đi sâu hơn vào chi tiết với từng loại hộp số phổ biến trên thị trường xe ô tô trong và ngoài nước. 

can-so-tiptronic
CTK – GIẢI PHÁP CHĂM SÓC XE TOÀN DIỆN

Liên hệ với chúng tôi

CTKF Việt Nam cam kết sẽ cung cấp và hỗ trợ những khách hàng đã, đang và sẽ cùng đồng hành để mang tới những sản phẩm và dịch vụ chất lượng nhất. Với tôn chỉ “Uy tín tạo thành công”, sản phẩm CTK Fluids của chúng tôi sẽ giúp xế cưng của bạn luôn an toàn và đạt hiệu suất cao nhất.

Bài viết liên quan