Hộp số ô tô đóng vai trò quan trọng trong hệ thống truyền động, giúp điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn phù hợp với điều kiện vận hành. Hiểu rõ về các loại hộp số, cấu tạo và nguyên lý hoạt động sẽ giúp bạn sử dụng xe bền bỉ hơn.

Hộp số ô tô là gì?

Hộp số ô tô là bộ phận quan trọng có nhiệm vụ truyền lực từ động cơ đến hệ dẫn động bằng cách thay đổi tỷ số truyền. Quá trình này giúp điều chỉnh mô-men xoắn tác động lên các bánh xe, từ đó hỗ trợ xe tăng tốc hoặc giảm tốc độ một cách hiệu quả.

Hiện nay, có hai loại hộp số ô tô phổ biến gồm hộp số sàn và hộp số tự động. Trong đó, hộp số tự động được sử dụng rộng rãi với các dạng như hộp số vô cấp CVT, hộp số tự động có biến mô và hộp số ly hợp kép DCT, mỗi loại có nguyên lý hoạt động và đặc điểm riêng.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại hộp số xe ô tô

Hộp số sàn

Hộp số sàn (Manual Transmission – MT) hay còn gọi là số tay, là loại hộp số yêu cầu người lái chủ động thao tác cần số và chân côn để thay đổi tỷ số truyền động. Đây là hệ thống truyền động phổ biến trên nhiều dòng xe, đặc biệt là các mẫu xe tải và xe thể thao, do tính bền bỉ và khả năng kiểm soát tốt.

Cấu tạo của hộp số sàn

Hộp số sàn gồm nhiều bộ phận phối hợp chặt chẽ với nhau để đảm bảo quá trình chuyển số diễn ra trơn tru và hiệu quả. Các thành phần chính gồm:

Trục hộp số: Hộp số sàn bố trí dọc thường có ba trục gồm: Trục sơ cấp, Trục trung gian và Trục thứ cấp. Hộp số sàn bố trí ngang chỉ có hai trục gồm: Trục sơ cấp và Trục thứ cấp.
Bánh răng: Là bộ phận chính, có nhiệm vụ điều chỉnh tỷ số truyền và thay đổi tốc độ quay giữa các trục. Các bánh răng được thiết kế với nhiều kích thước khác nhau để tạo ra các cấp số khác nhau, từ số thấp đến số cao.
Ổ bi: Giúp giảm ma sát khi các trục quay, chuyển hóa ma sát trượt thành ma sát lăn, từ đó tăng độ bền cho hộp số. Ổ bi còn giúp giảm tiếng ồn và hạn chế tổn hao năng lượng trong quá trình vận hành.
Bộ đồng tốc: Giúp đồng bộ tốc độ quay của các bánh răng trước khi vào số, giúp thao tác chuyển số diễn ra êm ái, tránh hiện tượng kẹt số hoặc va đập bánh răng.
Nắp và vỏ hộp số: Chứa và bảo vệ các bộ phận bên trong hộp số khỏi bụi bẩn, va đập và tác động từ môi trường bên ngoài.

Nguyên lý hoạt động của hộp số sàn

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Nguyên lý hoạt động của số lùi

– Khi xe khởi động, mô-men xoắn từ động cơ được truyền qua ly hợp đến hộp số. Lúc này, trục sơ cấp của hộp số tiếp nhận mô-men xoắn và truyền đến trục trung gian thông qua các cặp bánh răng.

– Sau khi người lái chọn cấp số phù hợp, bộ bánh răng trung gian sẽ ăn khớp với bánh răng trên trục thứ cấp, từ đó truyền động lực tới trục dẫn động.

– Tùy vào số được chọn, tỷ số truyền sẽ thay đổi, giúp xe có thể di chuyển với tốc độ và sức kéo phù hợp.

– Khi người lái gạt cần số về vị trí số lùi, một bánh răng trung gian nhỏ sẽ ăn khớp với bánh răng trung gian và bánh răng trên trục thứ cấp. Điều này tạo ra sự đảo chiều chuyển động, khiến trục thứ cấp quay ngược lại so với trục sơ cấp, giúp xe di chuyển lùi.

– Nhờ có bánh răng trung gian trong cơ chế số lùi, xe có thể vận hành ngược chiều mà không cần thay đổi hướng quay của động cơ.

Hộp số tự động

Hộp số tự động (Automatic Transmission – AT) là hệ thống truyền động có khả năng thay đổi tỷ số truyền một cách tự động mà không cần người lái can thiệp bằng cần số hay chân côn. Điều này giúp xe vận hành êm ái và thuận tiện hơn, đặc biệt trong điều kiện giao thông đô thị.

Trong số các loại hộp số tự động, hộp số tự động thủy lực là phổ biến nhất nhờ khả năng truyền động êm ái, độ bền cao và dễ sử dụng.

Cấu tạo của hộp số tự động

Hộp số tự động có thiết kế phức tạp hơn hộp số sàn, gồm nhiều bộ phận hoạt động đồng bộ để tối ưu hiệu suất truyền động. Các thành phần chính bao gồm:

Bộ bánh răng hành tinh: Đây là bộ phận cốt lõi giúp hộp số tự động thay đổi tỷ số truyền. Một bộ bánh răng hành tinh gồm:
- Bánh răng mặt trời: Nằm ở trung tâm, có kích thước lớn nhất, giữ vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh tỷ số truyền.
- Bánh răng hành tinh: Các bánh răng nhỏ quay quanh bánh răng mặt trời, giúp truyền lực và thay đổi hướng quay.
- Vành đai ngoài (vành răng cố định): Bao quanh bộ bánh răng hành tinh, giúp kiểm soát sự chuyển động của các bánh răng bên trong.
- Lồng hành tinh (cần dẫn): Kết nối với trục dẫn động, đóng vai trò truyền lực đến trục ra của hộp số.
Biến mô thủy lực: Biến mô thủy lực đóng vai trò như một bộ ly hợp tự động, giúp truyền mô-men xoắn từ động cơ đến trục vào của hộp số mà không cần ngắt ly hợp bằng tay. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý truyền động chất lỏng, giúp xe có thể dừng mà không cần tắt máy.
Bộ ly hợp thủy lực:
- Được điều khiển bằng áp suất dầu để đóng mở các bánh răng, cho phép thay đổi tỷ số truyền.
- Các đĩa ma sát trong bộ ly hợp giúp kết nối bánh răng hành tinh với vành đai ngoài, từ đó truyền lực một cách linh hoạt.
Bộ điều khiển điện tử:
- Cảm biến: Giúp thu thập dữ liệu về tốc độ xe, tốc độ động cơ, góc ga, nhiệt độ dầu hộp số,…
- Bộ điều khiển hộp số (TCU – Transmission Control Unit): Xử lý dữ liệu từ cảm biến và gửi tín hiệu đến các van thủy lực để đóng/mở ly hợp phù hợp.
- Hệ thống van điện từ: Đóng vai trò điều tiết dòng dầu, giúp hộp số chuyển số mượt mà.

Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Nguyên lý hoạt động của số lùi

Mỗi cấp số tiến có một bộ bánh răng hành tinh và bộ ly hợp thủy lực riêng biệt. Khi xe vận hành:

– Mô-men xoắn từ trục khuỷu của động cơ được truyền đến biến mô thủy lực.

– Biến mô thủy lực khuếch đại mô-men xoắn, sau đó truyền đến trục vào của hộp số.

– Bộ điều khiển điện tử nhận tín hiệu từ cảm biến và điều chỉnh các ly hợp thủy lực tương ứng.

– Khi ly hợp số tiến và ly hợp của cấp số tương ứng (1, 2, 3, 4, 5…) được đóng, lực truyền động sẽ chuyển đến trục ra của hộp số, giúp xe di chuyển.

Khi người lái chuyển cần số về vị trí số lùi (R – Reverse), bộ điều khiển điện tử sẽ kích hoạt các ly hợp số lùi để đảo chiều quay của trục ra:

– Ly hợp số 2 và ly hợp số 5 được kích hoạt.

– Ly hợp số 2 cố định vành đai ngoài của bộ bánh răng hành tinh số 2, giúp kiểm soát hướng quay của bánh răng.

– Ly hợp số 5 kết nối biến mô thủy lực với bánh răng mặt trời của bộ bánh răng hành tinh số 2.

– Khi lực truyền động qua các bộ bánh răng hành tinh số 2, số 3 và chuyển đến trục ra, chiều quay của trục ra sẽ đảo ngược so với chế độ tiến, giúp xe lùi lại.

Hộp số tự động vô cấp CVT

Hộp số tự động vô cấp (CVT – Continuously Variable Transmission) là loại hộp số không có các cấp số cố định như hộp số sàn hay hộp số tự động thông thường. Thay vào đó, nó thay đổi tỷ số truyền liên tục, giúp xe vận hành mượt mà hơn và tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả hơn.

Hộp số CVT thường được sử dụng trên các dòng xe đô thị và xe hybrid nhờ vào khả năng tối ưu hiệu suất động cơ, mang lại cảm giác lái êm ái và giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu.

Cấu tạo của hộp số tự động vô cấp CVT

Hộp số CVT có cấu tạo đơn giản hơn so với hộp số sàn và hộp số tự động thủy lực. Hai thành phần quan trọng nhất của hệ thống này bao gồm:

Hệ thống pulley (ròng rọc biến thiên)
- Pulley chủ động (Pulley đầu vào): Nhận mô-men xoắn từ động cơ và điều chỉnh tỷ số truyền theo tốc độ vận hành.
- Pulley bị động (Pulley đầu ra): Kết nối với trục dẫn động và chịu trách nhiệm truyền lực đến bánh xe.
- Mỗi pulley được thiết kế từ hai nửa hình nón đặt đối đỉnh với nhau và có thể di chuyển để thay đổi bán kính dây đai truyền động.
Dây đai truyền động
- Dây đai thép: Là loại phổ biến nhất, gồm nhiều lớp thép ghép lại, giúp tăng độ bền và khả năng chịu tải.
- Dây đai cao su (ít dùng trên ô tô): Xuất hiện trên một số mẫu xe nhỏ hoặc xe tay ga.

Ngoài hai thành phần chính trên, hộp số CVT còn có bộ điều khiển thủy lực và bộ điều khiển điện tử, giúp điều chỉnh sự thay đổi tỷ số truyền một cách chính xác theo điều kiện vận hành.

Nguyên lý hoạt động của hộp số CVT

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Nguyên lý hoạt động của số lùi

– Khi xe di chuyển, bộ điều khiển điện tử sẽ điều chỉnh áp suất dầu thủy lực để thay đổi khoảng cách giữa hai nửa pulley, từ đó làm thay đổi bán kính dây đai truyền động và tỷ số truyền.

– Khi pulley chủ động mở rộng, bán kính của nó tăng lên, trong khi pulley bị động thu hẹp lại, khiến tỷ số truyền giảm → xe đạt tốc độ cao.

– Ngược lại, khi pulley chủ động thu hẹp, bán kính của nó giảm, trong khi pulley bị động mở rộng, làm tăng tỷ số truyền → xe tăng mô-men xoắn để tăng tốc hoặc leo dốc.

– Nhờ cơ chế này, hộp số CVT có thể thay đổi tỷ số truyền liên tục mà không cần qua từng cấp số như hộp số thông thường, giúp xe vận hành mượt mà hơn.

– Hộp số CVT không có bánh răng số lùi riêng biệt như hộp số sàn hay hộp số tự động thông thường. Thay vào đó, hệ thống sẽ thay đổi hướng quay của pulley và điều chỉnh lực truyền động để xe có thể lùi.

– Khi người lái chọn chế độ số lùi (R), bộ điều khiển điện tử sẽ kích hoạt hệ thống biến mô hoặc ly hợp điều hướng để đảo chiều truyền động.

– Nhờ vào cơ chế linh hoạt này, hộp số CVT vẫn đảm bảo được khả năng di chuyển lùi mà không cần thêm bánh răng số lùi, giúp hệ thống gọn nhẹ hơn.

Hộp số ly hợp kép

Hộp số ly hợp kép (DCT – Dual-Clutch Transmission) là loại hộp số kết hợp ưu điểm của hộp số sàn và hộp số tự động. DCT sử dụng hai bộ ly hợp riêng biệt để quản lý số chẵn và số lẻ, giúp việc chuyển số diễn ra nhanh chóng mà không làm gián đoạn quá trình truyền động.

So với hộp số tự động thông thường, hộp số DCT mang lại hiệu suất truyền động cao hơn, giảm thất thoát năng lượng và cải thiện khả năng tăng tốc. Vì vậy, DCT thường được ứng dụng trên các dòng xe thể thao và xe hiệu suất cao.

Cấu tạo của hộp số ly hợp kép

Hộp số ly hợp kép có cấu trúc phức tạp hơn hộp số tự động thông thường, bao gồm:
Hai bộ ly hợp độc lập: Ly hợp 1: Điều khiển các số lẻ (1, 3, 5, 7). Ly hợp 2: Điều khiển các số chẵn (2, 4, 6) và số lùi.
Bộ bánh răng truyền động: Hệ thống bánh răng của hộp số ly hợp kép có cách sắp xếp tương tự hộp số sàn, nhưng được điều khiển hoàn toàn tự động.
Bộ điều khiển điện tử và thủy lực: Hệ thống này có nhiệm vụ kiểm soát quá trình đóng/mở ly hợp, giúp việc chuyển số diễn ra chính xác, mượt mà.
Bộ truyền động và trục dẫn động: Kết nối hộp số với bánh xe, truyền mô-men xoắn từ động cơ xuống hệ dẫn động.

Nguyên lý hoạt động của hộp số ly hợp kép

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Nguyên lý hoạt động của số lùi

– Hộp số ly hợp kép sử dụng hai bộ ly hợp để giúp quá trình sang số diễn ra nhanh hơn so với hộp số tự động thông thường.

– Khi xe đang chạy ở số 1, bộ ly hợp số 1 kết nối với động cơ, trong khi bộ ly hợp số 2 đã sẵn sàng với số 2.

– Khi cần sang số 2, bộ ly hợp 1 sẽ nhả ra đồng thời bộ ly hợp 2 đóng lại ngay lập tức.

– Quá trình này tiếp tục lặp lại cho các cấp số tiếp theo (số 3, 4, 5, 6, v.v.), giúp xe tăng tốc mượt mà mà không bị gián đoạn mô-men xoắn.

– Nhờ cách hoạt động này, hộp số DCT có thể sang số cực nhanh chỉ trong vài mili-giây, giúp tăng hiệu suất vận hành của xe.

– Để vào số lùi, hộp số ly hợp kép hoạt động theo nguyên lý sau:

– Bộ điều khiển điện tử ngắt kết nối giữa ly hợp số tiến và động cơ.

– Hệ thống thủy lực sẽ kích hoạt bộ ly hợp thứ hai, kết nối động cơ với hệ bánh răng số lùi.

– Khi quá trình kết nối hoàn tất, xe có thể di chuyển lùi một cách mượt mà.

– Nhờ sự điều khiển linh hoạt của hai bộ ly hợp, hộp số ly hợp kép có thể chuyển đổi giữa số tiến và số lùi nhanh hơn so với hộp số tự động truyền thống.

Một số lỗi thường gặp ở hộp số ô tô

Dưới đây là những lỗi thường gặp ở hộp số ô tô, nguyên nhân gây ra và cách khắc phục để xe vận hành trơn tru hơn.

Hộp số bị trượt: thường do dầu hộp số bị cạn, nhiễm bẩn hoặc mất tác dụng bôi trơn, khiến các bánh răng không ăn khớp đúng cách. Ngoài ra, đĩa ly hợp bị mòn (với hộp số sàn và ly hợp kép) hay lỗi cảm biến, van solenoid (với hộp số tự động) cũng có thể khiến xe bị trượt số. Để khắc phục, cần kiểm tra và thay dầu hộp số đúng hạn, thay đĩa ly hợp nếu bị mòn và kiểm tra hệ thống điều khiển điện tử.
Xe khó vào số hoặc bị kẹt số: có thể do dầu hộp số bị bẩn, bộ đồng tốc hoặc bánh răng bị mòn (với hộp số sàn), hoặc van điều khiển thủy lực gặp sự cố (với hộp số tự động). Khi gặp tình trạng này, bạn nên kiểm tra mức dầu, thay dầu nếu cần, vệ sinh hoặc thay thế bộ đồng tốc, van điều khiển để xe có thể vào số mượt mà hơn.
Hộp số bị quá nhiệt: chủ yếu do dầu hộp số không đủ hoặc mất khả năng làm mát, két làm mát dầu hộp số bị tắc, hoặc xe hoạt động liên tục trong điều kiện tải nặng. Để tránh quá nhiệt, hãy đảm bảo thay dầu hộp số định kỳ, kiểm tra hệ thống làm mát và hạn chế lái xe trong điều kiện khắc nghiệt quá lâu.
Tiếng ồn bất thường từ hộp số: có thể xuất phát từ bánh răng bị mòn, ổ bi hoặc trục truyền động hỏng, hoặc dầu hộp số không đủ độ nhớt. Nếu bạn nghe thấy tiếng ù, rít hoặc gõ từ hộp số, hãy kiểm tra bánh răng, thay thế ổ bi nếu cần và đảm bảo dầu hộp số đạt tiêu chuẩn bôi trơn.
Xe bị rung giật khi sang số: có thể do dầu hộp số bị bẩn, áp suất dầu không ổn định, van solenoid hoặc bộ điều khiển điện tử gặp lỗi. Ngoài ra, lỗi phần mềm trên hộp số tự động cũng có thể là nguyên nhân. Để khắc phục, bạn cần thay dầu hộp số, kiểm tra và sửa chữa van solenoid, cập nhật phần mềm nếu cần thiết.
Xe không thể vào số hoặc mất số: có thể do cảm biến vị trí số bị hỏng, bộ ly hợp gặp sự cố (với hộp số sàn và DCT), hoặc hệ thống van dầu bị nghẹt (với hộp số tự động). Khi xe không thể vào số, bạn nên kiểm tra cảm biến, bộ ly hợp và hệ thống van dầu để khắc phục triệt để.

Nhìn chung, hộp số là bộ phận quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành của xe. Việc có kiến thức bảo dưỡng định kỳ, kiểm tra và thay dầu hộp số đúng cách sẽ giúp giảm thiểu các sự cố và kéo dài tuổi thọ hộp số. Nếu gặp vấn đề nghiêm trọng, tốt nhất bạn nên đưa xe đến trung tâm sửa chữa để được kiểm tra kỹ lưỡng. Nếu bạn đang tìm kiếm một địa chỉ có thể khắc phục lỗi hộp số ô tô uy tín, tiết kiệm chi phí sửa chữa, bạn có thể liên hệ cho Phụ Tùng Đức Anh qua số Zalo 0979722210 để được tư vấn và hỗ trợ đặt lịch bảo dưỡng nhanh nhất.

5/5 - (1 bình chọn)

Chia sẻ bài viết:

Bùi Thọ Anh

Bùi Thọ Anh được công nhận là một trong những chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực phụ tùng ô tô tại Việt Nam. Với niềm đam mê mãnh liệt dành cho các loại phụ tùng và công nghệ động cơ, anh đã có những đóng góp quan trọng vào sự phát triển của công ty VC Part, VCE.

Về tác giả