Hộp Số: Cấu Tạo, Phân Loại, Nguyên Lý & Hư Hỏng Thường Gặp

Hệ thống truyền lực – Hộp số: phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động? Các loại hộp số tự động? Các hư hỏng 7 sửa chữa

Giới thiệu Hệ thống truyền lực – Hộp số

Hộp số là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền lực trên ô tô. Nó đảm nhận chức năng thay đổi mô men kéo và tốc độ của bánh xe chủ động để phù hợp với các mô men cản mặt đường và vận tốc của ô tô theo nhu cầu của người sử dụng. Bên cạnh đó, nó phải có chức năng cho phép ô tô chuyển động tới tiến hoặc lùi về phía sau, đồng thời nó cũng phải cho phép động cơ hoạt động trong khi chiếc xe vẫn đứng yên.

Trải qua nhiều năm phát triển, hộp số trên xe ô tô đã được chia thành nhiều loại khác nhau từ hộp số sàn tới hộp số tự động có cấp, hiện đại hơn nữa là hộp số tự động vô cấp. Việc phát triển từ hộp số sàn sang hộp số tự động sẽ giúp làm giảm áp lực lái xe cho người sử dụng hơn, người sử dụng sẽ không cảm thấy mệt mỏi mỗi khi chuyển số, hay vận hành xe trong điều kiện tắt đường… Trong bài viết này, Thanh Phong Auto sẽ giới thiệu cho bạn đọc những thông tin hữu ích về các loại hốp số được trang bị trên các dòng xe hiện nay.

Phân loại hộp số ô tô

Hộp số trên ô tô được phân loại dựa trên nhiều yếu tố như:

1. Số cấp số

Số cấp số tùy theo mục đích sử dụng và kiểu loại xe mà trên mỗi chiếc ô tô được trang bị hộp số có các cấp số khác nhau.

2. Theo số trục

Theo số trục có trong hộp số (hộp số sàn): tùy vào vị trí giữa động cơ và cầu chủ động mà hộp số sẽ được thay đổi tương ứng. Hầu hết các dòng xe ô tô hiện nay đều được bố trí động cơ đặt phía trước khoang lái:

• Nếu ô tô có cầu trước chủ động, hộp số là loại có hai trục bánh răng bên trong.

• Nếu ô tô có cầu sau chủ động, hộp số là loại có 3 trục bánh răng bên trong.

Theo phương pháp điều khiển hộp số sẽ chia hộp số thành các loại như hộp số sàn, hộp số tự động và hộp số bán tự động.

Hộp số sàn (Manual Transmission)

Hộp số sàn hay còn gọi là hộp số thường, đây là loại hộp số lâu đời nhất còn được trang bị trên ô tô hiện nay. Hộp số sàn thường đi kèm với một bộ ly hợp ma sát khô, ly hợp ma sát có nhiệm vụ đóng ngắt kết nối giữa hộp số với động cơ. Ly hợp được điều khiển thông qua bàn đạp ly hợp, khi muốn sang số, người lái thực hiện đạp bàn đạp ly hợp để ngắt chuyển động quay giữa động cơ với trục đầu vào (trục sơ cấp) của hộp số, đồng thời cùng với thao tác với cần gạt số để thực hiện chuyển số.

Mục đích của việc ngắt ly hợp trước khi sang số là để làm giảm sự chênh lệch tốc độ giữa trục đầu vào và trục đầu ra của hộp số, làm cho việc sang số trở nên dễ dàng hơn. Một mẹo nhỏ khi thực hiện sang số đối với hộp số sàn ,trong quá trình ngắt ly hợp người lái nên nhấp nhẹ chân ga để tăng số vòng quay của động cơ lên, khi hoàn tất sang số, số vòng quay động cơ sẽ giảm xuống đúng ngay vùng làm việc cần thiết, giúp cho chiếc xe cho trở nên bốc hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Ưu điểm của hộp số sàn:

• Tiết kiệm nhiên liệu hơn so với hộp số tự động có cùng cấp số vì thao tác chuyển số đổi với hộp số sàn được thực hiện bằng tay, trong khi hộp số tự động trích công suất của động cơ để sang số.
• Giá thành chiếc xe trang bị hộp số sàn sẽ rẻ hơn loại được trang bị hộp số tự động.
• Việc bảo trì bảo dưỡng hộp số cũng đơn giản và dễ dàng, ít tốn kém chi phí.
• Việc điều khiển sang số sẽ giúp người lái tập trung hơn và mang lại cảm giác thú vị hơn.
• Hộp số sàn sẽ giúp người lái kiểm soát xe tốt hơn trong các tình huống như xuống đèo dốc, giảm vận tốc xe khẩn cấp…

Nhược điểm của hộp số sàn có thể kể ra như:

• Việc điều khiển sang số sẽ gây mệt mỏi cho người lái, đặc biệt trong các điều kiện tắt đường vì người lái phải liên tục “rà côn” hay đóng ngắt ly hợp liên tục.
• Từ nhược điểm trên có thể thấy rằng, hộp số sàn khó có thể được tăng số cấp số lên quá nhiều, vì rất dễ gây mệt mỏi cho người lái, do đó việc tiết kiệm nhiên liệu sẽ thua kém so với hộp số tự động khi số cấp số của hộp số tự động được tăng lên.

Hộp số tự động có cấp (Automatic Transmission)

Hộp số tự động có cấp là loại hộp số rất phổ biến trên các dòng xe của các nhà sản xuất TOYOTA, KIA, MAZDA, HONDA, HYUNDAI, MERCEDES-BENZ, BMW, AUDI, LEXUS, FORD…

Hộp số tự động có cấp sử dụng các bộ truyền bánh răng hành tinh để tạo thành cấp số, nó luôn đi kèm với một bộ biến mô thủy lực hoặc ly hợp thủy lực để thực hiện đóng ngắt kết nối với động cơ. Tất cả biến mô và hộp số đều được điều khiển bởi một bộ điều khiển để tự động đóng ngắt và sang số phù hợp với điều kiện vận hành.

Việc sang số được thực hiện bằng cách đóng ngắt các ly hợp đĩa ma sát ướt bên trong hộp số để cố định một trong ba thành phần của bộ bánh răng hành tinh là bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh và vòng răng. Mỗi một cặp bánh răng dẫn động và bánh răng bị dẫn sẽ tạo thành một cấp số trong hộp số.

Ưu điểm của hộp số tự động

• Ưu điểm dễ nhận thấy nhất là hộp số tự động đem lại sự thoải mái cho người sử dụng, người lái sẽ ít cảm thấy mệt mỏi khi lái xe trong lộ trình dài, đặc biệt là trong điều kiện đường thành phố thường xuyên “tắt đường”.
• Bởi vì hộp số tự động giải phóng người lái khỏi việc điều khiển sang số, nên có thể tăng số lượng cấp số lên rất nhiều: 9 cấp số (các dòng xe Mercedes-Benz như GLC, E-class, S-class), 10 cấp số (các dòng xe Ford như Ranger, Everest…); dẫn tới độ bốc, sự tiết kiệm nhiên liệu và sự mượt mà khi di chuyển của xe sẽ tăng lên đáng kể so với hộp số thường.
• Các dòng xe hiện đại còn kết hợp điều khiển động cơ kết hợp đồng bộ với điều khiển hộp số để đạt được vùng hoạt động tối ưu công suất và tiết kiệm nhiên liệu.

Nhược điểm

• Tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn hộp số sàn đối với các hộp số tự động có ít số cấp số.
• Chi phí bảo trì, bảo dưỡng và thay thế cao do cấu trúc phức tạp của hộp số.
• Nếu xe không được trang bị tính năng hỗ trợ di chuyển trên đường đèo dốc, ô tô trang bị hộp số tự động sẽ rất mất an toàn khi di chuyển bởi vì người lái không thể thực hiện “phanh bằng hộp số” để kiểm soát vận tốc xe. Do đó, người lái sẽ rà phanh liên tục và dẫn tới tình trạng mất phanh là nguyên nhân của những tai nạn nghiêm trọng.

Hộp số tự động vô cấp CVT (Continuously Variable Transmission)

Lý do hộp số tự động này gọi là hộp số vô cấp bởi vì không có sự ăn khớp bánh răng nào để tạo thành một cấp số nhất định bên trong hộp số.

Hộp số CVT sử dụng 2 puly có thể thay đổi đường kính và một dây đai có kết cấu đặc biệt kết nối 2 puly, một hệ thống các đường ống và van thủy lực-điện từ được thiết kế tích hợp với các puly, một bộ điều khiển sẽ thực hiện việc đóng mở các van để thay đổi đường kính 2 puly tạo thành sự thay đổi cấp số liên tục trong hộp số tùy theo điều kiện vận hành của xe.

Hộp số tự động vô cấp CVT hoạt động dựa trên lực ma sát nên điều quan trọng nhất đối với hộp số CVT là phải lựa chọn nhớt bôi trơn hộp số thích hợp. Nhớt hộp số CVT không được là giảm hệ số ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc của dây đai và puly xuống dưới mức cho phép để giảm sự trượt. Mỗi nhà sản xuất sẽ quy định một loại nhớt đặc biệt dành riêng cho hộp số CVT của họ.

Hộp số tự động vô cấp là loại hộp số lý tưởng theo quan điểm tính toán và thiết kế hộp số. Nó cho phép sử dụng công suất tối đa của động cơ trên một vùng vận tốc rất dài của xe, đồng thời khả năng tiết kiệm nhiên liệu cũng rất cao so với các loại hộp số khác. Có thể dễ nhận thấy các dòng xe được trang bị hộp số tự động vô cấp CVT như NISSAN X-trail; MITSUBISHI Mirage, Attrage; HONDA City, TOYOTA Vios; HYUNDAI Accent…

Ưu điểm của hộp số CVT

• Bởi vì hộp số CVT là hộp số tự động, nên việc vận hành chiếc xe được trang bị hộp số CVT rất nhẹ nhàng và thoải mái.
• Khả năng tiết kiệm nhiên liệu rất cao so với hộp số sàn và hộp số tự động có cấp do khả năng điều khiển đồng thời động cơ và thay đổi tỷ số truyền; động cơ sẽ vận hành ở một tốc độ tốt ưu nhất và vận tốc xe thay đổi chỉ bằng cách thay đổi tỷ số truyền.
• Hộp số CVT trên ô tô cho phép việc tăng tốc và giảm tốc một cách mượt mà và nhanh chóng nhất.

Nhược điểm hộp số CVT

• Sự trượt bên trong hộp số CVT xảy ra rất thường xuyên nên dễ dẫn tới mài mòn, hư hỏng các chi tiết của hộp số.
• Tiếng ồn lớn khi xe tăng tốc là một nhược điểm rất lớn gây khó chịu cho người sử dụng, cho dù chiếc xe có được trang bị tính năng giả lập cấp số.
• Hộp số CVT không thể trang bị cho các loại xe có mô men kéo lớn do sự trượt xảy ra bên trong hộp số.
• Trong chế độ tiết kiệm (Eco Mode), hộp số CVT gây cảm giác không tốt cho người lái khi bắt đầu tăng tốc, vận tốc xe sẽ không tăng theo tốc độ đạp bàn đạp ga của người lái mà sẽ tăng đều theo sự điều khiển của bộ điều khiển để đạt được mức tiêu hao nhiên liệu tốt nhất.
• Tương tự như hộp số tự động có cấp, ô tô trang bị hộp số tự động vô cấp khi di chuyển trên đường đèo dốc  rất nguy hiểm nếu xe không được trang bị tính năng hỗ trợ di chuyển trên đường đèo dốc.

Hộp số ly hợp kép (Dual Clutch Transmission)

Hộp số ly hơp kép còn được xem như là hộp số bán tự động bởi vì hộp số cho phép điều khiển ở cả chế độ tự động và điều khiển bằng tay. Đúng như tên gọi của nó, hộp số ly hợp kép có cấu tạo gồm 2 bộ ly hơp ma sát ướt hoạt động riêng biệt với nhau. Một ly hợp kết nối trục các bánh răng số lẻ (1,3,5) và trục còn lại kết nối với trục các bánh răng số chẵn (2,4,6).

Ly hợp được điều khiển đóng ngắt bởi bộ điều khiển thông qua các van thủy lực-điện từ. Hộp số vẫn sử dụng cơ cấu đồng tốc giống như hộp số sàn. Về nguyên tắc hoạt động, có thể coi hộp số ly hợp kép là một sự kết hợp của hai hộp số sàn thành một thể thống nhất.

Ưu điểm

• So với hộp số sàn cùng cỡ, ô tô trang bị hộp số ly hợp kép có thời gian tăng tốc nhanh hơn, thời gian sang số nhanh và êm dịu tạo cảm giác phấn khích cho người lái.
• Mô men xoắn truyền tới bánh xe không bị gián đoạn nên xe chạy rất bốc và không bị giật.
• Kết cấu đơn giản hơn hộp số tự động AT và hả năng tiết kiệm nhiên liệu của hộp số ly hợp kép hơn hộp số tự động AT 10%.

Nhược điểm

• Việc điều khiển hộp số ly hợp kép cần một thuật toán phức tạp và chính xác do đó nó còn khá đắt đỏ và chỉ phù hợp với các dòng xe cao cấp của Volkswagen, Audi TT, HYUNDAI Veloster, MINI Scopper, BMW 5 series…
• Chi phí bảo trì, bảo dưỡng, thay thế phụ tùng khá cao.
• Thuật toán điều khiển trên các dòng xe phổ thông như NISSAN X-trail, FORD, HONDA Civic… đôi lúc gặp lỗi như: tăng tốc đột ngột, bổng nhiên tắt, phản hồi kém…

Các hư hỏng thường gặp của hộp số

1. Đối với hộp số sàn

• Hộp số sau thời gian dài sử dụng dễ gặp phải lỗi kẹt số, người lái không thể thực hiện sang số.

• Hộp số có tiếng ồn, rung giật do mài mòn lớn của các bánh răng.
• Nhảy số về 0 do càng gạt vòng đồng tốc và đóng dẫn bị cong, cơ cấu đồng tốc bị mòn.

• Hộp số bị chảy nhớt bôi trơn do hở ron, lượng nhớt quá mức cho phép…

2. Đối với hộp số tự động

• Hộp số bị nóng quá mức cho phép cho thiếu nhớt bôi trơn hoặc nhớt bôi trơn không đúng tiêu chuẩn quy định.
• Chảy nhớt dưới đáy hộp số do xì ron cạc te hộp số hay lượng nhớt quá mức cho phép.

• Phát ra tiếng ồn lớn, rung giật do mài mòn các bánh răng hành tinh, hay pulley-dây đai đối với hộp số tự động vô cấp CVT.

• Tốc độ động cơ rất lớn trong khi vận tốc xe rất thấp có thể do dùng sai nhớt bôi trơn đối với hộp số tự động vô cấp, hộp số ly hợp kép dùng ly hợp ma sát ướt hay có thể do biến mô thủy lực (quả bí) bị hư hỏng.

• Nhớt hộp số tự động chuyển sang màu đen hoặc xám đậm do cặn bẩn và mạt sát có thể làm mài mòn nhanh các bánh răng bên trong hộp số.
• Và các lỗi hư hỏng khác…

Hãy liên lạc với chúng tôi ngay khi bạn có bất kỳ thắc mắc nào? Chúng tôi luôn sẵn sàng tư vấn, hổ trợ, chia sẻ mọi việc cùng các bạn!

Chúng tôi rất vui khi được phục vụ các bạn, hãy liên lạc với chúng tôi theo số hotline: 0934 797 179 – 0934 222 763

FAQ – Những câu hỏi thường gặp

1. Hộp số tự động có cấp và hộp số CVT khác nhau như thế nào về cấu tạo và nguyên lý hoạt động?

Hộp số tự động có cấp sử dụng bộ bánh răng hành tinh và ly hợp đa đĩa để thay đổi tỷ số truyền, trong khi hộp số CVT sử dụng hai puly có đường kính thay đổi và một dây đai. Hộp số CVT cho phép thay đổi tỷ số truyền liên tục, còn hộp số tự động có cấp chỉ cho phép thay đổi tỷ số truyền theo cấp bậc.

2. Hộp số ly hợp kép hoạt động như thế nào và tại sao nó lại cho phép sang số nhanh hơn so với hộp số sàn truyền thống?

Hộp số ly hợp kép sử dụng hai ly hợp độc lập để điều khiển hai nhóm bánh răng số chẵn và lẻ. Khi một ly hợp đang truyền lực, ly hợp còn lại đã sẵn sàng để chuyển sang cấp số tiếp theo, giúp quá trình sang số diễn ra nhanh chóng và mượt mà hơn.

3. Vai trò của dầu hộp số và những loại dầu hộp số phổ biến hiện nay là gì?

Dầu hộp số có vai trò bôi trơn, làm mát và bảo vệ các chi tiết bên trong hộp số. Các loại dầu hộp số phổ biến hiện nay bao gồm dầu khoáng, dầu bán tổng hợp và dầu tổng hợp, mỗi loại có đặc tính và ứng dụng khác nhau.

4. Tại sao hộp số CVT thường có tiếng ồn lớn khi tăng tốc?

Tiếng ồn lớn của hộp số CVT chủ yếu do sự trượt giữa dây đai và puly, đặc biệt khi tăng tốc đột ngột.

5. Những yếu tố nào ảnh hưởng đến tuổi thọ của hộp số?

Tuổi thọ của hộp số phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng dầu hộp số, thói quen lái xe, điều kiện vận hành, chất lượng đường, và việc bảo dưỡng định kỳ.

6. Làm thế nào để nhận biết được hộp số đang gặp vấn đề?

Các dấu hiệu cho thấy hộp số đang gặp vấn đề bao gồm: xe khó khởi động, xe bị rung lắc khi chuyển số, hộp số bị rò rỉ dầu, xe bị trượt số, xe không tăng tốc được.

7. Nên thay dầu hộp số bao lâu một lần và loại dầu nào phù hợp với xe?

Tần suất thay dầu hộp số phụ thuộc vào loại xe, điều kiện vận hành và khuyến cáo của nhà sản xuất. Để chọn loại dầu phù hợp, bạn nên tham khảo hướng dẫn sử dụng của xe hoặc hỏi ý kiến của các chuyên gia.

8. Hộp số điện hoạt động như thế nào và có những ưu điểm gì so với hộp số truyền thống?

Hộp số điện sử dụng mô-tơ điện để truyền lực, không có các bộ phận cơ khí truyền thống. Ưu điểm của hộp số điện là hiệu suất cao, không gây ô nhiễm môi trường, và khả năng tăng tốc nhanh.

9. Hộp số tự động thông minh có những tính năng gì nổi bật?

Hộp số tự động thông minh có thể tự động điều chỉnh tỷ số truyền để phù hợp với điều kiện đường đi và phong cách lái của người dùng, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.