Cấu tạo hộp số ô tô và nguyên lý hoạt động chi tiết nhất

Nếu bạn còn phân vân nên mua xe số sàn hay số tự động, hãy cùng tham khảo các thông tin chi tiết về cấu tạo hộp số và nguyên lý hoạt động của mỗi loại để lựa chọn dòng xe phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Hộp số ô tô là gì?

Đây là bộ phận truyền sức mạnh từ động cơ đến hệ dẫn động, nhờ việc thay đổi tỷ số truyền, từ đó thay đổi mô men xoắn ở các bánh xe giúp tăng giảm tốc độ. 

Trên thị trường hiện nay có 2 loại hộp số ô tô là hộp số sàn và hộp số tự động. Trong các loại hộp số tự động, phổ biến nhất là hộp số tự động truyền thống, tự động vô cấp CVT và tự động ly hợp kép DCT. Cấu tạo hộp số và nguyên lý hoạt động của mỗi loại có nhiều điểm khác biệt.

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

Hộp số sàn

Hộp số sàn (MT – Manual Transmission) là loại hộp số mà người lái sử dụng cần số gạt tay để thay đổi tỷ số truyền động. Hộp số sàn còn gọi là số tay.

Cấu tạo hộp số sàn 

Hộp số sàn gồm có các bộ phận: bánh răng, trục hộp số, bộ đồng tốc, ổ bi, được bao bọc bởi vỏ và nắp hộp số.

– Bánh răng: Đây là bộ phận chính, có nhiệm vụ thay đổi tỷ số truyền, từ đó làm thay đổi tốc độ quay giữa các chi tiết.
– 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. Nhờ đó, quá trình vào số của xe sẽ êm ái và dễ dàng hơn. 
– Ổ bi: Bộ phận này giúp chuyển hóa ma sát trượt thành ma sát lăn, từ đó làm giảm tiếng ồn trong quá trình hoạt động và giúp hộp số kéo dài tuổi thọ. 
– Vỏ và nắp hộp số: Chứa các bộ phận bên trong hộp số, có nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận này khỏi va đập.

Nguyên lý hoạt động của số tiến

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

Nguyên lý hoạt động của số lùi

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 cho bánh răng thứ cấp, nhưng thông qua bánh răng trung gian khác làm bánh răng thứ cấp quay ngược chiều khiến trục thứ cấp chuyển động ngược. Nhờ đó xe có thể di chuyển lùi đúng như điều khiển của tài xế.

Hộp số tự động

Hộp số tự động (AT – Automatic Transmission) là loại hộp số có thể thay đổi tỷ số truyền động một cách tự động, không cần người lái sử dụng cần gạt. Loại hộp số tự động phổ biến nhất hiện nay là hộp số tự động thủy lực.

Cấu tạo hộp số tự động

– Bộ bánh răng hành tinh: gồm bánh răng mặt trời nằm ở trung tâm và có kích thước lớn nhất và bánh răng hành tinh nằm ở xung quanh bánh răng mặt trời, ăn khớp và xoay quanh bánh răng mặt trời, có kích thước nhỏ hơn. 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 vào hộp số. 
– 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

Nguyên lý hoạt động của số tiến

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 vào của hộp số. 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 ra của hộp số, lúc này xe sẽ ở chế độ số N trung gian. 

Nguyên lý hoạt động của số lùi 

Khi xe đi lùi, ly hợp số 2 và ly hợp số 5 của hộp số 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 ra của hộp số giúp xe di chuyển lùi. 

Hộp số tự động vô cấp CVT

Hộp số tự động vô cấp (CVT – Continuously Variable Transmission) là loại hộp số không cần chia theo từng cấp số để thay đổi tỷ số truyền lực. 

Cấu tạo hộp số tự động vô cấp CVT

Cấu tạo hộp số tự động vô cấp CVT gồm 2 phần: dây đai truyền động bằng thép và hệ 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, khi vận hành chúng có thể di chuyển cách xa nhau hoặc tiến lại gần nhau, tạo nên sự thay đổi của tỷ số truyền.

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Bộ điều khiển thủy lực điều khiển pulley giúp hệ pulley di chuyển cách xa hoặc tiến lại gần, từ sự thay đổi bán kính pulley dẫn tới thay đổi tỷ 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.

Nguyên lý hoạt động của số lùi

Để có số lùi, nhà sản xuất sẽ lắp thêm trước đầu vào của hệ truyền đai 1 bộ bánh răng hành tinh và bộ ly hợp giống như của hộp số tự động. Bộ ly hợp có nhiệm vụ cố định vành đai, từ đó khiến bánh răng hành tinh quay ngược chiều lại với bánh răng mặt trời. Nhờ vậy, hộp số quay ngược chiều và cho ra số lùi. 

Còn với số tiến bình thường, bánh răng mặt trời quay nhờ động cơ dẫn động và kéo theo bánh răng hành tinh quay cùng chiều với nhau, khiến cần dẫn quay và truyền lực cho pulley chủ động. 

Hộp số ly hợp kép

Loại hộp số ly hợp kép có cấu tạo hộp số tương tự với hộp số sàn với hệ thống bánh răng. Song, thay vì sử dụng cần gạt tay, hộp số ly hợp kép sẽ chuyển số tự động với bộ điều khiển giống như hộp số tự động truyền thống. Thông qua ly hợp, bộ điều khiển sẽ sử dụng tín hiệu cảm biến chi phối các bánh răng, giúp xe thay đổi tỷ số truyền động

Tìm hiểu về sản phẩm ô tô, xe máy của VinFast bằng cách truy cập website: shop.vinfastauto.com và liên hệ Hotline 0968.202.166 để được tư vấn.