Mỗi khi bạn tăng tốc, phanh hoặc sang số khi lái xe trên đường phố hoặc đi trên đường cao tốc, bạn đang dựa vào một bộ phận quan trọng - hộp số. Kỳ quan cơ khí này hoạt động như "bộ não" của xe, quản lý một cách thông minh công suất động cơ để duy trì hiệu suất tối ưu trong mọi điều kiện lái xe.

Là thành phần cốt lõi của hệ thống truyền động của xe, hộp số có hai chức năng chính: truyền công suất động cơ đến bánh xe và điều chỉnh tốc độ động cơ và mô-men xoắn tùy theo điều kiện lái xe. Vai trò kép này đảm bảo động cơ hoạt động trong phạm vi hiệu quả nhất, cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu đồng thời giảm lượng khí thải và mang lại hiệu suất lái vượt trội.

Về mặt khái niệm, hộp số hoạt động giống như một hệ thống đòn bẩy có thể điều chỉnh. Bằng cách thay đổi tỷ số truyền thông qua các tổ hợp bánh răng khác nhau, nó cung cấp khả năng truyền tải điện năng phù hợp cho các tình huống khác nhau. Các số thấp hơn cung cấp mô-men xoắn lớn hơn để tăng tốc và leo dốc, trong khi các số cao hơn làm giảm tốc độ động cơ để lái xe trên đường cao tốc hiệu quả.

Hộp số sàn (MT) yêu cầu sự can thiệp trực tiếp của người lái thông qua thao tác bàn đạp ly hợp và thao tác cần số. Hệ thống này kết nối hoặc ngắt kết nối vật lý động cơ với hộp số trong khi chọn các tổ hợp bánh răng khác nhau.

Hệ thống hộp số sàn bao gồm một số thành phần chính:

• Trục đầu vào: Kết nối với động cơ, truyền công suất đến hộp số
• Trục đầu ra: Cung cấp năng lượng cho bánh xe chủ động
• Bộ bánh răng: Các bánh răng có kích thước khác nhau tạo ra các tỷ số khác nhau
• Bộ đồng tốc: Cân bằng tốc độ bánh răng trong quá trình sang số để giảm tiếng ồn và độ rung
• Cơ cấu sang số: Cần số và càng chọn số để ăn khớp các tổ hợp bánh răng
• Cụm ly hợp: Ăn khớp hoặc ngắt kết nối công suất động cơ trong quá trình sang số

Khi người lái đạp bàn đạp ly hợp, động cơ ngắt kết nối khỏi hộp số, cho phép chọn số. Việc nhả bàn đạp sẽ kết nối lại hệ thống truyền động, truyền năng lượng đến bánh xe.

• Hộp số ly hợp kép (DCT): Sử dụng hai ly hợp riêng biệt cho các số lẻ và số chẵn, cho phép sang số cực nhanh đồng thời duy trì hiệu quả cơ học. Phổ biến trong các loại xe hiệu suất cao và xe sang.
• Hộp số không đồng bộ: Thiết kế ban đầu yêu cầu kỹ thuật ly hợp kép, hiện đã lỗi thời.
• Hộp số đồng bộ/bánh răng ăn khớp liên tục: Thiết kế tiêu chuẩn đương đại sử dụng bộ đồng tốc để vận hành êm hơn.
• Hộp số sàn tự động (AMT): Cơ cấu ly hợp và sang số được điều khiển bằng máy tính, duy trì hiệu quả cơ học đồng thời loại bỏ thao tác thủ công.
• Hộp số chọn trước: Thiết kế lịch sử cho phép chọn trước số trước khi ăn khớp, chủ yếu được sử dụng trong các loại xe đầu thế kỷ 20.

Hộp số tự động (AT) loại bỏ việc sang số bằng tay thông qua các hệ thống điều khiển thủy lực và điện tử tinh vi. Các hệ thống này liên tục theo dõi tốc độ xe và tải động cơ để tự động chọn tỷ số truyền tối ưu.

Các thành phần hộp số tự động chính bao gồm:

• Biến mô: Khớp nối chất lỏng làm tăng mô-men xoắn động cơ đồng thời cho phép trượt trong khi dừng
• Bộ bánh răng hành tinh: Sắp xếp bánh răng nhỏ gọn cung cấp nhiều tổ hợp tỷ số
• Hệ thống điều khiển thủy lực: Quản lý áp suất chất lỏng để kích hoạt các bộ bánh răng khác nhau
• Bộ điều khiển điện tử: Xử lý dữ liệu cảm biến để xác định thời gian và kiểu sang số

Công suất động cơ trước tiên đi vào bộ biến mô, sau đó đi qua các bộ bánh răng hành tinh được sắp xếp theo lệnh thủy lực. Hệ thống liên tục điều chỉnh theo điều kiện lái xe mà không cần sự can thiệp của người lái.

• Hộp số sang số trực tiếp (DSG): Hộp số tự động ly hợp kép cung cấp khả năng sang số nhanh chóng, liền mạch
• Hệ thống Tiptronic: Kết hợp hoạt động tự động với khả năng ghi đè thủ công
• Hộp số tự động thủy lực thông thường: Thiết kế truyền thống sử dụng áp suất chất lỏng để chọn số

Xe điện thường sử dụng hộp số một cấp do phạm vi hoạt động rộng và khả năng có sẵn mô-men xoắn tức thì của động cơ điện. Các bộ phận nhỏ gọn, hiệu quả này thường tích hợp trực tiếp với động cơ điện, loại bỏ các hệ thống đa tỷ số phức tạp trong khi vẫn duy trì các đặc tính hiệu suất tuyệt vời.

Hộp số vô cấp (CVT) loại bỏ hoàn toàn các tỷ số truyền cố định. Sử dụng các ròng rọc có đường kính thay đổi được kết nối bằng dây đai hoặc xích kim loại, các hệ thống này cung cấp khả năng điều chỉnh tỷ lệ vô hạn giữa các giá trị tối thiểu và tối đa đã đặt.

Hoạt động của CVT tương tự như các nguyên tắc sang số của xe đạp - điều chỉnh đường kính ròng rọc để duy trì tốc độ động cơ tối ưu bất kể vận tốc xe. Công nghệ này xuất hiện thường xuyên trong các loại xe tiết kiệm nhiên liệu và hệ thống truyền động hybrid, mang lại khả năng tăng tốc cực kỳ mượt mà mà không bị gián đoạn khi sang số.

Chăm sóc hộp số đúng cách đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất lâu dài. Các vấn đề thường gặp bao gồm:

• Sang số khó: Thường cho thấy chất lỏng bị suy giảm hoặc bộ đồng tốc bị mòn
• Tiếng ồn bất thường: Thông thường cho thấy bánh răng hoặc ổ trục bị mòn
• Rò rỉ chất lỏng: Thường bắt nguồn từ lỗi phớt hoặc gioăng
• Lỗi sang số: Có thể cho thấy các vấn đề về điều khiển cơ học hoặc điện tử

Thay dầu thường xuyên, thói quen lái xe đúng cách và chú ý kịp thời đến những thay đổi trong hoạt động giúp tối đa hóa tuổi thọ của hộp số.

Từ các liên kết cơ học đến các hệ thống điều khiển bằng máy tính, công nghệ hộp số tiếp tục phát triển để đáp ứng nhu cầu thay đổi của ngành ô tô. Việc hiểu các hệ thống phức tạp này giúp người lái đánh giá cao kỹ thuật của xe đồng thời đưa ra các quyết định bảo trì sáng suốt.