Hộp số là một hệ thống gồm nhiều cặp hay bộ các bánh răng khớp với nhau, được sử dụng để truyền mô-men xoắn từ động cơ tới các bánh xe chủ động của ôtô. Sự xuất hiện của hộp số thật ra đến từ 1 nhược điểm trong hoạt động của động cơ đốt trong (xăng và diesel). Vậy ưu và nhược điểm của hộp số Manual Transmission là gì? Cùng Thông tin xe tìm hiểu qua bài viết sau đây nhé.
Mọi động cơ đốt trong đều có một giới hạn về khả năng (redline): giới hạn đó chính là vận tốc quay lớn nhất mà trục khuỷu có thể đạt được mà vẫn đảm bảo được hoạt động của hệ thống.
Một động cơ đốt trong tồn tại một dải hiệu năng giới hạn bởi vận tốc quay và mô-men xoắn. Có nghĩa là trong giới hạn này, động cơ sẽ đạt hiệu năng cao nhất của nó, ra khỏi dải hiệu năng này, hiệu năng của động cơ đốt trong sẽ giảm xuống rất nhanh (điều này khác so với trên động cơ điện khi mà hiệu năng của động cơ điện về cơ bản không có nhiều biến động theo vận tốc quay).
Chính vì nhược điểm này của động cơ đốt trong mà hộp số là cần thiết vì nó giúp xe ôtô tăng giảm tốc độ trong khi vẫn cho phép động cơ đốt trong hoạt động trong dải hiệu năng cao của nó bằng cách thay đổi tỉ số truyền giữa trục khuỷu của động cơ và trục bánh xe.
Lý tưởng nhất là có một hộp số siêu linh hoạt và thích ứng được với dải vận tốc lớn giúp cho động cơ luôn có thể hoạt động được tại điểm tối ưu nhất của nó, đó chính là ý tưởng khởi đầu của hộp số.
Bốn loại hộp số ô tô thông dụng hiện nay
Hộp số là một bộ phận quan trọng trong hệ thống động lực của xe hơi. Bộ phận này giúp biến đổi công suất,momen xoắn và tốc độ vòng quay của động cơ để phù hợp với điều kiện hoạt động của xe như tải trọng, tốc độ, … Hiện tại, có 4 loại hộp số đang được sử dụng phổ biến trên thị trường, từ loại đơn giản nhất đến loại hiện đại/phức tạp nhất.
Hộp số tự động (Automated Transmission)
Hiện nay, đa số các mẫu xe đang lưu thông đều sử dụng loại hộp số tự động. Hệ thống sử dụng bộ biến mô thủy lực phức tạp để truyền chuyển động quay từ động cơ đến các bộ bánh răng hành tinh trong thân hộ số. Toàn bộ quá trình cài đặt tỷ số truyền đều được tính toán và điểu khiển bởi máy tính một cách chính xác.
Tuy quá trình vận hành trên hệ thống rất phức tạp, nhưng công việc của người lái khá đơn giản. Chúng ta chỉ cần chọn các chế độ như P-R-N-D-L trên cần số để điều khiển chiếc xe di chuyển theo ý muốn. Chính vì thế, ưu điểm lớn nhất của hệ thống này là sự đơn giản và tính tiện nghi trong quá trình sử dụng. Để có được những điều tuyệt vời này, bù lại, hộp số được kế cầu kỳ, phức tạp và rất khó để sửa chữa cũng như chi phí thay thế đắt đỏ.
Hộp số tự động vô cấp (Continuously Variable Transmission)
Hộp số CVT mang đến trải nghiệm lái xe tương tự như loại hộp số tự động có cấp nhưng hoạt động theo nguyên lý hoàn toàn khác. Hộp số CVT không hề có các cấp số, thay vào đó, hệ thống sử dụng hai bu-li có thể thay đổi đường kính, được kết nối với nhau qua một dây đai. Nhờ vào việc thay đổi đường kính bu-li, hộp số có thể thay đổi tỷ số truyền một cách êm dịu. Việc thay đổi này được điều khiển chính xác bởi máy tính, dựa vào điều kiện thực tế của xe như tải trọng, độ dốc…Nhờ vào sự biến thiên tỷ số truyền liên tục, mượt mà, hộp số CVT mang lại khả năng tiết kiệm nhiên liệu vượt bậc.
Hộp số ly hợp kép DCT (Dual Clutch Transmission)
Hệ thống này giống như kiểu bạn pha trộn loại hộp số tự động với hộp số tay truyền thống để sinh ra một thiết kế mới. Hộp số bán tự động (Semi-Automatic transmission) có phương thức hoạt động như loại hộp số tự động thông thường, nhưng được trang bị các cơ cấu thủy lực và motor điện để điều khiển việc chuyển số. Ở hộp số ly hợp kép (Dual-Clutch Transmission), có 2 bộ đĩa ly hợp ma sát khác nhau, mỗi bộ đảm nhận việc điều khiển các số chẵn và lẻ riêng biệt. Thiết kế này giúp thời gian chuyển số được rút ngắn đáng kể. Hai loại hộp số này vừa có thể hoạt động ở chế độ tự động hoàn toàn hoặc được điều khiển theo ý muốn của người lái thông qua 2 lẫy chuyển số nằm trên vô-lăng.
Hộp số bán tự động và ly hợp kép cho phép chuyển số với thời gian ngắn nhất, tốc độ chuyển số nhanh hơn nhiều so với hộp số tay. Hiện tại, những loại hộp số này chỉ được tìm thấy trên các mẫu xe thể thao hạng sang hoặc hiệu năng cao vì chúng có giá không hề rẻ. Điều này được giải thích bởi sự phức tạp trong thiết kế, dẫn đến chi phí sản xuất và sửa chữa vô cùng cao.
Hộp số sàn (Manual Transmission)
Hộp số sàn/số tay là loại hộp số đơn giản, có tuổi đời lâu nhất vẫn còn được dùng trên những hệ thống đơn giản, cần có độ tin cậy cao. Đặc điểm chính của hộp số tay hay còn gọi là số sàn là người lái phải tự chuyển số bằng pê-đan côn (li hợp) và cần số trên sàn xe.
Thành phần chính của hộp số tay gồm một trục bánh răng trung gian, hoạt động nhờ kết nối với trục xoay của động cơ. Một trục bánh răng chốt (splined shaft) nối trực tiếp với trục dẫn động thông qua vi-sai đến các bánh xe. Tương ứng với các bánh răng ở trục trung gian sẽ là các bánh răng trên trục chốt để tạo ra những tỷ số truyền động khác nhau. Nhông cài (collar) gắn với cần số có chức năng kết nối các bánh răng ở trục chốt với trục dẫn động tới các bánh xe.
Nhông cài có thể trượt qua trái hoặc phải dọc theo trục chốt để gài vào các bánh răng khác nhau. Các răng trên nhông, gọi là răng chó (dog teeth), khớp với các lỗ mặt bên của bánh răng trên trục chốt để khóa vào nhau.
Hộp số tay ở xe hiện đại còn sử dụng bộ đồng tốc để loại bỏ thao tác côn kép. Mục đích của bộ đồng tốc là cho phép nhông cài và bánh răng có cùng tốc độ trước khi khớp với các răng chó. Xe chạy chậm (số 1) là nhờ tỷ số bánh răng cao để vận tốc của bánh răng truyền mô-men xoắn vào trục bánh xe chủ động thấp. Khi chạy nhanh (số 5, 6, 7) tỷ số bánh răng thấp – các bánh răng có đường kính gần tương đương nhau – để vận tốc của bánh xe tương đương với vận tốc xoay của động cơ.
Ưu điểm hộp số Manual Transmission
Xe sử dụng hộp số sàn có nhiều ưu điểm để người dùng lựa chọn, cụ thể:
- Xe sử dụng hộp số sàn có giá bán rẻ hơn xe sử dụng hộp số AT hay CVT. Bên cạnh đó, hộp số tay có cấu tạo đơn giản, ít khi cần sửa chữa, và sửa chữa (nếu có) cũng ít tốn kém hơn;
- Tiết kiệm chi phí trong quá trình sử dụng bởi đây là loại hộp số không cần thay dầu định kỳ;
- Phù hợp với người lái đam mê tốc độ bởi hộp số sàn giúp người lái có thể trải nghiệm thực sự độ “cứng” của tay lái, kỹ năng lái và khả năng kiểm soát xe;
- Tiết kiệm nhiên liệu hơn do người lái chủ động thực hiện các thao tác thay vì tự động;
- Với xe sử dụng hộp số sàn, nếu người lái không đạp côn thì xe sẽ tự động tắt máy, ngăn việc đạp nhầm chân ga và chân phanh trên xe dùng hộp số tự động, gây mất kiểm soát hay còn gọi là tình trạng “xe điên”.
- Đòi hỏi người lái tập trung cao độ hơn, tăng khả năng làm chủ và kiểm soát tốc độ tốt hơn.
Nhược điểm hộp số Manual Transmission
Bên cạnh ưu điểm, hộp số sàn cũng có những hạn chế nhất định mà người mua xe cần lưu ý trước khi lựa chọn xe sử dụng hộp số sàn:
- Khả năng điều khiển và xử lý tình huống của người lái mới đối với xe sử dụng hộp số sàn khó khăn hơn với xe sử dụng hộp số tự động do phải thực hiện nhiều thao tác phức tạp;
- Bất tiện khi vận hành trong các khu vực đông dân cư, tắc đường, kẹt xe;
- Việc người lái phải thực hiện và điều chỉnh thủ công các thao tác chuyển số về lâu dài sẽ không tốt cho sức khỏe, đặc biệt là các khớp chân. Chính vì vậy, theo các chuyên gia kinh nghiệm lái xe, xe sử dụng hộp số sàn cũng không phải là lựa chọn tối ưu cho tài xế trung niên.
Ngày nay, hộp số Manual Transmission hay hộp số sàn vẫn được sử dụng ở nhiều mẫu xe, tuy nhiên, do người lái phải tự sang số khi xe sử dụng hộp số sàn nên các phiên bản sử dụng hộp số này thường có giá bán rẻ hơn xe sử dụng hộp số tự động (Automatic Transmission).
Như vậy, hộp Manual Transmission hay hộp số sàn là loại hộp số thông dụng trên xe hơi, phù hợp với người dùng mong muốn trải nghiệm cảm giác lái chủ động nhưng hạn chế về chi phí. Tuy nhiên, lái xe số sàn cũng đòi hỏi tài xế có nhiều kinh nghiệm lái hơn để thực hiện các thao tác sang số phức tạp trong quá trình vận hành xe.
