Hộp số phụ xe ô tô: Khái niệm, cấu tạo và chức năng

Trang Chủ / Ô Tô / Hộp số phụ xe ô tô: Khái niệm, cấu tạo và chức năng

Trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại, hệ thống truyền động là một trong những bộ phận phức tạp và quan trọng nhất, nơi sức mạnh từ động cơ được điều phối để bánh xe chuyển động. Trong số đó, bên cạnh hộp số chính quen thuộc, hộp số phụ xe ô tô là gì cũng là một khái niệm then chốt mà nhiều người dùng xe địa hình hoặc xe chuyên dụng cần nắm rõ. Hộp số phụ, hay còn gọi là hộp số truyền động, đóng vai trò thiết yếu trong việc tối ưu hóa hiệu suất xe, đặc biệt khi xe đối mặt với các điều kiện vận hành khó khăn. Bài viết này của brixtonvietnam.com.vn sẽ cung cấp cái nhìn toàn diện về cấu tạo, nguyên lý và tầm quan trọng của hộp số phụ, đồng thời phân biệt nó với các loại hộp số chính phổ biến.

Hộp số phụ xe ô tô là gì? Khái niệm và vai trò thiết yếu

Nội Dung Bài Viết

Hộp số phụ xe ô tô (thường được gọi là Transfer Case trong tiếng Anh) là một thành phần quan trọng trong hệ thống truyền động của các loại xe bốn bánh chủ động (4WD – Four-Wheel Drive) và tất cả các bánh chủ động (AWD – All-Wheel Drive). Khác với hộp số chính có nhiệm vụ thay đổi tỷ số truyền giữa động cơ và trục dẫn động để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn, hộp số phụ có chức năng phân phối lực truyền động từ hộp số chính đến cả trục trước và trục sau của xe, đồng thời cung cấp thêm các cấp số truyền thấp (cầu chậm) để tăng cường mô-men xoắn.

Mục đích chính của hộp số phụ xe ô tô là cho phép người lái lựa chọn chế độ truyền động phù hợp với điều kiện đường sá. Chẳng hạn, trên địa hình trơn trượt, bùn lầy hoặc dốc cao, việc sử dụng cầu chậm của hộp số phụ sẽ tăng đáng kể mô-men xoắn tại bánh xe, giúp xe có đủ lực kéo để vượt qua chướng ngại vật mà không bị sa lầy hay mất kiểm soát. Đây là lý do hộp số phụ trở thành trái tim của những chiếc xe off-road thực thụ.

Các loại hộp số phụ phổ biến

Hộp số phụ có thể được phân loại dựa trên cách thức điều khiển và khả năng vận hành:

Hộp số phụ điều khiển cơ khí (Manual Transfer Case): Người lái điều khiển bằng cần gạt hoặc nút bấm vật lý để chọn chế độ 2WD (cầu sau), 4WD High (cầu nhanh) hoặc 4WD Low (cầu chậm). Loại này mang lại sự kiểm soát trực tiếp và thường được ưa chuộng bởi những người đam mê off-road vì độ bền và đơn giản.
Hộp số phụ điều khiển điện tử (Electronic Transfer Case): Chế độ truyền động được điều khiển thông qua các nút bấm điện tử hoặc núm xoay trên bảng điều khiển. Hệ thống máy tính sẽ tự động hoặc bán tự động điều chỉnh việc phân phối lực kéo.
Hộp số phụ toàn thời gian (Full-Time 4WD Transfer Case): Luôn phân phối lực kéo đến cả bốn bánh xe, thường đi kèm với vi sai trung tâm để bù trừ sự chênh lệch tốc độ quay giữa trục trước và trục sau. Loại này mang lại khả năng bám đường tốt trên mọi loại địa hình mà không cần can thiệp thủ công.
Hộp số phụ bán thời gian (Part-Time 4WD Transfer Case): Cho phép người lái lựa chọn giữa 2WD và 4WD. Khi ở chế độ 4WD, không có vi sai trung tâm, nên chỉ phù hợp với địa hình trơn trượt để tránh gây căng thẳng cho hệ truyền động.

Cấu tạo chi tiết của hộp số phụ xe ô tô

Cấu tạo của hộp số phụ xe ô tô bao gồm nhiều thành phần được thiết kế để chịu tải trọng cao và hoạt động bền bỉ trong điều kiện khắc nghiệt. Mặc dù có sự khác biệt nhỏ giữa các nhà sản xuất và loại xe, nhưng các bộ phận chính thường bao gồm:

Vỏ hộp số phụ: Được làm từ vật liệu hợp kim nhôm hoặc gang đúc cứng cáp, có nhiệm vụ bảo vệ các chi tiết bên trong khỏi tác động cơ học và môi trường bên ngoài.
Trục đầu vào: Nhận mô-men xoắn từ trục đầu ra của hộp số chính.
Trục đầu ra (trục trước và trục sau): Truyền mô-men xoắn đến cầu trước và cầu sau thông qua các trục các đăng.
Hệ thống bánh răng: Bao gồm các bánh răng hành tinh hoặc bánh răng trụ, được bố trí để thay đổi tỷ số truyền, tạo ra chế độ cầu nhanh (High) và cầu chậm (Low). Chế độ cầu chậm thường có tỷ số truyền lớn hơn, giúp tăng mô-men xoắn đầu ra.
Xích truyền động hoặc bánh răng: Một số hộp số phụ sử dụng xích để truyền động giữa các trục, trong khi số khác sử dụng hệ thống bánh răng trực tiếp.
Cơ cấu sang số: Có thể là cơ khí (cần gạt) hoặc điện tử (động cơ điện, bộ chấp hành) để chuyển đổi giữa các chế độ 2WD, 4WD High và 4WD Low.
Vi sai trung tâm (đối với Full-Time 4WD): Cho phép các trục trước và sau quay ở tốc độ khác nhau, ngăn ngừa hiện tượng bó cứng truyền động khi vào cua trên đường khô.
Hệ thống bôi trơn: Dầu hộp số chuyên dụng được sử dụng để bôi trơn và làm mát các chi tiết, giảm ma sát và kéo dài tuổi thọ.

Sự khác biệt lớn nhất so với hộp số chính nằm ở chức năng và cấu trúc phân phối lực. Trong khi hộp số chính tập trung vào việc quản lý tốc độ và mô-men xoắn cho một trục truyền động (hoặc hai trục đối với AWD/4WD tích hợp), hộp số phụ xe ô tô lại chuyên biệt trong việc phân chia và điều chỉnh lực kéo cho cả hai trục, mang lại khả năng thích ứng cao hơn cho xe.

<>Xem Thêm Bài Viết:<>

Nguyên lý hoạt động của hộp số phụ trong hệ thống truyền động

Nguyên lý hoạt động của hộp số phụ xe ô tô xoay quanh việc phân phối và thay đổi tỷ số truyền để phù hợp với từng điều kiện lái. Khi động cơ tạo ra mô-men xoắn và truyền đến hộp số chính, hộp số chính sẽ điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn và chuyển đến trục đầu vào của hộp số phụ.

Chế độ 2WD (Hai bánh chủ động): Trong chế độ này, hộp số phụ sẽ khóa trục truyền động đến cầu trước (nếu là xe dẫn động cầu sau) hoặc cầu sau (nếu là xe dẫn động cầu trước, ít phổ biến hơn), chỉ cho phép lực truyền động đi đến một cầu xe. Điều này giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm hao mòn lốp khi di chuyển trên đường nhựa thông thường.
Chế độ 4WD High (Bốn bánh chủ động tốc độ cao – Cầu nhanh): Khi được kích hoạt, hộp số phụ phân phối lực truyền động đến cả trục trước và trục sau với tỷ số truyền tương tự như hộp số chính. Chế độ này hữu ích khi xe cần thêm lực kéo trên đường trơn trượt nhẹ, cát hoặc sỏi, nơi cần duy trì tốc độ tương đối cao.
Chế độ 4WD Low (Bốn bánh chủ động tốc độ thấp – Cầu chậm): Đây là chế độ đặc biệt nhất của hộp số phụ. Nó sử dụng một bộ bánh răng giảm tốc bổ sung để tăng đáng kể mô-men xoắn truyền đến các bánh xe. Kết quả là xe có thể di chuyển rất chậm nhưng lại có lực kéo cực lớn, lý tưởng cho việc vượt địa hình đá, dốc đứng, bùn lầy sâu hoặc kéo tải nặng ở tốc độ thấp.
Chế độ AWD (Toàn thời gian): Đối với các hệ thống hộp số phụ toàn thời gian, vi sai trung tâm sẽ liên tục điều chỉnh phân phối lực kéo giữa cầu trước và cầu sau dựa trên điều kiện bám đường và nhu cầu lái, giúp xe duy trì độ ổn định và an toàn trên nhiều loại bề mặt.

Quá trình chuyển đổi giữa các chế độ này, dù là cơ khí hay điện tử, đều được thiết kế để đảm bảo sự liền mạch và an toàn. Hệ thống cảm biến hiện đại còn có thể hỗ trợ điều chỉnh tự động, tối ưu hóa lực kéo mà không cần người lái can thiệp quá nhiều.

Phân biệt hộp số phụ và hộp số chính trên xe ô tô

Để hiểu rõ hơn về hộp số phụ xe ô tô là gì, điều quan trọng là phải phân biệt nó với hộp số chính. Mặc dù cả hai đều là những bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền động, nhưng chúng có vai trò và chức năng khác nhau rõ rệt.

Vai trò chính: Hộp số chính (main transmission) chịu trách nhiệm chính trong việc thay đổi tỷ số truyền động từ động cơ đến các bánh xe để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn phù hợp với điều kiện vận hành thông thường. Nó quyết định xe có thể đạt tốc độ bao nhiêu, và lực kéo ban đầu mạnh đến mức nào. Trong khi đó, hộp số phụ có nhiệm vụ phân phối lực truyền động đến các cầu xe (trước và sau) và cung cấp thêm các tỷ số truyền cực thấp (cầu chậm) chuyên biệt cho các tình huống vượt địa hình hoặc tải nặng.
Vị trí: Hộp số chính thường được đặt ngay sau động cơ và ly hợp (hoặc biến mô). Hộp số phụ thường được gắn sau hộp số chính, là cầu nối giữa hộp số chính và các trục các đăng dẫn đến cầu trước và cầu sau.
Chức năng cơ bản: Hộp số chính điều khiển các cấp số tiến (1, 2, 3, R…) và số lùi. Hộp số phụ điều khiển các chế độ dẫn động (2WD, 4WD High, 4WD Low) và là trái tim của hệ thống 4WD/AWD.

Các loại hộp số chính trên ô tô và mối liên hệ với hộp số phụ

Để có cái nhìn toàn diện hơn về hệ thống truyền động, chúng ta sẽ xem xét lại các loại hộp số chính mà hộp số phụ xe ô tô có thể kết hợp.

Hộp số sàn (Manual Transmission – MT)

Hộp số sàn là loại hộp số mà người lái sử dụng cần số gạt tay và bàn đạp ly hợp để tự thay đổi tỷ số truyền động. Ưu điểm của hộp số sàn là khả năng kiểm soát xe tốt, cảm giác lái chân thực và thường có chi phí bảo dưỡng thấp hơn. Khi kết hợp với hộp số phụ, các dòng xe off-road với hộp số sàn mang lại khả năng tùy biến cao, cho phép người lái chủ động hoàn toàn trong việc lựa chọn cấp số và chế độ cầu phù hợp nhất với địa hình.

Mô hình cấu tạo hộp số ô tô sànMô hình cấu tạo hộp số ô tô sàn (Nguồn: Sưu tầm)

Cấu tạo hộp số sàn

Hộp số sàn được cấu tạo từ các bộ phận chính gồm bộ bánh răng, trục hộp số, bộ đồng tốc và ổ bi, tất cả được bao bọc bởi vỏ và nắp hộp số chắc chắn. Các bánh răng là thành phần cốt lõi, chịu trách nhiệm thay đổi tỷ số truyền, từ đó điều chỉnh tốc độ quay giữa các chi tiết. Trục hộp số, thường gồm trục sơ cấp, trung cấp và thứ cấp (đối với hộp số dọc) hoặc sơ cấp và thứ cấp (đối với hộp số ngang), là nơi truyền mô-men xoắn. Bộ đồng tốc đảm bảo sự chuyển số êm ái bằng cách đồng bộ tốc độ các bánh răng trước khi ăn khớp, tránh va đập và mài mòn. Ổ bi giúp chuyển đổi ma sát trượt thành ma sát lăn, giảm tiếng ồn và tăng tuổi thọ. Vỏ và nắp hộp số không chỉ bảo vệ các bộ phận bên trong mà còn chứa dầu bôi trơn cần thiết cho hoạt động.

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Mô-men xoắn từ động cơ, sau khi qua ly hợp, sẽ được truyền vào trục sơ cấp của hộp số. Người lái chọn cấp số mong muốn, khiến cặp bánh răng trung gian tương ứng ăn khớp với nhau. Lực truyền động sau đó được chuyển tới trục thứ cấp và cuối cùng là trục dẫn động, đẩy xe tiến về phía trước. Quá trình này được thực hiện thủ công, đòi hỏi sự phối hợp nhịp nhàng giữa chân côn và cần số.

Nguyên lý hoạt động của số lùi

Để xe di chuyển lùi, người lái chuyển cần số về chế độ R (số lùi). Lúc này, một bánh răng trung gian phụ (idle gear) sẽ ăn khớp giữa bánh răng thứ cấp và bánh răng trung gian, làm đảo chiều quay của trục thứ cấp. Nhờ sự đảo chiều này, mô-men xoắn được truyền đến trục dẫn động theo hướng ngược lại, cho phép xe lùi theo ý muốn của tài xế.

Hộp số tự động (Automatic Transmission – AT)

Hộp số tự động là loại hộp số có khả năng tự động thay đổi tỷ số truyền mà không cần sự can thiệp của người lái. Loại phổ biến nhất là hộp số tự động thủy lực. Sự kết hợp giữa hộp số tự động và hộp số phụ xe ô tô giúp giảm bớt gánh nặng cho người lái, đặc biệt trong các chuyến đi dài hoặc khi phải liên tục thay đổi chế độ lái trên địa hình hỗn hợp.

Mô hình cấu tạo hộp số tự độngMô hình cấu tạo hộp số tự động (Nguồn: Sưu tầm)

Cấu tạo hộp số tự động

Hộp số tự động thủy lực bao gồm các thành phần phức tạp như bộ bánh răng hành tinh, bộ ly hợp thủy lực, biến mô thủy lực và bộ điều khiển điện tử. Bộ bánh răng hành tinh, với bánh răng mặt trời ở trung tâm, bánh răng hành tinh nhỏ xoay quanh và vành đai ngoài bao quanh, là cốt lõi để tạo ra các tỷ số truyền khác nhau. Bộ ly hợp thủy lực sử dụng áp suất dầu để đóng mở các đĩa ma sát, kết nối hoặc ngắt kết nối các thành phần của bộ bánh răng hành tinh. Biến mô thủy lực đóng vai trò như một bộ ly hợp chất lỏng, truyền mô-men xoắn từ động cơ đến hộp số một cách êm ái. Cuối cùng, bộ điều khiển điện tử (ECU) sử dụng các cảm biến để thu thập thông tin và điều khiển van dầu, qua đó kích hoạt ly hợp và lựa chọn cấp số tự động.

Cấu tạo hộp số ô tô tự độngCấu tạo hộp số ô tô tự động (Nguồn: Sưu tầm)

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Khi xe khởi hành hoặc tăng tốc, bộ điều khiển điện tử sẽ tính toán và đóng các ly hợp tương ứng với cấp số mong muốn. Ví dụ, để vào số 1, ly hợp tiến và ly hợp số 1 sẽ được đóng. Biến mô truyền mô-men xoắn từ trục khuỷu động cơ đến trục đầu vào của hộp số. Dầu áp lực được điều phối đến các ly hợp để khóa các thành phần của bộ bánh răng hành tinh, tạo ra tỷ số truyền phù hợp. Khi tốc độ xe thay đổi, ECU sẽ tự động mở và đóng các ly hợp khác để chuyển sang cấp số cao hơn hoặc thấp hơn một cách mượt mà.

Nguyên lý hoạt động của số lùi

Trong chế độ số lùi, bộ điều khiển điện tử sẽ kích hoạt đóng các ly hợp cụ thể (ví dụ, ly hợp số 2 và ly hợp số 5 đối với hộp số 5 cấp tiến/1 lùi) để cố định một số thành phần của bộ bánh răng hành tinh. Mô-men xoắn từ trục biến mô được truyền qua một chuỗi bánh răng hành tinh được bố trí để đảo chiều quay của trục đầu ra hộp số, giúp xe lùi.

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

Hộp số tự động vô cấp (CVT) là loại hộp số không sử dụng các cấp số cố định mà thay đổi tỷ số truyền một cách liên tục, mang lại trải nghiệm lái êm ái và tiết kiệm nhiên liệu tối ưu. Khi kết hợp với hộp số phụ xe ô tô, các xe trang bị CVT có thể tận dụng sự mượt mà của hộp số chính và khả năng linh hoạt của hộp số phụ để vượt qua nhiều loại địa hình mà vẫn giữ được sự thoải mái cho người lái.

Pulley trong hộp số tự động vô cấp CVTPulley trong hộp số tự động vô cấp CVT (Nguồn: Sưu tầm)

Cấu tạo hộp số tự động vô cấp CVT

Cấu tạo chính của CVT bao gồm hai pulley hình nón đối đỉnh (pulley chủ động và pulley bị động) và một dây đai truyền động bằng thép chịu lực. Mỗi pulley được tạo thành từ hai khối hình chóp có thể di chuyển ra xa hoặc tiến lại gần nhau trên trục. Sự thay đổi khoảng cách này làm thay đổi bán kính làm việc của dây đai trên mỗi pulley, từ đó thay đổi tỷ số truyền một cách vô cấp.

Nguyên lý hoạt động của số tiến

Bộ điều khiển thủy lực sẽ điều khiển áp suất dầu để làm thay đổi khoảng cách giữa hai nửa của mỗi pulley. Khi hai nửa pulley tiến lại gần nhau, bán kính làm việc của dây đai trên pulley đó tăng lên. Ngược lại, khi chúng cách xa nhau, bán kính giảm. Bằng cách điều chỉnh đồng thời bán kính của pulley chủ động và pulley bị động, hộp số CVT có thể tạo ra vô số tỷ số truyền liên tục, giúp động cơ luôn hoạt động ở dải vòng tua tối ưu, mang lại khả năng tăng tốc mượt mà và hiệu quả nhiên liệu vượt trội.

Sơ đồ hoạt động của hộp số tự động vô cấp CVTSơ đồ hoạt động của hộp số tự động vô cấp CVT (Nguồn: Sưu tầm)

Nguyên lý hoạt động của số lùi

Để có chế độ số lùi, các nhà sản xuất thường tích hợp thêm một bộ bánh răng hành tinh và ly hợp tương tự như hộp số tự động truyền thống vào trước hệ thống truyền động dây đai của CVT. Bộ ly hợp này sẽ cố định vành đai của bộ bánh răng hành tinh, làm cho bánh răng hành tinh quay ngược chiều với bánh răng mặt trời, từ đó đảo chiều quay của trục đầu vào hệ thống pulley và cho phép xe lùi.

Hộp số ly hợp kép (Dual-Clutch Transmission – DCT)

Hộp số ly hợp kép (DCT) là một loại hộp số tự động tiên tiến, kết hợp ưu điểm của cả hộp số sàn (hiệu suất truyền động cao) và hộp số tự động (tiện lợi, chuyển số nhanh). Cấu tạo của DCT tương tự hộp số sàn nhưng với hai ly hợp hoạt động độc lập, một cho các cấp số lẻ và một cho các cấp số chẵn. Điều này cho phép hộp số chuẩn bị sẵn cấp số tiếp theo trong khi cấp số hiện tại vẫn đang hoạt động, giúp chuyển số cực kỳ nhanh và mượt mà, gần như không có sự gián đoạn về lực kéo.

Khi một chiếc xe trang bị DCT đi kèm với hộp số phụ xe ô tô, nó có thể mang lại sự kết hợp tối ưu giữa hiệu suất thể thao trên đường nhựa và khả năng vượt địa hình mạnh mẽ. Tốc độ chuyển số của DCT kết hợp với sự linh hoạt của hộp số phụ có thể tạo ra một trải nghiệm lái rất năng động và hiệu quả trong nhiều tình huống.

Mô hình cấu tạo một hộp số tự động ly hợp kép (DCT)Mô hình cấu tạo một hộp số tự động ly hợp kép (DCT) (Nguồn: Sưu tầm)

Tầm quan trọng của hộp số phụ đối với hiệu suất xe

Tầm quan trọng của hộp số phụ xe ô tô không thể phủ nhận, đặc biệt đối với những người thường xuyên di chuyển trên các cung đường hiểm trở hoặc cần vận chuyển hàng hóa nặng. Hộp số phụ cung cấp cho xe khả năng thích ứng vượt trội, cho phép người lái điều chỉnh lực kéo và tốc độ phù hợp với mọi tình huống mà hộp số chính không thể đáp ứng. Nhờ có cầu chậm, xe có thể “bò” qua các chướng ngại vật một cách từ tốn nhưng đầy mạnh mẽ, bảo vệ hệ thống truyền động và giảm nguy cơ hỏng hóc.

Việc bảo dưỡng hộp số phụ xe ô tô cũng rất cần thiết để đảm bảo hiệu suất và độ bền. Chủ xe cần kiểm tra định kỳ mức và chất lượng dầu hộp số phụ, thay dầu theo khuyến nghị của nhà sản xuất. Bất kỳ tiếng ồn bất thường, độ rung hay khó khăn khi chuyển đổi chế độ cầu đều có thể là dấu hiệu hộp số phụ đang gặp vấn đề và cần được kiểm tra bởi các chuyên gia. Việc hiểu rõ vai trò và cách vận hành của hộp số phụ sẽ giúp bạn khai thác tối đa tiềm năng của chiếc xe và duy trì nó trong tình trạng tốt nhất.

Như vậy, việc tìm hiểu hộp số phụ xe ô tô là gì không chỉ dừng lại ở một khái niệm đơn thuần mà còn mở ra cái nhìn sâu sắc về một hệ thống truyền động tinh vi, đóng góp lớn vào khả năng vận hành linh hoạt và mạnh mẽ của xe. Dù không phổ biến trên mọi loại xe, hộp số phụ vẫn là trái tim của nhiều dòng xe địa hình và chuyên dụng, giúp chúng vượt qua những thử thách khắc nghiệt nhất. Hiểu rõ về bộ phận này sẽ giúp chủ xe sử dụng và bảo dưỡng xe hiệu quả hơn, đảm bảo an toàn và kéo dài tuổi thọ của phương tiện. Để khám phá thêm các kiến thức hữu ích về xe ô tô và phụ tùng, hãy truy cập ngay brixtonvietnam.com.vn.