So sánh với số sàn thì thấy số tự động có những ưu điểm như tự động đổi số, mô-men được truyền liên tục, động lực không bị ngắt quãng. Thích nghi với mọi loại đường, điều khiển dễ dàng, an toàn thoải mái cho người sử dụng; tải trọng động nhỏ, tuổi thọ chi tiết cao. Nhược điểm là kết cấu phức tạp, giá thành cao, và khó sửa chữa.

Hình 1: Cấu tạo hộp số tự động AT hai cấp. 1. Biến tốc thủy lực; 2- Trục I; 3- Bơm dầu; 4- Li hợp nối thẳng; 5-Cơ cấu bánh răng hành tinh; 6- Trục II; 7- Cảm biến tốc độ; 8- Bộ phanh số lùi; 9- Cụm van điều khiển; 10-bầu lọc dầu.

Hộp số tự động được phân làm hai loại chính: Hộp số có cấp (AMT và AT), hiện nay loại AT được sử dụng rộng rãi; Hộp số tự động vô cấp CVT (truyền động bằng đây đai kim loại).

Một trong thành phần quan trọng của hộp số AT là biến tốc thủy lực (hình 2) dùng thay cho ly hợp trên hộp số sàn. Thiết bị này bao gồm bánh bơm, cánh tua-bin, cánh dẫn hướng, vỏ biến tốc tạo thành, dùng để truyền mô-men từ động cơ đến hộp số. Nguyên lý truyền động giống như ta để hai quạt điện đối đầu (hình 3), cái này quay thì cái kia sẽ quay. Trục động cơ truyền chuyển động đến bánh bơm quay với vận tốc nB và mô-men MB. Thông qua vỏ biến tốc, bánh bơm quay dẫn động cánh tua-bin quay với vận tốc nT với mô men MT, truyền chuyển động đến trục thứ cấp.

Hộp số tự động có khá nhiều ký hiệu như P - Số dừng xe (khóa cầu), khi để số này động cơ vận hoạt động nhưng xe không chạy (chú ý khi dừng hẳn xe mới vào số P); R- Số lùi; N - Số không, khi để số này có thể kéo đẩy xe, nên khi để số N dừng xe trên đường chú ý kéo phanh tay; D- số tự động để xe chạy về phí trước tùy theo điều kiện tốc độ nó sẽ là 1, 2, 3, 4, 5...

Hình 2: Biến tốc thủy lực và nguyên lý hoạt động.

Trường hợp có công tắc O/D (số 3) trên hình 3, nếu bật công tắc này hệ thống điện tử thủy lực sẽ khống chế van điện từ không cho lên hết số mặc dù tăng hết ga, thường thì chỉ đến số ba, bật công tắc này để đi trong thành phố khi đường nhiều xe; S- Số đi thẳng thấp, đi số này khi ta cần lực kéo lớn, hệ thống AT chỉ cho phép đi ở số một và hai; L- Số đi thẳng thấp, khi đi số này AT chỉ cho phép chạy ở số một.

Nguyên lý làm việc của hộp số tự động là khi cài số, mô-men dẫn động từ động cơ được truyền tới trục hộp số thông qua biến tốc thủy lực. Cảm biến tốc độ gắn trên trục ra của hộp số thông báo cho CPU về tốc độ hiện tại của xe, CPU sẽ điều khiển các van thủy lực để đóng mở các đĩa ma sát, để liên kết các trục bánh răng trong hộp số cho ra một số thích hợp nhất với tốc độ và tải trọng của xe.

Do phức tạp nên có những lưu ý căn bản khi sử dụng. Một số tài xế thường mắc lỗi chuyển sang số P hay số R khi xe chưa dừng hẳn, thao tác này có thể làm hư hại các bánh răng số, vì khi đó chúng vẫn đang có chuyển động quay và việc hãm hoặc đổi chiều quay đột ngột sẽ có tác động không tốt.

Hình 3: Các ký hiệu trên hộp số tự động.

Chú ý nữa là không nên chuyển về số P khi tốc độ vòng tua máy cao hơn tốc độ không tải, và luôn giữ chân phanh khi chuyển từ số P sang các số khác. Khi đỗ và không ngồi trong xe, để đảm bảo an toàn, người lái nên để ở số P và kéo phanh tay. Trong trường hợp đỗ dừng đèn đỏ để an toàn, nên về số N và kéo phanh tay hoặc nhấp phanh chân.

Hiện nay việc so sánh lượng tiêu hao nhiên liệu của xe số tự động và xe số sàn ở cùng điều kiện vẫn còn nhiều tranh cãi, giá trị tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc chủ yếu vào phong cách lái xe. Để tiết kiệm nhiên liệu khi đi xe ở số D, người cầm lái nên giữ tốc độ xe đều, tránh tăng ga và giảm ga đột ngột. Tăng tốc từ từ khi đèn xanh bật và dừng dần dần khi gặp đèn đỏ.