Hộp số tự động vô cấp CVT (Continuously Variable Transmission) ngày càng phổ biến trên nhiều dòng xe tại Việt Nam, từ các mẫu xe cỡ nhỏ như Toyota Wigo, Nissan Sunny, Honda City cho đến các dòng xe gầm cao như Toyota Corolla Cross, Honda HR-V hay thậm chí xe 7 chỗ như Honda CR-V, Mitsubishi Outlander. Vậy hộp số CVT là gì? Nó khác biệt ra sao so với hộp số tự động AT truyền thống và cách sử dụng như thế nào? Bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết nhất về hộp số vô cấp CVT.
Mục Lục
Hộp Số Vô Cấp CVT Là Gì?
Hộp số vô cấp CVT là một loại hộp số tự động đặc biệt, cho phép thay đổi tỷ số truyền liên tục mà không có các cấp số rõ ràng như hộp số tự động thông thường. Thay vì sử dụng các bánh răng, hộp số CVT sử dụng hệ thống dây đai và puli (bánh đai) để tạo ra các tỷ số truyền khác nhau. Điều này tạo ra sự khác biệt lớn so với các loại hộp số ô tô khác.
Hộp số CVT cho phép thay đổi tỷ số truyền liên tục, không phân cấp số, mang lại trải nghiệm lái mượt mà
Điểm khác biệt cơ bản giữa hộp số tự động vô cấp CVT và hộp số tự động có cấp (AT) là hộp số CVT không có các cấp số cố định như 1, 2, 3, 4… Thay vào đó, nó cung cấp một dải tỷ số truyền vô hạn, giúp động cơ luôn hoạt động ở vòng tua tối ưu.
Về mặt lịch sử, ý tưởng về hộp số vô cấp đã được Leonardo Da Vinci phác thảo từ năm 1490. Tuy nhiên, mãi đến năm 1886, hộp số con lăn đầu tiên mới được cấp bằng sáng chế. Đến năm 1939, hộp số tự động toàn phần dựa trên hệ thống bánh răng hành tinh ra đời.
Những chiếc xe đầu tiên sử dụng hộp số CVT là các mẫu xe của nhà sản xuất DAF (Hà Lan) vào năm 1958. Đến năm 1989, Subaru cũng trang bị hộp số CVT cho mẫu xe Subaru Justy GL tại thị trường Mỹ. Ford cũng tham gia vào cuộc chơi này vào năm 2004 với việc phát triển và ứng dụng hộp số CVT trên các mẫu xe mới của mình.
Ngày nay, hộp số CVT được sử dụng rộng rãi bởi nhiều hãng xe lớn như Honda, Toyota, Mitsubishi, Nissan và nhiều hãng khác.
Cấu Tạo Hộp Số Vô Cấp CVT
Điểm khác biệt lớn nhất giữa hộp số CVT và các loại hộp số khác như hộp số tự động AT hay hộp số sàn MT nằm ở cấu tạo. Thay vì sử dụng các cặp bánh răng, hộp số CVT hoạt động dựa trên hệ thống dây đai và puli. Cấu tạo chính của hộp số vô cấp CVT bao gồm:
- Dây đai truyền động: Thường được làm bằng thép hoặc vật liệu composite chịu lực cao.
- Bánh đai chủ động (puli đầu vào): Kết nối với động cơ và nhận mô-men xoắn từ động cơ.
- Bánh đai bị động (puli đầu ra): Kết nối với đầu ra của hộp số và truyền lực đến bánh xe.
Cấu tạo hộp số CVT gồm dây đai, puli chủ động và puli bị động, tạo nên khả năng thay đổi tỷ số truyền mượt mà
Bánh đai trong hộp số CVT có cấu tạo đặc biệt, bao gồm hai khối hình nón có góc nghiêng khoảng 20 độ và đặt đối diện nhau. Một nửa của puli được cố định, nửa còn lại có thể trượt trên trục, cho phép thay đổi khoảng cách giữa hai nửa puli.
Nguyên Lý Hoạt Động Của Hộp Số Vô Cấp CVT
Chế Độ Tiến
Hệ thống puli được điều khiển bởi một bộ điều khiển thủy lực. Bộ điều khiển này sẽ điều chỉnh khoảng cách giữa hai nửa puli của cả puli chủ động và puli bị động. Khi hai nửa puli tiến lại gần nhau, bán kính của puli tăng lên, đẩy dây đai ra xa tâm. Ngược lại, khi hai nửa puli tách xa nhau, bán kính của puli giảm xuống, kéo dây đai vào gần tâm hơn.
Khi bán kính của một puli tăng lên, bán kính của puli còn lại sẽ giảm xuống để đảm bảo dây đai luôn bám chặt và kết nối liên tục với cả hai puli. Sự thay đổi bán kính này tạo ra “tỷ số truyền” của hộp số.
Nguyên lý hoạt động của hộp số CVT dựa trên sự thay đổi bán kính của puli để tạo ra các tỷ số truyền khác nhau
Khi puli chủ động có bán kính nhỏ và puli bị động có bán kính lớn, tốc độ quay của puli bị động sẽ giảm, tạo ra “số thấp” giúp xe tăng tốc mạnh mẽ. Ngược lại, khi puli chủ động có bán kính lớn và puli bị động có bán kính nhỏ, tốc độ quay của puli bị động sẽ tăng lên, tạo ra “số cao” giúp xe di chuyển ở tốc độ cao với vòng tua động cơ thấp, tiết kiệm nhiên liệu.
Bộ điều khiển thủy lực liên tục thay đổi bán kính của hai hệ puli, giúp tỷ số truyền biến thiên liên tục. Đây là lý do tại sao hộp số CVT không có các cấp số cố định.
Chế Độ Lùi
Để có số lùi, hộp số CVT sử dụng một bộ bánh răng hành tinh (bao gồm bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh, cần dẫn và vành đai ngoài) và ly hợp, tương tự như hộp số tự động thông thường. Đầu ra của động cơ kết nối với bánh răng mặt trời, và đầu vào của puli chủ động kết nối với cần dẫn của các bánh răng hành tinh.
Để có số lùi, hộp số CVT sử dụng thêm bộ bánh răng hành tinh ở đầu vào của hệ truyền đai
Ở chế độ tiến, động cơ dẫn động bánh răng mặt trời, làm quay bánh răng hành tinh cùng chiều. Bánh răng hành tinh sau đó làm quay cần dẫn và truyền lực vào puli chủ động.
Ở chế độ lùi, bộ ly hợp sẽ cố định vành đai ngoài, khiến bánh răng hành tinh quay ngược chiều với bánh răng mặt trời. Điều này làm cho hộp số quay ngược chiều và tạo ra số lùi.
Ưu Nhược Điểm Của Hộp Số Vô Cấp
Ưu Điểm
- Vận hành đơn giản: Hộp số CVT rất dễ sử dụng, tương tự như hộp số tự động AT. Người lái không cần phải lo lắng về việc chuyển số, giúp tập trung hơn vào việc điều khiển xe.
- Hoạt động mượt mà: Do không có các cấp số cố định, hộp số CVT chuyển số rất mượt mà, không gây giật cục, mang lại trải nghiệm lái êm ái hơn.
- Tiết kiệm nhiên liệu: Hộp số CVT có thể duy trì động cơ ở vòng tua tối ưu trong mọi dải tốc độ, giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn so với hộp số tự động thông thường, đặc biệt là khi di chuyển trong thành phố với tình trạng giao thông đông đúc.
Hộp số CVT giúp xe tiết kiệm nhiên liệu nhờ khả năng tối ưu hóa vòng tua động cơ
- Chi phí thấp và kích thước nhỏ gọn: Cấu tạo của hộp số CVT đơn giản hơn so với các loại hộp số khác, dẫn đến chi phí sản xuất thấp hơn và kích thước nhỏ gọn hơn.
Nhược Điểm
- Thiếu cảm giác chuyển số: Vì không có các cấp số rõ ràng, hộp số CVT thiếu đi cảm giác chuyển số, điều này có thể làm giảm sự hứng thú lái xe đối với một số người. Mặc dù một số nhà sản xuất đã cố gắng tạo ra các cấp số ảo, nhưng trải nghiệm vẫn không thể so sánh với hộp số tự động truyền thống.
- Yêu cầu thay dây đai định kỳ: Dây đai trong hộp số CVT cần được thay thế định kỳ sau khoảng 50.000 – 100.000 km, tùy thuộc vào khuyến cáo của nhà sản xuất.
Xe sử dụng hộp số CVT cần thay dây đai định kỳ để đảm bảo hoạt động ổn định
- Tiếng ồn lớn: Hộp số CVT thường tạo ra tiếng ồn lớn hơn so với các loại hộp số khác, đặc biệt là khi tăng tốc. Tuy nhiên, các mẫu xe hiện đại đã được cải thiện khả năng cách âm, giúp giảm thiểu tiếng ồn này.
- Chi phí bảo dưỡng và sửa chữa cao: Nếu hộp số CVT gặp sự cố, chi phí sửa chữa thường khá cao do cấu tạo phức tạp và yêu cầu kỹ thuật cao.
- Khả năng chịu mô-men xoắn thấp: Hộp số CVT thường không phù hợp với các loại xe có mô-men xoắn lớn, xe tải nặng hoặc xe thể thao do giới hạn về khả năng chịu tải của dây đai.
- Chi phí dầu hộp số cao: Hộp số CVT sử dụng loại dầu nhớt đặc biệt, khác với dầu hộp số tự động thông thường, và chi phí thay dầu thường cao hơn.
So Sánh Hộp Số Vô Cấp CVT và Hộp Số Tự Động AT
| Tính năng | Hộp số vô cấp CVT | Hộp số tự động AT |
|---|---|---|
| Chi phí | Thấp hơn | Cao hơn |
| Bảo dưỡng & Sửa chữa | Chi phí thấp hơn, cần thay dây đai định kỳ | Chi phí cao hơn |
| Tiết kiệm nhiên liệu | Tiết kiệm hơn | Kém tiết kiệm hơn |
| Hiệu suất dẫn động | Phù hợp xe nhỏ, mô-men xoắn thấp | Phù hợp mọi loại xe, chịu được mô-men xoắn cao |
| Trải nghiệm | Mượt mà, thiếu cảm giác chuyển số | Cảm giác chuyển số rõ ràng, thể thao hơn |
| Độ ồn | Ồn hơn | Êm ái hơn |
| Chi phí thay dầu | Cao hơn | Thấp hơn |
Chi phí thay dầu cho hộp số CVT thường cao hơn so với hộp số tự động AT truyền thống
Ý Nghĩa Ký Hiệu Hộp Số CVT
Các ký hiệu trên hộp số CVT tương tự như hộp số tự động AT:
- P (Park): Đỗ xe, chỉ sử dụng khi xe dừng hẳn.
- R (Reverse): Lùi xe.
- N (Neutral): Trạng thái tự do, ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số.
- D (Drive): Chế độ lái xe thông thường.
Các ký hiệu cơ bản trên hộp số CVT
Ngoài ra, một số xe còn có thêm các chế độ mở rộng:
- M (+/-) (Manual): Chế độ số tay, cho phép người lái tự chuyển số (ảo).
- S (+/-) (Sport): Chế độ thể thao, tăng cường khả năng tăng tốc.
- L (Low): Chế độ số thấp, sử dụng khi cần tải nặng hoặc lên/xuống dốc.
Ngoài các chế độ cơ bản, hộp số CVT còn có thể có các chế độ mở rộng khác
Cách Sử Dụng Hộp Số Vô Cấp CVT
Cách sử dụng hộp số CVT tương tự như hộp số tự động thông thường. Người lái chỉ cần chuyển cần số đến vị trí mong muốn (P, R, N, D) và đạp ga để di chuyển. Hộp số sẽ tự động điều chỉnh tỷ số truyền phù hợp với tốc độ và tải trọng của xe.
Tóm lại, hộp số CVT là một lựa chọn tốt cho những ai tìm kiếm một chiếc xe vận hành mượt mà, tiết kiệm nhiên liệu và dễ sử dụng. Tuy nhiên, người lái cũng cần lưu ý đến những nhược điểm của nó, như thiếu cảm giác lái thể thao và chi phí bảo dưỡng có thể cao hơn.