Hộp số CVT là gì? Tìm hiểu hộp số CVT (Phần 1)

Một bộ phận không thể thiếu trên bất kỳ chiếc ô tô nào đó là hộp số. Nhưng trên thị trường hiện nay có quá nhiều loại hộp số khiến cho người sử dụng hoang mang khoang biết lựa chọn. Vậy đầu tiên chúng ta hãy đi tìm hiểu hộp số CVT là gì? 

Hộp số CVT là gì? 

Như chúng ta đã biết, hộp số là thuật ngữ dùng để chỉ bộ phận có nhiệm vụ thay đổi tỷ số tốc độ giữa động cơ và cầu chủ động. Vậy hộp số CVT là gì? CVT là cụm từ viết tắt của Continuously Variable Transmission tức là hộp số biến thiên vô cấp.

Lịch sử hình thành của hộp số CVT

Cách đây hơn 500 năm, vào năm 1490, Leonardo da Vinci là người đã phác hoạ ra ý tưởng về một hộp số vô cấp. Năm 1886, hộp số con lăn đầu tiên được đăng ký bản quyền phát minh. Adiel Dodge đã là người nhận bằng sáng chế của Mỹ về hộp số CVT kiểu con lăn vào năm 1935.

Năm 1939, hộp số tự động toàn phần dựa trên hệ thống bánh răng hành tinh chính thức ra đời. Năm 1958, một người Hà Lan tên là Daf đã sản xuất loại hộp số này cho xe ô tô. Chiếc Subaru Justy GL là sản phẩm đầu tiên sở hữu hộp số vô cấp biến thiên được bán ra tại Mỹ vào năm 1989.

Cấu tạo hộp số CVT

Hộp số CVT thông thường sẽ gồm 3 bộ phận: đai truyền bằng kim loại hoặc cao su có công suất cao, một hệ puli (ròng rọc) có đầu vào thay đổi gắn với trục quay động cơ, một hệ puli đầu ra dẫn đến bánh xe. Cụ thể, cả hai puli đầu vào/ra đều được tạo thành bởi hai khối hình nón nghiêng 20 độ, đặt đối diện nhau. Bên trong rãnh giữa hai khối hình nón này có một dây đai chạy và khoảng cách giữa chúng có thể được thay đổi. Khi hai hình khối tách xa nhau, dây đai ngập sâu vào trong rãnh và bán kính của dây đai quấn quanh puli sẽ giảm đi. Ngược lại, khi chúng ở gần nhau thì bán kính dây đai sẽ tăng lên. Để tạo ra lực cần thiết thay đổi khoảng cách giữa hai khối hình nón, CVT có thể sử dụng áp suất thuỷ lực hoặc lò xo.

Theo nghiên cứu, hộp số CVT có bộ vi xử lý và các cảm biến với chức năng theo dõi và điều khiển nhưng 3 nhân tố chính trên vẫn là yếu tố quan trọng để hộp số vận hành được. 

Hệ puli và dây đai có đường kính thay đổi thường bắt cặp đi với nhau. Đối với puli đầu vào (còn được gọi là puli chủ động) được nối với trục quay của động cơ, tiếp nhận năng lượng trực tiếp từ động cơ đưa vào hộp số. Còn puli đầu ra (còn được gọi là puli bị động) được nối với puli đầu vào và truyền mô-men xoắn đến trục truyền động dẫn đến bánh xe.

Khoảng cách giữa trục puli với điểm quấn của dây đai được gọi là bán kính quay và từ tỷ số bán kính quay của puli chủ động và bán kính quay của puli bị động sẽ xác lập ra “số” của hộp số. Khi bán kính của hệ puli thay đổi giúp cho tỷ số truyền được thay đổi một cách liên tục. Chính vì thế mà hộp số CVT không có hộp số cố định và nó có thể chạy ở bất cứ thời điểm nào hay bất cứ loại động cơ và tốc độ nào của xe.

Nguyên lý hoạt động của hộp số CVT

Hộp số tự động vô cấp CVT không hề có các cấp số vì thế hộp số này khi chuyển số qua rất mượt mà và uyển chuyển từ đó giúp tiết kiệm nhiên liệu và nguyên lý hoạt động của nó cũng đơn giản hơn rất nhiều.

Về nguyên lý hoạt động, hộp số CVT không sử dụng các cặp bánh răng để thay đổi tỉ số truyền cho từng cấp số, thay vào đó nó dùng hệ thống gồm 2 ròng rọc (Pulley) được nối với nhau bằng dây curoa (có thể bằng kim loại hoặc cao su chịu lực). Để xe tăng tốc hay giảm tốc, rãnh của mỗi ròng rọc sẽ trượt vào – ra để thay đổi độ cao của từng đầu dây curoa, tỷ số thay đổi của bán kính quay trên ròng rọc này sẽ tạo nên “cấp số” cho xe.

Ưu và Nhược điểm của hộp số CVT

Ưu điểm của hộp số CVT:

• Tạo cảm giác mượt mà, êm ái, loại bỏ hiện tượng giật cục khi sang số nhờ dải tỷ số truyền biến thiên liên tục.
• Giảm độ ồn của động cơ, giúp người lái bớt căng thẳng khi lái xe nếu hộp số CVT được thiết lập phù hợp.
• Tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải ra môi trường tốt hơn nhờ động cơ luôn được hoạt động ở tốc độ vòng quay tối ưu.
• Thích ứng tốt với sự thay đổi trạng thái, như tăng giảm ga và vận tốc nên không còn tình trạng “đuối” số khi xe giảm tốc, đặc biệt là lúc lên dốc.
• Tăng tốc nhẹ nhàng, liên tục, không bị giật và giảm thất thoát lực so với hộp số tự động thông thường, tạo sự thoải mái cho người lái
• Cấu trúc, thiết kế đơn giản, gọn nhẹ, vận hành đơn giản, ít gặp lỗi trong quá trình sử dụng.
• Chi phí sản xuất ít tốn kém, giúp giá thành sản phẩm hạ thấp hơn do chỉ cần sử dụng 2 dòng dọc và 1 dây đai chuyển động từ đó giá thành thấp hơn
• Ít bị hư hỏng và công tác sửa chữa đơn giản và chi phí rẻ

Nhược điểm của hộp số CVT:

• Hộp số CVT không chịu được mô-men xoắn cao, người lái khó cảm nhận được cảm giác khi chuyển số, do đó không ứng dụng được với các dòng xe thể thao.
• Khi truyền công suất lớn có thể sinh ra hiện tượng trượt đai.
• Tỷ số truyền biến thiên vô cấp khá chậm nên khả năng tăng tốc của xe có phần kém hơn so với các hộp số thông thường.
• Dây đai của hộp số CVT cũng có khả năng bị trượt và kéo giãn, làm giảm hiệu suất hoạt động.
• Tiếng ồn lớn hơn so với bình thường
• Tuổi thọ dầu trong hộp số CVT sẽ thấp hơn hộp số thường

Ứng dụng hộp số CVT trong các hãng và dòng xe hiện nay

Ngày nay, hộp số CVT ngày càng được ứng dụng trong nhiều mẫu xe. Khởi đầu là chiếc Mitsubishi Lancer Gala cho đến các thương hiệu xe phổ biến hiện nay như Honda, Toyota, Nissan, Audi, GM như điển hình các dòng xe: Toyota Vios, Toyota Corolla Altis, Honda City, Mitsubishi Outlander hoặc Renault Megane,…

Ngoài việc áp dụng trên xe ô tô, nó còn được xuất hiện trên nhiều phương tiện khác như đầu kéo (tractor), xe trượt tuyết (snowmobile) và scooter.