Hộp số vô cấp CVT là gì? Ưu nhược điểm và cách sử dụng

Hộp số tự động vô cấp CVT là gì? Ưu nhược điểm hộp số CVT như thế nào? Cách sử dụng hộp số vô cấp khác hộp số có cấp không?

Hiện nay rất nhiều mẫu xe ô tô từ xe cỡ nhỏ như Toyota Wigo, Nissan Sunny, Honda City… đến cả các dòng xe gầm cao như Toyota Corolla Cross, Honda HR-V… hay xe 7 chỗ như Honda CR-V, Mitsubishi Outlander… đều sử dụng hộp số vô cấp CVT. Vậy so với hộp số tự động AT thường thấy thì hộp số tự động vô cấp CVT có gì khác?

Hộp số tự động vô cấp là gì?

Hộp số vô cấp (tiếng Anh là Continuously Variable Transmission, viết tắt CVT) là một loại hộp số có thể thay đổi tỷ số truyền liên tục mà không phân theo từng cấp số. Bởi hộp số này tạo nên các tỷ số truyền bằng dây đai và 2 hệ pulley, không phải bằng các bánh răng như các loại hộp số ô tô khác.

Hộp số tự động vô cấp và có cấp đều là hộp số tự động, đều được điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực. Tuy nhiên, hộp số vô cấp khác hộp số có cấp khi một loại không có các cấp số, một loại được phân chia nhiều cấp số như 1, 2, 3, 4…

Về lịch sử hộp số vô cấp, theo nhiều nguồn tin, hộp số CVT đã được danh hoạ Leonardo Da Vinci phác hoạ lần đầu vào năm 1490. Năm 1886, hộp số con lăn đầu tiên được chứng nhận bằng phát minh. Năm 1939, hộp số tự động toàn phần hoạt động trên một hệ thống bánh răng hành tinh được giới thiệu.

Năm 1958, nhà sản xuất DAF (Hà Lan) đã chế tạo hộp số CVT và ứng dụng cho xe ô tô của mình. Năm 1989, hãng xe Subaru cũng sử dụng hộp số CVT trên mẫu xe Subaru Justy GL bán tại Mỹ. Năm 2004, hãng xe Ford phát triển hộp số CVT và ứng dụng trên các mẫu xe ô tô mới của mình.

Hiện nay, hộp số vô cấp CVT được nhiều hãng xe ô tô sử dụng như: hãng Honda, hãng Toyota, hãng Mitsubishi, hãng Nissan…

Cấu tạo hộp số vô cấp CVT

Khác với hộp số tự động (AT) hay hộp số sàn ô tô (MT), hộp số vô cấp không hoạt động dựa trên các cặp bánh răng mà dựa vào hệ thống dây đai truyền cho phép thay đổi liên tục và vô cấp.

Cấu tạo hộp số vô cấp CVT gồm có:

• Dây đai truyền độngbằng thép
• Bánhđai chủ động (pulley đầu vào) kết nối để nhận mô men từ động cơ
• Bánhđai bị động (pulley đầu ra) kết nối đầu ra hộp số

Banh đai trong hộp số vô cấp là một hệ pulley với đường kính có thể thay đổi. Hệ pulley này được cấu tạo từ 2 khối hình nón góc nghiêng 20 độ, có đỉnh nằm đối diện nhau. Một nửa pulley cố định, nửa còn lại có thể trượt trên trục. Do đó 2 nửa pulley này có thể thay đổi khoảng cách tiến gần lại nhau hoặc tách xa nhau.

Nguyên lý làm việc hộp số vô cấp

Số tiến

Hệ pulley được điều khiển bởi một bộ điều khiển thuỷ lực. Bộ điều khiển này sẽ làm 2 nửa pulley của hệ pulley chủ động hoặc hệ pulley bị động tiến lại gần hoặc tách xa nhau. Trên mỗi pulley, khi 2 nửa pulley tiến lại gần, bán kính pulley đó sẽ tăng lên, dây đai được nâng ra xa tâm. Khi 2 nửa pulley tách ra, bán kính pulley đó giảm xuống, dây đai nằm lọt giữa 2 nửa pulley và gần tâm hơn.

Khi bán kính 1 pulley tăng lên thì bán kính pulley còn lại sẽ giảm. Điều này đảm bảo dây đai luôn bám chặt kết nối liên tục với 2 pulley. Chính sự tăng giảm bán kính của pulley chủ động và pulley bị động giúp xác lập nên “tỷ số truyền” của hộp số.

Nếu pulley chủ động có bán kính nhỏ, pulley bị động có bán kính lớn thì tốc độ quay của pulley bị động sẽ giảm, tạo ra được “số thấp”. Ngược lại, nếu pulley chủ động có bán kính lớn, pulley bị động có bán kính nhỏ thì tốc độ quay của pulley bị động sẽ tăng lên, tạo ra được “số cao”.

Bộ điều khiển thuỷ lực làm thay đổi bán kính của 2 hệ pulley giúp tỷ số truyền có thể biến thiên liên tục. Đây chính là lý do vì sao hộp số CVT không có các cấp số cố định mà thay đổi vô cấp.

Số lùi

Để có số lùi, người ta lắp thêm trước đầu vào của hệ truyền đai 1 bộ bánh răng hành tinh (gồm bánh răng mặt trời ở giữa, bánh răng hành tinh nhỏ xung quanh, cần dẫn, vành đai ngoài) và ly hợp giống như của hộp số tự động. Đầu ra từ động sẽ kết nối với bánh răng mặt trời. Đầu vào của pulley chủ động sẽ kết nối với cần dẫn của các bánh răng hành tinh.

Với số tiến bình thường, động cơ sẽ dẫn động bánh răng mặt trời quay, bánh răng mặt trời dẫn động bánh hành tinh quay cùng chiều. Khi bánh răng hành tinh quay thì cần dẫn sẽ quay và truyền lực vào pulley chủ động.

Với số lùi, bộ ly hợp sẽ làm cố định vành đai ngoài khiến bánh răng hành tinh quay ngược chiều lại với bánh răng mặt trời. Điều này khiến hộp số quay ngược chiều và cho ra số lùi.

Ưu nhược điểm của hộp số vô cấp

Ưu điểm

• Vận hành đơn giản

Một ưu điểm khác của hộp số tự động vô cấp CVT là người lái xe có thể vận hành xe một cách đơn giản và dễ dàng. Cách lái tương tự như hộp số tự động AT. Số vòng tua được tối ưu trong mọi tốc độ di chuyển giúp giảm thất thoát lực so với hộp số tự động thông thường. Nhờ đó xe có được phản hồi nhanh nhạy hơn, mượt mà hơn.

• Hoạt động mượt, không bị giật

Do hoạt động dựa trên hệ pulley và dây đai, không phân theo từng cấp số nên hộp số vô cấp CVT có ưu điểm vận hành mượt mà, không bị giật khi chuyển số. Hộp số phản ứng nhanh nhạy khi xe tăng/giảm tốc.

• Tiết kiệm nhiên liệu

Hộp số vô cấp có ưu điểm không phân cấp số, có thể thay đổi tỷ số truyền động ở mọi dải tốc độ. Do đó, mức tiêu hao nhiên liệu được tối ưu hơn so các loại hộp số có cấp. Thể hiện rõ nhất khi xe phải tăng giảm tốc liên tục lúc chạy trong thành phố. Chính ưu điểm này mà nhiều mẫu xe đô thị hiện nay đang có xu hướng dần chuyển qua sử dụng hộp số CVT thay vì hộp số tự động AT.

• Chi phí thấp, kích thước nhỏ gọn

Hộp số vô cấp CVT có cấu tạo và nguyên lý làm việc đơn giản hơn các loại hộp số có cấp như hộp số sàn, hộp số tự động, hộp số DCT… Do đó, giá thành hộp số CVT thường thấp hơn. Kích thước khá nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ. Đây là lý do vì sao các dòng xe phổ thông giá rẻ hiện nay thường sử dụng hộp số CVT.

Nhược điểm

• Khócảm nhận chuyển số

Cấu tạo hộp số sàn, hộp số tự động AT hay hộp số DCT… đều có cấp với các bộ bánh răng và ly hợp tương ứng từng cấp số. Do đó khi xe chuyển số cho cảm giác lên số hay xuống số.

Còn ở hộp số vô cấp CVT, do không phân cấp nên hầu như không có được cảm giác chuyển số. Nhà sản xuất vẫn thiết lập thêm chế độ chuyển số với nhiều cấp số ảo khác nhau. Người lái có thể chuyển qua chế độ số tay hay bán tự động điều chỉnh từ cần số hay lẫy chuyển số. Tuy nhiên nhìn chung trải nghiệm sẽ không mấy chân thật. Do đó, dù là các dòng xe cỡ nhỏ nhưng nếu được định hướng theo phong cách lái thể thao thì nhà sản xuất sẽ dùng hộp số AT thay vì CVT.

• Phải thay dây đai định kỳ

Hộp số CVT dẫn động bằng dây đai. Sau thời gian sử dụng, dây đai này sẽ bị giãn, trượt… làm giảm hiệu quả hoạt động. Do đó cần phải thay định kỳ. Theo lời khuyên của các hãng xe, nên thay mới hệ thống dây đai sau mỗi 50.000 – 100.000 km để đảm bảo hộp số CVT hoạt động tốt.

• Tiếng ồn lớn

Tiếng ồn của hộp số CVT thường khá lớn. Đây vốn là nhược điểm chung thường gặp ở những xe dùng hộp số CVT. Nhưng hiện với các dòng xe sedan, SUV… từ hạng B trở lên, nhà sản xuất thường gia cố thêm cách âm khá kỹ. Nên tiếng ồn từ hộp số không còn quá phiền nhiễu.

• Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa cao

Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa hộp số CVT nếu bị lỗi hộp số trong quá trình sử dụng thường khá cao.

• Khôngchịu được mô men xoắn cao

Đây là yếu điểm lớn nhất của hộp số tự động vô cấp. Do truyền động bằng dây đai nên hộp số CVT không chịu được mô men xoắn cao. Cũng chính vì nhược điểm này mà hộp số CVT chỉ thích hợp với những dòng xe cỡ nhỏ, không hợp dùng cho những xe cần sức kéo lớn, tải nặng, xe thể thao…

• Giá dầu hộp số vô cấp CVT khá cao

Hộp số vô cấp CVT sử dụng loại dầu nhớt riêng, không dùng chung với dầu hộp số ô tô tự động. Chi phí thay nhớt hộp số vô cấp thường cao hơn hộp số tự động AT.

So sánh hộp số vô cấp và có cấp

Chi phí: Hộp số vô cấp có giá thấp hơn.

Bảo dưỡng & sửa chữa: Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa hộp số vô cấp thấp hơn các loại hộp số tự động có cấp. Tuy nhiên hộp số vô cấp cần phải thay dây đai định kỳ.

Mức tiêu hao nhiên liệu: Hộp số vô cấp tiết kiệm nhiên liệu hơn do tỉ số truyền không bị phân cấp.

Hiệu suất dẫn động: Vì dẫn động bằng dây đai nên hộp số vô cấp chỉ hợp với những dòng xe cỡ nhỏ. Trong khi hộp số tự động có cấp dẫn động bằng bánh răng nên hiệu suất cao hơn, có thể chịu được mô men xoắn cao, phù hợp dùng cho mọi dòng xe.

Trải nghiệm: Về độ mịn khi chuyển số thì hộp số vô cấp mịn hơn do không có cấp. Nhưng về cảm giác chuyển số, sự phản hồi khi chuyển số, trải nghiệm thể thao… thì hộp số có cấp tốt hơn.

Độ ồn: Hộp số vô cấp thường ồn nhiều hơn các loại hộp số có cấp.

Chi phí thay dầu: Dầu hộp số vô cấp giá cao hơn hộp số tự động AT thông thường.

Ý nghĩa ký hiệu hộp số CVT

Ký hiệu hộp số CVT khá giống với ký hiệu số tự động AT với các ký hiệu phổ biến sau:

• P: Chế độ đỗ xe, chỉ sử dụng khi xe đang ở trạng thái dừng hẳn
• R: Chế độ lùi xe
• N: Chế độ tự do, xe ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số, thường dùng khi cần đẩy xe hay kéo xe…
• D: Chế độ chạy xe, đây là chế độ chính dùng khi xe chạy

Bên cạnh các ký hiệu trên, giống như xe số tự động AT, nhiều nhà sản xuất còn trang bị thêm cho xe số tự động CVT một số chế độ mở rộng với các ký hiệu:

• M+/-: Chế độ số tay. Tuy là hộp số tự động vô cấp nhưng nhà sản xuất vẫn thiết lập thêm các cấp số ảo. Với chế độ này, người lái có thể thực hiện lên số và xuống số bằng tay.
• S+/-: Chế độ thể thao, cho phép người lái có thể tự chuyển số như chế độ M.
• L: Chế độ số thấp, có độ hãm lớn, thường dùng khi xe cần tải nặng, lên/xuống đèo dốc…

Cách sử dụng hộp số vô cấp

Cách sử dụng xe hộp số CVT tương tự như cách lái xe số tự động thông thường. Người lái chỉ cần chuyển cần số về chế độ lái phù hợp. Việc chuyển số đã được điều khiển tự động, người lái không cần phải đạp côn và chuyển số như cách chạy xe số sàn.

Đình Khánh