Hộp số CVT là gì? Nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm

09:46 | 01/07/2022 - Nguyễn Duy
Hộp số biến thiên vô cấp (CVT) đang dần trở nên phổ biến hơn, mang lại nhiều trải nghiệm mới mẻ so với các loại hộp số cũ như số tự động, số sàn hay ly hợp kép...

Hộp số là một bộ phận quan trọng của xe, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lái của tài xế trong quá trình sử dụng. Đây cũng là một vấn đề cần cân nhắc trước khi lựa chọn mua một chiếc xe.

Hộp số CVT
Hộp số biến thiên vô cấp CVT

Hộp số biến thiên vô cấp (CVT) hiện nay được lắp đặt khá phổ biến, từ những chiếc xe phổ thông đến những chiếc xe hạng sang. Vậy CVT có gì khác so với hộp số tự động (AT) thông thường? Tại sao kêu hộp số CVT "lắm tài nhiều tật"? Hãy cùng tìm hiểu ở bài viết dưới đây:

Hộp số CVT là gì?

Hộp số vô cấp (viết tắt CVT) có tên tiếng anh Continuously Variable Transmission 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 cvt là gì?
Hộp số vô cấp CVT

Các hộp số nói chung có tác dụng thay đổi tỉ số tốc độ giữa động cơ và cầu chủ động. Hiểu đơn giản, nếu xe không có hộp số, nó chỉ có thể di chuyển với 1 tốc độ cực đại duy nhất. Lúc này xe không thể tự động tăng tốc khi lên dốc nên di chuyển gặp rất nhiều khó khăn.

Chính vì vậy, hộp số sử dụng hệ thống bánh răng kích cỡ không đồng đều để biến đổi mô-men xoắn của động cơ. Nhờ vậy xe mới điều chỉnh được tốc độ phù hợp trong các điều kiện di chuyển khác nhau. Như là khởi hành, tăng tốc, leo hay xuống dốc,…

Hộp số vô cấp CVT không sử dụng cặp bánh răng để tạo tỷ số truyền như hộp số tự động truyền thống. Thay vào đó dùng hệ thống pulley (ròng rọc) kết hợp dây đai truyền. Hệ hai ròng rọc này có khả năng thay đổi đường kính. Từ đó, có thể thay đổi tỷ số truyền một cách êm ái.

Các ký hiệu trên hộp số CVT có ý nghĩa gì?

  • P: Chế độ đỗ xe, chỉ sử dụng khi xe đang ở trạng thái dừng hẳn
  • R: Chế độ lùi xe
  • N: Chế độ chạy không tải, xe ngắt kết nối giữa động cơ và hộp số
  • D: Chế độ chạy xe, đây là chế độ chính dùng khi xe chạy
Các ký hiệu trên hộp số CVT

Nhiều hãng 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…

Cấu tạo hộp số vô cấp CVT

Không phức tạp như hộp số tự động kiểu hành trình, với đủ loại bánh răng hay phanh đĩa, ly hợp. Cấu tạo hộp số CVT đơn giản hơn rất nhiều. Nhìn chung, nó bao gồm 3 phần cơ bản như sau:

  • Dây đai bằng kim loại hoặc cao su có công suất lớn. Dây đai hộp số CVT bằng kim loại thì ít bị trượt và độ bền cao hơn. Nó cho phép hộp số vô cấp này làm việc với mô-men động cơ lớn và êm ái hơn hẳn đai cao su.
  • Hệ ròng rọc (pulley) đầu vào thay đổi, gắn với trục quay của động cơ.
  • Hệ ròng rọc (pulley) đầu ra dẫn đến bánh xe.
Cấu tạo hộp số CVT

Ngoài ba bộ phận chính, hộp số CVT cũng bao gồm bộ vi xử lý, cảm biến chức năng giúp theo dõi và điều khiển. Tuy nhiên, ba thành phần trên mới là yếu tố cốt lỗi của bộ truyền động này. Do có cấu tạo đặc biệt, nên cơ chế hoạt động của CVT cũng không giống các kiểu hộp số thông thường.

Nguyên lý hoạt động của hộp số biến thiên 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.

Nguyên lý hoạt động của hộp số CVT

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 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

  • Tăng tốc cố định và liên tục từ khi xuất phát tới khi đạt ngưỡng tốc độ hành trình. Hạn chế tình trạng bị giật khi vào số. Cho cảm giác xe chạy êm và mềm mại hơn hẳn.
  • Đảm bảo xe luôn ở trong giải công suất tối ưu, ở bất cứ tốc độ nào của ô tô. Nhờ đó gia tăng tối đa hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu.
  • Xử lý tốt hơn các biến đổi điều kiện như tăng ga, tăng tốc. Hạn chế trình trạng giảm tốc đột ngột khi vào số hay lúc lên dốc.
  • Tiết kiệm năng lượng hơn các dòng hộp số tự động thông thường.
  • Điều khiển tốt hơn trong dải tốc độ của động cơ xăng.
  • Có thể kết hợp cùng các phiên bản ly hợp của bộ ly hợp cơ khí. Được thay đổi các bộ chuyển đổi thủy lực kém hiệu quả.

Nhược điểm

  • Độ ồn cao là một trong những điểm trừ lớn nhất của CVT. Dù nó có trang bị hộp số cấp giả lập hay không.
  • Dây đai hộp số CVT vẫn chưa thể chịu được động cơ công suất lớn, mô-men xoắn cao. Bởi vậy, chúng không được sử dụng ở các dòng xe thể thao.
  • Chi phí thay thế phụ tùng, sửa chữa cho hộp số CVT khá đắt đỏ.
  • Hộp số CVT quá nóng
  • Mất gia tốc đột ngột
  • Trượt, giật và bị rung

Cách sử dụng hộp số CVT

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.

So sánh hộp số CVT và hộp số AT và MT

Điểm khác biệt giữa hộp số vô cấp CVT và hộp số tự động AT

Trên thực tế, hộp số CVT và hộp số tự động AT vẫn được gọi chung là hộp số tự động, cả hai loại hộp số này đều hoạt động và được điều khiển bằng hệ thống thủy lực. Nhưng:

  • Hộp số vô cấp CVT: Có thể thay đổi tỷ lệ truyền động liên tục mà không phân chia theo từng cấp số / hoạt động dựa trên dây đai truyền động.
  • Hộp số tự động AT: Thay đổi tỷ lệ truyền động nhưng phải tuân theo các cấp số được chia như 4,5,6,... / Hoạt động dựa trên bánh răng.

Điểm khác biệt giữa hộp số vô cấp CVT và hộp số sàn MT

  • Hộp số sàn MT: hay còn gọi là hộp số tay nghe tên gọi thôi đã biết được khi sử dụng hộp số này người lái hoàn toàn phải đặt tay lên cần số liên tục bởi các thao tác chuyển số, vào số đều phụ thuộc vào cần số và người lái. Hộp số này mang đến cảm giác lái chuyên nghiệp hơn, mặc dù hơi bỏ công một chút.
  • Hộp số vô cấp CVT: Mọi hoạt động vào số, chuyển số đều được thực hiện tự động. Người lái nhàn hạ hơn nhưng không mang lại cảm giác lái xe thực thụ.

Nói chung, ô tô dùng hộp số CVT sẽ thích hợp với người tìm kiếm một chiếc xe “lành” kiểu gia đình. Những người không yêu cầu “cảm giác lái” quá cao.  Xe giúp tiết kiệm chi phí nhiên liệu đáng kể. Với những ai đam mê tốc độ và đề cao cảm giác lái, các dòng hộp số dùng bánh răng truyền thống sẽ phù hợp hơn.

Theo Tạp chí Người Đưa Tin - Link gốc