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? Nó có ưu nhược điểm và sự khác biệt ra sao so với các loại hộp số MT và AT như thế nào ? Chúng ta cùng nhau bắt đầu tìm hiểu nhé
1. Hộp số CVT là gì?
Hộp số CVT là từ viết tắt của Continuously Variable Transmission, tức hộp số biến thiên vô cấp. Ngày nay, loại hộp số này ngày càng xuất hiện nhiều trên các mẫu xe ô tô mới, chủ yếu là các dòng xe cỡ nhỏ giá rẻ. Điển hình như nhiều sản phẩm xe của các thương hiệu ô tô nổi tiếng trên thế giới như Honda, Audi, Nissan hay GM,…đều đã được áp dụng.
2. 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.
Sau đó, chiếc SUV Saturn Vue trở thành mẫu xe đầu tiên của hãng được ứng dụng công nghệ CVT. Tiếp đến Ford cũng bắt đầu triển khai áp dụng loại hộp số này.
Còn tại Việt Nam, hộp số CVT cũng được xuất hiện từ rất lâu, khởi đầu là chiếc Mitsubishi Lancer Gala chắc hẳn đã được nhiều người biết đến. Cho đến nay, nó đã được áp dụng rộng rãi hơn từ dòng xe phổ thông đến xe hạng sang, điển hình như Toyota Vios, Toyota Corolla Altis, Honda City,…
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.
3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số CVT
Loại hộp số này có 3 bộ phận tương tự như các loại hộp số khác gồm: một hệ thống puli (ròng rọc) gồm puli đầu vào gắn với trục quay của động cơ, puli đầu ra dẫn đến bánh xe và dây đai truyền bằng cao su hoặc kim loại có công suất cao. Điểm đặc biệt của hộp số CVT là không có các cấp số nên hoạt động của nó đơn giản hơn các loại hộp số khác có cả một hệ thống “bánh răng, phanh, ly hợp” rất nhiều.
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.
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.
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.
4. Ưu – 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.
- Khả năng 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 nhanh và giảm thất thoát lực so với hộp số tự động thông thường.
- 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.
- 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.
- 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.
5. So sánh hộp số CVT với các loại hộp số thông thường khác
So sánh hộp số CVT với hộp số MT:
Hộp số MT (còn được gọi là số sàn hoặc số tay), tức là người lái phải độc lập hoàn toàn việc sang số sao cho phù hợp nhất, đồng thời kết hợp linh hoạt với chân côn để xe hoạt động được trơn tru. Vì vậy :
+ Xe sử dụng hộp số sàn giúp tài xế có cảm giác lái xe chuyên nghiệp hơn trong khi hộp số CVT thì không.
+ Xe số sàn yêu cầu người lái tập trung nhấp nhả côn, sang số cho phù hợp, khiến lái xe cảm thấy mỏi chân, đặc biệt là khi phải lái xe trong thành phố đông đúc, dừng chờ nhiều đèn đỏ. Ngược lại người lái xe sử dụng hộp số CVT sẽ cảm thấy rất nhàn.
So sánh hộp số CVT với hộp số AT:
Hộp số AT (còn được gọi là số tự động), loại hộp số này sẽ đảm nhiệm mọi thao tác sang số (tức sang số tự động) phù hợp với điều kiện vận hành của xe. Trong AT đã bao gồm hộp số CVT và loại hộp số khác gọi là DCT (hộp số tự động ly hợp kép). Hộp số DCT cũng giúp người lái “thoát” khỏi pê-đan côn ly hợp khi chuyển số.
Tuy hộp số CVT không bị cảm giác giật cục khi sang số nhưng lại có khả năng tăng tốc không bốc bằng hộp số có cấp như AT.
7. Một số ưu điểm của hộp số CVT trên các dòng xe cỡ nhỏ
Không sử dụng bộ truyền bằng hệ thống bánh răng ăn khớp như hộp số MT và AT thông thường, hộp số vô cấp CVT hoạt động dựa trên bộ truyền đai và tạo ra tỷ số truyền biến thiên liên tục. Điều này dẫn đến khả năng truyền tải mô men một cách mượt mà và tạo ra cảm giác điều khiển êm ái.
Khi tăng tốc, chiếc xe sẽ được gia tốc một cách nhẹ nhàng như đang nằm trong một dòng chảy, không còn những gián đoạn trong việc thay đổi thiết bị.
Việc trang bị hộp số vô cấp CVT giúp sự kết hợp giữa động cơ và hộp số hiệu quả hơn so với hộp số thường. Nhờ có hộp số CVT, động cơ có thể vận hành ở khoảng giữa của mô men xoắn tối đa và công suất tối đa. Điều này giúp cho động cơ luôn có khả năng hoạt động ở tốc độ vòng quay tối ưu nhất, nhờ đó chiếc xe vận hành tiết kiệm nhiên liệu hơn và giảm lượng khí thải ra môi trường.
Hộp số CVT được cấu thành nên bởi số lượng chi tiết ít hơn và kết cấu đơn giản, gọn nhẹ hơn. Nhờ đó, giá thành sản xuất của hộp số CVT rẻ hơn đáng kể so với hộp số tự động AT 7-8 cấp số. Đây có thể xem là một trong những lý do chính dẫn đến hộp số vô cấp xuất hiện phổ biến trên những mẫu xe bình dân cỡ nhỏ có mức giá vừa phải như các mẫu xe hạng B, C, … Nhờ đó, các nhà sản xuất tối ưu được khả năng vận hành và giá thành sản xuất xe nhằm đưa ra những sản phẩm mang tính cạnh tranh cao trên thị trường.
7. Kết luận
Qua những phân tích ở trên có thể thấy mỗi loại hộp số được sử dụng trên xe ô tô đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Do đó, người tiêu dùng có thể dựa vào sở thích và điều kiện lái xe hàng ngày của mình để chọn loại hộp số phù hợp nhất.
Tạp Chí Bốn Bánh tổng hợp
