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?
Hộp số vô cấp CVT 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 họa 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 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.
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 động bằng thép: Được cấu tạo từ các tấm thép mỏng ghép lại với nhau. Dây đai này có thiết kế đặc biệt giúp nó chịu được tải trọng lớn và khả năng mài mòn cao. Chức năng chính của dây đai truyền động là chuyển đổi lực giữa bánh đai chủ động và bánh đai bị động, cho phép duy trì tỷ lệ truyền động thay đổi liên tục. Điều này giúp điều chỉnh tốc độ và lực kéo của xe một cách mượt mà và hiệu quả, mang lại trải nghiệm lái xe êm ái.
- Bánh đai chủ động (pulley đầu vào): Nhiệm vụ chính của bánh đai này là tiếp nhận và truyền mô-men xoắn từ động cơ đến các bộ phận khác của hệ thống hộp số. Bánh đai chủ động kết nối trực tiếp với động cơ và có chức năng chuyển đổi mô-men xoắn thành lực truyền động cho hệ thống hộp số. Khi động cơ hoạt động, bánh đai chủ động sẽ quay, kéo theo dây đai truyền động bằng thép để truyền lực sang bánh đai bị động. Cấu tạo của bánh đai chủ động thường là dạng hình nón với khả năng điều chỉnh đường kính, cho phép thay đổi tỷ lệ truyền động liên tục.
- Bánh đai bị động (pulley đầu ra): chức năng chính của bánh đai bị động là tiếp nhận lực từ dây đai thép do bánh đai chủ động truyền tới. Sau đó truyền lực này đến các bộ phận khác của hộp số, cuối cùng dẫn đến các bánh xe. Khi bánh đai chủ động quay, bánh đai bị động sẽ quay theo. Từ đó truyền lực một cách liên tục và hiệu quả, điều chỉnh tốc độ di chuyển của xe tùy thuộc vào yêu cầu vận hành. Bánh đai bị động được thiết kế với cấu trúc hình nón và khả năng thay đổi đường kính tương tự như bánh đai chủ động.
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.
Giải thích các ký hiệu trên 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…
Nguyên lý hoạt động của hộp số vô cấp CVT
Nguyên lý hoạt động 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.
Nguyên lý hoạt động 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 CVT
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
- Khó cảm 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.
- Không chịu 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.
Những lưu ý khi lái xe hộp số vô cấp
Hiểu Về Cách Hoạt Động Của CVT
Hộp số vô cấp CVT không có các cấp số cố định như hộp số sàn hay tự động truyền thống. Thay vào đó, nó điều chỉnh tỷ lệ truyền động một cách liên tục để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. Do đó, bạn sẽ không cảm nhận được sự chuyển số mà sẽ trải nghiệm quá trình tăng tốc mượt mà hơn.
Sử Dụng Chế Độ Lái Phù Hợp
Xe trang bị hộp số CVT thường có nhiều chế độ lái khác nhau như Eco, Normal, và Sport. Hãy chọn chế độ lái phù hợp với điều kiện đường và nhu cầu của bạn. Ví dụ, chế độ Eco giúp tiết kiệm nhiên liệu tối đa, trong khi chế độ Sport cung cấp trải nghiệm lái thể thao hơn.
Điều Khiển Chân Ga Một Cách Nhẹ Nhàng
Việc điều chỉnh chân ga từ từ và nhẹ nhàng là rất quan trọng khi lái xe với hộp số CVT. Điều này không chỉ giúp xe vận hành mượt mà mà còn tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu. Hạn chế việc đạp chân ga mạnh và đột ngột vì điều này có thể làm giảm hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và gây căng thẳng không cần thiết cho hộp số.
Lưu Ý Khi Khởi Động Và Tăng Tốc
Khi khởi động xe, hãy nhả chân phanh một cách từ từ để xe có thể lăn bánh mượt mà mà không gây áp lực đột ngột lên hộp số. Khi tăng tốc, hãy tăng tốc một cách đều đặn để hộp số có thể điều chỉnh tỷ lệ truyền động một cách hiệu quả.
Sử Dụng Phanh Động Cơ Đúng Cách
Hộp số CVT thường không có chức năng phanh động cơ mạnh mẽ như hộp số sàn hoặc tự động có cấp số. Vì vậy, khi cần giảm tốc độ, bạn nên kết hợp việc nhả ga và sử dụng phanh cơ khí một cách hợp lý để giảm áp lực lên hệ thống hộp số.
Tránh Sử Dụng Chế Độ ‘Neutral’ Khi Xuống Dốc
Nhiều người có thói quen chuyển sang chế độ ‘Neutral’ khi xuống dốc để tiết kiệm nhiên liệu, nhưng đây là một thói quen không an toàn và không hiệu quả với hộp số CVT. Chế độ này không giúp bạn tiết kiệm nhiên liệu và còn có thể làm giảm khả năng kiểm soát xe khi xuống dốc.
