Hộp Số CVT Là Gì? Nguyên Lí Hoạt Động Của Hộp Số CVT

Hộp số CVT là gì? Ưu điểm và nhược điểm của hộp số CVT là gì? Việc sử dụng hộp số biến thiên liên tục có khác với hộp số biến thiên liên tục không? Mời bạn theo dõi bài viết dưới đây

Hộp số CVT là gì?

Hộp số vô cấp (tiếng Anh: Continuely Variable Transmission, viết tắt CVT) là loại hộp số có thể thay đổi liên tục tỷ số truyền mà không tách thành từng bánh răng. Bởi vì hộp số này tạo ra tỷ số truyền bằng dây đai và hệ thống 2 ròng rọc chứ không phải bằng bánh răng như các loại hộp số ô tô khác.

Hộp số tự động liên tục và hộp số biến thiên liên tục đều là hộp số tự động, đều được điều khiển bằng hệ thống thủy lực. Tuy nhiên, hộp số vô cấp khác với hộp số vô cấp ở chỗ một loại không có cấp số, loại còn lại chia làm nhiều cấp như 1, 2, 3, 4…

Liên quan đến lịch sử của hộp số vô cấp , theo nhiều nguồn tin, hộp số CVT được họa sĩ Leonardo da Vinci phác thảo lần đầu tiên vào năm 1490. Năm 1886, hộp số con lăn đầu tiên được cấp bằng sáng chế. Năm 1939, hộp số tự động hoàn toàn hoạt động trên hệ thống bánh răng hành tinh được giới thiệu.

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

Hiện nay, có rất nhiều mẫu xe, từ xe cỡ nhỏ như Toyota Wigo, Nissan Sunny, Honda City… cho đến 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 CVT.

Cấu tạo của hộp số CVT

Không giống như hộp số tự động (AT) hoặc số tay (MT), hộp số biến thiên liên tục không hoạt động dựa trên các cặp bánh răng mà dựa vào hệ thống đai truyền động cho phép chuyển số liên tục và tăng dần.

Cấu trúc hộp số vô cấp CVT bao gồm:

• Đai truyền thép: Được làm từ các tấm thép mỏng liên kết với nhau. Dây đai này có thiết kế đặc biệt cho phép nó chịu được tải trọng đáng kể và khả năng chống mài mòn cao. Chức năng chính của đai truyền động là truyền lực giữa ròng rọc chủ động và ròng rọc thụ động, từ đó duy trì tỷ số 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 cảm giác lái êm ái.
• Ròng rọc chủ động (ròng rọc đầu vào): Nhiệm vụ chính của ròng rọc này là nhận và truyền mômen xoắn từ động cơ đến các bộ phận khác của hệ thống truyền động. Ròng rọc chủ động nối trực tiếp với động cơ và có chức năng biến mô men xoắn thành động lực cho hệ thống hộp số . Khi động cơ hoạt động, ròng rọc chủ động quay, kéo đai truyền động bằng thép để truyền lực tới ròng rọc bị động. Cấu trúc của ròng rọc chủ động nhìn chung có dạng hình côn với khả năng điều chỉnh đường kính, cho phép thay đổi tỷ số truyền liên tục.
• Ròng rọc thụ động (ròng rọc đầu ra): Chức năng chính của ròng rọc thụ động là nhận lực đai thép do ròng rọc chủ động truyền vào. Lực này sau đó truyền đến các bộ phận khác của hệ thống truyền động, cuối cùng dẫn đến các bánh xe. Khi ròng rọc chủ động quay thì ròng rọc bị động cũng quay. Từ đó, năng lượng được truyền tải liên tục và hiệu quả, điều chỉnh tốc độ di chuyển của xe theo yêu cầu vận hành. Ròng rọc thụ động được thiết kế có cấu trúc hình nón và có khả năng thay đổi đường kính tương tự như ròng rọc chủ động.

Giải thích các ký hiệu trên hộp số CVT

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

• P: Chế độ đỗ xe, chỉ sử dụng khi xe đã dừng hẳn
• R: chế độ đảo ngược
• N: Chế độ tự do, xe ngắt động cơ và hộp số, thường sử dụng khi cần đẩy hoặc kéo xe…
• D: Chế độ lái, đây là chế độ chính được sử dụng khi xe đang chạy

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

• M+/-: Chế độ truyền tay. Dù là hộp số tự động vô cấp nhưng nhà sản xuất vẫn thực hiện cấp số ảo. Với chế độ này, người lái có thể thực hiện việc lên số và xuống số theo cách thủ công.
• S+/-: Chế độ thể thao, cho phép người lái chuyển số thủ công như chế độ M.
• L: Chế độ số thấp, lực phanh đáng kể, thường được sử dụng khi xe tải nặng, lên/xuống dốc,…

Ngoài các chế độ cơ bản, xe hộp số vô cấp CVT còn có nhiều ký hiệu mở rộng.

Nguyên lý hoạt động của hộp số CVT

Nguyên lý hoạt động số tiến

Hệ thống ròng rọc được điều khiển bởi bộ điều khiển thủy lực. Bộ điều khiển này sẽ di chuyển hai nửa puly lại gần hoặc xa hơn so với hệ thống ròng rọc chủ động hoặc hệ thống ròng rọc thụ động. Trên mỗi ròng rọc, khi hai nửa ròng rọc càng gần nhau thì bán kính của ròng rọc đó sẽ tăng lên và dây đai sẽ di chuyển ra xa tâm. Khi hai nửa ròng rọc tách ra, bán kính ròng rọc giảm, dây đai rơi vào giữa hai nửa ròng rọc và di chuyển về phía tâm.

Khi bán kính một ròng rọc tăng thì bán kính ròng rọc còn lại giảm. Điều này đảm bảo cho dây đai luôn bám chắc vào sự kết nối liên tục với 2 ròng rọc. Việc tăng hoặc giảm bán kính của ròng rọc chủ động và ròng rọc bị động sẽ xác lập “tỷ số truyền” của hộp số.

Nếu puly chủ động có bán kính nhỏ và puly bị động có bán kính lớn thì tốc độ quay của puly bị động sẽ giảm, tạo nên “bánh răng thấp”. Ngược lại, nếu ròng rọc chủ động có bán kính lớn và ròng rọc bị động có bán kính nhỏ thì tốc độ quay của ròng rọc bị động sẽ tăng lên, tạo nên “số cao”.

Bộ điều khiển thủy lực thay đổi bán kính của cả hai hệ thống ròng rọc để tỷ số truyền có thể thay đổi liên tục. Đây chính là lý do khiến hộp số CVT không có tốc độ cố định mà thay đổi liên tục.

Nguyên lý hoạt động số lùi

Để có số lùi, một bánh răng hành tinh được lắp ở phía trước lối vào hệ thống truyền đai (bao gồm bánh răng mặt trời ở giữa, các bánh răng hành tinh nhỏ xung quanh, thanh dẫn hướng, đai ngoài) và cùng một ly hợp. .như hộp số tự động. Đầu ra của động cơ sẽ được kết nối với bánh răng hành tinh. Đầu vào của ròng rọc chủ động sẽ nối với thanh dẫn hướng của bánh răng hành tinh.

Với bánh răng tiến thông thường, động cơ sẽ làm quay bánh răng mặt trời và bánh răng mặt trời sẽ dẫn động bộ bánh răng hành tinh quay cùng chiều. Khi bánh răng hành tinh quay, thanh dẫn hướng quay và truyền lực tới ròng rọc chủ động.

Với bánh răng hành tinh, ly hợp sẽ ổn định vòng ngoài làm cho bánh răng hành tinh quay ngược chiều với bánh răng hành tinh. Điều này làm cho hộp số quay theo hướng ngược lại và tạo ra số lùi.

Ưu nhược điểm của hộp số CVT

Ưu điểm:

• Vận hành đơn giản: Một ưu điểm nữa của hộp số CVT là người lái có thể vận hành xe một cách đơn giản và dễ dàng. Phong cách lái tương tự như hộp số tự động AT. Vòng tua được tối ưu ở mọi tốc độ giúp giảm tổn thất điện năng so với hộp số tự động thông thường. Nhờ đó, xe phản ứng nhanh hơn và dễ dàng hơn.
• Vận hành êm ái, không bị giật: Do hoạt động dựa trên hệ thống puli và dây đai chứ không theo cấp tốc độ nên hộp số vô cấp CVT có ưu điểm là vận hành êm ái, không bị giật khi sang số. Hộp số phản hồi nhanh khi xe tăng tốc/giảm tốc.
• Tiết kiệm nhiên liệu: Hộp số CVT có ưu điểm là không có cấp số truyền và có thể thay đổi tỷ số truyền ở mọi dải tốc độ. Mức tiêu hao nhiên liệu nhờ đó được tối ưu hơn so với hộp số tay. Điều này đặc biệt rõ ràng khi xe phải liên tục tăng và giảm tốc khi lái xe trong thành phố. Chính vì ưu điểm này, nhiều mẫu xe đô thị hiện nay có xu hướng chuyển dần sang hộp số CVT thay vì hộp số tự động AT.

Hộp số vô cấp CVT giúp xe tiết kiệm nhiên liệu hơn các loại hộp số ô tô khác

• Giá thành thấp, kích thước nhỏ gọn: Hộp số CVT có cấu tạo và nguyên lý làm việc đơn giản hơn so với các hộp số sàn như hộp số sàn, hộp số tự động, hộp số DCT… Bởi vậy, giá thành hộp số CVT nhìn chung thấp hơn. Kích thước khá nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ. Đây chính là lý do vì sao các dòng xe giá rẻ phổ thông thường sử dụng hộp số CVT.

Nhược điểm:

• Khó cảm nhận các chuyển số: số sàn, số tự động hay số DCT… đều có các cấp số với bộ số và bộ ly hợp tương ứng với từng cấp số. Vì vậy, khi xe chuyển số có cảm giác như đang chuyển số lên hoặc xuống.
• Còn với hộp số CVT, do không có sự phân cấp nên gần như không có cảm giác khi chuyển số. Nhà sản xuất luôn bổ sung thêm các chế độ sang số với nhiều cấp số ảo khác nhau. Người lái có thể chuyển sang chế độ số tay hoặc bán tự động bằng cần số hoặc cần số . Tuy nhiên, nhìn chung trải nghiệm sẽ không thực tế lắm. Vì vậy, dù là những mẫu xe cỡ nhỏ nhưng nếu hướng tới phong cách lái thể thao thì nhà sản xuất sẽ sử dụng hộp số AT thay vì CVT.
• Dây đai cần được thay thế định kỳ: Hộp số CVT được dẫn động bằng dây đai. Sau một thời gian sử dụng, dây đai này sẽ bị giãn, trượt…do đó làm giảm hiệu quả hoạt động. Vì vậy nó phải được thay thế định kỳ. Theo lời khuyên từ các nhà sản xuất ô tô, hệ thống dây đai nên được thay thế sau mỗi 50.000 đến 100.000 km để đảm bảo hộp số CVT hoạt động tốt.
• Tiếng ồn lớn: Tiếng ồn từ hộp số CVT thường khá lớn. Đây là điểm bất tiện thường gặp ở những xe sử dụng hộp số CVT. Nhưng hiện nay với các dòng xe sedan , SUV … hạng B trở lên, các nhà sản xuất thường gia cố khả năng cách âm khá kỹ lưỡng. Vì thế tiếng ồn từ hộp số không còn quá khó chịu nữa.
• Chi phí bảo trì, sửa chữa cao: Chi phí bảo trì, sửa chữa hộp số CVT trong trường hợp hộp số bị hỏng hóc trong quá trình sử dụng thường khá cao.
• Không hỗ trợ mô-men xoắn cao: đây là điểm yếu lớn nhất của hộp số tự động biến thiên liên tục. Do truyền động bằng dây đai nên hộp số CVT không thể chịu được mô-men xoắn cao. Chính vì nhược điểm này nên hộp số CVT chỉ phù hợp với những dòng xe nhỏ, không phù hợp với những dòng xe cần lực kéo mạnh, tải nặng, xe thể thao…
• Giá dầu hộp số CVT khá cao: Hộp số CVT sử dụng loại dầu nhớt riêng, không dùng dầu hộp số tự động. Chi phí thay dầu ở hộp số vô cấp thường cao hơn hộp số tự động AT.

Trên đây là những thông tin về hộp số CVT là gì cũng như ưu nhược điểm được chúng tôi tổng hợp mà bạn có thể tham khảo.