Hộp số vô cấp CVT: Nguyên lý hoạt động và ưu, nhược điểm.

Nhờ những tiến bộ về công nghệ, các nhà sản xuất ô tô đang ngày càng sử dụng nhiều hộp số CVT (biến thiên vô cấp), đặc biệt là đối với những chiếc xe nhỏ gọn.

Xe số tự động chuyển số dễ dàng hơn xe số sàn truyền thống, đó là điều mà những ai chuyển sang loại xe này cũng nhanh chóng nhận thấy. Tuy nhiên, hộp số tự động vô cấp CVT (hộp số biến thiên liên tục) có khả năng chuyển số thậm chí còn mượt mà hơn nhiều.

Với hộp số vô cấp CVT, tỷ số truyền được chuyển một cách trơn tru và hiệu quả. Với hộp số thông thường, mỗi bánh răng trong hộp số cung cấp một tỷ số truyền nhất định và để đổi tỷ số đó, chúng ta phải chuyển số (bằng tay hoặc tự động).

Các thiết kế hộp số khác không thể so sánh với CVT về tính linh hoạt và khả năng duy trì truyền động mượt mà ở mọi dải tốc độ. Ưu điểm lớn nhất của hộp số CVT là giữ cho ô tô tăng tốc trơn tru và liên tục, nhờ đó giảm thiểu tiêu tốn nhiên liệu.

Sự phát triển của hộp số CVT

Mặc dù khái niệm về hộp số biến thiên vô cấp đã được biết đến trong nhiều thập kỷ, nhưng hộp số này gần đây mới trở nên phổ biến do những tiến bộ công nghệ giúp cải thiện hiệu quả. Theo một bản phác thảo từ thế kỷ 16, Leonardo Da Vinci được cho là người đầu tiên phát minh ra khái niệm về một hệ thống bánh răng có thể thay đổi tỷ số truyền.

Daimler và Benz đã đăng ký bản quyền đối với hệ thống như vậy vào năm 1886, nhưng phải đến năm 1910, nhà sản xuất xe máy Zenit của Anh mới có thể lắp đặt thành công hệ thống này vào xe máy của mình. Nó hiệu quả đến mức các cuộc đua leo đèo thời đó đã cấm sử dụng mô tô Zenit.

Ô tô Subaru bắt đầu sử dụng hộp số CVT rộng rãi vào cuối những năm 1980 và ngày nay thực tế mọi nhà sản xuất đều cung cấp ít nhất một mẫu xe có loại hộp số này.

Nguyên lý hoạt động của hộp số CVT

Hầu hết các hộp số CVT hoạt động bằng cơ chế ròng rọc (puli), trái ngược với các hộp số truyền thống phải chuyển giữa một loạt các bánh răng phức tạp. Hệ thống CVT bao gồm hai ròng rọc có đường kính có thể điều chỉnh và một dây đai truyền động. Do chiều dài của dây đai này không đổi nên tổng đường kính của hai ròng rọc không đổi.

Một trong hai ròng rọc này được gắn vào hệ thống truyền động của ô tô, còn ròng rọc kia kết nối với động cơ. Hai khối puli hình nón đặt đối đầu nhau tạo thành hai rãnh để dây đai truyền động. Các dây đai được đẩy đến mép của ròng rọc khi hai khối hình nón này tiến lại gần nhau và ngược lại, dây đai chuyển động “lọt” vào tâm của ròng rọc khi hai hình nón chuyển động ra xa nhau.

Tùy thuộc vào mức công suất cần thiết, đường kính của một ròng rọc sẽ tăng lên trong khi đường kính ròng rọc bên kia giảm xuống. Thay vì dựa vào tỷ số truyền của các bánh răng như ở hộp số thông thường, hộp số CVT cho phép có được tỷ số truyền biến thiên liên tục. Do đó, hộp số CVT luôn cho cảm giác tăng tốc mượt mà và mạnh mẽ, tương tự như khi đi xe máy tay ga.

Mặc dù hộp số CVT không có bánh răng, một số thiết kế có thể bắt chước sự  chuyển số của hộp số thông thường. Với loại hộp số này, người lái có thể sử dụng cần số hoặc lẫy chuyển số trên vô lăng để để điều khiển dây đai và puli dịch chuyển đến các vị trí định sẵn.

Tại sao hộp số CVT ngày càng được nhiều hãng trang bị?

Tại sao hộp số vô cấp CVT đến nay mới trở nên phổ biến trong khi chúng đã có mặt từ rất lâu? Đơn giản bởi vì các nhà sản xuất ô tô nhận ra rằng phần đông người tiêu dùng sẽ hài lòng với hộp số CVT trên xe của họ. CVT hiệu quả nhất khi trang bị trên các xe có dung tích động cơ nhỏ. Đối với một người lái xe sử dụng ô tô như một phương tiện hàng ngày, hộp số CVT lại càng tỏ ra “lợi hại”.

Khả năng tiết kiệm nhiên liệu là lý do đầu tiên. Hộp số CVT có thể đảm bảo không sử dụng quá mức nhiên liệu tại bất kỳ thời điểm nào bằng cách liên tục điều chỉnh tỷ số truyền giữa động cơ và bánh xe. Điều này đồng nghĩa rằng vòng tua máy có thể được giữ ở mức thấp để tiết kiệm xăng khi di chuyển ở tốc độ thấp trong thành phố hoặc ở tốc độ ổn định trên đường trường.

Nguyên lý tương tự cũng áp dụng cho việc lái xe lên dốc. Việc phải xác định tỷ số truyền thích hợp để phù hợp địa hình khiến hộp số truyền thống tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với hộp số vô cấp CVT, khi tý số truyền luôn gần như ngay lập tức và luôn chính xác.

Nhược điểm lớn nhất của hộp số CVT nằm ở chi phí bảo dưỡng và thay thế, bởi tuổi thọ của dây đai thường không bằng bánh răng trong hộp số thông thường. Ngoài ra, trong khi hộp số CVT chỉ phù hợp với nhu cầu của khách hàng “bình dân”, không phù hợp với các loại xe thể thao hiệu suất cao.

Ngoài ra, hộp số vô cấp CVT chỉ thích hợp cho các động cơ công suất nhỏ vì nó không thể mang lại cảm giác tăng tốc nhanh như hộp số truyền thống do khả năng giảm hệ số quay để tăng mô-men xoắn còn kém. Một số nhà sản xuất đã tạo ra hộp số CVT hoạt động song song với 1 hoặc 2 bánh răng để bù đắp hạn chế này, giúp xe tăng tốc tốt hơn ở dải vòng tua thấp.

Cuối cùng, nhiều người lái tỏ ra khá “kì thị” hộp số CVT bởi nó quá mượt và làm mất đi cảm giác phấn khích khi chuyển số như hộp số truyền thống.

*Nguồn: Vinfast