Tìm hiểu hộp số tự động ly hợp kép điều khiển điện tử trên Hyundai Santa Fe thế hệ mới

Hộp số được xem như là trái tim của hệ truyền động trên xe ô tô, điều này đúng với cả những chiếc xe sử dụng động cơ đốt trong, động cơ hybrid xăng lai điện hay thậm chí là với xe sử dụng động cơ điện. Bởi nếu như động cơ cung cấp công suất và momen xoắn thì hộp số có nhiệm vụ biến đổi mô-men, tốc độ làm việc của động cơ sao cho phù hợp với điều kiện làm việc của bánh xe trên đường. Thiếu đi hộp số, năng lượng do động cơ sinh ra sẽ không thể được phân phối hợp lí tới bánh xe.

Bình minh của hộp số

Hộp số cận đại được xem như phát minh của hai kỹ sư người Pháp, Louis-Rene Panhard và Emile Levassor. Sau nhiều thất bại, năm 1896, họ công bố mô hình hộp số ứng dụng trên xe có động cơ đặt dọc phía trước, truyền công suất ra cầu sau thông qua ly hợp và hộp số trượt 3 cấp và cầu chuyển động bằng xích. Nó gần giống như hệ thống truyền lực trên các xe hiện đại, nhưng chưa có vi sai và bán trục chủ động.

Năm 1898, Louis Renault kết nối công suất thành công từ động cơ đặt dọc, qua hộp số tới cầu sau “sống” bằng trục kim loại. Ông cũng chính là nhà sáng lập hãng Renault dang tiếng hiện nay.

Năm 1904, hộp số sàn sang số trượt của Panhard-Levassor đã được ứng dụng bởi hầu hết các nhà sản xuất ôtô. Dù tồn tại dưới dạng này hay dạng khác thì chúng vẫn còn được sử dụng cho đến thời gian gần đây. Hiển nhiên, đã có những cải tiến, thay đổi quan trọng nhất là hệ thống đồng bộ hóa cho phép quá trình ăn khớp giữa cách bánh răng diễn ra một cách trôi chảy, không phát sinh va đập. Hộp số trang bị bộ đồng tốc được Cadillac sử dụng lần đầu tiên vào năm 1928. Sau khi được Porsche phát triển, phát minh này đã trở nên phổ biến cho đến tận ngày nay.

Năm 1937, Oldsmobile tung ra hộp số bán tự động 4 cấp được gọi “ hộp số an toàn tự động”. Tài xế không cần sử dụng tới bàn đạp ly hợp và cần số khi xe chuyển từ số 1 sang số 2 hoặc từ 3 lên 4. Áp suất dầu điều khiển bộ truyền hành tinh. Điểm sang số được thiết lập sẵn theo tốc độ động cơ. Đã có 28.000 chiếc Oldsmobile 1938 trang bị hộp số này. Khía cạnh an toàn mà các nhà sản xuất đưa ra ở đây: lái xe có thể tập trung trên đường nhiều hơn vì không cần thao tác chuyển số. Đây chính là tiền đề phát triển của hộp số tự động.

Hộp số tự động ly hợp kép

Trên quá trình phát triển của hộp số trên xe ô tô, ta có thể thấy có 2 dòng hộp số chính là hộp sô sàn MT và hộp số tự động AT, mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng. Và trong quá trình phát triển thì có một loại hộp số ra đời tổng hợp ưu điểm của 2 loại hộp số này, đó là hộp số tự động ly hợp kép DCT.

Hộp số ly hợp kép hoạt động trên nguyên tắc truyền động tương tự như hộp số sàn MT. Lấy ví dụ trên chiếc Hyundai Santa Fe 2021 sử dụng hộp số ky hợp kép 8 cấp DCT với các đĩa ky hợp ma sát được ngâm trong dầu và tách, nối của nó được điều khiển bằng cơ cấu chấp hành: thủy lực - điện từ. Hai ly hợp này hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau, một điều khiển các bánh răng cấp số lẻ (1, 3, 5,7 và bánh răng gài số lùi), trong khi ly hợp còn lại có nhiệm vụ điều khiển bánh răng gài số chẵn (2, 4, 6, 8 và số lùi).

Với kết cấu như vậy, khi quá trình tăng số (1 - 2 - 3…) hoặc giảm số (5 - 4) diễn ra sẽ không bị mất công suất. Đồng thời, việc gài các số truyền thực hiện một cách tự động tùy thuộc vào chế độ hoạt động của động cơ và sức cản của mặt đường (nếu người lái chọn chế độ tự động hoàn toàn). Vì vậy nó luôn đảm bảo được lực kéo phù hợp với sức cản chuyển động, bảo đảm được chất lượng động lực học và tính kinh tế nhiên liệu của ô tô.

So với hộp số sàn, để đạt được cùng 1 vận tốc, hộp số DCT cần ít thời gian hơn. So với hộp số tự động truyền thống, hộp số DCT thường rất nhỏ gọn và có trọng lượng nhẹ - kể cả khi tích hợp nhiều cấp số nên rất phù hợp với các thiết kế xe hiện đại - đặc biệt là xe thể thao hiệu năng cao. Trong khi đó, toàn bộ cơ chế vận hành đều do máy tính điều khiển – đặc điểm khiến cho việc phá hỏng nó do vào số không phù hợp là gần như không thể. Như thế, với những quy trình chăm sóc hợp lý, hộp số ly hợp kép sẽ có tuổi thọ rất dài.

Một điểm đáng lưu ý là hộp số tự động ly hợp kép 8 cấp ướt (8DCT) hoàn toàn mới. So với hộp số 7 DCT ly hợp ma sát khô của hãng thì hộp số này duy trì khả năng sang số nhanh đồng thời tăng khả năng chịu lực xoắn thêm 58% do được tối ưu hiệu quả làm mát bằng việc các lá ly hợp được ngâm trong dung dịch dầu làm mát chuyên dụng.

Hộp số nút bấm điều khiển điện tử

Hiện nay, hộp số tự động điều khiển điện tử được xem như là bước phát triển cao nhất của hộp số tự động hiện nay. Nó có nhiều dạng biểu hiện khác nhau tùy vào cách bố trí và thiết kế của các hãng xe, như cần sang số sau vô lăng trên xe Mercedes-Benz, núm xoay sang số như xe Range Rover hay cụm cần số thiết kế dạng tay gạt điều khiển phi cơ trên xe Audi. Trên mẫu Santa Fe mới, cần số truyền thống đã được thay bằng cụm điểu khiển điện tử bằng nút bấm.

Về hình thức, cách sang số thông thường qua cần gạt nay được chuyển thành nút bấm cho từng số P R N D đã tối ưu được không gian cho xe, đem đến hiệu quả thẩm mĩ rất cao. Do không phải phụ thuộc vào thiết kế công thái học cho cần số nên các nhà sản xuất có thể tô điểm cho nó bằng những vật liệu cao cấp như Bạc, Pha lê, gốm xứ (Ceramic).v.v.v.

Về bản chất, việc sử dụng cần số điện tử giúp tăng khả năng vận hành của xe hơn.

Thông thường thì các hộp số tự động được thay đổi cấp số hoặc chế độ lái thông qua truyền động của hệ thống bơm thuỷ lực bên trong. Việc chuyển đổi các cấp số(1-2-3-4-5...) trước nay được quyết định do hộp điều khiển điện tử (TCU), nhưng chuyển đổi các chế độ lái (P-R-N-D) thì đại đa số là sử dụng cơ cấu thanh truyền cơ học. Với mẫu Santa Fe, nhà sản xuất đã loại bỏ luôn thao tác chuyển đổi chế độ lái cơ học và thay bằng điện tử, bởi các van thuỷ lực điện tử.

Việc không còn sử dụng điều khiển cơ học cũng sẽ giảm bớt chi phí bảo dưỡng, bảo trì hệ thống truyền động từ cần số đến hộp số. Và nếu như có sự cố cần sửa chữa thì việc thay thế các chi tiết dạng Module hệ thống điện tử sẽ đơn giản hơn nhiều so với việc phải thay thế cơ cấu cơ khí đầy phức tạp trên xe.

Một ưu điểm nữa của hộp số điều khiển điện tử là nó có thể dễ dàng tích hợp các tính năng hỗ trợ an toàn được can thiệp bởi hộp số. Trên mẫu Santa Fe, đó là Hệ thống hỗ trợ đỗ xe chủ động: khi xe đang trong trạng thái di chuyển, người lái có tác động đến phanh khiến xe dừng hẳn và mở cửa bước ra ngoài mà chưa chuyển sang chế độ số P, hộp số điện tử sẽ tự can thiệp đưa xe về trạng thái đỗ xe (P) và tự động cài phanh tay điện tử.

Rõ ràng ta có thể thấy, hộp số trên xe ô tô có một lịch sử phát triển lâu dài với nhiều phát minh, phát kiến nhằm tối ưu nhất cho từng sản phẩm trên từng phân khúc. Một điểm đáng ghi nhận là nhiều sản phẩm ở phân khúc xe phổ thông như Hyundai Santa Fe đã đem đến những công nghệ và trải nghiệm cao cấp vốn trước đây chỉ có thể thấy trên các mẫu xe hạng sang, thì giờ đây đã có thể dàng trải nghiệm và sử dụng hơn với một mức giá hợp lý.

LINH NGUYÊN