Hộp số ly hợp kép sẽ là tương lai của xe hơi?

Có một thực tế thú vị là phần lớn người tiêu dùng đều chỉ biết tới xe hơi với hai loại hộp số chính: số tay – yêu cầu người lái đổi số bằng cách đạp côn và chuyển vị trí cần, số tự động – hộp số sẽ làm mọi việc cho bạn thông qua biến đối mô men và các đĩa răng. Tuy nhiên, ít người để ý rằng có một loại hộp số nằm giữa chúng hội tụ những ưu điểm của cả hai: hộp số ly hợp kép. Tại sao lại như vậy? Và tại sao hộp số ly hợp kép được cho là tương lai hộp số của thế giới xe hơi?

Hộp số PDK của Porsche thường được coi là đại diện của nhóm hộp số ly hợp kép
nhưng thực tế rất nhiều thương hiệu khác đều có sản phẩm thuộc nhóm này.

Hiểu một cách nôm na nhất, hộp số ly hợp kép là sự kết hợp chức năng của hai hộp số sàn vào thành một thể thống nhất. Như thế, để nắm được đặc tính của hộp số ly hợp kép, trước tiên chúng ta cần điểm lại cơ chế vận hành của hộp số tay (sàn). Ở loại hộp số này, khi tài xế muốn đổi số, thao tác nhấn bàn đạp ly hợp (côn) là bắt buộc. Khi đó, bàn đạp này sẽ tác động vào bộ ly hợp nhằm ngắt động cơ khỏi hộp số và dừng lực truyền tải giữa chúng. Sau đó, thao tác đẩy cần số sẽ chuyển hộp số sang một cấp số mới trước khi lái xe thả bàn đạp ly hợp để cho phép động cơ và hộp số kết nối lại với nhau nhằm truyền lực xuống các bánh xe.

Lực truyền trong hộp số vô cấp luôn được duy trì kể cả khi truyền số
(Minh hoạ: hộp số Porsche PDK ở cấp số đầu).

Trong khi đó, hộp số ly hợp kép lại sử dụng hai bộ ly hợp nhưng không có bàn đạp bên trong khoang lái (bàn đạp côn). Thay vào đó, những hệ thống điện tử và thuỷ lực sẽ điều khiển tự động hai bộ ly hợp này gần tương tự như cách mà hộp số tự động vận hành. Dù vậy, sự khác biệt nằm ở chỗ hai bộ ly hợp hoạt động hoàn toàn độc lập. Trong đó, bộ đầu tiên chịu trách nhiệm điều khiển các số lẻ (1,3,5 và số lùi) và bộ còn lại điều khiển các số chẵn (2,4,6…). Với cách bố trí này, việc chuyển số gần như tức thời mà không hề ảnh hưởng tới lực truyền từ động cơ tới hộp số - một đặc tính tuyệt vời mà bất cứ mẫu xe thể thao nào cũng thèm muốn. Thực tế, việc không gián đoạn lực truyền cũng giúp xe di chuyển trơn tru hơn – phù hợp với nhiều nhu cầu của các dòng xe sang. Cơ chế nhảy số truyền thống cũng giúp nó đem lại cảm giác tăng tốc tốt hơn hẳn so với hộp số tự động vô cấp (CVT).

Bên cạnh ưu điểm về cơ chế, hộp số ly hợp kép 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 điều thú vị khác nằm ở chỗ nhiều người cho rằng hộp số ly hợp kép là một loại hộp số tay với cơ chế vận hành tự động. Thực tế, quy luật vận hành của hộp số ly hợp kép không khác biệt với hộp số tay truyền thống và cũng có các trục với bánh răng số, bộ đồng tốc, bộ ly hợp nhưng không hề có bàn đạp như trên các loại xe số sàn thông thường. Thay vào đó, lái xe ra lệnh cho xe chuyển số khi cần với lẫy chuyển số trên vô lăng hoặc ngay chính cần số. Sau khi tiếp nhận mệnh lệnh, hệ thống thuỷ lực cùng cuộn nam châm điện sẽ thực hiện công việc như của bàn đạp. Trong khi đó, ở chế độ tự động, máy tính sẽ thực hiện việc chuyển số mà không cần tới sự ra lệnh của người dùng. Cơ chế điều khiển điện tử cũng cho phép nhà sản xuất tối ưu từng mô hình vận hành riêng phù hợp với các nhu cầu lái khác nhau (điều thường thấy trong các tuỳ chọn chế độ lái trên xe cao cấp). Mặt khác, cơ chế vận hành của hộp số lý hợp kép với hai hệ thống ly hợp cho tốc độ nhanh hơn và êm ái hơn đáng kể so với hộp số AMT (Automatic Manual Transmission) với chỉ một hệ thống ly hợp.

Do hoàn toàn điều khiển bằng máy tính, hộp số PDK cho phép Porsche tuỳ biến linh hoạt
các mô hình vận hành theo yêu cầu của xe/lái xe.

Dù là khái niệm khá mới với người tiêu dùng vào lúc này, hộp số ly hợp kép thực tế lại có lịch sử khá lâu đời. Những lý thuyết đầu tiên về hộp số này đã có từ trước thế chiến thứ hai nhưng phải tới đầu 1980, sản phẩm thực sự mới xuất hiện trong các mẫu xe như Ford Fiesta MK1, Ford Ranger và Peugeot 205. Những hộp số này đều có chung kết cấu với một đĩa ly hợp khô và một ly hợp đa đĩa ướt. Kể từ đó, Porsche và Audi là những thương hiệu nổi lên vì sự “trung thành” trong việc phát triển hộp số ly hợp kép. Hầu hết các mẫu xe đua của hai thương hiệu này đều sử dụng hộp số ly hợp kép từ năm 1980 và những khái niệm như PDK (Porsche Doppelkupplungsgetriebe – hộp số ly hợp kép của Porsche) ra đời. Một số mẫu xe nổi bật được trang bị PDK bao gồm Porsche 956, Porsche 962 Le Mans… Về phần mình, Audi cũng có Sport Quattro S1.

Audi Sport Quattro S1 (1983-1985) là một trong những
mẫu xe đầu tiên với hộp số ly hợp kép của Audi.

Trong khi đó, ở thị trường dân dụng, phải tới 2003, mẫu xe du lịch thương mại đầu tiên với hộp số ly hợp kép mới xuất hiện: chiếc Volkswagen Golf Mk4 R32. Bản thân các thương hiệu thuộc tập đoàn Volkswagen (như Porsche, Audi…) cũng liên tục triển khai hộp số ly hợp kép trong các mẫu xe của mình một cách rộng rãi. Trong khi đó, nhiều thương hiệu xe khác hoặc các nhà sản xuất hộp số chuyên nghiệp (như ZF, Ricardo, LuK, Getrag, Fiat…) cũng đưa hộp số này vào sản xuất nhưng lại không công bố cụ thể mà chỉ mô tả chung chung là hộp số tự động đa cấp mà thôi. Sự phong phú về nguồn cung trong giai đoạn này cũng khiến hộp số ly hợp kép liên tục được cải tiến và có nhiều biến thể với đặc điểm vận hành có đôi chút khác biệt nhằm phục vụ những mục tiêu và mẫu xe cụ thể ví dụ như Porsche với 7DT-45 cho Carrera và Carrera S tối ưu cho việc tải mô men xoắn cực cao trong khi 7DT-T5 lại được thiết kế để hạ trọng tâm của Panamera. Mỗi hãng xe cũng có tên gọi riêng cho hộp số ly hợp kép của mình điển hình như sau:

* Lamborghini: 7-speed LDF “Doppia Frizione”.

* BMW: M DCT (do Getrag cung cấp).

* Mercedes-Benz: Speedshift (Getrag cung cấp cho AMG), hộp số này được chia sẻ chung cho cả SLS và Ferrari California.

* Smart: Twinamic.

* Ford: PowerShift (cũng do Getrag cung cấp).

* Hyundai: EcoShift DCT.

* Mitsubishi: Twin Clutch SST (cũng do Getrag cung cấp).

* FUSO: Duonic Transmission.

* Porsche: PDK.

* Audi: S Tronic.

* Volkswagen: Direct-Shift Gearbox (DSG).

Một số dòng xe khác cũng được trang bị hộp số ly hợp kép nhưng thường chỉ nêu tên DCT hoặc hộp số tự động đa cấp như của KIA, Renault, Nissan, Honda, GM…

Cơ chế vận hành của hộp số ly hợp kép trong Audi A3 Sportback.

Trong khi đó, một trong những đặc tính được chú ý nhất của hộp số ly hợp kép lại chính là khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Do lực truyền từ động cơ tới hộp số hầu như không bị gián đoạn, mức nhiên liệu sử dụng được cắt giảm đáng kể. Trên lý thuyết, hộp số ly hợp kép 6 cấp có thể giúp xe tiết kiệm nhiên liệu hơn 10% so với một hộp số tự động 5 cấp thông thường.Chính vì những ưu thế như vậy, không có gì lạ khi hiện tại có rất nhiều nhà sản xuất xe đều bày tỏ sự quan tâm đặc biệt tới công nghệ DCT. Tuy nhiên, mức chi phí tăng thêm của việc tích hợp loại hộp số này vào dây chuyền sản xuất cũng như các sản phẩm xe cuối lại khiến nhiều thương hiệu lo ngại. Đây cũng chính là những yếu tố có thể ảnh hưởng tới quyết định mua sắm của người sử dụng. Dù vậy, khả năng đảm bảo vận hành tuyệt hảo, cơ chế tuỳ biến linh hoạt và tính bền bỉ sẽ vẫn cho phép hộp số ly hợp kép trở thành lựa chọn lý tưởng cho xe hơi trong tương lai.