Hộp số tự động đã tiến bộ đến mức nào?

Hệ thống hộp số tự động đầu tiên được công nhận là Hydra-Matic (Hydramatic), xuất hiện vào năm 1949. Đây là thành tựu của hai thương hiệu Oldsmobile và Cadillac thuộc tập đoàn GM. 4 thập kỷ sau đó chứng kiến sự bùng nổ của hộp số tự động 3 cấp dù vẫn có những loại số tự động nhiều cấp hơn được tạo ra. Nhưng với sự xuất hiện của các tiêu chuẩn khí thải, hộp số tự động không chỉ đơn thuần đảm nhiệm vai trò truyền tải sức mạnh động cơ mà còn phải góp phần tối ưu hiệu suất hoạt động của những quả tim sắt.

Vì vậy, hộp số tự động bắt đầu một quá trình tiến hóa mới khi ngày càng có nhiều cấp số. Đến đầu thập niên 80 của thế kỷ trước, hộp số tự động 3 cấp dần nhường chỗ cho các hệ thống 4 cấp. Trong khi đó, thập niên 1990 là kỷ nguyên của số tự động 5 cấp. Nhưng quá trình tiến thêm một bước lên 6 cấp lại phát sinh các vấn đề về mặt không gian.

Một thành phần cơ bản trong nhiều hệ thống số tự động chính là bộ bánh răng hành tinh (planetary hay epicyclic). Trong đó, bánh răng mặt trời ở trung tâm được bao quanh bởi ít nhất 3 bánh răng vệ tinh cùng nằm trong vòng răng. ZF – một nhà sản xuất hộp số danh tiếng đến từ Đức là một trong những tên tuổi gặt hái thành công từ việc kết hợp bộ bánh răng Lepelletier với bánh răng hành tinh. Ý tưởng này cho phép bổ sung thêm tỷ số truyền trong khi không gian không cần tăng lên mà thậm chí là còn giảm đi.

Thế là, hộp số 6 cấp (6HP) đã được ZF giới thiệu trên thế hệ thứ 4 của dòng sedan hạng sang BMW 7 Series. So với 5HP, công trình này cho thấy sự đột phá về nhiều mặt. Điển hình nhất về cấu thành với 470 bộ phận thay vì 660, kích thước ngắn hơn, trọng lượng thấp hơn 13%, cho phép tăng tốc nhanh hơn và giảm 7% lượng nhiên liệu tiêu thụ. Ngoài ra, hộp số này còn có hẳn một ‘bộ não’ được gọi bằng cái tên mô-đun cơ điện tử. Mô-đun này đã đánh dấu một thời kỳ mới, nơi mà động cơ và hộp số giao tiếp với nhau chứ không còn hoạt động riêng rẽ như trước. 6HP là nền tảng cho sự ra đời của 8HP với những cải tiến sâu hơn về mặt hiệu suất.

Đến năm 2013, ZF tiếp tục khẳng định vị thế tiên phong trong lĩnh vực hộp số khi ra mắt 9HP. Dựa vào tên gọi, chúng ta có thể biết ngay rằng đây là một loại hộp số 9 cấp. Tuy nhiên, hệ thống này có những khác biệt căn bản so với những loại số tự động khác. Nó được thiết kế để hỗ trợ hệ thống start/stop nhờ sử dụng thiết kế ly hợp mới. So với người tiền nhiệm của mình, 9HP không chỉ nhỏ gọn hơn mà còn nhẹ hơn. Không những vậy, tốc độ phản hồi của hệ thống này cũng được cho là vượt trội. Tất nhiên là hiệu suất cũng được nâng cao. Được biết, nó còn tích hợp tính năng curve mode để dừng sang số khi vào cua.

Còn ở thời điểm hiện tại, nhiều hộp số tự động đã được thiết kế nhằm hỗ trợ các hệ thống động lực hybrid, đóng góp thêm vào khả năng tiết kiệm nhiên liệu của xe. Một số loại còn được tích hợp luôn một mô-tơ điện đóng vai trò như bộ biến mô. Ví dụ như hộp số 8 cấp hybrid mới của ZF có thể sản sinh công suất lên tới hơn 200 mã lực. Không những vậy, bộ não điện tử cũng được bố trí ngay trong hộp số mà hầu như không tốn không gian.

Thực chất, ý tưởng tích hợp mô-tơ điện vào hộp số cũng xuất hiện trên những chiếc xe hybrid mới của Toyota. Đó là e-CVT. Dựa vào tên gọi, có thể thấy ngay công nghệ này dựa trên hộp số vô cấp thay vì số tự động nhiều cấp thông thường. Và thay vì sử dụng một mô-tơ, hệ thống của Toyota bao gồm hai động cơ điện. Giải pháp trên được đánh giá là rất tiến bộ, không chỉ nhỏ gọn, đơn giản về mặt cơ khí, cho phép xe hoạt động khi ngắt động cơ chính và tất nhiên là tối ưu mức nhiên liệu và lượng khí thải.