Tại sao hộp số xe mô tô chỉ dừng lại ở 6 cấp số ?

09/08/2016

Các hãng xe ô tô luôn mong muốn phát triển phát triển hộp số với nhiều cấp số nhằm tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu, tối ưu hóa khả năng tăng tốc và đạt tốc độ tối đa lớn. Hiên nay hộp số xe ô tô đã được nâng cấp lên đến 9,10 nhưng đối với động cơ mô tô, thậm chí cả những mẫu xe đắt tiền, hộp số chỉ dừng lại con số 6 ?

Thông thường, tỷ số truyền của riêng hộp số (không tính tỷ số truyền của bộ ly hợp) trên các mẫu xe động cơ nhỏ hoặc các mẫu roadster không quá hướng tốc độ nằm trong khoảng 1,9-2,52. Dải tỷ số trên các mẫu xe thể thao tốc độ thường từ 2,25-2,75. Những thông số này đã được các nhà sản xuất tuân thủ từ những năm 1920 trên những mẫu xe đua chỉ có hộp số 3 cấp.

Tỷ số càng lớn sẽ đem lại mô-men xoắn tốt qua đó khả năngtăng tốc, khả năng kéo càng tốt tuy nhiên tốc độ tối đa sẽ bị hạn chế, và ngược lại. Nếu có được các hộp số có dải tỷ số truyền càng lớn sẽ đem tới khả năng cung cấp mô-men xoắn ở tốc độ thấp và tốc độ ở nước ga cuối tốt hơn. Tất cả các hộp số đều được nghiên cứu thiết kế với tiêu chí tiết kiệm nhiên liệu và đạt hiệu quả vận hành tốt nhất. Tuy nhiên, số cấp trong hộp số xe máy hiện nay chỉ dừng ở con số 6. Bởi các mẫu xe thương mại cũng chỉ có phạm vi tốc độ hạn chế, do vậy không quá cần thiết để chế tạo các hộp số quá nhiều cấp. Những nghiên cứu này vẫn chỉ trên các mẫu xe đua chuyên nghiệp của giải MotoGP.

Trở lại giải MotoGP cổ điển từ những năm 1960, Suzuki đã phát triển hộp số rất nhiều cấp số. Nhưng thiết kế đó cồng kềnh, nhất là mô-men xoắn trên trục số rất lớn. Suzuki giải quyết bằng cách chia ra các trục ra khác nhau và do đó có nhiều hơn một hệ dẫn động xích từ trục ra của động cơ. Khi chia ra nhiều trục Suzuki lại phải bổ sung thêm ổ bi đỡ giữa các trục, tức là số vòng bi đỡ trong máy sẽ phụ thuộc vào số trục trong động cơ. Tức là kích thước, khối lượng và số chi tiết của động cơ sẽ tăng lên rất nhiều.

Các hãng xe châu Âu cũng giải bài toán đó với phương án khác là dùng hộp số phụ, đó là một hộp giảm tốc phụ gắn ngoài sau đầu ra của động cơ chính. Điển hình trên chiếc Simson GS 75 đời 1960-1970 tham dự giải đua enduro International Six Days danh giá thời đó. Mẫu Enduro cơ bản của GS 75 có hộp số 3 cấp nhưng được hãng bổ sung thêm một bộ giảm tốc, tăng số cấp số của chiếc GS 75 lên thành con số 8.

Việc chế tạo và ứng dụng hộp số nhiều cấp trên môtô là điều có thể. Tuy nhiên với những vấn đề thiết kế và tiêu chí về kích thước, khối lượng trên những chiếc xe hai bánh đặt ra một bài toán khó: chế tạo một hộp số nhiều cấp trực tiếp nhưng phải gọn nhẹ. Một hộp số 8-9 cấp của động cơ xe hơi không thể nằm gọn gàng trên hệ khung của những chiếc môtô hai bánh. Chưa kể với số cấp số như vậy, người lái sẽ phải “thêm tay” rất nhiều để thực hiện các thao tác chuyển số tuần tự, chứ không đơn giản như trên xe hơi. Đồng thời, số chi tiết cần chế tạo và dây chuyền lắp đặt lại cần mở rộng theo con số này. Và các mẫu môtô phân khối lớn sẽ có giá bán không tưởng ngoài thị trường.

Các hãng môtô cải thiện đặc tính tiết kiệm nhiên liệu bằng một lời giải khác, đó là hộp số vô cấp. Nhưng là các cơ cấu hộp số vô cấp mang tính cách mạng, vì cơ cấp hộp số vô cấp sử dụng puli-đai không đáp ứng được độ ổn định trên các mẫu xe phân khối lớn. Hộp số ảo nhiều cấp sẽ được bổ sung một cách đơn giản bằng các hệ thống điện tử. Điển hình nhất, là kiểu hộp số vô cấp thủy lực, có trên mẫu Honda DN-01. DN-01 hiện cũng chỉ dành cho những tín đồ yêu thích công nghệ không phải nghe túi tiền lên tiếng. Bằng nhiều cách khác nhau, các hãng xe can thiệp vào thiết kế động cơ, hay thậm chỉ sử dụng các hệ thống điện tử để điều khiển công suất cũng như đặc tính động cơ. Nhằm mở rộng giới hạn cung cấp tốc độ và mô-men xoắn đầu ra, giải quyết vấn đề nhiên liệu và đặc tính vận hành.