Vì sao vi sai ô tô lại cần thiết? Nguyên lý hoạt động và phân loại

Vi sai ô tô có nhiệm vụ cải thiện khả năng bám đường của xe, hỗ trợ giảm nguy hiểm khi ô tô vào cua hoặc di chuyển trên đường trơn trượt. Tuy nhiên không phải ai cũng hiểu rõ về bộ phận này trừ những kỹ sư trong ngành ô tô. Hãy trang bị kiến thức thật tốt để bảo vệ an toàn cho bản thân và giảm thiểu sự nguy hiểm khi tham gia giao thông bằng những thông dược Honda Mỹ Đình cung cấp dưới đây nhé.

Vi sai ô tô là gì?

Vi sai ô tô là một loại thiết bị có nhiệm vụ thực hiện việc chia mô-men xoắn của các động cơ làm hai đường. Loại thiết bị này cho phép hai bên bánh xe được quay với hai tốc độ khác nhau. 

Khi xe chạy trên đường thẳng, 4 bánh xe sẽ chuyển động song song, cùng chiều và tốc độ của chúng gần như là song song. Lúc này xe có tốc độ ổn định và cân bằng.

Tuy nhiên khi xe vào cua hay đi trên đường trơn trượt, trạng thái cân bằng này sẽ thay đổi. Nếu 2 bánh xe phía trong di chuyển một quãng đường ngắn thì hai bánh xe phía ngoài sẽ di chuyển một quãng đường dài hơn. Lúc này nếu 4 bánh đều giữ nguyên chuyển động bằng nhau thì xe chắc chắn không thể giữ được cân bằng và ổn định. 

Việc thay đổi vận tốc cho từng bánh xe không phải là điều đơn giản bởi mỗi cặp bánh trước và sau của xe được nối với nhau bằng một trục cố định nằm ngang. Bộ vi sai ô tô được tạo ra nhằm khắc phục tình trạng này bằng cách điều chỉnh tốc độ của bánh xe. 

Vi sai ô tô có nhiệm vụ thực hiện việc chia mô-men xoắn của các động cơ làm hai đường (Nguồn: Sưu tầm internet)
Vi sai ô tô có nhiệm vụ thực hiện việc chia mô-men xoắn của các động cơ làm hai đường (Nguồn: Sưu tầm internet)

Chức năng của bộ vi sai trên ô tô

Khi nói đến bộ phận quan trọng của một chiếc xe, hầu hết mọi người sẽ nghĩ đến động cơ hoặc hộp số. Tuy nhiên để có thể thực hiện việc đưa nguồn động lực của động cơ xuống các bánh xe thì phải thông qua bộ vi sai. Chúng thường sẽ được lắp đặt cùng với truyền lực cuối hay còn gọi là cầu xe. 

Nhiệm vụ của bộ vi sai trên ô tô

Bộ vi sai trên xe ô tô có 3 nhiệm vụ chính, cụ thể:

  • Bộ vi sai có nhiệm vụ truyền mô-men của động cơ tới các bánh xe.
  • Bộ vi sai đóng vai trò giảm tốc độ cuối cùng trước khi các momen xoắn truyền đến các bánh xe. 
  • Bộ vi sai có nhiệm vụ truyền momen tới bánh xe trong khi cho phép chúng quay với tốc độ khác nhau. 

Nếu xe chạy trên đường thẳng, các bánh xe sẽ chạy cùng một tốc độ. Còn nếu xe vào cua, các bánh xe sẽ có tốc độ khác nhau. Bộ vi sai đóng vai trò là cơ cấu giảm tốc độ cuối cùng trước khi momen xoắn truyền tới các bánh xe. Mỗi cầu chủ động đều sẽ cần một bộ vi sai. 

Vị trí bộ vi sai

Thông thường, chúng ta sẽ cần lắp bộ vi sai ở giữa hai bánh xe dẫn động. Đối với xe dẫn động cầu sau thì bộ vi sai sẽ được lắp ở vị trí 2 bánh xe, đối với xe dẫn động cầu trước thì bộ vi sai thường sẽ được tích hợp với hộp số. 

Cấu tạo bộ vi sai ô tô

Sau khi đã xác định bộ vi sai làm nhiệm vụ gì, chúng ta hãy cùng khám phá cấu trúc của nó để hiểu cách hoạt động. Bộ vi sai của một chiếc xe bao gồm hai phần chính: truyền lực cuối cùng và truyền lực vi sai.

Phần truyền lực cuối cùng bao gồm một bánh răng chủ động liên kết với bánh răng động, giúp điều chỉnh số vòng quay để tăng momen. Trong khi đó, truyền lực vi sai thực hiện nhiệm vụ tạo ra sự chênh lệch trong tốc độ quay giữa hai bánh xe khi xe đi trên đường cong. Cụ thể, cấu trúc này bao gồm:

  • Một vỏ bọc trên bánh răng động.
  • Bánh răng vi sai được gắn lên vỏ bọc này.
  • Bánh răng của trục cuối cùng sẽ khớp với bánh trục của vi sai để thực hiện nhiệm vụ truyền động.
Cận cảnh cấu tạo bộ vi sai ô tô (Nguồn: Sưu tầm internet)
Cận cảnh cấu tạo bộ vi sai ô tô (Nguồn: Sưu tầm internet)

Phân loại vi sai xe ô tô

Dựa vào kết cấu và nguyên lý hoạt động, bộ vi sai được chia làm 4 loại khác nhau:

Bộ vi sai sử dụng một hệ thống khớp nối thủy lực

Khớp nối thủy lực là một thiết bị ly hợp thủy lực được sử dụng để truyền momen quay thông qua sức cản của dầu có độ nhớt cao, với mục đích ngăn chặn việc trượt của vi sai. Cụ thể, khi lực ly tâm từ truyền động xoay tác động, dầu có độ nhớt trong khớp nối thủy lực làm ép đĩa ma sát lại với nhau để tạo thành một khối. Điều này giới hạn việc bánh xe trượt quay, đồng thời đồng hóa lực kéo giữa bánh xe trục và bánh xe dẫn động.

Bộ vi sai sử dụng hệ thống nối khớp thủy lực (Nguồn: Sưu tầm internet)
Bộ vi sai sử dụng hệ thống nối khớp thủy lực (Nguồn: Sưu tầm internet)

Bộ vi sai cảm ứng mô-men xoắn Torsen

LSD cảm ứng mô-men xoắn Torsen gồm hai bộ truyền là trục vít và bánh vít. Bánh răng trụ kết nối với hai bộ truyền trục bằng các khớp răng. Theo đó, mỗi trục vít được kết nối chặt với một bán trục và không quay được.

Bộ vi sai cảm ứng mô-men xoắn Torsen hoạt động nhờ lực kéo mô-men được cung cấp từ hộp số đa cấp. Khi xe vận hành, mô-men dẫn động từ bánh răng côn tới bánh răng vành khăn. Tiếp đó, vi sai Torsen truyền lực tới các trục vít của hai bán trục nhờ vỏ vi sai và các bánh vít.

Khi mô-men giữa các bánh xe có sự chênh lệch, trục vít và bánh vít sẽ tự khoá. Mức độ tự khóa sẽ phụ thuộc vào góc nghiêng cắt răng của trục vít và bánh vít. Cụ thể, khi di chuyển vào cua, các bánh răng trụ và bánh vít sẽ tự khóa giúp cân bằng tốc độ quay. Lúc này tốc độ quay bánh xe bị hạn chế, độ bám đường cao hơn.

Ngược lại, khi chạy trên đường thẳng, các bánh xe chủ động cùng tốc độ quay nên mô-men xoắn được phân phối đồng đều tới hai bán trục. Các bánh vít và bánh răng phụ không quay cùng nhau nên không có tình trạng tự khoá.

Bộ vi sai cảm ứng mô-men xoắn kiểu ma sát lệch trục

Bộ vi sai cảm ứng momen xoắn kiểu ma sát lệch trục có độ dài trụ xoắn tại hai đầu khác nhau (Nguồn: Sưu tầm internet)
Bộ vi sai cảm ứng momen xoắn kiểu ma sát lệch trục có độ dài trụ xoắn tại hai đầu khác nhau (Nguồn: Sưu tầm internet)

Bộ vi sai cảm ứng mô-men xoắn kiểu ma sát lệch trục là một sự cải tiến dựa trên nguyên lý hoạt động của vi sai cảm ứng mô-men xoắn Torsen. Tuy nhiên, điểm khác biệt của bộ vi sai này nằm ở độ dài trụ xoắn tại hai đầu, được điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất trong việc kiểm soát trượt quay của bánh xe.

Quá trình hoạt động của loại vi sai này tạo ra hai lực ma sát chính. Đó là lực giữa đỉnh đầu trục dài và bề mặt ngoài của vỏ hộp vi sai, cũng như lực giữa đầu của bánh răng trục bán và đỉnh đầu trục ngắn của bánh răng hành tinh. Cơ chế này giúp kiểm soát hoạt động của bánh răng trục bán, cân bằng mô-men xoắn và giúp xe ổn định khi đi qua các đoạn đường trơn trượt.

Bộ vi sai loại nhiều đĩa

Bộ vi sai loại nhiều đĩa bao gồm nhiều lò xo nén hình trụ được đặt giữa hai bánh răng trục bán. Với cấu trúc này, các đĩa ma sát được nén chặt bởi vòng đệm. Điều này có nghĩa rằng khi bánh xe trượt quay mạnh hơn, lực ép từ các lò xo lên các đĩa ma sát cũng tăng lên, giúp bộ vi sai giới hạn hiệu quả trượt và giúp xe vượt qua các điều kiện địa hình khó khăn một cách dễ dàng.

Nhiệm vụ chính của bộ vi sai này là cải thiện khả năng bám đường của xe và hỗ trợ khi xe phải vào cua hoặc di chuyển trên đường trơn trượt. Vì vậy, người lái cần thường xuyên bảo dưỡng bộ vi sai bằng cách thay dầu bôi trơn và điều chỉnh khe hở của các bánh răng vi sai để đảm bảo sự an toàn trong quá trình vận hành.

Nguyên lý làm việc bộ vi sai ô tô

Với mỗi lúc xe chuyển động khác nhau, vi sai ô tô sẽ làm việc theo các nguyên lý khác nhau. Cụ thể là khác nhau giữa lúc xe chạy thẳng và lúc xe vào cua. 

Lúc xe chạy thẳng

  • Khi xe chạy thẳng và không quẹo, cả hai bánh xe trên cùng một trục cần di chuyển ở cùng một tốc độ để duy trì sự ổn định.
  • Bộ vi sai hoạt động ở chế độ “đồng bộ” trong tình huống này, có nghĩa là bánh răng trục (spider gears) bên trong bộ vi sai không chuyển động.
  • Bánh răng trục mắc kín (side gears) nằm cố định và không xoay. Chúng gắn vào trục bánh xe và chỉ quay theo vận tốc của bánh xe.
Nguyên lý làm việc của vi sai ô tô khi xe chạy thẳng (Nguồn: Sưu tầm internet)
Nguyên lý làm việc của vi sai ô tô khi xe chạy thẳng (Nguồn: Sưu tầm internet)

Lúc xe vào cua

  • Khi xe quẹo hoặc vào cua, bánh xe trên một bên của xe cần di chuyển với tốc độ khác so với bánh xe trên bên còn lại để theo đúng hướng quẹo.
  • Bộ vi sai hoạt động để cân bằng sự khác biệt này trong tốc độ quay giữa hai bánh xe trên cùng một trục.
  • Bánh răng trục (spider gears) bắt đầu quay và chuyển động để cho phép bánh xe trên bên quẹo di chuyển nhanh hơn, trong khi bánh xe trên bên còn lại di chuyển chậm hơn.
  • Sự cân bằng này cho phép xe quẹo mà không gây ra căng thẳng không cần thiết trên bánh xe và giữ cho xe ổn định trong quá trình quẹo.

Đánh giá ưu/nhược của vi sai mở và vi sai có cơ cấu khóa

Bộ vi sai mở (Open Differential) và bộ vi sai có cơ cấu khóa (Locked Differential) có những ưu điểm và nhược điểm riêng biệt, và lựa chọn giữa chúng phụ thuộc vào mục đích sử dụng và điều kiện lái xe cụ thể. Dưới đây là một đánh giá về ưu và nhược điểm của cả hai loại.

Vi sai mở (Open Differential)

Ưu điểm 

  • Ưu tiên sự thoải mái và tối ưu hóa năng tiêu thụ nhiên liệu: Bộ vi sai mở cho phép bánh xe trên cùng một trục di chuyển ở các tốc độ khác nhau, giúp làm giảm căng thẳng và tiết kiệm nhiên liệu. Điều này thích hợp cho xe đường trường hoặc xe du lịch hàng ngày.
  • Dễ lái và ổn định trên đường phẳng: Bộ vi sai mở cung cấp sự dễ lái và ổn định trên đường phẳng và khả năng xoay linh hoạt.

Nhược điểm:

  • Thiếu khả năng vượt qua địa hình khó khăn: Trong điều kiện địa hình khó khăn, bộ vi sai mở có thể làm cho một bánh xe trượt trên mặt trơn, gây mất khả năng tiến điều kiện khó khăn như đường đất hoặc tuyết.
  • Hiệu suất giới hạn trong quá trình quẹo nhanh: Trong khi quẹo nhanh hoặc lái xe thể thao, bộ vi sai mở có thể làm cho mất nắm định và ổn định.
Cấu trúc của vi sai mở (Nguồn: Sưu tầm internet)
Cấu trúc của vi sai mở (Nguồn: Sưu tầm internet)

Vi sai khoá (Locked Differential)

Ưu điểm

  • Khả năng vượt qua địa hình khó khăn: Bộ vi sai khóa có khả năng cân bằng lực giữa hai bánh xe trên cùng một trục, giúp xe dễ dàng vượt qua địa hình khó khăn như bãi đất, bãi cát, hoặc tuyết.
  • Nâng cao hiệu suất khi off-road hoặc lái xe ngoài đường: Cho phép bạn có kiểm soát tốt hơn trong điều kiện off-road hoặc trong các tình huống đặc biệt như xe đua off-road.

Nhược điểm

  • Khả năng lái trên đường phẳng kém: Bộ vi sai khóa khi hoạt động trên đường phẳng có thể gây ra sự không ổn định và nâng cao khả năng quẹo.
  • Gây căng thẳng và mất hiệu suất khi xe quẹo: Trong tình huống quẹo, bộ vi sai khóa có thể tạo ra căng thẳng và gây mất hiệu suất lái xe.
Cấu trúc của vi sai có cơ cấu khoá (Nguồn: Sưu tầm internet)
Cấu trúc của vi sai có cơ cấu khoá (Nguồn: Sưu tầm internet)

Tóm lại, vi sai mở thích hợp cho lái xe hàng ngày và trên đường phẳng, trong khi vi sai khóa phù hợp cho điều kiện off-road hoặc khi cần khả năng vượt qua địa hình khó khăn. Lựa chọn giữa chúng nên dựa trên mục đích sử dụng và môi trường lái xe cụ thể.

Kết bài

Bộ vi sai ô tô không chỉ là một phần cơ học của xe, mà còn là một phần của trải nghiệm lái xe hàng ngày. Với sự phát triển của công nghệ, việc điều chỉnh bộ vi sai đã trở nên dễ dàng hơn, giúp cân bằng tốt nhất giữa sự ổn định và hiệu suất.  Nếu quý khách có bất cứ vấn đề gì về xe, hãy liên hệ ngay với Honda Mỹ Đình để được chúng tôi hỗ trợ một cách chuyên nghiệp nhất nhé.


5/5 - (1 bình chọn)

LIÊN HỆ VỚI HONDA Ô TÔ MỸ ĐÌNH






    Messenger Honda Mỹ Đình
    Zalo Honda Mỹ Đình