Bộ Vi Sai Ô Tô Là Gì? Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động

Bộ vi sai ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng bám đường. Do đó hỗ trợ, tăng cường an toàn khi ô tô đi vào cửa hoặc di chuyển trên những con đường trơn trượt. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết rõ về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của bộ phận này. Hãy cùng Wuling EV Việt Nam trang bị ngay những kiến thức dưới đây để tăng cường sự an toàn cho chính mình và những người tham gia giao thông khác.

1. Tìm hiểu về bộ vi sai ô tô

Bộ vi sai ô tô đóng vai trò quan trọng khi xe đang di chuyển trên đường. Dưới đây là những thông tin bạn cần nắm khi tìm hiểu về bộ vi sai xe ô tô:

1.1. Vị trí

Thường thì bộ vi sai được đặt ở giữa hai bánh xe dẫn động trên xe. Đối với xe dẫn động cầu sau, bộ vi sai sẽ được lắp trực tiếp ở vị trí giữa hai bánh xe. Trong khi đó xe dẫn động cầu trước, bộ vi sai thường được tích hợp với hộp số.

Bộ vi sai ô tô nằm giữa hai bánh xe dẫn động

1.2. Chức năng

Khi nói đến các bộ phận quan trọng của xe, nhiều người thường tập trung vào động cơ và hộp số. Tuy nhiên, một bộ phận cực kỳ quan trọng trong quá trình chuyển động từ động cơ tới bánh xe không thể bị bỏ qua, đó chính là bộ vi sai. Bộ vi sai thường được gắn kết với cầu xe, chịu trách nhiệm chuyển đổi và truyền lực từ động cơ xuống các bánh xe.

Bộ vi sai có chức năng truyền mômen lực

1.3. Nhiệm vụ

Bộ vi sai ô tô có 3 nhiệm vụ chính, đó là:

• Thực hiện nhiệm vụ truyền mô-men động cơ tới các bánh xe.
• Trước khi các momen xoắn truyền đến các bánh xe bộ vi sai sẽ giảm tốc độ.
• Bộ vi sai có vai trò truyền momen tới bánh xe khi cho phép chúng quay với tốc độ khác nhau. 

Khi xe di chuyển trên đường thẳng, các bánh xe sẽ chạy cùng một tốc độ. Nhưng khi vào cua, sự linh hoạt của bộ vi sai cho phép các bánh xe quay với tốc độ khác nhau. Điều này theo kịp với các yêu cầu vận hành trên địa hình phức tạp và đảm bảo hoạt động ổn định của xe. Mỗi cầu chủ động cần được trang bị một bộ vi sai phù hợp để đảm bảo tính linh hoạt và an toàn trong quá trình di chuyển.

Bộ vi sai ô tô có 3 chức năng chính

2. Cấu tạo bộ vi sai ô tô

Bộ vi sai trên xe ô tô bao gồm hai phần chính quan trọng: phần truyền lực cuối cùng và phần truyền lực vi sai. Phần truyền lực cuối cùng giữa một bánh răng bị động và một bánh răng động, giúp kiểm soát số vòng quay để tăng mô-men xoắn cần thiết. Trong khi đó, phần truyền lực vi sai đảm bảo sự chênh lệch về tốc độ quay giữa hai bánh xe khi xe đi qua các đoạn đường cong. Cụ thể, cấu trúc này bao gồm:

• Một vỏ bọc bảo vệ bánh răng động.
• Bánh răng vi sai được gắn lên trên vỏ bọc để tạo sự chênh lệch trong tốc độ quay.
• Bánh răng trục cuối cùng kết nối với bánh trục của vi sai để truyền mô-men đến từng bánh xe một cách hiệu quả và linh hoạt.

Cấu trúc bị vi sai

3. Nguyên lý làm việc của bộ vi sai ô tô

Mỗi khi di chuyển, bộ vi sai ô tô sẽ hoạt động theo nguyên lý khác nhau. Cụ thể là lúc xe đi vào cua và lúc xe chạy thẳng. 

Lúc xe chạy thẳng:

• Khi xe di chuyển thẳng mà không quẹo, cả hai bánh xe trên cùng một trục cần phải di chuyển với cùng một tốc độ để duy trì sự ổn định. 
• Trong tình huống này bộ vi sai ô tô hoạt động ở chế độ “đồng bộ”, nghĩa là bánh răng trục bên trong bộ vi sai không chuyển động.

• Bánh răng trục mắc kín ổn định và không quay, chúng kết nối với trục bánh xe và chỉ quay theo tốc độ của bánh xe.

Nguyên lý làm việc của xe sẽ thay đổi khi vào cua hoặc đi thẳng

Lúc xe vào cua:

• Khi xe vào cua hoặc quẹo, bánh xe trên một bên cần di chuyển với tốc độ khác so với bánh xe trên của bên còn lại để duy trì hướng quẹo.
• Bộ vi sai xe ô tô hoạt động để cân bằng sự chênh lệch này trong tốc độ quay giữa hai bánh xe trên cùng một trục.
• Bánh răng trục bắt đầu quay và di chuyển để cho phép bánh xe trên quẹo di chuyển nhanh hơn. Trong khi đó bánh xe trên của bên còn lại di chuyển chậm hơn.

Sự cân bằng này giúp xe quẹo mà không gây căng thẳng không cần thiết trên bánh xe và giữ cho xe ổn định khi thực hiện quá trình quẹo.

4. Phân loại các bộ vi sai xe ô tô

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

4.1. Bộ vi sai sử dụng khớp nối thủy lực

Khớp nối thủy lực là một thiết bị ly hợp thủy lực dùng để chuyển đổi và truyền momen quay thông qua sức cản của dầu với độ nhớt cao. Chức năng chính của khớp nối này là ngăn chặn việc trượt của vi sai. Khi lực ly tâm tác động từ truyền động xoay, dầu có độ nhớt cao bên trong khớp nối thủy lực bao phủ và ép đĩa ma sát lại với nhau. Điều này tạo thành một khối chặt chẽ để hạn chế việc bánh xe trượt quay và đồng thời điều chỉnh lực kéo giữa bánh xe trục và bánh xe dẫn động.

Bộ vi sai điều chỉnh lực giữa các bánh xe trục và bánh dẫn động

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

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

Bộ vi sai giúp xe di chuyển ổn định

Quá trình hoạt động của loại vi sai cảm ứng mô-men xoắn kiểu ma sát lệch trục tạo ra hai lực ma sát chính:

• Lực kết hợp giữa đỉnh đầu trục dài và bề mặt ngoài của vỏ hộp vi sai.
• Lực kết hợp giữa đầu của bánh răng trục bán và đỉnh đầu trục ngắn của bánh răng hành tinh. Lực 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.

4.3. Bộ vi sai loại nhiều đĩa

Bộ vi sai ô tô loại nhiều đĩa bao gồm nhiều lò xo nén hình trụ được đặt giữa hai bánh răng trục bán. Cấu trúc này giúp đảm bảo rằng khi bánh xe trượt quay mạnh hơn, lực ép từ các lò xo lên các đĩa ma sát cũng tăng lên. Điều này giúp giới hạn hiệu quả của hiện tượng trượt và hỗ trợ xe vượt qua các điều kiện địa hình khó khăn.

Bộ vi sai hỗ trợ vượt qua khó khăn khi đi vào các đoạn đường trơn trượt

Nhiệm vụ chính của bộ vi sai loại này là cải thiện khả năng bám đường của xe, đặc biệt là trong các tình huống như vào cua hoặc trên địa hình trơn trượt. Do đó, người lái cần thường xuyên bảo dưỡng bộ vi sai xe ô tô bằng cách thay dầu bôi trơn. Đồng thời điều chỉnh khe hở của các bánh răng vi sai để đảm bảo sự an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành.

4.4. Bộ vi sai cảm ứng mô-men xoắn Torsen

Bộ vi sai cảm ứng mô-men xoắn Torsen bao gồm hai bộ truyền là trục vít và bánh vít. Mỗi bộ truyền là bánh răng trụ kết nối với hai bộ truyền trục bằng các khớp răng. Theo đó, mỗi trục vít sẽ kết nối chặt với một bán trục và không thể quay.

Bộ vi sai giúp điều chỉnh tốc độ

Bộ vi sai hoạt động nhờ lực kéo mô-men từ hộp số đa cấp. Khi xe vận hành, mô-men từ bánh răng côn được truyền tới bánh răng vành khăn. Sau đó, vi sai Torsen truyền lực đến các trục vít của hai bán trục thông qua vỏ vi sai và các bánh vít. Khi mô-men giữa bánh xe có sự chênh lệch, trục vít, bánh vít sẽ tự khoá. Đồng thời mức độ tự khóa phụ thuộc vào góc nghiêng cắt răng của trục vít và bánh vít.

Khi vào cua, các bánh răng trụ và bánh vít tự khóa để cân bằng tốc độ quay, giảm tốc độ quay của bánh xe và tăng độ bám đường. Ngược lại, khi di chuyển trên đường thẳng, các bánh xe sẽ 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 trạng thái tự khoá.

5. Ưu, nhược của vi sai ô tô khóa và vi sai mở

Bộ vi sai mở và bộ vi sai có cơ cấu khóa có ưu, nhược điểm riêng biệt. Và khi lựa chọn thì cần phụ thuộc vào mục đích sử dụng và loại xe cụ thể. Dưới đây là những đánh giá về ưu, nhược điểm của hai loại này:

5.1. Vi sai mở (Open Differential)

Ưu điểm vi sai mở:

• Tối ưu hóa năng tiêu thụ nhiên liệu và thoải mái: Bộ vi sai này cho phép các bánh xe trên cùng một trục có thể di chuyển ở các tốc độ khác nhau. Điều này giúp giảm căng thẳng và tiết kiệm nhiên liệu. Đây là một điều vô cùng lý tưởng cho xe đường trường hoặc xe du lịch hàng ngày.

• Dễ lái và ổn định trên đường phẳng: Bộ vi sai mở mang lại sự dễ lái và ổn định trên đường bằng. Đồng thời cung cấp khả năng xoay linh hoạt và điều khiển tốt trên các đoạn đường phẳng.

Vi sai mở (Open Differential)

Nhược điểm vi sai mở:

• Khó khăn trong việc vượt qua địa hình gồ ghề, cồng kềnh: Trong điều kiện địa hình khó khăn, gồ ghề, bộ vi sai mở có thể làm cho một bánh xe trượt trên mặt trơn. Do đó gây mất khả năng tiến trên địa hình khó khăn như đường đất hoặc tuyết.
• Hiệu suất giới hạn khi quẹo nhanh: Khi quẹo nhanh hoặc trong các tình huống lái xe thể thao, bộ vi sai có thể sẽ làm mất nắm định và ổn định. Dẫn đến giới hạn hiệu suất và khả năng điều khiển của xe.

5.2. Vi sai khoá (Locked Differential)

Ưu điểm:

• Vượt qua địa hình khó khăn: Bộ vi sai khóa cân bằng lực giữa hai bánh xe trên cùng một trục. Do đó xe vượt qua địa hình khó khăn như bãi đất, cát hoặc tuyết một cách dễ dàng.
• Nâng cao hiệu suất off-road và lái xe ngoài đường: Bạn có thể có kiểm soát tốt hơn trong điều kiện off-road và trong các tình huống đặc biệt như xe đua off-road.

Vi sai khoá (Locked Differential)

Nhược điểm:

• Khả năng lái trên đường phẳng kém: Bộ vi sai khóa có thể gây không ổn định và nâng cao khả năng quẹo khi hoạt động trên đường phẳng.
• Căng thẳng và mất hiệu suất khi quẹo: Trong tình huống quẹo, bộ vi sai khóa có thể tạo ra sự căng thẳng và gây mất hiệu suất lái xe.

Tóm lại, vi sai khóa thích hợp cho điều kiện off-road hoặc khi cần khả năng vượt qua địa hình khó khăn. Trong khi đó vi sai mở thích hợp cho lái xe hàng ngày và trên đường phẳng. Bạn nên lựa chọn phù hợp, căn cứ vào mục đích sử dụng và môi trường lái xe cụ thể. Nếu quý khách gặp bất cứ vấn đề nào thì hãy liên hệ ngày Wuling EV Việt Nam nhé. Đội ngũ nhân viên của chúng tôi sẽ hỗ trợ bạn ngay lập tức.