Vi sai là gì? Cấu tạo và nguyên lý vận hành của bộ vi sai?

1. Bộ vi sai là gì?

Ta hiểu về bộ vi sai như sau:

Bộ vi sai được biết đến là một loại thiết bị dùng để nhằm mục đích thực hiện việc chia momen 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.

Chính vì thế, các chủ thể là những người lái xe có thể tìm thấy bộ vi sai ở bất kỳ một loại xe hơi hay xe tải hiện đại nào. Đặc biệt là ở các dòng xe bốn bánh, chúng đều được chủ động một cách hoàn toàn.

Ngoài ra, mỗi một cầu chủ động của các dòng xe này đều cần phải có một bộ vi sai và giữa bánh trước, bánh sau cũng cần. Bởi khi vào cua thì quãng đường mà bánh trước và bánh sau đi được cũng sẽ khác nhau.

Cụ thể, vi sai nhận mô males xoắn của trục truyền động rồi phân bố lực cho từng bánh xe. Nhờ đó, những bánh xe quay với những véc tơ vận tốc tức thời khác nhau. Bộ vi sai thường được lắp đặt cùng với truyền lực cuối, hay còn gọi là cầu xe.

Hiện nay mang 2 loại vi sai cơ bản: bộ vi sai mở và bộ vi sai khóa. Cụ thể:

– Bộ vi sai mở (Open Differential): Ưu điểm của loại này đó là mang độ bền và giá thành thấp. Nhược điểm là ko phân bổ đều mô males xoắn cho những bánh xe, bánh ít độ bám hơn lại nhận nhiều mô males xoắn. Vì vậy, xe rất dễ gặp phải tình trạng trượt bánh lúc chạy trên đường trơn, trời mưa.

– Bộ vi sai khóa (Lock Differential): Ưu điểm là mang khả năng khóa những trục bánh xe lúc cấp thiết để tăng sức mạnh cho bánh xe. Tuy nhiên, nhược điểm là phải mở khóa vi sai lúc vào cua, thường sử dụng trên những dòng xe off-road. Ví dụ cụ thể như: Toyota Land Cruiser, Land Rover Discovery 4, Jeep Wrangler, Vary Rover, Mercedes-Benz G-Class..

Để nhằm mục đích có thể khắc phục được nhược điểm của 2 loại vi sai trên, hiện nay còn mang vi sai hạn chế trượt phối hợp phanh.

Cơ chế: hệ thống điều khiển điện tử chủ động phanh bánh ít độ bám để tận dụng mô-men xoắn truyền sang bánh còn lại. Nhờ đó, tăng độ bám đường của bánh xe, giúp xe di chuyển an toàn và hạn chế tình trạng trượt bánh.

Ưu điểm đó là là sử dụng vi sai mở, phối hợp điều khiển điện tử nên gọn nhẹ, ít phải sửa chữa, bảo dưỡng.

2. Chức năng và nhiệm vụ của bộ vi sai trên ô tô:

Chức năng của bộ vi sai trên ô tô:

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

Bộ vi sai trên xe có ba nhiệm vụ chính sau:

– Bộ vi sai trên xe có nhiệm vụ truyền mô-men của động cơ tới các bánh xe.

– Bộ vi sai trên xe đóng vai trò là cơ cấu giảm tốc cuối cùng trước khi mô men xoắn truyền tới các bánh xe.

– Bộ vi sai trên xe có nhiệm vụ truyền mô-men 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 tốc độ. Còn nếu xe vào cua các bánh xe có tốc độ khác nhau.

Trước đây khi ôtô mới ra đời, hai bánh nối với nhau bằng một trục cố định, nên không thể khác biệt về vận tốc.

Nhưng do bánh xe phía ngoài phải di chuyển một đoạn đường dài hơn bánh xe phía trong trong cùng khoảng thời gian nên bánh xe phía ngoài góc cua sẽ có tốc độ lớn hơn.

Như vậy bộ vi sai ra đời với nhiệm vụ tạo ra tốc độ quay khác nhau cho mỗi bánh xe.

Nếu không có vi sai thì khi vào cua 2 bánh hai bên sẽ bị khoá với nhau, buộc phải quay cùng tốc độ như nhau, gây khó khăn, dễ gây ra hiện tượng trượt quay.

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 cần một bộ vi sai.

3. Một số vấn đề liên quan về bộ vi sai:

Thông thường thì 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 được lắp ở vị trí giữa hai bánh xe, đối với xe dẫn động cầu trước thì bộ vi sai  thường được tích hợp với lại hộp số.

Còn đối với xe dẫn động hai cầu thì  còn có một bộ vi sai khác nữa gọi là bộ vi sai trung tâm, được lắp đặt ở giữa trục các đăng nối cầu trước với lại cầu sau.

Phân loại bộ vị sai:

Có nhiều cách được thực hiện để có thể phân loại bộ vi sai ô tô theo các tiêu chí khác nhau:

– Phân loại theo Loại vi sai: Loại vi sai không có cơ cấu khóa vi sai và loại vi sai có cơ cấu khóa vi sai.

– Phân loại theo kết cấu bao gồm các loại sau: Vi sai bánh răng nón; Vi sai bánh răng trụ; Vi sai trục vít.

Cấu tạo của bộ vi sai:

Sau khi đã biết được bộ vi sai là gì chúng ta hãy cùng tìm hiểu về cấu tạo của chúng để biết chúng hoạt động như thế nào nhé. Hộp vi sai của ô tô bao gồm 2 phần cơ bản đó là: truyền lực cuối và truyền lực vi sai.

Truyền lực cuối gồm có bánh răng chủ động ăn khớp với bánh bị động giúp giảm số vòng quay nhằm tăng momen. Truyền lực vi sai giúp tạo ra tốc độ quay chênh lệch giữa hai bánh xe khi thực hiện chạy đường vòng: Cụ thể:

– Vỏ bộ vi sao gắn trên bánh răng bị động.

– Bánh răng vi sao lắp trên vỏ bộ vi sai.

– Bánh răng bán trục sẽ ăn khớp với bán trục.

Tại sao lại cần có bộ vi sai?

Có rất nhiều người thắc mắc: Tại sao cần phải có bộ vi sao hay vì sao bộ vi sai vẫn tồn tại đến bây giờ? Các chủ thể cũng sẽ có thể hiểu rằng, các bánh xe chỉ cùng một tốc độ, nếu xe vận hành trên một đường thẳng, còn khi vào cua, các bánh xe thường sẽ có tốc độ khác nhau.

Bánh xe phía ngoài góc cua thường sẽ có tốc độ lớn hơn bánh xe ở phía trong. Bởi, bánh xe phía ngoài phải di chuyển một đoạn đường dài hơn trong cùng một khoảng thời gian.

Nếu không có vi sai, khi vào cua, hai bánh xe ở hai bên sẽ bị khóa lại với nhau, buộc phải quay cùng tốc độ như nhau. Điều này sẽ làm ảnh hưởng đến việc quay vòng của xe rất khó khăn, rất dễ xảy ra hiện tượng trượt quay nguy hiểm.

4. Nguyên lý hoạt động của bộ vi sai:

Thực tế thì một bộ vi sai (hay còn gọi là vi sai mở) bao gồm: 1 bánh răng quả dứa, 1 bánh răng to bao ngoài, 2 bánh răng hành tinh và 2 bánh răng mặt trời.

Tất cả đều được gắn với trục cacdang với nhiệm vụ nhận chuyển động được đi ra từ hộp số đó là bánh răng quả dứa. Khi đó, bánh răng to nhất quay phía trên trục bánh xe chính là bánh răng bao ngoài.

– Đối với bánh xe chạy đường thẳng:

Khi xe chạy đường thẳng, bánh răng bao ngoài sẽ được gắn sao cho cố định với phần trục của hai bánh xe hành tinh. Bên cạnh đó, hai bánh răng hình mặt trời chính là hai bánh răng sẽ được gắn liền với 2 bán trục.

Trong đó, một bán trục được dẫn ra một bánh xe và khi chạy ở trên đường thẳng lực cản sẽ tác dụng lên 2 bánh xe một cách đều nhau hơn. Lúc này, hai bánh xe sẽ quay với nhau cùng một tốc độ, nếu quan sát, chúng ta có thể thấy hai bánh răng hành tinh sẽ không bị xoay quanh trục của chính nó.

– Đối với bánh xe chạy cua:

Bộ vi sai đối với việc xe chạy thẳng là vậy, còn nguyên lý hoạt động khi xe chạy cua của bộ vi sai là gì? Bạn nên biết rằng, khi bánh xe chạy đoạn cua hoặc chạy trên đường cong, lúc này lực cản sẽ có nhiệm vụ tác dụng lên bánh xe bên trọng nhiều hơn bánh xe phía ngoài.

Cũng chính bởi vì thế, bánh xe ngoài sẽ phải quay nhanh hơn, còn bánh xe bên trong sẽ chạy chậm lại. Khi cua sang bên phải, bánh răng mặt trời ở bên phải sẽ lập tức quay chậm hơn bánh răng mặt trời bên trái. Lúc này, hai bánh răng sẽ quay với một độc độ hoàn toàn khác nhau và làm cho  bánh răng hành tinh xoay.

Cách thức hoạt động cụ thể này khiến cho bánh xe phía ngoài vòng cua sẽ nhận được nhiều lực hơn bánh xe ở phía trong. Từ đó giúp cho chủ thể là người lái có thể vào cua một cách mượt mà hơn và tránh xảy ra tai nạn.