Bộ truyền vi sai là gì? Thông tin tổng quát của bộ phận

cấu tạo bộ vi sai

Trong cấu tạo của động cơ các loại xe cộ, hệ thống dẫn động đóng vai trò lớn, giúp việc di chuyển của xe mượt mà, ổn định hơn. Bộ vi sai giữ vai trò quan trọng, không thể thay thế. Nếu không có chi tiết này thì xe không thể vận hành được. Vậy bộ truyền vi sai là gì? Cấu tạo, nhiệm vụ và chức năng của bộ phận như thế nào? Trong phạm vi nội dung của bài viết sẽ cung cấp cho bạn. 

Bộ truyền vi sai là gì?

Bộ truyền vi sai là gì? – Đây là một trong những thiết bị được sử dụng để chia mô men xoắn ở động cơ thành hai đường song song, cho phép hai bánh xe ở hai bên có thể quay với hai tốc độ khác nhau. 

Bộ vi sai tiếng Anh là gì? – Trong tiếng Anh, chi tiết được gọi là differential. 

Vì thế, người sử dụng có thể tìm thấy được bộ vi sai trong bất kỳ loại xe hơi và xe tải hiện đại nào. Nhất là các xe bốn bánh đều được chủ động gắn hoàn toàn. Bên cạnh đó, mỗi cầu trụ của các xe đều cần một bộ vi sai, vị trí giữa bánh trước và bánh sau đều phải có. Bởi khi vào cua, bánh trước và bánh sau lăn được quãng đường đi cũng sẽ khác nhau.

bộ truyền vi sai là gì
Bộ vi sai dùng để chia mômen xoắn ở động cơ thành hai đường song song

Bộ vi sai có cấu tạo như thế nào?

Cấu tạo bộ vi sai gồm có những chi tiết sau:

  • Vỏ của bộ vi sai: được gắn trên phần bánh răng bị động.
  • Trục cac-dang: là các bánh răng chủ động có sự ăn khớp với bánh răng bị động. Từ đó lực truyền cuối sẽ giúp giảm số vòng quay – tăng mô men của vòng quay.
  • Bánh răng hành tinh: có sự kết nối và điều khiển tốc độ của những chi tiết bánh răng bán trục.
  • Bán trục trong/ngoài: có chức năng kết nối phần bánh răng bán trục với bánh xe.

Do đó, khi nhìn bằng mắt, người dùng sẽ không thấy bộ vi sai ô tô, xe tải có hình dáng một ụ tròn, kết cấu chính giữa cầu sau. Khi nhìn bằng hình ảnh thì bạn sẽ thấy rõ hơn mặt cắt bên trong của khóa vi sai với các răng cưa. 

Nhiệm vụ của bánh răng ở cuối trục truyền động là quay bánh răng. Với mục đích chính là tổ hợp bánh răng vi sai được truyền lực, khi bánh răng quay có sự kết hợp, tạo thành tốc độ riêng cho mỗi bánh xe. 

Tỷ lệ bánh răng truyền ở cầu sau hoặc tỷ lệ truyền động cuối cùng được gọi là tỷ số răng giữa bánh răng chủ động và vành răng. Tỷ số này được các hãng xe điều chỉnh sao cho phù hợp với từng dòng xe ô tô, xe tải, container và mục đích sử dụng. 

cấu tạo bộ vi sai
Các bộ phận của bộ truyền vi sai

Cơ chế hoạt động của bộ vi sai

Từ cấu tạo bộ vi sai ô tô thông thường hay có tên gọi khác là vi sai mở. Chi tiết bộ vi sai xe tải, ô tô này gồm 1 bánh răng to bao ngoài, 1 bánh răng hình quả dứa, 2 bánh răng hình mặt trời và 2 bánh răng hành tinh. 

Mỗi bánh răng được gắn với trục đăng sao cho chuyển động của xe sẽ được di chuyển từ hộp số đó. Lúc này, loại bánh răng to nhất sẽ quay trên trục của bánh xe, đây gọi là loại bánh răng bao ngoài.

Đồng thời, bánh răng bao ngoài này sẽ được nhà sản xuất gắn cố định với trục của hai bánh răng hành tinh. Bên cạnh đó, 2 bánh răng hình mặt trời được gắn liền vào 2 bán trục, trong đó có 1 bán trục dẫn ra 1 bánh xe. Khi đó, ô tô hoạt động ở trên đoạn đường thẳng, lực cản của môi trường hay những tác động khác sẽ tác dụng trực tiếp lên 2 bánh xe một cách đều nhau.

Lúc này, 2 bánh xe của ô tô sẽ quay cùng một tốc độ. Bạn chỉ cần tình trạng của các bánh xe này để có thể thấy rằng 2 bánh răng hành tinh sẽ không thực hiện quay quanh trục của chính nó.

bộ vi sai xe tải
Nguyên lý hoạt động của bộ vi sai

Các tình huống chạy xe với chuyển động quay của bộ vi sai

Khi xe di chuyển theo đường thẳng

Khi xe ô tô chạy thẳng, hai bánh xe bên trái và bên phải sẽ có một lực cản tác động lên đều nhau. Vì thế phần bánh răng vành chậu, bánh răng bán trục và bánh răng vi sai và đều có thể quay như một khối liền, nhằm truyền lực dẫn động lên hai bánh xe.

Khi xe di chuyển trên đường vòng

Khi xe ô tô chuyển động trên đường vòng, lốp ngoài và lốp trong đạt tốc độ quay khác nhau. Hay bên trong bộ vi sai, phía trong bánh răng bán trục B quay chậm và phía ngoài bánh răng phải quay bán trục A quay nhanh hơn. Có thể thấy, đây là cách mà bộ vi sai hoạt động sao cho xe hoạt động êm ái qua các cung đường vòng.

Ngoài ra, bộ vi sai hạn chế trượt (LSD) là một cơ cấu hạn chế bộ vi sai. Khi một  bánh xe bắt đầu trượt, một lực dẫn động sẽ được tạo ra để phù hợp với bánh xe đối xứng, giúp xe ô tô chạy êm hơn.

bộ vi sai ô tô
Bộ vi sai giúp xe ô tô di chuyển trên đường vòng êm ái hơn

+ Bộ vi sai hạn chế trượt nối khớp thuỷ lực

Khớp nối thuỷ lực là một loại khớp (ly hợp) thuỷ lực có chức năng truyền mômen quay, thông qua sức cản nhớt của dầu. Loại khớp nối này sử dụng sức cản nhớt nhằm hạn chế sự trượt vi sai.

Chi tiết LSD khớp nối thuỷ lực được dùng như một cơ cấu hạn chế vi sai trong bộ vi sai trung tâm của những dòng xe 4WD. Đồng thời, một số khớp nối LSD được dùng cho các bộ vi sai của những dòng xe kiểu FR và FF.

+ Bộ vi sai hạn chế trượt cảm nhận mômen quay

Lực hạn chế vi sai sẽ được hình thành từ ma sát cạnh răng ở giữa những bánh răng bán trục và trục vít, cùng ma sát giữa vỏ hộp vi sai, với các bánh răng bán trục và các vòng đệm chặn.

Trong loại bộ vi sai hạn chế trượt (LSD) cảm nhận mômen quay này, sẽ thay đổi lực nhanh và mạnh theo mômen quay dưới tác động vào nó.

Do đó, trong khi xe ô tô đang quay vòng, nếu người lái xe nhả bàn đạp ga, bộ vi sai sẽ hoạt động êm dịu tương tự như một chi tiết bình thường. Thế nhưng, đối với trường hợp có mômen lớn tác động lên thì lực được tạo ra ở vi sai hạn chế sẽ lớn hơn.

bộ vi sai dùng để làm gì
Kí hiệu bộ vi sai trên xe ô tô

+ Bộ vi sai hạn chế trượt cảm biến momen dạng bánh răng xoắn

Độ hạn chế trượt của cảm biến momen dạng răng xoắn thực hiện được nhờ chủ yếu vào lực ma sát. Lực này được tạo ra giữa những đỉnh răng của các bánh răng hành tinh và vách trong ở hộp vi sai. Từ đây, ma sát sẽ được tạo ra ở giữa vòng đệm chặn và mặt đầu của bánh răng bán trục.

Nguyên tắc hoạt động của bộ hạn chế trượt là tạo ra phản lực F1. Lực này  được hợp thành từ phản lực ăn khớp của bánh răng bán trục và bánh răng hành tinh, phản lực ăn khớp với bánh răng hành tinh). Do đó, trục bánh xe có thể đẩy bánh răng hành tinh theo chiều thuận của hộp vi sai và theo tỷ lệ của mômen đầu vào.

Cảm biến momen dạng bánh răng xoắn được tạo ra giữa đỉnh răng của bánh răng hành tinh và phần vách trong ở hộp vi sai. Nhờ phản lực F1 của lực ma sát μF1, sẽ tác động theo hướng chuyển động và làm cho bánh răng hành tinh ngừng quay. 

+ Đối với loại nhiều đĩa

Chi tiết lò xo nén có dạng hình ống, được lắp giữa những bánh răng bán trục trái và bán trục phải, để giữ những vòng đệm chặn luôn có lực ép vào tấm ly hợp thông qua các vòng cách và những bánh răng bán trục. Do đó, lực ma sát được tạo ra giữa những tấm ly hợp và vòng đệm chặn. 

Phân loại bộ truyền vi sai

Bộ truyền vi sai được phân thành những loại sau:

Phân loại theo vi sai

  • Loại có cơ cấu khóa vi sai
  • Loại không có cơ cấu khóa vi sai

Phân loại dựa theo kết cấu

  • Bộ vi sai trục vít
  • Bộ vi sai bánh răng nón
  • Bộ vi sai bánh răng trụ
bộ vi sai có nhiệm vụ gì
Một loại vi sai của ô tô

Nhiệm vụ của bộ vi sai là gì?

Bộ vi sai có nhiệm vụ gì? – Bộ vi sai trong cấu tạo của xe ô tô có ba nhiệm vụ chính như sau:

  • Dẫn truyền mô men của động cơ tới bánh xe ô tô.
  • Khi bộ vi sai cầu sau, cầu trước hay đối xứng truyền mô men tới bánh xe sẽ cho phép chúng quay với các tốc độ khác nhau.
  • Trước khi hoạt động của mô men xoắn truyền tới các bánh xe, bộ vi sai đóng vai trò trong cơ cấu giảm tốc cuối cùng. 

Bộ vi sai trong cấu tạo của ô tô được dùng để làm gì?

Bộ vi sai dùng để làm gì? – Bộ vi sai có nhiệm vụ tạo ra các tốc độ quay khác nhau đối với mỗi bánh xe.

  • Về cơ bản, bộ vi sai sẽ giúp bánh xe quay với nhiều tốc độ khác nhau, tạo nên sự ổn định và cân bằng cho xe. Đặc biệt là khi xe vào cua. Khi ôtô di chuyển trên đường thẳng, các loại bánh xe sẽ có tốc độ như nhau. 

Vì thế, bộ phận này không bị ảnh hưởng đến độ cân bằng, ổn định của loại xe đó. Dẫu vậy, khi vào cua, bánh xe ở phía trong sẽ di chuyển với quãng đường ngắn hơn những bánh xe phía ngoài. Thế nên, vận tốc của những bánh xe ở phía ngoài lớn hơn.

bộ truyền vi sai tiếng anh là gì
Bộ vi sai hoạt động với lực cản đều nhau khi ô tô chạy trên đường thẳng
  • Về cấu tạo, bộ vi sai là một hệ thống gồm các bánh răng được bố trí nằm trên trục nối ở hai bánh xe. Bộ phận này nhận mô-men xoắn từ chi tiết trục truyền động và phân chia ra từng loại bánh xe. Vị trí của vi sai ở những dòng xe ô tô thường thấy thì bộ phận này là ụ tròn ở chính giữa cầu sau.

Loại vi sai cơ bản nhất là open differential (vi sai mở) có đặc điểm rẻ, trọng lượng nhẹ và độ bền cao. Thế nhưng, nhược điểm lớn nhất của loại vi sai mở này là mô-men xoắn truyền tới những bánh xe không đồng đều. Đối với những bánh xe có ít độ bám hơn sẽ nhận được nhiều mô-men xoắn, làm tăng khả năng trượt. Nhất là khi trên bề mặt bánh xe bị trơn ướt. 

Loại vi sai thứ hai là lock differential (vi sai khóa). Nó có chức năng khóa những trục bánh xe khi cần thiết, nhằm cung cấp sức mạnh cho các bánh xe cần lực kéo. Tuy nhiên, nhược điểm của vi sai này là trước khi vào cua, người dùng cần phải mở khóa. Vi sai khóa thường được sử dụng của dòng xe ô tô off-road.

bộ vi sai tiếng anh
Khả năng cân bằng xe ô tô của vi sai khi hai bánh chuyển động

Trên đây chúng tôi đã cập nhật cho bạn bộ truyền vi sai là gì? Bạn hãy tham khảo kỹ những thông tin ở bài viết để vận dụng trong việc điều khiển xe ô tô của mình sao cho an toàn, hiệu quả, tiết kiệm năng lượng.