TỔNG QUAN VỀ BỘ VI SAI TRÊN Ô TÔ

Thứ sáu, 11/07/2025, 17:25 (GMT+7)

Bộ vi sai (Differentail) là bộ phận đặc biệt quan trọng thuộc hệ thống truyền lực trên  xe ô tô. Nhiệm vụ chính của bộ vi sai là: Phân phối mô-men xoắn, truyền động và điều chỉnh tốc độ quay. 

Hình 1: Bộ vi sai

Phân phối mô-men xoắn: Bộ vi sai sẽ đảm bảo cả hai bánh xe chủ động đều sẽ nhận được mô-men xoắn phù hợp, tùy thuộc vào từng điều kiện di chuyển và chế độ làm việc. Khi xe vào cua, bộ vi sai sẽ cho phép bánh xe bên ngoài vòng cua nhận được nhiều mô-men xoắn hơn và quay nhanh hơn. Còn bánh xe bên trong vòng cua sẽ nhận ít mô-men xoắn hơn và quay chậm hơn. Từ đó duy trì sự ổn định và hạn chế tối đa trơn, trượt bánh.

Truyền động: Nhiệm vụ chính tiếp theo của bộ vi sai là truyền mô-men xoắn từ động cơ tới các bánh xe chủ động. Từ đó giúp xe di chuyển ổn định và cho phép các bánh xe quay với tốc độ khác nhau khi cần thiết.

Điều chỉnh tốc độ quay: Ngoài ra bộ vi sai còn có tác dụng giảm tốc giúp các bánh xe quay với tốc độ phù hợp mà người lái mong muốn.

1. Cấu tạo

Bộ vi sai có cấu tạo từ nhiều bộ phận liên kết chặt chẽ với nhau để đảm bảo quá trình hoạt động hiệu quả. Các bộ phận chính của bộ vi sai bao gồm:

Hình 2: Cấu tạo bộ vi sai

Vỏ vi sai (Differential case): có vai trò như một lớp vỏ bọc, giúp bảo vệ các bộ phận bên trong hộp vi sai tránh khỏi khói, bụi bẩn, nước và các tác nhân gây hại từ môi trường. Giúp duy trì tuổi thọ và khả năng vận hành bền bỉ của bộ vi sai

Bánh vành chậu (Crown wheel): Đây là bánh răng lớn lớn nhất và được ăn khớp trực tiếp với bánh răng pinion. Nhiệm vụ chính của bánh răng chủ động là nhận và truyền chuyển động từ động cơ tới bộ vi sai. Từ đó đảm bảo lực từ động cơ được truyền tới bánh xe một cách hiệu quả.

Bánh răng chủ động  (Pinion gear):  là một bánh răng nhỏ, thường có dạng bánh răng côn, được gắn trên trục pinion. Trục này sẽ kết nối trực tiếp với trục truyền động từ hộp số. Bánh răng pinion sẽ nhận lực xoắn từ động cơ thông qua trục truyền động rồi truyền đến bánh răng vành chậu.

Bánh răng vi sai (Large gears): Bánh răng vi sai bao gồm 2 bánh răng được gắn trực tiếp vào hai bán trục, chính là các trục truyền động tới bánh xe. 

Bánh răng hành tinh (Small gears): Bánh răng hành tinh được cố định trên trục quay gọi là trục hành tinh. Nhiệm vụ chính của bánh răng này là nhận mô-men xoắn từ bánh răng vành chậu rồi truyền đến các bánh răng vi sai, 

Bán trục (Half shafts): Bán trục là hai trục kim loại chắc chắn, được kết nối với bộ vi sai ở một đầu và với bánh xe ở đầu còn lại. Chức năng của bán trục là nhận mô-men xoắn từ bộ vi sai và truyền trực tiếp đến các bánh xe.

Ổ bi (Bearings): là bộ phận cơ khí quan được lắp đặt tại các vị trí tiếp xúc giữa các bộ phận chuyển động trong bộ vi sai, đảm bảo bộ vi hoạt động mượt mà, giảm thiểu rung động và tiếng ồn.

2. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của bộ vi sai dựa trên nguyên tắc tuy đơn giản nhưng đạt hiệu quả cao với sự kết hợp hoạt động giữa các bánh răng. Từ đó cho phép hai bánh xe chủ động quay với tốc độ khác nhau ở các chế độ làm việc khác nhau

Khi ô tô đi thẳng: Bánh răng chủ động nhận mô-men xoắn từ trục pinion và quay với cùng tốc độ với trục. Lúc này các bánh răng hành tinh sẽ không quay quanh trục riêng của chúng, thay vào đó sẽ di chuyển vòng quanh cùng với vỏ vi sai. Mô-men xoắn được truyền từ bánh răng quả chủ động đến hai bán trục, khiến cho hai bánh xe quay với tốc độ bằng nhau.

Hình 3: Khi ô tô đi thẳng

Khi xe vào cua: Khi ô tô vào cua, bánh xe bên ngoài cua sẽ phải di chuyển với quãng đường dài hơn so với bánh xe bên trong cua. Từ đó đòi hỏi bánh xe bên ngoài phải quay nhanh hơn bánh xe bên trong. Lúc này, các bánh răng hành tinh bắt đầu quay quanh trục của chúng, giúp thay đổi tốc độ quay giữa hai bánh răng vi sai. Từ đó giúp  xe bên ngoài cua sẽ quay nhanh hơn so với bánh xe bên trong 

Hình 4: Khi ô tô quay vòng

Khi một bánh xe mất độ bám: Khi một bánh xe mất độ bám, nó sẽ quay tự do với tốc độ cao. Nguyên nhân là do bộ vi sai phân phối mô-men xoắn đến bánh xe có lực cản thấp nhất, bánh răng vi sai bên bánh xe bị mất độ bám lúc này cũng sẽ quay tự do theo tốc độ quay của bánh xe đó. Bánh răng hành tinh sẽ quay theo bánh răng vi sai của bánh xe bị mất độ bám. Từ đó làm giảm mô-men xoắn truyền đến bánh xe còn lại hoặc thậm chí bằng không.

3. Phân loại bộ vi sai

Tùy theo từng loại xe và từng thời điểm mà trên ô tô có thể được lắp các bộ vi sai khác nhau sao cho phù hợp với nhu cầu và mục đích sử dụng.

Bộ vi sai mở (Open Differential): Bộ vi sai mở là loại bộ vi sai đơn giản và phổ biến nhất. Nó phân bổ mô men đều giữa các bánh xe, nhưng không thể kiểm soát tốt khi một bánh bị trượt.

Hình 5: Bộ vi sai mở

Ưu điểm: Dễ dàng và hiệu quả trong điều kiện lái thông thường, giá thành rẻ.

Nhược điểm: Không hoạt động hiệu quả trong điều kiện đường trơn trượt, có thể dẫn đến một bánh quay nhanh hơn bánh còn lại khi mất độ bám.

Bộ vi sai khóa (Locked Differential): Bộ vi sai khóa có cơ chế giúp khóa chặt hai bánh xe ở cùng một trục khi cần thiết. Điều này đặc biệt hữu ích khi xe di chuyển trên các điều kiện địa hình khó khăn như đường bùn, cát hoặc tuyết.

Hình 6: Bộ vi sai khóa

Ưu điểm: Cung cấp lực kéo mạnh mẽ và đồng đều cho cả hai bánh khi xe gặp điều kiện khó khăn.

Nhược điểm: Chạy không êm ái khi di chuyển trên đường phẳng và không thích hợp cho các tình huống đường xá bình thường.

Bộ vi sai tự khóa (Limited Slip Differential – LSD): Bộ vi sai tự khóa có khả năng tự động điều chỉnh lực kéo giữa các bánh xe, hạn chế việc trượt bánh trong điều kiện trơn trượt mà không cần sự can thiệp của người lái. Đây là công nghệ phổ biến trong các xe thể thao và xe cao cấp.

Ưu điểm: Cải thiện khả năng điều khiển, đặc biệt trong các tình huống lái xe thể thao hoặc xe địa hình.

Nhược điểm: Chi phí cao hơn và đôi khi có thể làm giảm độ mượt mà khi di chuyển trên đường phẳng.

Bộ vi sai điện tử (Electronic Differential): Công nghệ vi sai điện tử giúp điều khiển lực kéo thông qua hệ thống điện tử, mang lại hiệu quả cao trong việc điều khiển mô-men xoắn và phân phối lực kéo trong các tình huống lái xe phức tạp.

Hình 6: Khóa vi sai điện tử

Ưu điểm: Tăng cường khả năng điều khiển lực kéo chính xác, đặc biệt là trong các xe tự lái và xe điện.

Nhược điểm: Công nghệ đắt đỏ và cần được bảo trì thường xuyên.

Nhìn chung, bộ vi sai không chỉ đơn thuần là bộ phận cơ khí của hệ thống truyền lực, mà còn được coi là một phần của trải nghiệm lái xe hàng ngày. Trước sự phát triển không ngừng của công nghệ, bộ vi sai hiện đã được cải tiến và tích hợp nhiều tính năng hiện đại, mang lại hiệu suất vận hành và độ an toàn vượt trội. Giúp xe ô tô cân bằng tốt giữa hiệu suất và sự ổn định.