nguyen ly hoat dong cua bo vi sai

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

Nguyên lý ho t đ ng c a b vi sai

ạ ộ

ủ

ộ

<b>Bạn đã biết động cơ làm việc như thế nào và bạn cũng đã tìm hiểu nguyên lý </b>
<b>làm việc của hộp số. Tuy nhiên để đưa nguồn động lực của động cơ xuống các bánh xe </b>
<b>cần phải thông qua một hệ thống cuối cùng, đó là bộ vi sai. Bộ vi sai thường được lắp đặt </b>
<b>cùng với truyền lực cuối, hay còn gọi là cầu xe.</b>

Bộ vi sai trên xe có ba nhiệm vụ chính sau:
- Truyền mơ men của động cơ tới các bánh xe.

- Đóng vai trị là cơ cấu giảm tốc cuối cùng trước khi mô men xoắn truyền tới các bánh xe.
- Truyền mô men tới bánh xe trong khi cho phép chúng quay với tốc độ khác nhau.

Qua bài viết này chúng ta sẽ biết tại sao chiếc xe của bạn lại cần bộ vi sai và sau đó hãy cùng
nghiên cứu về nguyên lý làm việc của nó cũng như tìm hiểu về một số loại vi sai ô tô hiện nay.

Xin mời trỏ chuột vào các đèn tín hiệu để xem sự khác nhau của các bán kính quay vịng giữa các bánh xe

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

bên này sang bên kia qua trục bánh xe, làm tăng lực xoắn tác dụng lên trục bánh xe.
<b>Bộ vi sai là gì?</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Đối với các xe bốn bánh bán chủ động thì lại không cần bộ vi sai giữa các bánh trước và sau;
thay vào đó, chúng được khố lại với nhau để chuyển động cùng một tốc độ. Điều này lý giải tại
sao những chiếc xe này lại vào cua khó khăn trên đường bê tơng khi hệ thống bốn bánh chủ
động được sử dụng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Hình ảnh dưới đây sẽ cho chúng ta biết một số thành phần chính của một bộ vi sai mở.

Khi chiếc xe chuyển động thẳng trên đường, cả hai bánh xe cùng quay với một tốc độ như nhau.
Bánh răng ở đầu vào sẽ làm vành răng và vỏ vi sai quay, khơng có một bánh răng nào của bộ vi
sai quay, hai bánh răng cạnh như được khoá cùng nhau và với vỏ vi sai.

Xin mời click chuột vào nút <b>"Straight"</b> để theo dõi sự chuyển động tương đối của các bánh răng khi xe đi thẳng.
Xin mời click chuột vào nút <b>"Turn"</b> để theo dõi sự chuyển động tương đối của các bánh răng khi xe đi thẳng.

Hãy chú ý rằng bánh răng đầu vào nhỏ hơn nhiều so với vành răng, đây là cặp bánh răng giảm
tốc cuối cùng của chiếc xe và tỷ số truyền của chúng chính là tỷ số truyền của truyền lực cuối.
Khi nói tỷ số truyền lực cuối là 4.10 tức là số răng của vành răng lớn gấp 4.10 lần bánh răng đầu
vào.

Khi chiếc xe vào cua, các bánh xe sẽ phải quay với các tốc độ khác nhau. Trong bức tranh trên,
bạn có thể thấy các bánh răng trên vỏ vi sai sẽ quay ngay khi chiếc xe bắt đầu đổi hướng chuyển
động, cho phép các bánh xe chuyển động với các tốc độ khác nhau. Các bánh xe bên trong quay
chậm hơn vỏ vi sai, trong khi các bánh xe bên ngoài lại quay nhanh hơn.

<b>Bộ vi sai mở – khi chuyển động thẳng</b>

<i><b>Những trục trặc và rắc rối? </b></i>Bộ vi sai mở luôn cung cấp một mô men cố định cho mỗi bánh xe.

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Xin mời click chuột vào nút <b>"Play"</b> để xem sự chuyển động tương đối của các bánh răng trong bộ vi sai mở, khi
xe đi thẳng.

Xin mời click chuột vào nút <b>"Play"</b> để xem sự chuyển động tương đối của các bánh răng trong bộ vi sai mở, khi
xe vào cua.

Nguyên lý ho t đ ng c a b vi sai

ạ ộ

ủ

ộ

Nếu bạn đã từng lái xe trên băng tuyết, bạn sẽ biết thủ thuật để khởi hành chiếc xe dễ dàng hơn.
Bạn chớ nên khởi hành bằng số một, thay vào đó bạn nên cố sử dụng số hai hoặc thậm chí cả
số ba đi. Điều này sẽ bảo đảm cho hộp số của chiếc xe cung cấp mô men xoắn thấp đi và do vậy
có thể chiếc xe sẽ “trườn đi” mà khơng bị “ba ti nê” nữa.

Thế nhưng, điều gì sẽ xảy ra khi một bên bánh xe có lực bám rất tốt còn bên kia lại nằm trên
vũng lầy? Đây là vấn đề rắc rối mà bộ vi sai mở sẽ phải vào cuộc để giải quyết.

Hãy nhớ rằng bộ vi sai mở luôn cung cấp một mô men xoắn như nhau cho cả hai bánh xe, và giá
trị mô men xoắn cực đại sẽ bị giới hạn tại đó các bánh xe khơng bị trượt quay. Nó không lấy
nhiều mô men để làm một bánh xe bị trượt trên băng nhưng bánh xe có độ bám đường tốt cũng
chỉ nhận được giá trị mô men tương tự. Chiếc xe của bạn khơng thể có được sự bám đường tối
ưu được.

<i><b>Phức tạp hơn là “Off road”! </b></i>Ngồi nhược điểm trên, bộ vi sai mở cịn có thể gây cho bạn

những rắc rối hơn nhiều khi bạn chạy xe trên đường xấu. Nếu bạn có một chiếc xe tải hoặc một
chiếc xe đa dụng bốn bánh chủ động, với bộ vi sai mở cho cả bánh trước và sau, bạn có thể bị
sa lầy. Hãy nhớ rằng chúng ta đang nó đến việc bộ vi sai mở luôn cung cấp một mô men xoắn
như nhau cho các bánh xe. Nếu một bánh xe phía trước hoặc sau khơng bám đường, chúng sẽ
bị quay tự do.

Giải quyết cho vấn đề này chính là bộ vi sai trượt giới hạn (LSD hay còn gọi là positraction). Bộ vi
sai trượt này sử dụng đa dạng các cơ cấu để làm cho bộ vi sai thường hoạt động khi vào cua.
Khi một bánh xe bị trượt quay, chúng sẽ chuyển phần mơ men có ích sang bên bánh xe không bị
trượt để tận dụng hiệu quả mô men xoắn động cơ. Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu về các dạng
của LSD, bao gồm <i>clutch-type LSD, the viscous coupling, locking differential và Torsen </i>

<i>differential</i>.

<i><b>Vi sai trượt giới hạn kiểu ly hợp clutch-type LSD</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

Hộp lò xo đẩy các bánh răng bên cạnh tách ra khỏi các tấm ly hợp đang được gắn với vỏ vi sai.
Toàn bộ các bánh răng đều quay với vỏ khi hai bánh xe quay cùng một tốc độ, và lúc này không

cần thiết phải có bộ ly hợp này. Thế nhưng nếu có gì đó buộc cho một bánh xe quay nhanh hơn
bánh kia, như khi vào cua chẳng hạn, thì lập tức ly hợp bắt đầu hoạt động. Nó có tác dụng chống
lại hiện tượng cả hai bánh xe quay cùng một tốc độ. Nếu một bánh xe muốn quay nhanh hơn
bánh bên kia, nó cần phải làm bộ ly hợp trượt đi. Độ cứng của lò xo và lực ma sát của ly hợp sẽ
quyết định giá trị mô men sẽ làm cho nó bị trượt.

Trở lại với tình huống trên, nếu một bánh xe lăn trên băng còn bánh bên kia lại có độ bám đường
rất tốt, với bộ vi sai trượt giới hạn này thì ngay cả bánh xe bị trượt quay không thể truyền mô
men xuống đất thì bánh bên kia cũng sẽ truyền đủ mô men để chiếc xe di chuyển khỏi vùng lầy.
Mô men được cung cấp cho bánh xe không nằm trên băng sẽ cân bằng với giá trị mô men còn
lại sau khi đã làm cho ly hợp trượt đi. Kết quả là bạn đã có thể di chuyển về trước vượt qua vũng
lầy.

Nguyên lý ho t đ ng c a b vi sai

ạ ộ

ủ

ộ

<i><b>Khớp nối dính (Viscous Coupling)</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

Khớp nối dính có hai bộ đĩa ma sát đặt bên trong một không gian kín điền đầy chất lỏng (thường
là dầu thuỷ lực đặc biệt) có độ nhớt cao. Mỗi bộ đĩa ma sát được nối với một đầu trục. Dưới điều
kiện bình thường, cả hai bộ đĩa ma sát và lượng dầu thuỷ lực trong khớp nối cùng quay với một
tốc độ nhất định. Khi một cặp bánh xe cố gắng quay nhanh hơn, có thể đang bị trượt chẳng hạn,
bộ đĩa ma sát tương ứng với cặp bánh xe quay nhanh hơn cũng bị quay nhanh hơn theo. Lúc
này, dầu thuỷ lực nằm trong không gian giữa hai bộ đĩa ma sát sẽ có tác dụng cuốn bộ đĩa ma
sát kia cùng quay nhanh theo. Điều này sẽ làm cho mô men xoắn sẽ được truyền từ cặp bánh xe
quay nhanh hơn sang bánh xe quay chậm hơn, làm cho bánh đỡ bị trượt hơn.

Khi chiếc xe vào cua, sự khác nhau về tốc độ giữa các bánh xe không lớn như khi một trong
chúng bị trượt. Một trong hai bộ đĩa ma sát quay càng nhanh so với bộ kia (tương ứng với bánh
xe trượt càng nhiều) thì lượng mơ men xoắn được bộ khớp nối dính chuyển đổi càng lớn. Như
vậy tác dụng của loại khớp nối này khi xe vào cua là khơng có, vì vậy nhược điểm lớn nhất, rõ
ràng là: khơng có một chút mơ men nào được chuyển đổi trước khi hiện tượng trượt bắt đầu.

Để dễ hiểu hơn, chúng ta cùng tìm hiểu một minh hoạ đơn giản sau: Bạn hãy đặt một chiếc đĩa
thuỷ tinh, sâu lịng, nhỏ có thể chứa được một quả trứng gà (vịt) lên một đế quay đặt trên chiếc
bàn. Hãy khéo léo đập quả trứng vào trong chiếc đĩa mà lịng đỏ khơng bị vỡ ra. Lúc này, lòng đỏ
quả trứng nằm ở giữa chiếc đĩa và lòng trắng bao quanh. Bạn hãy quay đột ngột chiếc đĩa. Chú ý
nhìn bạn sẽ thấy, lúc đầu lịng đỏ quả trứng không quay cùng chiếc đĩa nhưng chỉ một lúc sau nó
đã quay cùng với chiếc đĩa. Điều này có thể lý giải là do lực ma sát nhớt của lòng trắng trứng gà
đã làm cho lòng đỏ quay cùng theo với chiếc đĩa. Nếu khi chiếc đĩa và lòng đỏ đang quay cùng
nhau, bất ngờ bạn giữ chiếc đĩa lại, lúc này lòng đỏ lập tức quay chậm dần rồi cũng dừng lại theo
chiếc đĩa. Liên hệ với khớp nối trên ta có thể thấy chiếc đĩa và lịng đỏ chính là hai bộ đĩa ma sát
cịn lịng trắng trứng gà có tác dụng như dầu thuỷ lực, và nguyên lý làm việc của chúng như ở ví
dụ minh hoạ trên.

Vi sai khố <i><b>locking</b></i> và vi sai cảm biến mô men <i><b>Torsen</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

Vi sai Torsen là một thiết bị cơ khí hồn tồn, nó khơng được điều khiển bằng điện tử, khơng có
ly hợp và cũng khơng có tý chút thuỷ lực nào.

Vi sai Torsen (kết hợp từ “torque” và “sensing”, có nghĩa là cảm biến mơ men) làm việc như một
bộ vi sai mở khi giá trị mô men của mỗi bánh xe là cân bằng. Thế nhưng ngay sau khi một bánh
xe nào đó mất lực bám, sự khác nhau về mô men dẫn đến các bánh răng trong bộ vi sai Torsen
kết nối với nhau. Việc thiết kế các bánh răng trong bộ vi sai sẽ quyết định đến tỷ số chênh lệch
mô men. Ví dụ, nếu một bộ vi sai Torsen đặc biệt được thiết kế với tỷ số chênh lệch 5:1, nó sẽ có
khả năng cung cấp mơ men xoắn cho bánh xe có lực bám tốt lớn gấp 5 lần bánh xe bị trượt.
Các thiết bị này thường được sử dụng ở các xe hơi có các bánh chủ động hoàn toàn với hiệu
suất cao. Giống như bộ khớp nối dính, chúng thường được sử dụng để chuyển đổi công suất
giữa bánh trước và bánh xe sau. Trong hai loại này, bộ vi sai Torsen tốt hơn bộ vi sai khớp nối
dính vì chúng truyền mơ men ngay khi hiện tượng trượt có thể xảy ra. Tuy nhiên, nếu một cặp
bánh xe bị mất sức bám hồn tồn thì vi sai Torsen sẽ khơng thể cung cấp một chút mô men nào
cho cặp bánh xe kia, bởi vì tỷ số chênh lệch sẽ quyết định bao nhiêu mô men xoắn được chuyển
đổi, và đương nhiên 5 lần 0 sẽ phải bằng 0.

</div>

<!--links-->