Các kiểu hệ thống dẫn động trên ô tô(2)

Các kiểu hệ thống dẫn động trên ô tô
(phần 2)
Chủ nhật, 19/02/2017 10:03



Hệ thống dẫn động 4 bánh bán toàn thời gian (4x4) thường nối cứng cầu trước và sau
khi cài dẫn động hai cầu, nên chế độ này không phù hợp để chạy đường trường. Trong
khi đó hệ thống tồn thời gian (AWD) có vi sai trung tâm giới hạn trượt, cho phép sự
sai khác tốc độ quay ở hai cầu nên có thể sử dụng ở mọi loại đường, và người lái không
cần thao tác gài cầu.
>> Các kiểu hệ thống dẫn động trên ô tô (phần 1)

Với xe chỉ dẫn động cầu trước hoặc cầu sau, khi hai bánh xe trên cầu chủ động bị mất độ bám
với mặt đường, cầu chủ động có thể quay trơn, trượt trên mặt đường gây mất lái, hoặc khó
thốt khỏi một tình huống sa lầy trên đường địa hình. Hai bánh trên trục cịn lại của xe dù có độ


bám tốt, nhưng không phải là bánh dẫn động nên cũng khơng giúp ích được gì cho xe trong các
tình huống như vậy. Chính vì nhược điểm này, nên xe một cầu chủ động trở nên yếu thế trên
đường địa hình lầy lội hoặc trên mặt đường trơn trượt nhiều băng tuyết trong mùa đơng ở các
nước ơn đới.
Vì vậy, để tận dụng triệt để độ bám trên cả bốn bánh xe, ơ tơ cần có thêm phương án dẫn động
4 bánh (bằng cả hai cầu). Hệ thống này có nhiều dạng khác nhau, tuy nhiên hiện được chia
thành hai dạng phổ biến là hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian, và hệ thống dẫn động 4
bánh toàn thời (hệ thống dẫn động 4 bánh chủ động). Trong đó, thuật ngữ 4x4 hay 4WD (4Wheel-Drive) ngày nay thường được dùng để chỉ hệ thống bán thời gian, còn thuật ngữ AWD
(All-Wheel-Drive) thường được dùng nhiều hơn cho hệ thống toàn thời gian.
3. Hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian (4x4/4WD)
Trong dạng hệ thống này, nguồn lực từ động cơ sau khi qua ly hợp và hộp số sẽ được truyền
đến hộp phân phối, rồi được phân thành hai hướng dẫn về cầu trước và cầu sau thông qua các
trục truyền động tương ứng.

Với hệ thống này, rất nhiều xe cịn có chế độ cầu nhanh cầu chậm, hộp phân phối vì thế cịn có
các bộ bánh răng hành tinh giảm tốc, nên đơi khi cịn được gọi là hộp số phụ.
Tuy nhiên, trong phần lớn thời gian vận hành, hộp phân phối này chỉ truyền mô men xoắn đến
một cầu chủ động (thường là cầu sau), và ngắt đường truyền lực từ động cơ đến cầu còn lại.
Trong trường hợp cần thiết như khi đi địa hình xấu, người điều khiển có thể tự gài cầu bằng
cần số phụ bên trong xe (với xe gài cầu cơ khí) hoặc bằng nút gạt (gài cầu điện tử). Các chế độ


thường gặp của cần số phụ là 2H (1 cầu không giảm tốc, thường dùng nhất), 4H (2 cầu không
giảm tốc) và 4L (hai cầu giảm tốc).

Hệ thống dẫn động bốn bánh của Toyota Hilux/Fortuner là một dạng hệ thống bán thời gian.
Do đặc điểm chỉ gài 2 cầu bằng tay trong trường hợp cần thiết, nên hệ thống này được gọi là
“dẫn động 4 bánh bán thời gian”. Tại Việt Nam, các mẫu xe như Toyota Fortuner 4x4, Ford
Everest 4x4 thế hệ cũ, Ford Ranger 4x4, Toyota Hilux 4x4, Mazda BT… đều là những mẫu xe
có hệ thống dẫn động thuộc dạng này. Ngồi ra, do có chế độ cầu chậm, hệ thống dẫn động
bốn bánh bán thời gian còn rất phù hợp cho các dòng xe việt dã.


Một dạng hộp phân phối không chứa vi sai trung tâm ở hệ thống dẫn động bốn bánh bán thời
gian. Trong hệ thống này, cầu trước và sau luôn quay cùng tốc độ khi gài chế độ 2 cầu.
Ở hệ thống dẫn động bốn bánh bán thời gian thì hộp phân phối thường không được trang bị vi
sai trung tâm. Khi gài 2 cầu và vượt địa hình, cả hai cầu được nối cứng với nhau và quay cùng
tốc độ. Lúc này, mô men xoắn từ động cơ sẽ được phân bổ đều đến 2 cầu theo tỷ lệ cố định
50:50, hai cầu dẫn động quay cùng tốc độ và đều tận dụng trọng lượng bám, tạo lực kéo giúp
xe vượt lầy.


Hộp phân phối của hệ thống dẫn động bốn bánh bán thời gian. Bộ bánh răng hành tinh có

nhiệm vụ thay đổi giữa chế độ cầu nhanh và cầu chậm.
Tuy nhiên, khi vào cua trên đường trường, các bánh trước có bán kính vào cua lớn hơn nên sẽ
phải quay với tốc độ cao hơn, việc hai cầu quay đồng tốc khiến một trong hai cầu bị trượt
cưỡng bức trên mặt đường, hoặc xe rất khó vào cua. Đây chính là nhược điểm lớn nhất của hệ
thống dẫn động bán thời gian. Chính vì nhược điểm này nên các nhà sản xuất ô tô luôn khuyến
cáo khách hàng không cài chế độ hai cầu khi chạy trên đường trường, việc gài hai cầu trong
trường hợp này có thể gây mịn lốp, tiêu hao nhiên liệu, khó điều khiển dẫn đến nguy hiểm, và
có thể gây hỏng hộp phân phối.


Trên thực tế, vẫn có một số dịng xe cho phép cài hai cầu mà vẫn có thể khóa hoặc khơng khóa
vi sai trung tâm trong hộp phân phối. Với trường hợp khơng khóa, vi sai trung tâm cho phép cầu
trước và cầu sau quay với các tốc độ khác nhau, lúc này xe có thể sử dụng chế độ hai cầu
nhanh thường xuyên, kể cả lúc vào cua trên đường nhựa. Các mẫu xe thuộc dạng này có thể
được xem là dịng xe dẫn động bốn bánh tồn thời gian. Mitsubishi Super Select II là một ví dụ,
hệ thống của hãng này sử dụng một vi sai trung tâm và khớp nối nhớt (viscous coupling), có thể
chạy ở chế độ 4H khơng khóa vi sai trên đường trường, tuy nhiên hệ thống này cũng có chế độ
4L khóa vi sai, 4H khóa vi sai (nối cứng 2 cầu), có cần số phụ, và đặc biệt chế độ 1 cầu nhanh
(2H) là chế độ mặc định sử dụng thường xuyên, nên thường vẫn bị xem là một hệ thống dẫn
động bốn bánh bán thời gian.
4. Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian chủ động (AWD – All Wheel Drive)
Nhược điểm không thể thay đổi biến thiên tỷ lệ phân bổ mô men xoắn và cố định tốc độ ở cầu
trước bằng với cầu sau trong hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian được các hãng xe giải


quyết bằng cách sử dụng vi sai trung tâm giới hạn trượt (thay vì khóa), hoặc sử dụng vi sai
trung tâm tự do kết hợp với các hệ thống điện tử để phanh cục bộ các bánh bị quay trơn do mất
độ bám.

BMW X5 xDrive sử dụng hộp phân phối với ly hợp nhớt giới hạn trượt đa đĩa.

Lý do phải giới hạn trượt là vì nếu khơng giới hạn, đặc tính của vi sai sẽ khiến một cầu khơng
hề nhận được mơ men xoắn nếu cầu cịn lại bị quay trơn hoàn toàn.
Với vi sai giới hạn trượt, loại phổ biến hiện nay là vi sai Torsen (đã được Audi áp dụng trên hệ
thống Quattro). Toyota cũng sử dụng vi sai Torsen cho các dòng xe như Land Cruiser/Prado,
Lexus GX. Bên cạnh đó, vấn đề này cịn có thể được giải quyết bằng đĩa ly hợp giới hạn trượt
như trên hệ thống SH-AWD của Honda, hay trên chiếc Ford Explorer.


Đối với trường hợp sử dụng vi sai tự do, vi sai trung tâm hoạt động khơng khác gì một vi sai
cầu sau. Khi một cầu hoặc bánh mất hoàn tồn độ bám, thơng qua các cảm biến, hệ thống điện
tử trên xe sẽ can thiệp bằng cách phanh cục bộ bánh bị quay trơn để chuyển mô men xoắn
sang bánh có độ bám tốt. Thế hệ 4MATIC mới của Mercedes-Benz là một hệ thống dạng này.
Nhờ sử dụng các công nghệ này, hệ thống dẫn động bốn bánh được gọi là tồn thời gian
(AWD) bởi xe ln vận hành ở trạng thái động cơ luôn truyền động đến cả hai cầu. Hệ thống
cho phép các bánh và cầu quay với tốc độ khác nhau trên đường cong một cách phù hợp, và
tự động can thiệp khi có bánh quay trơn. Trên xe khơng có nút chuyển cầu hay cần số phụ,
người lái không cần bất kỳ thao tác nào khác, thậm chí khó có thể cảm nhận được chiếc xe
đang can thiệp. Chính vì vậy, hệ thống này cịn được “dẫn động bốn bánh chủ động”.


Mercedes-Benz Vito phiên bản 4MATIC.
Tuy nhiên, vẫn có một nhược điểm ở thống này, đó là vì khơng có chế độ cầu chậm, trong
nhiều trường hợp, tính năng địa hình của xe sử dụng hệ thống này không bằng dẫn động bốn
bánh bán thời gian 4WD.
Trên thực tế, dẫn động bốn bánh toàn thời gian AWD được phát triển để cải thiện các nhược
điểm của hệ thống dẫn động 1 cầu (trước hoặc sau), tăng độ bám đường của xe trên các bề
mặt trơn trượt như mưa gió, băng tuyết, gia tăng độ ổn định và an toàn của xe, cải thiện tính
năng vận hành và cảm giác lái thay vì hướng đến mục tiêu chinh phục địa hình. Hệ thống này
hiện được áp dụng trên hầu hết các mẫu crossover/SUV hạng sang của BMW, Mercedes-Benz,
Audi, Porsche, Lexus, Subaru… Hệ thống này cũng có mặt trên rất nhiều phiên bản sedan hạng

sạng, xe thể thao tính năng cao. Ngồi ra, dù phương thức can thiệp và mức độ tinh vi, chính
xác có thể khơng bằng, nhưng hệ thống này cũng đã xuất hiện trên rất nhiều mẫu crossover giá
tầm trung. Hệ thống này chỉ chưa được áp dụng cho các mẫu xe hiện đang dùng phương thức
dẫn động cầu trước như ở Phần 1.