Cơ cấu vi sai là một bộ phận giữ vai trò quan trọng trong hoạt động di chuyển của các loại xe ô tô, xe tải hay xe nâng hàng,… Chúng có nhiệm vụ phân phối momen lực tới hai bánh xe trong cùng một cặp khiến chúng có tốc độ di chuyển khác nhau, phục vụ cho việc xe vào cua hoặc di chuyển trên đoạn đường cong. Dưới đây là những thông tin quan trọng về bộ vi sai và những câu hỏi thường gặp về chúng.

1. Cơ cấu vi sai là gì?

Cơ cấu vi sai là một hệ thống truyền momen xoắn của động cơ đến các bánh xe, giúp dẫn động một cặp bánh xe đồng thời cho phép chúng quay với các tốc độ khác nhau. Bộ vi sai nhận truyền động từ động cơ thông qua hộp số và phân phối tới bánh răng với các momen khác nhau, khiến cho cặp bánh xe có tốc độ quay khác nhau.

cơ cấu vi sai
Cơ cấu vi sai phối hợp cùng động cơ và hộp số giúp xe vận hành an toàn, hiệu quả

Vậy vì sao phải sử dụng vi sai? Bộ phận này đóng vai trò rất quan trọng đối với việc vận hành và điều khiển xe. Khi xe đi thẳng, các bánh xe quay với cùng tốc độ như nhau. Nhưng khi xe vào cua, các bánh xe sẽ có tốc độ khác nhau: bánh xe bên ngoài góc cua có tốc độ lớn hơn bánh xe bên trong góc cua vì nó phải di chuyển một đoạn đường dài hơn. Khi đó, nếu không có cơ cấu vi sai, khi vào cua cặp bánh xe sẽ bị khóa với nhau, buộc chúng phải quay cùng tốc độ. Điều này khiến cho việc vào cua của xe rất khó khăn, dễ xảy ra hiện tượng quay trượt.

2. Phân loại cơ cấu vi sai

Như đã trình bày ở trên, bộ vi sai là bộ phận rất cần thiết đối với phương tiện. Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại vi sai lắp đặt cho nhiều loại xe khác nhau. Tuy nhiên, một cách tổng quát, có thể phan chia vi sai thành 4 loại cơ bản: Bộ vi sai mở, bộ vi sai khóa, bộ vi sai hạn chế trượt và bộ vi sai momen xoắn.

2.1 Bộ vi sai mở

Vi sai mở là thiết kế phổ biến và lâu đời nhất, phù hợp với nhiều loại và kiểu xe khác nhau. Bánh răng truyền lực nằm ở cuối trục truyền động, ăn khớp với bánh răng vòng, sau đó truyền lực cho cả hai trục thông qua một bộ bánh răng khác. Nhược điểm duy nhất của cơ cấu vi sai kiểu mở là khi một bánh xe bắt đầu trượt thì bánh còn lại sẽ mất lực kéo để duy trì độ bám đường.

2.2 Bộ vi sai khóa

Cơ cấu vi sai loại này tương tự với vi sai mở, tuy nhiên có thêm hệ thống ly hợp tích. Điều này giúp bộ vi sai có khả năng khóa hai bên bên trái và phải của trục với nhau khi một bánh xe mất lực kéo nhằm tăng sức mạnh của xe. Tuy nhiên, nhược điểm là phải mở khóa vi sai lúc vào cua nên khá bất tiện. Loại vi sai này thường sử dụng trên những dòng xe cao như xe đua kéo, xe nâng hàng và những xe có tải trọng nặng.

Cơ cấu vi sai được sử dụng phổ biến trong nhiều loại phương tiện

2.3 Bộ vi sai hạn chế trượt

Cơ cấu vi sau này khắc phục nhược điểm của cả 2 loại trên. Chúng hoạt động như một bộ vi sai mở cho đến khi hiện tượng 1 bánh trượt xảy ra, bộ vi sai hạn chế trượt sẽ tự động phanh bánh ít độ bám để tận dụng momen 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.

Đối với bộ vi sai hạn chế trượt, có thể phân chia thành 4 loại nhỏ hơn bao gồm:

Bộ vi sai hạn chế trượt sử dụng nối khớp thuỷ lực: Bộ vi sai này sử dụng sức cản nhờ vào độ nhớt của dầu để hạn chế sự trượt của vi sai. Khi đó, momen quay được truyền thông qua lá đĩa ma sát trong được nối với bán trục và bộ lá đĩa ma sát ngoài được nối với vỏ vi sai. Tiếp đó, nhờ lực ly tâm của truyền động quay giúp dầu nhớt len vào bên trong, kết nối các đĩa ma sát với nhau tạo thành một khối. Nhờ đó, bánh xe bị trượt sẽ quay chậm hơn làm cân bằng lực kéo giữa hay bánh xe dẫn động.

Bộ vi sai hạn chế trượt cảm ứng mô-men xoắn – Torsen: Bộ vi sai này hoạt động dựa trên tính chất tự khóa giữa trục vít và bánh vít. Cụ thể là của bánh răng bán trục (bánh vít) và bánh răng hành tinh trục vít. Mức độ tự khoá phụ thuộc vào góc nghiêng răng của trục vít và bánh vít.

Bộ vi sai có nhiều phân loại khác nhau

Bộ vi sai hạn chế trượt cảm ứng mô-men xoắn – ma sát lệch trục: Đây là loại vi sai cải tiến của cơ chế trượt Torsen. Việc hãm sự trượt của bánh xe được thực hiện nhờ độ lệch của bánh răng hành tinh. Lúc này, có hai lực ma sát được tạo ra trong bộ vi sai hạn chế trượt: Lực ma sát giữa các đỉnh răng đầu dài của bánh răng hành tinh với vỏ hộp vi sai, và lực ma sát giữa mặt đầu của bánh răng bán trục (có một vòng đệm) và các đỉnh răng đầu ngắn của bánh răng hành tinh. Cơ chế này giúp hãm bánh răng bán trục và vỏ hộp vi sai, từ đó cân bằng được momen quay giúp xe vượt qua đường trơn trượt một cách an toàn.

Bộ vi sai hạn chế trơn trượt loại nhiều đĩa: Loại vi sai này có cấu tạo gồm nhiều lò nhiều lò xo nén hình trụ được lắp giữa hai bánh răng bán trục để giữ các vòng đệm chặn luôn ép vào các tấm đĩa ma sát. Qua đó làm hãm các vòng thép đệm vào các đĩa ma sát nối với các bánh răng bán trục. Khi sự quay của một bánh xe càng tăng thì lực ép của lò xo lên các đĩa ma sát càng lớn. Do đó ma sát được tạo ra giữa các tấm đĩa ma sát và vòng đệm chặn sẽ hạn chế trượt cho bộ vi sai giúp xe vượt qua địa hình xấu cách tốt hơn.

2.4 Bộ vi sai momen xoắn

Đây là phiên bản hiện đại nhất trong công nghệ vi sai. Cơ cấu vi sai này bao gồm một hệ thống cảm biến và thiết bị điện tử khá phức tạp để thu thập dữ liệu từ hệ thống lái và những yếu tố khách quan khác. Từ đó, chúng truyền một lượng momen xoắn cụ thể tới từng bánh xe để cung cấp lực kéo tối đa khi vào cua, giúp tăng khả năng kiểm soát khi rẽ.

3. Cấu tạo của bộ vi sai

Dù là cơ cấu vi sai loại nào thì cũng có cấu tạo gồm các bộ phận chính sau đây:

  • Trục dẫn động (propeller shaft): Bao gồm các bánh xe chủ động ăn khớp với bánh xe bị động, có nhiệm vụ giảm số vòng quay và tăng momen xoắn. Đây còn được gọi là bộ phận truyền lực cuối.
  • Bánh răng hành tinh (small gear): Có nhiệm vụ kết nối với bánh răng bán trục để điều khiển tốc độ của chúng. Bánh răng bán trục kết với với bán trục trong/ngoài tác động trực tiếp tới tốc độ quay của bánh xe.
  • Bán trục trong/ ngoài (inner/outer half shaft): Bán trục có nhiệm vụ kết nối bánh răng tới bánh xe, giúp truyền lực tổ hợp bánh răng vi sai tới bánh xe, đảm bảo mỗi bánh xe mang một vận tốc riêng.
  • Vỏ bộ vi sai (rotating cage): Được gắn trên bánh răng tự động, có nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận bên trong cơ cấu vi sai.
      Cấu tạo của bộ vi sai

4. Nguyên lý làm việc của cơ cấu vi sai

Khi xe chạy thẳng: Bánh xe hành tinh quay quanh trục của cơ cấu vi sai và không bị xoay quanh trục của chính nó. Khi đó, hai bán trục trong và ngoài quay cùng một tốc độ và momen truyền từ hộp số tới cặp bánh xe trái, phải là giống nhau. Điều đó có nghĩa là trong cùng một khoảng thời gian nhất định, hai bánh xe di chuyển được quãng đường như nhau.

Đối với việc chạy thẳng, cơ cấu vi sai làm việc theo nguyên lý như trên. Còn đối với khúc cua, bộ vi sai hoạt động như thế nào? Như các bạn đã biết, khi xe vào cua hoặc chạy trên đường cong, lực cản sẽ có tác dụng lên bánh xe bên trong nhiều hơn bánh xe phía ngoài.

Khi xe vào cua: Lúc này, bánh xe phía trong góc cua sẽ chạy chậm hơn bánh xe phía ngoài góc cua vì quãng đường di chuyển ngắn hơn. Những bánh răng hành tinh vừa di chuyển quay quanh trục vi sai, vừa tự quay quanh trục của nó. Nhờ đó, hai bán trục trong và ngoài quay khác véc tơ vận tốc tức thời góc. Do đó, hai bánh xe có thể di chuyển quãng đường khác nhau với tốc độ khác nhay mà không gặp phải hiện tượng trượt.

Bộ vi sai có nguyên lý hoạt động khá đơn giản

5. Ưu, nhược điểm của cơ cấu vi sai

Với cấu tạo và nguyên lý hoạt động như trên, bộ vi sai có những ưu, nhược điểm rất dễ nhận biết như sau:

Bảng: Ưu, nhược điểm của cơ cấu vi sai
Ưu điểm Nhược điểm
  • Cơ cấu vi sai có khả năng phân bổ lực đều cho các bánh xe.
  • Cải thiện mức độ bám mặt đường của bánh xe ở địa hình không bằng phẳng.
  • Được trang bị cho cả cầu trước, cầu sau.
  • Sử dụng đơn giản, dễ dàng, kích hoạt chỉ bằng một nút bấm.
  • Nếu một trọng một cặp bánh xe bị giảm hoặc mất lực kéo, momen xoắn truyền tới bánh xe sẽ có lực kéo nhỏ nhất. Điều này khiến tốc độ và hiệu suất xe giảm xuống.
  • Bộ khoá vi sai phát ra tiếng ồn, điều này dễ nhận biết nhất khi xe vào đoạn cua.
  • Nếu cơ cấu vi sai bị hỏng, quá trình sửa chữa khá phức tạp bởi vi sai có liên quan đến hộp số.

6. Một số câu hỏi thường gặp khi sử dụng vi sai

6.1 Bộ vi sai được lắp đặt ở đâu?

Bộ vi sai thường được lắp đặt ở vị trí cầu xe (hay còn gọi là truyền lực cuối) ở bất kỳ loại xe ô tô hay xe tải, xe nâng nào. Cụ thể, chúng được lắp đặt giữa 2 bánh xe dẫn động. Ngoài ra, mỗi cầu chủ động của các loại xe này đều cần có một bộ vi sai và giữa bánh trước và cả bánh sau bởi khi vào khúc cua thì quãng đường giữa bánh trước và bánh sau là khác nhau.

6.2 Chức năng và nhiệm vụ của cơ cấu vi sai là gì?

Bộ vi sai có nhiệm vụ thay đổi tốc độ của bánh xe khi vào cua hoặc khi di chuyển trên đoạn đường cong. Để làm được điều này, vi sai truyền momen và giảm tốc độ cuối cùng của động cơ tới bánh xe.

6.3 Vì sao vi sai bị hư hỏng?

Câu trả lời là khá đơn giản: là do lái xe lạm dụng chúng. Cơ cấu vi sai hạn chế trượt trong chiếc xe dẫn động cầu sau được đặt ở đó để cung cấp thêm độ bám đường cho bánh xe và một số thao tác trượt, nhưng điều đó không có nghĩa là bạn nên trượt mạnh ở mọi trường hợp. Nó không chỉ nguy hiểm mà còn có thể khiến vi sai và lốp xe nóng lên đáng kể.

6.4 Các dấu hiệu của một vi sai bị hư hỏng là gì?

Cơ cấu vi sai bị nếu bị hư hỏng sẽ rất dễ nhận biết. Khi vi sai gặp trục trặc, trục truyền động sẽ rung lên, bạn sẽ nghe thấy âm thanh lạ phát ra từ bánh răng và các bánh xe. Hoặc việc rẽ vào góc cua sẽ khó hơn và trong trường hợp xấu nhất, vi sai sẽ bị khóa. Lốp mòn không đều cũng là dấu hiệu của việc bộ vi sai bắt đầu bị hỏng.

Bộ vi sai của bạn đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp điều khiển xe của bạn và giữ sức mạnh cân bằng giữa các lốp xe của bạn. Hãy đảm bảo giữ nó trong tình trạng tốt để bạn có thể an toàn khi lái xe.

Những câu hỏi thường gặp về vi sai

6.5 Chi phí sửa chữa vi sai là bao nhiêu?

Đối với dịch vụ sửa chữa cơ bản như thay dầu mới, chi phí sẽ rơi vào khoảng vài trăm cho tới 1 triệu đồng. Nhưng một khi bánh răng hoặc bất kỳ bộ phận nào đó trong cơ cấu vi sai bị hỏng thì bạn cần chi trả một khoản chi phí lên tới vài triệu đồng để sửa chữa hoặc thay thế tùy theo tình trạng hư hỏng.

6.6 Xe nâng hàng có sử dụng cơ cấu vi sai không?

Câu trả lời là có. Hầu hết các loại xe nâng hàng chạy bằng động cơ đều được trang bị cơ cấu vi sai. Mômen xoắn vẫn cần được phân phối giữa các bánh xe, do đó cần phải có bộ vi sai để đảm bảo việc vào cua an toàn và mượt mà nhất.

Xe nâng thương hiệu Hangcha được trang bị bộ vi sai hiện đại nhất hiện nay, giúp cho việc chuyển hướng của xe nâng trở nên thuận tiện nhất, góp phần tăng hiệu suất vận chuyển hàng hóa. Đây là hãng xe nâng đến từ Trung Quốc, hiện nay giữ vị trí top 5 thế giới trong lĩnh vực sản xuất và kinh doanh cách loại xe nâng hàng. Tại Việt Nam, Công ty cổ phần xe nâng Thiên Sơn là đơn vị ủy quyền duy nhất phân phối sản phẩm chính hãng thương hiệu Hangcha. Nếu có nhu cầu tìm hiểu và chọn mua xe nâng, phụ tùng xe nâng chính hãng với giá tốt nhất thị trường, quý khách vui lòng liên hệ hotline 0975 645 225 để được các chuyên gia của Thiên Sơn tư vấn tận tình, chu đáo.