Khóa vi sai là bộ phận có tác dụng giúp các bánh xe quay với tốc độ khác nhau để xe có thể di chuyển cân bằng và ổn định, đặc biệt là khi vào cua.
1. Khóa vi sai là gì? Công dụng của khóa vi sai trên xe ô tô
Khóa vi sai tên tiếng anh Differential – đây là một thuật ngữ nói đến bộ phận truyền năng lượng động cơ từ hộp số sang các bánh xe ô tô. Có thể nói đối với ô tô thì khóa vi sai là thiết bị cực kỳ quan trọng.
Khóa vi sai là hệ thống gồm các bánh răng nằm trên trục nối 2 bánh xe. Nó nhận mô men xoắn của trục truyền động rồi phân bổ lực cho từng bánh xe. Điều này giúp mỗi bánh xe quay với các vận tốc không giống nhau.
Công dụng của khóa vi sai là điều khiển và tác động 4 bánh xe di chuyển với nhiều tốc độ khác nhau để tạo sự cân bằng. Đặc biệt là trong các tình huống xe vào cua hoặc tăng tốc. Trong tình huống vào cua, thông thường bánh xe phía ngoài sẽ di chuyển quãng đường dài hơn bánh xe phía trong.
Do đó bánh xe phía ngoài cần vận tốc lớn hơn để vào cua dễ dàng. Giả sử không có bộ khóa vi sai hỗ trợ thì xe sẽ không làm được điều này. Nói một cách đơn giản, một chiếc ô tô không có khóa vi sai thì lúc vào cua 2 bánh xe sẽ khóa lại với nhau. Do đó xe sẽ di chuyển với cùng 1 tốc độ. Đây chính là lý do xe lăn bánh khó khăn và dễ diễn ra tình trạng trượt quay bánh xe.
2. Có những loại khóa vi sai cơ bản nào hiện nay
Hiện trên thị trường đang có 2 loại khóa vi sai cơ bản: khóa vi sai mở và vi sai khóa.
Khóa vi sai mở (Open Differential): Khóa vi sai mở được đánh giá cao bởi độ bền và giá thành thấp. Nhưng nhược điểm của vi sai mở là không phân bổ đều mô men xoắn cho các bánh xe. Điều này dẫn đến tình trạng trượt bánh khi chạy trên đường trơn.
Vi sai khóa (Lock Differential): Nếu cần lực kéo xe có khả năng khóa trục để tăng sức mạnh cho bánh xe. Tuy nhiên nhiều người sẽ thấy hơi rườm rà khi vào cua do phải mở khóa vi sai. Thông thường vi sai khóa sẽ xuất hiện trên các dòng xe off-road.
Theo nhiều chuyên gia về xe, ngoài 2 loại trên thì hiện nay còn có vi sai hạn chế trượt kết hợp phanh. Công dụng của nó tăng độ bám giúp xe chuyển động an toàn và hạn chế bánh xe bị trượt.
3. Cấu tạo của các bộ khóa vi sai
Về cấu tạo, khóa vi sai gồm có các bộ phận sau:
Bộ ly hợp đĩa
Bánh răng bán trục
Lò xo nén
Bánh răng hành tinh
Vỏ vi sai
Các tai khóa đĩa thép với vỏ vi sai
Bánh răng bán trục được ăn khớp với đĩa ma sát
Nhìn bằng mắt thường bạn sẽ thấy bộ khóa vi sai mang hình dáng một ụ tròn nằm chính giữa cầu sau. Hình ảnh mặt cắt bên trong khóa vi sai cho thấy vị trí các răng cưa. Bánh răng nằm cuối trục truyền động có nhiệm vụ quay bánh răng. Mục đích là truyền lực cho tổ hợp bánh răng vi sai, bánh răng quay kết hợp để tạo ra tốc độ riêng của mỗi bánh xe.
Tỷ số răng giữa vành răng và bánh răng chủ động gọi là tỷ lệ bánh răng truyền của cầu sau hoặc tỷ số truyền động cuối cùng. Tỷ số này sẽ được hãng sản xuất tùy chỉnh dựa vào loại xe và mục đích sử dụng.
4. Khóa vi sai có những ưu, nhược điểm gì?
Ưu điểm
Nhờ có khóa vi sai mà di chuyển ổn định và cân bằng. Đặc biệt khóa vi sai giúp hạn chế tối đa tình trạng bánh xe trượt khi di chuyển qua vũng lầy.
Bộ khóa vi sai giúp xe tăng độ bám đường nên dễ dàng vượt qua các chướng ngại vật hoặc những con đường trơn trượt. Nếu không có khóa vi sai, bánh xe sẽ không thể di chuyển đặc biệt là vào khúc cua. Xe có khóa vi sai sẽ chạy từ từ trên con lăn cùng bánh quay tự do. Việc tăng tốc từ từ cùng tốc độ quay tự do tầm 100 vòng/phút (13km/h) giúp xe dễ dàng vượt chướng ngại vật.
Nhược điểm
Nhược điểm lớn nhất của khóa vi sai chính là có tiếng ồn. Nhiều loại có thể gây ra âm thanh khá to khi hoạt động. Đặc biệt mỗi khi xe vào khúc cua thì người lái sẽ cảm nhận rõ điều này nhất. Ngoài ra có một số loại còn gây tiếng kêu mỗi khi khóa và mở.
Nhiều nhà nghiên cứu cho biết khóa vi sai là một trong số các tác nhân dẫn đến tình trạng mòn lốp xe. Bởi vì nó hoạt động không được nhẹ nhàng nên mới khiến lốp bị mài mòn. Mặt khác khi đặt khóa vi sai ở cầu trước sẽ khiến xe khó điều khiển, di chuyển kém mượt mà hơn.
5. Một vài mẫu xe bán tải sử dụng vi sai đa năng đáng chú ý:
Mitsubishi Triton
Triton hiện là mẫu bán tải duy nhất tại Việt Nam được trang bị bốn chế độ gài cầu ở phiên bản 4×4 MT và 4×4 AT MIVEC. Các chế độ gài cầu của Triton được Mitsubishi cung cấp gồm có 2WD – 2H, High Speed 4WD – 4H, High Speed 4WD – 4HLc khóa vi sai trung tâm và Low Speed 4WD – 4LLC khóa vi sai trung tâm.
Đây là mẫu xe bản tải duy nhất trong phân khúc sử dụng cả ha công nghệ kể trên cho vi sai của mình. Cầu sau của Triton sử dụng vi sai loại Torsen. Đây là thiết kế đặc biệt, tạo khả năng kết nối tốt giữa 2 bánh với nhau. Hệ thống này sử dụng các bánh răng trụ răng nghiêng để tăng khả năng chống trượt.
Đồng thời, Mitsubishi còn trang bị thêm bộ các đĩa ma sát để tạo ra sự ràng buộc giữa trục quay với vỏ vi sai. Thêm vào đó, việc cho phép điều khiển tắt – mở khóa vi sai trung tâm cùng với khóa vi sai cầu sau là một điểm cộng nổi bật của mẫu xe bán tải này.
Ford Ranger
Ford Ranger sở hữu hệ thống dẫn động hai cầu 4WD với 3 chế độ: High Speed 2WD, High Speed 4WD và Low Speed 4WD với khóa vi sai cầu sau.
Mẫu xe bán tải đến từ hãng xe Mỹ này không cho phép tùy chính khóa vi sai trung tâm. Chính vì lý do này, khi sử dụng chế độ High Speed 4WD, người dùng chỉ nên áp dụng trên các mặt đường có độ trơn trượt nhiều, như đường mưa, đường có nhiều cát hay sỏi đá. Khi cần nhiều độ bám và khả năng vượt địa hình hơn, chế độ Low Speed 4WD với khóa vi sai cầu sau có thể được áp dụng.
Khi bật chế độ này, khóa vi sai cầu sau sẽ tự động bật, kết nối bánh trái và phải với nhau. Lưu ý, khi sử dụng Low Speed 4WD, người dùng chỉ nên áp dụng trên những mặt đường khó như đồi cát, đường nhiều bùn lày hay leo dốc với mặt đường nhiều sỏi đá.
Dẫu sau, Wildtrak vẫn phần nào tỏ ra một mẫu bán tải thiên nhiều về công nghệ nhiều hơn với danh sách trang bị từ Ford, chẳng hạn như hệ thống thông tin giải trí SYNC II, chức năng điều khiển giọng nói, bộ phát wifi…
Chevrolet Colorado
Người đồng hương của Ford Ranger cũng được trang bị hệ thống dẫn động hai cầu 4WD, cùng đó là các chức năng tương đồng. Colorado sở hữu 3 chế độ gài cầu: High Speed 2WD, High Speed 4WD khóa vi sai trung tâm và Low Speed 4WD với vi sai trung tâm và vi sai cầu sau đều được khóa cứng.
Việc trang bị thêm chức năng khoá vi sai cầu sau khi hoạt động ở chế độ Low Speed 4WD giúp tăng khả năng hoạt động trên địa hình khó, gập ghềnh cho Colorado High Country.
Tuy hệ truyền động chưa linh hoạt được như Triton MIVEC nhưng Colorado có được một lợi thế không thể không kể đến là động cơ Duramax 2.8L cung cấp công suất cực đại 197 mã lực tại 3.600 vòng/phút; mô-men xoắn tối đa 500 Nm tại 2.000 vòng/phút, mạnh mẽ hơn bất kì đối thủ nào khác cùng phân khúc. “Cơ bắp” đủ giúp Colorado bù đắp lại thiệt thòi về mặt cơ khí so với Triton hay danh sách hỗ trợ hiện đại của Ranger.