Trong thế giới phức tạp của các bộ phận ô tô, cầu xe đóng vai trò thầm lặng nhưng vô cùng quan trọng. Đây không chỉ là một bộ phận đơn thuần kết nối bánh xe, mà còn là trung tâm điều phối lực kéo, đảm bảo xe có thể di chuyển mượt mà và an toàn trên mọi cung đường, đặc biệt là khi vào cua.
Cầu xe hay chính xác hơn là bộ vi sai (differential), là một hệ thống bánh răng phức tạp thường được đặt trong một vỏ hình cầu hoặc hình bầu dục, nằm giữa trục truyền động và các trục dẫn động bánh xe. Chức năng chính của nó là nhận mô-men xoắn từ động cơ thông qua trục các đăng và phân phối lực này đến hai bánh xe trên cùng một trục (trước hoặc sau). Điều kỳ diệu nằm ở khả năng cho phép hai bánh xe này quay với tốc độ khác nhau khi cần thiết.
Cấu tạo chi tiết của bộ cầu xe
Để hiểu rõ hơn về cách cầu xe ô tô hoạt động, chúng ta cần tìm hiểu về các thành phần cấu tạo nên nó. Dù có nhiều biến thể tùy theo loại xe và hệ dẫn động, cấu trúc cơ bản của một bộ vi sai cầu xe bao gồm các bộ phận chính hoạt động phối hợp nhịp nhàng.
Một trong những bộ phận đầu tiên là trục các đăng (propeller shaft hoặc drive shaft). Đây là thanh thép hình ống, thường có khớp nối linh hoạt ở hai đầu, truyền mô-men xoắn từ hộp số hoặc hộp phân phối (trên xe dẫn động 4 bánh) đến bộ vi sai ở cầu xe. Trục các đăng chứa bánh răng chủ động (pinion gear), bánh răng này ăn khớp với bánh răng bị động (ring gear hoặc crown wheel) nằm trong vỏ bộ vi sai. Sự ăn khớp này giúp giảm tốc độ quay và tăng mô-men xoắn trước khi truyền đến bánh xe.
Vỏ bộ vi sai (differential housing hoặc rotating cage) là lớp vỏ bảo vệ bên ngoài, đồng thời là bộ phận giữ và quay cùng với bánh răng bị động (vành chậu). Bên trong vỏ này là trái tim của cầu xe – hệ thống bánh răng hành tinh và bánh răng bán trục. Vỏ vi sai quay theo bánh răng bị động, mang theo các bánh răng hành tinh.
Các bánh răng hành tinh (planetary gears hoặc spider gears) là những bánh răng nhỏ hơn, được đặt trên các trục vuông góc với trục quay của bánh xe và nằm trong vỏ bộ vi sai. Chúng có thể quay quanh trục của chính mình và cũng quay cùng với vỏ vi sai. Bánh răng hành tinh ăn khớp với hai bánh răng bán trục (sun gears).
<>Xem Thêm Bài Viết:<>- Lọc Dầu Xe Ô Tô Nissan SSS: Hướng Dẫn Toàn Diện
- Tầm Quan Trọng Của Còi Xe Máy Trong Giao Thông
- Hành Trình Đến Năm Căn: Chuẩn Bị Toàn Diện Cho Chuyến Đi
- Không Sang Tên Đổi Chủ Xe Ô Tô: Rủi Ro Và Giải Pháp Toàn Diện
- Thông tin đặt cọc VinFast VF e35 VF e36
Cuối cùng là bộ phận bán trục (half shafts hoặc axle shafts). Có hai bán trục, mỗi chiếc nối một bánh răng bán trục với một bánh xe. Bánh răng bán trục ăn khớp với bánh răng hành tinh. Chính sự tương tác giữa bánh răng hành tinh và hai bánh răng bán trục cho phép hai bánh xe quay với tốc độ khác nhau khi bộ vi sai hoạt động.
Cấu tạo tổng thể bộ cầu xe ô tô và các bộ phận chính
Nguyên lý hoạt động thông minh của cầu xe
Nguyên lý hoạt động của cầu xe hay bộ vi sai là điểm mấu chốt quyết định khả năng vận hành linh hoạt của xe ô tô. Chức năng chính của nó là truyền lực từ động cơ đến bánh xe dẫn động một cách hiệu quả nhất trong mọi điều kiện.
Khi xe di chuyển trên đường thẳng
Khi xe ô tô chạy thẳng trên bề mặt đồng đều, lực cản tác động lên cả hai bánh xe dẫn động là tương đương nhau. Trong trường hợp này, bộ vi sai hoạt động như một khối cứng liền mạch. Bánh răng bị động (vành chậu) quay, kéo theo vỏ bộ vi sai. Do lực cản hai bên bằng nhau, các bánh răng hành tinh không cần quay quanh trục của chính mình mà chỉ quay cùng với vỏ vi sai. Chúng đẩy hai bánh răng bán trục quay với cùng tốc độ như tốc độ quay của vỏ vi sai. Kết quả là cả hai bánh xe trên trục dẫn động sẽ quay cùng tốc độ, giúp xe di chuyển thẳng mượt mà. Mô-men xoắn được phân phối đều cho cả hai bánh.
Sơ đồ chi tiết cấu tạo bên trong bộ vi sai cầu xe
Khi xe vào cua hoặc đường vòng
Tình huống phức tạp hơn xảy ra khi xe vào cua. Khi này, bánh xe phía trong cua sẽ di chuyển trên một quãng đường ngắn hơn bánh xe phía ngoài cua trong cùng một khoảng thời gian. Điều này có nghĩa là bánh xe phía trong cần quay chậm hơn bánh xe phía ngoài. Đây chính là lúc bộ vi sai thể hiện vai trò cực kỳ quan trọng của mình.
Lực cản tác động lên bánh xe phía trong cua lớn hơn so với bánh xe phía ngoài. Sự chênh lệch lực cản này khiến các bánh răng hành tinh bên trong bộ vi sai bắt đầu quay quanh trục của chúng. Sự quay của bánh răng hành tinh cho phép bánh răng bán trục nối với bánh xe phía trong cua quay chậm lại, trong khi bánh răng bán trục nối với bánh xe phía ngoài cua được phép quay nhanh hơn, mặc dù vỏ bộ vi sai vẫn quay với tốc độ do bánh răng bị động xác định. Bằng cách này, cầu xe phân phối mô-men xoắn khác nhau đến hai bánh xe, cho phép chúng quay với tốc độ chênh lệch cần thiết để xe vào cua mà không bị trượt bánh hoặc gây căng thẳng lên hệ thống truyền động và lốp xe.
Nguyên lý hoạt động của cầu xe khi xe chạy thẳng
Tầm quan trọng của cầu xe đối với xe ô tô
Cầu xe, với bộ vi sai là thành phần trung tâm, có tầm quan trọng sống còn đối với hiệu suất, an toàn và sự bền bỉ của xe ô tô. Chức năng chính là truyền lực kéo đến bánh xe dẫn động, nhưng khả năng điều chỉnh tốc độ quay khác nhau giữa hai bánh trên cùng một trục mới là điều làm nên sự khác biệt.
Nếu không có cầu xe hay bộ vi sai, hai bánh xe trên cùng một trục sẽ bị khóa quay cùng tốc độ. Khi xe vào cua, bánh xe phía ngoài cần đi quãng đường xa hơn, nhưng lại bị buộc phải quay cùng tốc độ với bánh xe phía trong. Điều này sẽ gây ra hiện tượng trượt lốp nghiêm trọng, làm giảm độ bám đường, gây mòn lốp nhanh chóng, tạo ra lực căng lớn trong hệ thống truyền động và thậm chí có thể khiến xe mất kiểm soát hoặc bị lật, đặc biệt ở tốc độ cao hoặc trên các bề mặt trơn trượt.
Vì vậy, cầu xe không chỉ giúp xe di chuyển linh hoạt khi vào cua mà còn góp phần đáng kể vào độ an toàn, sự ổn định và tuổi thọ của lốp xe cũng như các bộ phận khác trong hệ thống truyền động. Nó là một minh chứng cho kỹ thuật cơ khí thông minh, cho phép xe ô tô thích ứng với các điều kiện vận hành đa dạng.
Hoạt động của bộ vi sai cầu xe khi xe vào cua
Câu hỏi thường gặp về cầu xe
Cầu xe có cần được bảo dưỡng định kỳ không?
Có, cầu xe hay bộ vi sai cần được bảo dưỡng định kỳ, chủ yếu là kiểm tra và thay dầu bôi trơn cầu xe. Dầu cầu xe đóng vai trò quan trọng trong việc bôi trơn các bánh răng chịu tải nặng và làm mát bộ vi sai. Việc thay dầu theo khuyến cáo của nhà sản xuất giúp đảm bảo các bộ phận bên trong hoạt động trơn tru, giảm mài mòn và kéo dài tuổi thọ của cầu xe.
Dấu hiệu nhận biết cầu xe gặp vấn đề là gì?
Một số dấu hiệu cho thấy cầu xe có thể đang gặp trục trặc bao gồm tiếng ồn bất thường phát ra từ khu vực cầu xe (như tiếng hú, tiếng lách cách, hoặc tiếng va đập), rung động khi xe di chuyển, hoặc rò rỉ dầu cầu. Nếu phát hiện các dấu hiệu này, nên đưa xe đi kiểm tra tại các xưởng dịch vụ chuyên nghiệp càng sớm càng tốt.
Cầu xe và hệ dẫn động có giống nhau không?
Cầu xe (hay bộ vi sai và trục bánh xe) là một bộ phận trong hệ thống truyền động của xe. Hệ dẫn động là thuật ngữ rộng hơn, chỉ toàn bộ hệ thống truyền lực từ động cơ đến bánh xe, bao gồm hộp số, trục các đăng, cầu xe (bộ vi sai và trục bánh xe) và đôi khi là hộp phân phối (ở xe 4WD/AWD). Hệ dẫn động có thể là cầu trước (FWD), cầu sau (RWD), hoặc bốn bánh (4WD/AWD), trong đó cầu xe là thành phần không thể thiếu để phân phối lực kéo đến bánh xe.
Cầu xe là một bộ phận kỹ thuật tinh xảo, đảm bảo khả năng truyền lực hiệu quả và sự linh hoạt khi xe vận hành. Hiểu rõ cầu xe là gì và cách nó hoạt động giúp người sử dụng xe ô tô đánh giá đúng tầm quan trọng của việc bảo dưỡng bộ phận này. Hy vọng những thông tin trên từ Brixton Việt Nam đã mang lại cái nhìn tổng quan hữu ích về chủ đề này.
