Khi phương tiện di chuyển qua những đoạn đường trơn trượt, gồ ghề hay vào cua gắt, khả năng bám đường và duy trì sự ổn định là vô cùng quan trọng. Đây là lúc vai trò của vi sai hạn chế trượt trở nên nổi bật. Công nghệ này giúp điều chỉnh lực kéo giữa các bánh xe một cách thông minh, đảm bảo an toàn và hiệu suất vận hành tối ưu trong các điều kiện lái xe khó khăn.
Vi sai hạn chế trượt là gì?
Để hiểu về vi sai hạn chế trượt, trước hết cần nắm được chức năng cơ bản của bộ vi sai thông thường (open differential). Bộ vi sai này cho phép các bánh xe trên cùng một trục quay với tốc độ khác nhau, điều này rất cần thiết khi xe vào cua (bánh ngoài đi quãng đường dài hơn bánh trong). Tuy nhiên, nhược điểm của vi sai thông thường là nó truyền toàn bộ mô-men xoắn đến bánh xe có lực cản thấp nhất – tức là bánh xe đang bị trượt. Điều này khiến xe dễ bị sa lầy hoặc mất lực kéo khi một bánh nằm trên bề mặt trơn trượt.
Vi sai hạn chế trượt (LSD – Limited-slip differential) là một cải tiến của bộ vi sai truyền thống. Mục đích chính của nó là giới hạn sự chênh lệch tốc độ quay giữa hai bánh xe trên cùng một trục, đặc biệt là khi một trong hai bánh mất độ bám. Khi phát hiện có sự trượt quá mức ở một bánh, LSD sẽ tự động phân bổ lại mô-men xoắn, truyền lực nhiều hơn sang bánh xe còn lại đang có độ bám tốt hơn. Điều này giúp xe duy trì lực kéo và vượt qua các điều kiện đường sá bất lợi.
Minh họa xe vào cua với vi sai hạn chế trượt giúp tăng bám đường
Bộ vi sai hạn chế trượt thường có cấu tạo phức tạp hơn vi sai mở, sử dụng các cơ cấu như ly hợp ma sát, bánh răng đặc biệt hoặc chất lỏng nhớt để tạo ra sự “khóa” một phần hoặc toàn bộ giữa hai bán trục khi cần thiết. Vị trí lắp đặt phổ biến nhất của LSD là ở cầu sau, nhưng nó cũng có thể được trang bị ở cầu trước hoặc bộ vi sai trung tâm trên các xe dẫn động bốn bánh.
Công năng và vai trò quan trọng
Vai trò cốt lõi của vi sai hạn chế trượt là khắc phục nhược điểm cố hữu của vi sai mở khi đối mặt với sự mất cân bằng độ bám. Trong một chiếc xe trang bị vi sai mở, nếu một bánh xe rơi vào vũng bùn lầy, băng tuyết hoặc nâng khỏi mặt đất, bánh đó sẽ quay tít trong khi bánh còn lại trên bề mặt có độ bám lại đứng yên (vì vi sai mở truyền hết lực đến bánh dễ quay nhất). Kết quả là xe bị mắc kẹt.
<>Xem Thêm Bài Viết:<>- Văn hóa ngồi xe ô tô: Hướng dẫn chi tiết cho người Việt
- Xe ô tô phải đặt trước bao nhiêu khi đấu giá biển số?
- Ưu nhược điểm xe dẫn động 4 bánh cần biết
- Khám phá Cửa hàng VinFast Carrefour tại Montreal
- Hướng dẫn kiểm tra áp suất lốp xe VF e34 đúng chuẩn
Khi có bộ vi sai chống trượt, tình huống này sẽ thay đổi. Khi một bánh bắt đầu trượt, cơ cấu bên trong LSD (ví dụ: bộ ly hợp) sẽ hoạt động để “khóa” một phần hoặc toàn bộ vi sai. Điều này buộc cả hai bánh xe phải quay với tốc độ gần nhau. Lực kéo không còn bị dồn hết vào bánh trượt mà được chuyển hướng sang bánh có độ bám. Nhờ vậy, bánh xe trên nền đất cứng sẽ nhận được đủ mô-men xoắn để đẩy hoặc kéo xe thoát khỏi vị trí khó khăn.
Ngoài việc giúp thoát lầy, vi sai hạn chế trượt còn cải thiện đáng kể khả năng vận hành của xe trong điều kiện bình thường, đặc biệt khi vào cua. Nó giúp phân bổ lực kéo hiệu quả hơn, ngăn chặn hiện tượng một bánh bị quay thừa khi tăng tốc ra khỏi khúc cua, từ đó tăng cường sự ổn định, độ bám đường và cho phép người lái duy trì tốc độ cao hơn một cách an toàn. Điều này đặc biệt quan trọng trên các dòng xe thể thao hoặc xe hiệu suất cao.
Các loại vi sai hạn chế trượt phổ biến
Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại vi sai hạn chế trượt khác nhau, hoạt động dựa trên các nguyên lý kỹ thuật khác nhau. Mỗi loại đều có những ưu nhược điểm và thường được ứng dụng trên các dòng xe phù hợp với đặc tính của nó. Dưới đây là những loại phổ biến nhất:
Vi sai hạn chế trượt sử dụng khớp nối thủy lực
Loại vi sai hạn chế trượt này hoạt động dựa trên tính chất của chất lỏng nhớt và một bộ các đĩa đặt xen kẽ nhau. Khớp nối thủy lực chứa một loại dầu silicon đặc biệt và hai bộ đĩa lồng vào nhau. Một bộ đĩa được nối với vỏ vi sai (tức là với trục truyền động), bộ đĩa còn lại nối với bán trục.
Khi hai bánh xe quay với tốc độ gần bằng nhau (xe chạy thẳng), sự chênh lệch tốc độ giữa hai bộ đĩa trong khớp nối thủy lực là nhỏ, dầu không tạo ra lực cản đáng kể. Tuy nhiên, khi một bánh xe bắt đầu trượt và quay nhanh hơn đáng kể so với bánh còn lại, sự chênh lệch tốc độ giữa các đĩa tăng lên. Dầu silicon trở nên đặc lại do nhiệt và ma sát, tạo ra lực cản chống lại sự quay khác biệt này. Lực cản này truyền mô-men xoắn sang bán trục còn lại, giúp bánh xe có độ bám nhận được lực kéo. Loại này hoạt động êm ái và tự động, thường được sử dụng trên xe dẫn động bốn bánh (4WD, AWD) và một số xe dẫn động cầu trước/cầu sau.
Cấu tạo chi tiết vi sai hạn chế trượt dùng khớp nối thủy lực
Vi sai hạn chế trượt cảm ứng mô-men xoắn – Torsen
Torsen (viết tắt của Torque-Sensing – cảm ứng mô-men xoắn) là một loại vi sai hạn chế trượt hoàn toàn cơ khí, sử dụng cấu trúc bánh răng trục vít và bánh vít đặc biệt. Loại vi sai này phân phối mô-men xoắn dựa trên tỷ lệ đã định trước giữa hai bánh xe (ví dụ 2.5:1 hoặc 3:1).
Khi xe chạy thẳng và độ bám của hai bánh bằng nhau, Torsen hoạt động như một vi sai mở thông thường, phân phối mô-men xoắn đều (50:50). Tuy nhiên, khi một bánh mất độ bám và mô-men xoắn truyền đến bánh đó giảm xuống, cấu trúc bánh răng trục vít và bánh vít sẽ tự khóa một phần (hiệu ứng khóa ngược – worm gear’s inability to be driven by the worm wheel). Sự tự khóa này giới hạn lượng mô-men xoắn có thể truyền đến bánh bị trượt và tự động chuyển phần mô-men xoắn còn lại sang bánh xe còn lại đang có độ bám tốt hơn, theo tỷ lệ đã thiết kế. Ví dụ, với tỷ lệ 2.5:1, nếu bánh trượt chỉ nhận được 100 Nm mô-men, bánh còn lại có thể nhận được tối đa 250 Nm. Torsen phản ứng nhanh, không cần dầu đặc biệt hay hệ thống điện tử hỗ trợ, thường được tìm thấy trên các xe thể thao và xe sang hiệu suất cao.
Bộ vi sai hạn chế trượt cảm ứng mô-men xoắn Torsen
Vi sai hạn chế trượt cảm ứng mô-men xoắn – kiểu ma sát lệch trục
Đây là một biến thể hoặc cải tiến của loại vi sai hạn chế trượt Torsen, cũng hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng mô-men xoắn và cấu trúc bánh răng. Tuy nhiên, kiểu ma sát lệch trục tạo ra lực khóa thông qua ma sát bổ sung được tạo ra bởi sự sắp xếp đặc biệt của các bánh răng hành tinh và bán trục.
Cấu trúc này tạo ra ma sát tại các điểm tiếp xúc nhất định khi có sự chênh lệch tốc độ quay giữa hai bán trục. Lực ma sát này chống lại sự quay tự do của vi sai, giới hạn sự trượt của bánh xe. Bằng cách điều chỉnh thiết kế và vật liệu, các kỹ sư có thể tinh chỉnh mức độ “khóa” của loại vi sai này để phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Nó kết hợp ưu điểm của Torsen về phản ứng nhanh và tính cơ khí với khả năng tạo ra lực khóa đáng kể hơn trong một số trường hợp nhất định.
Vi sai hạn chế trượt kiểu ma sát lệch trục
Vi sai hạn chế trượt loại nhiều đĩa
Loại vi sai hạn chế trượt này hoạt động dựa trên bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa, tương tự như bộ ly hợp trong hộp số xe máy hoặc xe ô tô số sàn. Cấu tạo bao gồm các tấm đĩa ma sát (bố) và các tấm thép ép xen kẽ. Một bộ đĩa được nối với vỏ vi sai, bộ còn lại nối với bán trục. Một hệ thống lò xo (thường là lò xo hình trụ hoặc lò xo đĩa) hoặc cơ cấu cam sẽ ép các đĩa này lại với nhau.
Khi có sự chênh lệch tốc độ quay giữa hai bán trục (tức là một bánh xe bị trượt), lực ép từ lò xo hoặc cơ cấu cam sẽ tăng lên (tùy thuộc vào thiết kế, một số loại nhạy cảm với mô-men xoắn), làm tăng ma sát giữa các đĩa. Ma sát này tạo ra lực liên kết giữa vỏ vi sai và bán trục, hạn chế sự quay trượt của bánh xe. Lực khóa của loại vi sai nhiều đĩa có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi số lượng đĩa, loại vật liệu ma sát, hoặc độ cứng của lò xo. Loại này thường được sử dụng trong xe đua và xe hiệu suất cao đòi hỏi khả năng khóa mạnh mẽ và có thể điều chỉnh.
Lợi ích của vi sai hạn chế trượt
Việc trang bị vi sai hạn chế trượt mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho khả năng vận hành của xe, đặc biệt trong những tình huống đòi hỏi sự kiểm soát và độ bám cao. Lợi ích rõ ràng nhất là khả năng thoát khỏi các điều kiện địa hình khó khăn như đường lầy lội, cát hoặc băng tuyết, nơi mà vi sai mở dễ dàng bị mắc kẹt.
Bên cạnh đó, trên đường nhựa, bộ vi sai chống trượt cải thiện đáng kể hiệu suất khi vào cua và tăng tốc. Nó giúp ngăn chặn hiện tượng “spin” (quay trượt) của bánh xe phía trong khi tăng tốc ra khỏi khúc cua, cho phép xe sử dụng toàn bộ lực kéo có sẵn để đẩy về phía trước. Điều này không chỉ giúp xe tăng tốc nhanh hơn mà còn làm cho việc điều khiển trở nên an toàn và dự đoán được hơn. Sự ổn định được tăng cường khi xe vào cua hoặc di chuyển trên các bề mặt có độ bám không đồng đều.
Đối với những người yêu thích lái xe thể thao, vi sai hạn chế trượt còn mang đến cảm giác lái thú vị hơn. Nó cho phép thực hiện các kỹ thuật lái xe như “drift” một cách kiểm soát được, do lực kéo được phân bổ đồng đều hơn giữa hai bánh sau (trên xe dẫn động cầu sau). Tóm lại, LSD là một công nghệ nâng cao hiệu suất và an toàn, giúp xe phản ứng tốt hơn trong nhiều tình huống lái xe khác nhau.
Bảo dưỡng vi sai hạn chế trượt
Giống như bất kỳ bộ phận cơ khí nào trên xe, vi sai hạn chế trượt cũng cần được bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hoạt động hiệu quả và kéo dài tuổi thọ. Yếu tố quan trọng nhất trong bảo dưỡng LSD là sử dụng đúng loại dầu bôi trơn. Nhiều loại vi sai hạn chế trượt, đặc biệt là loại sử dụng bộ ly hợp nhiều đĩa, yêu cầu loại dầu vi sai chuyên dụng (thường có thêm chất phụ gia làm thay đổi hệ số ma sát). Việc sử dụng sai loại dầu có thể làm giảm hiệu quả hoạt động của bộ ly hợp, gây ra tiếng ồn (kêu lạch cạch khi vào cua tốc độ chậm) hoặc thậm chí làm hỏng bộ vi sai.
Kiểm tra mức dầu và thay dầu theo đúng lịch trình khuyến cáo của nhà sản xuất là điều bắt buộc. Dầu vi sai làm việc trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao, đặc biệt là khi LSD hoạt động thường xuyên. Việc thay dầu mới giúp loại bỏ các mảnh vụn kim loại nhỏ do ma sát tạo ra và đảm bảo các bộ phận bên trong luôn được bôi trơn đầy đủ.
Ngoài ra, cần kiểm tra định kỳ vỏ bộ vi sai chống trượt để phát hiện sớm các dấu hiệu rò rỉ dầu. Bất kỳ tiếng động bất thường nào phát ra từ khu vực cầu xe, như tiếng lách cách khi vào cua chậm hoặc tiếng hú khi chạy thẳng, đều có thể là dấu hiệu cho thấy LSD đang gặp vấn đề và cần được kiểm tra bởi kỹ thuật viên chuyên nghiệp. Việc bảo dưỡng đúng cách không chỉ giữ cho vi sai hạn chế trượt hoạt động tốt mà còn góp phần duy trì sự an toàn và hiệu suất tổng thể của xe.
Câu hỏi thường gặp (FAQs)
Vi sai hạn chế trượt khác gì so với vi sai mở thông thường?
Vi sai mở phân phối mô-men xoắn đều nhau cho hai bánh nhưng chỉ có thể truyền tối đa lượng mô-men mà bánh có độ bám kém nhất có thể xử lý, khiến bánh còn lại không nhận được lực kéo khi một bánh trượt. Vi sai hạn chế trượt giới hạn sự chênh lệch tốc độ quay giữa hai bánh và truyền lực nhiều hơn sang bánh có độ bám khi cần thiết.
Tại sao xe cần vi sai hạn chế trượt?
Xe cần vi sai hạn chế trượt để cải thiện khả năng bám đường và thoát lầy trong các điều kiện khó khăn (đường trơn trượt, gồ ghề) và để tăng cường sự ổn định, an toàn cũng như hiệu suất khi vào cua trên đường bình thường.
Loại dầu nào cần dùng cho vi sai hạn chế trượt?
Nhiều loại vi sai hạn chế trượt (đặc biệt là loại sử dụng ly hợp ma sát) yêu cầu loại dầu vi sai chuyên dụng có chứa phụ gia chống trượt. Luôn tham khảo sổ tay hướng dẫn của nhà sản xuất xe hoặc vi sai để sử dụng đúng loại dầu.
Làm thế nào để biết vi sai hạn chế trượt đang hoạt động?
Khi một bánh xe mất độ bám, bạn có thể cảm nhận được lực kéo vẫn được truyền đến bánh còn lại, giúp xe di chuyển thay vì chỉ quay tròn một bánh. Ở một số loại LSD ly hợp, khi vào cua chậm, bạn có thể nghe thấy tiếng lách cách nhẹ hoặc cảm nhận sự “căng” ở hệ thống truyền động.
Vi sai hạn chế trượt có thể lắp thêm vào xe không?
Trong nhiều trường hợp, có thể thay thế vi sai mở bằng một bộ vi sai hạn chế trượt aftermarket (sản xuất bởi bên thứ ba). Tuy nhiên, quá trình này thường đòi hỏi kỹ thuật và chi phí đáng kể, và cần chọn loại LSD phù hợp với xe và mục đích sử dụng.
Tóm lại, vi sai hạn chế trượt là một thành phần kỹ thuật quan trọng giúp xe vận hành an toàn và hiệu quả hơn trong nhiều điều kiện đường sá khắc nghiệt. Việc hiểu rõ về công nghệ này giúp người lái tự tin hơn sau tay lái. Tại Brixton Việt Nam, chúng tôi luôn mong muốn mang đến những thông tin hữu ích nhất về các công nghệ xe cộ để bạn đọc có cái nhìn toàn diện.
