Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ vi sai
Trên ô tô bắt buộc phải có bộ vi sai vì khi xe hoạt động trên đường ô tô sẽ có lúc phải vào cua hoặc đi vào đoạn đường cong. Khi vào cua thì bán kính vòng quay của bánh xe thay đổi và quay với tốc độ khác nhau.
Nếu 2 bánh xe này là bánh xe dẫn động mà xe không có bộ vi sai thì nó sẽ quay cùng tốc độ với nhau, khi vào cua rất khó khăn và bánh xe bên trong chắc chắn bị trượt. Nếu ma sát tốc thì sẽ gây lực vặn, xoắn trục xe, dẫn đến ta phải lắp bộ vi sai giữa 2 bánh xe dẫn động để tránh hiện tượng trên
Khác với xe dẫn động cầu sau giữa hai bánh xe được lắp bộ vi sai thì với xe dẫn động cầu trước FWD bộ vi sai được thiết kế tích hợp luôn với hộp số.
Với xe dẫn động 2 đầu thì bộ vi sai trung tâm được gắn ở giữa trục các đăng để nối cầu trước với cầu sau. Bộ vi sai này tác dụng phân bổ lực giữa 2 cầu có thể phân chia theo các tỉ lệ khác nhau. Bộ vi sai trên xe điện sẽ được gắn với động cơ điện qua 1 số bánh răng khác nữa.
Hai bánh răng mặt trời là 2 bánh răng được gắn với 2 bán trục, 1 bán trục được dẫn ra 1 bánh xe. Khi xe chạy trên đường thẳng lực cản tác dụng lên 2 bánh xe đều nhau. Khi đó 2 bánh xe sẽ quay với tốc độ giống nhau.
Do đó, quan sát trường hợp này ta thấy 2 bánh răng hành tinh không bị xoay quanh trục của chính nó. Còn khi xe chạy trên đường cong hoặc vào cua thì lực cản tác dụng lên bánh xe bên trong sẽ nhiều hơn là bánh xe phía bên ngoài. Do đó bánh xe bên ngoài phải quay nhanh hơn, còn bánh xe bên trong sẽ quay chậm đi.
Khi xe cua bên phải thì khi đó bánh răng mặt trời bên phải quay chậm hơn bánh răng mặt trời bên trái. Khi đó 2 bánh răng mặt trời quay với tốc độ khác nhau thì nó sẽ làm cho bánh răng hành tinh bị xoay. Điều này dẫn đến việc bánh xe ở phía ngoài vòng cua sẽ nhận được nhiều động lực hơn bánh xe ở phía trong từ đó giúp chúng ta vào cua 1 cách mượt mà hơn.
Theo cơ cấu vi sai kiểu này thì nó sẽ làm cho bánh xe bị sa lầy quay tít, còn bánh xe còn độ bám đường không nhận được 1 sự chuyển động nào. Dẫn đến tình trạng xe bị kẹt không thể di chuyển được.
Để khắc phục tình trạng này người ta đưa ra cơ cấu khóa vi sai hoặc thiết kế bộ vi sai chống trượt. Cơ cấu khóa vi sai có thể cấu tạo theo kiểu chốt cài hoặc thiết kế bộ ly hợp trên các bán trục.
Các cơ cấu này có thể được kích hoạt bằng tay, bằng thủy lực, bằng khí nén hoặc kích hoạt bằng điện. Khi các cơ cấu này được kích hoạt sẽ khóa 2 bán trục lại với nhau và chúng sẽ chuyển động cùng với 1 tốc độ. Hoạt động khi đi xe vào đoạn đường xấu. Còn vào cua tắt chế độ khóa vi sai này đi. Nếu như vậy cơ câu này cũng khá bất tiện, do đó người ta sẽ thiết kế loại vi sai chống trượt.
Nguyên tắc hoạt động: khi bánh răng mặt trời quay thì nó làm cho trục vít này quay theo còn ngược lại trục vít quay thì nó không thì làm bánh răng mặt trời dưới quay theo nó được. Nó chỉ có thể chuyển động từ bánh răng mặt trời ra ngoài trục vít còn chiều ngược lại là không được. Bộ vi sai này trong những điều kiện bình thường thì nó hoạt động giống như bộ vi sai mở. Khi vào cua nó cũng làm cho bánh xe bên ngoài sẽ quay nhanh hơn là bánh xe ở phía bên trong và tuân theo công thức: bánh xe bên ngoài tăng vận tốc lên bao nhiêu phần trăm thì bánh xe bên trong giảm vận tốc đi tương ứng. Độ tăng và độ giảm của 2 bánh xe sẽ cân bằng nhau,
Trong trường hợp chúng ta bị sa lầy 1 bánh xe thì tốc độ của bánh xe bị sa lầy sẽ rất cao. Trong khi đó bánh xe không bị sa lầy sẽ không quay, khi đó trục vít phát huy tác dụng . Tỉ lệ tăng vận tốc và giảm vận tốc của 2 bánh xe không đều nhau.
Khi đó bánh xe không sa lầy quay rất nhanh làm cho trục vít của nó quay theo. Vì trục vít này được ăn khớp với trục vít bên cạnh. Làm cho trục vít bên cạnh quay cùng với tốc độ của nó. Nếu trục vít quay thì không thể làm cho bánh răng mặt trời phía dưới quay theo nó được. Trong trường hợp này sẽ bắt buộc khóa cứng 2 bán trục lại với nhau, lúc này sẽ tự động khóa 2 bánh xe lại với nhau và chuyển động cùng 1 tốc độ.
Tuasen sẽ kích hoạt khóa cùng 2 bánh xe lại. Khi mà tỉ lệ tăng và giảm vận tốc ở 2 bánh xe sẽ không đều nhau, còn khi tăng giảm đều nhau thì nó hoạt động giống như là 1 bộ vi sai thông thường. Ngoài ra trên các xe 2 cầu người ta còn có bộ vi sai trung tâm gán ở giữa nối cầu trước với cầu sau thì bộ vi sai trung tâm này người ta sẽ thiết kế theo kiểu ly hợp. Hệ thống này giúp phân bố động lực dẫn tới cầu trước và cầu sau theo 1 tỉ lệ nào đó, điều kiện hoạt động nhất định của xe thì việc điều chỉnh này đều do máy tính tự động điều khiển.
Trên các dòng xe hiện đại hiện nay, chống trượt cho vi sai bằng cách chỉ sử dụng bộ vi sai mở. Kết hợp với hệ thống điện tử để điều khiển hệ thống phanh. Để chống trượt hệ thống điện tử sẽ nhận những tín hiệu từ cảm biến khác nhau. Nó kích hoạt hệ thống phanh. Trên dòng xe bán tải hiện nay có công tắc gài cầu, các chế độ 2 H, 4H, 4L, 4HLC, 4LLC,..
2H: chỉ sử dụng 1 cầu với tốc độ cao
4h: sử dụng 2 cầu với tốc độ cao
4L: sử dụng 2 cầu tốc độ chậm.
Thêm C tức là 4HLC: sử dụng cả 2 cầu tốc độ cao nhưng bộ vi sai trung tâm khóa, khi đó truyền lực giữa cầu trước và cầu sau sẽ theo tỉ lệ 50-50
4LC cài 2 đầu tốc độ chậm và vi sai trung tâm bị khóa.
Trên ô tô bắt buộc phải có bộ vi sai vì khi xe hoạt động trên đường ô tô sẽ có lúc phải vào cua hoặc đi vào đoạn đường cong. Khi vào cua thì bán kính vòng quay của bánh xe thay đổi và quay với tốc độ khác nhau.
Nếu 2 bánh xe này là bánh xe dẫn động mà xe không có bộ vi sai thì nó sẽ quay cùng tốc độ với nhau, khi vào cua rất khó khăn và bánh xe bên trong chắc chắn bị trượt. Nếu ma sát tốc thì sẽ gây lực vặn, xoắn trục xe, dẫn đến ta phải lắp bộ vi sai giữa 2 bánh xe dẫn động để tránh hiện tượng trên
Khác với xe dẫn động cầu sau giữa hai bánh xe được lắp bộ vi sai thì với xe dẫn động cầu trước FWD bộ vi sai được thiết kế tích hợp luôn với hộp số.
Với xe dẫn động 2 đầu thì bộ vi sai trung tâm được gắn ở giữa trục các đăng để nối cầu trước với cầu sau. Bộ vi sai này tác dụng phân bổ lực giữa 2 cầu có thể phân chia theo các tỉ lệ khác nhau. Bộ vi sai trên xe điện sẽ được gắn với động cơ điện qua 1 số bánh răng khác nữa.
Cấu tạo của 1 bộ vi sai đơn giản
- 1 bộ vi sai thông thường hay còn gọi vi sai mở gồm:
- 1 bánh răng quả dứa
- 1 bánh răng to bao ngoài
- 2 bánh răng hành tinh và 2 bánh răng mặt trời
Hai bánh răng mặt trời là 2 bánh răng được gắn với 2 bán trục, 1 bán trục được dẫn ra 1 bánh xe. Khi xe chạy trên đường thẳng lực cản tác dụng lên 2 bánh xe đều nhau. Khi đó 2 bánh xe sẽ quay với tốc độ giống nhau.
Do đó, quan sát trường hợp này ta thấy 2 bánh răng hành tinh không bị xoay quanh trục của chính nó. Còn khi xe chạy trên đường cong hoặc vào cua thì lực cản tác dụng lên bánh xe bên trong sẽ nhiều hơn là bánh xe phía bên ngoài. Do đó bánh xe bên ngoài phải quay nhanh hơn, còn bánh xe bên trong sẽ quay chậm đi.
Khi xe cua bên phải thì khi đó bánh răng mặt trời bên phải quay chậm hơn bánh răng mặt trời bên trái. Khi đó 2 bánh răng mặt trời quay với tốc độ khác nhau thì nó sẽ làm cho bánh răng hành tinh bị xoay. Điều này dẫn đến việc bánh xe ở phía ngoài vòng cua sẽ nhận được nhiều động lực hơn bánh xe ở phía trong từ đó giúp chúng ta vào cua 1 cách mượt mà hơn.
Nhược điểm của vi sai mở
Cơ cấu vi sai mở kiểu này gặp 1 vấn đề: khi xe bị sa lầy và 1 bánh xe bị sa lầy còn bánh còn lại vẫn có độ bám đường tốt lúc này bánh xe bị sa lầy lực cản tác dụng lên nó nhỏ. Còn bánh xe còn lại vẫn có độ bám đường tốt nên lực cản của nó lớn.Theo cơ cấu vi sai kiểu này thì nó sẽ làm cho bánh xe bị sa lầy quay tít, còn bánh xe còn độ bám đường không nhận được 1 sự chuyển động nào. Dẫn đến tình trạng xe bị kẹt không thể di chuyển được.
Để khắc phục tình trạng này người ta đưa ra cơ cấu khóa vi sai hoặc thiết kế bộ vi sai chống trượt. Cơ cấu khóa vi sai có thể cấu tạo theo kiểu chốt cài hoặc thiết kế bộ ly hợp trên các bán trục.
Các cơ cấu này có thể được kích hoạt bằng tay, bằng thủy lực, bằng khí nén hoặc kích hoạt bằng điện. Khi các cơ cấu này được kích hoạt sẽ khóa 2 bán trục lại với nhau và chúng sẽ chuyển động cùng với 1 tốc độ. Hoạt động khi đi xe vào đoạn đường xấu. Còn vào cua tắt chế độ khóa vi sai này đi. Nếu như vậy cơ câu này cũng khá bất tiện, do đó người ta sẽ thiết kế loại vi sai chống trượt.
Các loại vi sai trên thị trường hiện nay
Loại 1: vi sai có ly hợp
Có 2 bộ ly hợp ở 2 bên, khi các ly hợp được kích hoạt thì sẽ khóa 2 bánh xe chuyển động cùng tốc độ với nhau. Để kích hoạt các ly hợp này dùng hệ thống bơm dầu để đưa dầu đến để ép các ly hợp.Loại 2: vi sai tuasen, tua sai đánh vít, trục vít
Cấu tạo: dùng các trục vít tựa trên các bánh răng mặt trời. mỗi trục vít có phần giữa ăn khớp với bánh răng mặt trời, 2 đầu trục vít co 2 bánh răng. 2 bánh răng này ăn khớp với 2 bánh răng trục vít bên cạnh. Khi ăn khớp với nhau như vậy nếu trong trường hợp trục vít này quay trục vít bên kia cũng quay theo chiều ngược lạiNguyên tắc hoạt động: khi bánh răng mặt trời quay thì nó làm cho trục vít này quay theo còn ngược lại trục vít quay thì nó không thì làm bánh răng mặt trời dưới quay theo nó được. Nó chỉ có thể chuyển động từ bánh răng mặt trời ra ngoài trục vít còn chiều ngược lại là không được. Bộ vi sai này trong những điều kiện bình thường thì nó hoạt động giống như bộ vi sai mở. Khi vào cua nó cũng làm cho bánh xe bên ngoài sẽ quay nhanh hơn là bánh xe ở phía bên trong và tuân theo công thức: bánh xe bên ngoài tăng vận tốc lên bao nhiêu phần trăm thì bánh xe bên trong giảm vận tốc đi tương ứng. Độ tăng và độ giảm của 2 bánh xe sẽ cân bằng nhau,
Trong trường hợp chúng ta bị sa lầy 1 bánh xe thì tốc độ của bánh xe bị sa lầy sẽ rất cao. Trong khi đó bánh xe không bị sa lầy sẽ không quay, khi đó trục vít phát huy tác dụng . Tỉ lệ tăng vận tốc và giảm vận tốc của 2 bánh xe không đều nhau.
Khi đó bánh xe không sa lầy quay rất nhanh làm cho trục vít của nó quay theo. Vì trục vít này được ăn khớp với trục vít bên cạnh. Làm cho trục vít bên cạnh quay cùng với tốc độ của nó. Nếu trục vít quay thì không thể làm cho bánh răng mặt trời phía dưới quay theo nó được. Trong trường hợp này sẽ bắt buộc khóa cứng 2 bán trục lại với nhau, lúc này sẽ tự động khóa 2 bánh xe lại với nhau và chuyển động cùng 1 tốc độ.
Tuasen sẽ kích hoạt khóa cùng 2 bánh xe lại. Khi mà tỉ lệ tăng và giảm vận tốc ở 2 bánh xe sẽ không đều nhau, còn khi tăng giảm đều nhau thì nó hoạt động giống như là 1 bộ vi sai thông thường. Ngoài ra trên các xe 2 cầu người ta còn có bộ vi sai trung tâm gán ở giữa nối cầu trước với cầu sau thì bộ vi sai trung tâm này người ta sẽ thiết kế theo kiểu ly hợp. Hệ thống này giúp phân bố động lực dẫn tới cầu trước và cầu sau theo 1 tỉ lệ nào đó, điều kiện hoạt động nhất định của xe thì việc điều chỉnh này đều do máy tính tự động điều khiển.
Trên các dòng xe hiện đại hiện nay, chống trượt cho vi sai bằng cách chỉ sử dụng bộ vi sai mở. Kết hợp với hệ thống điện tử để điều khiển hệ thống phanh. Để chống trượt hệ thống điện tử sẽ nhận những tín hiệu từ cảm biến khác nhau. Nó kích hoạt hệ thống phanh. Trên dòng xe bán tải hiện nay có công tắc gài cầu, các chế độ 2 H, 4H, 4L, 4HLC, 4LLC,..
2H: chỉ sử dụng 1 cầu với tốc độ cao
4h: sử dụng 2 cầu với tốc độ cao
4L: sử dụng 2 cầu tốc độ chậm.
Thêm C tức là 4HLC: sử dụng cả 2 cầu tốc độ cao nhưng bộ vi sai trung tâm khóa, khi đó truyền lực giữa cầu trước và cầu sau sẽ theo tỉ lệ 50-50
4LC cài 2 đầu tốc độ chậm và vi sai trung tâm bị khóa.
Last edited by a moderator:
