Bộ vi sai ô tô: Cấu tạo, nguyên lý và phân loại bộ vi sai

Bộ vi sai ô tô là một trong những bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền động, giúp phân bổ lực mô-men xoắn giữa các bánh xe khi xe di chuyển. Cùng tìm hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các loại bộ vi sai để giúp bạn có thể bảo dưỡng và sửa chữa kịp thời, tránh những hư hỏng nghiêm trọng.

Cấu tạo bộ vi sai ô tô

Trong lĩnh vực kiến thức ô tô, ộ vi sai ô tô là một hệ thống bánh răng phức tạp, được đặt trong một hộp kim loại chắc chắn. Chức năng chính của bộ vi sai ô tô là cho phép các bánh xe trên cùng một trục quay với tốc độ khác nhau khi xe vào cua hoặc di chuyển trên bề mặt không bằng phẳng.

Dưới đây là các thành phần chính của một bộ vi sai ô tô thông thường:

• Bánh răng quả dứa: Là một bánh răng nhỏ, hình trụ hoặc gần như hình nón với các răng cưa bên ngoài, kết nối với bích nối ở đầu vào bộ vi sai. Chức năng chính của nó là nhận lực xoắn từ trục các-đăng (driveshaft) và truyền lực này sang bánh răng vành chậu.
• Đệm điều chỉnh: Đây là những miếng kim loại mỏng như tờ giấy, nhưng lại có vai trò quan trọng. Chúng được đặt ở những vị trí nhất định để đảm bảo bánh răng quả dứa và bánh răng lớn kia khớp với nhau thật chuẩn xác. Nếu không có chúng, các bánh răng có thể kêu to hoặc nhanh bị mòn.
• Vỏ đỡ vi sai: Là một hộp kim loại chắc chắn bao bọc các bánh răng bên trong, đóng vai trò là khung chính chứa bánh răng vành chậu, bánh răng bán trục và bánh răng vi sai. Chức năng của nó là gắn kết và bảo vệ các bánh răng, đồng thời quay cùng với bánh răng vành chậu, tạo thành trung tâm hoạt động của bộ vi sai.
• Phớt chắn dầu: Đây là một cái vòng nhỏ làm bằng cao su hoặc vật liệu mềm dẻo, được đặt ở chỗ cái trục của bánh răng quả dứa chui vào trong hộp bộ vi sai. Công việc của nó là giữ cho dầu nhớt không bị chảy ra ngoài, đảm bảo các bánh răng bên trong luôn được bôi trơn tốt.
• Bích nối: Đây là một bộ phận kim loại có hình dạng đặc biệt, thường có mấy cái lỗ để bắt ốc vít. Nó được gắn vào đầu cái trục của bánh răng quả dứa và là nơi mà trục các-đăng kết nối vào.
• Vòng bi đũa: Đây là loại vòng bi sử dụng các con lăn hình trụ, được dùng để hỗ trợ trục của bánh răng quả dứa, giúp nó quay trơn tru và chịu được tải trọng. Chức năng của vòng bi đũa là giảm ma sát và hỗ trợ chuyển động quay của bánh răng quả dứa, đồng thời chịu lực tác động lên nó.

• Bánh răng vành chậu: Là một bánh răng lớn, hình tròn với răng ở phía ngoài, được gắn chặt vào vỏ đỡ vi sai và ăn khớp với bánh răng quả dứa. Chức năng của bánh răng vành chậu là nhận lực xoắn từ bánh răng quả dứa và truyền lực này đến vỏ đỡ vi sai, làm quay toàn bộ cụm bánh răng bên trong.
• Bánh răng bán trục: Đây là hai bánh răng có răng ở phía trong, được đặt đối diện nhau bên trong vỏ đỡ vi sai, mỗi bánh răng nối với một bán trục sau. Chức năng của chúng là truyền lực xoắn đến các bánh xe thông qua bán trục, và chúng có khả năng quay với tốc độ khác nhau nhờ bánh răng vi sai.
• Vỏ hộp vi sai: Đây là cái vỏ ngoài cùng, thường làm bằng kim loại, bao trọn toàn bộ “nội thất” bên trong bộ vi sai. Nó có tác dụng bảo vệ các bánh răng khỏi bụi bẩn, nước và va đập, đồng thời cũng là nơi chứa dầu nhớt.
• Đai ốc điều chỉnh: Là các đai ốc có ren, có thể được sử dụng để điều chỉnh vị trí của vòng bi hỗ trợ vỏ đỡ vi sai. Chức năng của chúng, cùng với đệm điều chỉnh, là điều chỉnh khe hở và độ rơ của các bộ phận bên trong bộ vi sai, đảm bảo hoạt động ổn định và giảm tiếng ồn.
• Bán trục sau: Là các trục kim loại dài, nối bánh răng bán trục ở một đầu và bánh xe ở đầu còn lại. Chức năng của bán trục sau là truyền lực xoắn từ bánh răng bán trục trực tiếp đến các bánh xe, làm chúng quay.
• Bánh răng vi sai: Thường là hai hoặc bốn bánh răng nhỏ hơn với răng ở cả mặt trong và mặt ngoài, đặt giữa các bánh răng bán trục và ăn khớp với cả hai. Chức năng quan trọng nhất của chúng là cho phép các bánh xe trên cùng một trục quay với tốc độ khác nhau khi xe vào cua hoặc di chuyển trên địa hình không bằng phẳng.
• Vòng bi bán trục: Là các vòng bi được sử dụng để hỗ trợ các bán trục sau, giúp chúng quay trơn tru bên trong vỏ hộp vi sai. Chức năng của chúng là giảm ma sát và hỗ trợ chuyển động quay của các bán trục, đồng thời chịu lực tác động lên chúng.

Nguyên lý hoạt động của bộ vi sai trong ô tô

Bộ vi sai hoạt động dựa trên sự ăn khớp và chuyển động tương đối giữa các bánh răng để phân phối lực truyền động đến hai bánh xe, đồng thời tự động điều chỉnh tốc độ quay của chúng khi cần thiết, giúp xe vận hành linh hoạt và ổn định trong nhiều điều kiện khác nhau.

Khi xe đi thẳng

Khi xe di chuyển trên đường thẳng, bánh răng quả dứa sẽ quay với tốc độ tương ứng với tốc độ của trục các-đăng. Chuyển động quay này được truyền đến vỏ vi sai thông qua bánh răng vành chậu. Lúc này, các bánh răng hành tinh bên trong vỏ vi sai không quay quanh trục của riêng mình mà chỉ di chuyển tròn cùng với vỏ vi sai. 

Điều này khóa các bánh răng vi sai lại, khiến chúng quay cùng tốc độ với vỏ vi sai và bánh răng chủ động. Kết quả là, cả hai bánh xe nhận được lực truyền động như nhau và quay với tốc độ bằng nhau.

Khi xe vào cua

Khi xe thực hiện cua hoặc rẽ, bánh xe ở phía ngoài của cua phải di chuyển một quãng đường dài hơn so với bánh xe ở phía bên trong. Để tránh hiện tượng trượt bánh và giúp xe vào cua ổn định, cần có sự khác biệt về tốc độ quay giữa hai bánh xe. 

Lúc này, các bánh răng vi sai ở phía bánh xe ngoài cua sẽ có xu hướng quay nhanh hơn bánh răng vi sai ở phía bánh xe trong cua. Sự chênh lệch tốc độ này làm cho các bánh răng hành tinh bắt đầu quay quanh trục của chính mình. Sự quay này của bánh răng hành tinh cho phép chúng “trượt” trên các răng của bánh răng vi sai, từ đó điều chỉnh sự khác biệt về tốc độ quay giữa hai bánh răng vi sai. 

Kết quả là, bánh xe bên ngoài cua quay nhanh hơn, còn bánh xe bên trong cua quay chậm hơn, giúp xe vào cua một cách mượt mà và ổn định.

Khi một bánh xe mất độ bám

Trong trường hợp một trong hai bánh xe bị mất độ bám, bánh xe đó sẽ quay tự do với tốc độ rất cao do không còn lực cản. Lúc này, bánh răng vi sai ở phía bánh xe mất độ bám cũng sẽ quay tự do. Các bánh răng hành tinh sẽ quay theo bánh răng vi sai này.

Theo nguyên lý hoạt động của bộ vi sai mở tiêu chuẩn, phần lớn mô-men xoắn sẽ được truyền đến bánh xe đang quay tự do này, trong khi mô-men xoắn truyền đến bánh xe có độ bám sẽ giảm đáng kể, thậm chí có thể bằng không. Đây là một nhược điểm của bộ vi sai mở, có thể khiến xe bị sa lầy hoặc mất kiểm soát trong một số tình huống nhất định.

Phân loại bộ vi sai ô tô

Bộ vi sai mở (Open Differential)

Đây là loại vi sai phổ biến nhất. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý cho phép các bánh xe quay với tốc độ khác nhau, nhưng luôn phân phối mô-men xoắn bằng nhau đến cả hai bánh. Nhược điểm là khi một bánh xe bị mất độ bám, nó sẽ quay trơn, và hầu hết mô-men xoắn sẽ dồn sang bánh xe đó, khiến bánh xe còn lại không nhận đủ lực kéo.

Bộ vi sai hạn chế trượt (Limited Slip Differential – LSD)

Loại vi sai này được thiết kế để khắc phục nhược điểm của vi sai mở bằng cách hạn chế sự khác biệt quá lớn về tốc độ giữa hai bánh xe. Khi một bánh xe bắt đầu trượt, LSD sẽ tự động truyền một phần mô-men xoắn sang bánh xe có độ bám tốt hơn. Có nhiều cơ chế hoạt động khác nhau cho LSD, ví dụ như sử dụng ly hợp, khớp nhớt hoặc các bánh răng đặc biệt.

Bộ vi sai khoá (Locking Differential)

Loại vi sai này có khả năng khóa hoàn toàn hai bánh xe trên cùng một trục lại với nhau, khiến chúng luôn quay cùng tốc độ, bất kể độ bám khác nhau. Vi sai khóa rất hữu ích trong các tình huống off-road khắc nghiệt, nơi cần lực kéo tối đa ở cả hai bánh. Tuy nhiên, khi di chuyển trên đường bằng phẳng, việc khóa vi sai có thể gây khó khăn trong việc điều khiển và làm mòn lốp.

Bộ vi sai Torsen (Torque-Sensing Differential)

Đây là một loại vi sai hạn chế trượt hoạt động dựa trên nguyên lý cảm biến mô-men xoắn. Nó sử dụng các bánh răng đặc biệt (thường là bánh răng trục vít và bánh răng trụ) để tự động phân phối mô-men xoắn đến bánh xe có độ bám tốt hơn. Vi sai Torsen thường hoạt động êm ái và hiệu quả, mang lại khả năng kiểm soát tốt hơn trong nhiều tình huống lái xe.

Bộ vi sai điều khiển điện tử (Electronic Differential)

Thay vì sử dụng các cơ cấu cơ khí, vi sai điều khiển điện tử sử dụng các cảm biến và bộ điều khiển điện tử để giám sát tốc độ quay của các bánh xe. Khi phát hiện bánh xe bị trượt, hệ thống có thể tác động lực phanh lên bánh xe đó để mô phỏng hiệu quả của một bộ vi sai hạn chế trượt, hoặc thậm chí khóa bánh xe trong một số trường hợp.

Các vấn đề thường gặp ở bộ vi sai ô tô và cách sửa chữa 

Bộ vi sai là một bộ phận quan trọng nhưng cũng có thể gặp phải một số vấn đề trong quá trình sử dụng. Dưới đây là một số vấn đề thường gặp và cách khắc phục:

Bộ vi sai xuất hiện nhiều tiếng ồn

Nếu bạn nghe thấy những tiếng ồn bất thường phát ra từ khu vực bộ vi sai, rất có thể một số bộ phận bên trong đã gặp vấn đề. Dưới đây là những âm thanh thường gặp và nguyên nhân có thể:

• Tiếng rít hoặc hú: Thường do bánh răng quả dứa hoặc bánh răng vành chậu bị mòn, hư hỏng. Ngoài ra, cũng có thể do dầu bôi trơn bị cạn hoặc đã nhiễm bẩn.
• Tiếng lách cách: Có thể xuất hiện khi vào cua chậm, nguyên nhân thường do bánh răng vi sai bị mẻ răng hoặc có dấu hiệu hỏng hóc.
  Tiếng “khục”: Hay xảy ra khi chuyển số hoặc đạp ga đột ngột, thường do độ rơ giữa các bánh răng hoặc khớp nối quá lớn.

Cách sửa chữa:

• Đầu tiên, hãy kiểm tra và thay dầu bôi trơn cho bộ vi sai nếu thấy dầu đã cũ, cạn hoặc bị bẩn.
• Nếu tiếng ồn vẫn còn, cần đưa xe đến gara để kiểm tra chuyên sâu. Các kỹ thuật viên có thể cần tháo bộ vi sai để kiểm tra tình trạng các bánh răng và vòng bi.
• Các bánh răng bị mòn hoặc hư hỏng cần được thay thế. Vòng bi bị rơ hoặc kêu cũng cần được thay mới.
• Cuối cùng, nếu cần, kỹ thuật viên sẽ điều chỉnh lại khe hở giữa các bánh răng để đảm bảo hoạt động êm ái.

Nếu xe của bạn có tiếng ồn bất thường, hãy liên hệ ngay với Phụ Tùng Đức Anh qua Zalo/Hotline: 0979722210 để được tư vấn và sửa chữa bộ vi sai của bạn một cách nhanh chóng và hiệu quả. Chúng tôi có đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp, sẵn sàng giúp xe của bạn vận hành êm ái như mới.

Dầu nhớt bộ vi sai bị rò rỉ

Khi phát hiện dầu nhớt rò rỉ từ bộ vi sai, đừng bỏ qua vì điều này có thể dẫn đến thiếu dầu bôi trơn, gây mòn và hư hỏng nặng bên trong.

Nguyên nhân phổ biến:

• Phớt chắn dầu ở trục bánh răng quả dứa hoặc các bán trục bị chai cứng, nứt hoặc hư hỏng.
• Gioăng làm kín giữa các chi tiết của vỏ vi sai bị lão hóa, mất khả năng đàn hồi.
• Vỏ vi sai bị nứt hoặc thủng (trường hợp ít gặp, thường do va chạm mạnh hoặc lỗi vật liệu).

Cách sửa chữa:

• Xác định vị trí rò rỉ.
• Thay thế các phớt chắn dầu và gioăng làm kín bị hư hỏng.
• Kiểm tra mức dầu sau khi sửa chữa và bổ sung nếu cần.
• Nếu phát hiện vỏ vi sai bị nứt hoặc thủng, cần đưa xe đến gara để hàn hoặc thay thế vỏ mới nhằm đảm bảo an toàn vận hành.

Rơ lỏng quá mức ở bộ vi sai

Sau một thời gian dài sử dụng, bộ vi sai trên xe có thể xuất hiện hiện tượng rơ lỏng, ảnh hưởng đến khả năng vận hành trơn tru và gây tiếng ồn khó chịu.

Nguyên nhân thường gặp:

• Sự mài mòn tự nhiên theo thời gian, khiến khe hở giữa các bánh răng tăng lên.
• Vòng bi bị mòn hoặc xuống cấp, làm giảm độ chính xác trong ăn khớp giữa các chi tiết.

Cách sửa chữa:

• Kiểm tra độ rơ: Một chút rơ nhẹ là bình thường, nhưng nếu thấy bánh răng “nhúc nhích” quá mức khi xoay bằng tay, có thể là dấu hiệu hư hỏng.
• Điều chỉnh lại khe hở bánh răng: Trong một số trường hợp, kỹ thuật viên có thể tinh chỉnh để giảm độ rơ mà không cần thay thế.
• Thay mới bánh răng hoặc vòng bi: Nếu độ rơ quá lớn do mòn nặng, cần thay thế để tránh ảnh hưởng đến hiệu suất truyền động và gây hư hỏng lan rộng.

Xe có cảm giác rung lắc mạnh

Khi xe có cảm giác rung lắc bất thường, đặc biệt khi tăng tốc hoặc di chuyển ở tốc độ cao, rất có thể nguyên nhân đến từ bộ vi sai hoặc hệ thống truyền động.

• Mất cân bằng trong bộ vi sai, do bánh răng bị mòn không đều hoặc lắp ráp sai kỹ thuật.
• Vòng bi trong bộ vi sai bị rơ hoặc hỏng, làm bánh răng quay không ổn định, gây rung động.
• Các vấn đề liên quan đến trục các-đăng, như bị cong, lệch hoặc khớp nối bị lỏng, cũng là nguyên nhân phổ biến khiến xe rung mạnh.

Cách sửa chữa:

• Tiến hành kiểm tra toàn bộ bộ vi sai, xác định chính xác bộ phận gây rung.
• Thay thế bánh răng hoặc vòng bi bị hư hỏng, nếu phát hiện dấu hiệu mòn, rơ.
• Đảm bảo mọi chi tiết được lắp đặt đúng thông số kỹ thuật để tránh mất cân bằng.
• Kiểm tra trục các-đăng, cân bằng lại hoặc thay mới nếu phát hiện cong vênh hoặc mòn tại các khớp nối.

Ngoài những vấn đề này, có thể có một số trường hợp ít gặp hơn như:

• Hư hỏng do sử dụng sai loại dầu bôi trơn: Dầu không phù hợp có thể không bôi trơn đủ hoặc gây ăn mòn các bộ phận.
• Các vấn đề liên quan đến bộ vi sai điện tử (nếu xe có): Lỗi cảm biến, bộ điều khiển hoặc hệ thống điện có thể ảnh hưởng đến hoạt động của vi sai.
• Hư hỏng do va chạm mạnh: Một cú va chạm có thể làm nứt vỏ vi sai hoặc làm sai lệch các bánh răng bên trong.

Lưu ý quan trọng:

• Hầu hết các vấn đề liên quan đến bộ vi sai đều đòi hỏi sự kiểm tra và sửa chữa của kỹ thuật viên có kinh nghiệm. Việc tự ý sửa chữa nếu không có kiến thức chuyên môn có thể gây ra những hư hỏng nghiêm trọng hơn.
• Việc bảo dưỡng định kỳ, bao gồm thay dầu bôi trơn bộ vi sai theo khuyến cáo của nhà sản xuất, là rất quan trọng để kéo dài tuổi thọ và ngăn ngừa các vấn đề phát sinh.
• Khi phát hiện bất kỳ dấu hiệu bất thường nào ở bộ vi sai, như tiếng ồn lạ, rò rỉ dầu hoặc rung lắc, bạn nên đưa xe đi kiểm tra càng sớm càng tốt.

Bộ vi sai đóng vai trò thiết yếu trong hệ thống truyền lực của ô tô. Để tránh các vấn đề nghiêm trọng, hãy bảo dưỡng định kỳ và thay dầu bôi trơn đúng thời gian. Hãy liên hệ 0979722210 đến với Phụ Tùng Đức Anh để kiểm tra và thay thế bộ vi sai đúng cách, giúp xe luôn vận hành mượt mà và tiết kiệm chi phí sửa chữa lâu dài.