Vi sai ô tô: thiết bị, trục trặc và phương pháp lựa chọn

Các tài liệu kỹ thuật của xe SUV, crossover và xe thành phố dẫn động bốn bánh đều có cụm từ "khóa vi sai". Chúng ta sẽ tìm hiểu xem nó là gì, mục đích sử dụng của nó là gì, cách thức hoạt động của nó, và cũng như cách chọn một chiếc mới để thay thế chiếc bị hỏng.

Máy vi sai là gì

Bộ vi sai trên ô tô là bộ phận truyền động. Nó cung cấp chuyển động quay độc lập của các bánh dẫn động, nhưng đồng thời truyền cùng một mô-men xoắn cho mỗi bánh.

Yếu tố này đặc biệt quan trọng đối với sự ổn định của xe trong các khúc cua. Từ vật lý chúng ta biết rằng khi quay, một bánh xe bên trong hình bán nguyệt sẽ đi một quãng đường ngắn hơn bánh xe bên ngoài một vòng tròn. Trong trường hợp bánh xe dẫn động, điều này hoàn toàn không cảm nhận được.

Đối với bánh dẫn động, nếu không có bộ vi sai trong bộ truyền động, bất kỳ chiếc xe nào cũng sẽ mất ổn định đáng kể trong các vòng quay. Vấn đề là bánh xe bên ngoài và bên trong phải quay với tốc độ khác nhau khi vào cua để duy trì độ bám đường. Nếu không, một trong các bánh xe sẽ trượt hoặc trượt.

Bộ vi sai được lắp trên trục truyền động. Trong trường hợp xe dẫn động bốn bánh (hạng SUV hoặc 4x4), cơ chế này có sẵn trên tất cả các trục.

Ở một số xe, bộ vi sai được hàn đặc biệt để làm cho xe bị trôi. Một ví dụ về điều này là những chiếc xe đua hai bánh với một bộ vi sai hàn. Tuy nhiên, để lái xe trong thành phố bình thường, tốt hơn là sử dụng bộ vi sai nhà máy, hay còn được gọi là bộ vi sai mở.

Lịch sử và mục đích khác biệt

Việc thiết kế bộ vi sai xuất hiện gần như đồng thời với việc bắt đầu sản xuất xe trang bị động cơ đốt trong. Sự khác biệt chỉ là một vài năm.

Những chiếc xe đầu tiên không ổn định khi vào cua đến nỗi các kỹ sư phải phân vân tìm cách truyền cùng một lực đẩy tới các bánh dẫn động, nhưng đồng thời làm cho chúng có thể quay ở các tốc độ khác nhau khi vào cua.

Mặc dù không thể nói rằng bản thân cơ chế này được phát triển sau sự ra đời của ô tô với động cơ đốt trong. Thực tế là để giải quyết việc xử lý những chiếc xe đầu tiên, một sự phát triển đã được vay mượn, vốn trước đây đã được sử dụng trên các toa tàu hơi nước.

Bản thân cơ chế này được phát triển bởi một kỹ sư đến từ Pháp - Onesifor Pekker vào năm 1825. Ferdinand Porsche tiếp tục làm việc với bánh xe trượt trên xe. Với sự hợp tác giữa công ty của ông và ZF AG (Friedrichshafen), một bộ vi sai cam đã được phát triển (1935).

Việc sử dụng rộng rãi các vi sai LSD bắt đầu vào năm 1956. Công nghệ này đã được sử dụng bởi tất cả các nhà sản xuất xe hơi vì nó mở ra những khả năng mới cho các loại xe bốn bánh.

Thiết bị vi sai

Bộ vi sai dựa trên hộp số hành tinh. Một hộp số đơn giản bao gồm hai bánh răng có số răng khác nhau cùng kích thước (để ăn khớp không đổi).

Khi bánh răng lớn hơn quay, bánh răng nhỏ hơn sẽ quay nhiều hơn quanh trục của nó. Việc sửa đổi hành tinh không chỉ cung cấp việc truyền mô-men xoắn tới trục dẫn động mà còn chuyển đổi nó để tốc độ của trục lái và trục dẫn động là khác nhau. Ngoài bộ truyền bánh răng thông thường trong hộp số hành tinh, một số phần tử bổ sung được sử dụng tương tác với ba phần tử chính.

Bộ vi sai sử dụng hết tiềm năng của hộp số hành tinh. Do thực tế là cơ cấu như vậy có hai bậc tự do và cho phép bạn thay đổi tỷ số truyền, các cơ cấu như vậy đã tỏ ra hiệu quả để đảm bảo sự ổn định của các bánh lái quay ở các tốc độ khác nhau.

Thiết bị vi sai bao gồm:

• Vỏ hoặc cốc vi sai. Toàn bộ bánh răng và bánh răng hành tinh được cố định trong đó;
• Bánh răng Semiaxis (loại năng lượng mặt trời thường được sử dụng nhất). Nhận mô-men xoắn từ vệ tinh và truyền đến các bánh xe;
• Bánh răng dẫn động và truyền động của chuyển động chính;
• Các vệ tinh. Chúng hoạt động như bánh răng hành tinh. Nếu ô tô là ô tô chở khách thì trong một cơ cấu sẽ có hai bộ phận như vậy. Trong xe SUV và xe tải, bánh răng hành tinh có 4 vệ tinh.

Sơ đồ hoạt động vi sai

Có hai loại cơ chế như vậy - vi phân đối xứng và không đối xứng. Sửa đổi đầu tiên có khả năng truyền mô-men xoắn đến trục trục bằng nhau. Hoạt động của chúng không bị ảnh hưởng bởi tốc độ góc của các bánh lái.

Sửa đổi thứ hai cung cấp điều chỉnh mô-men xoắn giữa các bánh xe của trục truyền động, nếu chúng bắt đầu quay ở các tốc độ khác nhau. Thông thường, một bộ vi sai như vậy được lắp đặt giữa các trục của xe dẫn động bốn bánh.

Chi tiết hơn về các chế độ hoạt động của bộ vi sai. Cơ chế hoạt động khác nhau trong những trường hợp như vậy:

• Xe đi thẳng;
• Chiếc xe đang thực hiện một động tác;
• Các bánh xe bắt đầu trượt.

Đây là cách hoạt động của vi sai:

Bộ vi sai autostuk.ru hoạt động như thế nào?

Với chuyển động thẳng

Khi ô tô đang đi thẳng, các vệ tinh chỉ đơn giản là liên kết giữa các bánh răng của trục xe. Các bánh xe của xe quay cùng tốc độ nên cốc quay giống như một ống đơn nối cả hai trục xe.

Mômen quay được phân bố đều giữa hai bánh xe. Số vòng quay của bánh xe tương ứng với số vòng quay của bánh răng trụ.

Khi quay

Khi máy chuyển động, bánh xe ở bán kính quay ngoài tạo ra nhiều vòng quay hơn bánh xe ở bán kính quay trong. Bánh xe bên trong gặp rất nhiều lực cản khi mô-men xoắn đối với bánh xe bên ngoài tăng lên và đường cản nó quay ở tốc độ thích hợp.

Trong trường hợp này, các vệ tinh sẽ hoạt động. Bánh răng của trục trong quay chậm lại, do đó bánh răng hành tinh trong cốc bắt đầu quay theo hướng ngược lại. Cơ chế này cho phép bạn duy trì sự ổn định của xe, ngay cả trên những khúc cua gấp và hẹp. Nó cũng ngăn ngừa sự mài mòn quá mức của lốp trên bánh xe giảm tốc.

Khi trượt

Tình huống thứ ba mà bộ vi sai có ích là trượt bánh xe. Ví dụ, điều này xảy ra khi xe bị dính bùn hoặc di chuyển trên băng. Ở chế độ này, bộ vi sai hoạt động theo nguyên tắc hoàn toàn khác so với khi vào cua.

Thực tế là khi bị trượt, bánh xe treo bắt đầu quay tự do dẫn đến mất mômen quay trên bánh xe có đủ độ bám dính với mặt đường. Nếu bộ vi sai hoạt động ở chế độ vào cua, đi vào bùn hoặc băng, xe sẽ hoàn toàn dừng lại vì lực kéo sẽ mất hoàn toàn.

Để loại bỏ vấn đề này, các kỹ sư đã phát triển một bộ vi sai giới hạn trượt. Chúng ta sẽ nói về công việc của anh ấy sau một chút. Đầu tiên, cần xem xét các sửa đổi hiện có của vi sai và sự khác biệt của chúng.

Các loại khác nhau

Nếu xe ô tô có một cầu dẫn động, thì nó sẽ được trang bị một bộ vi sai trục chéo. Xe dẫn động tất cả các bánh sử dụng vi sai trung tâm. Trên ô tô dẫn động cầu trước, cơ cấu này còn được gọi là vi sai cầu trước, và các mô hình ở ô tô dẫn động cầu sau được gọi là vi sai cầu sau.

Các cơ cấu này được chia thành ba loại tùy theo loại bánh răng:

• Vi sai côn;
• Bộ vi sai bánh răng sâu;
• Hình trụ vi sai.

Chúng khác nhau về hình dạng của bánh răng chính và bánh răng trục. Các sửa đổi hình nón được cài đặt trên các xe dẫn động bánh trước và bánh sau. Bánh răng hình trụ được sử dụng trong các mô hình dẫn động tất cả các bánh và bánh răng hình trụ phù hợp với tất cả các loại hộp số.

Tùy thuộc vào kiểu xe ô tô và điều kiện đường xá mà xe được vận hành, các loại vi sai sau sẽ hữu ích:

1. Khóa liên động cơ khí;
2. Tự khóa vi sai;
3. Điện liên động.

Bộ vi sai khóa cơ học

Trong sửa đổi này, các vệ tinh bị chặn bởi chính người lái xe bằng cách sử dụng các công tắc đặc biệt trên bánh xe. Khi xe trên đường thẳng hoặc rẽ, bộ vi sai sẽ hoạt động bình thường.

Ngay sau khi một chiếc ô tô chạm vào một con đường có bề mặt không ổn định, chẳng hạn như lái xe vào một khu rừng có bùn hoặc đường tuyết, người lái xe sẽ di chuyển cần gạt đến vị trí mong muốn để các vệ tinh bị chặn.

Trong chế độ này, bánh răng hành tinh không hoạt động, và về nguyên tắc, ô tô không có bộ vi sai. Tất cả các bánh xe đều quay cùng tốc độ, giúp tránh trượt và duy trì lực kéo ở tất cả các bánh.

Các cơ chế như vậy có một thiết bị đơn giản hơn và được lắp đặt trên một số xe SUV bình dân, chẳng hạn như xe UAZ nội địa. Vì lốp xe không bị mòn quá mức khi lái xe từ từ qua bùn, thiết kế này không gây hại cho lốp xe ô tô.

Giới hạn trượt vi sai

Có một số loại cơ chế trong danh mục này. Ví dụ về các thiết bị như vậy là:

• LSD. Trong các hộp số như vậy, với vòng quay quá cao của một trong các trục của trục, các vệ tinh sẽ tự động bị khóa. Điều này giúp bánh xe ổn định không bị mất lực kéo;
• Bộ ly hợp nhớt. Các vi sai này sử dụng một chất làm từ silicone nhớt. Ở trạng thái nguội, nó vẫn ở trạng thái lỏng. Ngay sau khi nó bắt đầu nóng lên và trộn lẫn, các đặc tính của chất thay đổi, và nó có cấu trúc dính, làm tăng độ nhớt của nó. Đặc tính này tăng lên cùng với sự gia tăng chênh lệch chuyển động quay của các trục trục. Khớp nối nhớt có một số nhược điểm đáng kể. Đầu tiên, chúng không được sửa chữa. Khi chất mất đi đặc tính, toàn bộ khối cần được thay thế. Thứ hai, hiện tượng tắc nghẽn xảy ra khi bánh xe bị trượt mạnh, do đó không phải lúc nào xe cũng đối phó hiệu quả với các điều kiện địa hình. Bất chấp những bất cập này, cơ chế này có sự khác biệt về giá ngân sách. Hầu hết các mẫu crossover giá rẻ chỉ được trang bị những bộ vi sai như vậy.
• Torsen. Phần thân sử dụng một khóa sâu. Khi hệ số mô men xoắn trên một trục tăng hoặc giảm so với trục kia, khóa được kích hoạt. Ví dụ, công nghệ này được sử dụng trên xe Audi. Thiết bị cũng có thể được phân loại là cơ cấu khóa liên động cơ học. Nó được coi là đáng tin cậy nhất trong tất cả các loại vi sai và được phân biệt bởi tính đơn giản của nó. Vì lý do này, chúng đắt tiền.

Khóa điện

Những vi sai như vậy được kết hợp với các thiết bị điện tử của xe. Chúng được coi là đắt nhất vì chúng có cấu trúc phức tạp và một ổ chặn. Cơ chế này liên kết với ECU của xe, cơ cấu này nhận dữ liệu từ các hệ thống giám sát chuyển động quay của các bánh xe, chẳng hạn như ABS. Ở một số xe, khóa tự động có thể bị vô hiệu hóa. Đối với điều này, có một nút đặc biệt trên bảng điều khiển.

Ưu điểm của các tùy chọn điện tử là chúng cho phép bạn thiết lập nhiều mức độ chặn. Một điểm cộng khác của các cơ chế như vậy là chúng hoàn toàn giúp đối phó với người vượt mức. Trong các mô hình như vậy, mô-men xoắn được áp dụng cho bánh răng trục, bánh răng này sẽ quay với tốc độ thấp hơn.

Thông tin thêm về khóa vi sai

Bất kỳ bộ vi sai trục chéo nào cũng có một nhược điểm đáng kể - mô-men xoắn được cung cấp tự động cho bánh xe, bánh xe này quay khó hơn. Do đó, bánh xe thứ hai, có đủ lực kéo sẽ mất lực kéo. Vì lý do này, một hộp số như vậy sẽ không có cơ hội để thoát khỏi bùn hoặc trượt tuyết một cách độc lập.

Như đã đề cập trước đó, vấn đề được giải quyết bằng cách chặn các vệ tinh. Có hai chế độ chặn:

• Việc chặn hoàn toàn được thực hiện do thực tế là tất cả các phần tử của hộp số đều được ghép nối chặt chẽ. Điều này đảm bảo rằng bánh xe có độ bám tốt nhất nhận đủ mô-men xoắn;
• Có thể chặn một phần bằng cách thay đổi hệ số chặn. Khi ô tô đang lái trên một đường thẳng, hệ số này là 1. Ngay sau khi các vệ tinh bị khóa trong bộ vi sai đối xứng, hệ số này thay đổi một giá trị trong khoảng từ 3 đến 5. Trong trường hợp này, bánh xe quay tiếp tục quay, nhưng nó nhận ít mômen hơn.

Đây là video về lý do tại sao vi sai bị chặn:

Tại sao lại chặn vi sai trên xe SUV và nó là gì

Sự cố khác nhau

Do thiết kế của bất kỳ bộ vi sai nào sử dụng sự tương tác của bánh răng và trục, cơ cấu như vậy dễ bị mòn và hỏng nhanh chóng. Các phần tử của bánh răng hành tinh chịu tải trọng nghiêm trọng, do đó, nếu không được bảo dưỡng thích hợp, chúng sẽ nhanh chóng bị hỏng.

Mặc dù các bánh răng được làm bằng vật liệu bền, nhưng cơ chế này đáng chú ý nếu có gia tăng tiếng ồn, tiếng gõ và độ rung khi lái xe mà trước đây không có. Ngoài ra một thời điểm đáng báo động là rò rỉ chất bôi trơn. Tệ nhất là nếu cơ chế bị kẹt. Tuy nhiên, với việc bảo trì đúng cách, điều này hiếm khi xảy ra.

Bạn cần liên hệ với dịch vụ ô tô ngay khi xuất hiện rò rỉ dầu từ vỏ hộp số. Bạn có thể tự mình kiểm tra nút. Ngoài việc kiểm tra trực quan sau chuyến đi, bạn có thể kiểm tra nhiệt độ của dầu trong hộp số. Trong quá trình hoạt động bình thường của cơ chế, con số này sẽ là khoảng 60 độ. Nếu sự khác biệt nóng lên nhiều hơn thì bạn nên nhờ sự tư vấn của bác sĩ chuyên khoa.

Mức và chất lượng chất bôi trơn nên được kiểm tra như một phần của bảo dưỡng định kỳ. Mỗi nhà sản xuất dầu hộp số thiết lập các quy định riêng cho việc thay thế dầu. Đừng bỏ qua khuyến cáo này, vì dầu có thể chứa các hạt mài mòn nhỏ sẽ làm hỏng răng bánh răng, cũng như phá hủy màng dầu ngăn ma sát của các bộ phận kim loại.

Nếu kết quả kiểm tra bằng mắt thường, bộ vi sai trung tâm bị rò rỉ hoặc quan sát thấy vấn đề tương tự với các thiết bị tương tự của xe dẫn động cầu trước, thì nên thay phớt dầu. Mức dầu nhớt giảm dẫn đến ma sát của các chi tiết tăng lên, làm giảm tuổi thọ làm việc của thiết bị đáng kể. Chạy hộp số bị khô làm cho các vệ tinh, ổ trục và bánh răng trục không sử dụng được.

Việc tự chẩn đoán phân biệt được thực hiện như sau. Đầu tiên, kích trục truyền động của ô tô. Hộp số được chuyển sang trung tính. Một bánh xe quay đầu tiên theo một hướng và sau đó quay theo hướng khác. Quy trình tương tự được thực hiện với bánh xe thứ hai.

Với một bộ vi sai làm việc, các bánh xe sẽ quay mà không phát và tiếng ồn. Ngoài ra, một số lỗi có thể được loại bỏ bởi chính bạn. Đối với điều này, hộp số được tháo ra, tháo rời và tất cả các bộ phận của nó được rửa trong xăng (để xác định các điểm bị lỗi). Trong quá trình này, bạn có thể tìm thấy phản ứng dữ dội của các vệ tinh và độ mòn trên các bánh răng.

Các phần tử hao mòn được loại bỏ và các bộ phận mới được lắp đặt thay thế. Về cơ bản, vệ tinh, vòng bi và phớt dầu có thể thay thế, vì chúng nhanh hỏng hơn. Các vệ tinh được điều chỉnh bằng cách chọn các bánh răng có độ hở giữa các răng tối thiểu.

Đây là một video khác về cách điều chỉnh tải trước ổ trục vi sai:

Điều chỉnh độ căng ổ trục vi sai

Tìm sự khác biệt mới

Mặc dù thực tế là một bộ vi sai giữa các bánh hoặc trung tâm rất dễ tìm thấy trên thị trường phụ tùng ô tô, nhưng giá thành của nó khá cao (một bộ phận mới có thể có giá từ hàng trăm đến hàng nghìn đô la). Vì lý do này, hầu hết người lái xe hiếm khi đồng ý thay thế hoàn toàn cơ chế.

Một cơ chế mới hoặc các yếu tố riêng lẻ của nó có thể được tìm thấy giống như các bộ phận ô tô thông thường. Cách dễ nhất là đến một cửa hàng và yêu cầu một bộ phận cụ thể cho một chiếc xe nhất định. Tuy nhiên, điều này được áp dụng nếu xe chưa được nâng cấp. Nếu không, phụ tùng được chọn theo mã lắp ráp hoặc theo kiểu ô tô mà từ đó phụ tùng được tháo ra.

Tốt nhất là tìm kiếm một bộ phận theo dữ liệu ô tô chứ không phải theo mã sản phẩm, vì những ký hiệu này chỉ có thể được tìm thấy sau khi tháo dỡ cơ chế. Nút này có rất nhiều sửa đổi. Ngay cả đối với cùng một nhãn hiệu xe, có thể sử dụng các vi sai khác nhau.

Vào thời điểm này, rất khó để tìm thấy một thiết bị tương tự hoàn hảo từ một chiếc xe khác. Còn đối với việc mua bộ vi sai trên thị trường thứ cấp, việc này do chính chủ xe tự chịu nguy hiểm và rủi ro, vì sẽ không có ai tháo lắp và kiểm tra tình trạng của bộ phận này. Điều này làm tăng rủi ro khi mua một cơ chế bị mòn nhiều.

Tóm lại, cần phải nói rằng nếu không có bộ vi sai thì không thể tạo ra một chiếc xe an toàn và hiệu quả, mặc dù những người hâm mộ động cơ xoắn trên đường nhựa khô sẽ tranh luận với điều này.

Câu hỏi và trả lời:

Nói một cách đơn giản, vi sai trên ô tô là gì? Nó là một phần tử cơ khí được lắp đặt giữa các trục của trục bánh xe truyền động. Mô-men xoắn được truyền đến vỏ vi sai thông qua cardan, và sau đó nó được đưa đến các bánh xe thông qua các bánh răng độc lập.

Vi sai trên ô tô là gì? Cơ cấu này giúp truyền mô-men xoắn đến các bánh dẫn động, nhưng khi thực hiện các động tác di chuyển hoặc khi lái xe trên đường xóc, nó sẽ cho phép các bánh xe quay với các tốc độ khác nhau.

Bộ vi sai trên xe ở đâu? Cơ cấu này được lắp trên trục truyền động giữa các trục trục. Trong các mô hình XNUMXWD và plug-in XNUMXWD, nó được lắp đặt trên mỗi trục.

Xe nào có vi sai trung tâm? Tất cả các ô tô đều có bộ vi sai ngang trục (đứng giữa các trục xe). Vi sai trung tâm chỉ được sử dụng trong các kiểu xe ô tô dẫn động tất cả các bánh (nó được lắp đặt giữa các trục).