Các dạng vi sai trên ô tô thông dụng nhất hiện nay

Để các bài viết về Awd sau này trở nên dễ hiểu hơn, chúng ta nên xem qua các dạng vi sai truyền động được sử dụng trong cầu (axle). Cấu tạo và nguyên lý vận hành của nó rất tương đồng với vi sai trung tâm, việc hiểu rõ vi sai sẽ mật thiết ảnh hưởng đến sự hình dung về Awd.

Bộ vi sai chia lực giữa 2 bánh xe 2 bên được hiểu là chia lực theo chiều ngang, trong khi bộ vi sai trung tâm nằm trong hộp số sẽ đảm trách việc chia lực trước/ sau, hay còn gọi là theo chiều dọc.

1- Đa số ngày nay xe sử dụng dạng vi sai mở (open)

Ưu điểm: bền, dễ chế tạo, khả năng chia lực tốt, cua quay thoải mái.

Nhược: vì cấu tạo của chính nó, lực sẽ ưu tiên truyền đến bánh xe có ít ma sát nhất. Ví dụ 1 bánh rơi vào vũng bùn mất ma sát, xe sẽ quay tít bánh này và kết quả là đứng im. Ở tốc độ cao hơn, ví dụ vào cua nhanh, xong đạp ga, 1 bánh xe nhấc khỏi mặt đất, lúc này bánh này quay trong không khí, lực cản ít nên sẽ nhận luôn 100% lực kéo. Nhiều ông vào cua xong 1 bánh nhấc lên, kêu ken két, và nghĩ đó là drift.

Trên lý thuyết vi sai dạng Open này chia lực 50/50 trên mỗi bánh xe, tuy nhiên điều này chỉ đúng khi lực cản lên 2 bánh là như nhau, đòi hỏi nền đường như nhau, hay xe ở trên mặt phẳng…. điều khó xảy ra.

Tại sao xe vẫn đi bình thường trong điều kiện hàng ngày?

Ví dụ: động cơ cung cấp lực kéo 100NM, mỗi bánh xe sẽ có 50NM. Lực ma sát trên đường với bánh xe giới hạn ở 60NM. Lúc này xe chuyển động OK nhưng khi tống ga, động cơ ra con số 130NM, lập tức mỗi bánh nhận 65, và vượt quá giới hạn ma sát, sẽ trượt luôn. Vì thực chất ma sát hay lực cản lên 2 bánh xe không bằng nhau tuyệt đối, nên 130nm sẽ giải phóng vào bên nào ít lực cản hơn ( bánh xe nằm trong vùng ít ma sát hơn chẳng hạn.)

Đến đây chắc chúng ta nên công nhận các xe có công suất lớn cần có bộ vi sai khác hơn để có thể di chuyển trong trường hợp đạp ga đột ngột.

2- Vi sai hạn chế trượt: khi 1 bánh xe rơi vào vùng ma sát kém, tốc độ tăng đột ngột. Sự chênh lệch tốc độ giữa 2 bánh xe tự động kích hoạt hệ thống chống trượt, 2 bánh được khóa với nhau tạm thời và quay cùng tốc độ (một vài loại được setup để chỉ chuyển 1 phần lực kéo sang bánh không bị trượt). Cái này gọi là Limited Slip Differential (LSD). Loại phổ biến khi kích hoạt sẽ dùng một loạt các đĩa côn nhằm giảm rung giật tức thì.

3- Torsen (Tây cũng gọi là LSD, nhưng mình tách ra cho dễ vì nó lai căng): cấu tạo cơ khí, khá tuyệt ở thời kỳ chưa có Traction Control. Để mà hiểu "nó làm việc thế nào?" thì khá là đau đầu, ngắn gọn thế này: Torsen thời kỳ đầu thiết kế để không bánh nào lấy được hết lực kéo như vi sai mở, ví dụ Torsen tỷ lệ 3/1 tức là nếu động cơ đưa xuống 80NM thì kiểu gì một bên cũng có 20NM và bên còn lại là 60NM. Tuy nhiên giới hạn là nếu lực kéo vượt quá giới hạn tỷ lệ 3/1 (ví dụ 20NM đủ gây ra quay tít 1 bánh trên mặt đường trơn như tuyết), lập tức nó trở thành vi sai Open (dạng 1) hoặc nếu 1 bánh bị nhấc lên không khí thì cũng thế.

Video này miêu tả cái sự biến hóa thành vi sai Open của Torsen khi nhấc 1 bánh lên, lưu ý đây là xe Audi trang bị 3 cái Torsen đời cũ:

4- Traction Control (TC): Thực chất nó không phải vi sai nào, nhưng sự can thiệp của nó vào các công nghệ dẫn động của nó phải công nhận là rất bảnh. Một số hãng xe còn gọi nó là "Vi sai chống trượt giả lập". Cách thức hoạt động là bánh nào bị trơn quay nhanh hơn bình thường thì TC phanh nó lại, và lực kéo đi tới các bánh còn lại. TC ngày nay được trang bị hầu hết trên mọi loại xe, và nó gia tăng khả năng dẫn động lên 1 tầm cao mới, đặc biệt đối với dạng vi sai mở. Thậm chí Audi ngày nay cũng dùng vi sai mở cho hầu hết xe của họ, và ủy thác việc giải quyết trơn trượt cho TC.

5- Loại có thể thay đổi truyền lực đến từng bánh xe: Audi có 1 cái gọi là vi sai Sport, nó không phải là vi sai như chúng ta hình dung, mà chia lực kéo đến 2 bánh xe bằng 2 vi sai riêng biệt (dạng bánh răng hành tính), Mercedes A45S có lẽ (chưa chắc) dùng 1 kiểu khác là thông qua các đĩa côn (tương tự như côn trong hộp số sàn). 

Loại vi sai dị biệt này có thể thay đổi truyền lực trên từng bánh xe, theo sự điều khiển của máy tính. Việc lập trình có thể tạo ra nhiều thứ, hãy suy nghĩ tại sao xe Awd A45S có nút Drift mode? Nó dựa vào khả năng phân bổ lực kéo chính xác khi ta ấn cái nút "Drift mode" để tạo ra hiệu ứng xe Drift Awd. Ken Block tất nhiên là dùng loại này trong các Video của chàng. Hình như Honda đã từng chế tạo cho vi sai cầu sau dạng Audi Sport để trang bị cho gói SH-AWD. Vậy Audi có giống Honda không? Ai chạy cả 2 rồi cho ý kiến nhé! Tôi thì chưa chạy nhưng tôi nghĩ nó sẽ không giống!

6- Khóa cứng: Khóa cứng là nối 2 bánh vào nhau cứng ngắc, nôm na gọi là "khóa vi sai". Trong các xe offroad hay có để bật trước khi đi vào vùng ma sát kém. Mặc kệ ma sát bao nhiêu, 2 bánh cứ quay cùng tốc độ như máy kéo cày ruộng. Lưu ý khóa tức là vô hiệu hóa mục đích của vi sai là cho phép xe cua được, vậy khóa xong nói chung trên đường nhựa sẽ không cua được một cách bình thường đâu!