Hệ thống truyền lực trên ô tô là gì?

Hệ thống truyền lực trên ô tô là hệ thống chức năng truyền momen xoắn tự động đến các bánh xe chủ động của xe để tạo lực đẩy xe di chuyển. Một số công dụng của hệ thống truyền lực:

• Momen xoắn được truyền và biến đổi từ động cơ đến  bánh xe chủ động.
• Ngắt dòng công suất trong thời gian ngắn hoặc thời gian dài.
• Giúp ô tô chuyển động lùi bằng bắng đổi chiều chuyển động.
• Thay đổi tốc độ vòng quay và độ lớn momen cần thiết phù hợp với từng điều kiện lái xe và tạo khả năng chuyển động êm ái.

Cấu tạo của hệ thống truyền lực trên ô tô

Cấu tạo của hệ thống truyền lực trên ô tô gồm 4 bộ phận chính là bộ ly hợp, hộp số, trục các đăng và bộ vi sai. Cụ thể là:

Bộ ly hợp

Có vị trí nằm ở trung gian giữa động cơ và hộp số. Ly hợp có chức năng tạm ngắt đường truyền công suất từ động cơ đến bánh xe trong trong khi bạn khởi động xe hoặc chuyển số xe.

Hộp số

Đây là bộ phận được gắn ngay sau ly hợp, có chức năng biến đổi công suất từ động cơ, chuyển momen quay được sinh ra từ động cơ thành momen quay có tốc độ và độ lớn phù hợp với điều kiện lái xe.

Hiện nay có 3 loại hộp số được sử dụng phổ biến là: hộp số tự động (automatic transmission), hộp số sàn (manual transmission) và hộp số tự động vô cấp (continuously variable transmission). 

Đối với loại hộp số sàn (MT), người lái chuyển số bằng tay thông qua cần chuyển số. Trên xe sử dụng hộp số sàn sẽ có một bàn đạp ngắt ly hợp. Khi muốn chuyển số trên xe, người lái dùng chân để ngắt ly hợp. Đối với hộp số tự động (AT và CVT), hộp số sẽ tự động thay đổi tỷ số truyền phù hợp với tốc độ của xe mà không cần sự điều khiển của người lái. Bộ phận “Biến mô thủy lực” được lắp đặt trên xe sử dụng hộp số AT và CVT, thay cho ly hợp như trên xe MT.

Trục các đăng (cho xe dẫn động cầu sau hoặc 4 bánh)

Sau khi biến đổi momen động cơ, hộp số tiếp tục truyền momen mới này tới cụm vi sai ở phía sau xe. Trong khi đó, việc bố trí các bộ phận trên xe khó khăn vì nằm xa nhau,  không cùng nằm trên một mặt phẳng, không thẳng hàng. Trục các đăng được lắp giữa hộp số và cụm vi sai sẽ giải quyết được vấn đề này.

Cầu chủ động và vi sai

Sau trục các đăng thì cụm cầu chủ động là bộ phận tiếp theo nhận đường truyền công suất từ động cơ thông qua trục các đăng, từ đó tiếp tục truyền công suất đó  đến bánh xe. Trong cụm cầu, có một bộ phận quan trọng là vi sai. Cụm vi sai này sẽ phân chia công suất cho 2 bên bánh xe, trong các trường hợp cần thiết như quay vòng xe,… Ngoài ra cầu xe còn có nhiệm vụ nâng đỡ các phần gắn lên nó như hệ thống treo, sắc xi.

Nhiệm vụ của hệ thống truyền lực trên ô tô

Hệ thống truyền lực trên ô tô sẽ có các nhiệm vụ chính đó là:

• Truyền và biến đổi mô men và tốc độ vòng quay từ động cơ đến bánh xe chủ động để phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và mô men cản sinh ra trong quá trình xe chuyển động.
• Ngắt tạm thời dòng truyền trong thời gian dài hoặc ngắn .
• Giúp đổi chiều chuyển động để tạo ra chuyển động lùi cho ô tô.
• Điều chỉnh dòng công suất từ động cơ đến các bánh xe trong các điều kiện lái xe khác nhau.
• Tạo ra khả năng chuyển động mềm mại và cả tính năng việt dã cần thiết trong khi xe chuyển động trên đường.

Các kiểu bố trí hệ thống truyền lực trên ô tô

Hệ thống truyền lực trên các dòng xe du lịch hiện nay gồm có các kiểu bố trí phổ biến là: FF hay còn gọi là động cơ đặt trước – bánh trước chủ động và FR là động cơ đặt trước – bánh sau chủ động, 4WD – dẫn động 4 bánh bán thời gian và AWD – dẫn động 4 bánh toàn thời gian. Hiện đang bắt đầu phát triển là xe hybrid.

Kiểu hệ thống truyền lực FF (Động cơ đặt trước – Bánh trước chủ động)

Xe FF (động cơ đặt trước – bánh trước chủ động) động cơ và hộp số sẽ nằm ngang so với chiều dọc thân xe. Momen quay được đưa trực tiếp đến các trục bánh xe phía trước.

Với cách bố trí hệ thống truyền lực như trên, trong lượng xe sẽ giảm đi khi không có trục các đăng. Hệ thống truyền lực sẽ trở nên đơn giản hơn, nhờ đó chi phí bảo dưỡng sửa chữa sẽ rẻ hơn. Khi đường truyền công suất ngắn thì hiệu suất truyền momen cao, giúp giảm tổn thất công suất. Ngoài ra, hai bánh trước chủ động sẽ gia tăng tính ổn định khi lái.

Kiểu hệ thống truyền lực FR (Động cơ đặt trước – Bánh sau chủ động)

Xe cầu sau RWD (rear wheel drive) là loại xe sử dụng hệ thống dẫn động bằng trục hai bánh sau, có nghĩa là động cơ sẽ trực tiếp truyền lực đến trục cầu sau. Lực sẽ được truyền từ động cơ qua hộp số, trục các đăng, vi sai cầu sau rồi đến trục bánh sau. Loại cấu hình dẫn động này thường được sử dụng trên các dòng xe chú trọng về hiệu suất, cần lực đẩy hay sức tải lớn…

Ưu điểm của xe cầu sau là thiết kế hệ thống dẫn động đặt ở phía sau nên sẽ có khoang động cơ rộng hơn, nhờ đó có thể thoải mái bố trí động cơ với dung tích lớn, giảm được bán kính quay vòng, vô lăng, từ đó mang đến cảm giác lái thể thao hơn.

Ngoài ra, trọng lượng xe phân bố cân bằng hơn nên cả bánh trước và bánh sau của xe đều có độ bám đường tốt, giúp xe vận hành ổn định hơn. Đặc biệt là khi xe chạy với tốc độ cao, xe cầu sau có thể tận dụng tối đa lực đẩy, giúp xe tăng tốc nhanh hơn và có sức chịu tải cao hơn. Một ưu điểm nữa có thể kể đến của xe cầu sau là sửa chữa và bảo dưỡng đơn giản hơn so với xe cầu trước.

Kiểu hệ thống truyền lực 4 bánh chủ động bán thời gian (4WD – 4 wheel driver)

Xe dẫn động 4 bánh bán thời gian 4WD (four wheel drive – 4×4) là xe được dẫn động 2 cầu thông qua một hộp số phụ, có sức mạnh động cơ được truyền trực tiếp đến tất cả 4 bánh xe. Hộp số phụ có nhiệm vụ gài cầu và phân phối lực kéo lên cầu trước.

Hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian giúp xe có khả năng vượt địa hình tốt nhờ có lực kéo phân bổ đều trên 2 cầu trước và sau. Dù trong bất kỳ tình huống nào thì người lái cũng chủ động được lực kéo cho bánh xe trước hoặc sau hoặc cả hai bánh. 

Vì lực được phân bố cho cả 4 bánh xe nên cầu trước sẽ có nhiệm vụ kéo, còn cầu sau có nhiệm vụ đẩy, từ đó giúp cho xe di chuyển ổn định hơn, có được sức tải tốt với khả năng tải nặng tương đương với xe cầu sau.

Kiểu hệ thống truyền lực 4 bánh chủ động toàn thời gian (AWD – All wheel driver)

Là loại xe dẫn động 2 cầu dựa trên tính toán của hệ thống điện tử tự động phân phối sức mạnh động cơ đến các bánh xe. Người lái sẽ không phải can thiệp gì như với hệ thống truyền lực 4WD.

Kiểu dẫn động 4 bánh toàn thời gian AWD không chỉ kết hợp được lợi thế mà còn giảm thiểu được các điểm yếu đang gặp phải của hệ dẫn động cầu trước và cầu sau. Hệ thống máy tính sẽ tính toán và phân bố lực kéo đến cầu trước và cầu sau theo tỉ lệ chính xác và phù hợp, từ đó tăng khả năng bám đường của cả 4 bánh xe. Nhờ đó, chúng sẽ tối ưu lực kéo khi chạy đường trường, tăng độ ổn định và an toàn khi xe tăng tốc, chạy đường trơn trượt hay vào cua… 

Kiểu hệ thống truyền động xe hybrid

Hybrid là dòng ô tô sử dụng động cơ tổ hợp. Động cơ hybrid gồm động cơ đốt trong và động cơ điện dùng năng lượng ắc quy. Giảm ô nhiễm môi trường là ưu điểm lớn nhất của loại xe này. Bên cạnh đó xe hybrid còn có các ưu điểm là:

• Tận dụng năng lượng khi phanh để tạo ra dòng điện nạp cho ắc quy hybrid
• Lượng tiêu thụ nhiên liệu ít hơn so với động cơ đốt trong
• Dùng được vật liệu nhẹ để giảm khối lượng tổng thể của ô tô
• Động cơ đốt trong có kích thước nhỏ gọn
• Để giảm khối lượng tổng thể của ô tô có thể sử dụng vật liệu nhẹ