Trục các đăng ô tô là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lý

Có thể bạn chưa biết, trục các đăng ô tô là bộ phận không thể thiếu trong hệ thống truyền dẫn động cơ của xe. Nhiệm vụ chính của bộ phận cơ khí này là truyền tải sức mạnh từ động cơ tới các bánh xe, giúp xe di chuyển. Để hiểu rõ hơn về cách trục các đăng hoạt động và tầm quan trọng của nó, Auto Protech sẽ cùng bạn tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các loại truyền động trục các đăng ngay trong bài viết sau!

Trục các đăng ô tô có công dụng gì?

Trục các đăng ô tô còn có tên gọi khác là trục Cardan hoặc trục truyền động, có nhiều công dụng quan trọng trong hệ thống truyền lực của ô tô. Giúp xe vận hành an toàn và hiệu quả. Sau đây là các công dụng chính của trục các đăng:

• Truyền tải mô-men xoắn (lực quay): Đây chính là công dụng chính của trục các đăng ô tô. Cụ thể, bộ phận này sẽ là cầu nối trung gian, chịu trách nhiệm nhận mô-men xoắn từ hộp số ô tô và truyền đến vi sai. Từ đó giúp tạo ra lực đẩy để các bán xe quay, khiến cho xe di chuyển. Như vậy, nếu không có trục các đăng, ô tô sẽ không thể di chuyển.
• Thích ứng linh hoạt với sự thay đổi góc và khoảng cách: Trục các đăng có cấu tạo linh hoạt với các khớp các đăng. Nhờ vậy mà trục dẫn động có thể thay đổi góc và chiều dài dễ dàng. Từ đó có thể thích ứng với sự truyền động lên xuống của hệ thống treo cùng sự thay đổi độ cao của các bánh xe. Đặc biệt là khi ô tô di chuyển trên địa hình không bằng phẳng. Công dụng này của trục các đăng giúp đảm bảo quá trình truyền động diễn ra liên tục và êm ái.
• Giảm thiểu rung động và tiếng ồn: Nhờ khả năng thích ứng linh hoạt với các thay đổi về góc và khoảng cách, trục các đăng còn góp phần hấp thụ các rung động. Đồng thời giảm thiểu tiếng ồn phát sinh từ hệ thống truyền động. Từ đó mang tới cảm giác êm ái và thoải mái hơn cho hành khách ngồi trên xe.
• Đảm bảo an toàn: Thiết kế đặc biệt của trục các đăng có thể giúp xe chịu được lực xoắn và lực uốn cực lớn. Từ đó đảm bảo an toàn cho lái xe và hành khách. Khi trục các đăng bị lỗi, hỏng, xe có thể bị mất lái, tiềm ẩn nguy cơ tai nạn nguy hiểm.
• Giúp xe tiết kiệm nhiên liệu: Trục các đăng có chất lượng cao sẽ được thiết kế tối ưu về trọng lượng và ma sát. Từ đó giúp xe giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình truyền động, góp phần tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả.
• Góp phần gia tăng tuổi thọ cho các bộ phận khác: Trục các đăng hoạt động linh hoạt sẽ giúp giảm thiểu bớt áp lực lên các bộ phận khác bên trong hệ thống truyền động. Điển hình như hộp số, bộ vi sai, các khớp nối…. từ đó giúp kéo dài tuổi thọ của toàn bộ hệ thống truyền động.

Cấu tạo trục các đăng ô tô

Với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghệ ô tô đã kéo theo nhiều biến thể và cải tiến đáng kể trong cấu tạo của trục các đăng. Tuy nhiên, về cơ bản, một trục các đăng ô tô điển hình bao gồm hai bộ phận chính sau:

1. Phần trục

Trục các đăng được làm từ thép cacbon nhẹ, mang đến sự cân bằng giữa độ bền cao với trọng lượng nhẹ. Thông thường, phần trục này sẽ là một ống liền với hai khớp nối ở hai đầu. Tuy nhiên, để giúp tối ưu hóa khả năng vận hành và giảm thiểu rung động khi xe di chuyển ở tốc độ cao, nhiều hệ thống truyền động hiện đại đã được tích hợp trục các đăng với ba khớp nối. Mỗi loại sẽ có đặc điểm cấu tạo riêng như sau:

• Trục các đăng có hai khớp nối: Tổng chiều dài mỗi đoạn của trục các đăng loại này tương đối lớn. Vì vậy, trục các đăng hai khớp nối dễ gặp phải hiện tượng cong vênh nhẹ và rung lắc đáng kể khi quay ở dải tốc độ cao do bị mất cân bằng. Từ đó đặt ra thách thức trong việc đảm bảo sự vận hành mượt mà và bền bỉ của hệ thống truyền động.
• Trục các đăng có ba khớp nối: Với phân loại này, chiều dài mỗi đoạn trục được rút ngắn hơn. Từ đó giảm thiểu đáng kể xu hướng cong vênh và rung lắc do mất cân bằng. Vì vậy, các rung động ở dải tốc độ cao được giảm thiểu đáng kể, mang tới trải nghiệm vận hành êm ái và ổn định hơn.

Trực thuộc phần trục các đăng còn có ổ đỡ ở giữa. Chi tiết này sẽ đỡ hai phần của trục, được gắn vào rãnh then hoa ở đầu trục trung gian thông qua một mặt bích. Bản thân ổ đỡ này được bảo vệ bởi một ống lót cao su và có nhiệm vụ nâng đỡ chính trục các đăng. Toàn bộ cụm ổ đỡ được gắn chắc chắn vào thân xe thông qua một giá đỡ chuyên dụng.

Khi trục các đăng được tách làm hai đoạn, ống lót cao su ở ổ đỡ trung gian sẽ phát huy tác dụng hấp thụ lực. Theo đó, ống lót này sẽ triệt tiêu rung động ngay tại trục, ngăn không cho chúng truyền đến khung xe. Chính nhờ cơ chế này mà rung động và tiếng ồn từ trục các đăng, nhất là khi xe di chuyển ở tốc độ cao, sẽ được kiểm soát hiệu quả, mang lại cảm giác lái êm ái hơn.

2. Khớp các đăng

Nhiệm vụ chính của khớp các đăng là đảm bảo sự truyền động mượt mà bằng cách hấp thụ và điều chỉnh các biến đổi về góc do sự thay đổi vị trí giữa bộ vi sai và hộp số trong quá trình vận hành. Bằng cách bù trừ những thay đổi góc đó, khớp các đăng giúp truyền công suất từ hộp số tới bộ vi sai một cách liên tục và êm ái, hạn chế tối đa gián đoạn và rung động.

Phân loại truyền động trục các đăng ô tô

Việc phân loại truyền động trục các đăng ô tô thường căn cứ vào một số tiêu chí chính sau đây:

1. Phân loại theo kết cấu trục các đăng

Nếu phân loại trục các đăng theo tiêu chí kết cấu thì chúng ta sẽ có hai loại là trục rỗng và trục đặc. Mỗi loại sẽ có đặc điểm cụ thể như sau:

Trục rỗng:

Trục rỗng thường được lắp đặt tại vị trí giữ hộp số và hộp giảm tốc cầu trên các dòng xe vận tải. Ngoài ra, loại trục này cũng là lựa chọn phổ biến trên các dòng xe có động cơ đặt phía trước và dẫn động ra các cầu phía sau.

• Ưu điểm: Trục rỗng là có trọng lượng nhẹ, giúp giảm tổng thể khối lượng của xe. Bên cạnh đó, loại trục này có thể chịu được tốc độ quay cao hơn trước khi đạt đến giới hạn có nguy cơ bị đứt, gãy. Chính nhờ khả năng co giãn linh hoạt đã giúp trục rỗng thích nghi tốt với sự thay đổi khoảng cách giữa các bộ phận trong quá trình xe di chuyển.
• Nhược điểm: Hạn chế lớn nhất của trục rỗng là có kích thước bên ngoài khá lớn. Vì vậy mà chỉ thích hợp để sử dụng tại các vị trí không bị hạn chế về không gian lắp đặt.

Trục đặc:

Trục trặc thường được áp dụng cho các bộ truyền động có các đăng nối trực tiếp từ hộp giảm tốc cầu tới các bánh xe chủ động.

• Ưu điểm: Trục đặc có kích thước nhỏ gọn hơn nhiều so với trục rỗng. Lợi thế này cho phép loại trục này được sử dụng linh hoạt tại nhiều vị trí có không gian lắp đặt bị giới hạn, nơi mà trục rỗng không thể đáp ứng.
• Nhược điểm: Trục đặc không thể thay đổi được độ dài, và số vòng quay nguy hiểm của nó cũng không cao bằng trục rỗng. Điều này có nghĩa là trục đặc sẽ bị kém linh hoạt hơn trong việc thích ứng trước các thay đổi khoảng cách và giới hạn về tốc độ quay tối đa.

Ngoài ra, trục các đăng ô tô còn có thể được chia theo kết cấu khớp các đăng với 2 loại phổ biến là:

• Khớp các đăng mềm: Loại khớp này được coi như trục đăng có chiều dài rất ngắn, đặc trưng bởi vật liệu làm từ cao su hoặc các vật liệu đàn hồi tương tự. Khớp các đăng mềm có công dụng thay đổi phương truyền mô-men xoắn ở một góc rất nhỏ (thông thường khoảng 6 độ). Cùng với đó, nó còn được dùng để nối các bộ truyền động các đăng khác nhằm tăng thêm khoảng cách tổng thể của hệ thống truyền lực. Khớp các đăng mềm có khả năng hấp thụ rung động nhẹ.
• Khớp các đăng cứng: Có kết cấu phức tạp hơn so với khớp các đăng mềm. Loại khớp này được ứng dụng chủ yếu trên nhiều dòng ô tô hiện đại chủ yếu nhờ vào độ bền cao. Cùng với đó là khả năng cho phép góc thay đổi phương truyền mô-men xoắn lớn hơn khá nhiều so với khớp mềm. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của khớp các đăng cứng là có kết cấu tương đối phức tạp, yêu cầu bảo dưỡng, chăm sóc thường xuyên để đảm bảo hoạt động hiệu quả và bền bỉ.

2. Phân loại theo đặc tính tốc độ góc của khớp các đăng

Khi dựa trên đặc tính tốc độ góc truyền động, khớp các đăng sẽ được chia thành hai loại chính là khớp các đăng đồng tốc và khớp các đăng khác tốc. Đặc điểm của mỗi loại như sau:

• Khớp các đăng đồng tốc: Thường được ứng dụng phổ biến tại những vị trí có không gian hạn chế. Đặc điểm nổi bật của loại khớp này là có kết cấu đơn giản, mang tới hiệu suất truyền động cao cùng khả năng vận hành êm ái. Tuy nhiên, hạn chế của khớp các đăng đồng tốc là quá trình chế tạo thường đòi hỏi độ chính xác rất cao, sử dụng vật liệu tốt nên giá thành sản xuất cao.
• Khớp các đăng khác tốc: Loại khớp này nổi bật với ưu điểm cho phép góc thay đổi mô-men lớn cùng với kết cấu đơn giản. Nhờ đó mà giá thành của khớp các đăng khác tốc thường thấp hơn. Tuy nhiên, để đảm bảo sự truyền động liên tục và đáp ứng yêu cầu vận hành, khớp các đăng khác tốc cần được kết hợp với ít nhất một khớp khác tốc nữa trong cùng một hệ thống truyền động. Khớp các đăng dạng chữ thập chính là đại diện tiêu biểu của loại khớp này, thường được sử dụng phổ biến ở bộ truyền động giữa hộp số và hộp giảm tốc cầu xe.

3. Phân loại theo số lượng khớp các đăng trong bộ truyền

Căn cứ vào số lượng khớp các đăng trong một hệ thống truyền động, chúng ta có thể phân loại thành truyền động đơn và truyền động kép:

• Truyền động đơn: Trong hệ thống truyền động này chỉ có duy nhất một khớp các đăng được sử dụng. Loại truyền động đơn này thường chỉ phù hợp và được áp dụng cho khớp các đăng đồng tốc. Nơi mà các yêu cầu về sự ổn định tốc độ quay sẽ là ưu tiên hàng đầu và các biến đổi góc thường không quá phức tạp.
• Truyền động kép: Đây là loại truyền động có nhiệm vụ truyền mô-men xoắn giữa hai cụm hoặc cơ cấu có khoảng cách lớn. Truyền động kép thường có cấu tạo phức tạp hơn truyền động đơn. Loại truyền động này thường được sử dụng cho khớp các đăng khác tốc. Hoặc cũng có thể là sự kết hợp linh hoạt giữa khớp các đăng khác tốc và khớp các đăng đồng tốc tùy theo từng yêu cầu thiết kế và mục đích sử dụng riêng của xe.

Nguyên lý hoạt động của trục các đăng ô tô

Trục các đăng ô tô hoạt động giống như một cầu nối linh hoạt, giúp truyền mô-men xoắn từ hộp số tới vi sai để xe có thể di chuyển. Trong khi đó, các khớp các đăng sẽ cho phép trục thay đổi góc độ để thích ứng tốt hơn với sự di chuyển động của hệ thống treo cùng địa hình đường. Đảm bảo quá trình truyền động của xe diễn ra êm ái và hiệu quả. Cụ thể, nguyên lý hoạt động của trục các đăng ô tô diễn ra như sau:

• Đầu vào: Từ động cơ, mô-men xoắn được truyền qua hộp số đến mặt bích đầu vào của trục truyền động.
• Ống trục: Nhiệm vụ chính của bộ phận này là truyền mô-men xoắn dọc theo chiều dài của nó. Do trục các đăng ô tô thường được lắp đặt nghiêng so với hộp số và vi sai nên ống trục cần phải có khả năng xoay và gập để thích ứng tốt với sự thay đổi góc.
• Khớp các đăng: Được ví như khớp nối vạn năng, khớp các đăng được lắp đặt ở hai đầu của trục chuyển động. Các khớp này cho phép ống trục xoay và gập theo các góc độ khác nhau mà không làm gián đoạn quá trình truyền mô-men xoắn.
• Ống lót và phớt chắn bụi: Nhiệm vụ của ống lót là giúp giảm bớt ma sát và mài mòn giữa các bộ phận của trục các đăng. Còn ống phớt đảm nhận vai trò chắn bụi, bảo vệ các khớp nối tránh khỏi bụi bẩn, nước, bảo vệ tuổi thọ lâu dài của trục.
• Đầu ra: Mô-men xoắn được truyền qua bích nối đầu ra của trục các đăng tới vi sai. Tại đây, mô-men xoắn sẽ được phân phối tới các bánh xe, giúp cho chúng quay và ô tô di chuyển.

Qua các thông tin được Auto Protech tổng hợp trên đây, ta có thể thấy trục các đăng ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải công suất từ động cơ tới các bánh xe. Từ đó giúp xe vận hành êm ái và hiệu quả. Trên thị trường hiện có nhiều loại trục các đăng khác nhau, mỗi loại lại có ưu, nhược điểm riêng, phù hợp với từng nhu cầu sử dụng.

Nếu bạn đam mê với ngành sửa chữa ô tô và đang mong muốn trở thành kỹ thuật viên chuyên nghiệp, hãy liên hệ ngay với Auto Protech để được tư vấn chi tiết về khóa học nghề sửa chữa ô tô. Tại đây có chương trình đào tạo thực tế, đội ngũ giảng viên chuyên môn cao cùng cơ sở vật chất hiện đại. Hứa hẹn sẽ giúp bạn tự tin, vững bước trên con đường sự nghiệp.