4. Những thiếu sót và tồn tại Đồ án tốt nghiệp:
3.1.3. Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian (AWD) & bán thời gian (4WD)
Ở những phần trên, mình đã chia sẻ với các bạn những thông tin chi tiết về hai hệ thống dẫn động cầu trước và cầu sau. Giờ mình xin chuyển qua 2 hệ thống gây "nhức đầu" nhất cho chúng ta - hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian (AWD) & bán thời gian (4WD). Tại sao mình lại đánh giá AWD và 4WD là hai hệ dẫn động gây "nhức đầu" cho những ai muốn tìm hiểu chúng? Lý do là vì AWD và 4WD thường gây nhầm lẫn về "bản chất" đối với những người mới tìm hiểu. Ngoài ra, chúng còn có cấu tạo rất phức tạp và "biến thiên" theo từng yêu cầu & mục đích sử dụng cũng như phụ thuộc vào "dụng ý" của các nhà sản xuất. Tuy nhiên, mình sẽ cố gắng giải thích một cách rõ ràng để các bạn có thể đỡ "nhức đầu" nhất.
Trước tiên, chúng ta cần phải phân biệt sự khác nhau cơ bản của hai hệ thống dẫn động này:
Các bạn có thể hiểu nôm na rằng những chiếc xe trang bị hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian 4WD là loại xe có thể dẫn động bằng 2 bánh hoặc 4 bánh tùy vào lựa chọn của người lái thông qua một cơ cấu gài cầu (hoạt động bằng cơ hoặc bằng điện) đặt bên trong xe. Điều kiện thao tác có hơi khác nhau tùy vào loại xe, có xe thì phải dừng lại mới gài cầu được nhưng cũng có loại cho phép gài cầu ngay khi đang chạy ở một vận tốc nhất định. Hầu hết các hệ thống 4WD khi hoạt động ở chế độ dẫn động 2 bánh (thường được ký hiệu là 2H) đều truyền mô-men xoắn tới bánh sau như RWD. Riêng chế độ dẫn động bằng 4 bánh thì thường được ký hiệu là 4H với các cấp độ "High" và "Low" khác nhau tùy vào hãng sản xuất.
AWD (All-Wheel Drive) là thuật ngữ dùng để chỉ các xe dẫn động 4 bánh trong mọi thời điểm mà không có các chế độ "Low" hay "High" như xe 4WD. Trong khi khái niệm 4WD chủ yếu dùng cho các loại xe thể thao đa dụng SUV (Mitsubishi Pajero, Toyota Land Cruiser...), xe địa hình (Jeep Wrangler, Land Rover
Defender) hoặc các loại xe quân sự (UAZ, GAZ) thì AWD lại thường được trang bị trên cho các loại sedan cao cấp (Mercedes-Benz S-Class, BMW 7-Series), xe đa dụng Minivan hay Station Wagon...
16
Hình 3.5: Jeep là một tên tuổi rất có uy tín về hệ dẫn động 4WD (Nguồn: Chưa rõ)
Lý do để các nhà sản xuất xe hơi chế tạo ra hệ thống dẫn động 4 bánh "bán thời gian" 4WD là nhằm giúp chiếc xe vượt qua những địa hình khó khăn, hiểm trở mà các loại hệ thống dẫn động khác không thể làm được. Ví dụ, các bạn có thể tưởng tượng trong một trường hợp cụ thể, chiếc xe của chúng ta được trang bị hệ thống dẫn động cầu trước nhưng phải vượt qua một vũng lầy to để đến được đích. Khi cho xe chạy từ từ hoặc thậm chí phóng nhanh qua vũng lầy đó, phần nhiều khả năng là chiếc xe sẽ bị dính lại vũng lầy đó do bánh trước không có được độ bám khi lăn qua vũng lầy và càng xoay thì càng lún trong vô vọng. Lúc này, nếu có một cơ cấu giúp chuyển mô-men xoắn từ bánh trước ra bánh sau và ngược lại một cách linh hoạt thì chiếc xe của chúng ta sẽ đi qua vũng lầy đó hoặc các địa hình hiểm trở khác một cách dễ dàng.
Như mình đã đề cập bên trên, chế độ dẫn động 4 bánh trên các mẫu xe 4WD thường có các cấp độ "Low" và "High". Khi chọn "Low", hệ truyền động sẽ cung cấp nhiều mô- men xoắn hơn để đi trên các đoạn đường gồ ghề, dốc cao hay sình lầy, sụp lún.v.v... Khi hoạt động ở chế độ này, chiếc xe thường được trang bị thêm bộ khoá vi sai trung tâm để tránh những chênh lệch không cần thiết giữa bánh bên trái và bên phải khi đi trên các địa hình không bằng phẳng. Ngoài ra, hệ thống khóa vi sai này còn có thể phân phối mô-men xoắn ra trục trước hoặc trục sau một cách linh hoạt nhằm giúp chiếc xe có thể vượt qua những địa hình khó nhằn một cách trôi chảy nhất.
17
Hình 3.6: Hệ thống gài cầu bằng "cơm" trên Mitsubishi Pajero Sport (Nguồn: Chưa rõ)
Hình 3.7: Hệ thống gài cầu điện trên Mitsubishi Pajero
(Nguồn: Chưa rõ)
Trong khi đó với chế độ "High" thì mục đích sử dụng là để đi trên các đoạn đường trơn trượt như điều kiện trời mưa, đường tuyết... Chế độ này có cơ chế vận hành khá
18
tương đồng với hệ dẫn động AWD, do đó một số người cho rằng hệ dẫn động 4WD bao gồm luôn cả AWD cũng là có cơ sở. Một ví dụ cụ thể nhất về hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian 4WD chính là hệ thống gài cầu Super Select được trang bị trên những mẫu xe địa hình nổi tiếng của Mitsubishi như Pajero hay Pajero Sport hiện đang được Vinastar phân phối tại thị trường Việt Nam. Hệ thống này có 2 loại: điều khiển bằng cơ và điều khiển điện với 4 chế độ rất cơ bản dành cho một chiếc xe địa hình: 2H, 4H, 4HLc và 4LLc. Dưới đây là bản tóm tắt các chế độ gài cầu cũng như tác dụng của chúng trên mẫu xe SUV Mitsibishi Pajero Sport:
Hình 3.8: Sơ đồ hệ thống dẫn động 4WD trên Mitsubishi Pajero Sport (Nguồn: Chưa rõ)
19
Như vậy là chúng ta nắm được cấu tạo cũng như chức năng cơ bản của 4WD, bây giờ mình sẽ chuyển qua hệ dẫn động AWD hay còn gọi là hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian (full-time AWD). Hệ thống này hoạt động "thường trực" ở chế độ 4 bánh nhưng cho phép phân phối một cách linh hoạt lượng mô-men xoắn đến từng bánh xe riêng lẻ. Kết quả là trục trước và sau có thể quay bất đồng tốc mà không bánh nào bị mất độ bám đường hoặc chi phối khả năng điều hướng từ vô-lăng. Nói lý thuyết thì có vẻ hơi dông dài và phức tạp nhưng chúng ta có thể hiểu nôm na rằng AWD là một hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian "thông minh" có thể tự điều chỉnh để phân phối lực "quay" đến từng bánh nhằm đem lại độ bám đường và khả năng vận hành ổn định cho chiếc xe.
Hình 3.9: Các mẫu sedan cao cấp thường được trang bị hệ dẫn động AWD (Nguồn: Chưa rõ)
Hiện tại, có khá nhiều thiết kế AWD khác nhau, các hệ thống này nâng cao khả năng bám đường và độ ổn định của thân xe trong nhiều tình huống riêng biệt. Thậm chí, Subaru còn trang bị cho chiếc WRX STI hệ thống AWD cho phép người lái chủ động thay đổi tỷ lệ phân phối mô-men xoắn trên các trục phù hợp với tính chất của các địa hình và mặt đường khác nhau. Một số hệ thống AWD sử dụng chất lỏng silicon để lấp đầy các khớp ly hợp trong trạng thái chuyển đổi nhằm tạo ra sự khác biệt về tốc độ giữa các trục nhưng lại bắt đầu khóa khi tỉ lệ bất đồng tốc giữa chúng quá lớn.v.v... Nói tóm lại, AWD cũng "phức tạp" không kém 4WD nhưng hàm lượng công nghệ và độ "tự động" của nó có phần cao hơn. Tùy vào nhu cầu sử dụng và nhóm khách hàng mục tiêu mà các hãng xe trang bị những hệ thống dẫn động AWD khác nhau cho từng loại xe. Porsche, Subaru, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Jaguar và Volvo là những thương hiệu nổi tiếng về hệ dẫn động AWD trên các mẫu xe của mình.
20
Kết luận:
Với các "khả năng" như đã nêu, 4WD và AWD dường như được xem là những hệ dẫn động tốt nhất. Nhưng thực tế thì lại không hoàn toàn chính xác, cả hai hệ dẫn động này đều có trọng lượng tăng lên đáng kể, thiết kế phức tạp, cầu kì và giá thành sản xuất quá cao. Đơn cử như một chiếc Pajero Sport trang bị hộp số sàn 5 cấp và hệ thống dẫn động 2 cầu Super Select có giá bán cao hơn khá nhiều so với một chiếc xe tương tự với hệ dẫn động cầu sau và hộp số tự động 4 cấp. Đến một lúc nào đó, khi hệ thống cân bằng điện tử và kiểm soát độ bám đường trở nên phổ biến hơn trên các loại xe FWD hay RWD, 4WD và AWD có thể sẽ đi vào dĩ vãng.
Nói tóm lại, không có hệ thống dẫn động nào được cho là tốt nhất cũng như không có chiếc xe nào được gọi là hoàn hảo nhất mà chỉ có chiếc xe... "phù hợp" nhất.