Tính chất động lực học của ô tô là hết sức quang trong, nó quyết định chất lượng của xe, mà tính chất động lực học của ô tô quyết định chủ yếu là bởi lực kéo và sự phân phối lực kéo giữa các cầu và các bánh xe của ô tô. Lực kéo không thể lớn tùy ý mà nó phụ thuộc vào khả năng bám của các cầu và các bánh xe trên một cầu, tốt nhất là tất cả lực kéo từ động cơ truyền xuống phải được mặt đường tiếp nhận hết, tuy nhiên điều này không dễ xảy ra vì khi ô tô chuyển
động thì tình trạng mặt đường và tải trọng pháp tuyến trên từng bánh xe thay đổi liên tục. Vì vậy việc phân phối lực kéo cho các cầu và các bánh xe trên một cầu là vô cùng quan trong, nó quyết định việc tận dụng hết khả năng bám của mặt đường và ảnh hưởng đến tính chất động lực học của ô tô.
Các loại vi sai thường sử dụng trên ô tô:
- Vi sai côn đối xứng hay còn gọi là vi sai mở (open differential).
Hình 1.22 - Vi sai côn đối xứng giữa các bánh xe [12]
- Khớp nối dính (Viscous Coupling)
Khớp nối dính thường được trang bị trên các xe có các bánh xe chủ động hoàn toàn. Nó được sử dụng để kết nối các bánh sau với các bánh xe trước để khi một cặp bánh xe bị trượt thì mô men xoắn sẽ được chuyển tới cặp bánh kia.
Hình 1.27 - Khớp nối dính
Về cầu tạo, khớp nối dính có hai bộ đĩa ma sát đặt bên trong một không gian kín điền đầy chất lỏng (thường là dầu thuỷ lực đặc biệt) có độ nhớt cao.
Mỗi bộ đĩa ma sát được nối với một đầu trục. Dưới điều kiện bình thường, cả hai bộ đĩa ma sát và lượng dầu thuỷ lực trong khớp nối cùng quay với một tốc độ nhất định. Khi một cặp bánh xe bị trượt quay với tốc độ nhanh hơn, bộ đĩa ma sát tương ứng với cặp bánh xe quay nhanh hơn cũng bị quay nhanh hơn theo. Lúc này, dầu thuỷ lực nằm trong không gian giữa hai bộ đĩa ma sát sẽ có tác dụng cuốn bộ đĩa ma sát kia cùng quay nhanh theo. Điều này sẽ làm cho mô men xoắn sẽ được truyền từ cặp bánh xe quay nhanh hơn sang bánh xe quay chậm hơn, làm giảm hiện tượng trượt.
Hình 1.23 - Vi sai trung tâm kiểu Viscous trang bị trên xe Subaru
- Vi sai khoá locking
Bộ vi sai khoá có tác dụng lớn trong trường hợp ô tô hoạt động trên đường rất xấu. Về mặt cấu tạo, vi sai khóa locking có kết cấu giống với loại vi sai mở nhưng được kết hợp thêm cơ cấu thuỷ lực, khí nén hoặc điện để khoá các bánh răng đầu ra lại với nhau. Cơ cấu vi sai này được điều khiển đóng mở chủ yếu bằng công tắc và khi nó hoạt động các bánh xe đều quay với cùng một tốc độ như nhau.
Hình 1.24 - Vi sai khóa điều khiển bằng tay
- Vi sai cảm biến mô men Torsen
Vi sai cảm biến mô men Torsen (viết tắt kết hợp từ “torque” và “sensing) là một thiết bị cơ khí hoàn. Bộ vi sai này hoạt động dựa trên sự chênh lệch mô men giữa các bánh xe, nó làm việc như một bộ vi sai mở khi giá trị mô men của mỗi bánh xe bằng nhau. Nhưng khi một trong các bánh xe bị trượt sự khác nhau về mô men dẫn đến các bánh răng trong bộ vi sai Torsen kết nối với nhau. Việc thiết kế các bánh răng trong bộ vi sai sẽ quyết định đến tỷ số chênh lệch mô men và khả năng truyền mô men khi có sự chênh lệch giá trị mô men giữa hai bánh xe. Ví dụ, nếu bộ vi sai Torsen đặc biệt có tỷ số chênh lệch 5:1, thì bộ vi sai sẽ có khả năng cung cấp mô men xoắn cho bánh xe có lực bám tốt lớn gấp 5 lần bánh xe bị trượt.
Hình 1.26. Vi sai torsen giữa các cầu trang bị trên Audi A4
Vi sai Torsen thường được sử dụng ở các ô tô có các bánh xe chủ động hoàn toàn 4WD. Giống như bộ khớp nối dính, chúng thường được sử dụng để chuyển đổi công suất giữa bánh trước và bánh xe sau. So với vi sai kiểu khớp nối dính, bộ vi sai Torsen tốt hơn bộ vi sai khớp nối dính vì chúng truyền mô men ngay khi hiện tượng trượt xảy ra. Tuy nhiên, nếu một bên bánh xe bị trượt quay hoàn toàn ( P=0) thì vi sai Torsen sẽ không thể cung cấp mô men cho bánh xe còn lại.
1.3. Tính năng động lực học của ô tô
Tính năng động lực học của ô tô được thể hiện ở các thông số cơ bản sau: vận tốc tối đa của ô tô, góc dốc lớn nhất của đường mà ô tô có thể vượt qua được, gia tốc cực đại mà ô tô có thể đạt được.
1.3.1. Đặc tính kéo của ô tô
Một trong những công cụ thường được sử dụng để đánh giá tính năng động lực học là đặc tính kéo của ô tô. Dựa trên đặc tính kéo, các thông số đánh giá tính năng động lực học của ô tô có thể được xác định bằng cách so sánh giữa lực kéo thực tế với lực kéo cần thiết tại mỗi điểm. Đặc tính kéo thể hiện mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động với vận tốc chuyển động của ô tô (đường liền) ở từng cấp số. Trên hình 1.27 là một ví dụ của đặc tính kéo của ô tô có 5 cấp số. Để đánh giá tính năng động lực học của ô tô, trên
đặc tính này còn thể hiện các đường mô tả tổng các lực cản với các độ dốc khác nhau của đường (đường nét đứt trên hình 1.27).
Hình 1.27. Đặc tính kéo của ô tô con với 5 cấp số
1.3.2. Vận tốc lớn nhất của ô tô
Vận tốc độ lớn nhất của ô tô được xác định khi xe chuyển động trên đường bằng (góc dốc 0%). Trên đồ thị đặc tính kéo, Vmax được lấy tại giao điểm của đường cong lực kéo và đường tổng các lực cản khi chuyển động trên đường bằng (hình 1.27). Vận tốc lớn nhất tại mỗi tay số được xác định bởi việc chọn tỉ số truyền của từng tay số trong hộp số. Trong điều kiện thực tế, để đo vận tốc cực đại của ô tô, người ta thực hiện theo các quy định được chuẩn hóa bởi các tiêu chuẩn hoặc quy chuẩn.
1.3.3. Khả năng leo dốc
Khả năng leo dốc được thể hiện bởi góc dốc lớn nhất mà ô tô có thể vượt qua được. Giả thiết rằng vận tốc của ô tô không đổi (a = 0 m/s2) khi leo dốc, góc dốc lớn nhất được tính theo công thức sau:
max sin kd a P m g
Thực tế, người ta chuyển góc dốc α sang độ dốc của đường i tính theo phần trăm. Góc dốc lớn nhất tại mỗi tay số có thể được tính toán từ đặc tính kéo và thể hiện dưới dạng đồ thị.
1.3.4. Khả năng tăng tốc
Khả năng tăng tốc được đánh giá bằng gia tốc cực đại khi ô tô chuyển động trên đường bằng (amax= 0):
max kd a i P a m
Gia tốc cực đại ở các tay số cũng có thể được tính toán từ đặc tính kéo của ô tô và thể hiện dưới dạng đồ thị.