Động cơ chính là nơi sinh ra hai thông số quan trọng nhất tượng trưng cho "sức mạnh" của chiếc xe: công suất và mô-men xoắn. Mình đã chia sẻ với các bạn về sự khác nhau của 2 thông số này trong một bài viết gần đây. Để có thể truyền sức mạnh này tới các bánh xe và làm cho chúng quay, chiếc xe cần phải có một cơ cấu để dẫn động từ điểm đầu là động cơ cho đến điểm cuối là các bánh xe. Tuy nhiên, không phải tất cả các bánh xe đều nhận được mô-men xoắn một cách đồng thời hoặc một "lượng" như nhau trong cùng một thời điểm. Vấn đề này không hề đơn giản, tùy thuộc yêu cầu kỹ thuật và yêu cầu sử dụng của từng loại xe mà người ta chế tạo ra những phương pháp truyền động khác nhau.
Xét một cách tổng quát, hiện nay có 4 cơ cấu dẫn động cơ bản nhất bao gồm:
- FWD (Front-Wheel Drive) là hệ thống dẫn động cầu trước, tức là 2 bánh trước sẽ trực tiếp nhận được "lực" truyền từ động cơ. Hai bánh trước sẽ chủ động quay và "kéo" 2 bánh sau lăn theo.
- RWD (Rear-Wheel Drive) là hệ dẫn động cầu sau. Hoạt động của hệ thống này tương tự như FWD nhưng lần này là 2 bánh sau quay và "đẩy" 2 bánh trước lăn theo.
- AWD (All-Wheel Drive) là hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian. Chúng ta có thể hiểu nôm na là tất cả 4 bánh xe luôn luôn nhận được "lực" truyền từ động cơ xe. Mình sẽ phân tích chi tiết hơn về hệ thống dẫn động này trong phần sau.
- 4WD (4-Wheels Drive) cũng là hệ dẫn động 4 bánh nhưng là loại bán thời gian. Các bạn có thể tưởng tượng là chiếc xe trang bị hệ thống dẫn động này có thể "quay" được cả 4 bánh cùng lúc hoặc chỉ 2 bánh tùy vào lựa chọn của người lái thông qua một cơ cấu "gài cầu" bên trong xe.
Mỗi hệ dẫn động cầu trước, cầu sau, 4WD và AWD đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Tùy thuộc vào nhu cầu và mục đích sử dụng mà các hãng sản xuất sẽ trang bị một hệ dẫn động thích hợp cho chiếc xe. Chẳng hạn xe địa hình thì thường có hệ thống dẫn động 4 bánh; xe đua, xe thể thao thì thường được trang bị hệ dẫn động cầu sau, còn hệ dẫn động cầu trước thì lại hay được áp dụng lên các loại sedan gia đình .v.v... Sau đây, mình sẽ phân tích cấu tạo cơ bản, tác dụng và ưu-nhược điểm của từng loại hệ thống dẫn động để các bạn có thể hình dung và nắm được bản chất của nó.
1. Hệ thống dẫn động cầu trước (FWD)
Đa số các mẫu xe ngày nay đều được trang bị hệ thống dẫn động phổ biến này. Vào những năm đầu thế kỷ 20, kiểu dẫn động cầu trước (FWD) là thuộc loại "hàng hiếm" vì đa số các loại xe đều được trang bị hệ thống dẫn động cầu sau (RWD). Nhưng ở thời điểm hiện tại, kiểu dẫn động FWD lại được trang bị trên khoảng 70% số xe mới xuất xưởng. Nguyên nhân chính nằm ở chỗ các xe hiện đại đều có động cơ đặt trước thay vì đặt sau như trước kia. Vì vậy, để loại bỏ cơ cấu truyền động từ trước ra sau vốn dĩ hơi "lằng nhằng" và tiêu hao nhiều năng lượng, ý tưởng truyền "lực" tới ngay bánh trước là giải pháp khả thi nhất.
Cơ cấu lái và dẫn động trên trục trước của một chiếc xe FWD
Một lợi thế khác của loại FWD chính là không gian nội thất có thiết kế rộng rãi hơn. Vì không cần phải có những hốc lớn trên khung xe để bố trí các kết cấu cơ khí truyền động nên nhà sản xuất có thể dễ dàng bố trí không gian nội thất. Ví dụ như nội thất bên trong mẫu sedan Honda Civic hiện thời, chúng ta có thể thấy hàng ghế ngồi phía sau khá thoải mái nhờ sàn xe bằng phẳng và không hề có chỗ gồ ghề, cho dù nó chỉ là một chiếc xe nhỏ. Thêm vào đó, một chiếc xe FWD chắc chắn sẽ không có vi sai cầu sau nên thể tích khoang hành lý sẽ được tăng lên đáng kể. Chúng ta có thể thấy rằng những loại xe thường được trang bị hệ thống dẫn động cầu trước là các loại sedan cỡ nhỏ, cỡ trung, các loại xe mini, xe điện... thậm chí là cả những chiếc sedan cỡ lớn, Crossover và SUV. Do yêu cầu tiết kiệm nhiên và giảm giá thành nên hầu hết các phân khúc xe ngày nay đều có phiên bản dẫn động cầu trước để đáp ứng nhu cầu của mọi đối tượng khách hàng.
Các mẫu sedan cỡ nhỏ & cỡ trung thường là loại FWD
Nhược điểm cuối cùng là cho dù hệ thống FWD tỏ ra hết sức "thực dụng" nhưng thiết kế của chúng lại mâu thuẫn với tính "thực tế" của một chiếc xe hơi. Tại sao chiếc xe của bạn đi bằng 4 bánh nhưng lại dồn tất cả các nhiệm vụ định hướng, phanh, chịu tải, tăng tốc... lên mỗi hai bánh trước...??? Trong một chiếc xe dẫn động cầu trước, trục bánh trước luôn có cấu tạo khá phức tạp và phải đảm trách quá nhiều nhiệm vụ. Trong khi đó lốp xe thì có tuổi thọ giới hạn, các lực ma sát sinh ra do dẫn động, định hướng, giảm tốc và chịu tải đều dồn lên các bánh trước khiến chúng hao mòn nhanh, kéo theo sự suy giảm hiệu suất hoạt động và tính an toàn. Trong khi đó, các lốp phía sau lại chịu tải trọng nhẹ hơn, chúng hầu như chỉ làm mỗi nhiệm vụ "nâng đỡ" và lăn theo chiếc xe. Tuy nhiên, với trình độ khoa học & kỹ thuật phát triển mạnh mẽ như ngày nay, những nhược điểm trên đã dần được khắc phục, cho dù có thể là chưa triệt để, nhằm đáp ứng hai nhu cầu rất lớn của người tiêu dùng cũng như là của nhà sản xuất - đó cũng chính là hai ưu điểm lớn nhất của hệ thống dẫn động cầu trước FWD: tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu chi phí sản xuất.
2. Hệ thống dẫn động cầu sau (RWD)
Subaru BRZ là mẫu xe thể thao với hệ dẫn động cầu sau tiêu biểu
Một đặc tính quan trọng nữa là thiết kế chủ động "quay" của bánh sau sẽ cung cấp lực "đẩy" thay vì lực "kéo", vì vậy khi xe tăng tốc thì quán tính nghỉ sẽ dồn năng lượng của nó về phía sau nhiều hơn, do đó nó sẽ làm tăng khả năng bám đường của các bánh dẫn động. Như vậy, đối với các loại xe thường xuyên phải tăng-giảm tốc nhanh chóng thì thiết kế bánh sau chủ động tỏ ra rất hiệu quả. Đây cũng là lý do người ta sử dụng thiết kế RWD cho những chiếc xe thể thao hay xe đua tốc độ. Toyota FT-86 và Subaru BRZ chính là những chiếc xe thể thao thương mại có hệ thống dẫn động RWD tiêu biểu trên thị trường hiện nay. Chi phí sửa chữa cũng là một lợi thế khác của hệ thống dẫn động RWD. Mỗi khi có lỗi xuất hiện trên hệ truyền động RWD, chúng sẽ được xử lý một cách độc lập. Nhưng đối với các loại xe FWD thì ngược lại, chủ nhân của chúng có thể sẽ phải sửa chữa thêm một "chùm" các chi tiết liên quan.
Hệ thống dẫn động cầu sau trên Toyota FT-86
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...
Jeep là một tên tuổi rất có uy tín về hệ dẫn động 4WD
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.
Hệ thống gài cầu bằng "cơm" trên Mitsubishi Pajero Sport
Hệ thống gài cầu điện trên Mitsubishi Pajero
Sơ đồ hệ thống dẫn động 4WD trên Mitsubishi Pajero Sport
Các mẫu sedan cao cấp thường được trang bị hệ dẫn động AWD
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.
Bài viết có lẽ đã khá dài, mình sẽ tổng hợp lại những ý chính tựu trung lại một cách ngắn gọn như sau:
- Hệ dẫn động cầu trước FWD (Front-Wheel Drive) có cấu tạo đơn giản, giúp tiết kiện nhiên liệu, giảm trọng lượng xe và giá thành sản xuất nhưng độ ổn định khi vận hành không cao, chi tiết hao mòn nhanh và khó sửa chữa. FWD thường được trang bị trên các mẫu xe cỡ trung và cỡ nhỏ, các loại xe điện, xe xanh.v.v...
- Hệ dẫn động cầu sau RWD (Rear-Wheel Drive) có cấu tạo phức tạp hơn FWD, giá thành sản xuất cao, tuy nhiên nó đem lại khả năng vận hành ổn định và thú vị hơn. Những mẫu xe đua, xe thể thao thường được trang bị hệ dẫn động này.
- Hệ dẫn động 4 bánh bán thời gian 4WD (4-Wheels Drive) giúp chiếc xe có thể chinh phục mọi địa hình và vận hành ổn định trên mọi điều kiện khắc nghiệt nhất. Dù vậy, cấu tạo phức tạp, trọng lượng tăng cao và giá thành đắt chính là những rào cản cho những người đam mê hệ dẫn động này. Tuy nhiên, nếu có nhu cầu di chuyển thường xuyên trên những cung đường gian khó hoặc đam mê Off-road thì 4WD chính là lựa chọn tối ưu nhất cho bạn.
- Hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian AWD (All-Wheel Drive) là một hệ dẫn động thông minh, có hàm lượng công nghệ cao. Tuy nhiên, trọng lượng cao và giá thành đắt đỏ chính là lý do khiến chúng chỉ thường được trang bị trên những loại xe cỡ lớn hoặc các dòng xe hạng sang cao cấp.
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. Chúc các bạn luôn vui và tìm được một chiếc xe phù hợp nhất cho mình.
Xin kết thúc bài viết tại đây, cảm ơn các bạn đọc đến dòng này.