Vì sao trục xe ô tô phức tạp hơn bạn tưởng và có thể biến mất trong tương lai

Trục xe, tưởng chừng chỉ là một thanh kim loại gắn hai bánh, thực tế đã trải qua hành trình tiến hóa kéo dài hàng nghìn năm. Từ dạng nguyên thủy trên xe ngựa và chiến xa, trục chỉ thực sự trở nên phức tạp khi bánh xe phải đánh lái và nhận lực truyền từ động cơ.

Sự xuất hiện của cơ cấu lái, trục các-đăng, vi sai và các khớp nối khiến toàn bộ hệ thống truyền lực trở thành một cấu trúc cơ khí tinh vi, không còn đơn thuần là một thanh nối bánh xe.

Ở ô tô dùng động cơ đốt trong, năng lượng phải đi từ động cơ qua hộp số, trục các-đăng rồi tới vi sai trước khi xuống bánh xe. Mỗi khâu tạo ra ma sát và tổn thất công suất.

Một ví dụ điển hình là Chevrolet Chevelle SS 1970 bản LS6. Dù động cơ được hãng công bố đạt 450 mã lực gross, công suất đo trực tiếp tại bánh sau chỉ còn khoảng 288 mã lực, tức mất hơn một phần ba do hệ truyền động. Đây là hạn chế đã tồn tại hàng chục năm mà các hãng xe luôn cố gắng giảm thiểu.

Trục liền khối vốn bền và chịu tải tốt từng rất phổ biến trên xe tải và SUV, nhưng nhược điểm là khi một bánh di chuyển, bánh còn lại bị ảnh hưởng. Đến thập niên 1960, các hệ treo độc lập bắt đầu lan rộng, tiêu biểu là Ford Twin I‑Beam ra đời năm 1965.

Đây là một trong những bước đi đầu tiên nhằm giải quyết hạn chế của trục liền. Từ đó đến nay, hệ treo độc lập gần như trở thành tiêu chuẩn, đòi hỏi bán trục, khớp đồng tốc và vi sai phải được thiết kế tinh vi hơn để vừa truyền lực vừa cho phép bánh làm việc độc lập.

Tuy nhiên, xu hướng xe điện đang đảo ngược vai trò của trục xe truyền thống. Mô‑tơ điện có thể truyền lực trực tiếp xuống bánh, không cần hộp số nhiều cấp, không cần trục các‑đăng hay vi sai phức tạp.

Nhiều mẫu xe điện hiện nay chỉ cần một mô‑tơ kèm hai bán trục hoặc hai mô‑tơ cho dẫn động bốn bánh. Tổn thất công suất gần như được loại bỏ do mô‑tơ đặt rất gần vị trí tạo ra lực kéo.

Một bước tiến xa hơn là mô‑tơ đặt trong bánh, hay in‑wheel motor. Dù chưa phổ biến vì yêu cầu kỹ thuật cao, công nghệ này hứa hẹn loại bỏ toàn bộ khái niệm trục xe như chúng ta biết. Khi lực được tạo ngay tại bánh, không còn bất kỳ chi tiết trung gian nào cần bảo trì hoặc gây thất thoát năng lượng.

Công nghệ tích trữ năng lượng bằng bánh đà từng được Nissan áp dụng trên GT‑R LM Nismo tại giải Le Mans 2015 cũng cho thấy xu hướng hệ truyền động tương lai có thể rất khác biệt so với truyền thống.

Nếu các mô‑tơ đặt trong bánh đạt độ tin cậy và giá thành hợp lý, trục xe vốn tồn tại từ thời xe ngựa cách đây hàng ngàn năm có khả năng sẽ chỉ còn là một giai đoạn trong lịch sử công nghệ ô tô.