Một chiếc xe khách tiêu chuẩn có bốn bánh vòng bi - một cái ở mỗi bánh xe . Đây là câu trả lời thẳng thắn cho đại đa số các mẫu xe sedan, hatchback, SUV và crossover trên đường hiện nay. Mỗi bánh xe yêu cầu cụm ổ trục riêng để quay trơn tru đồng thời hỗ trợ trọng lượng của xe, đó là lý do tại sao số lượng ánh xạ trực tiếp đến số lượng bánh xe.
Điều đó nói lên rằng, bức tranh hoàn chỉnh có nhiều sắc thái hơn. Các thiết kế xe cũ hơn, xe tải hạng nặng và một số cấu hình trục nhất định có thể sử dụng hai vòng bi trên mỗi bánh xe — một vòng bi trong và một vòng bi ngoài — nâng tổng số lên tám. Các thiết kế bộ trung tâm hiện đại thường hợp nhất bộ phận này thành một cụm kín duy nhất trên mỗi bánh xe, nhưng việc hiểu rõ cả hai cách thiết lập là điều quan trọng cho dù bạn đang bảo trì tài xế hàng ngày hay tìm nguồn cung ứng phụ tùng cho một đội xe.
Bài viết này trình bày chính xác số lượng vòng bi bánh xe mà loại xe cụ thể của bạn có thể có, cách thức hoạt động của các vòng bi đó, điều gì xảy ra khi chúng bị hỏng và cách đưa ra quyết định thông minh về việc kiểm tra và thay thế.
Trước khi đếm vòng bi, cần hiểu rõ công việc chúng thực hiện. Vòng bi bánh xe là một bộ bi thép hoặc con lăn côn được giữ trong một vòng kim loại gọi là vòng đua. Bộ phận này nằm bên trong trục bánh xe - bộ phận trung tâm kết nối bánh xe với trục hoặc trục chính. Ổ trục cho phép trục và bánh xe quay tự do xung quanh một trục cố định đồng thời chịu toàn bộ tải trọng của góc đó của xe.
Ở tốc độ đường cao tốc, các quả bóng hoặc con lăn bên trong ổ trục có thể có đường kính gần bằng một cây bút chì và thường có 12 đến 20 quả bóng được bố trí xung quanh chu vi của cuộc đua. Mỗi ổ trục riêng lẻ phải xử lý các lực rất lớn: trọng lượng tĩnh của xe, tải trọng động do tăng tốc và phanh, lực ngang khi vào cua và quay tốc độ cao liên tục. Đó là một vai trò đòi hỏi khắt khe về mặt cơ học đối với một bộ phận tương đối nhỏ gọn.
Các chức năng chính của ổ trục bánh xe bao gồm:
Nếu không có ổ trục chức năng ở mỗi bánh xe thì không thể quay trơn tru được. Vòng bi bị hỏng sẽ tạo ra ma sát, nhiệt, tiếng ồn và - trong trường hợp xấu nhất - khiến bánh xe phát triển hiện tượng chuyển động nguy hiểm hoặc thậm chí tách hoàn toàn khỏi xe.
Số lượng vòng bi bánh xe của một chiếc xe phụ thuộc rất nhiều vào cách bố trí hệ thống truyền động, thiết kế trục và mục đích tổng thể. Bảng dưới đây tóm tắt các cấu hình điển hình của các loại xe phổ biến.
| Loại xe | Số lượng vòng bi bánh xe điển hình | Ghi chú |
|---|---|---|
| Xe khách tiêu chuẩn (FWD/RWD/AWD) | 4 | Một vòng bi trung tâm kín trên mỗi bánh xe |
| Xe cũ / cổ điển (trước những năm 1990) | 8 | Vòng bi côn bên trong và bên ngoài ở mỗi bánh xe |
| Xe tải nhẹ/bán tải (2 trục) | 4–8 | Phụ thuộc vào năm sản xuất và loại trục; một số sử dụng vòng bi kép ở trục sau |
| Xe tải hạng nặng/bán (nhiều trục) | 8–20 | Các trục bổ sung nhân lên số lượng vòng bi; trục hai bánh sử dụng thêm vòng bi |
| xe máy | 2–4 | Một đến hai vòng bi trên mỗi bánh xe tùy thuộc vào thiết kế trung tâm |
| Xe buýt/xe khách | 8–16 | Các phương tiện lớn hơn thường giữ lại cách bố trí vòng bi trong/ngoài |
Xe dẫn động cầu trước (FWD) là một trong những kiểu bố trí phổ biến nhất trên thế giới. Ở những phương tiện này, vòng bi phía trước chịu một khối lượng công việc đặc biệt khắt khe vì chúng phải xử lý lực lái, truyền động mô-men xoắn từ nửa trục và tải trọng thẳng đứng cùng một lúc. Vì lý do này, vòng bi trục trước FWD có xu hướng mòn nhanh hơn vòng bi trục sau và có thể cần thay thế sớm hơn. Bánh sau trên xe FWD không mang mô-men xoắn truyền động, do đó vòng bi của chúng hoạt động trong môi trường đơn giản hơn và thường bền hơn. Tổng số vòng bi: bốn .
Trong cấu hình dẫn động cầu sau (RWD), vòng bi phía sau quản lý mô-men xoắn dẫn động trong khi vòng bi phía trước xử lý tải trọng lái. Trục sau trong các xe tải RWD cũ hơn thường sử dụng thiết kế trục sống với các ổ trục bên trong và bên ngoài con lăn côn ở mỗi bên - chỉ tính riêng bốn ổ trục bánh xe ở trục sau. Những chiếc xe chở khách RWD hiện đại đã chuyển sang sử dụng bộ trung tâm kín, quay trở lại loại tổng số bốn vòng bi đơn giản hơn.
Xe AWD và 4WD vẫn có bốn vòng bi bánh xe chính - một vòng bi cho mỗi bánh. Tuy nhiên, bản thân hệ thống truyền động có chứa các ổ trục bổ sung trong hộp chuyển số, bộ vi sai trung tâm và trục chống đỡ. Đây không phải là vòng bi bánh xe theo nghĩa chặt chẽ, nhưng chúng là những vòng bi đòi hỏi mức độ quan tâm và bảo dưỡng định kỳ như nhau. Trong một số hệ thống AWD hướng đến hiệu suất, bản thân cụm trung tâm có thể chứa các cách bố trí vòng bi phức tạp hơn để quản lý tải trọng cao hơn, nhưng số lượng bánh xe vẫn ở mức bốn đối với hầu hết các xe sản xuất.
Hiểu được hai thiết kế vòng bi chính giúp làm rõ lý do tại sao những chiếc ô tô cũ đôi khi có tám vòng bi bánh xe trong khi những chiếc ô tô hiện đại lại có bốn vòng bi.
Từ khoảng giữa những năm 1980 trở đi, các nhà sản xuất bắt đầu chuyển sang sử dụng vòng bi bộ phận trung tâm được đóng gói sẵn, kín. Các bộ phận này chứa hai hàng vòng bi bên trong một vỏ duy nhất, được lắp ép hoặc bắt vít trực tiếp vào khớp nối hoặc mặt bích trục. Chúng được bôi trơn sẵn và điều chỉnh trước từ nhà máy, không cần bảo trì tại hiện trường và được thay thế dưới dạng bộ phận lắp ráp hoàn chỉnh khi bị mòn. Ưu điểm chính là họ thường tích hợp vòng tông màu ABS, đơn giản hóa thiết kế tổng thể của đầu bánh xe. Khi bộ phận này bị hỏng, bạn thay thế toàn bộ cụm ổ trục trung tâm - một bộ phận, một số ổ trục trên mỗi bánh xe.
Các cụm bánh xe truyền thống sử dụng các vòng bi côn bên trong và bên ngoài riêng biệt được bôi mỡ và được giữ lại bằng cách bố trí đai ốc và chốt định vị. Những vòng bi này yêu cầu phải đóng gói lại định kỳ bằng mỡ mới và điều chỉnh tải trước chính xác — một kỹ năng đòi hỏi phải cẩn thận để thực hiện đúng. Quá lỏng và bánh xe sẽ lắc lư; quá chặt và ổ trục quá nóng. Thiết lập này phổ biến trên ô tô và xe tải dẫn động cầu sau trong hầu hết những năm 1970 và 1980. Mỗi bánh xe có hai vòng bi riêng biệt, tạo ra tổng cộng tám bộ phận vòng bi cho một chiếc xe bốn bánh. Nhiều ô tô cổ điển và xe tải cũ vẫn còn sử dụng sử dụng cấu hình này.
Ý nghĩa thực tế: nếu ai đó hỏi "xe của tôi có bao nhiêu vòng bi bánh xe?" và đang chế tạo một chiếc xe bán tải đời 1975, câu trả lời trung thực là 8. Nếu họ đang nghiên cứu bất kỳ chiếc ô tô điển hình nào được sản xuất sau năm 1990 thì câu trả lời gần như chắc chắn là bốn.
Một trong những lý do thực tế nhất để hiểu một chiếc ô tô có bao nhiêu vòng bi bánh xe là để có thể chẩn đoán cái nào đang gây ra sự cố. Lỗi vòng bi hiếm khi tự phát hiện ngay lập tức - nó thường tiến triển qua các giai đoạn có thể nhận biết được để người lái xe có thời gian ứng phó trước khi tình huống nguy hiểm xảy ra.
Triệu chứng phổ biến nhất của ổ trục bánh xe bị hỏng là tiếng ồn mài, gầm gừ hoặc vo ve tăng lên khi tốc độ xe tăng. Không giống như tiếng ồn của lốp xe, có xu hướng nhất quán, tiếng ồn vòng bi thường thay đổi về cường độ hoặc âm lượng khi xoay nhẹ vô lăng. Rẽ trái chuyển trọng lượng lên các ổ trục bên phải và dỡ tải sang bên trái - nếu tiếng ồn thay đổi khi chuyển làn nhẹ nhàng, đây là dấu hiệu rõ ràng cho thấy một trong các ổ trục bánh xe ở phía to hơn đã bị mòn. Các thợ cơ khí thường xuyên sử dụng kỹ thuật này khi chẩn đoán các khiếu nại về ổ trục trong quá trình lái thử.
Khi các bi hoặc con lăn bên trong của vòng bi bị rỗ hoặc mòn, chúng không còn lăn trơn tru nữa. Kết quả là sự bất thường có thể truyền rung động lên hệ thống treo và vào vô lăng. Triệu chứng này có xu hướng diễn ra từ từ - người lái xe thường thích nghi với tình trạng rung lắc ngày càng trầm trọng và bỏ lỡ cảnh báo sớm. Điều đáng chú ý là độ rung cũng có thể do bánh xe mất cân bằng hoặc lốp bị mòn, do đó, việc chẩn đoán chính xác bao gồm việc loại trừ những nguyên nhân đó trước khi lên án ổ trục.
Khi xe được nâng lên khỏi mặt đất một cách an toàn trên thang nâng hoặc giá đỡ, hãy nắm lốp ở vị trí 12 giờ và 6 giờ rồi đẩy-kéo. Bất kỳ chuyển động nào có thể nhận thấy được - thường được gọi là hoạt động - đều biểu thị độ mòn bên trong ổ trục. Lặp lại ở vị trí 3 giờ và 9 giờ để kiểm tra độ chơi ngang. Một ổ trục được làm kín tốt về cơ bản sẽ không có tác dụng gì. Ngay cả một vài milimet chuyển động cũng có thể là nguyên nhân để thay thế kịp thời.
Vòng bi bị mòn nghiêm trọng khiến bánh xe hơi nghiêng do tác động bên trong khiến miếng vá tiếp xúc với lốp không đều. Điều này làm tăng tốc độ mòn ở một mép của lốp. Mặc dù độ mòn không đều có nhiều nguyên nhân tiềm ẩn (căn chỉnh, áp suất lốp, các bộ phận của hệ thống treo bị mòn), ổ trục bị hỏng ở góc bị ảnh hưởng luôn cần được kiểm tra nếu các nguyên nhân khác đã được loại trừ.
Cụm trung tâm hiện đại tích hợp vòng tín hiệu cảm biến tốc độ bánh xe ABS. Khi vòng bi mòn đến mức vòng âm thanh dịch chuyển vị trí so với cảm biến, mô-đun điều khiển ABS sẽ phát hiện tín hiệu thất thường và bật sáng đèn cảnh báo ABS. Đây là một chỉ báo điện tử đáng tin cậy cho biết có sự cố về mặt cơ học ở một trong các đầu bánh xe và quá trình quét chẩn đoán có thể chỉ ra góc nào đang hoạt động sai.
Trong điều kiện lái xe bình thường, hầu hết các ổ trục kín hiện đại đều được thiết kế để tồn tại lâu dài. 85.000 đến 100.000 dặm (khoảng 137.000 đến 160.000 km) . Một số phương tiện nhận thấy vòng bi có tuổi thọ vượt quá phạm vi này; những người khác thất bại sớm hơn đáng kể. Sự khác biệt bắt nguồn từ sự kết hợp của các yếu tố làm tăng tốc độ hao mòn bên trong.
Đây là một câu hỏi phổ biến - và câu trả lời phụ thuộc vào ngữ cảnh. Không giống như má phanh, việc thay thế đồng thời cả hai mặt của trục là tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn và cân bằng, vòng bi bánh xe không cần phải thay thế theo bộ trừ khi chúng có dấu hiệu mòn.
Nếu một ổ trục bị hỏng thì việc kiểm tra ba ổ trục còn lại là điều cần thiết. Các vòng bi trên cùng một trục có thể có các điều kiện vận hành và độ tuổi tương tự nhau, và nếu vòng bi bị hỏng gây ra tiếng ồn trong một thời gian dài (có nghĩa là chiếc xe đã được lái trên đó một thời gian), thì vòng bi đối diện cũng có thể sắp bị hỏng. Trong trường hợp đó, việc thay cặp trục là một biện pháp phòng ngừa hợp lý giúp tiết kiệm chi phí nhân công trong tương lai, vì dù sao thì phần lớn công việc đều giống nhau.
Đối với những chiếc xe đã đi được quãng đường dài - chẳng hạn như vượt quá 120.000 dặm - một số thợ máy khuyên bạn nên thay thế cả bốn vòng bi trong một đợt bảo dưỡng toàn diện, đặc biệt nếu hai vòng bi đã được thay thế và hai vòng bi còn lại là nguyên bản. Chi phí của các bộ phận thấp hơn đáng kể so với chi phí khi vòng bi bánh xe bị hỏng bất ngờ và có khả năng làm hỏng trục, khớp nối hoặc các bộ phận ABS trong quá trình này.
Đối với một chiếc xe đã đi được quãng đường thấp hơn mà rõ ràng chỉ có một vòng bi bị hỏng và các vòng bi khác không hoạt động, không gây tiếng ồn hoặc mòn thì chỉ thay thế bộ phận bị hỏng là hoàn toàn hợp lý và tiết kiệm chi phí.
Chi phí thay thế thay đổi đáng kể tùy theo loại xe, vị trí và việc bạn đến đại lý hay cửa hàng độc lập. Các phạm vi sau phản ánh điều kiện chung của thị trường và nên được sử dụng làm điểm khởi đầu để nhận được báo giá địa phương chính xác.
| Loại xe | Chi phí bộ phận (mỗi vòng bi) | Chi phí nhân công (mỗi vòng bi) | Tổng ước tính (mỗi vòng bi) |
|---|---|---|---|
| Xe tiết kiệm/nhỏ gọn | $30–$100 | $80–$150 | $110–$250 |
| Xe sedan/SUV cỡ trung | $60–$150 | $100–$200 | $160–$350 |
| Thương hiệu sang trọng/Châu Âu | $100–$300 | $150–$250 | $250–$550 |
| Xe tải nhẹ/bán tải | $80–$200 | $100–$220 | $180–$420 |
Chi phí lao động thường là biến số lớn hơn. Một số vòng bi trung tâm là việc thay thế bu-lông đơn giản chỉ mất chưa đầy một giờ; một số khác yêu cầu ép ổ trục vào khớp nối bằng máy ép thủy lực, việc này tốn nhiều thời gian hơn và yêu cầu thiết bị chuyên dụng mà các cửa hàng độc lập có thể có hoặc không có. Nếu phải ép vòng bi vào, hãy xác nhận rằng cửa hàng có dụng cụ phù hợp cho chiếc xe cụ thể của bạn trước khi bắt tay vào công việc.
Một mẹo thực tế: nếu bạn thay hai hoặc nhiều vòng bi cùng một lúc, hãy yêu cầu mức giá nhân công tổng hợp. Phần lớn công việc tháo rời (tháo bánh xe, bộ phận phanh và trục) chồng chéo giữa các vòng bi trên cùng một trục và một cửa hàng hợp lý sẽ phản ánh điều đó trong tổng hóa đơn.
Câu trả lời ngắn gọn và trung thực là: không, không lâu đâu. Vòng bi bị hỏng ở giai đoạn đầu - tạo ra tiếng kêu mờ nhạt - có thể được chấp nhận trong một thời gian ngắn trong khi sắp xếp một cuộc hẹn sửa chữa, nhưng việc tiếp tục lái trên một vòng bi đang tạo ra tiếng mài lớn, độ rung hoặc bánh xe có thể đo được là thực sự nguy hiểm và có khả năng gây ra thiệt hại nặng hơn, tốn kém hơn.
Khi ổ trục xuống cấp đến mức nghiêm trọng, có thể xảy ra một số dạng hư hỏng:
Khi thợ cơ khí hoặc người kiểm tra xác nhận ổ trục bị hỏng, việc lên lịch sửa chữa kịp thời là hành động đúng đắn.
Mặc dù bài viết này tập trung cụ thể vào vòng bi bánh xe, nhưng cần lưu ý rằng một chiếc ô tô hiện đại có nhiều vòng bi hơn trong toàn bộ hệ thống của nó. Nghiên cứu của nhà sản xuất vòng bi cho thấy rằng một chiếc ô tô chở khách thông thường có chứa một tối thiểu 36 cụm vòng bi khi tất cả các thành phần đã được tính đến — và con số này tăng lên nhanh chóng với các tính năng tùy chọn và độ phức tạp của hệ thống truyền động.
Ngoài vòng bi bốn bánh, các vị trí vòng bi khác bao gồm:
Tổng số vòng bi trong một chiếc ô tô hiện đại được trang bị tốt có thể vượt quá 100 bộ phận vòng bi riêng lẻ trên tất cả các hệ thống. Vòng bi bánh xe đơn giản là loại mà người lái dễ nhìn thấy nhất vì sự hỏng hóc của chúng có ảnh hưởng tức thời và rõ ràng nhất đến khả năng xử lý và tiếng ồn.
Vì việc thay thế tất cả vòng bi bốn bánh có thể tốn từ 400 đến 1.400 USD hoặc hơn tùy thuộc vào loại xe nên việc kéo dài tuổi thọ sử dụng của chúng thông qua những thói quen tốt là điều đáng nỗ lực. Những thực hành sau đây tạo nên sự khác biệt có thể đo lường được:
Đúng. Mỗi bánh xe trên ô tô - phía trước hoặc phía sau, được dẫn động hoặc không được dẫn động - đều phải có ổ trục để cho phép nó quay tương ứng với hệ thống treo. Không có thiết kế bánh xe nào loại bỏ được yêu cầu này.
Về lý thuyết là có, mặc dù nó đòi hỏi phải hư hỏng nghiêm trọng hơn là quá trình hao mòn dần dần thông thường. Vòng bi bị sập hoàn toàn có thể khiến trục bánh xe tách ra khỏi trục chính, dẫn đến bánh xe bị bung ra. Đây thực sự là một rủi ro an toàn và là lý do tại sao việc lái xe đường dài trên một ổ bi đã được biết là không tốt lại thực sự nguy hiểm chứ không chỉ đơn thuần là bất tiện.
Kỹ thuật đáng tin cậy nhất là phương pháp chuyển trọng lượng trong quá trình lái thử: nếu tiếng ồn lớn hơn khi rẽ trái, ổ trục có khả năng bị hỏng ở phía bên phải (trọng lượng chuyển sang nó); nếu tiếng ồn tăng lên khi rẽ phải thì nghi ngờ là bên trái. Kiểm tra độ ma sát của bánh xe trên mặt đất ở mỗi góc sẽ xác nhận chẩn đoán. Máy quét chẩn đoán cũng có thể xác định cảm biến ABS nào đang báo cáo dữ liệu thất thường nếu đèn sáng.
Trên hầu hết các xe FWD hiện đại, ổ trục sau đơn giản hơn vì chúng không mang mô-men xoắn dẫn động. Vòng bi trước trên xe FWD xử lý các tải trọng kết hợp phức tạp hơn. Trên xe RWD, vòng bi phía sau được dẫn động nhưng vòng bi phía trước chỉ chịu tải trọng lái. Thiết kế ổ trục vật lý có thể giống nhau, nhưng số bộ phận là dành riêng cho xe và các bộ phận phía trước và phía sau thường không thể thay thế cho nhau ngay cả trên cùng một chiếc xe.
Vòng bi sẽ tiếp tục xuống cấp. Các bề mặt bên trong vốn nhẵn bóng giờ đây trở nên rỗ và thô ráp. Dầu mỡ bị phá vỡ hơn nữa. Tiếng ồn tăng lên, tiếng ồn tăng lên và cuối cùng vòng bi có thể bị kẹt hoặc tan rã. Hư hỏng thứ cấp - đối với trục, khớp nối, khớp CV hoặc các bộ phận ABS - ngày càng có khả năng xảy ra khi vòng bi được phép chạy trong trạng thái xuống cấp càng lâu. Những gì có thể là một khoản sửa chữa trị giá 250 đô la sẽ trở thành một khoản sửa chữa trị giá 700 đô la trở lên.