TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1.1 Vài nét về tình hình phát triển ô tô ở Việt Nam
Sau hơn 15 năm phát triển, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đã đạt được nhiều thành tựu, đặc biệt trong những năm gần đây với sự tăng trưởng rõ rệt về cả số lượng và chất lượng Chính phủ và Bộ Công nghiệp Việt Nam nhận thức được tầm quan trọng của ngành này, coi nó là một trong những lĩnh vực then chốt cần được ưu tiên phát triển trong nền công nghiệp quốc gia.
Theo cục cảnh sát giao thông đường bộ, đường sắt Việt Nam Tính đến 31/12/2001 số xe ô tô đăng ký lưu hành trên toàn quốc là 1534729 xe
Dự báo từ năm 2001 đến 2010, số lượng xe tại Việt Nam sẽ tăng trưởng hàng năm 12%, dẫn đến tổng số xe đăng ký lưu hành đạt 1.100.000 xe vào năm 2010 Điều này cho thấy nhu cầu về ô tô trong năm 2010 ước tính sẽ khoảng 120.000 xe.
Nhu cầu xe con chiếm 45 % 50 % = 50.000 60.000 (xe/năm) Nhu cầu xe thương dụng chiểm 50 % 55 % = 60.000 66.000 (xe/năm)
Tỷ lệ tăng trưởng hàng năm của xe con đạt 6,7%, trong khi xe thương mại tăng 15% Điều này cho thấy nhu cầu hàng năm về xe đạt 81.000 chiếc, trong đó 80% là xe thương mại.
Ôtô là phương tiện tự hành chủ yếu dùng để vận chuyển hàng hóa và hành khách trên các tuyến đường bộ Ngoài chức năng di chuyển, ôtô còn có thể được trang bị các thiết bị chuyên dụng phục vụ cho các nhiệm vụ như cứu hỏa, cứu thương và nâng chuyển Với tính linh hoạt và đa dạng, ôtô đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, quốc phòng và an ninh.
Hiện nay, trên thế giới có nhiều loại ôtô khác nhau, được thiết kế với kết cấu phù hợp với mục đích sử dụng cụ thể Chúng ta có thể phân loại ôtô dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau để đáp ứng nhu cầu công việc đa dạng.
Xe ôtô con là xe có sức chở người đến 9 người
Xe ôtô khách là loại xe chỉ dùng để chở người, trên 10 người
Xe ôtô tải là loại xe chỉ dùng để chở hàng hoá, sức chở vài trăm kg trở lên
Và xe có rơmooc cũng được xếp vào loại xe này
Xe chuyên dùng là xe có thiết bị và trang thiết bị chuyên dùng để đáp ứng một hay một vài mục đích nào đó
* Theo số cầu chủ động:
Xe ôtô có một cầu chủ động: Đây là loại xe thông dụng hay dùng ở các nơi có đường xá tốt, các thành phố
Xe có nhiều cầu chủ động mang lại tính năng vượt trội so với xe một cầu chủ động, cho phép hoạt động hiệu quả trên nhiều loại địa hình khác nhau Những loại xe này thường được trang bị hai hoặc nhiều cầu chủ động, giúp cải thiện khả năng di chuyển và độ bám đường.
* Theo dạng nhiêu liệu tiêu thụ:
Xe ôtô dùng nhiêu liệu xăng
Xe ôtô dùng nhiên liệu diezel
Xe ôtô dùng khí gas
Xe ôtô dùng điện, hay các nguồn năng lượng khác như năng lượng mặt trời…
1.2.2 Cấu tạo chính của ôtô
Ôtô được cấu tạo từ nhiều bộ phận chính có chức năng tương tự nhau, bao gồm: động cơ, hệ thống truyền lực, trục truyền lực cacđăng, cầu chủ động, hệ thống di động, hệ thống treo (hay còn gọi là hệ thống giảm xóc), cùng với hệ thống điều khiển bao gồm hệ thống lái và hệ thống phanh Ngoài ra, ôtô còn được trang bị điện và các thiết bị làm việc khác.
Động cơ là nguồn động lực chính cho ôtô máy kéo, với động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu lỏng hoặc khí là phổ biến nhất Là bộ phận quan trọng, động cơ tạo ra năng lượng cần thiết cho xe hoạt động và có khả năng truyền một phần hoặc toàn bộ công suất đến các bộ phận làm việc của máy công tác kết nối với nó.
Hệ thống truyền lực (HTTL) là tập hợp các cơ cấu và hệ thống có chức năng truyền mômen quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ôtô và máy kéo HTTL không chỉ giúp chuyển đổi trị số và chiều của mômen quay mà còn cho phép ôtô dừng lâu mà vẫn duy trì hoạt động của động cơ.
Phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của xe cụ thể mà trong hệ thống truyền lực của ôtô có thể có một hai hay nhiều cầu chủ động
Cầu chủ động là hệ thống bao gồm các cụm máy và cơ cấu giúp các bánh chủ động quay với tốc độ khác nhau, đảm bảo bánh xe lăn êm ái trên bề mặt đường không bằng phẳng và khi vào đường cong Hệ thống này còn tăng tỷ số truyền chung cho hệ thống truyền lực, đồng thời liên kết bánh xe với khung máy một cách hiệu quả.
Truyền lực cacđăng là bộ phận quan trọng giúp truyền mômen từ hộp số hoặc hộp phân phối đến các cầu chủ động của ôtô máy kéo Nó cũng đảm bảo việc truyền động giữa các bánh xe chủ động trên cùng một cầu khi các bánh xe treo độc lập Với khả năng cho phép các trục máy không nằm trong cùng một mặt phẳng và có thể di chuyển tương đối trong một giới hạn nhất định, truyền lực cacđăng đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì hiệu suất và linh hoạt của hệ thống truyền động.
Hệ thống di động của ô tô bao gồm bánh xe với lốp đàn hồi, là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với mặt đường Hệ thống này nhận mômen chủ động từ động cơ thông qua hệ thống truyền lực và chuyển đổi mômen đó thành lực kéo tiếp tuyến, hay còn gọi là lực chủ động, giúp ô tô di chuyển.
Hệ thống treo, hay còn gọi là hệ thống giảm xóc, là tập hợp các chi tiết và phần tử đàn hồi kết nối bộ phận di động với khung xe Chức năng chính của hệ thống này là giúp khung xe êm ái hơn khi di chuyển, đồng thời giảm thiểu tác động của các lực va đập từ mặt đường gập ghềnh lên bộ phận di động.
Hệ thống điều khiển ôtô bao gồm nhiều cơ cấu và hệ thống giúp điều chỉnh hướng di chuyển, đảm bảo ôtô hoạt động ổn định mà không bị trượt sang trái hay phải Bên cạnh đó, hệ thống này còn cho phép ôtô giảm tốc độ hoặc dừng lại nhanh chóng trong các tình huống khẩn cấp.
Trang bị điện ôtô là một hệ thống phức tạp bao gồm nhiều bộ phận và thiết bị điện, nhằm đảm bảo ôtô hoạt động ổn định, tin cậy và an toàn cho người lái cũng như hành khách Hệ thống này được chia thành hai phần chính: hệ thống nguồn điện, cung cấp năng lượng cho các thiết bị tiêu thụ, và hệ thống các thiết bị phụ tải, bao gồm các thiết bị như hệ thống khởi động, chiếu sáng, tín hiệu và điều khiển động cơ Do tính phức tạp của trang bị điện, thông tin chi tiết sẽ được trình bày trong tài liệu riêng.
GIỚI THIỆU VỀ XE LANDCRUISER
Xe Toyota LANDCRUISER là mẫu xe việt dã 4x4 đa năng, phù hợp cho việc di chuyển trong các điều kiện khắc nghiệt và có thể sử dụng làm xe chỉ huy, thông tin hoặc cứu thương Với động cơ mạnh mẽ và độ bền cao, xe đảm bảo an toàn và tiện nghi cho người sử dụng, đồng thời có khả năng chở người hoặc hàng hóa khi tháo ghế phía sau Thiết kế ngoại thất và nội thất của xe không chỉ vững chắc mà còn mang tính thẩm mỹ cao, đáp ứng nhu cầu của những chuyến đi dài.
Họ xe LANDCRUISE bắt đầu sản xuất từ cuối thập kỷ 50 tới nay gồm có 3 kiểu chính:
Xe có mui cứng bằng kim loại và mui vải phục vụ cho việc chở khách và hàng hóa, trong khi xe toàn năng chuyên chở người Các loại xe mui cứng và mui vải bạt được thiết kế và sản xuất từ thập kỷ 70 đến thập kỷ 80, với vỏ xe có nhiều đường thẳng và góc cạnh Những chiếc xe này chủ yếu được phân loại theo các kiểu dáng khác nhau.
* Lan Cruiser mui cứng và mui bạt + Kiểu thân ngắn có 5 - 6 chỗ ngồi + Kiểu thân trung bình có 5 - 9 chỗ ngồi + Kiểu thân dài có 6 - 13 chỗ ngồi
+ Kiểu thân dài làm xe vận tải nhỏ có 3 chỗ ngồi và thùng chở hàng phía sau
* Lan Cruiser II mui cứng + Kiểu thân ngắn có 5 – 6 chỗ ngồi
Xe mui cứng và mui vải bạt cụ thể có các xêri sau:
RJ 70, 73, 77 lắp động cơ xăng 21 – R, 22 – R, 22R – E
LJ 70, 72, 73, 79 lắp động cơ diesel 2L, 3L, 2L – T
ZJ 70, 73, 75 lắp động cơ xăng 3 – F và 3F – E PZJ 70, 73, 75 lắp động co diesel PZ
HZ 70, 73, 75 lắp động cơ diesel 1HZ, 1HL – T
* Các thông số cơ bản của xe:
Kiểu xe Xe mui cứng và mui bạt Xe toàn năng
Kiểu thân Ngắn Trung bình Dài Dài
Chiều dài toàn bộ mm 4060 4350 4995 5100
Chiều dài cơ sở mm 2310 2600 2980 2850
Vệt bánh xe trước mm 1415 1415 1415 1535
Vệt bánh xe sau mm 1410 1410 1410 1540
HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
Ly hợp
3.1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại a) Công dụng
Ly hợp là một cụm của hệ thống truyền lực (HTTL) nằm giữa động cơ và hộp số chính có các chức năng sau:
- Truyền mômen quay từ động cơ tới HTTL phía sau
Cắt và nối mômen quay từ động cơ tới hệ thống truyền lực (HTTL) giúp việc sang số trở nên dễ dàng hơn Quá trình này thực hiện việc đóng ngắt êm dịu, nhằm giảm tải trọng động và tối ưu hóa thời gian thực hiện.
- Khi chịu tải quá lớn ly hợp đóng vai trò như một cơ cấu an toàn nhằm tránh quá tải cho HTTL và động cơ
- Giảm chấn động do động cơ gây ra trong quá trình làm việc nhằm đảm bảo cho các chi tiết trong HTTL hoạt động an toàn b) Yêu cầu
Khi thực hiện việc đóng truyền động, cần phải nhanh chóng và êm dịu để tránh gây ra lực va đập cho hệ thống truyền lực Việc cắt truyền động cũng cần phải được thực hiện một cách hoàn toàn, dứt khoát và êm ái, nhằm đảm bảo quá trình chuyển số diễn ra một cách nhẹ nhàng.
- Truyền được mômen lớn nhất của động cơ trong mọi điều kiện làm việc
- Đảm bảo an toàn cho HTTL khi bị quá tải, tránh các lực quá lớn tác dụng nhanh lên HTTL
- Trọng lượng các chi tiết phải nhỏ gọn để giảm được lực quán tính qua đó giảm được lực va đập khi ra vào số
- Có khả năng hấp thụ và tản nhiệt tốt
Kết cấu của thiết bị được thiết kế gọn gàng, giúp dễ dàng trong việc điều khiển, bảo dưỡng và sửa chữa Theo phương pháp truyền mômen xoắn, có thể phân loại thành ba loại chính: ly hợp ma sát, ly hợp thủy lực (bao gồm thủy động và thủy tĩnh) và ly hợp điện từ.
+ Theo cơ cấu điều khiển ly hợp chia ra các loại sau:
- Ly hợp điều khiển bằng cơ học có lò xo trợ lực;
- Ly hợp điều khiển bằng cơ học có trợ lực thủy lực;
- Ly hợp điều khiển băng cơ học có trợ lực hơi
+ Theo phương pháp ép các đĩa ma sát:
- Ly hợp ma sát ép bằng lò xo;
- Ly hợp ma sát ép tự động nhờ lực ly tâm;
- Ly hợp ma sát ép kiểu phối hợp
+ Theo số lượng đĩa ma sát chia ra hai loại: Ly hợp một đĩa ma sát; Ly hợp nhiều đĩa ma sát
+ Phân loại theo trạng thái làm việc
3.1.2 Cấu tạo các bộ phận cơ bản của ly hợp xe Toyota Lan Cruiser
Hình 3.2 Ly hợp ôtô TOYOTA Lan Cruiser
Ly hợp của xe Lan Cruiser là loại ly hợp ma sát một đĩa, luôn trong trạng thái đóng, sử dụng lò xo ly hợp kiểu màng Cấu trúc của ly hợp bao gồm ba phần chính: phần chủ động, phần bị động và cơ cấu điều khiển Phần chủ động bao gồm bánh đà, được gắn chặt với trục khuỷu và có bề mặt nhẵn để làm bề mặt tựa cho ly hợp Bánh đà có các lỗ ren để kết nối với vỏ ly hợp, đảm bảo đồng tâm và khả năng truyền mômen tốt Được làm từ gang, bánh đà có khả năng dẫn nhiệt cao và có các lỗ thoát dầu mỡ Đĩa ép ly hợp, được làm từ vật liệu chịu tải, có độ phẳng cao và được điều khiển để mở hoặc đóng ly hợp Đĩa ép gắn với lò xo màng, giúp giữ cho đĩa ma sát tỳ vào bánh đà khi ly hợp ăn khớp Lò xo màng thường sử dụng lò xo lá, được uốn cong và gắn vào đĩa ép để định vị.
Lò xo ép màng hoạt động khi trung tâm của đĩa được đẩy vào động cơ, khiến cạnh ngoài của nó di chuyển ngược lại Quá trình này tách đĩa ly hợp và đĩa ép ra xa bánh đà Khi trung tâm lò xo được nhả ra, lò xo trở lại trạng thái bình thường, và cạnh ngoài của đĩa ép sẽ đẩy bề mặt đĩa ép vào trong đĩa ly hợp.
Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo ép dạng đĩa
1 Đĩa bị động; 2 Đĩa ép; 3 Vỏ ly hợp; 5 Bạc mở; 6 Trục ly hợp; 7 Càng mở;
8 Lò xo ép dạng đĩa; 9 Tấm ma sát; 10 Bánh đà; 11 Trục khuỷu động cơ b) Phần bị động Đĩa ma sát (đĩa ly hợp): Đĩa ma sát gồm có moayơ, các tấm ma sát, các lò xo giảm chấn hoặc cao su giảm chấn và các lò xo đệm Các bề mặt ma sát gắn với lò xo đệm, khi ly hợp ăn khớp chính nhờ các lò xo đệm này mà sự rung động được giảm thấp
Cao su chống xoắn đưa vào moayơ ly hợp để làm dịu va đập quay khi vào ly hợp bằng cách dịch chuyển theo vòng tròn
Đĩa ma sát được thiết kế với các rãnh trên cả hai mặt để ngăn chặn việc dính vào bánh đà hoặc đĩa ép khi ly hợp nhả, đồng thời giúp làm nguội các bề mặt tiếp xúc Bề mặt đĩa ma sát thường được làm từ sợi cotton và amiăng, nhưng để tăng cường độ cứng, sợi đồng cũng được thêm vào Tuy nhiên, do amiăng có tác động xấu đến sức khỏe, nên hiện nay nhiều đĩa ma sát đã được thay thế bằng vật liệu khác, như kim loại hoặc gốm Đĩa ma sát có hành trình dịch chuyển khoảng 1,5mm khi ly hợp chuyển từ trạng thái ăn khớp sang không ăn khớp.
Hình 3.4 Cấu tạo đĩa ma sát c) Cơ cấu dẫn động ly hợp
Cơ cấu dẫn động của xe Land Cruiser bao gồm hệ thống dẫn động cơ khí và dẫn động thủy lực để truyền tải công suất Ngoài ra, một số mẫu xe còn có thể được trang bị thêm trợ lực chân không cho ly hợp.
Bàn đạp ly hợp tạo áp suất thuỷ lực trong xylanh chính khi được ấn, từ đó áp suất này tác động lên xylanh để thực hiện việc đóng hoặc ngắt ly hợp.
Hành trình tự do của bàn đạp ly hợp là khoảng cách mà bàn đạp có thể được ấn cho đến khi vòng bi cắt ly hợp ép vào lò xo đĩa Khi đĩa ly hợp bị mòn, hiện tượng trượt ly hợp có thể xảy ra Để ngăn chặn tình trạng này, người ta sử dụng các xylanh cắt ly hợp tự điều chỉnh, giúp duy trì hành trình tự do của bàn đạp ly hợp luôn ổn định.
Hình 3.5 Cơ cấu dẫn động ly hợp kiểu cơ khí
Cơ cấu tự động điều chỉnh ly hợp TFT (Toyota Free-Tronic)
Cơ cấu TFT không có bàn đạp ly hợp và gồm có các bộ phận (hình 3.6)
Khi chuyển số, ECU của TFT điều khiển bộ chấp hành thủy lực dựa trên tín hiệu từ cảm biến và công tắc để truyền áp suất thủy lực đến xylanh cắt ly hợp, tự động điều khiển ly hợp Hệ thống được trang bị bộ điều khiển bảo vệ, giúp cảnh báo người lái bằng chuông và đèn báo, nhằm tránh việc điều khiển sai ly hợp.
Hiện nay, để nâng cao điều kiện làm việc cho người lái xe, Lan Cruiser đã trang bị bộ phận cường hóa giúp hỗ trợ lực tác động lên bàn đạp ly hợp Bộ cường hóa thường được sử dụng là bộ cường hóa chân không, được lắp đặt phía trước xylanh bơm.
Hình 3.7 Dẫn động ly hợp bằng thuỷ cơ có cường hoá khí nén
Nắp ly hợp là bộ phận quan trọng trong việc nối và ngắt công suất của động cơ Thường được chế tạo từ gang, nắp ly hợp được thiết kế để cân bằng tốt trong quá trình quay và có khả năng tỏa nhiệt hiệu quả khi hoạt động Ngoài ra, nắp ly hợp còn được trang bị lò xo đĩa, giúp đẩy đĩa ép ly hợp vào đĩa ly hợp, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Xylanh cắt ly hợp đóng vai trò quan trọng trong việc dịch chuyển pittông nhờ áp suất thủy lực từ xylanh chính, đồng thời điều khiển càng cắt ly hợp thông qua cần đẩy.
Xy lanh cắt ly hợp tự điều chỉnh sử dụng lò xo côn để duy trì lực ép lên cần đẩy, đảm bảo hành trình tự do của bàn đạp ly hợp luôn ổn định Bên cạnh đó, còn có loại xy lanh cắt có khả năng điều chỉnh, mang lại sự linh hoạt và hiệu suất tối ưu cho hệ thống ly hợp.
Hộp số
3.2.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại a) Công dụng
Thay đổi tỷ số truyền động giữa động cơ và bánh xe chủ động giúp điều chỉnh vận tốc và mômen xoắn của bánh xe, từ đó tối ưu hóa hiệu suất cho phù hợp với tải trọng của động cơ.
- Thay đổi chiều của mômen ở bánh xe chủ động để xe có thể chạy tiến hoặc chạy lùi
- Cắt dòng truyền lực lâu dài giữa động cơ và hệ thống truyền lực để xe khởi động chạy không tải b) Yêu cầu
- Phải đảm bảo tính năng động lực và tính kinh tế của nhiên liệu
- Không sinh ra các lực va đập lên HTTL, làm việc êm dịu không có tiếng ồn
- Có tay số trung gian để ngắt truyền động lâu dài giữa động cơ và HTTL
- Cấu tạo đơn giản, điều khiển dễ dàng c) Phân loại
+ Phân loại theo tỷ số truyền:
- Hộp số vô cấp: Tỷ số truyền tăng giảm liên tục trong một khoảng nhất định
- Hộp số có cấp: Tỷ số truyền tăng giảm theo từng cấp Trên xe thường dùng hộp số 3 cấp, 4 hay 5 cấp
+ Phân loại theo phương pháp truyền lực
- Hộp số cơ khí: Truyền lực qua các khâu cơ khí
- Hộp số điện từ: truyền lực bằng điện từ
- Hộp số thủy lực: Truyền lực qua chất lỏng
+ Phân loại theo phương pháp điều khiển: Hộp số cơ khí (MT), hộp số tự động (AT) và hộp số bán tự động
+ Phân loại theo số trục
- Loại hai trục: Trục chủ động (trục vào), trục bị động(trục ra)
- Loại ba trục: Trục chủ động (trục vào), trục bị động (trục ra), trục trung gian
3.2.2 Cấu tạo những bộ phận cơ bản của hộp số xe Lan Cruiser
Hộp số của xe Lan Cruiser là hộp số cơ khí dọc 5 cấp tốc độ bố trí theo kiểu FR
Hộp số của xe Lan Cruiser được thiết kế với trục sơ cấp và trục thứ cấp nằm trên cùng một đường tâm, giúp tối ưu hóa việc truyền công suất Bánh răng đảo chiều kết nối hai trục này, đảm bảo hiệu suất hoạt động của hộp số Nắp và vỏ hộp số cũng là những thành phần quan trọng trong cấu trúc này.
* Tác dụng: Bao kín các chi tiết bên trong của hộp số Chứa dầu bôi trơn Định vị gá lắp trục hộp số
Vỏ hộp số được làm bằng gang và có nắp đậy ở phía trên, với các lỗ để lắp vòng bi hỗ trợ trục Phía dưới và bên hông của vỏ hộp số có lỗ để xả dầu cũ và bổ sung dầu mới Cơ cấu điều khiển hộp số thường được đặt trên nắp hộp số, trong khi trục sơ cấp đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của hộp số.
Trục sơ cấp bao gồm nhiều bộ phận quan trọng như trục sơ cấp, ống trục bạc đạn, phớt, bạc đạn trục sơ cấp, khoen chặn, rãnh then hoa, bánh răng gài trục chủ động và răng gài vòng đồng tốc Những thành phần này đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống truyền động.
Hình 3.12 Các chi tiết của trục sơ cấp
Trục sơ cấp, hay còn gọi là trục ly hợp, có chức năng truyền động quay từ đĩa ly hợp đến bánh răng trục trung gian của hộp số Phần đầu trước của trục được kết nối với vòng bi tại đĩa bắt bánh đà ở đầu trục khuỷu, trong khi phần đầu sau được lắp vào lỗ ở mặt trước của vỏ hộp số.
Việc lắp trục sơ cấp cần đảm bảo rằng bánh răng chủ động và răng then hoa phải thò ra ngoài hộp số, nhằm tạo điều kiện lắp đĩa bị động của ly hợp Đồng thời, việc lắp đặt trục thứ cấp cũng cần được thực hiện chính xác để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Trục thứ cấp được thiết kế với răng then hoa, với đầu trước lắp vòng bi đũa kết nối với đầu sau của trục sơ cấp Ở đầu sau, trục thứ cấp sử dụng vòng bi tròn để gắn vào lỗ trên vỏ hộp số, đảm bảo rằng rãnh dọc của trục thứ cấp thẳng hàng với tâm trục sơ cấp.
Hộp số có cấu tạo gồm các thành phần chính như bạc đạn đũa, khoen chặn, cụm đồng tốc số 3-4 và các vòng đồng tốc Bánh răng số 3 và chỗ gối đầu cối trục thứ cấp cũng là những bộ phận quan trọng Ngoài ra, rãnh then hoa được thiết kế để lắp bộ đồng tốc, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn.
Trục thứ cấp bao gồm các thành phần quan trọng như rãnh then hoa, bánh răng số 2, và cụm đồng tốc số 1-2 Ngoài ra, ống răng và bánh răng số 1 cũng đóng vai trò thiết yếu trong cấu trúc này Các bộ phận như long đền chặn, long đền điều chỉnh, và bạc đạn trục thứ cấp giúp đảm bảo hoạt động trơn tru của trục trung gian.
Trục trung gian bao gồm các bánh răng có đường kính khác nhau, được chế tạo thành một khối chắc chắn và gắn chặt trên trục Khối bánh răng này được lắp đặt trên các vòng bi đũa hoặc đúc liền với trục, sử dụng vòng bi để lắp vào các lỗ ở vỏ hộp số Trục trung gian luôn quay đồng thời với trục thứ cấp của hộp số.
Hình 3.14 Cấu tạo trục trung gian e) Trục số lùi
Hình 3.15 Các chi tiết của trục số lùi
Trục số lùi là một thành phần quan trọng trong hệ thống truyền động, được thiết kế để hỗ trợ các bánh răng lùi trên cả trục trung gian và trục thứ cấp Nó bao gồm nhiều bộ phận như trục số lùi, khoen chặn, vòng chặn, ống trượt, bạc đạn đũa, long đền bạc đạn và bánh răng số lùi Bộ hoà đồng tốc cũng là một phần không thể thiếu trong cấu trúc này.
Bộ hòa đồng tốc giúp cân bằng tốc độ giữa các bánh răng khi chuyển số, ngăn chặn va chạm và tiếng kêu khi gài số Đồng thời, nó cũng mang lại trải nghiệm lái xe nhẹ nhàng và êm ái cho người điều khiển.
Bộ đồng tốc thường được sử dụng cho các cặp bánh răng với tỷ số truyền nhỏ, do tốc độ giữa các cặp bánh răng này có sự chênh lệch lớn.
Hình 3.16 Cấu tạo bộ đồng tốc
Các bánh răng nghiêng được lắp trên trục và quay trơn nhờ ổ bi kim, có thêm vành răng phụ và mặt côn ma sát Vành đồng tốc làm bằng hợp kim đồng có khả năng chịu mài mòn và truyền nhiệt tốt, với bề mặt ma sát dạng côn Cơ cấu sang số có tác dụng di động các bánh răng của hộp số khi gài hoặc nhả số.
Cơ cấu sang số cần đảm bảo tính nhẹ nhàng và không vào hai số cùng lúc, với kết cấu đơn giản và chắc chắn Đặc biệt, cơ cấu định vị và khóa thanh trượt đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Hộp số phụ và hộp phân phối
3.3.1 Hộp số phụ a) Công dụng Hộp số phụ dùng để tăng thêm tỷ số truyền của HTTL, tăng thêm lực kéo ở bánh xe chủ động nhằm khắc phục lực cản lớn của mặt đường Đặc biệt hộp số phụ có số lùi làm tăng lực kéo cho bánh xe chủ động và có khả năng lùi với tất cả các tay số b) Cấu tạo
Hình 3.20 Hộp số phụ của xe Toyota Lan Cruiser
Hộp số phụ có nhiều loại, bao gồm loại hai cấp giảm, một cấp giảm, một cấp tăng và loại ba cấp Hộp số phụ ba cấp thường bao gồm một số truyền thẳng, một cấp giảm và một cấp tăng, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của xe.
3.3.2 Hộp phân phối a) Công dụng Hộp phân phối dùng để phân phối mômen quay truyền từ hộp số chính đến các cầu chủ động Ngoài ra hộp phân phối còn làm nhiệm vụ tăng thêm lực kéo cho bánh xe chủ động, tức là làm nhiệm vụ của hộp số phụ b) Cấu tạo
Hình 3.21 Hộp phân phối của xe Toyota Lan Cruiser
Hình 3.22 Sơ đồ động học HPP xe ôtô TOYOTA LAND CRUSER 4WD
Trục chủ động và bánh răng chủ động đóng vai trò quan trọng trong hệ thống truyền động của tời Bánh răng truyền động kết hợp với bánh răng trung gian nhỏ và lớn, cùng với trục trung gian, tạo nên sự chuyển động mượt mà Bánh răng gài số truyền nhỏ i>1 giúp điều chỉnh tốc độ, trong khi trục ra cầu sau và cầu trước (thứ cấp) đảm bảo tính ổn định cho hệ thống Cuối cùng, vỏ vi sai bảo vệ các bộ phận bên trong và nâng cao hiệu suất hoạt động.
10.Khớp gài đồng tốc; 11.Khớp răng khóa vi sai; 13.Bánh răng gài số trực tiếp i=1; 14.Khớp gài và nỉa gài ba vị trí H, N, L;
Trục các đăng
Trục các đăng là một ống thép nhẹ được làm từ thép carbon, có chức năng truyền mômen quay giữa các trục trong điều kiện khoảng cách và góc thay đổi khi xe hoạt động Với thiết kế chắc chắn, trục các đăng đủ bền để chống lại lực xoắn và cong, đảm bảo hiệu suất vận hành của xe.
Có hai loại khớp nối: loại có hai khớp nối và loại có ba khớp nối Ổ đỡ giữa đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ hai phần của trục các đăng, được lắp qua mặt bích vào các rãnh then hoa ở đầu trục trung gian Ổ đỡ giữa bao gồm ống lót cao su bảo vệ ổ đỡ, giúp đỡ các trục các đăng và được gắn vào thân xe thông qua một giá đỡ.
Hình 3.24 Ổ đỡ giữa 3.4.2 Khớp các đăng
Khớp các đăng có vai trò quan trọng trong việc khử biến đổi góc do sự thay đổi vị trí giữa bộ vi sai và hộp số, giúp truyền công suất một cách êm ái Khớp các đăng kiểu chữ thập được ưa chuộng nhờ vào thiết kế đơn giản và khả năng hoạt động chính xác Trong cấu trúc của chúng, một chạc đầu trục được hàn vào trục các đăng, trong khi chạc còn lại được kết nối với bích nối hoặc đoạn trục rỗng (khớp trợt).
Cầu chủ động
- Là giá đỡ và giữ hai bánh xe chủ động
- Phân phối mômen của động cơ đến hai bánh xe chủ động để xe chuyển động tiến hoặc lùi
- Tăng tỷ số truyền để tăng mômen xoắn, tăng lực kéo của bánh chủ động
- Cho phép bánh xe chủ động quay với vận tốc khác nhau khi xe quay vòng
Hệ thống này chịu trách nhiệm đỡ toàn bộ trọng lượng của các bộ phận trên xe, đồng thời hấp thụ và truyền dẫn mô men xoắn từ cầu lên khung xe khi thực hiện tăng tốc hoặc phanh.
Theo kết cấu truyền lực, có hai loại cầu chính: cầu đơn và cầu kép Dựa vào vị trí của cầu chủ động, có thể phân loại thành cầu trước chủ động và cầu sau chủ động Ngoài ra, cầu cũng được phân loại theo số lượng cầu bố trí trên xe.
- Xe có một cầu trước hoặc sau chủ động
- Xe có hai cầu chủ động trước hoặc sau
- Xe có ba cầu chủ động trước, sau và giữa
+ Theo số lượng cặp bánh răng truyền lực chính
- Một cặp bánh răng có tỷ số truyền cố định
- Hai cặp bánh răng có tỷ số truyền cố định
Hình 3.26 Cấu tạo cầu chủ động 3.5.1 Truyền lực chính
- Truyền mômen xoắn của động cơ tới bộ vi sai với góc truyền 90 0 để chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của xe
- Tăng tỷ số truyền để tăng mômen xoắn và lực kéo ở bánh xe chủ động
* Phân loại + Dựa theo số cặp bánh răng ăn khớp
- Truyền lực chính đơn: Có một cặp bánh răng
- Truyền lực chính kép: Có hai cặp bánh răng
+ Dựa theo kết cấu cặp bánh răng côn
- Dùng cặp bánh răng côn răng thẳng
- Dùng cặp bánh răng côn răng xoắn
- Dùng cặp bánh răng côn răng Hypoid a) Truyền lực chính đơn b) Truyền lực chính kép
1 Ổ bi phía ngoài; 1 Bánh răng chủ động
2 Bánh răng chủ động; 2 Bánh răng bị động
3 ổ bi phía trong; 3 Bánh răng trung gian nhỏ
4 Bánh răng bị động; 4 Bánh răng trung gian lớn
Hình 3.27 Truyền lực chính đơn và truyền lực chính kép
- Phân phối mômen quay ra các bán trục
- Cho phép bán trục quay với các tốc độ khác nhau khi xe quay vòng hay chuyển động trên đường không bằng phẳng
+ Dựa vào công dụng của bộ vi sai người ta phân ra làm các loại: Vi sai đối xứng và vi sai không đối xứng
+ Dựa theo cấu tạo thì có
- Vi sai dùng bánh răng côn
- Vi sai dùng bánh răng trụ
- Vi sai tăng ma sát
Hình 3.28 Cấu tạo bộ vi sai
1 Bánh răng hành tinh; 2 Trục chữ thập; 3 Bánh răng bán trục;
4 Vỏ vi sai; 5 Bánh răng vành chậu
Vỏ bộ vi sai được lắp chặt với bánh răng vành chậu hoặc bánh răng trung gian lớn trong cầu kép Trục chữ thập cố định trong vỏ bộ vi sai, với các đầu trục lắp tự do vào bốn bánh răng hành tinh Các bánh răng hành tinh luôn quay cùng với vỏ vi sai và ăn khớp với hai bánh răng bán trục, trong đó bán trục có rãnh then hoa để lắp ghép Một số xe có hộp vi sai với hai cặp bánh răng hành tinh lắp trên một trục thẳng.
3.5.3 Cơ cấu khóa vi sai
Khi hãm vi sai, cơ cấu sẽ cài cứng bánh răng hành tinh với bánh răng vành chậu thông qua khớp gài, tạo thành một khớp cứng quay cùng tốc độ Điều này khiến bánh răng hành tinh đối diện cũng quay theo, giúp hai bánh xe chủ động quay với tốc độ giống nhau, từ đó giúp xe dễ dàng thoát khỏi sa lầy.
Hình 3.29 Vi sai và nguyên lý khóa vi sai
1 Cơ cấu khóa vi sai; 2 Khớp gài vi sai; 3 Bán trục;
4 Khớp gài vi sai;5 Vỏ vi sai; 6 Khóa mở
Truyền lực cuối cùng là yếu tố quan trọng trong việc tăng mômen truyền từ bán trục tới bánh xe, giúp giảm kích thước của truyền lực chính Điều này không chỉ đảm bảo tính năng cơ động của ôtô mà còn hỗ trợ ôtô di chuyển dễ dàng trên các địa hình phức tạp nhờ vào việc tăng tỷ số truyền.
Hình 3.30 Truyền động bánh răng kiểu hành tinh
1 Bulông của nắp lớn; 2.Bánh răng bị dẫn; 3 Nắp lớn; 4.Bulông bắt giá đỡ bánh răng vệ tinh; 5 Nắp bên ngoài giá đỡ bánh răng vệ tinh; 6.Bánh răng vệ tinh; 7 Bánh răng dẫn động; 8 Nắp nhỏ; 9 Thanh trượt bán trục; 10.Bán trục
11 Vòng hãm; 12 Cữ chặn dẫn động; 13 Trục bánh răng vệ tinh; 14 Bulông hãm trục; 15 Nút xả; 16 Vòng bi bánh răng vệ tinh; 17 Vòng đệm hãm; 18 Vỏ nửa trục; 19 Vòng bi moayơ ngoài; 20.Đai ốc; 21 Đai ốc hãm vòng bi; 22 Nắp trong giá đỡ; 23 Moayơ bánh xe sau
Bánh răng dẫn động 7 được kết nối với bán trục 10 bằng then hoa, được giữ cố định bởi cữ chặn 12 và vòng chặn 11 Xung quanh bánh răng dẫn động, có ba bánh răng vệ tinh 6 có cấu trúc giống nhau, được bố trí lệch nhau 120 độ Các bánh răng vệ tinh này quay trơn trên trục 13 nhờ vào vòng bi đũa.
16 Trục 13 lắp trên giá đỡ bánh răng vệ tinh và được cố định bằng bulông 14
Bulông 4 bắt chặt giá đỡ bánh răng vệ tinh Bánh răng bị dẫn động 2 có bố trí răng trong, nó được truyền mômen từ bánh răng dẫn động qua bánh răng vệ tinh
Nắp lớn 3 có tác dụng che kín các chi tiết bên trong, trên đó có bố trí nút xả dầu
15 Nắp 5 được bắt chặt với giá đỡ bánh răng vệ tinh bằng bulông 4
Bán trục (loại hệ thống treo độc lập) có nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ bộ vi sai đến bánh xe chủ động
Bán trục là một loại trục bằng thép, được thiết kế với đầu trong có rãnh then hoa để kết nối với bánh răng bán trục, trong khi đầu ngoài được trang bị một mặt bích nhằm truyền động cho bánh xe chủ động.
Cầu xe (loại hệ thống treo phụ thuộc) dùng để đỡ các bánh xe
Hình 3.31 Bán trục và cầu xe
Hình 3.32 Cấu tạo bán trục và cầu xe
Một số lưu ý về kiểm tra, điều chỉnh trong sử dụng
Khi sử dụng xe, nếu bạn nhận thấy rằng việc đạp hết bàn đạp ly hợp mà vẫn không thể cắt động lực, điều này có thể do ly hợp đã mòn hoặc hành trình tự do của bàn đạp ly hợp không đúng chuẩn Trong trường hợp này, bạn cần phải thay thế ly hợp hoặc điều chỉnh lại hành trình tự do để đảm bảo hiệu suất hoạt động của xe.
Khi lò xo chịu xoắn bị mòn và tấm đệm bị vỡ, sẽ xảy ra va đập và tiếng ồn lớn khi vào ly hợp, do đó cần kiểm tra và sửa chữa hoặc thay thế Đối với trục các đăng, cần tháo lắp cẩn thận, tránh tác động lực quá mạnh vào các khớp nối mềm, đồng thời đảm bảo hộp số, trục các đăng và bộ vi sai luôn thẳng Sau khi lắp, cần kiểm tra các góc của khớp nối để đảm bảo hoạt động ổn định.
Một số dạng hư hỏng của hộp số thường:
Sang số khó và vào số nặng có thể do nhiều nguyên nhân như thanh trượt bị cong hoặc mòn, khớp cầu bị mòn, và bộ đồng tốc bị hao mòn nghiêm trọng Ngoài ra, răng đồng tốc và ổ bi trục sơ cấp cũng có thể bị mòn, dẫn đến hiện tượng sà trục Các khớp dẫn động trung gian của cần số nếu bị rơ hoặc cong cũng góp phần làm tăng độ khó khi sang số.
Tự động nhảy số : bi, hốc hãm mất tác dụng (do mòn nhiều); lò xo bị yếu hoặc bị gãy; rơ dọc trục thứ cấp
Âm thanh va đập mạnh có thể do bánh răng và ổ bi bị mòn, hoặc do thiếu dầu bôi trơn hoặc sử dụng loại dầu không phù hợp Khi vào số, tiếng va đập xuất hiện do hốc hãm đồng tốc bị mòn quá giới hạn, dẫn đến việc mất tác dụng của đồng tốc.
Dầu bị rò rỉ : gioăng đệm cacte hộp số bị hỏng, các phớt chắn dầu bị mòn, hở
Bảo trì và bảo dưỡng hộp số
Tất cả các bộ phận trong hộp số như bánh răng và trục đều yêu cầu độ chính xác cao và hoạt động ăn khớp Ma sát xuất hiện có thể gây mòn chi tiết, giảm độ chính xác và gây tiếng kêu, thậm chí hư hại các răng số Để giảm thiểu tác hại của ma sát, các chi tiết được bôi trơn bằng dầu, giúp duy trì nhiệt độ ổn định và loại bỏ mạt kim loại Nếu được bảo dưỡng đúng cách, hộp số có thể hoạt động bền bỉ cùng xe Tuy nhiên, những thói quen xấu như kiểm tra lượng dầu khi đã cạn có thể gây hại cho xe.
HỆ THỐNG TREO VÀ DI ĐỘNG
Hệ thống treo
4.1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại a) Công dụng
Hệ thống treo nối thân xe với các bánh xe và có các chức năng sau:
Khi xe di chuyển, vỏ xe và hệ thống treo đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ và giảm thiểu rung động, dao động cũng như va chạm từ mặt đường không bằng phẳng Điều này giúp đảm bảo sự thoải mái cho hành khách và hành lý, đồng thời cải thiện tính ổn định trong quá trình di chuyển của xe.
- Truyền lực kéo và lực thắng sinh ra do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, đến gầm và thân xe
- Đỡ thân xe trên các cầu và đảm bảo mối liên hệ hình học chính xác giữa thân và các bánh xe
Hình 4.1 Sơ đồ bố trí hệ thống treo b) Yêu cầu
Hệ thống treo của xe cần được thiết kế phù hợp với điều kiện sử dụng và tính năng kỹ thuật, đảm bảo hiệu suất tối ưu khi di chuyển trên đường tốt cũng như khi vượt qua nhiều loại địa hình khác nhau.
- Bánh xe có khả năng chuyển dịch trong một không gian giới hạn
- Không ảnh hưởng đến quan hệ động học và động học của bánh xe
- Không gây tải trọng lớn tại các mối liên kết với vỏ
- Đảm bảo tính điều khiển và ổn định chuyển động của xe ở tốc độ cao c) Phân loại
- Theo kết cấu của hệ thống, hệ thống treo được chia ra các loại:
+ Hệ thống treo phụ thuộc + Hệ thống treo độc lập
- Theo phần tử đàn hồi chia ra các loại: Loại nhíp, loại lò xo, loại thanh xoắn, loại cao su, loại khí
- Theo kết cấu của giảm chấn, gồm có: giảm chấn ống, giảm chấn đòn
- Dựa vào khả năng thay đổi đặc tính làm việc, gồm có: Hệ thống treo tự động điều chỉnh và hệ thống treo không điều chỉnh
4.1.2 Cấu tạo hệ thống treo của xe Lan Cruiser
Hệ thống treo trước của xe Land Cruiser sử dụng công nghệ treo độc lập, trong đó dầm cầu được thiết kế rời và kết nối với nhau qua các khớp nối Bộ phận đàn hồi được sử dụng là lò xo trụ, kết hợp với bộ giảm chấn dạng ống Hệ thống treo độc lập mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng cải thiện độ ổn định và sự thoải mái khi lái xe.
Khối lượng phần không treo nhỏ giúp bánh xe có đặc tính bám đường tốt, mang lại cảm giác êm ái khi di chuyển và đảm bảo tính ổn định cao.
Trong hệ thống treo độc lập, các lò xo chỉ có nhiệm vụ hỗ trợ thân ôtô mà không đảm nhiệm vai trò định vị các bánh xe, điều này thuộc về các thanh liên kết Do đó, có thể sử dụng các lò xo mềm hơn để cải thiện hiệu suất và độ êm ái của xe.
Với thiết kế không có sự nối cứng giữa các bánh xe bên trái và bên phải, ôtô có thể hạ thấp sàn và vị trí lắp động cơ, từ đó giúp giảm trọng tâm của xe.
- Kết cấu của hệ thống treo phức tạp hơn
- Khoảng cách bánh xe và các vị trí đặt bánh xe thay đổi cùng với sự dịch chuyển lên xuống của các bánh xe
Nhiều loại ôtô hiện đại được trang bị thanh ổn định nhằm giảm thiểu sự lắc ngang khi xe di chuyển trong các khúc cua, từ đó nâng cao tính ổn định và cải thiện các tính năng lái xe khác.
Hình 4.2 Hệ thống treo độc lập cầu trước của Toyota Lan Cruiser
Hệ thống treo độc lập được phân loại thành nhiều loại khác nhau dựa trên đặc điểm kết cấu, vị trí lắp ráp và nguyên lý hoạt động Các loại hệ thống treo này bao gồm những thiết kế đa dạng, mỗi loại có những tính năng và ứng dụng riêng biệt.
- Kiểu hình thang với chạc kép
Hệ thống treo trước của xe Toyota Lan Cruiser là loại thanh giằng McPherson
Hệ thống treo McPherson là loại treo độc lập phổ biến nhất, thường được sử dụng cho hệ thống treo trước của các xe du lịch nhỏ và trung bình Ưu điểm nổi bật của hệ thống này là khả năng mang lại sự ổn định và hiệu suất cao trong vận hành.
+ Cấu tạo tương đối đơn giản, ít chi tiết nên nó nhẹ, vì vậy có thể giảm được khối lượng không được treo
+ Do hệ thống treo chiếm ít không gian, nên có thể tăng không gian sử dụng của khoang động cơ
Do khoảng cách giữa các điểm đỡ của hệ thống treo lớn, sự thay đổi nhỏ của góc đặt bánh xe trước có thể xảy ra do lỗi lắp đặt hoặc lỗi chế tạo Vì vậy, ngoài việc điều chỉnh độ chụm, việc điều chỉnh các góc đặt bánh xe thường không cần thiết.
Hệ thống treo sau của xe Land Cruiser là loại hệ thống treo phụ thuộc, trong đó dầm cầu được chế tạo liền, dẫn đến sự dao động của hai bánh xe có mối liên hệ chặt chẽ với nhau Hệ thống treo phụ thuộc có những đặc điểm nổi bật, giúp cải thiện khả năng vận hành và ổn định cho xe.
- Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe được cố định do đó không xảy ra mòn lốp nhanh như ở hệ thống treo độc lập
Khi xe chịu lực bên như lực ly tâm, đường nghiêng hoặc gió bên, hai bánh xe được liên kết cứng, giúp hạn chế hiện tượng thân xe bị nghiêng và trượt bánh.
- Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ tháo lắp, sửa chữa và bảo dưỡng
- Có độ cứng vững để chịu được tải nặng
Khi xe di chuyển trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra do khối lượng không được treo (các bánh xe và các cầu xe) lớn sẽ gây ra va đập mạnh giữa phần treo và phần không treo, dẫn đến tính êm dịu chuyển động kém Điều này cũng làm tăng lực va đập của bánh xe trên nền đường, làm xấu sự tiếp xúc giữa bánh xe và đường, ảnh hưởng đến trải nghiệm lái xe.
- Vì sự chuyển động của các bánh xe bên trái và bên phải ảnh hưởng lẫn nhau nên sự rung động và sự dao động dễ xảy ra hơn
Hình 4.4 Hệ thống treo sau kiểu đòn kéo có thanh giằng ngang
Bộ treo sau của xe LANCRUISER là kiểu đòn kéo có thanh giằng ngang
Cả hai bánh xe được kết nối chắc chắn với hộp cầu sau, được gắn vào khung xe thông qua hai bộ lò xo xoắn và các thanh giằng cầu trên, dưới, dọc, ngang, cùng với hai giảm xóc thủy lực và thanh cân bằng Bộ treo này đảm bảo độ bền vững và sự êm ái cần thiết cho xe kiểu lữ hành việt dã.
Cầu sau được kết nối với khung xe qua bốn thanh giằng dọc và hai thanh giằng ngang, với mỗi thanh giằng có một đầu nối vào dầm cầu và đầu còn lại vào khung xe Các đầu nối sử dụng ống lót cao su chịu xoắn, giúp tăng cường độ bền và ổn định Bộ thanh giằng này thực hiện chức năng dẫn hướng, trong khi phần tử đàn hồi là lò xo trụ Thiết bị giảm chấn của bộ treo sau sử dụng loại giảm chấn ống đơn, góp phần cải thiện hiệu suất treo và giảm rung lắc cho xe.
Kết cấu các chi tiết trong hệ thống treo
Bộ phận đàn hồi a) Lò xo (spring)
Bộ phận di động
Bộ phận di động của xe là hệ thống các bánh xe
- Bánh xe có tác dụng đỡ toàn bộ trọng lượng của xe, biến chuyển động quay của bánh xe thành chuyển động tịnh tiến của xe
- Thu hút một phần chấn động do mặt đường gây ra nhờ tính đàn hồi của lốp xe và không khí bên trong
- Tạo lực bám đường tốt để khi xe tăng tốc, phanh hay quay vòng khả năng trượt bánh xe ít xảy ra
Cấu tạo: Bánh xe gồm có vành bánh xe và lốp xe
Các loại vành bánh xe hay sử dụng bao gồm:
- Vành phẳng dùng cho xe tải
Vành lõm sống trâu là một bộ phận quan trọng của bánh xe du lịch, bao gồm hai phần chính: vành ngoài và đĩa bên trong Đĩa được chế tạo bằng cách tán đinh, hàn hoặc tạo thành một khối liền với vành Trên đĩa có các lỗ để gắn vành bánh xe vào moayơ, cùng với các lỗ dạng côn để định tâm bánh xe Vành bánh xe thường có thiết kế lõm sống trâu, giúp dễ dàng lắp ráp và tháo lốp Có hai loại vành phẳng: một loại dập liền và một loại có thể tháo lắp, gọi là vòng nạp, được đúc liền với vành nhờ vòng hãm Thêm vào đó, vành còn được trang bị hai sống an toàn để ngăn lốp tụt xuống rãnh lõm, đảm bảo an toàn cho xe trong trường hợp mất hơi.
Hình 4.14 Cấu tạo vành bánh xe
Moayơ là bộ phận quan trọng giúp bánh xe quay trên trục một cách trơn tru và không bị độ dơ Để đảm bảo hiệu suất quay, moayơ được lắp đặt trên hai vòng bi đũa hoặc vòng bi côn Ngoài ra, moayơ còn có tang trống hoặc đĩa phanh được gắn chặt bằng vít, góp phần vào hệ thống phanh của xe.
Vành bánh xe bắt vào moayơ bằng cách
- Dùng gu giông cấy vào moayơ và lắp xuyên qua đĩa vành
- Dùng bulông có đầu cố định trên moayơ
Lốp xe đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra lực bám tốt trên mặt đường và giảm thiểu va chạm khi di chuyển trên những đoạn đường không bằng phẳng Hiện nay, lốp xe được phân thành hai loại chính: lốp có săm và lốp không có săm.
Hình 4.15 Cấu tạo lốp xe
Hình 4.16 Kích thước của lốp xe
Lốp xe được cấu tạo từ cao su, sợi vải và kim loại, bao gồm các thành phần như thân lốp, mặt lốp, cạnh lốp và mép lốp Lốp vải bố được làm từ sợi bông, sau đó được thay thế bằng sợi nhân tạo hoặc sợi kim loại, với hai loại cấu trúc: đan sợi chéo và đan sợi hướng tâm Để tăng cường độ bền, người ta thêm sợi kim loại vào lốp, và số lượng lớp vải bố phụ thuộc vào khả năng chịu tải và áp suất hơi Mặt lốp được chế tạo từ cao su bền, có tính đàn hồi cao, dai và ít bị mài mòn, với các rãnh lõm tạo thành hoa lốp giúp tăng cường độ bám trên mặt đường.
Kiểu gân dọc là thiết kế bao gồm các rãnh hình chữ chi chạy dọc theo chu vi của lốp, phù hợp cho xe di chuyển trên mặt đường lát với tốc độ cao.
- Kiểu gân dọc này làm giảm sức cản lăn của lốp
- Sức cản trượt ngang lớn có lợi cho khả năng điều khiển xe
- Giảm tiếng ồn của lốp, lực kéo có phần kém
Hình 4.17 Các kiểu hoa lốp
+, Kiểu vấu: Các rãnh ở kiểu vấu gần như vuông góc với vòng ngoài của lốp Loại này thích hợp với việc chạy trên đường không lát Đặc điểm:
- Kiểu vấu tạo ra lực kéo tốt
- Sức cản lăn của lốp hơi cao
- Sức cản trượt ngang thấp hơn
- Hoa lốp ở khu vực vấu có thể bị mòn không đều
Lốp xe với kiểu gân dọc và vấu kết hợp tạo ra tiếng ồn lớn hơn, nhưng mang lại tính năng chạy ổn định trên cả đường lát và đường không lát Đặc điểm nổi bật của kiểu lốp này là sự kết hợp hoàn hảo giữa gân dọc và vấu, giúp cải thiện hiệu suất lái xe trong nhiều điều kiện khác nhau.
Kiểu gân dọc theo đường tâm của lốp giúp xe ổn định bằng cách giảm độ trượt ngang, trong khi kiểu vấu ở hai bên đường tâm lốp nâng cao khả năng dẫn động và phanh.
- Phần có vấu của kiểu này dễ bị mòn không đều hơn
+, Kiểu khối: trong kiểu này hoa lốp được chia thành các khối độc lập, sử dụng ở trên đường có tuyết Đặc điểm:
- Kiểu khối tạo ra tính năng dẫn động và phanh cao hơn Kiểu khối làm giảm trượt dài và trượt quay trên các đường có bùn và tuyết
- Các lốp loại này thường mòn nhanh hơn lốp kiểu gân dọc và vấu
- Kiểu hoa lốp này dễ bị mòn bất thường, nhất là khi chạy trên các bề mặt cứng
Để cải thiện khả năng bám đường trên bề mặt trơn trượt, lớp hoa lốp được trang bị các đinh kim loại, với chiều cao nhô lên từ 1-1,5 mm và khoảng cách giữa đầu đinh và lớp cao su trong khoảng 3 mm Bên trong mép lốp, sợi dây thép được sử dụng để tăng cường độ bám chặt của mép lốp lên vành bánh xe.
Hình 4.18 Bề mặt lốp có đinh tán
Săm là một ống cao su hình vòng tròn, ở săm có lắp van để bơmkhông khí vào săm hoặc xả không khí trong trường hợp cần thiết
Yếm lót là một vòng cao su bảo vệ cho săm khỏi bị hư hỏng do vành gây nên
4.2.3 Các góc đặt bánh xe
Việc điều khiển xe trở nên dễ dàng hơn khi các bánh xe được điều chỉnh đúng góc theo thiết kế Các góc bánh xe chính xác giúp ngăn ngừa mài mòn lốp hiệu quả Ngược lại, nếu các góc bánh xe không đúng, sẽ dẫn đến nhiều vấn đề nghiêm trọng.
Tính ổn định lái kém
Trả lái trên đường vòng kém
Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh)
Góc đặt bánh xe gồm các góc sau:
Góc Camber là góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng khi ở vị trí thẳng đứng so với đường tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng, được đo bằng độ.
Khi bánh xe dẫn hướng nghiêng ra ngoài, hiện tượng này được gọi là góc "Camber dương", trong khi nếu bánh xe nghiêng vào trong thì gọi là góc "Camber âm" Nếu bánh xe đứng thẳng, góc Camber sẽ bằng không.
Hình 4.19 Góc Camber Chức năng của góc Camber :
Trên hầu hết các ô tô hiện nay, góc doãng của bánh hướng dẫn có thể điều chỉnh được với trị số từ 0 đến 3 độ, theo quy định của nhà sản xuất Việc điều chỉnh chính xác góc doãng bánh xe không chỉ giúp tăng tuổi thọ của lốp mà còn đảm bảo lốp xe mòn đều và mang lại trải nghiệm lái xe nhẹ nhàng hơn.
Góc Camber giúp duy trì sự lăn thẳng của bánh xe, giảm thiểu va chạm giữa mép lốp và mặt đường Khi góc Camber đạt giá trị bằng không hoặc gần bằng không, bánh xe sẽ nằm trong khu vực tối ưu để truyền lực dọc và lực bên khi di chuyển trên đường cong.
Góc Camber giúp ngăn chặn hiện tượng bánh xe nghiêng ngược lại dưới tác động của trọng lượng xe, nhờ vào việc điều chỉnh các khe hở và giảm thiểu sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước và hệ thống treo.
Góc Camber và khoảng Caster
Góc Caster là góc nghiêng của trục xoay đứng, được xác định bằng góc giữa trục này và đường thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe Nếu trục nghiêng về phía sau, gọi là “góc caster dương”, còn nếu nghiêng về phía trước, gọi là “góc caster âm” Khoảng cách từ giao điểm giữa đường tâm trục xoay và mặt đường đến điểm tiếp xúc của lốp xe với mặt đường được gọi là “khoảng caster” của trục quay đứng.
HỆ THỐNG LÁI
Công dụng, yêu cầu và phân loại
Công dụng của hệ thống lái là cho phép người lái điều khiển hướng chuyển động của xe bằng cách quay các bánh xe trước
Hệ thống lái của xe hoạt động thông qua các thành phần chính: vô-lăng, trục lái, cơ cấu lái và các thanh dẫn động lái Vô-lăng giúp người lái điều khiển hướng xe, trong khi trục lái truyền chuyển động quay từ vô-lăng đến cơ cấu lái Cơ cấu lái có nhiệm vụ tăng lực quay của vô-lăng, từ đó truyền mô-men lớn hơn đến các thanh dẫn động lái Cuối cùng, các thanh dẫn động lái chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe, giúp xe di chuyển theo hướng mong muốn.
Kết cấu hệ thống lái của xe được xác định bởi thiết kế tổng thể, bao gồm hệ thống truyền lực và hệ thống phanh, cũng như loại xe, chẳng hạn như xe tải hay xe du lịch.
- Khả năng quay vòng hẹp dễ dàng:
Khi xe quay vòng trên đường hẹp, đường gấp khúc, hệ thống lái phải có thể quay gấp các bánh trước 1 cách dễ dàng và êm dịu
Lực lái của xe thường lớn hơn khi xe đứng yên và giảm dần khi tốc độ tăng lên Để đảm bảo việc lái xe trở nên dễ dàng và mang lại cảm giác tốt về mặt đường, tay lái cần nhẹ ở tốc độ thấp và nặng hơn khi xe di chuyển với tốc độ cao.
Để phục hồi vị trí êm khi xe đổi hướng, lái xe cần giữ vô lăng chắc chắn Sau khi hoàn tất việc quay vòng, quá trình hồi vị - tức là quay bánh xe trở lại vị trí chạy thẳng - phải diễn ra một cách êm ái mà không cần tác động lực mạnh lên vô lăng Việc này giúp đảm bảo sự ổn định và an toàn trong khi điều khiển xe.
Giảm thiểu tác động của va đập từ mặt đường là rất quan trọng để duy trì sự kiểm soát của vô-lăng và tránh hiện tượng nẩy ngược.
+ Theo phương pháp chuyển hướng
- Chuyển hướng hai bánh xe trên cầu trước
- Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS)
+ Theo đặc điểm truyền lực có: Hệ thống lái cơ khí, hệ thống lái có trợ lực + Theo kết cấu cơ cấu lái
- Cơ cấu lái kiểu trục vít - con lăn
- Cơ cấu lái kiểu trục vít - êcu - cung răng
- Cơ cấu lái kiểu trục vít - chốt - đòn quay
- Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng
+ Theo cách bố trí vành tay lái: Vành tay lái bên trái và vành tay lái bên phải
Cấu tạo chung của hệ thống lái
Trục lái bao gồm trục lái chính, có chức năng truyền chuyển động quay từ vô-lăng xuống cơ cấu lái, và ống trục lái, dùng để cố định trục lái chính vào thân xe Phần đầu trên của trục lái chính được gia công với ren và then hoa, cho phép gắn vô-lăng và giữ chặt bằng một đai ốc.
Trục lái được thiết kế kết hợp với một cơ cấu hấp thụ va đập, giúp giảm thiểu lực dọc trục tác động lên người lái trong trường hợp xảy ra tai nạn Nó được gắn lên thân xe thông qua một giá đỡ, trong khi đầu dưới trục lái chính kết nối với cơ cấu lái Thông thường, sự kết nối này sử dụng khớp mềm hoặc khớp các-đăng, nhằm giảm thiểu tối đa sự truyền tải các va đập từ mặt đường lên vô-lăng.
Hình 5.1 Các bộ phận của hệ thống lái
Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập, trục lái chính còn có một số hệ thống điều khiển lái như:
- Cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái chính
- Cơ cấu nghiêng trục lái, để người lái có thể điều chỉnh vị trí vô-lăng theo phương đứng
Hệ thống trục lái trượt cho phép người lái điều chỉnh chiều dài của trục lái, giúp đạt được vị trí ngồi lái tối ưu Cơ cấu hấp thụ va đập của trục lái cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường sự an toàn và thoải mái khi lái xe.
Khi xe gặp tai nạn, cơ cấu nghiêng trục lái đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ người lái khỏi thương tích Nó giúp giảm thiểu chấn thương bằng cách bẻ gãy trục lái tại thời điểm va chạm và giảm lực tác động lên cơ thể người lái khi va chạm với vô-lăng do quán tính.
Cơ cấu nghiêng trục lái giúp người lái điều chỉnh vị trí vô-lăng phù hợp với tư thế ngồi Để thực hiện điều này, người lái chỉ cần kéo cần nghiêng tay lái xuống và điều chỉnh vô-lăng theo ý muốn Sau khi hoàn tất, cần nghiêng được đẩy lên để khóa trục lái vào giá đỡ Độ nghiêng tối đa của vô-lăng lên đến 50 độ so với vị trí trung hòa, tạo điều kiện thuận lợi cho việc ra vào xe.
Hình 5.3 Cơ cấu nghiêng trục lái c) Cơ cấu trượt vô-lăng
Hình 5.4 Cơ cấu trượt vô-lăng
Cơ cấu trượt vô-lăng giúp điều chỉnh vị trí của vô-lăng để người lái có tư thế ngồi thoải mái và phù hợp Bên cạnh đó, cơ cấu khoá tay lái cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn khi lái xe.
Cơ cấu khoá tay lái dùng để bảo vệ xe khỏi bị trộm khi người lái rời khỏi xe
Cơ cấu khoá trục lái chính vào ống trục lái khi chìa khoá bị rút ra, ngăn không cho xe lái ngay cả khi động cơ đã khởi động mà không có chìa Để tránh tình trạng vô-lăng bị khoá cứng đột ngột khi xe đang di chuyển, chìa khoá được thiết kế yêu cầu phải ấn nút nhả khoá hoặc chìa trước khi có thể chuyển từ vị trí ACC sang vị trí LOCK.
Hình 5.5 Các kiểu khoá tay lái 5.2.2 Cơ cấu lái
Cơ cấu lái của Lan Cruiser thường là loại trục vít – thanh răng, ngoài ra còn có loại bi tuần hoàn
Trục vít-thanh răng là một cơ cấu quan trọng trong hệ thống lái, với cấu tạo bao gồm trục vít nằm ở đầu thấp hơn của trục lái chính, ăn khớp với thanh răng Khi vô lăng được quay, trục vít sẽ quay theo, dẫn đến việc thanh răng di chuyển sang trái hoặc phải, giúp điều khiển hướng di chuyển của xe.
Chuyển động của thanh răng được truyền tới các đòn cam lái thông qua các đầu của thanh răng và các đầu của thanh nối b) Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản và gọn nhẹ, góc hoạt động rộng Do hộp truyền động nhỏ nên thanh răng đóng vai trò thanh dẫn động lái
- Các răng ăn khớp trực tiếp nên độ nhạy của cơ cấu lái rất chắc chắn
Cơ cấu lái trục vít – thanh răng có ít quay trượt và sức cản quay thấp, giúp truyền mô-men hiệu quả hơn, mang lại cảm giác lái nhẹ nhàng Đặc biệt, cụm cơ cấu lái này hoàn toàn kín, do đó không cần bảo dưỡng thường xuyên.
Bi tuần hoàn có cấu tạo gồm các rãnh hình xoắn ốc được cắt trên trục vít và đai ốc bi, cho phép các viên bi thép di chuyển lăn trong các rãnh này Đai ốc bi được thiết kế với các răng để ăn khớp với răng trên trục rẻ quạt, giúp tăng cường khả năng truyền động và ổn định trong quá trình hoạt động.
- Do bề mặt tiếp xúc lăn của các viên bi truyền chuyển động quay của trục lái chính nên lực ma sát trượt của đai ốc rất nhỏ
- Cấu tạo này có thể chịu được phụ tải lớn
- cũng nhỏ nhờ có các viên bi
Hình 5.7 Cơ cấu lái loại bi tuần hoàn 5.2.3 Hệ dẫn động lái
Hệ dẫn động lái bao gồm các thanh nối và tay đòn, có chức năng truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe bên trái và bên phải.
Hệ dẫn động lái phải truyền chính xác chuyển động của vô lăng lên các bánh khi chúng chuyển động lên xuống trong khi xe chạy
Hệ dẫn động lái gồm các bộ phận sau: Thanh nối, đầu thanh nối, đòn cam lái, đòn quay, thanh ngang, cam lái, tay đòn trung gian, thanh kéo
Hình 5.8 Các bộ phận của hệ dẫn động lái
Cấu tạo một số bộ phận của hệ dẫn động lái
Hình 86 Đòn quay Hình 87 Thanh ngang
Đòn quay truyền động cho cơ cấu lái thông qua thanh ngang hoặc thanh kéo Đầu to của đòn quay được gia công hình then hoa để lắp vào trục rẽ quạt của cơ cấu lái, được cố định chắc chắn bằng đai ốc Trong khi đó, đầu nhỏ của đòn quay kết nối với thanh ngang hoặc thanh kéo thông qua khớp cầu.
Thanh ngang kết nối với đòn quay và các thanh lái bên trái, bên phải, giúp truyền chuyển động từ đòn quay đến các thanh lái Ngoài ra, nó còn được liên kết với các đòn đỡ.
Thanh lái được kết nối với thanh răng trong hệ thống lái kiểu trục vít hoặc với ống điều chỉnh trong hệ thống lái kiểu bi tuần hoàn, cho phép điều chỉnh khoảng cách giữa các khớp cầu một cách linh hoạt.
Thanh kéo nối đòn quay với đòn cam quay, nó truyền chuyển động sang phải, sang trái, về phía trước, phía sau của đòn quay
Cam lái : dạng cam quay
Hình 5.12 Đòn cam quay và cam quay Đòn cam quay truyền chuyển động của thanh lái hay thanh kéo đến các bánh xe trước qua cam quay.
Hệ thống lái có trợ lực
5.3.1 Sự cần thiết của hệ thống lái có trợ lực Để tăng khả năng lái xe, hầu hết các xe ô tô hiện đại đều có lốp rộng áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc giữa bề mặt đường và lốp xe Do vậy đòi hỏi nhiều lực đánh lái hơn
Tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái giúp giảm lực đánh lái, nhưng đồng thời yêu cầu người lái phải quay vô lăng nhiều hơn khi xe quay vòng, làm giảm khả năng quay gấp Để duy trì tính nhạy bén trong việc lái xe với lực đánh lái nhẹ, cần trang bị các thiết bị trợ lái Trước đây, hệ thống lái trợ lực chủ yếu được áp dụng cho xe lớn, nhưng hiện nay cũng đã được sử dụng cho các xe du lịch nhỏ.
5.3.2 Hoạt động của của trợ lái thuỷ lực
Hệ thống lái trợ lực sử dụng công suất động cơ để vận hành bơm, tạo áp suất thủy lực khi xoay vô lăng Áp suất dầu từ bơm sẽ đẩy pít tông trong xi lanh trợ lái, giúp giảm lực cần thiết để điều khiển vô lăng Để đảm bảo hiệu suất hoạt động, cần định kỳ kiểm tra sự rò rỉ dầu trong hệ thống.
Hình 5.13 Hoạt động của hệ thống lái có trợ lực
5.3.3 Phân loại và cấu tạo các loại trợ lực lái
Có hai loại hệ thống trợ lái là trợ lái thủy lực và trợ lái điện Xe Land Cruiser sử dụng hệ thống trợ lái thủy lực, bao gồm ba bộ phận chính: bơm, van điều khiển và xi lanh trợ lực.
Hình 5.14 Các loại lái có trợ lực
Trợ lực lái là thiết bị thuỷ lực yêu cầu áp suất cao, sử dụng lực từ động cơ để vận hành bơm tạo áp suất thuỷ lực Bơm này có cánh gạt, dẫn đến tên gọi trợ lái Nó được dẫn động qua puli trục khuỷu và dây đai, đưa dầu nén vào hộp cơ cấu lái Lưu lượng bơm tỷ lệ với tốc độ động cơ, nhưng được điều chỉnh qua van điều khiển lưu lượng, với lượng dầu thừa được trả lại đầu hút của bơm.
Hình 5.15 Bơm trợ lực lái
Bình chứa dầu trợ lực lái có thể được lắp trực tiếp vào thân bơm hoặc tách biệt và kết nối bằng hai ống mềm Nắp bình thường có thước đo mức để kiểm tra lượng dầu Nếu mức dầu giảm dưới tiêu chuẩn, bơm sẽ hút không khí vào, gây ra lỗi trong quá trình vận hành.
Van điều khiển lưu lượng
Van điều khiển lưu lượng có chức năng điều chỉnh dòng chảy dầu từ bơm đến hộp cơ cấu lái, giúp duy trì lưu lượng ổn định mà không bị ảnh hưởng bởi tốc độ bơm (v/ph).
Van điều khiển lưu lượng thường là loại van quay có cấu tạo (hình 5.18)
Xi lanh trợ lái có tác dụng tạo áp suất để đẩy pít tông di chuyển theo cả hai hướng để đẩy lượng dầu đi
Hình 5.19 Xy lanh trợ lái
Một số lưu ý về kiểm tra, điều chỉnh trong sử dụng
Trục lái hấp thụ va đập được thiết kế để giảm thiểu tác động theo phương trục, do đó khi tháo vô lăng, không nên sử dụng búa để gõ vào trục lái, vì điều này có thể làm gãy các chốt trong cơ cấu hấp thụ va đập Trong quá trình hoạt động, còn xuất hiện nhiều hiện tượng khác cần lưu ý.
Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục
Góc chụm Khớp nối hệ thống lái mòn Khớp nối cột tay lái
Chỉnh hộp tay lái sai Mức dầu trợ lực thấp
Bộ trợ lực lái có trục trặc
Để đảm bảo an toàn khi lái xe, bạn cần thực hiện các bước quan trọng như bơm lốp đúng áp suất, kiểm tra góc chụm của bánh xe, và thay thế các khớp nối nếu cần Ngoài ra, việc kiểm tra cột tay lái và chỉnh lại hộp tay lái cũng rất cần thiết Đừng quên kiểm tra hộp dầu trợ lực và bộ trợ lực lái để đảm bảo hệ thống lái hoạt động hiệu quả.
Thiếu dầu bôi trơn bộ treo Góc đặt bánh xe sai
Bơm lốp Thêm dầu cho bộ treo Chỉnh lại góc đặt
Khớp nối tay lái mòn Hộp tay lái sai điều chỉnh
Kiểm tra cột tay lái Chỉnh lại hộp tay lái Độ rơ tay lái lớn Vòng bi bánh xe mòn
Khớp cầu tay lái mòn Hộp tay lái điều chỉnh sai Khớp chạc nối bị mòn
Thay vòng bi trục trước Thay khớp cầu tay lái Chỉnh lại hộp tay lái Thay chạc mới Tiếng ồn không bình thường
Khớp cần lái lỏng Khớp nối hệ thống lái mòn
Xiết lại khớp cần lái Thay khớp nối hệ thống lái
HỆ THỐNG PHANH
Công dụng, yêu cầu và phân loại
Hệ thống phanh đóng vai trò quan trọng trong việc giảm tốc độ của ôtô cho đến khi dừng hẳn hoặc đạt được tốc độ cần thiết, đồng thời giúp giữ cho ôtô đứng yên trên những đoạn đường dốc.
- Hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng, nó đảm bảo cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, nâng cao năng suất vận chuyển
Hình 6.1 Công dụng của hệ thống phanh 6.1.2 Yêu cầu
Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho xe Do vậy nó chấp nhận những yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe (đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh gấp)
- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của xe khi phanh
- Đảm bảo lực phanh phân bố đều trên các bánh xe
- Không có hiện tượng tự xiết phanh
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt
- Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao, ổn định trong mọi điều kiện sử dụng
- Dễ bảo dưỡng, sửa chữa, độ bền cao
6.1.3 Phân loại + Theo cơ cấu điều khiển trên xe
- Phanh chân điều khiển bằng bàn đạp
- Phanh tay điều khiển bằng cần
+ Theo vị trí bố trí của cơ cấu phanh
- Phanh bánh xe: Bố trí trong lòng bánh xe
- Phanh truyền lực: Bố trí cạnh cầu xe
+ Theo kết cấu của cơ cấu phanh gồm có: Phanh guốc, phanh dải, phanh đĩa
+ Theo dẫn động phanh: Phanh cơ khí, phanh khí nén, phanh thuỷ lực, phanh điện, phanh liên hợp
+ Theo kết cấu truyền lực điều khiển
- Dẫn động điều khiển một dòng
- Dẫn động điều khiển hai dòng
+ Theo mức độ hoàn thiện chất lượng phanh
- Hệ thống phanh có điều chỉnh lực phanh
- Hệ thống phanh có bộ phận chống hãm cứng bánh xe (ABS)
Cấu tạo chung của hệ thống phanh
Hệ thống phanh gồm: Hệ thống phanh tay và hệ thống phanh chân
Hình 6.2 Phanh tay với cơ cấu phanh đặt ở hai bánh xe sau
Hệ thống phanh tay là thiết bị quan trọng giúp giữ cho xe không bị dịch chuyển khi đứng yên, đặc biệt trên những đoạn đường dốc Bên cạnh đó, phanh tay còn đóng vai trò như một hệ thống phanh dự phòng, đảm bảo an toàn cho xe khi hệ thống phanh chính gặp sự cố.
- Cấu tạo gồm hai bộ phận chính
+ Dẫn động phanh: Sử dụng dẫn động bằng cơ khí + Cơ cấu phanh: Là cơ cấu phanh tang trống
Khi người điều khiển kéo tay phanh, tay phanh kết nối với thanh kéo, làm cho cần điều khiển và cơ cấu cam điều chỉnh ép các má phanh vào trống phanh, từ đó giảm hoặc ngừng tốc độ quay của trống phanh Khi buông tay phanh, cơ cấu con cóc hãm sẽ khớp với bánh răng rẻ quạt, giữ cho má phanh luôn ép sát vào trống phanh, ngăn ôtô di chuyển Để ôtô có thể di chuyển, người điều khiển cần tách con cóc hãm và đưa tay phanh về vị trí ban đầu, lúc đó phanh sẽ không còn tác dụng.
Hình 6.3 Sơ đồ hệ thống phanh thuỷ lực
Hệ thống phanh chân của xe Lan Cruiser bao gồm bộ dẫn động thủy lực với trợ lực chân không và bốn cơ cấu phanh tại các bánh xe Cụ thể, bánh trước sử dụng phanh đĩa, trong khi bánh sau trang bị cơ cấu phanh trống Đặc biệt, hệ thống phanh còn được trang bị công nghệ chống bó cứng phanh (ABS) và hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD), cùng với van điều hòa lực phanh cho bánh sau, đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu và an toàn khi vận hành.
Bộ trợ lực chân không
Hình 6.4 Bộ trợ lực chân không
1 Cửa nối thông với bơm chân không; 2 Vỏ sau; 3 Piston bộ trợ lực lái;
4 Cửa chân không; 5 Thanh đẩy của bàn đạp phanh; 6 Bàn đạp phanh; 7 Áp suất khí quyển; 8 Cửa khí quyển; 9 Màng ngăn; 10 Áp suất chân không;
11 Lò xo; 12 Thanh đẩy piston; 13 Vỏ trước
Khi đạp phanh, dầu phanh từ xylanh tổng phanh sẽ được phân bổ đến bánh trước và bánh sau qua hai nhánh riêng biệt Để tăng cường lực phanh, xe được trang bị hộp trợ lực chân không, hoạt động đồng trục với xylanh tổng phanh Hệ thống này sử dụng chân không từ bơm chân không được lắp đặt trước máy phát điện để cải thiện hiệu suất phanh.
Van điều hoà lực phanh
Van điều hoà lực phanh theo tải được lắp dưới gầm khung xe, kết nối với cầu sau qua thanh đàn hồi Khi tải trọng thay đổi, khoảng cách giữa khung xe và cầu xe cũng thay đổi, khiến thanh đàn hồi bị biến dạng và tác động lên piston van Cơ cấu này điều chỉnh áp suất phanh sau tùy theo tải trọng, giúp phân bổ lực phanh giữa các bánh xe trước và sau, ngăn ngừa hiện tượng hãm cứng và trượt bánh sau Khi xe ít tải, thanh đàn hồi chỉ hơi đóng van điều chỉnh, làm giảm áp lực phanh bánh sau, trong khi với tải lớn, thanh đàn hồi mở van, tăng lực phanh cho bánh sau.
Hình 6.5 Mặt cắt của van điều hoà lực phanh theo tải
Cấu tạo hệ thống phanh của xe Toyota Lan Cruiser
Cơ cấu phanh trước của xe Toyota Lan Cruiser thường là phanh đĩa và phanh sau là phanh tang trống, được bố trí như hình 6.6
Hình 6.6 Sơ đồ hệ thống phanh của xe Toyota Lan Cruiser 6.3.1 Cơ cấu phanh sau của xe Lan Cruiser
Cơ cấu phanh sau của xe Toyota Land Cruiser sử dụng hệ thống phanh tang trống, hay còn gọi là phanh guốc Loại phanh này hoạt động bằng cách ép má phanh vào mặt của guốc phanh, tạo lực tác động lên mặt trong của trống phanh, liên kết với bánh xe để đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu.
Phanh trống có cấu tạo (hình 6.7) gồm có các bộ phận sau:
Guốc phanh thường được cấu tạo từ hai miếng ghép lại, với độ cong của vành guốc phù hợp với mặt trong của trống phanh Bề mặt vành guốc được gắn với má phanh, giúp tối ưu hóa hiệu suất phanh Chúng được chế tạo từ nhôm đúc, mang lại trọng lượng nhẹ và khả năng tản nhiệt tốt.
Hình 6.7 Cơ cấu phanh tang trống
Trống phanh là bộ phận được gắn vào trục bánh xe hoặc mặt bích của moayơ, quay cùng bánh xe và có bề mặt cứng chịu mài mòn Với độ bền vật liệu cao, trống phanh hoạt động như một bộ phận tiêu nhiệt Thông thường, trống phanh được chế tạo từ gang xám, mang lại khả năng chống mài mòn tốt, nhưng có nhược điểm là nặng và dễ nứt vỡ Để khắc phục, nhiều trống phanh hiện đại được cải tiến với cấu trúc gồm phần giữa bằng thép dập, trong khi vành và bề mặt ma sát vẫn làm bằng gang.
Guốc phanh là bộ phận được chế tạo từ hai miếng thép dập với mặt cắt hình chữ T, có vành cong hình bán nguyệt để phù hợp với độ cong của trống phanh Vành guốc hẹp hơn chiều rộng bề mặt của trống phanh một chút và tạo bề mặt để gắn má phanh Gân guốc được hàn với vành guốc nhằm tăng độ cứng vững cho cấu trúc, đồng thời hỗ trợ cơ cấu tác động phanh, lò xo trả về, lò xo giữ guốc, cơ cấu phanh dừng xe và cơ cấu điều chỉnh.
Hình 6.8 Các bộ phận của guốc phanh bằng thép
Má phanh được kết dính chắc chắn vào guốc phanh bằng loại keo chịu nhiệt Sau khi gắn, guốc phanh sẽ được đưa vào lò với nhiệt độ cao để lớp keo dán được gia nhiệt và tăng cường độ bám dính.
Hình 6.9 Má phanh gắn lên guốc phanh bằng keo dán
1 Mối hàn; 2 Thân bằng thép; 3 Má phanh;
Khi người điều khiển phanh, lực tác động vào hệ thống dẫn thủy lực hoặc hơi sẽ được truyền đến xy lanh trong moayơ, đẩy pittông ra và tác động vào guốc phanh, ép má phanh vào trống phanh Khi trống phanh quay, guốc dẫn động (sơ cấp) sẽ được kích hoạt, kéo chặt vào trống, trong khi guốc bị dẫn (thứ cấp) sẽ bị đẩy ra hoặc không còn hoạt động Loại phanh này được gọi là phanh không trợ động, có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
- Phanh guốc có kết cấu đơn giản
- Dễ bố trí phanh đỗ xe
- Dùng lực nhỏ khi phanh (ở cơ cấu phanh loại bơi) nên ở một số loại xe nhỏ không cần booster trợ lực
- Có nhiều chi tiết và cần sự điều chỉnh phức tạp
- Phanh dễ bị dính hoặc trượt khi có thay đổi nhỏ trong cụm phanh, làm xe bị đâm lệch một bên khi phanh
6.3.2 Cơ cấu phanh trước của xe Lan Cruiser
Cơ cấu phanh trước của xe Land Cruiser sử dụng phanh đĩa, bao gồm đĩa phanh gắn chặt với moay ơ bánh xe Má phanh và guốc phanh được định vị hai bên mặt đĩa phanh, được gắn trên giá đỡ Trên giá đỡ này có các xy lanh bánh xe hỗ trợ hoạt động của hệ thống phanh.
(5) bên trong có các piston thuỷ lực
Hình 6.10 Cơ cấu phanh đĩa
1 Đĩa phanh; 2 Giá đỡ; 3 Má phanh; 4 Guốc phanh; 5 Xy lanh bánh xe; 6 Ống dẫn dầu Đĩa phanh
Đĩa phanh, hay còn gọi là đĩa phanh, tạo ra bề mặt ma sát với má phanh và thường được chế tạo bằng thép đúc Đệm phanh và má phanh đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phanh, giúp đảm bảo hiệu suất phanh an toàn và hiệu quả.
Đệm phanh dạng tấm phẳng được làm từ thép lá dày từ 2 đến 3 mm, trong khi má phanh của phanh đĩa có độ dày từ 9 đến 10 mm, tương tự như má phanh của phanh tang trống Má phanh được gắn chặt với đệm phanh bằng keo bền nhiệt, và bề mặt của má phanh phải phẳng để đảm bảo tiếp xúc đồng đều với đĩa phanh.
Khi người lái nhấn bàn đạp phanh, áp suất dầu trong hệ thống phanh tăng lên và được truyền đến các xy lanh bánh xe Áp suất này khiến piston thủy lực di chuyển, đẩy guốc phanh và má phanh ép chặt vào đĩa phanh Quá trình này làm giảm tốc độ hoặc dừng hẳn đĩa phanh đang quay cùng với bánh xe, thực hiện chức năng phanh hiệu quả.
Khi người điều khiển nhấc chân khỏi bàn đạp phanh, áp suất dầu trong xy lanh bánh xe giảm, dẫn đến việc lực ép của piston thủy lực lên má phanh không còn Kết quả là giữa má phanh và đĩa phanh xuất hiện khe hở, cho phép đĩa phanh quay tự do cùng bánh xe, đánh dấu sự kết thúc của quá trình phanh.
Cơ cấu phanh đĩa hiện tại đang dần thay thế cơ cấu phanh tang trống nhờ những ưu điểm vượt trội của nó
- Đầu tiên, phanh đĩa có khả năng làm mát tốt hơn bởi dòng không khí qua bề mặt vật liệu ma sát dễ hơn
Phanh đĩa có ưu điểm nổi bật là khả năng loại bỏ dễ dàng các chất gây hại trên bề mặt, như nước, dầu và khí từ vật liệu ma sát Điều này giúp tăng cường hiệu suất hoạt động của phanh, đảm bảo an toàn và hiệu quả hơn trong quá trình sử dụng.
Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phanh đĩa là cấu trúc chắc chắn, giúp mômen phanh không bị ảnh hưởng bởi chiều quay Điều này đảm bảo lực phanh được phân bổ đồng đều giữa hai cơ cấu phanh trên cùng một trục, từ đó nâng cao tính dẫn hướng trong quá trình phanh.
Phanh đĩa có nhược điểm lớn là dễ bị ăn mòn hóa học do bụi bẩn bám vào, do đó cần bảo dưỡng thường xuyên Trong khi đĩa phanh trước được làm mát hiệu quả, đĩa phanh sau lại phải chịu tác động từ bụi bẩn và mảnh vỡ từ lốp trước, dẫn đến tình trạng mòn nhanh hơn.
Hiện nay trên hệ thống phanh của xe Lan Cruiser còn bố trí hệ thống chống bó cứng phanh ABS
Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking Systems)
Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh bắt đầu khi bánh xe quay với tốc độ giảm dần Khi bánh xe gần đạt trạng thái bó cứng, các cảm biến gửi tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm (ECU) ECU tiếp nhận tín hiệu và lựa chọn chế độ điều khiển van áp suất dầu từ xylanh chính đến xylanh bánh xe, ngăn không cho lực phanh tăng thêm Khi bánh xe có xu hướng lăn với tốc độ cao, cảm biến lại gửi tín hiệu về ECU, từ đó điều khiển van mở đường dầu để tăng áp suất dẫn đến xylanh bánh xe, giúp tăng lực phanh do cơ cấu phanh tạo ra.
