Bài giảng Kết cấu ô tô: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 1 của bài giảng Kết cấu ô tô cung cấp cho học viên những nội dung: khái quát chung về ô tô; tải trọng tác dụng lên cơ cấu và các chi tiết của ô tô; công dụng, phân loại, yêu cầu ly hợp; công dụng, phân loại, yêu cầu hộp số; hộp số tự động; hộp phân phối;... Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ - KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI GIẢNG KẾT CẤU Ơ TƠ (Dành cho sinh viên bậc Đại học) (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Quảng Ninh, 2020 Chƣơng KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ÔTÔ 1.1.1 Khái niệm Ơtơ phương tiện vận tải đường chủ yếu Nó có tính động cao phạm vi hoạt động rộng Do vậy, tồn giới ơtơ dùng để vận chuyển hành khách hàng hoá phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế quốc dân quốc phịng 1.1.2 Phân loại ơtơ 1.1.2.1 Dựa vào tải trọng số chỗ ngồi Dựa vào tải trọng số chỗ ngồi, ôtô chia thành loại: - Ơtơ có trọng tải nhỏ (hạng nhẹ): trọng tải chuyên chở nhỏ 1,5 ơtơ có số chỗ ngồi chỗ ngồi - Ơtơ có trọng tải trung bình (hạng vừa): trọng tải chuyên chở lớn 1,5 nhỏ 3,5 có số chỗ ngồi lớn nhỏ 30 chỗ - Ơtơ có trọng tải lớn (hạng lớn): trọng tải chuyển chở lớn 3,5 số chỗ ngồi lớn 30 chỗ ngồi - Ơtơ có trọng tải lớn (hạng nặng): tải trọng chuyên chở lớn 20 tấn, thường sử dụng vùng mỏ 1.1.2.2 Dựa vào nhiên liệu sử dụng Dựa vào nhiên liệu sử dụng, ôtô chia thành loại: - Ơtơ chạy xăng; - Ơtơ chạy dầu diezel; - Ơtơ chạy khí ga; - Ơtơ đa nhiên liệu (xăng, diezel, ga); - Ơtơ chạy điện 1.1.2.3 Dùa vào công dụng ôtô Da vo cụng dng, ụtụ chia thành loại: - Ơtơ vận tải; - Ơtơ chở hành khách, ôtô chuyên chở hành khách bao gồm loại: ôtô buýt, ôtô tắc xi, ôtô du lịch, ôtô chở khách liên tỉnh, ôtô chở khách đường dài; - Ơtơ chun dùng như: ơtơ cứu thương, cứu hoả, ôtô phun nước, ôtô cẩu ôtô vận tải chuyên dùng (ơtơ xi téc, ơtơ thùng kín, ơtơ tự đổ, ) 1.1.2.4 Dựa theo phân loại ISO * Ơtơ du lịch STT Tªn gäi Sedan, Salon Kombi Limousine Pullman Đặc điểm V cng, 2-4 ca, 4.5 chỗ ngồi Vỏ cứng, 2-4 cửa, 4.6 chỗ ngồi Vỏ cng, 4.6 ca, 4.6 ch ngi Hình dáng Coupộ Vỏ cứng ghế, cửa Cabriolet Ơtơ mui trần Mui dạng xếp, rời, ghế, cửa Vỏ cứng khoang sau rộng, cửa bên, cửa sau Vỏ cứng khoang sau rộng, 2-4 cửa bên, cửa sau Khoang sau chuyên dùng, cửa bên Chở người, chở hàng, nhiều địa hình Kombi Ơtơ chở khách nhỏ (mini bt) Ơtơ bỏn ti (pick-up) ễtụ a nng * Ôtô chở ng-ời (bt) STT Tªn gäi Ơtơ khách loại nhỏ (mini bus) Đặc điểm ễtụ khỏch ng di (bus) ca bên lớn Ơtơ khách thành phố (city bus) 2-3 cửa bên lớn Ơtơ khách liên tỉnh (bus) cửa bên Ơtơ khách thành phố loại hai thân Ơtơ điện chở khách Ơtơ khách du lịch chuyên dụng 9-16 chỗ ngồi Xe kéo, rơ moóc dính liền, nhiều cửa bên Chạy điện thành phố Cú y tin nghi sinh hot Hình dáng * Ôtô tải STT Tên gọi ễtụ ti a dụng Ơtơ tải chun dụng Ơtơ tải tự ễtụ kộo Đặc điểm Cú bung lỏi v thùng chứa hàng Có buồng lái khoang chứa hàng chuyên dùng Có buồng lái thùng tự đổ Có bung lỏi v mõm xoay liờn kt Hình dáng * Đoàn xe STT Tên gọi on xe ch khỏch Đoàn xe vận tải Đoàn xe kéo bán mc trục Đồn xe kéo bán mc vận tải Đồn xe kéo nhiều mc Đồn xe kộo thõn di Đặc điểm Gm xe kộo v rmoúc Gồm xe kéo rơmc Gồm ơtơ kéo bán moúc mt trc Hình dáng Gm xe kộo v bỏn moóc hai trục Gồm xe kéo nhiều moóc nối tiếp Gồm xe kéo bán moóc thân dài 1.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA ÔTÔ 1.2.1 Lịch sử xu hƣớng phát triển ôtô Từ năm 1860 ôtô sử dụng động đốt đời Những ôtô sử dụng động mã lực tốc độ cực đại khoảng 20 km/h Sự đời ôtô dùng động đốt thách thức phương tiện vận tải thô sơ thời ngày thúc đẩy ngành vận tải đường phát triển Đến nay, công nghiệp chế tạo ôtô giới phát triển mạnh chế tạo nhiều loại ôtô đại với tốc độ lớn đạt hàng trăm km/h Các gam tải trọng đa dạng, phổ biến từ 0,5 - 10 Đặc biệt có loại ơtơ tải nặng có trọng tải đến 60 Đấy chưa kể đến phương thức vận tải chuyên dụng đồn xe Xu hướng phát triển ơtơ giới là: tăng tải trọng, tăng tốc độ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tăng tính tiện nghi giảm ô nhiễm môi trường Để phục vụ cho xu hướng phát triển nêu thành tựu khoa học kỹ thuật như: tin học, tự động điều khiển, điện tử, vật liệu mới, ngành chế tạo ôtô ứng dụng 1.2.2 Cấu tạo chung Ơtơ bao gồm năm phần chính: động cơ, gầm, hệ thống điện, cabin (vỏ xe) hệ thống thiết bị phụ khác (radio, điều hoà, tời kéo, …) - Động ôtô: động nguồn động lực chủ yếu ôtô Hiện nay, ôtô sử dụng phổ biến động đốt kiểu pittông kỳ - Gầm ôtô: gầm ôtô bao gồm hàng loạt hệ thống: + Hệ thống truyền lực có nhiệm vụ nhận truyền động lực từ động đến bánh xe chủ động + Hệ thống chuyển động gồm khung vỏ, vỏ cầu, bánh xe, hệ thống treo + Hệ thống điều khiển gồm hệ thống lái hệ thống phanh - Điện ôtô: gồm điện động điện thân xe với hệ thống cung cấp điện, hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động, hệ thống tín hiệu chiếu sáng, hệ thống thơng tin, chẩn đốn, 1.3 BỐ TRÍ CHUNG TRÊN ƠTƠ 1.3.1 Bố trí chung ôtô chủ yếu phụ thuộc phụ vào bố trí động hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực (HTTL) tập hợp cụm chức khác Thơng thường bao gồm: Hình 1.1.a Bố trí chung động hệ thống truyền lực ơtơ - Ly hợp, hộp số chính, cầu chủ động, trục đăng, bánh xe; - Ly hợp, hộp số chính, hộp phân phối, cầu chủ động, trục đăng, khớp nối, bánh xe; - Hoặc hộp số khí thuỷ lực (hộp số thuỷ cơ), hộp phân phối, cầu chủ động, trục đăng, khớp nối, bánh xe, v.v Số lượng cụm khác tuỳ thuộc vào tính kỹ thuật ơtơ Trên hình 1.1.a 1.1.b giới thiệu sơ đồ bố trí chung thường gặp ơtơ - Sơ đồ a: động cơ, ly hợp, hộp số đặt hàng dọc phía trước đầu ôtô, cầu chủ động đặt sau ôtô, trục đăng nối hộp số cầu chủ động Chiều dài từ hộp số đến cầu chủ động sau lớn nên trục phải đặt ổ treo Sơ đồ thông dụng quen thuộc nhiều ôtô gặp - Sơ đồ b: động cơ, ly hợp, hộp số chính, cầu ơtơ nằm dọc phía trước, tạo nên cầu trước chủ động Toàn cụm liên kết với thành khối lớn, gọn Nhờ cấu trúc trọng tâm xe nằm lệch hẳn phía đầu ơtơ, kết hợp với cấu tạo vỏ ôtô tạo khả ổn định cao có lực bên tác động, đồng thời giảm độ nhạy cảm với gió bên Song khơng gian đầu ơtơ chật hẹp - Sơ đồ c: động cơ, ly hợp, hộp số, nằm ngang đặt trước ơtơ, cầu trước chủ động Tồn cụm truyền lực làm liền khối, trọng lượng khối động lực nằm lệch hẳn phía trước đầu ơtơ giảm đáng kể độ nhạy cảm ôtô với lực bên nhằm nâng cao khả ổn định tốc độ cao Trong cầu chủ động: truyền bánh trụ thay cho truyền bánh côn - Sơ đồ b, c ngày thông dụng, đặt ơtơ cầu chủ động, có tốc độ cao nhằm đảm bảo trọng lượng phân bố phía trước lớn (kể ôtô đầy tải) điều có lợi cho khả điều khiển ơtơ giảm nhẹ công việc lắp ráp sản xuất - Sơ đồ d: động cơ, ly hợp, hộp số, cầu chủ động làm thành khối gọn phía sau ơtơ, cầu sau chủ động Cụm động nằm sau cầu chủ động Cấu trúc gặp ôtô loại 4, chỗ ngồi, tồn lý cơng nghệ truyền thống hãng sản xuất thực loại ôtô mini buýt - Sơ đồ e: giống sơ đồ d cụm động nằm quay ngược lại, đặt trước cầu sau Hai dạng cấu trúc phù hợp cho việc tăng lực kéo xe, tức đảm bảo khả tăng tốc ôtô tốt, hạ thấp chiều cao đầu ôtô, phù hợp với việc tạo dáng khí động học cho ơtơ cao tốc - Sơ đồ g: động cơ, ly hợp đặt trước xe, hộp số chính, cầu xe đặt sau ơtơ tạo nên khối lớn, trục đăng nối ly hợp hộp số Trục đăng đặt kín vỏ bọc làm tốt việc bảo vệ che bụi cho hệ thống Trọng lượng san cho hai cầu - Sơ đồ h: động cơ, ly hợp đặt trước, hộp số chính, hộp phân phối đặt dọc phía đầu ôtô, cầu trước cầu sau chủ động Nối hộp phân phối cầu trục đăng Sơ đồ thường gặp ôtô có khả việt dã cao, ơtơ chạy đường xấu - Sơ đồ i: động cơ, hộp số, ly hợp, cầu trước thành khối nằm phía đầu ơtơ, đáp ứng nhu cầu tăng trọng lượng lên cầu trước Cầu sau chủ động nối với hộp số thơng qua khớp ma sát, khơng có hộp phân phối Kết cấu đơn giản ơtơ có tính việt dã tốt, ôtô hoạt động mặt đường trơn Hình 1.1.b Bố trí chung động hệ thống truyền lực ôtô 1.3.2 Yêu cầu cách bố trí chung ơtơ Bố trí động tổng thành ôtô phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Hệ số sử dụng chiều dài  phải lớn:  L Trong đó: l: chiều dài thùng chứa hàng (buồng chứa) (m) L: chiều dài tồn ơtơ (m) - Chỗ ngồi người lái phải đảm bảo an toàn dễ thao tác vệ sinh cơng nghiệp, có chỗ để kiểm tra, bảo dưỡng tổng thành - Sự phân bố tải trọng lên cầu phải hợp lý cho bảo đảm yêu cầu kéo, bám, hãm, chuyển hướng ổn định 1.3.3 Bố trí động Trên hình (1.2a) bố trí động phía trước ngồi buồng lái sử dụng nhiều xe tải Ưu điểm: Dễ kiểm tra, bảo dưỡng, điều chỉnh, bố trí cấu điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số, thuận lợi Hình 1-2 Bố trí động ơtơ Nhược điểm: Hệ số  nhỏ, tầm nhìn người lái - Hình (1.2.b,c) động đặt phía trước, buồng lái ta thấy tầm nhìn lái xe tốt, nâng cao , song kiểm tra bảo dưỡng động khó Khắc phục nhược điểm người ta làm buồng lái lật (1.2.h) - Hình (1.2.d): động đặt đằng sau thường sử dụng xe con, xe khách Theo kiểu bố trí vị trí người lái ngồi tốt, khoang hành khách cách nhiệt tốt, kết cấu truyền lực gọn, tăng độ bám Việc điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số phức tạp - Hình (1.2.e): bố trí động sàn, thường sử dụng xe khách có ưu điểm phương án song làm giảm khoảng sáng gầm xe khó kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa Việc điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số từ xa nên phức tạp 1.3.4 Bố trí hệ thống truyền lực Có nhiều kiểu bố trí hệ thống truyền lực ôtô, tùy theo tổng số bánh xe số lượng bánh xe chủ động ôtô Ta ký hiệu x 2; x 4; x 4; 6x cơng thức bánh xe, số thứ biểu thị tổng số bánh xe xe (loại bánh kép tính bánh xe), số thứ hai số bánh xe chủ động Kiểu hệ thống truyền lực có ảnh hưởng lớn đến bố trí chung tồn xe Ở sơ đồ hình (1.3a) động đặt phía trước xe dẫn động cầu chủ động phía sau Sơ đồ tương đối phù hợp với ơtơ vận tải tận dụng lực bám xe đầy tải Theo sơ đồ trục truyền đăng tương đối dài nên người ta lắp ổ đỡ trung gian cho trục truyền, ta gặp ôtô Gaz 53, zil 130, MAZ, giải phóng Ở sơ đồ hình (1.3b) động cầu chủ động bố trí phía trước, nên kết cấu hệ thống truyền lực gọn (có thể động cầu chủ động đặt phía sau) Thơng thường loại bố trí sử dụng hệ thống treo độc lập Trong trường hợp toàn cụm động cơ, ly hợp, hộp số, truyền lực chính, vi sai lắp lên khung xe qua gối đỡ cao su đàn hồi Như cụm tổng thành khơng có chuyển động tương đối so với khung xe trình hoạt động Sự dịch chuyển tương đối bánh xe chủ động so với khung xe nhờ bán trục có hai khớp đăng đơn Với loại xe x x hình (1.3c, d k) có thêm hộp phân phối (8) để phân phối mômen xoắn đến cầu có thêm hộp trích cơng suất (7) để truyền mơmen xoắn đến tang tời (10) Có thể truyền động đăng đến cầu cầu sau từ hộp phân phối cầu cầu sau riờng (k) Hình 1.3 Sơ đồ bố trí hệ thèng truyÒn lùc Chƣơng TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC CƠ CẤU VÀ CHI TIẾT CỦA ƠTƠ Ơtơ hệ động lực học phức tạp, chuyển động với tốc độ cao loại đường khác nhau, tình trạng chịu tải khơng đơn giản Khi nghiên cứu độ bền kết cấu, chi tiết ôtô tải trọng tĩnh cần xét đến tải trọng động Thông qua tổng hợp tải trọng tĩnh, hệ số an toàn, thống kê xác suất tải trọng động, có chế độ tải trọng tính tốn thiết kế Trên loại ơtơ, giá trị lớn mômen xoắn M emax động xác định, ta coi Memax tải trọng tĩnh Tùy theo điều kiện sử dụng (khi xe chạy) có lúc cấu chi tiết ơtơ chịu tải trọng động lớn thời gian tác dụng ngắn Chúng ta sử dụng hệ số tải trọng động Tải trọng động Kđ = Tải trọng tĩnh Để biểu thị mức độ ảnh hưởng lúc có tải trọng động, ta xét số trường hợp thường gặp phát sinh tải trọng động 2.1 CÁC TRƢỜNG HỢP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG 2.1.1 Đóng ly hợp đột ngột Khi khởi hành ơtơ việc đóng ly hợp đột ngột sinh tải trọng động lớn, tốc độ góc phần bị động tăng lên nhanh thời gian ngắn dẫn đến xuất gia tốc góc mơmen quán tính Ta thấy xe bị giật mạnh động chết máy Hiện chưa có phương pháp giải tích để tính tốn tải trọng động sinh trường hợp Thường sử dụng công thức kinh nghiệm có khái niệm định tính: Kd   i 8 i (2-1) - : hệ số dự trữ mômen ly hợp - i: tỉ số truyền chung cho hệ thống truyền lực ứng với tay số nghiên cứu Kết thí nghiệm đóng ly hợp đột ngột xe A3-51 Khởi hành chỗ với tay số Hệ số Kđ nối ly hợp đột ngột 3,35 3,66 Tỉ lệ mômen động tĩnh ly hợp 1,67 1,82 2,03 2.1.2 Phanh mà không cắt ly hợp 2.1.2.1 Trong trình phanh Những trường hợp khẩn cấp người ta phanh ôtô không cắt ly hợp, lúc tải trọng động gây dạng mômen quán tính Đặc trưng trường hợp biểu diễn sơ đồ sau (hình 2.2): hành tinh liên kết với cần dẫn có trục quay đồng trục với bánh bao bánh mặt trời Hình 5.15: Cấu tạo chung bánh hành tinh Như ba trục có đường tâm quay dạng trục lồng gọi đường tâm trục cấu hành tinh Các trục quay tương Số lượng bánh hành tinh 2, 3, tuỳ thuộc vào cấu trúc chúng Các bánh hành tinh vừa quay xung quanh trục vừa quay xung quanh trục cấu hành tinh 5.3.2.2 Nguyên lý hoạt động cấu hành tinh Một cấu hành tinh bao gồm ba loại bánh răng: bánh mặt trời, bánh bao số bánh hành tinh lắp cần dẫn Cơ cấu hành tinh cấu ba bậc tự tương ứng với ba chuyển động trục bánh mặt trời, bánh bao cần dẫn Vì để có chuyển động từ đầu vào đến đầu ba bậc tự phải hạn chế Nguyên lý truyền động cấu hành tinh thể qua ba trường hợp sau đây: * Giảm tốc: Ở chế độ trạng thái tên gọi phần tử cấu hành tinh thể sau: Bánh bao: Phần tử chủ động Bánh mặt trời: Cố định Cần dẫn: Phần tử bị động Khi bánh bao quay theo chiều kim đồng hồ, bánh hành tinh quay xung quanh bánh mặt trời quay quanh trục theo chiều kim đồng hồ Điều làm cho tốc độ quay cần dẫn giảm xuống tuỳ thuộc số bánh bao bánh mặt trời (hình 5.16.a) 101 Hình 5.16.b: Chế độ tăng tốc Hình 5.16.a: Chế độ giảm tốc * Tăng tốc: Ở chế độ trạng thái tên gọi phần tử cấu hành tinh thể sau: Bánh bao : Phần tử bị động Bánh mặt trời: Cố định Cần dẫn : Phần tử chủ động Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, bánh hành tinh quay xung quanh bánh mặt trời chúng quay quanh trục theo chiều kim đồng hồ Điều làm cho bánh bao tăng tốc tuỳ thuộc số bánh bao bánh mặt trời (hình 5.16.b) * Đảo chiều: Ở chế độ trạng thái tên gọi phần tử cấu hành tinh thể sau: Bánh bao : Phần tử bị động Bánh mặt trời: Phần tử chủ động Cần dẫn : Cố định Bảng 61: Tốc độ chiều quay truyền hành tinh Cố định Bánh bao Bánh mặt trời Cần dẫn Phần tử dẫn động Phần tử bị động Tốc độ quay Bánh mặt trời Cần dẫn Giảm tốc Cần dẫn Bánh mặt trời Tăng tốc Bánh bao Cần dẫn Giảm tốc Cần dẫn Bánh bao Tăng tốc Bánh mặt trời Bánh bao Bánh bao Bánh mặt trời Giảm tốc Tăng tốc Chiều quay Cùng hướng với bánh chủ động Cùng hướng với bánh chủ động Đảo chiều bánh chủ động Khi bánh mặt trời quay theo chiều kim đồng hồ, bánh hành tinh lúc cần dẫn bị cố định nên tự quanh quay trục theo chiều 102 ngược chiều kim đồng hồ Điều làm cho bánh bao quay ngược chiều kim đồng hồ Lúc bánh bao giảm tốc phụ thuộc vào số bánh bao bánh mặt trời (hình 5.16.c) Tỉ số truyền truyền bánh hành tinh tính theo công thức sau: Tỉ số truyền = Số phần tử bị động Số phần tử chủ động Lƣu ý: Do bánh hành tinh hoạt động bánh trung gian nên số chúng không liên quan tới tỉ số truyền truyền hành tinh Trong truyền bánh hành tinh để xác định tỉ số truyền cần xác định số bánh bao, bánh mặt trời "số răng" cần dẫn Do cần dẫn khơng phải bánh khơng có nên ta sử dụng số tượng trưng Số cần dẫn tính tốn cơng thức sau: ZC = ZB + ZM Trong đó: ZC: số cần dẫn ZB: số bánh bao ZM: số bánh mặt trời Hình 5.16.c: Chế độ đảo chiều * Tỉ số truyền * Trong hộp số tự động khơng phải có truyền hành tinh mà hai nhiều Vì để có tỉ số truyền khác nhau, tức để cố định giải phóng phần tử cấu hành tinh người ta phải sử dụng phanh ly hợp 5.3.2.3 Nguyên lý hoạt động phanh hãm ly hợp * Phanh hãm (hình 5.17): Phanh hãm giữ cố định phận truyền hành tinh để đạt tỉ số truyền cần thiết Có hai loại phanh: 103 - Phanh nhiều đĩa loại ướt, loại phanh đĩa thép lắp cố định với vỏ hộp số đĩa ma sát quay khối với phận truyền hành tinh Khi cần phanh chúng bị ép vào để giữ cho phận truyền hành tinh cố định Hình 5.17: Phanh hãm - Phanh dải, loại phanh dải phanh bao quanh trống phanh, trống gắn với phận truyền hành tinh Khi phanh, dải phanh cố định xiết vào trống phanh để giữ cố định phận truyền hành tinh Ly hợp khớp chiều (hình 5.18): Hình 5.18: Ly hợp khớp chiều 104 Ly hợp dùng để nối truyền động từ biến mô đến truyền hành tinh Ly hợp nhiều đĩa loại ướt thường sử dụng hộp số tự động Nó bao gồm số đĩa thép số đĩa ma sát bố trí xen kẽ với Để điều khiển đóng mở ly hợp người ta sử dụng áp suất thuỷ lực Khớp chiều truyền hành tinh có cấu tạo nguyên lý tương tự khớp chiều stato biến mô 5.4 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG Hệ thống điều khiển hộp số tự động nhằm mục đích chuyển hố tín hiệu mức tải động tốc độ ơtơ thành tín hiệu thuỷ lực sở hệ thống điều khiển thuỷ lực thực việc đóng mở ly hợp phanh truyền hành tinh để tự động thay đổi tỉ số truyền hộp số phù hợp với chế độ hoạt động ôtô Hệ thống điều khiển hộp số tự động bao gồm hệ thống điều khiển thuỷ lực gồm có cácte dầu, bơm dầu để tạo áp suất thuỷ lực, loại van có chức khác nhau, khoang ống dẫn dầu để đưa dầu đến ly hợp phanh truyền hành tinh Hầu hết van hệ thống điều khiển thuỷ lực bố trí chung thân van nằm bên truyền hành tinh (Hydraulic Control Unit) Đây coi phận chấp hành hệ thống điều khiển Để điều khiển phận chấp hành hoạt động hệ điều khiển hộp số tự động cần có hai tín hiệu coi tín hiệu gốc, là: - Tín hiệu mức tải động cơ: theo độ mở bướm ga tín hiệu mức tải động tạo áp suất thuỷ lực (còn gọi áp suất bướm ga) đưa đến điều khiển thuỷ lực Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hệ thống điều khiển mơ tả hình 5.19 Hình 5.19: Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hệ thống điều khiển 105 - Tín hiệu tốc độ ơtơ: tín hiệu lấy từ van ly tâm dẫn động từ trục thứ cấp hộp số Tuỳ theo tốc độ ôtô van ly tâm tạo áp suất thuỷ lực (còn gọi áp suất ly tâm) đưa đến điều khiển thuỷ lực Áp suất ly tâm áp suất bướm ga làm cho van chuyển số điều khiển thuỷ lực hoạt động Độ lớn áp suất điều khiển độ dịch chuyển van từ chúng điều khiển áp suất thuỷ lực dẫn tới ly hợp phanh truyền hành tinh để thực chuyển số hộp số Với hai tín hiệu gốc hộp số tự động hoàn toàn tự động chọn tỉ số truyền hộp số cho phù hợp với điều kiện sử dụng cách tối ưu Tuy nhiên sức cản mặt đường liên tục thay đổi đột ngột phạm vi hẹp hệ điều khiển làm việc liên tục để thay đổi tỉ số truyền hộp số điều khơng cần thiết khơng có lợi Vì vậy, hoạt động van hệ điều khiển thuỷ lực phụ thuộc vào liên kết điều khiển tay Liên kết bao gồm cần cáp chọn số Mục đích liên kết điều khiển tay để hộp số tự động thay đổi tỉ số truyền dải hẹp phụ thuộc vào mức đặt cần chuyển số Cần chọn chế độ đặt vị trí tương ứng với cần chuyển số hộp số thường Nó nối với hộp số thông qua cáp hay nối Tuỳ theo điều kiện đường xá, lái xe chọn chế độ: bình thường, tiến hay lùi, số trung gian hay đỗ xe cách đặt cần chọn chế độ tương ứng với vị trí Thơng thường có chế độ sau: "D" (Drive): chế độ bình thường "2" (Second): dải tốc độ thứ hai "L" (Low): dải tốc độ thấp "N" (Neutral): vị trí trung gian (số 0) "P" (Park): đỗ xe Sơ đồ cấu tạo liên kết điều khiển tay thể hình 5.20 Hình 5.20: Sơ đồ cấu tạo liên kết điều khiển tay 106 Hệ thống điều khiển thuỷ lực hộp số tự động phức tạp, thân van Sơ đồ cấu tạo thân van thể hình 5.21 Về cấu tạo thân van bao gồm thân trên, thân thân van dẫn động tay Trong thân van có bố trí nhiều van đường dầu liên hệ van đường dầu dẫn đến ly hợp phanh truyền hành tinh Sơ đồ khối toàn hệ thống điều khiển thuỷ lực mơ tả hình 5.22 Chức van sơ đồ sau: - Van điều áp sơ cấp: điều chỉnh áp suất thuỷ lực bơm dầu tạo ra, tạo áp suất chuẩn làm sở cho áp suất khác như: áp suất ly tâm, áp suất bôi trơn, áp suất bướm ga - Van điều áp thứ cấp: tạo áp suất biến mô áp suất bôi trơn - Van điều khiển tay dẫn động cần chọn chế độ, mở khoang dầu đến van thích hợp cho tay số Hình 5.21: Cấu tạo thân van 107 Hình 5.22: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thuỷ lực - Van bướm ga tạo áp suất bướm ga tương ứng với góc mở bướm ga - Van điều biến bướm ga: áp suất bướm ga tăng lên vượt giá trị xác định, van làm giảm áp suất chuẩn van điều áp sơ cấp tạo - Van điều khiển ly tâm: tạo áp suất ly tâm tương ứng với tốc độ ôtô - Van cắt giảm áp: áp suất ly tâm trở nên cao so với áp suất bướm ga, van làm giảm áp suất bướm ga (do van bướm ga tạo ra) lượng định - Các van chuyển số (1-2, 2-3, 3-4): lựa chọn khoang (số 1-2), (số 2-3), (số 3-OD) áp suất chuẩn tác động lên truyền bánh hành tinh - Van tín hiệu khố biến mơ (chỉ có số ơtơ): định thời điểm đóng mở khố biến mơ truyền kết đến van rơle khố biến mơ - Van rơle khố biến mơ (chỉ có số ơtơ): chọn khoang chân khơng cho áp suất biến mơ, bật hay tắt ly hợp khố biến mơ - Các tích năng: làm giảm va đập pittơng đóng mở ly hợp phanh hoạt động 108 Chƣơng HỘP PHÂN PHỐI 6.1 KHÁI QUÁT VỀ HỘP PHÂN PHỐI Hộp phân phối dùng xe có nhiều cầu chủ động Cơng dụng để phân phối mơmen từ động đến cầu chủ động Trong hộp phân phối thường bố trí thêm số truyền nhằm tăng lực kéo cho bánh xe chủ động cần thiết Hình 6.1: Bố trí hộp phân phối ơtơ Các loại ôtô nhiều cầu chủ động nói chung có khả hoạt động đường xấu, nhằm đảm bảo tính động cần thiết ôtô Đối với ôtô du lịch số loại định hoạt động địa hình đường xấu bố trí nhiều cầu chủ động, lại chủ yếu hoạt động đường tốt nên có cầu chủ động Hộp phân phối đặt liền sau hộp số đặt tách rời riêng biệt sau hộp số thông qua truyền đăng 6.2 PHÂN LOẠI HỘP PHÂN PHỐI Tuỳ theo yếu tố để phân loại, hộp phân phối phân loại sau: 6.2.1 Theo cấp số truyền Dựa vào cấp số truyền hộp phân phối người ta chia hai loại sau: Hộp phân phối cấp số truyền (xem Hình 6.2) Hình 6.2: Các dạng sơ đồ cấu tạo hộp phân phối cấp a Dạng cấp có khớp gài; b Dạng cấp có vi sai cơn; c Dạng cấp có vi sai trụ * Hộp phân phối hai cấp số truyền 109 Trong hộp phân phối hai cấp số truyền thường bố trí cấp số truyền thẳng có tỉ số truyền i = cấp số truyền thấp có tỉ số truyền i > Sơ đồ cấu tạo hộp phân phối loại thể Hình 6.3 a b c Hình 6.3: Sơ đồ cấu tạo dạng hộp phân phối hai cấp 6.2.2 Theo tỉ lệ phân chia mơmen cầu Tuỳ theo tính chất sử dụng loại ôtô mà tỉ lệ phân chia mơmen thay đổi sau: * Tỉ lệ phân chia 1: loại thường sử dụng cho ơtơ du lịch với cấu bánh có kích thước hình học nhau, hay vi sai bánh côn đối xứng * Tỉ lệ phân chia khác 1: loại sử dụng cho ôtô với cấu vi sai bánh trụ kiểu cấu hành tinh hay vi sai bánh côn không đối xứng 6.2.3 Theo dạng điều khiển gài cầu - Dạng điều khiển tay: loại để điều khiển gài cầu thực tay thông qua cấu khí - Dạng điều khiển điện từ: thực rơle điện từ, điều khiển đóng ngắt dịng điện cơng tắc - Dạng điều khiển khí nén: loại thường sử dụng ôtô tải, lực điều khiển gài cầu thực cặp pittơng xi lanh khí nén - Dạng điều khiển tự động: loại thường sử dụng ôtô du lịch đại 6.3 CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ HỘP PHÂN PHỐI DÙNG TRÊN ÔTÔ DU LỊCH 6.3.1 Hộp phân phối ôtô Toyota Land Cruiser 4WD Sơ đồ cấu tạo hộp phân phối ôtô Toyota Land Cruiser 4WD thể hình 6.4 Trong hộp phân phối ngồi việc phân chia mơmen tới cầu cịn bố trí vi sai cầu Trục chủ động hộp phân phối có bố trí thêm bánh thẳng có gắn then hoa với trục để dẫn động trục trích cơng suất cho cụm tời Trục trung gian mang theo bánh lớn liên kết cố định với trục quay vỏ, bánh nhỏ nằm phía sau dùng để dẫn động trục thứ cấp, quay lồng khơng trục Bánh nhỏ nối với trục thông qua ống gài Khi ống gài nằm phía trước (vị trí H), bánh nhỏ quay không tải Khi ống gài nằm phía sau (vị trí L), bánh nhỏ truyền tải Ống gài dẫn động nhờ nạng gài kép nhằm thực gài số truyền đồng thời trục trung gian trục thứ cấp 110 Trên trục thứ cấp có vi sai bánh đối xứng Bộ vi sai đặt bên cạnh bánh nghiêng lớn Hai bánh lớn nhỏ tạo nên hai số truyền Giữa hai bánh ống gài đồng tốc có ba vị trí L - N - H Hình 6.4: Hộp phân phối ơtơ Toyota Land Cruiser 4WD Bộ vi sai gồm hai bánh mặt trời để truyền mômen trục cầu xe, hai bánh hành tinh quay trục hành tinh Vỏ hộp vi sai giá đỡ trục hành tinh, ghép bulông với bánh lớn (bánh truyền số thấp) Hai bánh mặt trời nối với trục cầu sau, nối với trục cầu trước Vỏ vi sai nối với trục lồng không gài với gài số truyền thấp số truyền cao 6.3.2 Hộp phân phối ôtô Mitsubishi Pajero 4WD Ơtơ Mitsubishi Pajero 4WD có nhiều loại khác nhau, điển hình loại sử dụng hộp phân phối hai cấp có truyền xích nối với cầu trước Hộp phân phối có bố trí vi sai trung tâm Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hộp phân phối thể Hình 6.5 Cấu tạo hộp phân phối bao gồm hai khối: khối tạo hai cấp số truyền khối vi sai trung tâm có truyền xích nối với dẫn động cầu trước Khối tạo hai cấp số truyền gồm hộp giảm tốc thuộc loại ba trục cấu trúc sơ đồ Hình 6.5.b Trong trục chủ động hộp phân phối nối với trục bị động hộp số dạng công xôn ổ đỡ hai dãy Bánh liền trục chủ động đồng thời đóng vai trị ổ đỡ trục thứ cấp Trục trung gian lắp cố định vỏ bánh quay lồng khơng trục (có bánh răng) Trục thứ cấp mang theo ống gài số, bánh lồng khơng trục Ống gài có ba vị trí tính từ đầu xe lại: vị trí - số truyền thẳng (i = 1), vị trí - vị trí trung gian, vị trí - số truyền thấp (i > 1) Trục thứ cấp nối thẳng phía sau ghép then hoa với trục bánh vi sai 111 Khối vi sai truyền xích dẫn động cầu trước bao gồm vi sai đối xứng bánh côn Vỏ vi sai dẫn động thông qua trục bánh vi sai Các bánh mặt trời nối với trục dẫn động hai cầu trước sau a b Hình 6.5: Sơ đồ cấu tạo hộp phân phối ôtô Mitsubishi Pajero 4WD 6.3.3 Hộp phân phối ôtô Lancia Hộp phân phối ôtô Lancia có vi sai trụ, ly hợp ma sát truyền xích Cấu tạo hộp phân phối hình 6.6 Hộp phân phối có tỉ lệ phân bố mômen cầu theo quan hệ Trong đó: MT, MS: mơmen phân cầu trước cầu sau Hình 6.6: Hộp phân phối ơtơ Lancia 112 M T 36  M S 64 Khoá vi sai ly hợp ma sát, làm việc tuỳ theo chênh lệch lực bám thực tế cầu Ly hợp khơng có khả điều chỉnh lực ma sát thuộc loại ly hợp nhiều đĩa làm việc dầu Hộp phân phối có cấp số truyền Bộ truyền xích dùng để truyền mơmen trục dẫn động cầu trước Hộp phân phối thuộc loại toàn thời gian làm việc chế độ hai cầu chủ động 6.4 CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ HỘP PHÂN PHỐI DÙNG TRÊN ƠTƠ TẢI 6.4.1 Hộp phân phối hai cấp khơng thƣờng xuyên gài cầu trƣớc Hộp phân phối hai cấp loại bao gồm bốn trục năm bánh Trục chủ động hộp phân phối gối đầu lên vỏ đầu hốc rỗng trục bị động số ổ bi Trên trục có bánh ăn khớp then hoa di trượt trục Trục bị động dẫn động cầu sau chế tạo liền với bánh gối vỏ hai ổ bi Trục trung gian gối vỏ hai ổ bi Trên trục có lắp hai bánh răng, bánh nhỏ số di trượt then hoa với trục, bánh lớn số cố định trục then hoa (không di trượt) Trục bị động dẫn động cầu trước số gối vỏ hai ổ bi Trên có bánh số 9, bánh ăn khớp then với trục cố định không di trượt trục Hình 6.7: Hộp phân phối hai cấp không thường xuyên gài cầu trước 1: Trục chủ động, 2,4,6,7,9: Bánh răng, 3,5,8: Trục bị động Nguyên lý làm việc hộp phân phối mô tả sau: * Cấp nhanh: chạy cầu chủ động phía sau bánh di trượt số trục gạt sang phải để ăn khớp với bánh số liền trục bị động Lúc mơmen truyền thẳng từ trục sang trục đến cầu chủ động phía sau Khi bánh di trượt số nằm vị trí trung gian trục bị động dẫn động cầu trước chưa truyền mômen Nếu muốn gài cầu trước người ta gạt bánh di trượt số dịch chuyển sang phải ăn khớp với bánh bánh mômen truyền đến trục bị động để dẫn động cầu trước * Cấp chậm: trường hợp cần tăng lực kéo cầu chủ động người ta sử dụng cấp số truyền thấp Ở cấp số truyền bánh di trượt số 113 trục chủ động gạt sang bên trái ăn khớp với bánh số bánh di trượt số trục trung gian gạt sang bên phải ăn khớp với bánh số số Khi đường truyền mômen từ trục chủ động đến bánh 7, đến trục 5, đến bánh 6, đến bánh cuối đến trục bị động để dẫn động cầu sau cầu trước Như số truyền thấp hộp phân phối dẫn động hai cầu sau trước chủ động 6.4.2 Hộp phân phối hai cấp gài hai cầu thƣờng xuyên có vi sai cầu Hộp phân phối có bốn trục: trục chủ động 1, trục trung gian 5, trục bị động dẫn động cầu sau trục bị động dẫn động cầu trước 9; năm bánh trụ; vi sai côn đối xứng; hai ống gài Hình 6.8: Hộp phân phối hai cấp gài hai cầu thường xuyên có vi sai cầu Trục chủ động số gối vỏ hai ổ bi hai phía trục có lắp hai bánh răng: bánh nhỏ bánh lớn Hai bánh quay trơn trục Giữa hai bánh có bố trí ống gài với mục đích để truyền mơmen từ trục tới hai bánh quay trơn nói Trục trung gian chế tạo liền với hai bánh (một nhỏ, lớn) gối vỏ ổ bi Bộ vi sai hai nửa trục bị động bố trí thành khối đồng trục gối vỏ ổ bi Vỏ vi sai lắp với bánh trụ bulông, bánh ăn khớp thường xuyên với bánh nhỏ trục trung gian Vì hai cầu chủ động thường xuyên dẫn động nên hộp phân phối phải bố trí vi sai Trong vi sai cịn có cấu khố vi sai nhờ ống gài số 10 Nguyên lý làm việc hộp phân phối mô tả sau: * Cấp nhanh: hộp phân phối sử dụng cấp nhanh lúc ống gài gạt sang phía trái để truyền mômen từ trục chủ động sang bánh lớn số Từ bánh số mômen truyền sang bánh vỏ vi sai thông qua bánh nhỏ trục trung gian Mômen truyền đến vỏ vi sai, đến 114 bánh hành tinh, đến bánh mặt trời 7, đến hai nửa trục bị động để dẫn động cầu * Cấp chậm: hộp phân phối sử dụng cấp chậm lúc ống gài gạt sang phía phải để truyền mơmen từ trục chủ động sang bánh nhỏ số Từ bánh số mômen truyền sang bánh vỏ vi sai thông qua bánh lớn nhỏ trục trung gian Mômen truyền đến vỏ vi sai, đến bánh hành tinh, đến bánh mặt trời 7, đến hai nửa trục bị động để dẫn động cầu Bộ vi sai bố trí cầu nhằm mục đích cho phép hai nửa trục bị động dẫn đến cầu chủ động quay sai khác trường hợp lý mà bánh xe cầu chủ động có số vòng quay khác Do nguyên lý làm việc vi sai đối xứng nên hai cầu giảm khả bám bị trượt mômen dẫn đến cầu giảm Để khắc phục nhược điểm vi sai có khố cứng vi sai Cơ cấu gồm ống khoá 10 ăn khớp then hoa với vỏ vi sai, cịn nửa trục bị động có vành Khi muốn gài cứng vi sai người ta gạt ống khoá 10 dịch chuyển sang trái ăn khớp với vành nửa trục Trong trường hợp vỏ vi sai bán trục nối cứng nửa trục bị khố cứng so với vỏ vi sai 115 ... ë ih1 l [KJ/m2] ë i L [KJ] ë ih2 l [KJ/m2] ë i r h1 r h2 ZAZ-968M BAZ- 210 1 GAZ-24 GAZ-53A ZIL -1 3 0-7 6 KAMAZ-53 212 KAMAZ-5 410 KAMAZ-5 511 MAZ-500A-8926 MAZ-5335 2-8 86 MAZ-533 6-8 378 SCANIA LB -1 1 1 SCANIA... truyền lực; - đệm; - bulông; - vỏ ly hợp; 10 - đệm cách nhiệt; 11 - lò xo ép; 12 - vỏ ly hợp; 13 - bi "T"; 14 - bạc mở; 15 - lò xo hồi vị bạc mở; 16 - ống trượt; 17 - mở; 18 - đòn mở; 19 - đai ốc... gian; - đĩa bị động; - đĩa ép; - bulông hạn chế; - lò xo ép; - vỏ ly hợp; - bạc mở; 10 - trục ly hợp; 11 - bàn đạp ly hợp; 12 - lò xo hồi vị bàn đạp ly hợp; 13 - kéo; 14 - mở; 15 - bi "T"; 16 - đòn