- Tính chất: Chuyên đề khung gầm thực chất là một môn học cập nhật thêm cho HSSV toàn bộ những hệ thống truyền động và điều khiển đang được áp dụng ô tô hiện đại bao gồm: Hộp số DCT, Hộp
HỘP SỐ LY HỢP KÉP DCT - DUAL-CLUTCH TRANSMISSION
Hộp số ly hợp kép là gì?
1.1.1 Định nghĩa và quá trình phát triển của DCT
Hộp số ly hợp kép (DCT) (đôi khi được gọi là hộp số ly hợp kép) là một loại hệ thống truyền động đa tốc độ trên xe, sử dụng hai ly hợp riêng biệt cho bộ bánh răng chẵn và lẻ Thiết kế này thường tương tự như hai hộp số tay riêng biệt với bộ ly hợp tương ứng được chứa trong một vỏ và hoạt động như một bộ phận Trong các ứng dụng ô tô và xe tải, DCT hoạt động như một hộp số tự động, không cần người lái điều khiển để sang số
DCT đầu tiên được sản xuất là hộp số tự động Easidrive được giới thiệu trên chiếc xe cỡ trung Hillman Minx năm 1961 Tiếp theo là nhiều loại máy kéo Đông Âu khác nhau trong suốt những năm 1970 (sử dụng thao tác thủ công thông qua một bàn đạp ly hợp duy nhất), sau đó là xe đua Porsche 962 C vào năm 1985 DCT đầu tiên của kỷ nguyên hiện đại được sử dụng trên chiếc Volkswagen Golf R32 năm 2003 Kể từ cuối những năm
2000, DCT ngày càng trở nên phổ biến và thay thế hộp số tự động thủy lực trong nhiều mẫu ô tô khác nhau
Hình 1 1 Bố trí khoang lái xe Volkswagen VW Golf R32
Vào trong xe, toàn bộ hệ thống tương tự như được trang bị hộp số tự động (HSTĐ), không bàn đạp ly hợp, cần chuyển số với các chế độ D(Drive), S(Sport) như Tiptronic và Multitronic(trên HSTĐ), 2 cần bẩy hình mái chèo gắn trên vôlăng cho phép chuyển số và kích hoạt chế độ Tự động hay Số tay(Cho dù cần chuyển số đang ở chế độ
Tự động).Có bảng hiển thị dễ dàng cho người lái nhận biết đang ở chế độ nào Khởi động xe, chẳng hạn như ở chế độ D(Drive), nhấn bàn đạp ga, chiếc xe bắt đầu vọt đi không khác gì 1 chiếc xe được trang bị HSTĐ Trừ khi bạn là chuyên gia hoặc người đã biết, phần lớn người lái lúc này đều nghĩ rằng đây là chiếc xe được trang bị HSTĐ, quá trình
Hình 1 2 Các vị trí tay số của hộp số DCT.
Cấu tạo – Nguyên lý hoạt động
1.2.1 Cấu tạo hộp số DCT
Về cấu tạo bên trong hộp số có 4 trục gồm 2 trục sơ cấp và 2 trục thứ cấp, 1 trục số lùi
Hình 1 3 Sơ đồ nguyên lý hộp số ly hợp kép 02E DQ250
Mô-men xoắn được truyền vào ly hợp tương ứng thông qua cần dẫn đỡ đĩa bên ngoài Bằng cách đóng ly hợp, mô-men xoắn được truyền đến cần dẫn đỡ đĩa bên trong và sau đó đến trục sơ cấp tương ứng Luôn luôn có một bộ ly hợp nhiều đĩa được kích hoạt trong bộ ly hợp kép
Ly hợp K1 là ly hợp ngoài và truyền mô-men xoắn tới trục đầu vào 1 cho số 1, số 3 và Bánh răng số 5 và số lùi Tăng áp suất dầu hộp số trong khoang áp suất chất lỏng ly hợp K1 sẽ đóng ly hợp Kết quả là piston 1 di chuyển và ép các đĩa ly hợp K1 cùng nhau
Mô men xoắn được truyền tới trục sơ cấp 1 bằng ly hợp nhiều đĩa Khi ly hợp mở, lò xo màng đẩy piston 1 trở lại vị trí ban đầu
15 sẽ đóng ly hợp Kết quả là piston 2 di chuyển và ép các đĩa ly hợp K2 cùng nhau Mô men xoắn được truyền tới trục sơ cấp 2 bằng ly hợp nhiều đĩa Khi ly hợp mở, lò xo cuộn đẩy piston 2 trở lại vị trí ban đầu
Mô men xoắn của động cơ được truyền tới trục sơ cấp bằng ly hợp nhiều đĩa K1 và K2
Trục sơ cấp 2 là trục rỗng và được ghép nối với bộ ly hợp nhiều đĩa K2 bằng các rãnh then bên ngoài
Các bánh răng tay số 6, số 4 và số 2 nằm trên trục đầu vào 2 Có một bánh răng được sử dụng chung cho tay số 6 và tay 4 Bánh tạo xung từ thuộc cảm biến tốc độ trục sơ cấp 2 G502 là nằm cạnh bánh răng tay số 2 Cảm biến này đo tốc độ đầu vào trục sơ cấp
Trục sơ cấp 1 quay bên trong một ống rỗng đó là trục đầu sơ cấp 2 Nó được kết nối với ly hợp nhiều đĩa K1 bằng trục ngoài Bánh răng tay số 5, một bánh răng chung cho số 1 và số lùi và bánh răng cho tay số 3 là nằm ở trục sơ cấp 1
Bánh tạo xung từ thuộc cảm biến tốc độ trục sơ cấp 1 G501 là giữa bánh răng tay số 1, tay số lùi và tay số 3 Cảm biến này đo tốc độ đầu vào trục sơ cấp 1
Giống như có hai trục sơ cấp, có hai trục thứ cấp trong hộp số ly hợp kép Chiều dài tổng thể của hộp số được rút ngắn bằng cách sử dụng một bánh răng thông thường trên các trục sơ cấp bánh răng tay số 1 và tay số lùi, cũng như một bánh răng chung cho tay số 4 và tay số 6
Các tay số ra trên trục thứ cấp 1
- Bốn bánh răng điều khiển đồng bộ cho tay số 1, số 2, số 3 và số 4
- Bánh răng đầu ra trục thứ cấp kết nối với bánh răng vành chậu bộ vi sai
Hình 1 10 Vị trí lắp đặt trục thứ cấp 1 trong hộp số
Các tay số ra trên trục thứ cấp 2
- Một bánh tạo xung truyền ra báo tốc độ động cơ (vòng/phút)
- Các bánh răng điều khiển tay số 5 và số 6 cũng như bánh răng tay số lùi
- Bánh răng đầu ra trục thứ cấp kết nối với bánh răng vành chậu bộ vi sai
Hình 1 12 Vị trí lắp đặt trục thứ cấp 2 trong hộp số
Trục bánh răng số lùi làm thay đổi hướng quay của thứ cấp 2 và, kết quả là cũng thay đổi hướng quay của các bánh răng cho bộ truyền động cuối cùng của bánh răng vi sai Nó được nối với bánh răng số 1 và bánh răng chung số lùi trên trục sơ cấp 1 và với bánh răng số lùi điều khiển trên trục thứ cấp 2
Hình 1 14 Vị trí lắp đặt trục số lùi trong hộp số
Cả hai trục thứ cấp đều truyền mô-men xoắn tới bánh răng vành chậu bộ vi sai Bánh răng vi sai truyền mô-men xoắn thông qua hệ thống truyền động đến các bánh xe chủ động Bánh khóa vị trí đỗ xe được tích hợp vào bộ vi sai
Hình 1 16 Vị trí lắp đặt bộ vi sai trong hộp số
1.2.1.6 Cơ cấu khóa đỗ xe
Khóa đỗ xe được tích hợp lắp ráp vào bánh răng vi sai để giúp đảm bảo hoàn toàn dừng xe và ngăn chặn xe khỏi việc vô tình lăn đi khi phanh tay không được kích hoạt Khóa đỗ xe được điều khiển cơ học bằng cáp kết nối giữa cần số và vị trí khóa đỗ xe ở hộp số Chức năng duy nhất của cáp kết nối là để vận hành khóa đỗ xe
Khóa đỗ xe được kích hoạt bằng cách chuyển số cần số ở vị trí “P”, kết quả là khóa đỗ xe sẽ ăn khớp với răng của bánh khóa đỗ xe Một lò xo hãm khóa đòn bẩy tại chỗ và đặt khóa đỗ xe vào vị trí của nó Nếu khóa đỗ xe không khóa vào khoảng trống giữa các răng của bánh khóa đỗ xe thì lò xo sẽ bị nén Nếu như xe di chuyển, khóa đỗ xe sẽ khóa vào khoảng trống tiếp theo của bánh khóa đỗ xe Khóa vị trí đỗ xe được mở bằng cách chuyển cần số ra khỏi chữ “P” Thanh trượt được đẩy trở lại ngay vào vị trí ban đầu của nó và lò xo nén 2 đẩy khóa đỗ xe ra khỏi khoảng trống của bánh khóa đậu xe
Hình 1 18 Cấu tạo cơ cấu khóa số
1.2.2 Hoạt động hộp số DCT
Nguyên lý làm việc có thể hình dung được thông qua sơ đồ mô phỏng đơn giản sau:
23 dầu thuỷ lực nên nó có thể trượt ngay ở tốc độ không cao, vì vậy nó có thể giữ cho xe trườn từ từ tại số 1 như trên Hộp số Tự động Nhấn ga mạnh thêm nữa và ly hợp sẽ gài hoàn toàn với trục và công suất tại số 1 lúc này mới được truyền 100%
Một đặc điểm độc đáo của hộp số với hệ thống điều khiển kiểu này là cho phép người lái đồng thời giữ cả 2 pedal ga và phanh cùng lúc (Như lúc xuất phát của những chiếc F1 trong cuộc đua) Ở chế độ S(Sport) (Tắt hệ thống Stability Control) khi số vòng quay động cơ đạt khoảng 3200 vòng/phút Nhả bàn đạp phanh và chiếc xe sẽ trình diễn màn xuất phát tốc độ bằng pha trượt bánh ngoạn mục
Khi BR tốc độ số 1 ăn khớp trên trục ra của nó(Xe đang hoạt động ở số 1), hệ thống sẽ tình toán và gài sẵn khớp bánh răng tốc độ số 2 trên trục ra kia(nhưng ly hợp chưa được nối để truyền động cho trục này)(Quá trình gài sẵn số này gọi là PRE- SELECT) Vào thời điểm chuyển số, ly hợp nối trục của Bánh răng 1 sẽ nhả đồng thời nối ly hợp kia với trục ra tương ứng dẫn động BR2(Vào số 2) Để chuẩn bị cho quá trình chuyển số tuyến theo, hệ thống sẽ tính toán và gài sẵn số tiếp theo phù hợp nhưng ly hợp thì chỉ được đóng khi sự chuyển số được thực hiện Không có tiếng rít, sự chậm trễ, và giật Hoàn toàn được tính toán bằng máy tính, quá trình chuyển số là tăng hay giảm là rất chính xác và phù hợp với yêu cầu của người lái
Thời gian chuyển số diễn ra rất nhanh khoảng 0.3-0.4 giây Quá trình chuyển số từ số 6 xuống số 2 có thể chỉ diễn ra khoảng 0.9 giây, cách chuyển số như sau: Số 6=> số 5
Ưu - nhược điểm hộp số DCT
Hộp số ly hợp kép (DCT) là loại hộp số tay tự động sử dụng hai bộ ly hợp riêng biệt để gài và ngắt bánh răng Dưới đây là một số ưu điểm và nhược điểm của DCT: Ưu điểm:
Trải nghiệm lái mượt mà: DCT mang lại trải nghiệm lái mượt mà hơn so với hộp số sàn vì người lái không cần phải vận hành bàn đạp ly hợp hoặc sang số bằng tay Điều này có thể giúp việc lái xe dễ dàng hơn và ít mệt mỏi hơn, đặc biệt khi có mật độ giao thông đông đúc
Hiệu suất sử dụng nhiên liệu tốt hơn: DCT tiết kiệm nhiên liệu hơn hộp số tự động truyền thống vì chúng có thể tối ưu hóa công suất đầu ra của động cơ bằng cách chọn cấp số phù hợp nhất với điều kiện lái xe
Khả năng tăng tốc tốt hơn: DCT có thể cải thiện khả năng tăng tốc bằng cách chuyển số nhanh hơn và duy trì động cơ ở tốc độ RPM cao hơn
Giá thành: DCT thường đắt hơn hộp số tự động hoặc số tay truyền thống do thiết kế và sản xuất phức tạp
Bảo trì: DCT yêu cầu bảo trì nhiều hơn hộp số tự động hoặc số tay truyền thống do thiết kế phức tạp và nhiều bộ phận chuyển động hơn
Quá trình điều khiển: DCT có thể mất một thời gian để làm quen, đặc biệt đối với những người lái xe đã quen với hộp số tay Một số người lái xe có thể nhận thấy việc thiếu bàn đạp ly hợp vật lý hoặc kiểu chuyển số bất thường khiến họ mất phương hướng
Tích tụ nhiệt: DCT dễ bị tích tụ nhiệt trong quá trình sử dụng nhiều, có thể gây hao mòn các bộ phận truyền động và dẫn đến giảm tuổi thọ
Nhìn chung, DCT cung cấp khả năng sang số nhanh hơn và mượt mà hơn cũng như cải thiện hiệu suất sử dụng nhiên liệu, nhưng chúng có chi phí cao hơn và cần bảo trì nhiều hơn Người lái xe cũng có thể cần phải điều chỉnh theo kiểu chuyển số độc đáo và thiếu bàn đạp ly hợp vật lý.
Cách sử dụng hộp số ly hợp kép an toàn
Cách lái xe hộp số ly hợp kép cũng tương tự như cách lái xe số tự động Quá trình chuyển số hoàn toàn tự động nên người lái không cần điều khiển chuyển số hay đạp côn như lái xe số sàn
Hình 1 20 Cách sử dụng hộp số ly hợp kép cũng như xe số tự động truyền thống
Ký hiệu trên xe hộp số ly hợp kép cũng giống ký hiệu xe số tự động Các dòng xe số ly hợp kép cũng được nhà sản xuất trang bị lẫy chuyển số hay chế độ chuyển số tay Tuy nhiên khi sử dụng xe hộp số ly hợp kép, nhất là với loại hộp số kép khô, người lái nên lưu ý một số điều sau để tránh tình trạng hộp số bị quá nhiệt Nguyên nhân hộp số ly hợp kép khô bị quá nhiệt chủ yếu là do xe đi/dừng liên tục trong thời gian dài, làm ly hợp bị ma sát nhiều Bởi ly hợp ma sát càng nhiều thì nhiệt độ hộp số sẽ càng cao Khi hộp số bị quá nhiệt, các ly hợp dễ bị mất độ bám, gây ra hiện tượng trượt số, không ăn số…Do đó để tránh lỗi hộp số ly hợp kép bị quá nhiệt, người lái nên:
- Không giữ xe đứng dốc bằng cách mớm chân ga
- Hạn chế đi/dừng xe liên tục với quãng lăn bánh ngắn như vài chục cm đến 1 m
- Không đạp phanh và đạp chân ga cùng lúc Chỉ lái xe bằng chân phải với nguyên
29 nguội tự nhiên Thông thường thời gian cần để hộp số nguội cũng sẽ được thông báo trên màn hình đa thông tin sau vô lăng.
HỘP SỐ CVT - CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION
Hộp số CVT là gì?
Hộp số vô cấp CVT là cụm từ viết tắt của Continuously Variable Transmission là một dạng hộp số có khả năng thay đổi tỷ số truyền động liên tục mà không phân chia theo từng cấp số giống hộp số 4,5,6 cấp Hộp số CVT hoạt động dựa trên dây đai và 2 hệ Puly thay vì sử dụng bánh răng như các loại hộp số khác.
Lịch sử hình thành của hộp số CVT
Trở thành một trong số các loại hộp số ô tô phổ biến hiện nay, hộp số vô cấp CVT đã trải qua hơn 500 năm hình thành và phát triển Hình thái đầu tiên của hộp số vô cấp được Leonardo Da Vinci phác hoạ vào năm 1490 Tuy nhiên nó vẫn đang ở trên giấy và chưa được đưa vào thực tiễn Đến năm 1879, Milton Reeves phát minh ra hộp số vô cấp CVT ứng dụng đầu tiên
31 Đến năm 1886, hộp số con lăn đầu tiên được ra mắt và đăng ký bản quyền sáng chế bởi Benz và Daimler Sau đó, năm 1935, Adiel Dodge cũng nhận bằng sáng chế của
Mỹ về CVT kiểu con lăn
Năm 1939, hộp số tự động toàn phần dựa trên một hệ thống bánh răng hành tinh ra đời, đánh dấu cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển của hộp số CVT Từ năm 1940 trở về sau, CVT đã có nhiều bước phát triển vượt bậc và được ứng dụng rộng rãi hơn
Tháng 2 năm 1958, sau 4 năm phát triển hộp số vô cấp, hãng xe tải DAF tại triển lãm xe ô tô Hà Lan đã trình diễn một chiếc ô tô 4 chỗ nhỏ chạy bằng hệ thống dây đai Ngay sau buổi triển lãm, 4000 chiếc xe dạng này của DAF đã được đặt hàng Đến năm
1959, hãng xe DAF bắt đầu bán những mẫu xe đầu tiên trên thế giới với trang bị hộp số biến thiên liên tục
Những tiến bộ vượt bậc trên đã tạo động lực cho nhiều hãng xe tập trung cải tiến hộp số vô cấp và trang bị trên những dòng xe bán ra Năm 1987, tại Tokyo, hãng xe Subaru phát hành mẫu xe Justy với hệ thống CVT điều khiển điện tử Tuy nhiên, mẫu xe này không được thị trường ưa chuộng vì tiếng ồn động cơ và sự lo ngại về độ an toàn
Không lâu sau đó, các công ty khác đã tiếp tục cho ra mắt những phiên bản xe riêng được trang bị hộp số CVT và gặt hái được những thành tựu nhất định Ford và Fiat lần lượt phát hành phiên bản dây đai thép trên Fiesta và Uno vào năm 1987, 2 mẫu xe này trở thành những chiếc xe phổ thông đầu tiên của châu u được trang bị hệ thống CVT Đến năm 1992, Nissan đã cộng tác cùng Fuji Heavy Industries phát triển hệ thống N-CVT (CVT hình xuyến) của riêng mình Hệ thống hộp số vô cấp hình xuyến này được trang bị bộ chuyển đổi mô-men xoắn cho phép mô-men xoắn với cường độ cao hơn, nhờ đó công suất được tối ưu hơn - đánh dấu một cột mốc đáng nhớ trong lịch sử phát triển CVT
Công cuộc phát triển hộp số vô cấp vẫn chưa dừng lại ở đó, năm 2002 Saturn Vue cũng cho ra đời chiếc Saturn đầu tiên sử dụng CVT Sau đó vào năm 2005, mẫu xe này đã được thay thế bằng loại hộp số khác
Vào năm 2004, Ford cũng bắt đầu trang bị hộp số vô cấp trên một số mẫu ô tô mới
Sự kiện này đánh dấu bước đầu đẩy mạnh công cuộc phát triển CVT của hãng với nhiều mẫu xe được đưa ra thị trường như Ford Fiesta, Ford Five Hundred, Thời điểm đó, có thể nhận xét rằng hộp số vô cấp trở thành “cơn sốt” đối với các dòng xe cỡ nhỏ 4 đến 5 năm chỗ ngồi
Sau những công cuộc “cách mạng” về hộp số tự động vô cấp, CVT đã được mài dũa để đạt đến mức gần như hoàn thiện về hình thái thiết kế so với hiện nay.
Cấu tạo & nguyên lý hoạt động hộp số CVT
2.3.1 Cấu tạo hộp số CVT
Hình 2 1 Sơ đồ cấu tạo hộp số CVT
Hình 2 2 Sơ đồ nguyên lý hộp số CVT
Sử dụng một cụm ly hợp biến mô nhỏ gọn và có hình xuyến
Sử dụng cấu trúc giảm chấn có thể thực hiện thao tác khóa bắt đầu ở dải tốc độ thấp Cái này hấp thụ sự dao động của mô-men xoắn động cơ và mang lại sự thoải mái tuyệt vời khi lái xe
Hình 2 3 Cấu tạo bộ biến mô
2.3.1.2 Bộ phận pulley và đai thép (Cơ chế thay đổi tỷ lệ ròng rọc vô cấp) của hộp số CVT
Bộ phận pulley và đai thép bao gồm một đai thép và một cặp pulley có piston (pulley sơ cấp và pulley thứ cấp) Để thay đổi tỷ số truyền, độ rộng của rãnh pulley được thay đổi bằng cách điều khiển áp suất thủy lực Điều này cho phép thay đổi liên tục tỷ số truyền Hơn nữa, một phạm vi tỷ số truyền lớn được tạo ra để đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu tuyệt vời Điều khiển áp suất thuỷ lực tới piston thứ cấp ở pulley thứ cấp điều khiển tối ưu áp suất kẹp đai cần thiết để truyền mô-men xoắn giữa các pulley
Cấu trúc piston đôi được sử dụng cho pulley chính 2 áp suất thủy lực được tạo ra ở các buồng được đặt song song, ép đai Cấu trúc ròng rọc này làm giảm đường kính ngoài của buồng áp suất thủy lực và cung cấp một hệ thống được thiết kế nhỏ gọn
Hình 2 4 Vị trí bộ phận pulley và đai thép
Hình 2 5 Cấu tạo bộ phận pulley và đai thép
Hình 2 6 Hoạt động của pulley CVT
2.3.1.3 Đai thép của hộp số CVT Đai thép bao gồm các phần tử kim loại và 2 hàng vòng thép Ngược lại với dây xích và đai chữ V truyền công suất thông qua việc sử dụng lực kéo, đai thép sử dụng tác động nén (đẩy lực) của các phần tử để truyền công suất
Hình 2 7 Cấu tạo đai thép hộp số CVT
2.3.1.4 Cơ cấu chuyển đổi số tới và lùi
Một bộ bánh răng hành tinh bánh răng đơn được sử dụng như một cơ cấu điều khiển chuyển mạch để cho phép tiến hoặc lùi hoạt động
Cơ cấu này bao gồm một bộ phanh số lùi để khóa cần dẫn bộ bánh răng hành tinh và một ly hợp tiến để kết nối truyền lực dẫn động của động cơ tới bánh răng mặt trời hành tinh
Buồng khử áp suất dầu ly tâm được đặt trên ly hợp phía trước khử bỏ áp suất thủy lực ly tâm được tạo ra bởi sự quay của ly hợp và cải thiện thời gian đáp ứng áp suất thủy lực
Hình 2 8 Cấu tạo cơ cấu chuyển đổi số tới và lùi
2.3.1.5 Hộp số giảm tốc và bộ vi sai
Hộp giảm tốc làm giảm tốc độ đầu ra từ bộ đai ròng rọc và truyền đến bộ truyền động cuối cùng bánh răng
2 vòng bi độc lập hỗ trợ bánh răng truyền động giảm tốc để cho phép tương tác tối ưu với bộ truyền động bánh răng Điều này giúp giảm tiếng ồn đáng kể
Bộ vi sai cầu trước loại 2 bánh răng sử dụng bánh răng xoắn làm cơ cấu giảm tốc và bánh răng côn thẳng như cơ cấu bánh răng vi sai
Hình 2 9 Hộp số giảm tốc và bộ vi sai
2.3.1.6 Cơ cấu khóa đỗ xe
Cơ cấu khóa đỗ xe được sử dụng trên pulley thứ cấp Sự ăn khớp của chốt khóa đỗ xe với bộ khóa đỗ xe tích hợp với pulley thứ cấp khóa chuyển động của xe
Khi lái xe ở tốc độ thấp, bề rộng rãnh pulley sơ cấp lớn và bề rộng rãnh pulley thứ cấp nhỏ tỷ số truyền giảm xe chạy ở chế độ số mạnh
Khi lái xe ở tốc độ cao, bề rộng rãnh pulley sơ cấp nhỏ và bề rộng rãnh pulley thứ cấp lớn tỷ số truyền tăng xe chạy ở chế độ số nhanh
Hình 2 11 Hoạt động của pulley và đai thép hộp số vô cấp CVT
Hoạt động cơ chế chuyển đổi số tới và lùi
Trong quá trình chuyển động tiến, ly hợp tiến đóng Lực truyền động từ động cơ được truyền tới bộ đai ròng rọc thông qua trục sơ cấp và bánh răng mặt trời
Hình 2 12 Hoạt động số tới
Trong quá trình chuyển động lùi, ly hợp tiến được nhả ra và phanh lùi được kích hoạt Điều này ngăn chặn cần dẫn hành tinh quay, làm dừng chuyển động quay quỹ đạo của các bánh răng nhỏ Đầu vào lực truyền động từ động cơ được truyền tới bánh răng bao rồi đến bánh răng mặt trời thông qua các bánh răng chủ động Các hướng quay của lực truyền động từ động cơ bị đảo ngược và sau đó lực truyền động này được truyền tới pulley sơ cấp
Dòng truyền công suất số D với tỉ số truyền giảm
Hình 2 14 Dòng truyền công suất số D với tỉ số truyền giảm
Dòng truyền công suất số D với tỉ số truyền tăng
Dòng truyền công suất ở vị trí số N
Hình 2 16 Dòng truyền công suất ở vị trí số N
Dòng truyền công suất ở vị trí số R
Ưu nhược điểm của hộp số CVT
Một ưu điểm khác của hộp số tự động vô cấp CVT là người lái xe có thể vận hành xe một cách đơn giản và dễ dàng Cách lái tương tự như hộp số tự động AT Số vòng tua được tối ưu trong mọi tốc độ di chuyển giúp giảm thất thoát lực so với hộp số tự động thông thường Nhờ đó xe có được phản hồi nhanh nhạy hơn, mượt mà hơn
- Hoạt động mượt, không bị giật
Do hoạt động dựa trên hệ pulley và dây đai, không phân theo từng cấp số nên hộp số vô cấp CVT có ưu điểm vận hành mượt mà, không bị giật khi chuyển số Hộp số phản ứng nhanh nhạy khi xe tăng/giảm tốc
Hộp số vô cấp có ưu điểm không phân cấp số, có thể thay đổi tỷ số truyền động ở mọi dải tốc độ Do đó, mức tiêu hao nhiên liệu được tối ưu hơn so các loại hộp số có cấp Thể hiện rõ nhất khi xe phải tăng giảm tốc liên tục lúc chạy trong thành phố Chính ưu điểm này mà nhiều mẫu xe đô thị hiện nay đang có xu hướng dần chuyển qua sử dụng hộp số CVT thay vì hộp số tự động AT
- Chi phí thấp, kích thước nhỏ gọn
Hộp số vô cấp CVT có cấu tạo và nguyên lý làm việc đơn giản hơn các loại hộp số có cấp như hộp số sàn, hộp số tự động, hộp số DCT… Do đó, giá thành hộp số CVT thường thấp hơn Kích thước khá nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ Đây là lý do vì sao các dòng xe phổ thông giá rẻ hiện nay thường sử dụng hộp số CVT
- Khó cảm nhận chuyển số
Cấu tạo hộp số sàn, hộp số tự động AT hay hộp số DCT… đều có cấp với các bộ bánh răng và ly hợp tương ứng từng cấp số Do đó khi xe chuyển số cho cảm giác lên số hay xuống số
Còn ở hộp số vô cấp CVT, do không phân cấp nên hầu như không có được cảm giác chuyển số Nhà sản xuất vẫn thiết lập thêm chế độ chuyển số với nhiều cấp số ảo khác nhau Người lái có thể chuyển qua chế độ số tay hay bán tự động điều chỉnh từ cần số hay lẫy chuyển số Tuy nhiên nhìn chung trải nghiệm sẽ không mấy chân thật Do đó, dù là các dòng xe cỡ nhỏ nhưng nếu được định hướng theo phong cách lái thể thao thì nhà sản xuất sẽ dùng hộp số AT thay vì CVT
- Phải thay dây đai định kỳ
Hộp số CVT dẫn động bằng dây đai Sau thời gian sử dụng, dây đai này sẽ bị giãn, trượt… làm giảm hiệu quả hoạt động Do đó cần phải thay định kỳ Theo lời khuyên của các hãng xe, nên thay mới hệ thống dây đai sau mỗi 50.000 – 100.000 km để đảm bảo hộp số CVT hoạt động tốt
Tiếng ồn của hộp số CVT thường khá lớn Đây vốn là nhược điểm chung thường gặp ở những xe dùng hộp số CVT Nhưng hiện với các dòng xe sedan, SUV… từ hạng B trở lên, nhà sản xuất thường gia cố thêm cách âm khá kỹ Nên tiếng ồn từ hộp số không còn quá phiền nhiễu
- Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa cao
Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa hộp số CVT nếu bị lỗi hộp số trong quá trình sử dụng thường quá cao
- Không chịu được mô men xoắn cao Đây là yếu điểm lớn nhất của hộp số tự động vô cấp Do truyền động bằng dây đai nên hộp số CVT không chịu được mô men xoắn cao Cũng chính vì nhược điểm này mà hộp số CVT chỉ thích hợp với những dòng xe cỡ nhỏ, không hợp dùng cho những xe cần sức kéo lớn, tải nặng, xe thể thao…
- Giá dầu hộp số vô cấp CVT khá cao
Hộp số vô cấp CVT sử dụng loại dầu nhớt riêng, không dùng chung với dầu hộp số ô tô tự động Chi phí thay nhớt hộp số vô cấp thường cao hơn hộp số tự động AT
So sánh hộp số CVT với các loại hộp số thông thường
Hiệu suất dẫn động: Vì dẫn động bằng dây đai nên hộp số vô cấp chỉ hợp với những dòng xe cỡ nhỏ Trong khi hộp số tự động có cấp dẫn động bằng bánh răng nên hiệu suất cao hơn, có thể chịu được mô men xoắn cao, phù hợp dùng cho mọi dòng xe
Trải nghiệm: Về độ mịn khi chuyển số thì hộp số vô cấp mịn hơn do không có cấp Nhưng về cảm giác chuyển số, sự phản hồi khi chuyển số, trải nghiệm thể thao… thì hộp số có cấp tốt hơn Độ ồn: Hộp số vô cấp thường ồn nhiều hơn các loại hộp số có cấp
Chi phí thay dầu: Dầu hộp số vô cấp giá cao hơn hộp số tự động AT thông thường.
4WD (FOUR WHEEL DRIVE)- HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG 2 CẦU
Phân loại 4WD
Với loại 4WD này, người lái phải chuyển đổi giữa chế độ 2WD và 4WD bằng hộp số phụ theo điều kiện của đường sá Bình thường, xe chạy theo chế độ 2WD, còn khi đường xấu và có tuyết, v.v thì sử dụng 4WD
Tuy nhiên, vì hệ thống 4 WD gián đoạn có các hệ thống truyền lực phía trước và phía sau nối trực tiếp với nhau, nên xảy ra hiện tượng phanh khi quay vòng, và xe không thể quay vòng được êm Vì vậy, cần phải chuyển từ chế độ 4WD về 2WD khi xe chạy trên đường bình thường
Có thể sử dụng xe tại mọi thời điểm trong mọi điều kiện chạy xe và đường xá, từ đường xá bình thường đến đường xá gồ ghề và đường xá có hệ số ma sát thấp, đó là loại 4WD thường xuyên Ngoài ra, các xe 4WD thường được trang bị bộ vi sai trung tâm
Hình 3 5 4WD loại thường xuyên
3.2.3 Loại 4WD thường xuyên có khớp mềm V
Hệ thống 4WD thường xuyên có khớp mềm V làm cho xe có thể hoạt động thích hợp với chế độ 2WD trong thời gian chạy bình thường khi hầu như không có sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bánh xe trước và sau
Khi có sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bánh xe trước và sau như khi xe quay vòng hoặc chạy trên đường có tuyết, hệ thống này truyền lực dẫn động đến các bánh sau Nhờ vậy, nó đảm bảo tính điều khiển ổn định trong khi chạy ở các điều kiện đường xá và chạy xe khác nhau
Hình 3 6 4WD thường xuyên có khớp mềm V
Ưu - nhược điểm của xe 4WD
3.3.1 Ưu điểm của xe 4WD
Một chiếc xe phải có khả năng chạy được trên nhiều loại đường xá, không chỉ là các đường có tuyết, mà còn là các đường có đặc tính bề mặt thay đổi do điều kiện thời tiết
Cách tốt nhất để chạy trên các đường gồ ghề là xe có cả bốn bánh xe đều được truyền lực Về mặt này, các xe 4WD có một số ưu điểm vượt trội hơn các xe 2WD loại
FF, FR hoặc MR (Động cơ đặt ở giữa xe, bánh sau dẫn động) a Tính ổn định khi quay vòng: Vì cả bốn bánh xe đều truyền lực như nhau, thay vì chỉ có hai bánh truyền lực, tải trọng trên mỗi lốp sẽ giảm đi, có thể sử dụng lực quay vòng của các lốp có hiệu quả, tạo ra sự quay vòng rất ổn định b Tính ổn định khi chạy trên đường thẳng: Với xe 4WD, vì lực bám dư của mỗi lốp xe tăng lên, các thay đổi bên ngoài không ảnh hưởng đến xe Nhờ vậy đạt được tính ổn định khi chạy trên đường thẳng c Tính năng khởi hành và tăng tốc: Độ bám của lốp các xe 4WD gần gấp đôi độ bám của các xe 2WD, nên thậm chí khi xe được trang bị động cơ công suất cao, các lốp cũng không quay trượt khi khởi hành hoặc tăng tốc Điều này làm tăng tính năng khởi hành và tăng tốc của xe d Tính năng leo dốc: Vì có lực bám gần gấp hai lần lực bám của xe 2WD, xe 4WD có thể leo các dốc mà xe 2WD không thể leo được e Chạy trên các đường gồ ghề/và có tuyết: ở Xe 4WD, vì cả 4 bánh xe đều truyền lực, nên lực truyền vào đường có thể gấp đôi lực truyền vào đường của xe 2WD trên đường có tuyết, và tính năng chạy thông trên các đường có hệ số ma sát (μ) thấp rất tốt
Khi chạy trên các đường cát, bùn hoặc cực kỳ gồ ghề cần có công suất lớn hơn Vì cả 4 bánh xe của xe 4WD đều truyền lực, các bánh xe trước và sau sẽ hỗ trợ lẫn nhau, nên có thể đạt được tính năng chạy thông cao
3.3.2 Nhược điểm của xe 4WD
Hình 3 8 Nhược điểm 4WD a Hiện tượng phanh góc hẹp:
Khi nối trực tiếp trục các đăng giữa cầu trước và cầu sau, không thể triệt tiêu được sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bán trục trước và bán trục sau Điều này làm cho hệ thống truyền lực phải chịu lực quá mức Trên các đường có hệ số ma sát thấp, nếu có lốp xe nào bị trượt, có thể triệt tiêu được sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bán trục trước và sau, nhưng trên đường có hệ số ma sát (μ) cao, chẳng hạn như đường lát đá khô, thì sự trượt khó xảy ra, tạo ra điều kiện rất giống như việc phanh xe Điều này được gọi là “hiện tượng phanh góc hẹp” b Trọng lượng tăng lên: Do số bộ phận tăng lên, nên trọng lượng (của xe) tăng lên c Giá thành tăng: Do cấu tạo của xe phức tạp hơn và số bộ phận tăng lên dẫn đến giá thành của xe tăng lên d Cấu tạo phức tạp: Cần phải có một hộp số phụ, trục các đăng, bộ vi sai v.v để phân phối công suất đến các bánh trước và sau, làm cho cấu tạo phúc tạp e Các nguồn rung động và tiếng ồn tăng lên: Việc tăng các bộ phận quay (hộp số phụ, trục các đăng v.v ) làm tăng số nguồn phát sinh rung động và tiếng ồn.
Khái quát về Bộ vi sai trung tâm và Hộp số phụ
3.4.1 Phân loại hộp số phụ Đối với các xe 4WD, đường truyền công suất từ động cơ đến các bánh xe khác khác nhau giữa xe 4WD loại FF và xe 4WD loại FR Ở bên trái là các hình minh hoạ đơn giản của các đường truyền công suất đối với cá loại xe khác nhau
1 Xe 4WD thường xuyên loại FF: Trong loại này, công suất được truyền từ hộp số ngang đến bộ vi sai trung tâm, bộ vi sai trước và bộ vi sai sau Bộ vi sai trung tâm và bộ vi sai trước nằm trong hộp số phụ
Hình 3 9 Xe 4WD thường xuyên loại FF
2 Xe 4WD thường xuyên loại FR: Trong loại này, công suất truyền từ hộp số dọc đến bộ vi sai trung tâm, đến bộ vi sai trước và bộ vi sai sau
Hình 3 10 Xe 4WD thường xuyên loại FR
3 Xe 4WD gián đoạn loại FR: Trong loại này, khi không gài hộp số phụ, công suất
Hình 3 11 Xe 4WD gián đoạn loại FR
3.4.2 Phân loại bánh răng của bộ vi sai trung tâm
Bộ vi sai trung tâm có vai trò triệt tiêu độ chênh lệch tốc độ quay phát sinh giữa các bánh trước và sau khi xe quay vòng Người ta dùng các loại bánh răng sau đây để triệt tiêu chênh lệch về tốc độ quay
1 Loại bánh răng côn: Bộ vi sai trung tâm kiểu bánh răng côn phân phối mômen quay đến các bánh xe trước và sau với tỷ lệ 1:1
2 Loại bánh răng hành tinh: Bộ vi sai trung tâm kiểu bánh răng côn phân phối mômen quay đến các bánh trước và sau với tỷ lệ 1:1, nhưng kiểu bánh răng hành tinh có thể thay đổi tỷ lệ phân phối đó
Hình 3 12 Phân loại bánh răng của bộ vi sai trung tâm
3.4.3 Phân loại cơ cấu điều khiển khoá bộ vi sai trung tâm
Khi cần đưa xe ra khỏi vũng tuyết sâu hoặc ra khỏi hố bùn, cần phải hạn chế tác dụng của bộ vi sai trung tâm Có các loại cơ cấu điều khiển khoá vi sai trung tâm sau đây:
1 Loại khoá cơ khí: Thực hiện việc chuyển từ trạng thái “FREE-Tự do” sang trạng thái “LOCK-khoá” bằng tay
Hình 3 13 Cơ cấu điều khiển khoá bộ vi sai trung tâm loại khóa cơ khí
2 Loại cảm nhận mômen quay: Nó sinh ra một mômen hạn chế vi sai tỷ lệ với mômen dẫn động, và làm thay đổi tức thời sự phân phối mômen đến bánh trước và sau để hạn chế sự trượt của các bánh trước và sau
Hình 3 14 Cơ cấu điều khiển khoá bộ vi sai trung tâm loại cảm nhận mô men quay
Hình 3 15 Cơ cấu điều khiển khoá bộ vi sai trung tâm loại khớp nối thủy lực
4 Loại ly hợp nhiều đĩa thuỷ lực: Hạn chế hoạt động của bộ vi sai bằng áp suất thuỷ lực tác động vào ly hợp nhiều đĩa
Hình 3 16 Cơ cấu điều khiển khoá bộ vi sai trung tâm loại nhiều đĩa thủy lực.
Hộp số phụ HF2A có kiểu khoá cơ khí
Hộp số phụ này thuộc loại có hai tốc độ (Thấp-Cao) Bộ vi sai trung tâm được bố trí ở bánh răng thứ cấp tốc độ thấp của trục Công suất được truyền từ hộp số dọc đến bộ vi sai trung tâm qua trục sơ cấp của hộp số phụ, bánh răng lồng không tốc độ cao hoặc thấp và bánh răng thứ cấp tốc độ cao hoặc thấp
Hình 3 17 Bộ vi sai trung tâm và hộp số phụ HF2A có kiểu khoá cơ khí
3.5.2.1 Chế độ tốc độ cao-Bộ vi sai trung tâm không khóa
3.5.2.2 Chế độ tốc độ cao-Bộ vi sai trung tâm bị khóa
Hình 3 19 Chế độ tốc độ cao- Bộ vi sai trung tâm bị khoá
3.5.2.3 Chế độ tốc độ thấp
Hình 3 20 Chế độ tốc độ thấp
3.5.2.4 Bộ vi sai trung tâm
Bánh răng bộ vi sai rung tâm thuộc loại bánh răng côn và cơ cấu điều khiển khoá bộ vi sai trung tâm thuộc loại khoá bằng cơ khí Bộ truyền của bộ vi sai trung tâm gồm có hai bánh răng vi sai
Trong khi xe chạy tiến thẳng, khi không có chênh lệch tốc độ giữa các bánh xe trước và sau, các bánh răng vi sai của bộ vi sai trung tâm không quay Khi có khác biệt về tốc độ giữa các bánh trước và sau xảy ra do xe quay vòng v.v Các bánh răng vi sai của bộ vi sai trung tâm sẽ quay, triệt tiêu sự khác biệt về tốc độ này
Hình 3 21 Bộ vi sai trung tâm
3.5.2.5 Hệ thống càng gạt và chuyển số
Người ta sử dụng một hệ thống càng gạt trong đó có một trục càng gạt để chuyển giữa vị trí “L4” và vị trí “H4” và để khoá bộ vi sai trung tâm Việc chuyển giữa các tốc độ thấp và tốc độ cao được thực hiện bằng cần chuyển của hộp số phụ, trong khi việc khoá bộ vi sai trung tâm được thực hiện bằng bộ dẫn động trục hộp số phụ điều khiển bằng môtơ điện
(1) Cơ cấu dẫn động trục hộp số phụ: Điều khiển môtơ và thay đổi chế độ chạy xe (“Tự do” hoặc “Bị khoá”) theo các tín hiệu từ rơle điều khiển 4WD
- Công tắc giới hạn sự điều khiển môtơ: Khi tấm tiếp xúc trượt theo tác động của các lò xo tiếp xúc trong khi quay vòng, bánh răng bị dẫn sẽ quay làm thay đổi sự kết nối điện giữa nó và các lò xo tiếp xúc khiến cho môtơ dừng ở vị trí tối ưu tại mọi thời điểm
Hình 3 22 Hệ thống càng gạt chuyển số
3.5.2.6 Hệ thống khóa bộ vi sai trung tâm a Khái quát chung:
Hệ thống khoá bộ vi sai trung tâm khoá bộ vi sai trung tâm bằng cơ học, buộc công suất phải truyền đều đến các bộ vi sai trước và sau
Nếu một trong các bánh xe bị kẹt, ba bánh xe kia vẫn quay Do đó việc khoá bộ vi sai trung tâm sẽ khiến công suất được phân phối đều cho cả 4 bánh xe và làm cho bánh xe bị kẹt có thể thoát ra
Hình 3 23 Hệ thống khóa bộ vi sai trung tâm b Các bộ phận
Hệ thống này gồm có các bộ phận sau đây:
- Đèn báo khoá bộ vi sai trung tâm: Báo cho người lái biết trạng thái (tự do hay bị khoá) của bộ vi sai trung tâm
- Công tắc khoá bộ vi sai trung tâm: Chuyển chế độ giữa “khoá “và “tự do” của bộ vi sai trung tâm
- Công tắc báo khoá bộ vi sai trung tâm: Phát hiện bộ vi sai trung tâm bị khoá
- Công tắc vị trí “L4” : Phát hiện vị trí (“H” hoặc “L”) của cần chuyển số hộp số phụ
- Rơle điều khiển khoá bộ vi sai trung tâm: Khoá hoặc mở bộ vi sai trung tâm theo các tín hiệu từ các cảm biến
- Bộ dẫn động chuyển số hộp số phụ
Khi cần chuyển số hộp số phụ ở vị trí “L”, công tắc vị trí L4 đóng mạch, rơle điều khiển khoá bộ vi sai trung tâm sẽ hoạt động bất kể công tắc khoá bộ vi sai trung tâm đóng hay ngắt, và môtơ sẽ quay, làm cho bộ vi sai trung tâm bị khoá lại
Hình 3 24 Các đặc điểm của cơ cấu chuyển vị trí
Hộp số phụ VF4BM có kiểu khoá cảm nhận theo mômen
Hộp số phụ này thuộc loại hai tốc độ (Cao-Thấp) Hộp số phụ này gọn nhẹ Đặc điểm của nó là ghép chung bộ vi sai trung tâm kiểu cảm nhận mômen quay với khoá bằng cơ khí Trong hộp số phụ này, người ta sử dụng hệ thống bánh răng hành tinh để giảm tốc và một chuỗi giảm thanh để giảm tiếng ồn cho dẫn động phía trước
Phương pháp chuyển các chế độ của hộp số phụ này liên quan đến hoạt động của công tắc điều khiển 4WD để điều khiển hai môtơ của công tắc Do đó, cần chuyển số của hộp số phụ đã bỏ đi và làm cho thao tác được dễ dàng
Bộ dẫn động chuyển số hộp số phụ có công tắc giới hạn mô tơ giữa “H”- “L”, công tắc giới hạn môtơ gài khoá bộ vi sai trung tâm và công tắc phát hiện khoá bộ vi sai trung tâm, không thể tháo được
Hình 3 25 Bộ vi sai trung tâm và hộp số phụ VF4BM có kiểu khoá cảm nhận theo mômen
3.6.2 Sự truyền công suất a Vị trí "H"
Các then hoa ở phía sau của trục sơ cấp hộp số phụ ăn khớp với răng trong của ống ly hợp tốc độ cao và thấp
Cũng như vậy, ống ly hợp tốc độ cao và thấp ăn khớp với vỏ hộp vi sai Do đó, chuyển động quay của trục sơ cấp được truyền vào ống ly hợp tốc độ cao và thấp và vỏ hộp vi sai
65 tinh, ống then hành tinh, ống ly hợp tốc độ cao và thấp, moay ơ đồng tốc cao và thấp và vỏ hộp vi sai
Hình 3 26 Sự truyền công suất ở vị trí H và L
3.6.3 Bộ vi sai trung tâm
Bộ vi sai trung tâm kiểu cảm biến mômen quay có khoá cơ học gồm có vỏ hộp vi sai, khớp nối, vòng răng, 8 bánh răng nhỏ dẫn động, bánh răng mặt trời và giá đỡ
Hình 3 27 Cấu tạo Bộ vi sai trung tâm
3.6.3.2 Nguyên lý hoạt động a Xe chạy bình thường (tốc độ bánh trước = tốc độ bánh sau): Lực dẫn động đưa vào bộ vi sai được phân phối cho bánh trước: 40, bánh sau: 60 Khi có chênh lệch tốc độ quay giữa bánh xe trước và bánh sau, sự phân phối mômen quay của lực dẫn động (mômen quay) do vỏ hộp vi sai đưa vào sẽ thay đổi tức thời nhờ hoạt động của đĩa ly hợp và bánh răng nhỏ dẫn động trước khi truyền mômen quay
67 b Khi bánh xe trước quay trượt (tốc độ của bánh trước> tốc độ của bánh sau): Bộ vi sai trung tâm sẽ phân phối cho các bánh sau nhiều mômen quay hơn
Hình 3 29 Nguyên lý hoạt động khi bánh xe trước quay trượt c Khi bánh xe sau quay trượt (tốc độ bánh xe trước = tốc độ bánh xe quay): Bộ vi sai trung tâm sẽ phân phối cho các bánh sau nhiều mômen quay hơn
Hình 3 30 Nguyên lý hoạt động khi bánh xe sau quay trượt
3.6.3.3 Cơ cấu khóa bộ vi sai trung tâm
Khi đóng (ON) công tắc khoá bộ vi sai trung tâm, môtơ gài khoá bộ vi sai trung tâm, trong cơ cấu dẫn động hộp số phụ sẽ hoạt động Nó đẩy càng gạt khoá bộ vi sai trung tâm trượt đi và khoá bộ vi sai trung tâm
Hình 3 31 Cơ cấu khoá bộ vi sai trung tâm kiểu khoá cảm nhận theo mômen
Hộp số phụ E150F2 có kiểu khoá khớp thuỷ lực
Sơ đồ bố trí của bộ vi sai trung tâm, bộ vi sai trước, bánh răng dẫn động của hộp số phụ và bánh răng bị dẫn của hộp số phụ gần giống như loại có khoá cơ khí của bộ vi sai trung tâm, nhưng hộp số phụ này có lắp khớp nối thuỷ lực để hạn chế tác dụng vi sai của bộ vi sai trung tâm
Cụm vi sai trung tâm chủ yếu gồm có vỏ hộp bên phải, vỏ hộp trung gian và hộp bên trái của vi sai trung tâm các bánh răng vi sai động của vi sai trung tâm và bánh răng bán trục phải của vi sai trung tâm
Hình 3 32 Bộ vi sai trung tâm và hộp số phụ kiểu khoá khớp thuỷ lực
3.7.2 Truyền công suất a Khi xe đang chạy thẳng về phía trước:
Việc truyền công suất của động cơ từ bánh răng dẫn động của bộ vi sai trung tâm đến các bánh răng bên trái và bên phải của bộ vi sai trung tâm cũng giống như ở bộ vi sai trung tâm loại khoá cơ khí
Công suất từ bánh răng bán trục phải của bộ vi sai trung tâm được truyền qua ống chọn chế độ của hộp số ngang đến bánh răng dẫn động của hộp số phụ, bánh răng bị động của hộp số phụ và trục các đăng phía sau Nó cũng được truyền đến đĩa ngoài của khớp nối thuỷ lực
Vì trục trung gian số 2 được lồng vào bánh răng bên trái của bộ vi sai trung tâm, công suất còn được truyền đến đĩa trong của khớp nối thuỷ lực b Khi xe quay vòng:
Vì Khớp nối thuỷ lực có tác dụng làm giảm sự chênh lệch về số vòng quay giữa các bánh răng bên trái và bên phải của bộ vi sai trung tâm, nên nó hạn chế tác dụng vi sai của bộ vi sai trung tâm Chức năng hạn chế vi sai không tới mức cản trở sự quay vòng trơn tru
Hình 3 33 Nguyên lý hoạt động hộp số phụ kiểu khoá khớp thuỷ lực
3.7.3 Bộ vi sai trung tâm a Cấu tạo
Bánh răng bộ vi sai trung tâm thuộc loại bánh răng côn và cơ cấu điều khiển khoá bộ vi sai tung tâm thuộc loại khớp nối thuỷ lực
Khớp nối thuỷ lực được lắp liền với giá bánh răng của hộp số phụ
Các đĩa trong của khớp nối thuỷ lực được nối với bánh răng bán trục trái của bộ vi sai trung tâm và vỏ bộ vi sai phía trước, còn các đĩa ngoài của khớp nối thuỷ lực được nối vào hộp lắp bánh răng bao và bánh răng bán trục phải của bộ vi sai trung tâm
Vì Khớp nối thuỷ lực được lắp vào hộp lắp vòng răng của hộp số phụ, cấu tạo này đã chuyển từ loại hộp vi sai trung tâm 3 trục dựa trên hộp số ngang có khoá cơ khí sang loại 4 trục
Khớp nối thuỷ lực thuộc loại ly hợp thuỷ lực truyền mômen quay bằng lực cản
Hình 3 34 Bộ vi sai trung tâm (Khớp nối thuỷ lực) b Hoạt động
Bộ vi sai trung tâm có khớp nối thuỷ lực sẽ hoạt động khi xuất hiện sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các đĩa trong (phía trước) và các đĩa ngoài (phía sau) của khớp nối thuỷ lực, truyền lực và hạn chế tác dụng vi sai của bộ vi sai trung tâm Mômen quay được sức cản nhớt của dầu silicôn truyền đi
Hình 3 35 Hoạt động Bộ vi sai trung tâm (Khớp nối thuỷ lực)
Khi các đĩa quay ở tốc độ như nhau: Không tạo ra sức cản nhớt
Khi các đĩa quay ở tốc độ khác nhau: Khi các đĩa bắt đầu quay ở tốc độ khác nhau, các hạt dầu silicôn bị đẩy ra xa nhau tạo ra một sức cản Sức cản này làm giảm sự chênh lệch về tốc độ giữa hai đĩa
Các đặc điểm của mômen quay được truyền:Trong khi hoạt động bình thường
Sức cản nhớt do chênh lệch về tốc độ quay của các đĩa trong và ngoài tăng lên hoặc giảm theo tỷ lệ với mức chênh lệch về tốc độ
Trong khi các đĩa tiếp xúc với nhau
Nếu khớp nối thuỷ lực tiếp tục hoạt động với các đĩa trong và ngoài ở tốc độ chênh lệch nhiều, nhiệt độ và áp suất trong khớp nối thuỷ lực sẽ tăng lên Đĩa trong có thể dịch chuyển dọc trục, và bị đẩy về phía có áp suất thấp hơn Do đó, đĩa trong tiếp xúc với đĩa ngoài trực tiếp để tạo nên sức cản lớn hơn
Hộp số phụ A540H có kiểu li hợp nhiều đĩa thuỷ lực
Vị trí của bộ vi sai trung tâm khác với loại khớp nối thuỷ lực và loại khoá cơ khí
Bộ vi sai trung tâm tách ra khỏi bộ vi sai trước Bộ vi sai trước được đặt trong hộp lắp bánh răng bao Nó có thể quay tự do trong hộp này Ngoài ra người ta sử dụng ly hợp thuỷ lực nhiều đĩa để hạn chế tác dụng vi sai của bộ vi sai trung tâm, ly hợp được đặt trong hộp này
Không có nút chuyển mạch ở các kiểu xe mới, và việc giới hạn vi sai luôn luôn được điều khiển tự động Vì ECU động cơ và ECT điều chỉnh áp suất thuỷ lực
Hình 3 36 Bộ vi sai trung tâm và hộp số phụ kiểu li hợp nhiều đĩa thuỷ lực
3.8.2 Sự truyền công suất a Trong khi xe đang chạy thẳng về phía trước:
Công suất được chia làm hai phần ở bộ vi sai trung tâm Một phần công suất truyền đến bộ vi sai phía sau qua bánh răng bên phải của bộ vi sai trung tâm Phần kia được truyền đến các trục dẫn động phía trước qua bộ vi sai phía trước b Trong lúc xe quay vòng:
Khi phát sinh sự chênh lệch về tốc độ quay của các bánh xe trước và sau, Bộ vi sai trung tâm sẽ hoat động, tạo nên sự chênh lệch về tốc độ quay giữa giá lắp bánh răng bao và hộp vi sai trước Khi điều này xảy ra, áp suất thuỷ lực tác động vào ly hợp nhiều đĩa, do đó, làm giảm độ chênh này Lực ma sát được tạo ra để giảm sự chênh lệch tốc độ quay này sẽ khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện chạy của xe, và lực dẫn động tối ưu luôn luôn được phân phối đến bộ vi sai trước và bộ vi sai sau
Hình 3 37 Nguyên lý hoạt động Hộp số phụ A540H có kiểu li hợp nhiều đĩa thuỷ lực
3.8.3 Bộ vi sai trung tâm a Cấu tạo
Bánh răng của bộ vi sai trung tâm thuộc loại bánh răng côn, và cơ cấu khoá bộ vi sai trung tâm thuộc loại ly hợp thuỷ lực nhiều đĩa
Bộ vi sai trung tâm loại này dùng ly hợp thuỷ lực nhiều đĩa làm cơ cấu khoá vi sai
Hình 3 38 Cấu tạo bộ vi sai trung tâm kiểu li hợp nhiều đĩa thuỷ lực b Nguyên lý hoạt động
Khi áp suất thuỷ lực tác động vào các pittông, các đĩa ma sát ly hợp và các đĩa thép được đẩy khít vào với nhau, hạn chế độ chênh về tốc độ quay giữa hộp lắp vòng răng về phía đĩa ma sát và hộp vi sai trước về phía đĩa ly hợp
Nếu các bánh xe trước bị kẹt trong hố bùn và quay trượt, ly hợp sẽ hạn chế tác dụng vi sai của bộ vi sai trung tâm, nên công suất được truyền đến các bánh sau, làm cho xe dễ đàng ra khỏi hố bùn
Trong khi xe chạy bình thường trong phạm vi “D”, vì lực hạn chế vi sai yếu, xe chạy êm dịu khi quay vòng ở tốc độ thấp, hoặc khi đỗ xe, v.v và hiện tượng phanh góc hẹp không xuất hiện Trong các phạm vi “L” và “R”, vì lực hạn chế vi sai cao hơn, nên công suất mà các lốp nhận được có tác dụng làm cho xe khắc phục được trạng thái bị cản c Các đặc điểm:
Có thể thực hiện được sự điều chỉnh hoàn hảo của lực hạn chế tác động vi sai cho phù hợp với vị trí của cần chuyển số tự động, góc mở của bướm ga và tốc độ của xe
Những kiểu xe mới hơn, có máy vi tính điều khiển lực hạn chế bộ vi sai theo tốc trơn tru trong bất cứ điều kiện nào, dù là chạy trên đường có bùn, khi xe quay vòng hoặc khi chạy tiến thẳng
Hình 3 39 Các đặc điểm Bộ vi sai trung tâm và hộp số phụ kiểu li hợp nhiều đĩa thuỷ lực
3.9 Các hệ thống khác của 4WD
Thường được sử dụng ở các bánh trước của các xe 4WD thường xuyên loại FR Hệ thống này sử dụng các cơ cấu ly hợp để nối và tách bánh xe và trục cầu xe
Trong chế độ 2WD, các bánh trước truyền chuyển động quay đến bán trục trước, bộ vi sai trước và trục các đăng Chế độ này gây ra rung động và tiếng ồn trong xe và hạ thấp hiệu suất của nhiên liệu
Vì vậy, ở những loại đường không rải nhựa, đường xấu và đường có tuyết, cơ cấu gài moayơ của bánh xe bị khoá để xe chạy theo chế độ 4WD, nhưng ở những loại đường bình thường và đường cao tốc, cơ cấu gài moay ơ được giải phóng để xe chuyển sang chế
Hình 3 40 Cơ cấu gài Moay ơ
3.9.2 ADD ( Tự động ngắt vi sai ) Đây là bộ vi sai trước trong đó có cơ cấu nối/cắt trục cầu xe để không truyền lực khi xe 4WD gián đoạn chạy theo chế độ 2WD, tuỳ theo hộp số phụ chuyển sang chế độ 2WD hoặc 4WD
ADD nối/cắt trục cầu xe bên phải hoặc bên trái bằng một cơ cấu dẫn động được nối với cơ cấu chuyển của hộp số phụ, vì vậy không cần phải chuyển bằng cơ cấu gài moay ơ Hơn nữa, để có thể chuyển từ 2WD sang 4WD ngay cả khi xe đang chạy, hộp số phụ có một cơ cấu đồng tốc để bắt đầu làm quay hệ thống dẫn động đang dừng lại ở chế độ 2WD
Ngoài ra, còn có bộ chọn 2-4 (công tắc bấm nút), hoặc công tắc điều khiển 4WD ở trong xe
Hình 3 41 ADD (Tự ngắt vi sai)
Các chú ý khi kéo xe
1 Hãy sử dụng một trong các phương pháp được giới thiệu ở mục A, B hoặc C để kéo xe
2 Nếu có vướng mắc với khung xe và hệ thống truyền lực, hãy dùng phương pháp
A (xe tải sàn phẳng) hoặc phương pháp B (xe tải kiểu nâng bánh xe)
3 Các phương pháp nên dùng: A hoặc B
- Ở một số kiểu xe, có thể sử dụng phương pháp kéo D hoặc E Tuy nhiên, trong nhiều kiểu xe, các phương pháp kéo D hoặc E sẽ làm hỏng bộ giảm xóc, tấm chắn bùn phía dưới động cơ, bạc đòn treo dưới của hệ thống treo, giàn nóng điều hoà nhiệt độ, v.v trong khi kéo, vì vậy không sử dụng các phương pháp này
- Phương pháp kéo ở hình F rất nguy hiểm, không bao giờ được sử dụng Nếu kéo một xe như vậy, sẽ có nguy cơ làm cho hệ thống truyền lực nóng lên và bị hỏng, hoặc các bánh trước trượt ra khỏi xe kéo
Nếu kéo một xe như vậy, sẽ có nguy cơ làm cho hệ thống truyền lực nóng lên và bị hỏng, hoặc các bánh trước trượt ra khỏi xe kéo
Hình 3 42 Hướng dẫn khi kéo xe 4WD.
Các chú ý khi sửa chữa
Xe 4WD thường xuyên được trang bị hệ thống vi sai trung tâm
Khi tiến hành bất kỳ loại sửa chữa hoặc thử nghiệm nào ở xe 4WD mà cần phải cho các bánh xe trước và sau quay (thử phanh, thử đồng hồ đo tốc độ, cân bằng bánh xe trên xe v.v ), hoặc khi kéo xe, phải tuân thủ các biện pháp phòng ngừa nêu ra ở bên trái
Nếu công việc chuẩn bị hoặc quy trình thử không phù hợp, việc thử nghiệm không thể thành công được và còn có thể nguy hiểm Do đó, trước khi bắt đầu bất kỳ công việc bảo dưỡng sửa chữa hoặc thử nghiệm nào như vậy, cần phải xem lại các mục (A đến H) nêu ra ở bên trái
Hình minh hoạ sẽ giải thích các điểm quan trọng trong mỗi thử nghiệm Để biết cụ thể về từng qui trình thử nghiệm, hãy xem sách hướng dẫn sửa chữa liên quan Đối với các thử nghiệm ngoài những thử nghiệm trình bày dưới đây, cần phải hiểu rõ hoạt động của thiết bị thử được sử dụng và hệ thống hạn chế vi sai v.v của bộ vi sai trung tâm của xe đang được thử nghiệm
HỆ THỐNG TREO KHÍ EMS - ELECTRONICALLY-MODULATED
EMS và Hệ thống treo khí là gì?
Hệ thống treo nhằm cải thiện độ êm và tính năng vận hành xe EMS (Hệ thống treo điều biến-điện tử) và hệ thống treo khí điều khiển lực giảm chấn của các bộ giảm chấn và lò-xo khí bằng thiết bị điện tử nhằm nâng cao độ êm và tính năng vận hành xe
Hình 4 1 Sơ đồ khái quát EMS
EMS là viết tắt của “Electronically-Modulated Suspension” (Hệ thống treo điều biến-điện tử)
Kích thước của lỗ tiết lưu trong bộ giảm chấn được thay đổi, nhờ thế mà lưu lượng dầu được điều chỉnh và dẫn đến thay đổi lực giảm chấn Lực giảm chấn được điều khiển tự động nhờ ECU của EMS tuỳ theo vị trí của công tắc chọn và điều kiện chạy xe
Nhờ thế mà độ êm và độ ổn định của xe được nâng cao Hệ thống cũng có các chức năng chẩn đoán và an toàn khi có sự cố
Hệ thống treo khí dùng một ECU để điều khiển các lò xo khí tức là những đệm khí nén có tính đàn hồi Có những kiểu phối hợp EMS với hệ thống treo khí Hệ thống treo khí có các đặc tính sau đây:
Đặc điểm Hệ thống treo khí
Hệ thống treo khí và EMS có những đặc tính sau đây:
(1) Chọn chế độ giảm chấn
Lực giảm chấn của bộ giảm chấn có thể thay đổi từ mềm sang cứng
(2) Điều khiển chiều cao (hệ thống treo khí)
Chiều cao của xe có thể thay đổi từ thấp đến cao
Có các đèn báo chỉ trạng thái của chế độ giảm chấn cũng như điều khiển chiều cao
Hình 4 2 Chức năng thay đổi chế độ giảm chấn
4.2.2 Điều khiển độ cứng lò xo và lực giảm chấn
(1) Điều khiển chống “bốc đầu xe”
Chuyển lực giảm chấn sang chế độ cứng hơn Điều này giúp ngăn ngừa hiên tượng bốc đầu xe khi tăng tốc, giảm thiểu sự thay đổi tư thế của xe
(2) Điều khiển chống lắc ngang xe
Chuyển lực giảm chấn sang chế độ cứng hơn Điều này giúp ngăn ngừa hiên tượng lắc ngang xe, giảm thiểu sự thay đổi tư thế của xe, tăng cường tính năng điều khiển của xe
(3) Điều khiển chống chúi đầu xe
Chuyển lực giảm chấn sang chế độ cứng hơn Điều này giúp ngăn ngừa hiên tượng chúi đầu xe khi phanh hãm, giảm thiểu sự thay đổi tư thế của xe
(4) Điều khiển cao tốc (ở chế độ bình thường)
Chuyển lực giảm chấn sang chế độ cứng hơn Điều này giúp xe chạy rất ổn định và tính năng điều khiển tốt khi xe chạy tốc độ cao
(5) Điều khiển chống bốc đầu xe khi chuyển số (chỉ đối với xe có hộp số tự động) Điều khiển này nhằm hạn chế hiên tượng bốc đuôi xe khi xe có hộp số tự động khởi hành Khi hộp số dọc chuyển từ vị trí “N” hoặc “P”, lực giảm chấn được đặt ở chế độ cứng
(6) Điều khiển hoạt động bán phần
Thay đổi lực giảm chấn một cách từ từ cho phù hợp với điều kiện mặt đường hoặc điều kiện chạy xe Nhờ thế mà đảm bảo xe chạy rất êm và tính năng tắt dao động cao
EMS treo: Đặt xe ở chế độ “treo-sky hook” sẽ giữ cho xe luôn luôn ở tư thế ổn định khi tình trạng mặt đường thay đổi Với hệ thống EMS “treo” thì mọi chuyển động lên xuống của thân xe sẽ được cảm biến và máy tính sẽ điều chỉnh chuyển động của các bộ giảm chấn cho phù hợp Hệ thống này giúp xe chạy rất êm và vận hành ổn định
Trong các kiểu xe mới nhất, ví dụ LS430, phương pháp điều chỉnh hoạt động bán phần này đã chuyển từ Điều khiển “treo” sang Điều khiển H-phi tuyến tính để việc điều chỉnh có hiệu quả và tinh tế hơn Kết quả là đạt được độ êm tuyệt hảo
Hình 4 4 Điều khiển hoạt động bán phần
4.2.3 Điều khiển chiều cao xe
(1) Điều khiển tự động cân bằng xe
Duy trì chiều cao xe ở mức không đổi, không phụ thuộc vào trọng lượng hành lý và hành khách Công tắc điều khiển chiều cao sẽ chuyển chiều cao mong muốn của xe sang mức “bình thường” hoặc “cao”
(2) Điều khiển cao tốc Điều khiển chiều cao xe xuống mức thấp hơn so với mức đã chọn ( điều chỉnh sang mức “thấp” nếu trước đó đã chọn mức “bình thường”, hoặc xuống mức “bình thường” nếu đã chọn mức “cao”) khi xe chạy với tốc độ đã quy định hoặc cao hơn Chức năng này làm cho xe có đặc tính khí động học và độ ổn định cao
(3) Điều khiển khi xe tắt động cơ
Giảm chiều cao xe xuống mức chiều cao đã đặt (khi chiều cao xe tăng lên do giảm trọng lượng hành lý và hành khách) sau khi xe tắt động cơ Tính năng này giúp giữ tư thế của xe khi đỗ xe
Gợi ý: Phương pháp huỷ điều khiển chiều cao xe:
Trước khi kích xe lên hoặc cẩu nâng xe lên, cần kiểm tra xem đã tắt khoá điện ở vị trí OFF hay chưa
Nếu xe cần phải được nâng lên với động cơ đang nổ máy thì phải tháo các cực TD và EI của giắc TDCL hoặc OPB và cực CG của DLC3 để làm cho ECU của hệ thống treo khí ngừng hoạt động điều khiển chiều cao Đối với xe có công tắc đóng/ngắt điều khiển chiều cao, hãy xoay công tắc về OFF (ngắt).
Vị trí và chức năng
Hình 4 6 Sơ đồ vị trí các công tắc trên hệ thống EMS
4.3.1.1 Công tắc chọn chế độ giảm chấn
Công tắc này có thể thay đổi lực giảm chấn của bộ giảm chấn Vị trí của công tắc và chi tiết cài đặt tuỳ thuộc vào từng kiểu xe, nhưng nhìn chung, khi chuyển từ chế độ COMFORT (hay NORM) sang chế độ SPORT (thể thao) thì đều chuyển đổi lực giảm chấn từ mềm
Hình 4 7 Công tắc chọn chế độ giảm chấn
4.3.1.2 Công tắc điều khiển chiều cao
Công tắc này dùng để thay đổi cài đặt chiều cao xe Vị trí của công tắc và chi tiết cài đặt tuỳ thuộc vào từng kiểu xe, nhưng chuyển từ chế độ NORM (hay LOW) sang chế độ HIGH (cao) đều làm thay đổi chiều cao xe từ thấp lên cao
4.3.1.3 Đèn báo chế độ giảm chấn và đèn báo chiều cao xe
Chế độ giảm chấn nào được chọn (bằng công tắc chọn) thì đèn báo chế độ giảm chấn đó sẽ sáng lên Chế độ chiều cao nào được chọn (bằng công tắc chọn chiều cao) thì đèn báo chế độ chiều cao đó sẽ sáng lên Ngoài ra, những đèn báo này sẽ nhấp nháy khi hệ thống có trục trặc Nội dung của những đèn báo này tuỳ thuộc vào từng kiểu xe
Hình 4 9 Đèn báo chế độ giảm chấn và đèn báo chiều cao xe
Hình 4 10 Sơ đồ vị trí các cảm biến trên hệ thống EMS
4.3.2.1 Cảm biến góc xoay vô lăng
Các cảm biến góc lái được lắp đặt trong cụm ống trục lái, để phát hiện góc và hướng quay
Cảm biến bao gồm 3 bộ ngắt quang điện với các pha, và một đĩa xẻ rãnh để ngắt ánh sáng nhằm chuyên mạch đóng ngắt (ON/OFF) tranzito-quang điện nhằm phát hiện góc và hướng lái
Hình 4 11 Cảm biến góc xoay vô lăng
4.3.2.2 Cảm biến điều chỉnh chiều cao
Trong mỗi bánh xe đều có lắp một cảm biến điều chỉnh chiều cao Cảm biến này chuyển đổi các biến động về chiều cao của xe thành những thay đổi về góc quay của
Hình 4 12 Cảm biến điều chỉnh chiều cao
Cảm biến gia tốc phía trước được kết hợp cùng với cảm biến điều chỉnh chiều cao phía trước, còn cảm biến gia tốc phía sau thì được lắp đặt trong khoang hành lý
Các cảm biến gia tốc có tác dụng làm chuyển đổi sự biến dạng của đĩa gốm áp điện thành tín hiệu điện, và nhờ thế mà gia tốc theo phương thẳng đứng của xe được phát hiện
Khi gia tốc của xe hướng lên trên, nghĩa là lực hướng lên trên, thì điện áp tín hiệu tăng lên; khi lực hướng xuống dưới thì điện áp tín hiệu giảm xuống
Hình 4 13 Cảm biến giảm tốc
4.3.3.1 ECU của EMS và Hệ thống treo khí
ECU của EMS/hệ thống treo khí đóng vai trò xử lý các tín hiệu nhận được từ các cảm biến và từ công tắc chọn, chuyển đổi những tín hiệu này thành tín hiệu điều khiển các van và bộ chấp hành
Hình 4 15 ECU của EMS và Hệ thống treo khí
4.3.3.2 Bộ chấp hành hệ thống treo
Bộ kích hoạt điều khiển hệ thống treo được lắp trên đầu của mỗi bộ giảm chấn/ xylanh khí nén Nó làm thay đổi lực giảm chấn bằng cách quay van xoay của bộ giảm chấn Góc quay của van này được điều khiển bằng các tín hiệu từ ECU của EMS/ hệ thống treo khí
4.3.3.3 Xy lanh khí nén cùng bộ giảm chấn
Xy lanh khí nén bao gồm có một ống giảm chấn có lực giảm chấn thay đổi, trong đó chứa khí nitơ áp suất thấp, và một khoang chứa không khí có dung tích chứa khí nén lớn để đảm bảo độ êm tuyệt hảo Xy lanh được trang bị một van giảm chấn cứng và một van giảm chấn mềm để chuyển đổi lực giảm chấn của bộ giảm chấn Lực giảm chấn được điều chỉnh bằng van xoay (làm thay đổi lưu lượng dầu chảy qua van)
Hình 4 17 Xy lanh khí nén cùng bộ giảm chấn
4.3.3.4 Cụm máy nén khí và thiết bị làm khô
Cụm máy nén khí và thiết bị làm khô có cấu tạo liền một khối, trong đó máy nén và mô tơ tạo ra khí nén phục vụ cho việc nâng chiều cao của xe, còn thiết bị làm khô thì tách hơi ẩm ra khỏi khí nén, và van xả dùng để xả khí nén ra khỏi xy-lanh khí nén
Hình 4 18 Cụm máy nén khí và thiết bị làm khô
4.3.3.5 Van điều chỉnh chiều cao
Van này điều chỉnh luồng khí nén đi vào và ra khỏi các xy-lanh, tuỳ theo các tín hiệu từ ECU của hệ thống treo khí Có hai van điều chỉnh chiều cao, một van cho phần trước của xe, một van cho phần sau
Hình 4 19 Van điều chỉnh chiều cao
4.4.Chức năng chẩn đoán và an toàn
Nếu ECU của hệ thống treo khí/EMS phát hiện ra một sự cố trong hệ thống, nó sẽ làm nhấp nháy đèn báo chế độ giảm chấn hoặc đèn báo chiều cao xe để báo động cho người lái xe biết rằng đã có sự cố Đồng thời ECU lưu giữ các mã sự cố này Đọc DTC (Mã chẩn đoán hư hỏng) Có thể đọc các DTC bằng cách nối máy chẩn đoán với DLC3 để liên hệ trực tiếp với ECU, hoặc bằng cách nối tắt giữa cực TC và cực
CG của DLC3 và quan sát kiểu nhấp nháy của đèn Xoá DTC
Có thể xoá các DTC bằng cách nối máy chẩn đoán với DLC3 hoặc nối tắt các cực
TC và CG của giắc kiểm tra và đạp bàn đạp phanh 8 lần hoặc nhiều hơn trong vòng 5 giây
Hình 4 20 Chức năng chẩn đoán
4.4.3 Kiểm tra tín hiệu đầu vào (chế độ kiểm tra)
Kiểm tra tín hiệu đầu vào tức là kiểm tra xem các tín hiệu từ cảm biến góc xoay vô lăng, công tắc đèn phanh có được đưa vào ECU một cách bình thường hay không
HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN EPS
Khái quát hệ thống lái trợ lực điện EPS
EPS (Trợ lái bằng điện) tạo mômen trợ lực nhờ mô tơ vận hành lái và giảm lực đánh lái Trợ lái thuỷ lực sử dụng công suất động cơ để tạo áp suất thuỷ lực và tạo mômen trợ lực Do EPS dùng mô tơ nên không cần công suất động cơ và làm cho việc tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn
Hình 5 1 Trợ lực lái điện EPS
Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống
Một hệ thống lái trợ lực điện bao gồm các bộ phận sau: ECU EPS, Cảm biến mô men, Mô tơ điện một chiều (DC) và cơ cấu giảm tốc, ECU ABS, ECU động cơ, Đồng hồ táp lô, Rơle
(1) ECU EPS: nhận tín hiệu từ các cảm biến, đánh giá tình trạng xe và quyết định dòng điện cần đưa vào động cơ điện một chiều để trợ lực
(2) Cảm biến mô men: Khi người lái xe điều khiển vô lăng, mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến mô men thông qua trục lái chính Người ta bố trí các vòng phát hiện 1 và 2 trên trục sơ cấp (phía vô lăng) và vòng 3 trên trục thứ cấp (phía cơ cấu lái) Trục sơ cấp và trục thứ cấp được nối bằng một thanh xoắn Các vòng phát hiện có cuộn dây phát hiện kiểu không tiếp xúc trên vòng ngoài để hình thành một mạch kích thích Khi tạo ra mô-men lái thanh xoắn bị xoắn tạo độ lệch pha giữavòng phát hiện 2 và 3 Dựa trên độ lệch pha này, một tín hiệu tỷ lệ với mô men vào được đưa tới ECU Dựa trên tín hiệu này, ECU tính toán mô men trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động mô tơ.
Hình 5 3 Cảm biến mô men.
Mô tơ điện một chiều (DC) và cơ cấu giảm tốc: Mô tơ DC bao gồm rô to, stato
101 không chạy chuyển động quay của trục lái chính và cơ cấu giảm tốc vẫn không bị cố định nên vô lăng vẫn có thể điều khiển.
Hình 5 4 Mô tơ điện một chiều (DC) và cơ cấu giảm tốc
(4) ECU ABS: Tín hiệu tốc độ xe được đưa tới ECU ESP
(5) ECU động cơ: Tín hiệu tốc độ động cơ được truyền tới ECU ESP
(6) Đồng hồ táp lô (P/S): Trong trường hợp có sự cố trong hệ thống, đèn báo sẽ bật sáng
(7) Rơle: Cung cấp năng lượng cho mô tơ DC và ECU ESP.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Hình 5 5 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống lái trợ lực điện
Hệ thống lái trợ lực điện hoạt động theo các bước đơn giản sau:
Bước 1: Cảm biến tại cột lái phát hiện góc lái và mô men xoắn;
Bước 2: ECU phân tích các tín hiệu và xác định lượng hỗ trợ cần thiết;
Bước 3: Động cơ điện lắp ở trục lái hoặc thanh răng tác động lực trợ lực theo chỉ dẫn của ECU
Hệ thống trợ lực lái điện sử dụng điện năng của động cơ sinh ra, dựa trên tín hiệu gửi về từ cảm biến mô men nằm trong cụm trợ lực lái để tạo ra lực hỗ trợ năng lượng có kiểm soát tác động lên cơ cấu dẫn động lái, nhằm duy trì hoặc thay đổi hướng di chuyển của xe Từ đó, việc điều hướng sẽ trở nên dễ dàng và thoải mái hơn, tính cơ động của xe sẽ cao hơn
Khi người lái tác dụng lên vô lăng thực hiện việc chuyển hướng, dưới tác dụng của phản lực từ mặt đường qua bánh xe, thước lái tác dụng lên thanh xoắn nằm trong cụm trợ lực điện Hệ thống sẽ nhận tín hiệu được gửi về từ cảm biến mô men xoắn khi đo mô men đánh lái (độ biến dạng của thanh xoắn) gắn ở trục lái và chuyển tới ECU để xử lý và tính toán Sau đó, căn cứ vào tín hiệu của cảm biến mô men ECU EPS sẽ truyền một dòng điện thích hợp tới để điều khiển motor trợ lực, đẩy thanh răng của hệ thống lái Qua đó, việc xoay trục tay lái theo chiều mà người lái điều khiển trở nên nhẹ nhàng hơn rất nhiều.
Khảo sát hệ thống lái trợ lực điện Toyota Corolla
5.4.1 Sơ lược về hệ thống lái trợ lực điện trên xe Toyota Corolla
- Toyota Corolla Altis 1.8E CVT sử dụng hệ thống lái trợ lực bằng điện Cấu tạo của hệ thống gồm các bộ phận chính: Vành tay lái, trục lái, bộ trợ lực điện, cơ cấu lái, dẫn động lái
- Bộ trợ lực được đặt trên trục lái gồm: ECU, motor điện, các cảm biến và dây dẫn
- Cơ cấu lái là loại thanh răng bánh răng Loại này có kết cấu nhỏ gọn, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản
Hình 5 6 Cấu tạo hệ thống trợ lực lái điện a Cụm vô lăng:
Cụm vô lăng bao gồm các chi tiết: mặt vô lăng, nắp che dưới, cụm nút ấn còi và vô lăng ba chấu
Hình 5 7 Cụm vô lăng b Cụm trục lái:
Hệ thống trợ lực lái tạo ra mômen qua hoạt động của môtơ và bánh răng giảm tốc lắp trên trục lái để hỗ trợ lực đánh lái
Hình 5 8 Cấu tạo cụm trục lái
ECU trợ lực lái xác định hướng và độ lớn của lực trợ lực dựa trên các tín hiệu tốc độ xe và tín hiệu từ cảm biến mômen lắp trong cụm trục lái Kết quả là, lực đánh lái được điều khiển nhẹ đi khi lái ở tốc độ thấp và lớn hơn khi lái xe ở tốc độ cao
Cụm ECU trợ lực lái: có chức năng tính toán lực trợ lực dựa trên các tín hiệu mômen đánh lái từ cảm biến mômen và tín hiệu tốc độ xe từ đồng hồ táp lô
Hình 5 9 ECU trợ lực lái
Hình 5 10 Sơ đồ chân ECU trợ lực lái
Bảng chi tiết kiểm tra ECU trợ lực lái
STT Cực số (ký hiệu) Màu Dây Mô Tả Cực Điều kiện Điều Kiện
(PGND) W - W-B Cầu chì EPS Mọi điều kiện 11 đến 14 V
W-B - Mát thân xe Mát thân xe Mọi điều kiện Dưới 1 Ω
(PGND) R - W-B Môtơ trợ lực lái
ON, quay vôlăng sang trái
ON, quay vôlăng sang phải
(PGND) B - W-B Môtơ trợ lực lái
ON, quay vôlăng sang trái
ON, quay vôlăng sang phải
7 (CANL) SB - W CAN BUS Khoá điện off 108 đến 132 Ω Việc liên lạc được thiết lập
(PGND) LG - W-B DLC3 Khoá điện
ON, quay vôlăng sang trái và phải
ON, quay vôlăng sang trái và phải
Cảm biến mômen: có chức năng phát hiện lực đánh lái tạo ra khi vô lăng quay và chuyển thành tín hiệu điện Cấu tạo gồm 2 cuộn dây: cuộn phát hiện và cuộn hiệu chỉnh
Hình 5 11 Cảm biến mô men
Môtơ trợ lực lái: được kích hoạt bằng dòng điện 12VDC chạy từ ECU trợ lực lái và tạo ra mômen để hỗ trợ lực đánh lái
Hình 5 12 Cấu tạo Mô tơ trợ lực lái
5.4.3 Sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống trợ lực điện Toyota Corolla
HỆ THỐNG PHANH ABS CÓ EBD, HỖ TRỢ KHI PHANH (BA), HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LỰC KÉO TRC
Hệ thống phanh ABS có EBD
6.1.1 Khái quát Điều khiển EBD dùng ABS để thực hiện việc phân phối lực phanh giữa các bánh trước và sau theo điều kiện chạy xe Ngoài ra, trong khi phanh để quay vòng, nó cũng điều khiển các lực phanh của bánh bên phải và bên trái giúp duy trì sự ổn định của xe
Hình 6 1 Phân phối lực phanh EBD
6.1.2 Hoạt động a Phân phối lực phanh của các bánh trước/sau
Nếu tác động các phanh trong khi xe đang chạy tiến thẳng, bộ chuyển tải trọng sẽ giảm tải trọng tác động lên các bánh sau
ECU điều khiển trượt xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các cảm biến tốc độ, và điều khiển bộ chấp hành ABS để điều chỉnh tối ưu sự phân phối lực phanh đến các bánh sau
Chẳng hạn như, mức tải trọng tác động lên các bánh sau trong khi phanh sẽ thay đổi tuỳ theo xe có mang tải hay không Mức tải trọng tác động lên các bánh sau cũng thay đổi theo mức giảm tốc Như vậy, sự phân phối lực phanh đến bánh sau được điều chỉnh tối ưu để sử dụng có hiệu quả lực phanh của các bánh sau theo những điều kiện này b Phân phối lực phanh giữa các bánh bên phải/bên trái (trong khi phanh để quay vòng)
Hỗ trợ khi phanh (BA)
6.2.1 Khái quát Đôi khi những người chưa quen lái xe hoặc những người dễ hốt hoảng mặc dù đã quen lái xe không đạp bàn đạp phanh đủ mạnh trong khi phanh khẩn cấp để tận dụng tính năng của hệ thống phanh
BA là một hệ thống sử dụng cảm biến áp suất ở bên trong bộ chấp hành ABS để phát hiện tốc độ và lực khi đang nhấn phanh để cho phép máy vi tính dự kiến ý muốn phanh khẩn cấp của người lái để tăng lực phanh nhằm đạt được tính năng tối đa của hệ thống phanh
BA cũng đặt thời gian hỗ trợ và mức hỗ trợ để làm cho cảm giác về phanh càng tự nhiên càng tốt bằng cách điều chỉnh hỗ trợ theo yêu cầu như thể hiện trên đồ thị ở hình vẽ
Hình 6 2 Sơ đồ Hỗ trợ Hệ thống phanh BA
Trước đây, người ta sử dụng cảm biến hành trình của phanh ở các xe có trang bị
BA để phát hiện mức nhấn bàn đạp phanh
Khi ECU điều khiển trượt xác định rằng người lái đang phanh khẩn cấp, van điện từ chuyển mạch hỗ trợ phanh được đóng mạch, tạo thành một đường thông giữa xilanh chính và bình chứa, và chuyển dầu đến bơm
Bơm hút dầu và đẩy đến xilanh ở bánh xe Van an toàn 4 mở ra để bảo đảm rằng áp suất của xilanh ở bánh xe không vượt áp suất của xilanh chính quá một mức đã đặt trước để duy trì độ chênh áp suất này
Hình 6 3 Sơ đồ mạch dầu điều khiển hệ thống hỗ trợ phanh BA
Hệ thống điều khiển lực kéo TRC
119 giảm nhiên liệu sẽ hạ thấp lực dẫn động khi nhấn bàn đạp ga Như vậy TRC có tác dụng bảo đảm khả năng chuyển bánh/ tăng tốc và điều khiển lái
Hình 6 4 Hệ thống điều khiển lực kéo TRC
Trong khi ABS và TRC chủ yếu được sử dụng để làm ổn định hoạt động của phanh và hoạt động bàn đạp ga trong khi phanh và tăng tốc, thì hệ thống VSC đảm bảo sự ổn định việc lái và hướng lái của xe
Hệ thống này phát hiện sự lái đột ngột và sự trượt ngang trên các mặt đường trơn, và sau đó tạo ra sự điều khiển tối ưu của phanh ở mỗi bánh xe và công suất của động cơ để giảm độ trượt của bánh trước và độ trượt của bánh sau
Phương pháp điều khiển phanh (kiểm soát các bánh xe) đối với các bánh khác nhau tuỳ thuộc vào kiểu xe (FF, FR)
Hình 6 5 Hệ thống điều khiển tính ổn định xe
Hệ thống TRC và VSC gồm có các bộ phận sau đây
Hình 6 7 Các đèn báo trên đồng hồ táp lô
• Đèn báo của hệ thống phanh
• Đèn báo của VSC: Đèn này bật sáng để báo cho người lái khi có một sự cố ở hệ thống VSC hoặc TRC
• Đèn báo trượt: Đèn này nhấp nháy để báo cho người lái khi hệ thống VSC hoặc TRC hoạt động
• Đèn báo TRC OFF: Hoạt động của hệ thống TRC dừng lại khi công tắc TRC OFF bật ON và đèn này bật sáng.
7 Cảm biến góc xoay vô lăng:
Cảm biến góc xoay vô lăng gồm có một đĩa có rãnh, một máy vi tính và 3 bộ ngắt quang học (SS1, SS2 và SS3) Các tín hiệu do các bộ ngắt quang học SS1, SS2 và SS3 phát hiện được máy vi tính biến đổi thành các tín hiệu chuỗi để đưa vào ECU
ECU sẽ phát hiện một vị trí trung gian của vô lăng, chiều quay hoặc góc xoay của vô lăng bằng sự tổ hợp của các tín hiệu này
Hình 6 8 Cảm biến góc xoay vô lăng
8 Cảm biến độ lệch của xe
Cảm biến độ lệch của xe được lắp ở mặt cắt ngang bên phải của dầm ngang trong khoang hành lý
Cảm biến độ lệch của xe sử dụng một con quay kiểu rung có hình âm thoa.Mỗi cái cộng hưởng gồm có một phần rung và một phần phát hiện được dịch chuyển 90 độ để hình thành một bộ phận Một miếng gốm áp điện được lắp vào cả phần rung và phần phát điện Đặc tính của miếng gốm áp điện là bị biến dạng khi có điện áp đặt vào, và sinh ra điện áp khi có một ngoại lực tác động làm biến dạng miếng gốm này Để phát hiện độ lệch hướng, người ta đặt điện áp xoay chiều vào phần rung, điện áp này làm cho nó rung Sau đó, mức lệch hướng được phát hiện từ phần phát hiện theo mức lệch và hướng lệch của miếng gốm áp điện, do tác động của lực coriolis được tạo ra
Hình 6 9 Cảm biến độ lệch của xe
9 Bộ trợ lực phanh có chức năng nạp trước (chỉ có ở một số kiểu xe): Bộ trợ lực này tạo ra áp suất thuỷ lực làm việc của hệ thống TRC và VSC b Hoạt động
Sự điều khiển của TRC Áp suất thuỷ lực do bơm tạo ra được van điện từ ngắt xilanh chính điều chỉnh đến áp suất cần thiết Do đó xilanh ở các bánh xe dẫn động được điều khiển theo 3 chế độ sau đây: giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp suất để hạn chế độ trượt của các bánh xe chủ động
Như trình bày ở đồ thị ở dưới cùng bên trái, khi tốc độ của bánh xe dẫn động bắt đầu vượt tốc độ bắt đầu điều khiển, áp suất thuỷ lực của phanh tăng lên và số xilanh cắt giảm nhiên liệu tăng lên.Do đó, tốc độ của bánh xe dẫn động giảm xuống
Hình 6 10 Sự điều khiển của TRC
Hoạt động của TRC (trong chế độ tăng áp)
Khi nhấn bàn đạp ga, áp suất thuỷ lực trong mỗi xilanh của bánh xe được điều khiển để khống chế sự quay trượt của bánh dẫn động ở các kiểu xe có chức năng nạp trước, khi đó, van điện từ nạp trước hoạt động để cùng tác động tới áp suất từ xilanh chính
Người ta sử dụng một van điện từ tuyến tính để làm van điện từ ngắt xilanh chính áp suất thuỷ lực được điều khiển theo tuyến tính để khử các thay đổi áp suất này bằng cách điều chỉnh độ lớn của dòng điện trong van điện từ này như được điểu khiển bằng
Hình 6 11 Hoạt động của TRC (trong chế độ tăng áp)
Sự điều khiển của VSC
Hệ thống VSC, bằng các van điện từ điều khiển áp suất thuỷ lực do bơm tạo ra và tác động vào xilanh ở mỗi bánh xe theo 3 chế độ sau đây: giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp suất Do đó hạn chế được xu hướng quay trượt của bánh xe trước hoặc bánh xe sau
Hình 6 12 Sự điều khiển của VSC
Hoạt động của VSC (Điều khiển để khử sự quay trượt của bánh trước): Khi xe vòng sang phải, việc khống chế để khử sự quay trượt của bánh trước tác động vào các phanh của bánh trước bên phải và bên trái và phanh của bánh sau bên trong Phương pháp điều khiển phanh (các bánh xe được điều khiển) đối với các bánh xe khác nhau thay đổi theo kiểu xe (FF, FR)
Hình 6 13 Điều khiển để khử sự quay trượt của bánh trước
Hoạt động của VSC (Điều khiển để khử sự quay trượt của bánh sau): Điều khiển để khử sự quay trượt của bánh sau Khi quay vòng sang phải, việc khống chế để khử sự quay trượt của bánh sau tác động vào các phanh của bánh trước chạy ở bên ngoài, nếu cần, cả bánh sau ở bên ngoài Phương pháp điều khiển phanh (các bánh xe được điều khiển) đối với các bánh xe khác nhau phụ thay đổi theo kiểu xe (FF, FR)
Hình 6 14 Điều khiển để khử sự quay trượt của bánh sau