1.4.3.1. Cấu tạo:
Hình 1.83. Cấu tạo vi sai giữa của hộp số OBW [1]
Hình 1.84. Cấu tạo vi sai Torsen loại B [6]
Vi sai giữa trong hộp số OBW thuộc loại vi sai giới hạn trượt Torsen loại B. Vỏ bọc vi sai được kết nối trực tiếp với trục thứ cấp của hộp số, trên vỏ bọc có lắp 3 cặp bánh răng hành tinh. Một trong hai bánh răng hành tinh thuộc một cặp đảm nhiệm việc truyền mô men xoắn từ vỏ bọc vi sai đến bánh răng mặt trời. Mỗi bánh răng mặt trời được nối với trục dẫn động cầu sau hoặc cầu trước.
70
1.4.3.2. Nguyên lý hoạt động:
Hình 1.85. Dòng truyền mô men xoắn
Khi không có sự sai lệch tốc độ (khi xe chạy thẳng):
Cần dẫn (Vỏ vi sai) truyền mô men xoắn từ hộp số qua các bánh răng hành tinh đến các bánh răng mặt trời rồi phần phối đến cầu trước và cầu sau theo tỉ lệ 40:60. Tỉ lệ 40:60 có được nhờ sự khác biệt về đường kính của bánh răng mặt trời 1 và 2 (D1/D2 = 4/6). Lúc này, toàn bộ hệ bánh răng quay theo một khối đồng nhất, có tốc độ bằng với tốc độ vỏ vi sai.
71
Khi sự sai lệch tốc độ thấp:
Hình 1.87. Hoạt động của bộ bánh răng khi sai lệch tốc độ thấp
Khi có sự sai lệch tốc độ giữa các bánh xe trước và sau do xe quay vòng…, các bánh răng hành tinh của vi sai giữa quay để bù sự sai lệch tốc độ này. Ví dụ, nếu tốc độ của các bánh trước trở nên lớn hơn các bánh sau, bánh răng mặt trời 1 sẽ quay nhanh hơn trục sơ cấp của vi sai giữa. Kết quả là, bánh răng mặt trời 1 quay nhanh hơn bánh răng mặt trời 2 nhưng cả hai vẫn cùng chiều quay.
Khi xe quay vòng ở tốc độ thấp, sự chênh lệch tốc độ góc giữa cầu trước và cầu sau nhỏ, lực dẫn động từ trục sơ cấp bộ vi sai giữa được phân phối đến cầu trước và sau giống như khi xe chạy thẳng.
Khi sự sai lệch tốc độ lớn (giới hạn trượt)
Nếu sự sai lệch tốc độ giữa cầu trước và cầu sau lớn do điều kiện chuyển động của xe, sự khác nhau này được bù bởi hoạt động của vi sai giữa và việc hạn chế hoạt động của vi sai giữa là cần thiết. Ví dụ, nếu một bánh trước sa xuống hố bùn và bắt đầu trượt quay hoàn toàn. Lúc này, bánh răng mặt trời 1 quay nhanh hơn trục sơ cấp của bộ vi sai giữa, bánh răng mặt trời 2 đứng yên. Bằng cách sử dụng lực ma sát được tạo ra giữa các bánh răng và cần dẫn để giối hạn trượt vi sai.
(1) Bánh răng hành tinh được thiết kế không có trục cố định và rãnh đặc biệt. Khi bánh xe trượt quay, bánh răng hành tinh bị đẩy ra bên ngoài khi quay và tiếp xúc với cần dẫn sinh ra lực ma sát trượt đồng thời cũng là lực giới hạn vi sai.
72
Hình 1.88. Lực giới hạn vi sai tạo ra nhờ tiếp xúc bánh răng hành tinh/ cần dẫn
(2) Bánh răng mặt trời được kết nối với cần dẫn thông qua đĩa ma sát. Lực đẩy dọc trục được sinh ra nhờ răng xoắn trên bánh răng, lực này đẩy các bánh răng hướng vào đĩa ma sát và ép chặt các đĩa này cùng với cần dẫn. Lực ma sát được sinh ra cũng chính là lực giới hạn vi sai.
73
1.5. Sơ đồ tổng quát:
74 (1) – Mạng CAN hệ thống tiện nghi
(2) – Mạng CAN hệ thống treo/ màn hình hiển thị (3) – Mạng CAN hệ thống truyền lực (4) – Mạng CAN hybrid J217 – Bộ điều khiển hộp số tự động Nhiệt độ ATF Chế độ P, R, N, D, S Trạng thái chế độ bán tự động Tín hiệu cấp số Tỉ số IN/OUT Sơ đồ chuyển số
Mô men xoắn danh nghĩa của ĐCĐT Mô men xoắn tối đa của ĐCĐT Tốc độ danh nghĩa của động cơ Tăng tốc độ cầm chừng
Tốc độ danh nghĩa của V141
Mô men xoắn danh nghĩa của V141 Trạng thái ly hợp F
Mô men khởi hành
Trạng thái của hệ thống mã hóa động cơ Thất thoát mô men xoắn ở hộp số
Dữ liệu chẩn đoán Thông tin hiển thị Cho phép “Start – stop” Chương trình lái xe hiện tại Tăng tốc tối đa
J841 – Bộ điều khiển động cơ điện:
Tốc độ động cơ điện
75 Chế độ hoạt động : động cơ, máy phát, tái tạo năng lượng, …
Vị trí rotor
Nhiệt độ động cơ
Nhiệt độ mạch công suất Kiểm soát điện áp
J623 – Bộ điều khiển ĐCĐT:
Giám sát hệ thống hybrid, yêu cầu về trạng thái hoạt động (Tái tạo, tăng cường, freewheel, dẫn động điện, …)
Tốc độ động cơ thực tế, tốc độ cầm chừng, tốc độ danh nghĩa
Mô men xoắn động cơ
Trạng thái ngắt xi lanh động cơ Trạng thái hoạt động bình thường Tín hiệu OBD
Nhiệt độ nước làm mát Chế độ start – stop
Điều khiển chuyển số (giới hạn công suất) Làm nóng hộp số
Tín hiệu vị trí bàn đạp phanh Hoạt động của phanh
Vị trí bàn đạp ga, kick-down Mass
J104 – Bộ điều khiển ABS:
Can thiệp ESC, ABS, EPC, TCS, MSR,.. Yêu cầu mô men xoắn (tăng/giảm) Tốc độ bánh xe, tốc độ phương tiện Nhận dạng hướng lái xe
76 Áp suất thủy lực của hệ thống phanh
J285 – Bộ điều khiển màn hình hiển thị: Trạng thái đèn cảnh báo Hiển thị tốc độ Chế độ P, R, N, D, S J527 – Bộ điều khiển trục lái điện tử: Tín hiệu bán tự động(+/-) Góc lái
J453 – Bộ điều khiển vô lăng đa chức năng:
Tín hiệu bán tự động (+/-)
J840 – Bộ điều khiển điều chỉnh pin:
SOC
J393 – Bộ điều khiển hệ thống an toàn tiện nghi J540 – Bộ điều khiển phanh tay
Y26 – Tín hiệu hiển thị chế độ P/N/D/S/R J587 – Bộ điều khiển cảm biến vị trí cần chọn chế độ
77
1.6. Nhận xét chung:
Công nghệ hybrid được áp dụng trên các dòng xe Audi đã tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu cũng như giảm thiểu khí thải ra môi trường so với những xe cùng phân khúc. Đây là kiểu truyền động hybrid đơn giản, dễ sửa chữa. Điểm khác biệt so với các dòng xe hybrid cùng phân khúc (sedan) đó chính là đặt hộp số tự động 8 cấp trên hệ thống truyền lực của xe thay vì hộp số tự động vô cấp chẳng hạn như Toyota Prius hay Honda Accord Hybrid. Do vậy, xe vừa tiết kiệm nhiên liệu vừa cho khả năng hoạt động mạnh mẽ. Tuy nhiên, nếu xét riêng về khía cạnh tiết kiệm nhiên liệu, các dòng xe hybrid của Audi chỉ ở mức trung bình. Do đặc thù của hệ thống truyền động hybrid kiểu song song, motor điện chỉ hoạt động ở một trong hai chế độ là máy phát hoặc động cơ nên khi cả ĐCĐT và motor cùng kéo xe, không có quá trình thu hồi năng lượng. Khác với truyền động hybrid song song, dạng nối tiếp được bố trí thêm một motor điện chỉ hoạt động ở chế độ máy phát. Do vậy, quá trình thu hồi năng lượng diễn ra trong khi xe đang được kéo kết hợp bằng cả 2 động cơ, đồng thời động cơ điện cũng được thiết kế có công suất lớn hơn (khoảng 55 kW ở Toyota Prius) nhằm giảm tối đa mức tiêu hao nhiên liệu của ĐCĐT nhưng vẫn đảm bảo khả năng vận hành.
78
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG AN TOÀN VÀ ỔN ĐỊNH TRÊN XE AUDI.
2.1. Hệ thống treo khí tự cân bằng (Self- leveling suspension): 2.1.1. Giới thiệu: 2.1.1. Giới thiệu:
Hệ thống treo khí là một hình thức kiểm soát hệ thống treo của xe. Những đặc điểm cơ bản của hệ thống này là:
Thân xe được treo nhẹ nhàng hơn, giúp cải thiện sự êm dịu khi lái xe.
Toàn bộ hành trình nén và phục hồi được duy trì bất kể tải.
Khoảng cách với mặt đất được duy trì bất kể tải.
Ít hao mòn khớp nối do góc làm việc giảm.
Ngoài những ưu điểm chính được tạo, hệ thống treo khí nén tự cân bằng (Audi) còn mang một ưu điểm đáng kể khác. Áp suất không khí trong lò xo khí được điều chỉnh phù hợp với tải, hệ số lò xo khí tỷ lệ thuận với khối lượng được treo. Kết quả là tần số tự nhiên của thân xe và sự lái xe êm dịu được duy trì như không đổi với bất kể tải trọng.
Hệ thống này được trang bị trên dòng xe Audi A6 (4F, C6, S6, A6L, Avant) năm 2004-2011.
2.1.2. Cấu tạo chung của hệ thống:
79
Hình 2.2. Hệ thống treo của xe sử dụng bốn bánh toàn thời gian (quattro drive) [7]
2.1.3. Cấu tạo và hoạt động của lò xo khí (Air spring): 2.1.3.1. Cấu tạo: 2.1.3.1. Cấu tạo:
Lò xo khí dựa trên nguyên tắc không khí có tính đàn hồi khi bị nén. Lò xo khí còn có các đặc điểm:
Nó cực mềm khi xe không có tải, nhưng độ cứng có thể tăng khi tải tăng bằng cách tăng áp suất không khí bên trong khoang khí. Nó tạo ra sự êm dịu chuyển động tối ưu nhất kể cả xe đầy tải lẫn khi ít tải.
Độ cao gầm xe có thể giữ không đổi ngay cả khi tải thay đổi bằng cách điều chỉnh áp suất không khí bên trong lò xo.
Việc lắp đặt của lò xo khí ở xe cầu trước chủ động và xe 2 cầu chủ động giống như lò xo thép thông thường.
Ở phiên bản cầu trước chủ động, piston được thiết kế dạng hình nón để cho phép đủ khoảng trống cho sự di chuyển của giữa piston và màng chữ U.
80
Hình 2.3. Lò xo khí ở phiên bản cầu trước chủ động. [7]
Ở phiên bản 2 cầu chủ động lò xo khí được kết hợp đồng trục với giảm chấn đóng vai trò như một thanh giằng hệ thống treo chịu các tải trọng thẳng đứng.
81
2.1.3.2. Thông số lò xo khí:
Đường đặc tính của lò xo khí:
Hình 2.5. Đường đặc tính của lò xo khí. [7]
Đường đặc tính lò xo có xu hướng đi lên (trong trường hợp piston hình trụ). Sự hình thành của đường đặc tính lò xo ( độ dốc thẳng đứng/ thoải) được xác định bởi thể tích lò xo. Một thể tích lò xo lớn tạo ra đường đặc tính có xu hướng thoải hơn (lò xo mềm), một thể tích lò xo nhỏ tạo ra đường đặc tính lò xo có xu hướng thẳng đứng ( lò xo cứng). Xu hướng hình thành của đường đặc tính lò xo có thể chịu ảnh hưởng bởi đường bao của piston. Thay đổi đường bao piston làm thay đổi đường kính và khả năng phục hồi của lò xo.
82
2.1.4. Cấu tạo và hoạt động của giảm chấn: 2.1.4.1. Công dụng của giảm chấn: 2.1.4.1. Công dụng của giảm chấn:
Nếu hệ thống treo không có giảm chấn, sự rung động của các khối lượng trên xe trong suốt quá trình lái xe sẽ tăng lên và tạo các dao động lập đi lập lại, đó là sự dao động thân xe. Điều này dẫn đến các bánh xe sẽ không tiếp xúc được với mặt đường gây ra việc mất cảm giác lái, phanh không hiệu quả,..
Hình 2.6. Công dụng của giảm chấn. [7]
Mục đích của hệ thống giảm chấn là loại bỏ các rung động (năng lượng) càng nhanh càng tốt thông qua hệ thống treo. Giảm chấn có ảnh hưởng cơ bản đến sự an toàn lái (tính ổn định điều khiển) và sự êm dịu của xe. Tuy nhiên, những yêu cầu tạo ra sự ổn định điều khiển và êm dịu lại đối nghịch nhau. Một mặt hệ số giảm chấn cao hơn sẽ cải thiện khả năng ổn định điều khiển và giảm sự êm dịu của xe, mặt khác hệ số giảm chấn nhỏ hơn sẽ giúp cải thiện sự êm dịu xe nhưng lại giảm khả năng ổn định điều khiển.
2.1.4.2. Cấu tạo của giảm chấn:
Phân loại giảm chấn thông thường theo cấu tạo:
Kiểu ống đơn
83
2.1.4.2.1. Giảm chấn kiểu ống kép:
Hình 2.7. Giảm chấn kiểu ống kép. [7] Cấu tạo:
Bên trong vỏ giảm chấn (ống ngoài) có một xylanh (ống áp suất), bên trong xy lanh có một piston chuyển động lên và xuống. Ở đế của cần piston có lắp một van piston để tạo ra lực cản khi trả (khi nẩy lên). Ở đáy xylanh có một van đế để sinh ra lực cản khi nén (khi nhúng xuống).
Trong xylanh được điền dầu giảm chấn nhưng chỉ đổ đầy 2/3 buồng chứa dầu, phần còn lại được điền khí với áp suất bên ngoài. Bình chứa có công dụng để bù các thay đổi thể tích dầu trong xy lanh và thay đổi thể tích do thay đổi nhiệt độ dầu thủy lực. Hai van giảm chấn (van piston và van đế) được sử dụng cho việc giảm xóc, cấu tạo gồm một hệ thống vòng đệm lò xo, lò xo cuộn và thân van có các lỗ tiết lưu.
84
Chức năng:
Hình 2.8. Chức năng giảm chấn ống kép. [7]
Trong suốt quá trình nén, sự giảm chấn được xác định bởi van đế và một phần ở sự cản trở dòng hồi về ở van piston. Lượng dầu được thay thế bởi piston chảy vào buồng chứa dầu. Van đế tạo ra sự cản trở dòng chảy này, do đó tạo ra sự hãm chuyển động.
Trong quá trình trả (nảy lên), sự giảm chấn được thực hiện bởi van piston, van này sẽ tạo lực cản chống lại dòng dầu chảy xuống phía dưới. Lượng dầu bù từ buồng làm việc chảy ngược vào thông qua van không hồi vị của van đế.
85
2.1.4.2.2. Giảm chấn ống đơn:
Cấu tạo:
Với giảm chấn kiểu ống đơn, buồng làm việc và buồng chứa dầu được đặt bên trong xylanh đơn. Sự thay đổi thể tích gây ra bởi thanh piston và sự thay đổi nhiệt độ trong dầu được bù bởi một buồng khí khác được tách ra khỏi xylanh làm việc bằng một piston chia. Mức áp suất trong buồng khí này là khoảng 25-30 bar và phải có khả năng duy trì lực giảm chấn trong suốt quá trình nén. Van giảm chấn được dùng trong quá trình nén và trả được tích hợp vào piston.
Hình 2.9. giảm chấn ống đơn [7]
Chức năng:
Trong quá trình nén, dầu được đẩy ra khỏi khoang dưới nhờ van nén được tích hợp trên piston, điều này tạo ra sự cản trở nhất định chống lại dầu. Đệm khí do đó sẽ bị nén một lượng thể tích bằng thể tích piston chiếm chổ.
Trong quá trình trả, dầu bị đẩy ra khỏi buồng trên nhờ vào van trả được tích hợp trên piston, điều này tạo ra sự cản trở chống lại dầu. Đệm khí lúc này sẽ tăng thể tích bằng thể tích piston để lại.
86
Hình 2.10. Chức năng của giảm chấn ống đơn. [7]
Bảng 2.1. So sánh giảm chấn kiểu ống đơn và ống kép: Ống kép Ống đơn Chức năng van Khả năng tạo bọt được giảm
nhờ áp suất khí trong buồng chứa dầu
Khả năng tạo bọt ít xảy ra nhờ vào áp suất khí cao và sự tách biệt dầu và khí.
Đường đặc tính Bất kỳ, do có các van nén và phục hồi riêng biệt.
Phụ thuộc vào áp suất khí suốt quá trình nén.
Ma sát Thấp Cao hơn do bịt kín dưới áp suất
Thiết kế Đường kính lớn hơn Dài hơn do buồng khí trong xylanh
Vị trí lắp đặt Phương dọc Bất kỳ
87
2.1.4.3. Thông số của giảm chấn:
Độ giảm chấn:
Độ giảm chấn là yếu tố quyết định mức độ rung động được loại bỏ nhanh như thế nào của thân xe phụ thuộc vào lực giảm chấn của giảm chấn và khối lượng được treo.
Hình 2.11. Độ giảm chấn[7]
Nếu giữ lực giảm chấn không đổi, sự tăng khối lượng được treo sẽ làm giảm độ giảm chấn, nghĩa là rung động được loại bỏ một cách chậm hơn. Ngược lại, sự giảm khối lượng được treo sẽ làm tăng độ giảm chấn, nghĩa là rung động được loại bỏ nhanh hơn.
Lực giảm chấn:
Lực giảm chấn phụ thuộc vào thể tích dầu bị thay thế (bề mặt của giảm chấn), tính cản trở dòng của van giảm chấn, tốc độ của piston giảm chấn và vận tốc của dầu giảm chấn. Lực giảm chấn được xác định bằng máy kiểm tra. Ở một tốc độ không đổi, máy này tạo ra các hành trình nén và trả vì vậy tạo ra các tốc độ nén và trả khác nhau trong giảm chấn. Sơ đồ lực/ hành trình thu được có thể chuyển thành sơ đồ lực/vận tốc (f/v). Những đường đặc tính này chỉ ra mối