Lý do chính của việc sử dụng hệ thống 4WD là để cải thiện lực kéo tổng thể của xe. Để dễ hiểu, chúng tôi định nghĩa lực kéo như là 1 lực kéo xe lớn nhất của vỏ xe để có thể thắng được lực cản của mặt đường. Lợi ích chính của 4 bánh chủ động là tăng gấp đôi lực theo chiều dọc của bánh xe lên mặt đường. Điều này giúp ích trong nhiều tình huống khác nhau như là đường ít ma sát (ví dụ: đường tuyết)
Trang 1Module 2 4WD (Four Wheel Drive)
4.1 Comparison ITM & ITCC & DEHA
4.2 ITM (Interactive Torque Management)
4.3 ITCC (Intelligent Torque Controlled Coupling)
4.4 DEHA (Direct Torque Controlled Coupling)
Explain the function of each of the four types of 4WD.
Describe the system layout and list the locations, mechanisms and functions of components
Explain the difference between ITM, ITCC and DEHA
Take necessary actions after a part change and list the cautionary measures required for maintenance
Trang 21 Tổng quan
1.1 Giới thiệu
Phân bỗ lực kéo Một phần mặt đường trơn trượt
< So sánh 2WD và 4WD >
Lý do chínhcủa việc sử dụng hệ thống 4WD là để cải thiện lực kéo tổng thể của xe
Để dễ hiểu, chúng tôi định nghĩa lực kéo như là 1 lực kéo xe lớn nhất của vỏ xe để có thể thắngđược lực cản của mặt đường Lợi ích chính của 4 bánh chủ động là tăng gấp đôi lực theo chiềudọc của bánh xe lên mặt đường Điều này giúp ích trong nhiều tình huống khác nhau như làđường ít ma sát (ví dụ: đường tuyết)
Một phần mặt đường trơn trượt được đưa ra trong ví dụ hình bên phải Trong trường hợp xe sửdụng hệ thống 2WD, momen đặt ra để kéo cái xe là lớn hơn lực kéo sẵn có Kết quả là 2 bánh xe
bị trượt quay và xe bị kẹt Trong hệ thống trên xe 4WD, momen chuyển xuống bánh sau nhiềuhơn ở nơi không trượt, vì thế, momen thực tế của bánh xe trước và sau sẽ cần nhỏ hơn cái sẵncó: xesẽ di chuyển về phía trước (ví dụ tổng quát: điều kiện chính xác chuyển momen tùy thuộcvào bô tríhệ thống thực tế) Các yếu tô chung ảnh hưởng đến lực kéo: trọng lượng lốp xe, trọnglượng tác động lên lốp, lực kéo lớn hơn
Hệ số ma sát liên quan đến lực giữ 2 bề mặt lại với nhau Nó là cơ số giữa loại vỏ xe và loại mặtđường Vấn đề quan trọng là hệ số ma sát tĩnh cao hơn hệ số ma sát động (bánh xe quay), vì vậy,việc tiếp xúc tĩnh sẽ cung cấp lực kéo tốt hơn tiếp xúc động Bánh xe quay: xảy ra khi lực tácđộng lên lốp lớn hơn lực kéo có sẵn của lốp đó Lực kéo được giảm trong trường hợp này, nhưphần giải thích phía trên Trọng lượng tác động lên từng bánh xe sẽ chuyển đổi khi xe tăng tốchoặc quay vòng
Trang 31.2 Phân loại hệ thống 4WD
Có vài kiểu bố trí hệ thống 4WD thông thường Lý do của việc bố trí các hệ thống khác nhau làmục đích sử dụng và hiển nhiên là liên quan cả chi phí sản xuất của cái xe, một hệ thống truyềnđộng 4 bánh toàn thời gian thì phức tạp và đắt hơn 1 xe sử dụng hệ thống 2WD Sự khác biệttrong kết cấu tùy thuộc vào các mẫu xe, bất kể là bánh trước hay bánh sau chủ động Ngoài ra,cũng phải xem xét đến mục đích sử dụng, ví dụ như 1 xe thể thao hay 1 xe bán tải sử dụng chohoạt động tải nặng….một cái xe ô tô được thiết kế cho việc tải năng thường giảm bớt các phầnkết hợp của hệ thống truyền lực để có thể tăng momen xoắn cần thiết Lợi thế về chi phí của hệthống bán thời gian là không sử dụng chế độ 4WD trên đường có ma sát tốt Do không có vi saitrung tâm nênhệ thống truyền lực được đặt dưới toàn bộ lực di chuyển, cái gây ra hao mòn vàtiếng ồn Hệ thống 4 bánh chủ động toàn thời gian được yêu cầu có vi sai trung tâm (trong một
số ít trường hợp được thay bằng 1 khớp nối mềm), vì vậy, có thể sử dụng chế độ 4WD trênđường khô ráo mà không có bất cứ vấn đề gì Việc này giống như tất cả các bánh chủ độnghay 4 bánhchủ động hoàn toàn Sự khác nhau là hệ thống 4WD không có công tắc OFF Trongtrường hợp tất cả các bánh chủ động không có phân chia thấp và cao trong bộ chuyển đổimoemen, thì cái xe được thiết kế sử dụng chỉ cho đường….Lưu ý rằng, các phần nói trên làkhác nhau tùy vào nhàsản xuất Với hệ thống điều khiển điện tử được phát triển ngày nay, hệthống 4WD tự động được sử dụng chỉ trong các trường hợp cần thiết
Trang 4• Switch off: AUTO mode on
• Switch on: phân bổ tỷ lệ cho bánh trước/sau50:50 (ở 40km/h↑: tự động phân bổ tỷ
lệ 100:0)
1) EST (Electric Shift Transfer)
EST luôn có ở tất cả các đời trên hệ thống 4WD bán thời gian, cho phép người lái“shift on thefly”giữa 2 chế độ 2 và 4 bánh chủ động ở tốc độ đến 80km/h
• Chế độ 4WD
2) TOD (momen xoắn theo yêu cầu)
Bộ chuyển đổi điện tử TOD chuyển đổi công suất và momen xoắn từ phía sau lên trước theoyêucầu, tăng lực kéo trên đường lầy, xử lý nhanh và lái chính xác
• Chế độ 4WD
3) ITM & ITCC & DEHA
ITM (kiểm soát momen xoắn), ITCC (khớp nối kiểm soát momen xoắn thông minh) và DEHADEHA (Bộ chấp hành thủy lực) là giống nhau cơ bản về các công nghệ, chỉ khác phần tên gọi,cáccụm chi tiết khác nhau bởi nhà sản xuất Sự khác biệt này sẽ được giải thích ở phần dướiđây
Ba hệ thống này, giống như hệ thống TOD, là chế độ 4WD hoàn toàn, chỉ khác là giảm kíchthước và cải thiện khả năng kiểm soát Không có tùy chọn chế độ LOW Xoay công tắc chỉnh tỷ
lệ lực kéo trước/sau tỷ lệ 50:50
• Chế độ 4WD
• Chế độ 2H: cho đường bình thường (tỷ lệ 0:100, chế độ HIGH)
• Chế độ 4H: cho đường trơn trượt,, như không trải nhựa, tuyết hay trời mưa (tỷ lệ 50:50, chế
Trang 5Đèn cánh báo Lap ngang
Trục các-đăng
Hệ thống 4WD dựa vào phần dẫn động bánh trước và bao gồm các thành phần sau: hộpchuyển đổi, trục các-đăng, khớp nối và bộ Visai phía sau là các thành phần cơ khí và hộp điềukhiển, công tắc 4WD, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc lái vàđèn cánh báo 4WD
Khi hệ thống 4WD được kích hoạt (chỉ ở tốc độ cho phép), khớp nối được kích hoạt và xe ởchế độ 4WD (50:50), đèn hiển thị 4WD sẽ sáng, điều này xảy ra khi không có visai trung tâm Ởchế độ tiêu chuẩn (công tắc OFF) việc chia monen xoắn của bánh trước và bánh sau dựa trêntínhiệu đầu vào từ cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc lái Vì vậy,
hệ thống 4WD chỉ sử dụng khi cần thiết (bánh xe bị trượt) suất tiêu hao nhiên liệu giảm so với
hệ thống dẫn động thông thường Khi hệ thống có vấn đề thì tài xế sẽ nhận thấy đèn cảnh báo
Trang 62.2 Bộ chuyển đổi momen
2) Sơ đồ bố trí
Visai sau Trục đầu ra bánh trước phải
Trục đầu ra bánh trước trái
Visai trước
Bộ chuyển đổi
Trục các đăng
Khớp nối 4WD
Bộ chuyển đổi bao gồm trục dẫn động đầu vào thông qua bộ visai trước cái mà được nối bởi cácbánh rangđể cung cấp momen xoắn cho trục các đăng Phần trục đầu vào của bộ chuyển đổi có
lỗ, vị vậy láp bên phải của bánh xe dẫn động trước có thể kết nối chỗ này từ bộ Visai trước Cácbánh rangđược dung để thay đổi tốc độ từ trục đầu vào với tốc độ cần thiết đến trục sau chính làtốc độ đưa đến trục các đăng
Các bánhrăng bao gồm: 2 bánh rang thường, 1 vành bánh rang, 1 bánh rang côn ITM kích hoạtkhớp nối để chuyển momen thông qua các bánh rang, trục các đăng, khớp nối 4WD được kíchhoạt, momen được chuyển đến bộ visai sau và cuối cùng là đến các bánh xe sau Trong trườnghợp khớp nối 4WD không được kích hoạt thì trục các đăng chỉ quay trơn và chỉ mối bánh xetrước làm nhiệm vụ dẫn động
Bộ chuyển đổi momen thường được lắp ở vị trí cầu trước của xe, chuyển trực tiếp công suất dẫnđộng xuống bánh xe phía sau Dầu bôi trơn được sử dụng là dầu hộp số (SAE 75W/90 API GL-5),được châm đến mực lỗ châm dầu
Trang 72 3 bộ visai sau
4WD Coupling
Láp ngangtruyền công suất từ động cơ đến trục của bánh xe
Trực các đăng truyền công suất từ động cơ đến trục bánh xe sau và tối ưu hóa công suất khi lái
xe.Khớp nối chung , khớp nối C/V và khớp nối cao su tạo thành trục các đăng
Những xe không có trang bị bộ visai trung tâm nhưng chỉ
có visai trước và sau thì nên chỉ sử dụng hệ thống 4WD
dưới điều kiện đặc biệt như là đường trơn trượt
Khi lái xe có trang bị loại này trên đường không có trải
nhựa sẽ gây ra tải lớn lên lốp xe và hệ thống truyền lực
Lái xe có thể dễ dàng nhận thấy trong thời gian xe quay
vòng vào cuasẽ thấy có lực cản lại lực lăn bánh xe tăng
Điều này được gây ra do thực tế các bánh xe trước và sau đi quãng đường khác nhau khi vàocua, hình minhhọa Chỉ có cách bù lại việc này với hệ thống không có bộ visai trung tâm là lốptrượt Do hệ số ma sát cao của đường, một lực lớn cần trước khi lốp xe bắt đầu trượt, vì vậy áplực tác động lên đường truyền lực là rất lớn
Một hệ thống 4WD thông thường với bộ visai tiêu chuẩn
vẫn có thể mất lực kéo một cách dễ dàng trong điều kiện
nhất định Visai mở chỉ có thể đưa một phần momen xoắn
đến các lốp xe, cái không thể gây ra trượt với lực kéo nhỏ
nhất Việc chuyển momen có thể không đủ để đưa cái xe
thoátkhỏi việc mắc kẹt của cả 2 cầu trên cùng 1 bề mặt
trơn trượt (theo hình bên), vì vậy lốp xe ở trên sẽ bắt đầu
trượt Trong tình trạng này có nghĩa là 2 bánh xe bên phải
sẽ quay và xe không thể di chuyển Như vậy điều này là
không mongmuốn trong điều kiện sử dụng thực tế, có vài
cáchđể cải thiện hệ thống này như sau đây
Trang 82 5 4WD ECU
ECU 4WD, dựa trên các tín hiệu nhận được từ các cảm biến khác nhau, xác định bề mặtđường và điều kiện lái xe và điều chỉnh bộ khớp nối 4WD ( bộ ly hợp bên trong bộ khớp nối4WD ) một cách chính xác phần công suất truyền dẫn tới bánh sau Vị trí lắp đặt của nó nằmkhác sovới vị trí 4WD
2 6 4WD Coupling
Việc áp dụng các khớp nối 4WD phần lớn phụ thuộc vào loại hệ thống đang sử dụng Thông tinthêm sẽ được cung cấp trong phần Loại hệ thống để theo dõi Trong chương này, khái niệmkhớp nối 4WD sẽ được tóm lượt bằng cách sử dụng khớp nối nhớt như một ví dụ
< 4WD Coupling by type >
ITM (Interactive Torque
Management)
DEHA (Direct Electro Hydraulic Actuator)
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn hoạt động của một khớp nối thủy lực, đây là khớp nối của hệthống EST Nó thường được sử dụng để liên kết các bánh sau với bánh xe phía trước để khicác bánh xebắt đầu trượt, mô-men xoắn sẽ được chuyển sang bộ khác Vì vậy,phiên bản này
cho phép cómột cái nhìn tại một khớp nối thủy lực giữa trục trước và sau
< Location of ITM Coupling >
ITCC (Intelligent Torque Controlled Coupling)
Trang 9< Structure of a Coupling >
High viscosity fluid (Silicon oil)
< Mode of power transmission >
Silicon oil & air Spacer ring
Khi một bộ bánh xe bắt đầu quay nhanh hơn, ví dụ vì nó trượt, bộ đĩa được kết nối với nhữngbánh xe đó quay nhanh hơn các bánh xe khác Các chất lỏng nhớt giữa các tấm, cố gắng bắtkịp với các đĩa nhanh hơn, kéo các đĩa chậm hơn cùng Điều này chuyển mô-men xoắn cho cácbánh xe dichuyển chậm hơn: các bánh xe không trượt Tốc độ của các tấm cao hơn tương đốivới nhau, mô-men xoắn càng nhiều khớp nối nhớt chuyển từ bộ này sang bộ khác
2 7 4WD Lock Switch
Nhấn công tắc chế độ LOCK sẽ bật đèn 4WD LOCK trên bảng điều khiển ECU 4WD sau đó kích hoạt bộ truyền động bên trong khớp nối để sửa tỷ lệ của công suất động cơ bánh trước / sau ở 50:50 Công tắc chế độ LOCK được sử dụng để tăng tối đa công suất của xe trong điều kiện lái xe như địa hình gồ ghề, đường bộ, dốc dốc, đường cát hoặc bùn, vv Khi tốc độ trên 40 km / h, chế độ LOCK bị tắt và thay đổi sang chế độ AUTO để bảo vệ hệ thống và cải thiện khả năng lái (đèn cụm vẫn bật), và khi tốc độ xe giảm xuống dưới 40 km / h một lần nữa, nó sẽ trở về chế độ LOCK Lái xe trong chế độ AUTO tương tự như 2WD trong điều kiện lái xe bình thường, nhưng khi hệ thống xác định các điều kiện yêu cầu lái xe bốn bánh, phân phối điện phía trước / bánh sau được kích hoạt tự động bởi ECU, mà không có sự can thiệp của người lái xe, sao cho công suất truyền động được truyền tới bánh trước / sau.
4WD Lock
OR
Trang 102 8 4WD Lock Lamp & Warning Lamp
1 khihệ thống 4WD bị lỗi, đèn cảnh báo 4WD nháy trên đồng hồ táp lô
2 Chọn chế độ 4WD LOCK sẽ bật đèn 4WD LOCK MODE trên đồng hồ táp lô
3 ở chế độ AUTO không có cảnh báo
4 ECU 4WD giaotiếp với đồng hồ táp lô thông qua mạng CAN
4WD LOCK Lamp 4WD Warning Lamp
Trang 113 Control
3.1 In / Output Elements
ITM(Quản lý mô-men xoắn tương tác), ITCC (Khớp nối điều khiển mô-men xoắn thông minh)
và DEHA(Thiết bị truyền động thủy lực trực tiếp) về cơ bản là công nghệ 4WD giống hệt nhau,chỉ với các yếu tố đầu vào / đầu ra hơi khác nhau của nhà sản xuất Các yếu tố đầu vào / đầu
racủa 4WD sẽ được nêu trong chương này Sự khác biệt giữa công nghệ của ba nhà sản xuất
sẽ được giải thích trong một phần để theo dõi
Tất cả các hoạt động mô tả được điều khiển bởi ECU 4WD Nó xử lý tín hiệu đầu vào và điềukhiển đầu ra Các tín hiệu đầu vào sau được cung cấp cho ECU
Điều kiện phanh từ tín hiệu phanh / tín hiệu hoạt động ABS: ở chế độ 4WD tất cả các bánh xeđều được kết nối bằng cơ khí do đó bánh xe bị khóa sẽ ảnh hưởng đến tất cả các bánh xekhác,dẫn đến khó kiểm soát lực phanh của xe Do đó, 4WD bị tắt khi ABS hoạt động
Mô-menxoắn đầu vào dựa trên tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga, để quyết định phân bố menxoắn phù hợp (bằng cách kiểm soát nhiệm vụ của EMC)
mô-Trạng thái góc từ cảm biến góc tay lái để ngăn ngừa kết thúc truyền động trong khi vào cua.Cảm biến góc lái nhận tín hiệu thông qua giao tiếp CAN với MDPS; nếu một chiếc xe không cóMDPS, tínhiệu được nhận từ ESC
Tốc độ xe và sự khác biệt tốc độ bánh xe (trước và sau) từ cảm biến tốc độ bánh xe để pháthiện tình trạng trượt của bánh xe và điều khiển sự phân bố mô-men xoắn tương ứng
Tất cả các tín hiệu này được sử dụng để kiểm soát các nhiệm vụ cho EMC và do đó chia sẻmô-menxoắn của các trục, đó là tín hiệu đầu ra chính Các đầu ra khác ngoài điều khiển EMC
làđèn khóa 4WD, đèn cảnh báo 4WD và tín hiệu chẩn đoán
TCM
Gear position Only ITM & DEHA
Cluster
4WD Lock lamp 4WD Warning Lamp
MDPS
Steering Angle Sensor Only ITM & DEHA
4WD ECU
Trang 123.2 Coupling Control Mode
Lái xe bình thường
Trong điều kiện lái
xe bình thường hầu hết truyền động đến bánh xe trước.
Quay vòng
Dẫn động phải phù hợp với bán kính quay vòng và tốc
độ bánh xe , truyền dẫn động đến bánh
xe sau
Trượt bánh
Khi một hoặc cả hai bánh trước bị trượt, công suất lái thích hợp cho mức độ trượt được chuyển sang bánh xe sau
khóa
Tối đa hóa men xoắn trên những con đường
mô-gồ ghề (chỉ kích hoạt khi tốc độ của
xe dưới 40 km / h)
1) Hoạt động theo điều kiện lái xe.
2) Phân phối lực truyền động
Mode
Front/rear wheel driving power distribution
Description of operation
AUTO MODE
(normal driving)
100:0 ~ 50:50 (variable control)
Tuyền động điều khiển giữa bánh trước và bánh sau được điều khiển một cách dễ dàng bằng logic điều khiển ECU 4WD tùy thuộc vào bề mặt đường và điều kiện lái xe (tăng tốc nhanh, vào cua, v.v.).
LOCK MODE
(rough driving)
50:50 ~ 50:50 (fixed distribution ratio)
Chế độ này được sử dụng để xử lý các điều kiện khắc nghiệt như cát, bùn, tuyết và vũng nước Với chế độ LOCK ON, hệ thống sẽ phân bổ lực dẫn động bánh xe trước / sau bằng cách phân phối đồng đều công suất lái tới bánh trước / sau theo tỷ lệ 50:50.
Để ngăn chặn phanh góc hẹp trong khi vào cua, nó điều chỉnh công suất lái theo góc cua, và đặt điều kiện giới hạn tốc độ của xe để tránh nguy hiểm do những thay đổi đột ngột về điều kiện trong xe đang chạy ở tốc
độ cao (chế độ LOCK là ngừng hoạt động ở tốc độ 40
km / h hoặc cao hơn).
Trang 134 So sánh các loại 4WD
4.1 So sánh loại ITM & ITCC & DEHA
Nhà sản xuất BorgWarner (US) JTEKT (Japan) Wia Magna powertrain
(ROKorea)
Tên hệ thống
ITM (Interactive Torque Management)
ITCC (Intelligent Torque Controlled
Coupling)
DEHA (Direct Electro Hydraulic)
EMC (Cuộn dây điện từ) Loại mô tơ thủy lực điện
Cảm biến tốc độ bánh xe
APS
Cảm biến tốc độ bánh xe
APS SAS
- Công suất truyền động Đến bánh sau
ECU điều khiển - cuộn dây từ
- ly hợp sơ cấp (1st) rãnh bi ép cam- ly hợp chính (ly hợp thứ cấp)
- Công suất truyền động Đến bánh sau
ECU điều khiển mô tơ bơm thủy lực – pít tông – ly
hợp Công suất truyền động Đến bánh sau
-Hình dạng bên
ngoài