Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả Đặng Thế Dũng Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VI SAI Hình 1.1 là sơ đồ hệ truyền lực xe con 4WD thông dụng gồm động cơđốt trong 1, hộp số 3, vi sai giữa 6, tru
Trang 1MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 3
DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ 7
LỜI NÓI ĐẦU 10
Chương 1TỔNG QUAN VỀ VI SAI 11
1.1 Tiêu chuẩn đánh giá hệ truyền lực hệ truyền lực xe con 12
1.2 Các dạng sơ đồ hộp số 13
Chương 2VI SAI TRUYỀN THỐNG 16
2.1 Truyền lực và vi sai cầu 16
2.2 Vi sai ma sát trong cao 18
2.2.1 Vi sai ma sát trong nhờ ly hợp đĩa 18
2.2.2 Vi sai trục vít-bánh vít 20
2.3 Cầu có truyền lực cạnh 24
2.3.1 Sự cần thiết của truyền lực cạnh 24
2.3.2 Giảm tốc đặt trước cầu vi sai 25
2.3.3 Bộ giảm tốc đặt cạnh vi sai 25
2.4.4 Giảm tốc cạnh 27
2.4 Cầu hai tốc độ 29
2.4.1 Bộ giảm tốc hai cấp bánh răng thẳng (Rockwell-Standard) 29
2.4.2 Bộ giảm tốc hai cấp dùng bộ truyền hành tinh (Eaton) 31
2.5 Vi sai trung tâm 32
2.5.1 Những yếu tố gây cưỡng bức động học giữa hai cầu chủ động 32
2.5.2 Sự cần thiết của vi sai trung tâm 32
2.5.3 Vi sai trung tâm 33
Trang 22.5.4 Vi sai trung tâm kiểu trục vít 35
2.6 Hệ truyền lực 4WD 36
2.6.1 Hộp số phân phối thường trực 36
2.6.2 Vi sai trung tâm có ly hợp ma sát ướt 37
2.6.3 Hệ truyền lực bốn bánh chủ động và động cở đặt dọc 39
2.6.4 Hệ truyền lực bốn bánh chủ động với động cơ đặt dọc và bộ truyền trung tâm có ly hợp ma sát ướt 40
2.6.5 Hệ truyền lực bốn bánh chủ động động cơ đặt ngang 41
2.6.6 Hệ truyền lực động cơ đặt sau 41
2.6.7 Khoá vi sai thuỷ lực-điện tử 42
2.6.8 Hệ thống điều khiển ABS/TCS 44
Chương 3VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ 50
3.1 Động lực ô tô 50
3.1.1 Phương trình chuyển động tổng quát 50
3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định ô tô 57
3.2 Điều khiển động lực học 64
3.2.1 Điều khiển động lực học dọc 65
3.2.2 Điều khiển động lực học ngang 66
3.2.3 Điều khiển động lực học phương thẳng đứng 70
3.2.4 Điều khiển động lực tích hợp 78
3.3 Vi sai điện tử và điều khiển động lực học ô tô 81
KẾT LUẬN 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92
Trang 3DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
: Độ cứng treo trước dãy trái
- C N m2R / : Độ cứng treo sau dãy phải
Trang 4- C N m2L / : Độ cứng treo sau dãy trái
- K Ns m / : Hệ số cản hệ thống treo
- K Ns m1 / : Hệ số cản hệ thống treo trước
- K Ns m2 / : Hệ số cản hệ thống treo sau
- K Ns m1R / : Hệ số cản hệ thống treo trước dãy phải
- K Ns m1L / : Hệ số cản hệ thống treo trước dãy trái
- K Ns m2R / : Hệ số cản hệ thống treo sau dãy phải
- K Ns m2L / : Hệ số cản hệ thống treo sau dãy trái
- a m : Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước
- b m : Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau
: Mômen quán tính trục y của lốp sau dãy trái
- h m : Chiều cao mấp mô của đường
Trang 5- h m1 : Chiều cao mấp mô của đường phía trước
- F N Z : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe
- F Z1 N : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía trước
- F 2 N : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía sau
- F Z t1, N : Tải trọng tĩnh bánh xe phía trước
- F Z t2, N : Tải trọng tĩnh bánh xe phía sau
- F Zd N : Tải trọng động bánh xe
- F Z d1, N : Tải trọng động bánh xe phía trước
- F Z d2, N : Tải trọng động bánh xe phía sau
- F N C : Lực đàn hồi hệ thống treo
- F C1 N : Lực đàn hồi hệ thống treo trước
- F C2 N : Lực đàn hồi hệ thống treo sau
Trang 6- F CL1 N : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe trước
- F CL2 N : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe sau
- M kg : Khối lượng toàn xe
- m kg1 : Khối lượng được treo trước
- m kg2 : Khối lượng được treo sau
- m kg A1 : Khối lượng không được treo trước
- m A2 kg : Khối lượng không được treo sau
Trang 7- 1
R
A
L
A
R
A
L
A
: Khối lượng không được treo sau dãy trái
DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
Hình 1.1a Sơ đồ hệ truyền lực xe con 4WD 12
Hình 1.1b Sơ đồ hệ truyền lực xe con 4WD vi sai giữa hành tinh 12
Hình 1.2 Bố chung hệ truyền lực xe con 14
Hình 1.3 Hệ truyền lực hỗn hợp 14
Hình 1.4 Cầu sau chủ động 15
Hình 2.1 Khoá vi sai 17
Hình 2.2 Khoá vi sai gài bằng khí nén 18
Hình 2.3 Vi sai tự khóa bằng ly hợp đĩa 19
Hình 2.4 Đồ thị so sánh khả năng kéo của vi sai thường chống trượt 20
Hình 2.5 Vi sai bánh vít hành tinh 21
Hình2.6.Vi sai trục vít 22
Hình 2.7 Vi sai ly hợp đĩa 23
Hình 2.8 So sánh mômen truyền của vi sai ly hợp đĩa với ly hợp hạn chế phụ thuộc sự lệch số vòng quay 24
Hình 2.9 Bộ truyền lực cuối cùng có cặp bánh răng giảm đặt trước 25
Hình 2.10 Bộ truyền lực cuối có bộ truyền bánh răng đặt giữa bánh răng chậu và vi sai 25
Hình 2.11 Bộ truyền cuối có cụm hành tinh giảm tốc 26
Hình 2.12 Truyền lực cuối giảm tốc hành tinh kép 27
Trang 8Hình 2.13 Truyền lực cạnh giảm tốc hai cấp hành tinh 28
Hình 2.14 Giảm tốc cạnh hành tinh hai cấp 29
Hình 2.15 Truyền lực cuối giảm tốc hai cấp kiểu bánh răng thẳng 30
Hình 2.16 Vi sai hành tinh kép hai cấp 31
Hình 2.17 Quan hệ giữa tốc độ và góc xoắn biên dạng 34
Hình 2.18 Vi sai giữa và khoá vi sai ra cầu trước 34
Hình 2.19.Hệ truyền lực tandem 35
Hình 2.20 Vi sai trung tâm kiểu trục vít 35
Hình 2.21 Vi sai trung tâm 36
Hình 2.22 Vi sai trung tâm với ly hợp ma sát ướt 38
Hình 2.23 Hệ truyền lực 4 WD có động cơ đặt dọc trước và có ba vi sai 40
Hình 2.24 Hệ truyền lực động cơ đặt trước, dọc và có ba vi sai 40
Hình 2.25 Hệ truyền lực động cơ đặt ngang 41
Hình 2.26 Hệ truyền lực động cơ đặt sau 4WD 42
Hình 2.27 Cầu vi sai hạn chế trượt 43
Hình 2.28 Hệ thống điều khiển lực kéo TCS 46
Hình 2.29 Hệ thống điều khiển lực kéo TCS 47
Hình 2.30 Hệ tích hợp điều khiển ABS/TCS khi phanh 48
Hình 3.1 Mô hình chuyển động ô tô 50
Hình 3.2 Mô hình động lực học 3D 54
Hình 3.3 Mặt chiếu bằng 55
Hình 3.4 Mặt chiếu đứng 55
Hình 3.5 Sơ đồ động lực học ô tô 58
Hình 3.6 Sơ đồ cấu trúc mô hình động lực học ô tô 60
Hình 3.7 Mô đun động lực học trong mặt phẳng nền & mô đun bánh xe 61
Hình 3.8 Mô đun xác định phản lực Fz 62
Hình 3.9 Mô đun dao động lắc dọc và ngang khối lượng được treo 62
Hình 3.10 Mô đun hệ thống treo và động lực học ngang cầu xe 63
Hình 3.11 Sơ đồ điều khiển động lực ô tô 65
Hình 3.12 Trạng thái điều khiển khi quay vòng thiếu và thừa 66
Trang 9Hình 3.13 Các thông số đặc trưng đặc tính quay vòng 67
Hình 3.14 Nguyên lý lái tích cực 67
Hình 3.15 Hệ thống lái tích cực 68
Hình 3.16 Sơ đồ lái 4 bánh 4WS 68
Hình 3.17Hệ thống lái 4 bánh 69
Hình 3.18 Hệ thống lái 4 bánh 70
Hình 3.19 Hệ thống lái “Steer-by-Wire” 70
Hình 3.20 Hệ thống treo điều khiển mức (độ cao) 71
Hình 3.21 Hệ thống treo tích cực kiểu lò xo- thuỷ lực 72
Hình 3.22 Hệ thống treo thuỷ khí bán tích cực 73
Hình 3.23 Hệ thống treo thuỷ khí bán tích cực điều khiển điện tử 76
Hình 3.24 Sơ đồ thanh ổn định tích cực 77
Hình 3.25 Bô trí thanh ổn định tích cực 77
Hình 3.26 Lịch sử phát triển cơ điện tử trong ô tô 78
Hình 3.27Điều khiển tích hợp dọc ngang 79
Hình 3.28 Hệ điều khiển tích hơp GCC 79
Hình 3.29 Quan hệ về điều khiển 80
Hình 3.30 Cầu vi sai hạn chế trượt 82
Hình 3.31a Sơ đồ cơ vi sai điều khiển trong điều khiển tích hợp 83
Hình 3.31b Vi sai giữa của Hãng Volvo 84
Hình 3.32 Ly hợp đĩa nam châm điện 85
Hình 3.33Sơ đồ điều khiển vi sai giữa 85
Hình 3.34Sơ đồ điều khiển vi sai giữa 86
Hình 3.35Sơ đồ cụm vi sai-truyền lực cạnh 86
Hình 3.36 Sơ đồ phân mô men 87
Hình 3.37 Hệ truyền lực 4WD cơ khí 87
Hình 3.38 Hệ 4WD cơ khí đóng bằng ly hợp cơ khí 88
Hình 3.39 Hệ 4WD thụ động tự khóa vi sai giữa 89
Hình 3.40 Hệ 4WD ly hợp ma sát ướt 89
Hình 3.41 Hệ truyền lực 4WD vi sai giữa điều khiển điện tự (activ) 90
Trang 10Hình 3.42 Hệ truyền lực 4WD ly hợp điều khiển điện tử (activ) 90
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khi mà ô tô đã trở thành phương tiện đi lại ngày càng phổbiến ,tốc độ ô tô ngày càng tăng cao.thì yêu cầu về độ an toàn cũng như sựthuận tiện khi điều khiển ô tô ngày càng yêu cầu phải cao hơn Dưới các tácđộng điều khiển của người lái cũng như các yếu tố ngoại cảnh làm cho khảnăng ổn định của ô tô ngày càng giảm Chính vì vậy ô tô ngày càng được ápdụng các hệ thống tích cực như ABS, TCS, ESP, CDC các hệ thống nàynhằm tăng tính ổn định hướng, tức là tăng khả năng chống trượt khi xe chịucác tác động của ô tô Tuy nhiên một trong những vấn đề đặt ra đó là các hệthống này không phải là hệ thống an toàn tuyệt đối và tiết kiệm năng lượng.Chính vì vậy việc nghiên cứu các hệ thống ổn định bằng cách phân chia mômen hợp lý là một việc hết sức cần thiết
Với mục tiêu như vậy, luận văn:”Nghiên cứu chức năng vi sai trong vấn
đề điều khiển động lực học ô tô” đưa ra các nghiên cứu về việc tăng tính ổnđịnh bằng cách phân chia mô men hợp lý Cụ thể hơn là về điều khiển vi saitrên ô tô hiện đại Để đạt được mục tiêu đó luận văn bao gồm các phần chínhnhư sau:
(i) Tổng quan về vi sai trên ô tô;
(ii) Các dạng vi sai truyền thống;
(iii) Vi sai điều khiển động lực học ô tô
Trong thời gian làm luận văn, tác giả đã có nhiều cố gắng tích cực vàchủ động học hỏi, vận dụng các kiến thức đã được học và tìm hiểu các kiếnthức mới Dưới sự hướng dẫn trực tiếp PGS-TS Võ Văn Hường và các thầytrong Bộ môn ô tô và xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại họcBách khoa Hà Nội, đề tài đã được hoàn thành các mục tiêu và nhiệm vụ đề ra
Trang 11Mặc dù hết sức cố gắng nhưng do kiến thức và thời gian có hạn nênluận văn này khó tránh khỏi một vài sai sót, em mong nhận được sự chỉ bảothêm của các thầy.
Hà Nội, ngày tháng năm 2013
Tác giả
Đặng Thế Dũng
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VI SAI
Hình 1.1 là sơ đồ hệ truyền lực xe con 4WD thông dụng gồm động cơđốt trong (1), hộp số (3), vi sai giữa (6), truyền lực-vi sai trước (2) và sau (5).Khi chuyển động trên đường không bằng phẳng và khi xe quay vòng, cácbánh xe chuyến động với vận tốc góc khác nhau, gây cưỡng bức động họcgiữa bánh phải và trái, vận tốc góc trung bình giữa cầu trước và sau Vì vậy,cần có một cơ cấu cho phép các bánh xe quay với các vận tốc khác nhau; đó
là vi sai (differential) Tuy nhiên, nếu vi sai hoàn toàn (ma sát trong bé) thìtrong một số trường hợp, nếu một bên bánh xe có hệ số bám thấp thì vi saikhông có khả năng truyền lực Do vậy ta có thể khái quát cụm truyền lực visai của ô tô có các chức năng sau:
(1) Chức năng truyền mô men và đổi hướng mô men;
(2) Chức năng vi sai: cho phép hai bánh xe/ hai cầu quay với sốvòng quay khác nhau;
(3) Chức năng khóa vi sai: để bảo đảm truyền lực khi hệ số bám ởcác bánh xe khác nhau cần có khóa ví sai hoặc vi sai ma sát trong cao hoặc visai có điều khiển;
(4) Chức năng điều khiển: khi tăng tốc hoặc phanh, các mô men cấpthường vượt qua tới hạn, xe có thể quay vòng thừa hoặc thiếu; xe mất ổn địnhhoặc mất tính điều khiển Các ô tô thông minh cần tối ưu trong quá trình phân
Trang 12bố mô men ra các bánh xe với tỷ lệ từ 0 đến 100% ra các bánh xe và ra cáccầu Vì vậy cần có vi sai điện tử.
Trong luận văn này, chương 2 trình bày vi sai thường, chương 3 trìnhbày vi sai điện tử Trong chương 1 ta xét tổng quát một số bố trí chung hệtruyền lực là cơ sở cho nghiên cứu vi sai
Hình 1.1a Sơ đồ hệ truyền lực xe con 4WD
Hình 1.1b Sơ đồ hệ truyền lực xe con 4WD vi sai giữa hành tinh
1.1 Tiêu chuẩn đánh giá hệ truyền lực hệ truyền lực xe con
Hệ động lực gồm động cơ và Hệ truyền lực, có thể có 6 phương án bố trícho xe con: (1) động cơ đặt trước và cầu chủ động đặt trước; (2) động cơ đặttrước và cầu chủ động đặt sau; (3) động cơ đặt trước và 4WD; (4) động cơ đặtsau, 4WD; (5) động cơ đặt sau và cầu sau chủ động; (6) động cơ đặt sau vàcầu chủ động đặt trước Phương án 2 là phương án tiêu chuẩn
Trang 13Người ta đánh giá bố trí chung hệ truyền lực theo 5 tiêu chí:
(1) Không gian sử dụng và an toàn thụ động: Kích thước ngoài,không gian sử dụng, không gian vào gara Không gian cần đủ cho người vàkhoang hàng hóa Không gian cho hệ thống treo, lái và động cơ, hệ thống lái,
hệ thống phanh cũng cần tính toán tỉ mỉ Khung vỏ cần có độ cứng vững Tiêuchí này cũng liên quan đến đỗ xe, lực quay vô lăng và cung quay vòng
(2) Trọng lượng và tải hữu ích: Trọng lượng riêng, trọng lượng hữuích và lực kéo mooc Bố trí hệ truyền lực có liên quan đế phân bố khối lượng(hệ thống treo, lái) Phân bố khối lưởng ảnh hưởng nhiều đến các hệ thốngtreo, lái, phanh; tất nhiên là có ảnh hưởng trong quá trính phanh và tăng tốc(3) Khả năng kéo: Khả năng gia tốc, khả năng lên dốc Bố trí hệtruyền lực có ảnh hưởng đến phân bố trọng lượng bám và như vậy ảnh hưởngđến quá trình phanh và tăng tốc
(4) Tính tiện ích: Hệ thống treo, tiếng ồn, dao động, điều khiển.Phân bố tải trọng ảnh hưởng đến hệ thống treo, tần số cộng hưởng, dao độnglắc dọc và lắc ngang
(5) Động lực học: Ổn định hướng khí chuyển động thẳng và tácdụng của gió; trạng thái quay vòng; tính lái; ổn định khi phanh Phân bố tảitrọng ra các bánh xe có ảnh hưởng đến ổn định hướng chuyển động thẳng, ổnđịnh vào cua, tự vào cua, ổn định khi tăng tốc và ổn định khi phanh
1.2 Các dạng sơ đồ hộp số
Bố trí hệ truyền động cho ô tô là sắp xếp vị trí của động cơ, hộp số trong
xe Động cơ có thể có các cách bố trí như sau:
(i) Động cơ đặt trước hoặc đặt sau
(ii) Động cơ đặt dọc hay đặt ngang
(iii) Động cơ đặt trước hay sau hộp số
Trang 14(iv) Cầu trước hay cầu sau hủ động
(v) Bốn bánh chủ động
(vi) Hộp số đặt dọc hay đặt ngang
Hình 1.2 là dạng bố trí động cơ và hộp số đặt trước (a,b,c,d,e,f) Trườnghợp (a) có động cơ đặt trước dọc , hộp số đặt dọc sau cầu; trường hợp (b) hộp
số và động cơ đôit vị trí cho nhau; trường hợp (c) động cơ đặt dọc trước, hộp
số đặt dọc liền và cầu xe nằm dưới; trường hộp (d) động cơ và hộp số đặtngang liền một dãy nằm trước cầu; trường hợp (e) động cơ và hộp số đặt songsong ngang phía trước cầu còn trường hợp (f) cũng như vậy nhưng đông cơ vàhộp số nằm sau cầu xe
Hình 1.2 Bố chung hệ truyền lực xe con
Hình 1.3 là loại bố trí hỗn hợp Trường hợp (g) động cơ hộp số đặt dọcliền nhau phía trước và cầu sau chủ động; trường hợp (h) động cơ dọc đặttrước, hộp số dọc nằm trước cầu và cầu sau chủ động; trường hợp (i) chỉ khác(h) là hộp số đặt sau cầu chủ động
Trang 15cơ hộp số đặt dọc trước cầu sau.
Hình 1.3 Hệ truyền lực hỗn hợp
Trang 16Hình 1.5 Hệ truyền lực 4WD
Chương 2
VI SAI TRUYỀN THỐNG2.1 Truyền lực và vi sai cầu
Truyền lực cuối cùng và vi sai cầu, gọi chung là cầu, có bốn nhiệm vụ:Tăng tỷ số truyền và thay đổi hướng truyền lực qua cặp bánh răng chậu (2)với bánh răng quả dứa (1); cho phép các bán trục (3) quay tương đối thôngqua cụm bánh răng hành tinh (7,8) và chức năng phân bố mô men điện tử.Cụm bánh răng hành tinh được gọi là bộ truyền vi sai Khi mô men truyền vàtốc độ ở hai bánh xe phải và trái như nhau, các bán trục (3) quay cùng nhauthành một khối với vỏ vi sai Ngược lại, khi mô men truyền và tốc độ trái phảikhác nhau do sự bám hoặc độ gồ ghề của đường khác nhau hay khi quayvòng, hai bán trục có thể quay tương đối với nhau vì bánh răng hành tinh (8)
có thể tự quay quanh chốt chữ thập (10) Bộ vi sai bảo đảm không bị cưỡngbức động học Tuy nhiên sẽ bất lợi về khả năng truyền lực khi hệ số bám haiphía bánh xe khác nhau vì mô men truyền thực tế phụ thuộc giá trị mô menphía cực tiểu Trong trường hợp trượt quay, xe không có khả năng chuyểnđộng Để khắc phục yếu tố này, người ta thiết kế một bộ phận để nối cứng haibán trục khi có thể xảy ra trượt quay, gọi là khoá vi sai (hình 2.1) Các bántrục nối then với bánh răng mặt trời (7), không bị quay cưỡng bức với bánh
Trang 17răng vành chậu (2) và vỏ vi sai (9), mômnen được truyền qua chốt chữ thật(10) Các bán trục có thể quay tương đối với nhau và cũng có thể quay tươngđối với vỏ vi sai (về mặt động học) Khoá vi sai đơn giản có cấu tạo như sau:Thiết kế ống gài (11) liên kết then với bán trục trái, trên đó có các răng để gài
vi sai(5) Khi các bánh răng (5) của ống gài (11) ăn khớp với răng (5) của vỏ
vi sai, bán trục trái cùng một khối với bánh răng chậu chủ động, quay cùng vỏ
vi sai (9) Bánh răng mặt trời phía trái nối với bán trục trái cũng bằng then dovậy nó bị khoá cùng vỏ (9) nên bánh răng hành tinh (8) bị khoá theo, dẫn đếnbánh răng mặt trời phải cũng bị khoá, hai bán trục bị khoá với nhau thành mộttrục Khoá vi sai chỉ được sử dụng không thường trực nếu không hệ truyềnlực sẽ bị cưỡng bức Để khoá hai bán trục, người ta di chuyển cần (6) sangphải Khoá vi sai có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động Quá trình trượt ởcác bánh xe thường xẩy ra nhanh hơn nhiều so với khả năng thao tác của lái
xe nên nhiều khi xe bị hạn chế tính năng thông qua Vì vậy, khoá vi sai tựđộng là một xu thế tất yếu để bảo đảm khả năng cơ động của ôtô Có thể hoànthiện cơ cấu khoá nhờ hệ thống khí nén như trong hình (2.2): Khí nén (1) vào
xy lanh (2) đẩy piston (4) sang phải làm các răng (5) phần chủ động và bịđộng ăn khớp với nhau
Trang 18Hình 2.1 Khoá vi sai 1.bánh răng quả dứa; 2 bánh răng vành chậu; 3 bán trục; 4 ổ vi sai;
5 răng gài vi sai; 6 cần gạt; 7 bánh răng mặt trời; 8 bánh răng hành tinh; 9 vỏ vi sai; 10 chốt hành tinh; 11 ống gài.
Hình 2.2 Khoá vi sai gài bằng khí nén
1 khí nén cấp; 2 xy lanh; 3 lò xo hồi vị; 4 piston; 5 ống gài vi sai; 6.
răng khoá vi sai; 7 bán trục
Trang 192.2 Vi sai ma sát trong cao
2.2.1 Vi sai ma sát trong nhờ ly hợp đĩa
Vi sai ma sát trong cao như trong hình 2.3 được Hãng ArmericanThornton Axle chế tạo Để hạn chế sự trượt của vi sai, người ta thiết kế bêncạnh bánh răng mặt trời các đĩa ma sát (7,8) như một ly hợp đĩa; đĩa (7) liênkết với bánh răng mặt trời là đĩa bị động của ly hợp còn đĩa (8) liên kết với vỏ
hệ số bám cho hai vi sai cùng cỡ nhưng khác nhau ở ly hợp khoá vi sai Với visai thường (đường thấp), khi một phía hệ số bám bằng 0 (trượt quay chẳnghạn), lực kéo tổng bằng 0, xe không chuyển động được; ngược lại, với vi saichống trượt (đường cao), khi hệ số bám bằng không, lực kéo bằng đúng giá trịcủa bánh xe không trượt, xe vẫn chuyển động
Trang 20Hình 2.4 Đồ thị so sánh khả năng kéo của vi sai thường chống trượt
Trang 21(2) mằn vuông góc và ăn khớp với (1), hai đầu của các cặp trục vít (2) là haicặp răng dẫn (4) nối then trên chốt (7), hai cặp bánh răng dẫn có vai trò liênkết gián tiếp hai bán trục.Bình thường bánh vít hành tinh (2) lớn hơn trục vítbán trục (1) nhưng trong vi sai này, trục vít bán trục lớn hơn trục vít hànhtinh Ý nghĩa đặc trưng của loại trục vít là các răng ăn khớp theo đường xoắn
ốc và do đó trục vít bán trục (1) có thể quay trục vít hành tinh (2) chứ bảnthân nó không quay được trục vít Sở dĩ đạt được điều đó là do độ dốc củarăng xoắn bán trục bé hơn độ dốc của răng vít hành tinh Cần chú ý rằng, vớibánh răng thẳng hoặc răng nghiêng có tính thuận nghịch trong hiệu suất cònbánh xoắn không có tính thuận nghịch đó; nghĩa là hiệu suất thuận cao hơn.Nguyên lý hoạt động của cầu trục vít như sau:
- Đi thẳng: (hình 2.6): Khi xe đi thẳng, mô men từ động cơ được truyềnđến bánh răng chậu (3), quay cùng vỏ vi sai Mô men truyền đến vỏ vi sai sẽphân đều cho hai chốt (7) của trục vít hành tinh và nó truyền cho trục vít bántrục mô men như nhau, không có quay tương đối giữa hai bán trục
- Khi quay vòng: Khi vào cua, bánh xe ngoài quay nhanh hơn bánh xetrong, nghĩa là bánh xe ngoài quay nhanh hơn vỏ vi sai, bánh xe trong quaychậm hơn vỏ vi sai Khi bán trục quanh nhanh hơn vỏ vi sai, răng xoắn bántrục quay bánh răng xoắn hành tinh (2) quanh trục (7) cùng chiều; ngược lạikhi bán trục quay chậm, trục vít trên nó làm trục vít hành tinh tương ứng quychậm lại đúng một trị số như phía bên kia nhưng hướng ngược lại Như vậy,cặp bánh răng dẫn (4) có vai trò như một nội liên kết không phụ thuộc tốc độ
ô tô
- Khi lực bám khác nhau: Khi một bánh xe bị mất lực kéo, nó có xuhướng quay trượt và nó chuyển chủ động từ trục vít (1) trên bán trục lên trụcvít hành tinh cùng phía và từ bánh răng dẫn (4) phía quay trơn chuyển chobánh dẫn (4) đối diện như một cầu nối Như vậy bất cứ khi nào bánh bánh xe
có xu thế mất lực kéo, nó trở thành cơ cấu phanh đối với bán trục đối diện
Trang 22Bánh xe có lực kéo thấp bị cản bởi quay trơn và vì vậy mô men truyền từđộng cơ chỉ tập trung truyền cho bánh có hệ số bám cao Cũng có thể rút ra là,ngay cả khi lực bám hai phía khác nhau, tốc độ hai bánh xe cũng có xu thếkhác nhau.
Hình 2.5 Vi sai bánh vít hành tinh
1 Răng xoắn bán trục; 2 răng xoắn hành tinh; 3 bánh răng chậu; 4 bánh răng dẫn; 5 bán trục; 6 vỏ vi sai; 7 chố trục bánh răng dẫn
Trang 23Hình2.6.Vi sai trục vít
1 bánh răng bán trục; 2 bánh răng hành tinh; 4 bánh răng dẫn; 5 bán trục; 6 vỏ vi sai; 7 chốt trục răng xoắn hành tinh; 8 mặt bích bánh răng chậu
2.2.3 Vi sai có ly hợp ma sát ướt
Cầu vi sai hạn chế trượt bằng ly hợp ma sát ướt có dạng như hình (2.7),bao gồm cụm vi sai truyền thống (1,2,3) và bộ đĩa ma sát ướt (7) Đĩa chủđộng gắn với vỏ vi sai (4) còn đĩa bị động gắn với đế bán trục (9), bản thân nócùng với bánh răng mặt trời nối then hoa với bán trục (8) Các tấm ma sátnằm liền nhau và được điền đầy dầu Nguyên lý làm việc như sau: Khi cóchuyển động tương đối với nhau giữa hai đĩa chủ động và bị động, dầu ở giữahai mặt kề sát bị nén và tạo thành mô men cản mà độ lớn của nó phụ thuộcvới độ nhớt và tốc độ tương đối giữa hai bề mặt Dầu Silicon phát triển chomục đích trên có khả năng ổn định nhiệt về độ nhớt và tuổi thọ cao Hình
Trang 242.8chỉ ra đặc tính ly hợp ma sát ướt: Mô men ma sát của ly hợp ma sát khôkhông thay đổi trong khi ma sát ướt thay đổi nhanh và bắt đầu từ 0.
Hình 2.7 Vi sai ly hợp đĩa
1 bánh răng mặt trời; 2 bánh răng hành tinh; 3 chốt chữ thập; 4 vỏ
vi sai; 5 đệm; 6 mặt bích bánh răng chậu; 7 hộp đĩa ly hợp; 8 bán trục;
9 đế bán trục
Nguyên lý cầu vi sai và ly hợp chống trượt:
- Vận tốc khác nhau: Khi chuyển động thẳng, mô men được truyền từđộng cơ đến bánh răng chậu và vỏ vi sai, truyền mô men qua chốt chữ thập;bánh răng hành tinh như cầu nối truyền mô men đều cho hai bán trục Khi vàođường vòng tốc độ bánh xe ngoài sẽ nhanh hơn bánh trái hoặc bánh xe đi quamấp mô sẽ phải quay nhanh hơn Khi một bánh xe quanh nhanh hơn tươngđối so với vỏ vi sai thì bánh xe đối diện cũng quay chậm tương ứng Sự chênhtốc độ đó làm cho phản ứng mô men của các bánh răng mặt trời đến các bánhhành tinh khác nhau làm cho nó tự quay quanh trục chữ thập Vận tốc bị mấtcủa bánh trong làm cho bánh răng mặt trời cùng phía quay chậm tạo làm bánh
Trang 25răng hành tinh quay, tác động làm cho bánh răng mặt trời đối diện quay nhanhhơn.
- Tác động của ly hợp ma sát ướt: Khi một bánh xe bị giảm lực bám, nó
có xu hướng trượt quay làm cho bánh răng hành tinh quay quanh trục chữthập và trục chữ thập quay quanh bánh răng mặt trời đối diện mà khôngtruyền mô men Vì vậy vỏ vi sai và bánh răng mặt trời quay tương đối vớinhau, các đĩa chủ động và bị động của ly hợp quay tương đối làm cho dầusilocon giữa chúng bị nén tạo ra mô men cản trong ly hợp, do vậy ly hợp bịkhoá và mô men chủ động từ động cơ được truyền cho bánh xe có lực bám tốt(hình 2.8)
Hình 2.8 So sánh mômen truyền của vi sai ly hợp đĩa với ly hợp hạn chế phụ
thuộc sự lệch số vòng quay
2.3 Cầu có truyền lực cạnh
2.3.1 Sự cần thiết của truyền lực cạnh
Hộp số tạo ra sự thay đổi lực kéo và tốc độ cho ô tô Khi miền thay đổilực kéo rộng thì tỷ số truyền lực cuối khá lớn, có thể từ 4,5 đến 9 Với truyềnlực một cấp, một bánh răng quả dứa và một bánh răng chậu sẽ không giảiquyết được thoả mãn tỷ số truyền cao như vậy Vì vậy hệ truyền lực cuốinhiều hơn một cấp là cần thiết
Trang 262.3.2 Giảm tốc đặt trước cầu vi sai
Hình 2.9 là kết cấu bộ giảm tốc đặt trước, gồm một cắp bánh răngnghiêng, tỷ số 2:1 Bố trí gọn và nâng được cầu xe nhưng mô men truyền chobánh răng chậu là lớn.Giảm tốc đặt sau bánh răng chậu: Kết cấu như tronghình 2.10 làm giảm mô men cho bánh răng chậu
Hình 2.9 Bộ truyền lực cuối cùng có cặp bánh răng giảm đặt trước
1 cặp bánh răng truyền giảm; 3 bánh răng quả dứa; 4 bánh răng
vành chậu
2.3.3 Bộ giảm tốc đặt cạnh vi sai
Với xe tải siêu trọng, cần có bộ giảm tốc để giảm tải cho bánh răng chậu.Trong hình 2.11, bên cạnh một bộ truyền truyền thống, người ta thiết kế cạnh
vi sai hai bộ hành tinh (Scammell) Như vậy giảm tốc đặt sau vi sai, bánh răng
Hình 2.10 Bộ truyền lực cuối có bộ truyền bánh răng đặt giữa bánh răng chậu
và vi sai
1 Cặp bánh răng cuối; 2 cặp bánh răng trung gian; 3 cặp bánh răng
quả dứa; 4 bánh răng chậu
Trang 27chậu kích thước sẽ lớn.Trong hình 2.12 là một kết cấu của Kirkstall Khôngdùng bánh răng chậu và quả dứa truyền thống mà thay vào đó cặp bánh răngkiểu trục vít (1,2), truyền mô men đến hai cặp hành tinh và hai cặp hành tinh
sẽ truyền mô men ra bán trục Các cặp hành tinh giữ chức năng vi sai và giảmtốc
Xét cặp hành tinh trái: Khi vỏ hành tinh (3), vì bánh răng hành tinh (4)
ăn khớp với cả bánh răng ngoại luân (6) và mặt trời (5) nên khung hành tinh(8) quay cùng chiều với vỏ (3) Vì bánh răng mặt trời (5) tự do nên nó quayngược so với bánh răng ngoại luân Vì vậy khung hành tinh và bán trục quaychậm hơn so với vỏ vi sai nhưng cùng chiều
Xét bộ truyền phải: Bộ truyền phải gồm bánh răng (10), (9) và bánh răngvành (6) Bộ truyền này không phải là cặp hành tinh thực thụ vì trục của cácbánh răng (10) cố định trên vỏ cầu Bánh răng (9) quay ngược chiều với vỏhành tinh (3), thông qua bánh răng đảo chiều (10) làm cho trục (7) quay cùngchiều với vỏ hành tinh (3)
Hình 2.11 Bộ truyền cuối có cụm hành tinh giảm tốc
1 cặp bánh răng vành chậu -quả dứa; 2 vi sai; 3 khung bánh răng hành tinh; 4 bánh răng mặt trời; 5 bánh răng hành tinh; 6 răng vành ngoài
Trang 28Xe quay vòng trái: Tốc độ bán trục trái giảm và khung hành tinh (8)giảm tương ứng, buộc các bánh hành tinh (4) quay ngược quanh trục của nólàm tốc độ quay của nó tăng lên dẫn đến tốc độ của bánh răng mặt trời (5)tăng, gián tiếp làm cho bán trục phải tăng nhẹ.
Xe quay vòng phải: Bánh xe phải quay chậm lại, gián tiếp làm giảm tốc
độ bánh răng (9) và bánh răng mặt trời (5) nhưng bánh răng hành tinh khôngquay trên trục của nó mà tăng tốc độ của khung hành tinh làm cho tốc độ bántrục trái tăng
Hình 2.12 Truyền lực cuối giảm tốc hành tinh kép
1 trục vít; 2 bánh vít; 3 vỏ hành tinh; 4 bánh răng hành tinh; 5 bánh răng mặt trời; 7 bán trục; 8 khung hành tinh;
2.4.4 Giảm tốc cạnh
Để giảm tỷ số truyền cho cầu, người ta có thể thiết kế truyền lực cạnhnhư hình 2.13 Đầu bán trục phía bánh xe (8) là bánh mặt trời (4), nằm liênkết đối diện là bánh răng hành tinh (1) ăn khớp với bánh răng ngoại luân (3)không quay Khung hành tinh (5) liền khối với bánh xe Chúng ta một bộhành tinh giảm tốc cạnh có tỷ số truyền là 4 Khi bán trục quay làm bánh răngmặt trời quay Do bánh răng ngoại luân cố định nên khung hành tinh và theo
Trang 29đó là bánh xe phải quay theo bánh răng mặt trời Hình 2.14 là giảm tốc cạnh
sử dụng bộ truyền hành tinh hai cấp : Bánh răng mặt trời (1), hành tinh (2),chốt chữ thập (3) Bán trục (5) nối then với ống gài (6)
Số cao: Khi quay chốt lệch tâm (7), ống gài (6) chuyển động sang trái,răng của nó ăn khớp với răng của mặt bích (8), bán trục truyền mô men trựctiếp cho bánh xe qua ống gài (6) với tỷ số truyền thẳng (vị trí H)
Số thấp: Khi đẩy ông gài (6) sang phải làm cho nó ăn khớp với bánhrăng mặt trời (1) Bánh rằng mặt trời đối diện nối then với dầm cầu (4) Vìvậy khi bán trục quay truyền mô men cho bánh răng mặt trời trái (1) truyền
mô men sang bánh hành tinh (2), nhưng vì bánh mặt trời đối diện bị phanhnên bánh răng hành tinh bị phanh và mô men được truyền cho chốt chữ thậpquay quanh bán trục vơi tỷ số truyền bằng 2, số thấp L
Hình 2.13 Truyền lực cạnh giảm tốc hai cấp hành tinh
1 bánh răng hành tinh; 2 trục moay ơ; 3 vành răng; 4 bánh răng mặt trời; 5 khung bánh răng hành tinh; 6 trục chặn; 7 vỏ trục
Trang 30Hình 2.14 Giảm tốc cạnh hành tinh hai cấp 1: Bánh răng mặt trời, 2:bánh răng hành tinh, 3:chốt chữ thập, 4:vỏ cầu, 5:bán trục, 6: ống gài, 7: chốt gài số thấp L số cao H.
2.4 Cầu hai tốc độ
Để các xe tải nặng làm việc ở mọi điều kiện đường sá và tải thay đổi,trong khi hộp số không quá 5 số, người ta thiết kế cầu giảm tốc như hình2.15hay 2.16
2.4.1 Bộ giảm tốc hai cấp bánh răng thẳng (Rockwell-Standard)
Trên trục trung gian (10) của bánh răng chậu (1) là hai bánh răng trunggian quay trơn (11, 2) luôn ăn khớp với bánh răng giảm tốc thấp (8) và bánhrăng giảm tốc cao (5) nằm trên vỏ vi sai Tuỳ vị trí gài thấp L hay cao H (vị trícủa ống gài 9) mà chúng ta có hai số truyền giảm tốc
Trang 31Hình 2.15 Truyền lực cuối giảm tốc hai cấp kiểu bánh răng thẳng
1 bánh răng chậu; 2 bánh răng trung gian; 3 bán trục; 4 bánh răng mặt trời; 5 bánh răng giảm tốc; 6 bánh răng hành tinh; 7 chốt chữ thập; 8 bánh răng giảm tốc thấp; 9 khớp gài; 10 trục trung gian; 11 bánh răng
trung gian; 12 bánh răng quả dứa; 13 mặt bích trục vào.
Trang 32Hình 2.16 Vi sai hành tinh kép hai cấp
1 mặt bích trục vào; 2 BR quả dứa; 3 ổ; 4 bán trục; 5 BR mặt trời; 6.BR hành tinh; 7 vỏ vi sai; 8 chốt hành tinh; 9 răng chậu; 10 BR ngoại luân; 11 BR hàh tinh; 12 BR mặt trời; 13 răng cố định; 15 bán trục; 16 nạng gạt số; 17 khung bánh răng hành tinh; 18 răng gài trong
2.4.2 Bộ giảm tốc hai cấp dùng bộ truyền hành tinh (Eaton)
Trong hộp số này ta có một cụm vi sai truyền thống (hình 2.16): bánhrăng mặt trời (5), hành tinh (6), chốt chữ thập (8) và vỏ vi sai (7) Cạnh vỏ visai (7) là một cặp hành tinh: chốt hành tinh (17) nằm cố định trong vỏ vi sai(7) và vỏ vi sai trở thành khung hành tinh (vành răng 18 cũng là khung hànhtinh) Bánh răng mặt trời (12), bánh răng hành tinh (11), bánh răng chậu (9)chính là bánh răng ngoại luân (10)
Nguyên lý:
Trang 33-Đi số cao (H): Nạng gạt (16) kéo bánh răng mặt trời (12) sang trái, làmcho nó ăn khớp đồng thời với bánh răng hành tinh (11) và răng gài trong (18)của bánh răng chậu Như vậy bánh răng ngoại luân (10), hành tinh (11),khung hành tinh (vỏ vi sai (7)) và bánh răng mặt trời (12) quay như một khối,
hệ thống làm việc như cầu truyền thống
-Số thấp (L): Đẩy bánh răng mặt trời sang phải, nó ăn khớp vơi bánhrăng hành tinh (11) và bánh răng cố định (13), tức là bánh răng mặt trời bịphanh Do đó bánh răng ngoại luân (10), tức bánh răng chậu, khi quay buộcbánh răng hành tinh (11) quay quanh trục hành tinh và khung hành tinh (17)phải quay quanh bánh răng mặt trời (12) với tốc độ thấp hơn tốc độ bánh răngchậu
2.5Vi sai trung tâm
2.5.1 Những yếu tố gây cưỡng bức động học giữa hai cầu chủ động
Tốc độ khác nhau giữa các cầu chủ động có thể xuất hiện bởi các yếu tốsau:
- Sóng đường khác nhau giữa các cầu, lồi lõm của đường khác nhau giữacác bánh xe;
- Bán kính của lốp khác nhau do mòn, do kết cấu, do biên dạng khácnhau khi bộ lốp không đồng bộ (bán kính tĩnh và bán kính động khác nhau);
- Chất tải không đồng đều giữa các cầu làm thay đổi bán kính hiệu dụng
ở các cầu;
- Tải giữa các cầu thay đổi khi phanh và khi tăng tốc;
- Hệ số bám ở các bánh xe khác nhau (do bề mặt đường, do phanh hoặctăng tốc)
2.5.2 Sự cần thiết của vi sai trung tâm
- Vi sai giữa cho phép phân bố mô men và tốc độ hợp lý cho các cầu chủđộng phù hợp nhu cầu các bánh xe, làm giảm độ mòn lốp;
Trang 34- Làm giảm thiểu góc xoắn giữa các cầu do không có tuần hoàn côngsuất vì mô men đến các cầu đã được cần bằng qua vi sai trung tâm (hình2.17);
- Có thể sử dụng lốp có đường kính khác nhau;
- Sử dung hiệu quả lực kéo vì không có bánh nào bị phanh do vi saitrung tâm đã cân bằng mô men giữa các cầu nên không xuất hiện tuần hoàncông suất;
- Khi đường có hệ số bám thấp, nếu một cầu mất truyền lực, nếu khoá visai trung tâm thì khả năng truyền lực của các cầu có hệ số bám cao vẫn thựchiện được
2.5.3 Vi sai trung tâm
Thông thường vi sai trung tâm (1) được bố trí như hình 2.18, trước cầusau (3) Ở vi sai trung tâm, bánh răng mặt trời trái quay trơn trên trục sơ cấp(10) truyền mô men từ hộp số Bánh răng mặt trời phải nằm liền trục trunggian truyền mô men ra cầu sau (2) Chốt chữ thập nối then với trục sơ cấp(10) Khi khoá vi sai trung tâm thì bánh răng (11) sẽ truyền mô men cho cầugiữa (4) và nếu khoá cầu trước được đóng thì truyền mô men cho cầutrước(7) Có thể có hai dạng truyền lực kiểu Tandem như hình 2.19, trong đóD1 là cầu giữa, D2 là cầu sau và D3 là vi sai trung tâm
Nguyên lý vi sai trung tâm: Khi chưa khoá vi sai trung tâm (9), mô men
từ hộp số (10) truyền đến chốt chữ thập của vi sai trung tâm (1), vì nó đượcnối then với trục chủ động nên chốt chữ thập quay quanh trục chủ động, bánhrăng hành tinh làm cầu nối phân đều mô men cho hai bánh răng mặt trời đểtruyền mô men ra các cầu sau (3) và cầu giữa (4) Khi một cầu có tốc độ bịgiảm tương đối so với cầu kia, bánh răng hành tinh bắt đầu quay trên chốt chữthập để bù tốc độ đó cho cầu kia Vi sai trung tâm đã liên kết hai cầu cho phéptốc độ mỗi cầu dược điều chỉnh tự động phù hợp điều kiện sử dụng mà khônggây xoắn giữa các cầu
Trang 35Hình 2.17 Quan hệ giữa tốc độ và góc xoắn biên dạng
Hình 2.18 Vi sai giữa và khoá vi sai ra cầu trước
1 vi sai trung tâm; 2 mặt bích ra cầu sau; 5 BR chậu cầu trước; 6 BR quả dứa cầu trước; 7 mặt bích ra cầu trước; 8 khoá gài bánh trước; 9 khoá
vi sai; 10 từ hộp số vào.
Để đạt lực kéo lớn nhất khi đường có hệ số bám thấp và không đồng đều
ta khoá ví sai trung tâm (9) Điều đó có nghĩa là bánh răng (11) bị khoá vớitrục chủ động làm cho bánh răng hành tinh bị khoá, nối cứng trục chủ động
Trang 36với trục trung gian Khi đó các cầu truyền mô men mà không phụ thuộc khảnăng truyền của cầu kia Chú ý rằng, chỉ khoá vi sai trung tâm khi tốc độ xethấp, nếu không sẽ gây xoắn cho hệ truyền lực và mòn lốp Khi cần thiết cóthể khoá cầu trước Mô men cầu trước thường được thiết kế 25% mô mentổng Chỉ khoá cầu khi tốc độ xe khá thấp.
Hình 2.19.Hệ truyền lực tandem
2.5.4 Vi sai trung tâm kiểu trục vít
Trang 37Hình 2.20 Vi sai trung tâm kiểu trục vít
Khi tỷ số truyền cuối cùng quá lớn, từ 5 đến 9, phải sử dụng hệ truyềnlực kép Trong hình 2.20 là kết cấu bộ truyền vi sai trục vít Về hiệu suất thì
bộ truyền trục vít kém hơn kiểu bánh răng côn xoắn Nhưng nếu bố trí trong
hệ Tandem như hình 2.20 thì hiệu suất tương đối cao Cấu tạo của loại vi trục vít bao gồm bộ vi sai thông thường nằm sau trục vít-bánh vít (2) Bánhrăng mặt trời (5) phía phải nối với trục trung gian (6) nối ra cầu sau Bánhrăng mặt trời trái nối then với trục vít rỗng Trục rỗng nằm tựa cứng vững trênhai ổ bi Nằm trong trục rỗng là trục chủ động (1) nối then với chạc chữ thập.Khi trục chủ động (1) truyền mô men nó làm chốt chữ thập quay quanh trục
sai-sơ cấp, nhờ bánh răng hành tinh tác động vào bánh răng mặt trời trái và phải,phân đều mô men cho trục vít (2) và trục trung gian (6) Khi có sự chênh tốc
độ giưa hai cầu, chúng truyền qua bánh răng hành tinh (4) để tự động điềuchỉnh
2.6 Hệ truyền lực 4WD
2.6.1 Hộp số phân phối thường trực
Trang 38Hình 2.21 Vi sai trung tâm
1 BR chủ động; 2 từ hộp số; 3 BR trung gian; 4 hệ truyền lực; 6 trục
ra cầu trước; 7 khoá vi sai; 8 vi sai giữa; 9 BR số thấp; 10 BR số cao; 11.
khớp chuyển số; 12 cần gài cầu trước.
Hộp số phụ được sử dụng để truyền mô men từ hộp số chính đến vi saitrung tâm và phân phối mô men theo một tỷ lệ nhất định đến các cầu chủđộng, qua vi sai cầu, ra các bán trục Hộp số phụ thường có hai tỷ số, tỷ sốthấp khoảng 3,32 và tỷ số cao khoảng 1,003 hay 1,667 (Land Rover)
Cấu tạo hộp số Land Rover: Hộp số phụ Land Rover gồm ba trục và
giảm số hai cấp Trục chủ động (2) truyền mô men từ hộp số chính nối thenvới bánh răng chủ động (1), luôn ăn khớp với bánh răng trung gian (3), (3)luôn ăn khớp với bánh răng (9,10) quay trơn trên trục thứ cấp ra cầu sau đểtạo số thấp (L) và cao (H) Trục ra cầu trước (6) và ra cầu sau (5) nối then vớibánh răng mặt trời của vi sai trung tâm (8) Vỏ vi sai (8) cũng là trục rỗng củahai bánh răng quay trơn (9,10) nhưng lại nối then với khới gài số cao thấp(11) Phía phải của trục rỗng (vỏ vi sai) nối then với khớp (7) để khoá trục (6)với vỏ vi sai Trên trục ra cầu sau có trống phanh (4) để khoá hệ truyền lực
Dòng lực: Mô men từ động cơ được truyền đến trục (2) và bánh răng
(1), qua bánh răng trung gian (3) đến bánh răng (9) hoặc (10) nếu được gàivới khớp (11) Mô men được truyền đến trục rỗng (vỏ vi sai) và truyền mômen cho chốt chữ thập, các bánh răng hành tinh làm cầu nối truyền mô menđến các bánh răng mặt trời để ra các cầu trước (6) và sau (5) Khi có sự chênh
về tốc độ giữa cầu trước và sau, chúng được tự động cân bằng bởi bánh rănghành tinh khi đó tự quay trên trục của mình Nếu một trục quay chậm lại sovới vỏ vi sai, bánh hành tính sẽ quay ngược lại làm cho phía trục kia quaynhanh đúng một lượng như vậy Khi một cầu bị mất lực kéo, các trục (5) hoặc(6) sẽ quay nhanh, có tác dụng như là phanh đối với bánh răng mặt trời đốidiện và cho phép cầu không bị mất lực kéo vẫn bảo đảm làm xe chuyển động
Trang 39Trong một số trường hợp phải sử dụng khoá cứng cầu trước Khi gạt khoá (7)sang trái trục (6) và vỏ vi sai bị khoá, tức là vi sai bị khoá, trục (6) và (5) quaycùng nhau Nếu đi số thấp, hệ truyền lực Land Rover có số truyền 40 nên cókhả năng vượt dốc 45 độ.
2.6.2 Vi sai trung tâm có ly hợp ma sát ướt
Cấu tạo: Hộp số phụ gồm hai phần: Bộ truyền hành tinh và ly hợp đĩa.
Bộ truyền hành tinh gồm bánh răng ngoại luân (6) và cũng là trục bị động
truyền mô men ra cầu sau (9); khung hành tinh và chốt hành tinh (3) nối thenvới trục chủ động (4) truyền mô men từ hộp số; bánh răng mặt trời (2) cùngvới bánh răng trung gian (8) nằm trên trục rỗng, bánh răng trung gian (8)truyền xích đưa mô men đến cầu trước (10) Người ta phải chọn bán kínhngoại luân bằng 2 bán kính bánh răng mặt trời để bảo đảm phân mô men 34%
ra cầu trước và 66% ra cầu sau Ly hợp ma sát ướt (7) là khâu liên kết để nối
hai phần bị động với nhau: bánh răng mặt trời (ra cầu trước) và bánh răngngoại luân (ra cầu sau)
Hình 2.22 Vi sai trung tâm với ly hợp ma sát ướt
1 BR hành tinh; 2 BR mặt trời; 3 Giá; 4 trục vào; 6 BR vành ngoài; 7 ly hợp nhiều đĩa; 8 cặp BR trung gian; 9 trục ra cầu sau; 10 trục ra cầu trước; 11 xích
Trang 40Dòng truyền lực: Mômen được truyền từ trục (4) làm quay khung hành
tinh (3), bánh răng hành tinh (1) là cầu nối truyền mô men cho bánh răng mặttrời (2) qua bánh răng trung gian (8) đến cầu trước bằng bộ truyền xích (11)
và truyền mô men qua bánh răng ngoại luân (6) ra vi sai cầu sau
Cân bằng tốc độ: Cặp bánh răng hành tinh ngoài vai trò thay đổi tỷ sốtruyền, còn giữ nhiệm vụ vi sai Nó nối hai phần bị động với nhau qua bánhhành tinh là cầu truyền lực Khi tốc độ cầu trứoc và sau như nhau, cụm hànhtinh quay cùng một khối Do tỷ số giữa bán kính ngoại luân và mặt trời là 2nên mô men được phân ra theo tỷ lệ 1:2
Nguyên lý ly hợp ma sát ướt: Ly hợp gồm hai tệp đĩa kim loại, tệp có
chấu ngoài gắn với vỏ ly hợp, nối then với (6); tệp có chấu trong liên kết vớitrục rỗng bánh răng mặt trời Các đĩa đan xen nhau, giữa chúng là dầu Silicon.Trong trường hợp có sự thay đổi tốc độ tương nhỏ giữa hai cầu, bánh răngngoại luân và mặt trời được phép xoay tương đối so với khung hành tinh, vẫntruyền mô men mà không gây xoắn cho hệ truyền lực (không tuần hoàn côngsuất) Ngược lại khi một cầu bị mất lực kéo và quay trơn, giữa các đĩa của lyhợp sẽ xuất hiện tốc độ quay tương đối khá lớn, lớp dầu silicon giữa hai tấm
ma sát bị cắt (trượt), mô men ma sát ướt được hình thành, tăng tỷ lệ với tốc độtrượt tương đối của hai bề mặt Mô men này tạo ra hiệu ứng khoá trong lyhợp Do vậy mô men từ động cơ vẫn được truyền cho cầu có hệ số bám tốt
2.6.3 Hệ truyền lực bốn bánh chủ động và động cơ đặt dọc
Sơ đồ truyền lực trong hình 3.3 có động cơ đặt dọc và hộp số đặt dọc (3).Giữa hộp số là ly hợp (1) Trong hệ truyền lực bố trí vi sai trung tâm (4), visai cầu trước (2) và cầu sau (5) Trục sơ cấp là trục rỗng liền khối với vỏ visai trung tâm Bánh răng mặt trời phía trái liền với trục truyền mô men ra cầutrước (2), nằm lồng trong trục rỗng thứ cấp Bánh răng mặt trời phải, qua cácđăng, truyền mô men cho cầu sau (5) Khi chuyển động thẳng, tốc độ cầutrước và sau như nhau, bánh răng hành tinh không quay tương đối quanh trục
