Bài giảng Hệ thống gầm xe: Hệ thống truyền lực

Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -1- Hệ Thống Truyền Lực Khái quát Chương này trình bày khái quát về cấu tạo và hoạt động của các bộ phận của hệ thống truyền lực. • Khái quát • Li hợp • Hộp số • Hộp số thường • Hộp số tự động • Bộ vi sai • Trục các đăng • Bán trục • Cầu xe Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -2- Khái Quát Động cơ Hộp số ngang Hộp số dọc Bán trục Trục các đăng Bộ vi sai Trục cầu xe Moayơ c u xe ầ Lốp và bánh xe Khái Quát Hệ thống truyền lực sẽ truyền công suất của động cơ đến các bánh xe. Nó chủ yếu được chia thành các loại sau đây: • FF (Động cơ đặt trước – Bánh trước chủ động) • FR (Động cơ đặt trước – Bánh sau chủ động) • Hộp số thường • Hộp số tự động LƯU Ý: Ngòai xe FF và FR, còn có các loại xe 4WD (4 bánh chủ động) và MR (động cơ đặt giữa - cầu sau chủ động). FF FR (1/2) Hệ thống truyền lực Xe FF (Động cơ đặt trước – Bánh trước chủ động) có MT 1.Động cơ 2.Ly hợp 3.Hộp số ngang 4.Bán trục 5.Trục cầu xe 6.Lốp và bánh xe Xe FF (Động cơ đặt trước – Bánh trước chủ động) có AT 1.Động cơ 2.Biến mô 3.Hộp số tự động 4.Bán trục 5.Cầu xe 6.Lốp và bánh xe Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -3- Xe FR (Động cơ đặt phía trước – Bánh xe sau chủ động) có MT 1.Động cơ 2.Ly hợp 3.Hộp số dọc 4.Trục các đăng 5.Vi sai 6.Cầu sau 7.Lốp và bánh xe Xe FR (Động cơ đặt phía trước – Bánh xe sau chủ động) có AT 1.Động cơ 2.Biến mô 3.Hộp số tự động 4.Trục các đăng 5.Vi sai 6.Cầu xe 7.Lốp và bánh xe (2/2) Li Hợp Cấu Tạo Của Ly Hợp Ly hợp của xe có hộp số thường cho phép công suất của động cơ được nối hay không nối bằng thao tác của bàn đạp ly hợp. Bàn đạp ly hợp Cần đẩy Xylanh chính Ống dầu thủy lực Xi lanh cắt ly hợp Càng cắt ly hợp Vỏ ly hợp (1/1) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -4- THAM KHẢO: Các chi tiết của ly hợp Cao su chắn bụi Càng cắt ly hợp Kẹp Vòng bi cắt ly hợp Vỏ ly hợp Đĩa ly hợp Bánh đà Lò xo mặt trời Đĩa ép (1/1) Đường truyền lực Đường truyền lực của ly hợp Ly hợp bao gồm một bộ phận mà hoạt động bằng cơ khí để truyền công suất, và một bộ phận mà sử dụng áp suất thủy lực để truyền công suất. Hoạt động cơ khí Hoạt động thủy lực Bàn đạp ly hợp Cần đẩy Xylanh chính Ống dầu thủy lực Xylanh cắt ly hợp Càng cắt ly hợp Vòng bi cắt ly hợp Lò xo mặt trời Đĩa ép Đĩa ma sát (1/1) Hộp Số Hộp Số Ngang Một hộp số (ngang), bao gồm phần hộp số có gắn một bộ vi sai, được sử dụng trong xe cầu trước chủ động và xe động cơ đặt giữa cầu sau chủ động. Hộp số Vi sai Truc sơ cấp Trục thứ cấp (1/1) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -5- Hộp Số Thường Hộp Số Thường Hộp số thường nối và ngắt công suất và thay đổi sự kết hợp giữa các bánh răng ăn khớp với nhau. Kết quả là nó có thể thay đổi được lực truyền động, tốc độ quay và chiều quay. Động cơ Ly hợp Truc sơ cấp Ống đồng tốc Cần số Trục thứ cấp Vi sai Bán trục Lốp (1/1) THAM KHẢO: Hoạt động của hộp số thường • Số trung gian • Số 1 • Số 3 • Số lùi Tuc sơ cấp Trục thứ cấp Vi sai Mũi tên xanh: đường truyền công suất Mũi tên đỏ: chiều quay Độ rộng của mũi tên diễn tả độ lớn của mômen. Mũi tên rông hơn, mômen sẽ lớn hơn. Số trung gian Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -6- Số 1 Số 3 Số lùi (1/1) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -7- THAM KHẢO: SMT (Hộp số thường bán tự động) SMT vận hành bướm ga, ly hợp và cần số trong khi chuyển số bằng một ECU. Đặc điểm: • Không có bàn đạp ly hợp. • Chuyển số được thực hiện bằng công tắc. Cần số (công tắc) Các cảm biến ECU Bơm thủy lực Bộ chấp hành Động cơ Ly hơp Hộp số (1/1) Hộp Số Tự Động Biến mô Bơm dầu Bộ bánh răng hành tinh Cảm biến tốc độ xe Cảm biến tốc độ bánh răng trung gian Cảm biến tốc độ tuabin đầu vào Hộp Số Tự Động Một hộp số tự động bao gồm một biến mô, bộ bánh răng hành tinh và hệ thống điều khiển thủy lực. Nó dùng áp suất thủy lực để tự động chuyển giữa các tay số tùy theo tốc độ xe, góc mở bướm ga và vị trí cần số. Do đó không cần phải chuyển số như trong hộp số thường; thậm chí nó không có ly hợp. Nó cũng sử dụng máy tính để điều khiển chuyển số theo điều kiện chạy xe do các cảm biến phát hiện được. Hệ thống này được gọi là ECT (hộp số điều khiển điện tử). Các cảm biến ECU động cơ và ECT Các van điện từ Bộ điều khiển thủy lực Cần chuyển số (1/1) THAM KHẢO: Hộp số tự động điều khiển thủy lực hoàn toàn Cấu tạo của hộp số tự động điều khiển hoàn toàn thủy lực về cơ bản giống như ECT (hộp số điều khiển điện tử). Tuy nhiên, hộp số này điều khiển việc chuyển số bằng cơ khí qua việc phát hiện tốc độ xe bằng thủy lực qua van ly tâm và phát hiện góc mở bàn đạp ga bằng mức độ dịch chuyển của cáp bướm ga. Biến mô Bơm dầu Bộ truyền bánh răng hành tinh Van li tâm Bàn đạp ga Động cơ Cáp bướm ga Bộ điều khiển thủy lực Cần số (1/1) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -8- Cánh bơm (từ động cơ) Cánh tuabin (đến hộp số) Stato Vỏ trước Ly hợp khóa biến mô Biến mô Biến mô của xe có hộp số tự động truyền công suất của động cơ đến hộp số bằng cách sử dụng lực của dầu thủy lực. Về nguyên lý nó có thể so sánh với hai chiếc quạt được đặt đối diện nhau. Một chiếc quạt thổi không khí để làm quay chiếc quạt kia. Chuyển động quay của cánh bơm tạo lực ly tâm cho dầu thủy lực, sau đó dầu này truyền lực đến cánh tuabin. LƯU Ý: Cũng có loại biến mô có một cơ cấu khóa biến mô để dùng cơ khí để truyền lực thay cho dầu thủy lực. Việc này được thực hiện bằng cách cho một ly hợp hoạt động để chuyển đường truyền lực, và nối trực tiếp cánh tuabin với vỏ trước của biến mô (1/1) Bơm Dầu Bơm dầu được dẫn động bằng biến mô để tạo áp suất thủy lực cần cho hoạt động của hộp số tự động. Thân trước Bánh răng bị động Bánh răng chủ động (1/1) Trục trung gian Cần dẫn Bánh răng mặt trời trước Bộ Truyền Bánh Răng Hành Tinh Bộ truyền này chuyển giữa các tay số của hộp số tự động. Nó sử dụng áp suất thủy lực để giữa một trong 3 bánh răng (bánh răng hành tinh, bánh răng mặt trời hay bánh răng bao) đứng yên nhằm tạo ra các trạng thái như mong muốn sau đây: giảm tốc, truyền thẳng và quay ngược chiều. LƯU Ý: Trong phần tham khảo dùng một mô hình để giải thích họat động bằng cách sử dụng các trục đầu vào và đầu ra khác nhau. Trong xe thực tế, cấu tạo phức tạp hơn nhằm cho phép bộ truyền bánh răng hành tinh chuyển số thuận tiện, như trong sơ đồ bên trái. Bánh răng mặt trời sau Bánh răng bao Bánh răng hành tinh (ngắn) Bánh răng hành tinh (dài) (1/1) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -9- THAM KHẢO: Hoạt động chuyển số được mô tả bằng mô hình bao gồm một bộ bánh răng hành tinh. Giảm tốc Đầu vào: Bánh răng bao Đầu ra: Cần dẫn Bộ phận cố định: Bánh răng mặt trời Khi bánh răng mặt trời được giữ cố định, chỉ có bánh răng hành tinh quay quanh trục của nó và chạy quanh bánh răng mặt trời. Do đó, trục đầu ra giảm tốc độ tỷ lệ với trục đầu vào chỉ bằng chuyển động quay của bánh răng hành tinh. (1/1) Truyền trực tiếp Đầu vào: Bánh răng mặt trời và bánh răng bao Đầu ra: Cần dẫn Bánh răng bao quay và cần dẫn bị khóa, trục đầu vào và đầu ra quay cùng tốc độ. (1/1) Quay ngược chiều Đầu vào: Bánh răng mặt trời Đầu ra: Bánh răng bao Bộ phận cố định: Cần dẫn Khi cần dẫn được cố đinh và bánh răng mặt trời quay, bánh răng bao quay quanh trục của nó và chiều quay bị đảo ngược. LƯU Ý: Trong phần tham khảo dùng một mô hình để giải thích họat động bằng cách sử dụng các trục đầu vào và đầu ra khác nhau. Trong xe thực tế, cấu tạo phức tạp hơn nhằm cho phép bộ truyền bánh răng hành tinh chuyển số thuận tiện, như trong sơ đồ bên trái. (1/1) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -10- Bộ Điều Khiển Thủy Lực Bộ phận này điều khiển áp suất thủy lực dùng để vận hành bộ truyền bánh răng hành tinh. Các van tiêu biểu Van điều áp sơ cấp Điều khiển áp suất thủy lực từ bơm dầu để tạo ra áp suất chuẩn. Van chuyển số Chuyển giữa các tay số. Van điều khiển Chuyển đường dẫn áp suất chuẩn theo chuyển động của cần số. Van điện từ Chuyển đường dẫn dầu thủy lực để chuyển số bằng các tín hiệu điện từ ECU. Bơm dầu ECU động cơ và ECT Cần số (1/1) ECU Động Cơ & ECT Máy tính này nhận tín hiệu điện từ các cảm biến, truyền tín hiệu đến các van điện từ trong bộ điều khiển thủy lực, và điều khiển chuyển giữa các tay số. Cảm biến Phát hiện tốc độ xe và góc mở bướm ga cùng với các thông số khác, và truyền tín hiệu điện đến ECU. Các cảm biến tiêu biểu Công tắc khởi động trung gian Phát hiện vị trí cần số. Cảm biến vị trí bướm ga Phát hiện góc mở bướm ga. Cảm biến tốc độ Phát hiện tốc độ xe. Cảm biến tốc độ trục sơ cấp Phát hiện tốc độ trục sơ cấp. Động cơ Hộp số tự động Van điện từ Cần số (1/1) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -11- Bộ Vi Sai Bộ Vi Sai Bộ vi sai có ba chức năng sau: Chức năng giảm tốc Tiếp tục giảm chuyển động quay mà đã được thay đổi bằng hộp số để tăng mômen. Chức năng vi sai Chức năng này điều chỉnh chuyển động quay giữa các bánh xe bên trái và bên phải khi ôtô đi vào vòng cua. Nếu không có chức năng vi sai, các lốp sẽ bị trượt và xe sẽ không thể hoàn tất quay vòng êm được. Chức năng chuyển hướng của lực dẫn động (đối với xe FR) Chức năng này thay đổi lực chuyển động quay từ hộp số theo góc vuông và truyền nó đến các bánh xe dẫn động. (1/1) Hoạt Động Các bánh răng của bộ vi sai bao gồm bánh răng bán trục và bánh răng hành tinh. Các bánh răng này tự động điều chỉnh sự sai khác về chuyển đông quay giữa các bánh xe bên trái và bên phải trong khi xe vào vòng cua. FF (xe động cơ đặt trước- bánh trước chủ động) FR (xe động cơ đặt trước- bánh sau chủ động) Trục cácđăng Bánh răng chủ động/bánh răng quả dứa Vành răng Bánh răng vi sai Bánh răng bán trục Bán trục (1/1) LSD (Bộ vi sai hạn chế trượt) Xe ôtô không thể chuyển động được khi một bánh xe của nó bị quay trơn trong vũng bùn v.v. do chức năng của bộ vi sai. LSD giảm bớt chức năng của bộ vi sai truyền lực đến cả hai bánh xe (1/1) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -12- THAM KHẢO: Các loại LSD Loại khớp chất lỏng Loại này dùng dầu silicon có độ nhớt cao giữa các đĩa để truyền mômen. Khi chuyển động vi sai (sự khác biệt về chuyển động quay) sinh ra trong bộ vi sai, một mômen hạn chế vi sai được tạo ra trong khớp chất lỏng. (1/3) Loại cảm biến mômen Loại này sử dụng lực ma sát tạo ra giưa các bề mặt răng của trục vít và vòng đệm dọc trục để hạn chế chuyển động của bánh răng quay trơn và truyền lực quay đến bánh răng bên kia. (2/3) Loại có tải ban đầu Loại này dùng lò xo để ép vật liệu có ma sát giữa bánh răng bán trục và vỏ vi sai, và dùng lực ma sát sinh ra này để tạo nên lực hạn chế vi sai. (3/3) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -13- Trục Các Đăng Trục các đăng (Cho xe FR) Trục các đăng truyền công suất từ hộp số đến bộ vi sai trên xe FR (động cơ đặt trước – bánh sau chủ động). Các khớp các đăng được sử dụng ở những nơi các trục nối với nhau để truyền công suất được êm dịu thậm chí khi góc của trục cácđăng thay đổi do chuyển động theo phương thẳng đứng của bộ vi sai. Trục cácđăng có 2 hay 3 khớp nối. Khớp nối mềm cũng có thể được dùng ở những vị trí này. Loại 3 khớp nối Loại 2 khớp nối Các khớp các đăng Vòng bi đỡ giữa Ống chữ thập Khớp nối mềm (1/1) Khớp các đăng Khớp nối này truyền lực êm nhờ vào việc áp dụng góc nối của trục các đăng. Trục Vòng bi chữ thập Chốt chữ thập (1/1) Bán Trục Bán Trục Bán trục truyền chuyển động quay của động cơ đã qua hộp số và vi sai đến các bánh xe. Chúng được sử dụng trên xe với các bánh xe chủ động, mà được đỡ bởi hệ thống treo độc lập. LƯU Ý: Bán trục được dùng trên xe với hệ thống treo phụ thuộc. Vi sai Các bán trục Trục cầu xe Vỏ cầu (1/1) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số ệ Thống Truyền Lực -14- 1 H THAM KHẢO: Các loại khớp nối bán trục Loại khớp Rzeppa (Birfield) Dùng một số viên bi thép và có tính năng đồng tốc cao. Khớp ba chạc (Tripod) Dùng 3 con lăn trượt và kém hơn khớp Rzeppa một chút về tính năng đồng tốc. Nó có cấu tạo đơn giản và có thể trượt theo hướng dọc trục. Khớp rãnh chữ thập Dùng một số viên bi thép và ít rung động, giảm tiếng ồn và tính năng đồng tốc. Bi thép Con lăn trượt (1/1) Cầu Xe Cầu Xe Cầu xe và trục cầu xe đỡ các bánh xe và các bán trục. A. Loại vòng bi đũa côn B. Loại vòng bi đỡ chặn C. Loại hệ thống treo phụ thuộc kiểu vỏ cầu A. Loại vòng bi đũa côn Cầu xe Loại vòng bi đỡ chặn Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số ệ Thống Truyền Lực -15- 1 H B. Loại vòng bi đỡ chặn Trục cầu xe (bán trục) Cầu xe Vòng bi đỡ chặn C. Loại hệ thống treo phụ thuộc kiểu vỏ cầu Vỏ cầu Trục cầu xe Vòng bi Moayơ bánh xe Loại không chịu tải Loại chịu tải 3/4 Loại chịu tải một nửa (1/1) Hệ Thống Gầm Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thống Truyền Lực -16- Bài tập Dùng các bài tập để kiếm tra mức độ hiểu bài của bạn về chương này của Tài liệu đào tạo này. Sau khi trả lời từng bài tập, bạn có thể kích chuột lên nút "tham khảo" để kiểm tra các trang liên quan đến câu hỏi đó. Khi câu trả lời chưa được đúng, bạn hãy quay lại bài học để xem lại Tài liệu và tìm ra câu trả lời đúng. Khi tất cả các câu hỏi đã trả lời đúng, bạn có thể học tiếp chương kế tiếp. Hệ Thống Gầ ng Truyền Lực -17- m Xe - Khoá Học Số 1 Hệ Thố Câu hỏi-1 Hãy chọn tên của từng chi tiết trong hình vẽ sau từ nhóm tên dưới đây. a) Vòng bi cắt ly hợp b) Bánh đà c) Vỏ ly hợp d) Đĩa ly hợp Trả lời : 1. 2. 3. 4. Câu hỏi-2 Câu nào trong những câu sau đây về biến mô là đúng? 1. Trong bộ biến mô, cánh tuabin quay để cho phép dầu chảy, nhằm truyền công suất đến cánh bơm. 2. Tương tự như ly hợp, bộ biến mô ngắt dòng truyền lực. 3. Biến mô sử dụng máy tính để dẫn động bộ tăng tốc và ly hợp khi số thay đổi. 4. Trong bộ biến mô, cánh bơm quay để làm cho dầu chảy, nhằm truyền công suất đến cánh tuabin.