Chương 6 BỘ VI SAI (DIFFERENTIAL) §1. BỘ VI SAI 1. Công dụng phân loại yêu cầu 1. Công dụng Vi sai đảm bảo cho các bánh xe chủ động quay với vận tốc góc khác nhau (khi quay vòng, khi các kích thước các bánh xe trái phải không giống nhau hoàn toàn và khi đường không bằng phẳng).
Vi sai còn thực hiện việc phân phối moment xoắn cho hai trục với một tỷ lệ xác định. Thông thường vi sai đối xứng dùng phân phối moment xoắn ra các bán trục của một cầu. Còn vi sai không đối xứng thì phân phối moment xoắn cho các cầu chủ động ở xe nhiều cầu. Khi xe quá khúc quảnh | bánh xe bên ngoài qua) hành hơn bánh xe bên trong vì đười cong bên ngoài đài hơn dui cong bên trung, Hình 6.
Sơ đồ quay vòng ô tô 2. Phân loại Vi sai thường phân loại theo công dụng, theo mức độ tự động, theo kết cấu của vi sai, theo giá trị của hệ số gài vi sai. 117 a) Theo cong dung = Vi sai gitta các bánh xe. ~ Vi sai giữa các cầu ~ Vi sai đối xứng ~ Vi sai không đối xứng b) Theo mức độ tự động — Vi sai hãm cưỡng bức — Vi sai hãm tự động ©) Theo kết cấu vi sai — Vi sai với các bánh răng lớn — Vi sai với các bánh răng trụ — Vi sai tăng ma sát Loại tăng ma sát.
Loại cam Loại trục vít Loại ma sát thủy lực Vi sai có tỷ số truyền thay đổi Vi sai có hành trình tự đo d) Theo giá trị của hệ số gài vi sai Ta có: K mm" Mu trong đó: Mms Moment ma sat Mo moment trén v6 vi sai Theo giá trị của hệ số gài vi sai K, Loại vi sai hãm với ma sát trong nhỏ: K, = 0,02 Loại vi sai hãm với ma sát trong lớn: (vi sai tăng ma sát 0,2 +0,3 Loại vi sai hãm hoàn toàn (hoàn toàn cưỡng bức): K; > 0,7 118 3. Yêu cầu Phân phối moment xoắn truyền từ động cơ đến các bánh xe (loại vi sai giữa các bánh xe) hay cho các cầu (loại vi sai giữa các cầu) theo tỷ lệ cho trước, muốn tăng khả năng truyền động, tốt hơn hết là moment xoắn phân phối tỷ lệ với moment bám với đường của mỗi bánh xe (hay mỗi cầu). Cấu tạo của vi sai 1. Vi sai đối xứng (giữa hai bánh xe sau chủ động) 6 1.
Banh rang hanh tinh iL 3. Banh răng bán truc 4 |; 4. Trục chữ thập ST 3 5. Banh rang cone bj dong 6.
Banh rang cone chit dong Boh true 5 Hình 6. Vi sai đối xứng loại hai bánh răng hành tinh Loại vi sai có ma sát trong nhỏ. Trong các loại vi sai hiện nay phần lớn dùng loại này. Sự khác nhau của vi sai đối xứng lắp trên xe này hay xe khác ở số bánh răng vi sai, ở kết cấu vỏ vi sai và các bánh răng bán trục.
Trên ôtô du lịch thường dùng loại vi sai đối xứng với hai bánh răng hành tỉnh và vỏ vi sai liền, không tháo rời để đảm bảo vững tốt Trên ôtô tải thường có bốn bánh răng hành tỉnh và vỏ vi sai tháo rời được. Vỏ vi sai giữ vòng răng, bộ bánh răng hành tinh và đâu trong cùng của bán trục. Chúng được cố định và quay trong bán trục. Vỏ vi sai được chế tạo bằng gang rèn, bằng gang hợp kim hoặc bằng thép 45.
119 “Trúc vi sai L8 Bánh răng vì sai tĐại ốc điều chỉnh, 'Vanh ngoài vòng, bị bạn ưục “Đệm vichânsai bánh rạng Lang bah trục ‘Vong bi ban trục Bánh rang vành chậu, *% Đệm chân bánh vàu aay rang vi sal gore Re Vong bi sau "Vòng bì bản rực 'Vanh ngoài vòng bi bản ưục anh ngoai vong bi sau bom Van ngoi vòng Np vong b chen bipma'tuce — Ũ but .- + - ‘V8 60 sal + eons prot cn dâu L2Hăm đại Ốc iểu chim en Hình 6. Cấu tạo bộ vi sai đối xứng Ổ bi vô vi sai được lắp giữa phần ngoài cùng vỏ vi sai và vỏ cầu. Mặt bích trên vỏ vi sai để gắn bánh răng bị động của truyền lực chính. Hai nửa vỏ vi sai gắn chặt bánh răng bị động bằng bulong hay đinh tán.
Bộ bánh răng hành tỉnh hay bộ bánh răng vi sai gồm có hai bánh răng côn bán trục và hai bánh răng hành tỉnh (bánh răng quay trơn của tỉnh bộ vi sai trong vi sai hai bánh răng hành tỉnh. Bộ bánh răng hành được lắp trong vỏ vi sai. Chúng là những bánh răng côn nhỏ. Một trục nhỏ xuyên qua hai bánh răng hành tỉnh (hoặc trục chữ thập xuyên qua bốn bánh răng hành tỉnh) và vỏ vi sai.
120 Hai bánh răng bán trục ăn khớp với đâu trong bán trục bằng then hoa. Hoạt động của bộ vi sai Bộ vi sai dùng truyền công suất từ trục truyền động (trục cacđăng) đến bán trục. Thuật ngữ * vi sai ” được nhớ từ ý nghĩa của từ “ khác nhau” và bán trục (axle). B6 vi sai cung cấp đây đủ moment xoắn tới cả hai trục, ngay cả khi chúng quay với tốc độ khác nhau (ví dụ: khi xe quay vòng).
Nếu có cơ cấu hãm cứng giữa mỗi bán trục và vỏ vi sai, bất cứ lúc nào người lái xe đánh vô lăng quay vòng, lốp xe sẽ bị trượt, phát tiếng kêu và bị mài mòn. Bộ vi sai mục đích chủ yếu là để ngăn ngừa vấn để này. Khi xe chạy thẳng Khi xe di chuyển trên đường thẳng. Cả hai bánh xe sau quay cùng tốc độ.
Vỏ vi sai và trục hành tỉnh quay làm quay các bánh răng hành tỉnh. Các răng trên bánh răng hành tỉnh truyền moment xoắn đến các bánh răng bán trục và bán trục. Các lực cân bằng làm bộ vi sai gần như bị khóa hãm. Khi xe chạy thẳng Trong trường hợp truyền động này tất cả các chỉ tiết của bộ vi sai cùng quay với nhau như một khối thống nhất.
Khi xe quay vòng Khi xe qua một khúc quanh, vô vi sai quay mang theo trục và các bánh răng hành tỉnh. Lúc này bánh xe ngoài quay nhanh hơn bánh xe trong, do bánh xe ngoài di chuyển xa hơn bánh xe trong nên bánh răng bán trục ngoài nhanh hơn bánh răng bán trục trong. Các bánh răng hành tỉnh không những kéo hai bánh răng bán trục mà còn vừa kéo vừa đi trên bánh răng bán trục phía trong nhằm điều chỉnh cho bánh răng này quay chậm hơn bánh răng bán trục ngoài. Bánh răng hành tỉnh vẫn 121 quay theo vỏ vi sai để kéo hai bánh răng bán trục, nhưng lúc này nó bắt đầu tự xoay trên trục của nó.
Động tác tự xoay trên trục của bánh răng hành tỉnh cộng với vận tốc đang quay tới của trục hành tỉnh làm bánh răng bán trục bên ngoài tăng tốc và bắt đầu quay nhanh hơn trục bánh răng hành tỉnh trong. Sự hoạt động của bánh răng bán trục như trên cho phép mỗi bán trục được thay đổi tốc độ trong khi xe vẫn truyền moment xoắn. Với các đặc tính truyền động này, bộ vi sai tự động điều chỉnh ở bất cứ sự thay đổi nào của của vận tốc giữa hai bánh xe chủ động. Không có bộ vi sai (hay hãm cứng câu xe), có thể gây gãy bán trục hay mòn vỏ xe, nguyên nhân do tốc độ quay khác nhau của các bánh xe chủ động sau, khi xe quay vòng.
Cơ cấu hãm vi sai cưỡng bức Khi một bánh xe chủ động bị sa lẫy và sinh ra hiện tượng patine (trượt trơn) làm xe không vượt được vùng lầy. Khắc phục hiện tượng trên, trên các ôtô có tính thông vượt cao, người ta lắp cơ cấu khóa vi sai cưỡng bức nhằm loại bổ khả năng hoạt động bộ vi sai. Cơ cấu khóa hãm vi sai cưỡng bức buộc hai bánh xe chủ động của một cầu phải quay cùng tốc độ. Vì thế khả năng tận dụng hoàn toàn trọng lượng bám của cầu chủ động.
Khi xe quay vòng Dẫn động khóa vi sai có thể bằng cơ khí, bằng điện — cơ khí, bằng thủy lực hay cơ khí - thủy lực. Tùy thuộc vào cơ cấu dẫn động sẽ đẩy khớp trong cầu làm dịch chuyển ống khớp vấu trên then hoa của bán trục vào ăn khớp với vỏ vi sai. Nhờ đó vỏ vi sai bị hãm cứng, hai bán trục sẽ quay cùng vận tốc. 122 Vong ring Cần điều khiển ˆ +.
V6 vi sai (can gat) us Bán trục “1 Bánh răng vi sai \ Hình 6. Sơ đồ đơn giản cơ cấu khoá hãm vi sai cưỡng bức Dẫn động khóa vi sai, loại cơ khí có cần gạt bố trí trên đầm cầu chủ động hoặc đặt cạnh người lái. Loại này có nhược điểm là sử dụng khi ôtô đã bị trượt quay và không có khả năng tự chuyển động nữa. Sau khi ôtô vượt được đoạn trượt quay rồi, người lái phải trả cần gạt ngay về vị trí cũ.
Nếu không, khi ôtô chuyển động trên đường với cơ cấu vi sai đã hãm cứng làm mòn lốp nhanh, có thể gãy bán trục và khó quay vòng. Trên các ôtô hiện nay hay dùng cơ cấu khóa vi sai cưỡng bức điều khiển bằng điện tử. Khi bật công tắc điều khiển khóa hãm vi sai, hộp điều khiển điện tử (ECU), điều khiển bộ chấp hành khóa vi sai lắp trên vỏ câu sẽ đẩy khớp càng cua bên trong cầu làm khớp trượt trên then hoa bán trục nối cứng các bán trục với vỏ vi sai. Bộ chấp hành khóa vi sai có động cơ điện dùng để đẩy khớp trượt.
Hoạt động của động cơ điện được thực hiện theo tín hiệu từ hộp ECU. Dựa trên các tín hiệu từ công tắc, các cảm biến như: cảm biến tốc độ. Vì sai tăng ma sát Với bộ vi sai thường có thể không đủ sức kéo thích hợp trên đường trơn, trên đường sình lẫy hay trong thời gian tăng tốc. 123 Khi một bánh xe của cầu sau chủ động thiếu sức kéo (ví du: trong băng tuyết sình lấy), các bánh xe khác sẽ không đủ lực để đẩy xe vượt lên.
Moment xoắn sẽ truyền qua bánh răng bán trục dễ quay nhất. Tăng tính chất động lực ôtô, dùng vi sai có ma sát (tăng ma sát) bằng cách tạo ra ma sát phụ trên đường truyền lực từ bán trục trái sang, bán trục phải. Vi sai tăng ma sát cung cấp lực truyền động tới cả hai bánh xe trong suốt thời gian xe chạy. Chuyển đổi một phần moment xoắn chủ động tới cả hai bánh xe trượt và bánh xe truyền động.