Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống truyền lực AWD đến kết quả đo mô men phanh trên bệ thử con lăn lực

Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII

Trường Đại học Giao thông vận tải

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC AWD
ĐẾN KẾT QUẢ ĐO MÔ MEN PHANH TRÊN BỆ THỬ CON LĂN LỰC
Phạm Tất Thắng1*, Nguyễn Văn Bang1
1
Trường Đại học Giao thông Vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội
*
Tác giả liên hệ: Email: ; Tel: 0987973266.
Tóm tắt. Vi sai có ma sát trong điều khiển điện tử trên các ơ tơ có hệ thống truyền lực
(HTTL) AWD sẽ phân phối mô men trên các bánh xe khác nhau phụ thuộc sai lệch tốc
độ góc giữa chúng, điều đó ảnh hưởng tới kết quả đo mơ men phanh trên bệ thử con lăn
lực, đồng thời ảnh hưởng đến tải trọng tác dụng và hao mòn của các chi tiết trong hệ
thống truyền lực, lốp xe. Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của HTTL AWD đến kết quả
đo lực phanh trên bệ thử con lăn lực trên cơ sở nghiên cứu động học và động lực học vi
sai.
Từ khóa: Tất cả các bánh chủ động, Vi sai ma sát trong cao, Kiểm định xe cơ giới, Bệ
thử con lăn lực.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, trên các hạng trung và hạng sang, HTTL AWD ngày càng được sử
dụng rộng dãi nhằm nâng cao tính ổn định chuyển động ở tốc độ cao và nâng cao tính
năng thơng qua trong các điều kiện đường khắc nghiệt. HTTL AWD truyền momen
xoắn đến 4 bánh xe toàn thời gian, sử dụng vi sai giữa các cầu và vi sai giữa các bánh
xe điều khiển điện tử để phân phối mô men xoắn cho các bánh xe chủ động cầu trước
và cầu sau theo một tỷ lệ phù hợp.
Tại các trung tâm đăng kiểm ở Việt Nam hiện nay đều sử dụng bệ thử phanh con
lăn lực loại độc lập một cầu, có nghĩa là khi cho xe vào kiểm định phanh thì chỉ kiểm
định được một cầu trước hoặc cầu sau, khi xe vào bệ thử phanh và khởi động động cơ
điện dẫn động các con lăn quay, sẽ xuất hiện độ chênh lệch tốc độ góc giữa các cầu xe.

Ngay khi xuất hiện sự chênh lệch tốc độ góc giữa các cầu xe, sự phân phối momen quay
giữa các cầu sẽ thay đổi tức thì do mơ men ma sát trong của các vi sai làm ảnh hưởng
đến kết quả đo lực phanh, gây tải trọng phụ trong HTTL.
2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
Sơ đồ cấu tạo và động lực học vi sai bánh răng cơn đối xứng được trình bày trên
hình 1.

-956-


Trường Đại học Giao thông vận tải

Hội nghị Khoa học cơng nghệ lần thứ XXII

a)
b)
Hình 1. Sơ đồ cấu tạo và động lực học vi sai bánh răng côn đối xứng
a) Sơ đồ cấu tạo vi sai bánh răng côn đối xứng; b) Sơ đồ động học, động lực học vi sai
đặt giữa các bánh xe chủ động; 1,2 - Bánh răng trung tâm; 3 - Khâu dẫn;
4 - Bánh răng hành tinh; 5,6 - Các bán trục.
Động học vi sai đối xứng được mơ tả bởi phương trình:
ωa - K.ωb - (1 - K).ωh = 0
(1)
trong đó: ωa, ωb- Tốc độ góc các bánh răng trung tâm; ωh- Tốc độ góc khâu dẫn; KTham số động học. Với vi sai đối xứng K=-1, vì vậy:
(2)
Quan hệ giữa các tốc độ góc h, a, b ứng với các chế độ chuyển động khác
nhau của ơ tơ trình bày trên hình 2.
b

b

b

b

l
h

h

h

h

l
a

a

a

a

a)
b)
c)
d)
Hình 2. Quan hệ giữa các tốc độ góc các khâu của vi sai đối xứng
bánh răng côn đơn giản ứng với các chế độ chuyển động của ô tô.
a) Ơ tơ chuyển động thẳng; b) Ơ tơ quay vịng; c) Tốc độ góc của một trong hai bánh

răng trung tâm bằng không; d) Hai bánh răng trung tâm quay ngược chiều nhau.
Khi phanh ô tô trên bệ thử con lăn lực, quan hệ giữa các tốc độ góc tuân theo
hình 2c. Tuy nhiên, trên thực tế do tính đàn hồi, tính ma sát và tính bất đố xứng mà
quan hệ giữa các tốc độ góc thường tn theo hình 2b.
-957-


Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII

Trường Đại học Giao thông vận tải

Động lực học vi sai đối xứng được mơ tả bằng phương trình cân bằng cơng suất
trong vi sai:
Na + Nb + Nh + Nms = 0
(3)
trong đó: Na, Nb - Cơng suất truyền tới các bánh răng trung tâm; Nh - Công suất trên
khâu dẫn; Nms - Công suất mất mát do ma sát trong của vi sai.
Các cơng thức tính cơng suất:
Na = - Maa;
Nh = Mhh;
Nb = - Mbb;
Nms = ±Mmstđ
trong đó: Ma, Mb - Mô men truyền tới các bánh răng trung tâm; Mh - Mô men trên khâu
dẫn; Mms - Mô men ma sát; tđ - Tốc độ góc tương đối của các bánh răng trung tâm so
với khâu dẫn.
Để miêu tả tính chất vật lý của vi sai có ma sát trong cao, ta đưa ra hệ sô kσ là hệ
số hãm vi sai:

Mô men trên các bánh răng trung tâm của vi sai:
(4)

Nếu coi Ma = const (đường 2 trên đồ thị hình 3) thì Mb sẽ tăng theo đường 1 trên
đồ thị hình 3.

Hình 3. Quan hệ giữa Mb và Ma với K
Động lực học vi sai ô tơ có HTTL AWD khi kiểm tra phanh trên bệ thử con lăn
lực trình bày trên hình 4:
-958-


Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII

Trường Đại học Giao thơng vận tải

Hình 4. Động lực học vi sai ơ tơ có HTTL AWD.
khi kiểm tra phanh trên bệ thử phanh con lăn lực
Khi xe vào bệ thử phanh, về số N nên lúc này momen M 0 = 0. Khi khởi động bệ
thử phanh, bánh xe ở cầu trước sẽ quay với 1 có chiều như hình 4. Các bánh xe ở cầu
sau có tốc độ góc b= 0 Trên các bánh răng trung tâm sẽ xuất hiện các mô men ma sát
Ma và Mb ngược chiều nhau. Mô men ma sát Ma tạo ra mô men cùng chiều mô men
phanh trên các cơ cấu phanh cầu trước M1 và kết quả đo mô men phanh trên bệ thử sẽ là
M1 + Ma làm sai lệch kết quả đo. Cầu sau chịu tác dụng phụ của mô men Mb.
Như vậy, để đo lực phanh của ô tô có HTTL AWD trên bệ thử con lăn lực loại
độc lập cần phải để các bánh xe trên cầu chưa được đo lực phanh ở trạng thái tự do
(quay trơn), hoặc phải tiến hành đo lực phanh ở tất cả các bánh xe đồng thời trong một
lần đo, hoặc đưa mô men ma sát trong vi sai về không.
3. KẾT LUẬN
Bài báo đã làm sáng tỏ bản chất khoa học về ảnh hưởng của hệ thống truyền lực
AWD đến quá trình kiểm định hệ thống phanh trên bệ thử phanh con lăn lực tại Việt
Nam thông qua việc nghiên cứu động học và động lực học vi sai. Bước đầu đề xuất các
giải pháp công nhệ để đo lực phanh các ơ tơ có hệ thống truyền lực AWD.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. B.A.S. Gill, M. Sehdev, H. Singh, Four-Wheel Drive System: Architecture, Basic Vehicle
Dynamics and Traction, International Journal of Current Engineering and Technology, Vol.8,
No.2 (March/April 2018), pp. 361 - 366.
[2]. Z. Liu, R. Wan, Y. Shi, H. Chen, Simulation analysis of traction control system for four wheel - drive vehicle using fuzzy-pid control method, Advances in Information Technology
and Education, (2011), pp. 250 - 257.
[3]. S.Mohan, All-wheel drive/four-wheel drive systems and strategies, In FISITA World
Automotive Congress, (12 June 2000), pp. 12 - 15.
[4]. G. Lechner, H. Naumheimer, Automotive Transmissions, Springer, Germany, 2010.
[5]. В.П. Тарасик. Теория Движения Автомобиля. БХВ-Петербург. 2006
[6]. T.H. Nguyễn, Hộp số tự động, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, Hà nội, 2014.
-959-


Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII

Trường Đại học Giao thông vận tải

[7]. T.H. Cao, Đ.M. Đào, Lý Thuyết ô tô, Nhà xuất bản Giao thông Vận Tải, Hà nội, 2010.
[8]. T.B.L. Nguyễn, C.T. Trịnh, Đ.L. Tô, V.B. Nguyễn, Kết cấu và tính tốn ơ tơ, Nhà xuất bản
Giao thông Vận tải, Hà Nội, 1984.
[9]. Công ty ô tô Trường Hải, Tài liệu kỹ thuật xe Mazda CX-5 6AT AWD, 2018.

-960-