đề tài ” Nghiên cứu hệ thống lái xeLAND CRUISER 200

Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau: - Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen do người láitác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái.. + Các bánh xe dẫn hướng ở

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô

đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính năng kỹ thuật rất cao để đảmbảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô

Trong tập đồ án tốt nghiệp này em chọn đề tài ” Nghiên cứu hệ thống lái xe LAND CRUISER 200” Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được những

kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ôtô nói chung và hệ thống lái

của ôtô LAND CRUISER nói riêng Nội dung đề tài bao gồm:

Chương I : Tổng quan về hệ thống lái

Chương II : Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống lái ô tô LAND

CRUISER 200

Chương III : Những hư hỏng và biện pháp khác phục

Chương IV : Quy trình tháo lắp hệ thống lái

Được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy giáo Nguyễn Tiến Hán, cùng với

sự nổ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này Vì thời gian vàkiến thức có hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhấtđịnh Vì vậy em mong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để đề tài của emđược hoàn thiện hơn

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Tiến Hán Qua đây

em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn đã truyền đạt cho

em rất nhiều kiến thức quý bấu trong quá trình học tập ở trường và thời gian làm đồ

MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải cókinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển Mặt khác, để thuận tiện chongười vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng antoàn cao Mà hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó Việcquay vòng hay chuyển hướng của ôtô khi gặp các chướng ngại vật trên đường đòihỏi hệ thống lái làm việc thật chuẩn xác

Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửachữa Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu vànguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái

Đề tài: Nghiên cứu hệ thống lái xe LAND CRUISER 200 mong muốn đáp

ứng một phần nào mục đích đó Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề sau:

- Khảo sát hệ thống lái

- Những hư hỏng

- Bảo dưỡng và quy trình kiểm tra sửa chữa hệ thống

Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứukết cấu và nguyên lí làm việc cũng như công dụng, phân loại, yêu cầu chung củacác chi tiết cũng như từng cụm chi tiết Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từng cụmchi tiết đến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảo cho ôtôvận hành an toàn trên đường Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đề bảo dưỡngsửa chữa một số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ thống lái

Đề tài này còn có thể giúp các cơ sở hình thành các tài liệu giảng dạy, đàotạo nghề và giúp cho bạn đọc hiểu biết thêm về hệ thống lái của ôtô Đặc biệt là ô tôLAND CRUISER

CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT CHÍNH CỦA Ô TÔ LAND CRUISER 200

SST Tên thông số Đơn vị Kích thước và chú thích

6 Bán kính quay vòng tối thiểu m 5,9

9 Kiểu động cơ

4,7 lít, 2UZ-FE, V8, 32 van, DOHC, VVT-i

18 Hệ thống treo Trước

Độc lập với đoàn kép, lò xo cuộn

và thanh cân bằngSau

Phụ thuộc, loại 4 điểm, lo xocuộn và tay đòn bên

19

Hệ thống

20 Dung tích bình nhiên liệu lít 93+45

Chương I TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI

1 1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

1.1.1 Công dụng

Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô máy kéo chuyển độngtheo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiếttheo yêu cầu cơ động của xe

Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau:

- Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen do người láitác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái

- Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xedẫn hướng và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng

- Cường hóa lái: Thường sử dụng trên các xe tải trọng lớn và vừa Nó dùng

để giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài Trêncác xe cỡ nhỏ có thể không có

1.1.2 Phân loại

-Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra:

+ Vô lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những nước

xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,

+ Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bêntrái như: Anh, Thuỵ Điển

Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt

là khi vượt xe

-Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra:

+ Trục vít - Cung răng;

+ Trục vít - Chốt quay;

+ Trục vít - Con lăn;

+ Bánh răng - Thanh răng;

+ Thanh răng liên hợp (Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng)

- Theo số lượng bánh xe chuyển hướng, chia ra:

+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu;

+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu;

- Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái, chia ra:

+ Cường hoá thuỷ lực;

+ Cường hoá khí (khi nén hoặc chân không);

+ Cường hoá điện;

+ Cường hoá cơ khí;

+ Ngoài ra còn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (cácbánh dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trícường hóa lái

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên

vô lăng (Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành: + Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Plvmax không được lớn hơn 150  200 N; + Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N

+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh

xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữagóc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng

1.2 Các sơ đồ hệ thống lái

1.2.1 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc

Hình 1-1 : Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc

1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- cơ cấu lái; 4- Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đònquay đứng; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay ngang; 8- Cam quay; 9- Cạnh bên củahình thang lái; 10- Đòn kéo ngang; 11- Bánh xe; 12- Bộ phận phân phối ; 13- Xi

lanh lực

1.2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

Hình 1-2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

1-Vô lăng; 2-Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4-Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đòn quay đứng; 6- Bộ phận hướng của hệ thống treo; 7- Đòn kéo bên; 8- Đòn lắc ; 9- Bánh xe

1.3 Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái

1.3.1 Vô lăng

1 2

3

5 6 7 8

Hình 1- 3 : Vô lăng lái

1-Vô lăng; 2-Nắp chắn bụi ; 3-Bulong; 4-Vòng chăn; 5- Ống bọc; 6- Ổ bi; 7- Nắp dưới; 8- Trụclái; 9- Then hình chữ nhật

Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng

để tạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái Các nan hoa có thể

bố trí đối xứng hoặc không, đều hay không đều tuỳ theo sự thuận tiện khi lái

Bán kính vô lăng được chọn phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chổ ngồi củangười lái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xetải và xe khách cở lớn )

1.3.2 Trục lái

Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ

vô lăng xuống cơ cấu lái Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vôlăng, nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển

Hình 1-4 : Kết cấu trục lái.

1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3-Trục các đăng

1.3.3 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển độngquay tròn của vô lăng thành chuyển động góc (lắc) của đòn quay đứng và bảo đảmtăng mô men theo tỷ số truyền yêu cầu

1.3.3.1 Các thông số đánh giá cơ bản

a Tỷ số truyền động học

Hình 1-5 : Các quy luật đặc trưng cho sự thay đổi tỷ số truyền động học

Giá trị của i phụ thuộc vào loại và cở xe, thường nằm trong giới hạn 13-22đối với ôt tô du lịch và 20-25 đối với ô tô tải và khách, trong một số trường hợp cóthể tới 40

Tỷ số truyền động học i có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theogóc quay của vô lăng Cơ cấu lái có i thay đổi thường được dùng trong hệ thống láikhông có cường hoá Mặc dù kết cấu không phức tạp nhưng tính công nghệ kémhơn nên đắt hơn so với loại cơ cấu lái có i không đổi

Qui luật thay đổ i có một số dạng khác nhau tuỳ thuộc vào loại, kích cỡ vàtính năng của xe Đối với các xe thông thường: Qui luật thay đổi i có dạng như trênhình 1-3 đường 4 là hợp lý nhất.

Trong phạm vi góc quay  9001200, tỷ số truyền i cần phải lớn để tăng

độ chính xác điều khiển và giảm lực cần tác dụng lên vô lăng Khi xe chạy trênđường thẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống láilàm việc với góc quay nhỏ của vô lăng quanh vị trí trung gian Ngoài ra i tăng cònlàm giảm được các va đập từ mặt đường

Ở các góc quay > 900 - 1200 tỷ số iω cần giảm để tăng tốc độ quay vòng,tăng tính cơ động của xe

Đối với các xe tốc độ thấp và trọng tải toàn bộ lớn, quy luật thay đổi iω đượclàm theo đường 2, để khi quay vòng không ngoặt tương đối thường xuyên thì lựccần tác dụng nhỏ

Trên các xe tốc độ rất lớn: thường sử dụng qui luật như đường 1 Khi đó,trong thời gian chuyển động thẳng với tốc độ rất lớn điều khiển ô tô được nhạy, cònkhi quay vòng ngoặt với tốc độ vừa phải thì giảm được lực tác dụng

Đối với các xe có cường hoá lái: thì i được làm không đổi (đường 3) vì lúcnày vấn đề cần giảm nhẹ điều khiển đã có cường hoá giải quyết

b Tỷ số truyền lực

v

r F

Mr- Mô men ra khỏi cơ cấu lái (hay trên đòn quay đứng)

Mv- Mô men vào cơ cấu lái (hay trên vô lăng)

và người lái bị mất cảm giác đường.

Khi sử dụng cường hoá thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đinhiều Do lúc này cường hoá vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắc những va đập truyền

từ bánh xe lên vô lăng

d Khe hở trong cơ cấu lái

Khe hở trong cơ cấu lái cần phải nhỏ ở vị trí trung gian của vô lăng ứng vớichuyển động thẳng của xe Ở vị trí này, bề mặt làm việc các chi tiết của cơ cấu láilàm việc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tang nhanh hơn ở các vị tríkhác Do vậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ởcác vị trí này được làm tăng lên bằng các biện pháp kết cấu và công nghệ Trongquá trình sử dụng, chênh lệch giá trị khe hở sẽ giảm dần

Hình 1-6 : Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái

1- cơ cấu lái còn mới; 2- cơ cấu lái đả sử dụng;

3- Sau khi đã điều chỉnh khe hở trung gian

1.3.4 Các loại cơ cấu lái thông dụng

1.3.4.1 Loại trục vít - Cung răng

Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy vậy cónhược điểm là hiệu suất thấp th= 0,5-0,7; ng=0,4-0,55, điều chỉnh khe hở ăn khớpphức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít

Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít(hình 1-5) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 1-6) Cung răng đặt bên có ưu điểm làđường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyểntrên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòngiảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xetải cỡ lớn Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm) Khi trục vít có dạngglôbôit thì số răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn

Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiềudài của trục vít

Hình 1-7 : Trục vít lăn - cung răng đặt giữa

1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ

Hình 1-8 : Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên

1.3.4.2 Loại trục vít - con lăn

Hình 1-9 : Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành

1- Trục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh; Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn

5-Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 1-7) được sử dụng rộng rãi trên cácloại ô tô do có ưu điểm:

+ Kết cấu gọn nhẹ;

+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;

+ Hiệu suất thuận: ηt = 0,77 - 0,82;

+ Hiệu suất ngịch: ηn = 0,6;

+ Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần

Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn đươc bố trí lệchvới đường trục của trục vít một khoảng 5-7 mm Khi dịch chuyển con lăn dọc theo

trục quay của đòn quay đứng thì khoảng cách A sẽ thay đổi Do đó khe hở ăn khớpcũng thay đổi.

Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằngcách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trụcvít O1 một lượng x =2,5-5 mm

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thứcsau:

0

0 0 1

0 1

22

R

R i R

R tZ

R tZ

R0- Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít;

i0- Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít

Theo công thức trên ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít Tuy vậy sựthay đổi này không lớn khoảng từ 5-7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên) Nên có thể coinhư iω = const

1.3.4.3 Trục vít - chốt quay

Trên hình 3-8 là kết cấu của cơ cấu lái trục vít - chốt quay

Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờcách chế tạo bước răng trục vít khác nhau

Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo côngthức:

i =

t

R

2

tải và khách Tuy vậy do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sửdụng.

Hình 1-10 :Cơ cấu lái trục vít - chốt quay

1- chốt quay; 2- Trục vít; 3- Đòn quay

1.3.4.4 Bánh răng - thanh răng

Hình 1-11 : Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Bánh răng; 2- Thanh răng

Hình 1-12: Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Khớp nối; 2- Thanh răng

Trên hình 1-9 là kết cấu của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng Thanh răng trượt trong cácống dẩn hướng Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanhrăng bằng lò xo

+ Ưu điểm:

- Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao Vì vậy được sử dụng rộngrãi trên các xe đua, du lịch, thể thao

- Hiệu suất cao.

- Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo

+ Nhược điểm:

- Lực điều khiển tăng (do iω nhỏ)

- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc

- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng

1.3.4.5 Loại liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

Trên hình 1-11 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng cung răng.Êcu (5) lắp lên trục vít (6) qua các viên bi nằm theo rảnh ren của trục vít cho phépthay đổi ma sát trượt thành ma sát lăn Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạothành thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục (4)

Hình 1-13 : Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

1- Trục cung răng; 2- Vít điều chỉnh; 3- Đệm tỳ; 4- Ống dẫn hướng bi;

5- Êcu ; 6- Trục vít

Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theocông thức :

- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận t= 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch n = 0,85

Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng ôtô cótính ổn định về hướng cao khi chuyển động thẳng

- Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn khôngquan trọng

- Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cở lớn

2,16







dd c

i

i

Trong đó:

Mr (Mdq) - Mômen trên trục ra (hay trên đòn quay đứng);

Mv (Mvl) - Mômen trên trục vào (hay trên vô lăng)

+ Hiệu suất:

- Hiệu suất thuận (th): tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống

- Hiệu suất nghịch (ng): tính theo chiều truyền lực từ bánh xe lên

- Với cơ cấu bánh răng-thanh răng ta có:

th= th= 0,99 (1 - 10)

1.3.6 Hình thang lái

Là bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái Hình thang lái có nhiệm vụđảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng Mục đích làm chocác bánh xe khỏi trượt lê khi quay vòng, dẫn đến giảm sự mài mòn lốp, giảm tổnhao công suất và tăng tính ổn định

Hình thang lái có nhiều dạng kết cấu khác nhau Đòn ngang có thể cắt rờihay liền tuỳ theo hệ thống treo là độc lập hay phụ thuộc Nhưng dù trường hợp nàothì kết cấu của hình thang lái củng phải phù hợp với động học bộ phận hướng của

hệ thống treo, để dao động thẳng đứng của các bánh xe không ảnh hưởng đến độnghọc của dẫn động, gây ra dao động của bánh xe dẩn hướng quanh trục quay

Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờviệc chọn các thông số kỹ thuật của hình thang lái và không có khe hở trong dẫnđộng nhờ sử dụng các bản lề tự động khắc phục khe hở

Hình 1-14 : Sơ đồ hình thang lái 1.3.7 Hình học lái

Hình học lái là thuật ngữ biểu đạt mối quan hệ hình học trong hệ thống mặtđường- bánh xe - các bộ phận của hệ thống lái- các bộ phận của hệ thống treo

1.3.7.1 Góc doãng

Góc doãng: là góc tạo bởi mặt phẳng quay bánh xe và mặt phẳng thẳng đứng,chiều dương ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn từ đầu xe

Hình 1-15 : Góc doãng

+ Tác dụng của góc doãng dương:

- Giảm tải theo phương thẳng đứng: Nếu góc doãng bằng không tải trọng tácdụng lên trục sẽ đặt vào giao điểm giữa đường tâm lốp và trục (F’ trên hình 1-14)

Nó dễ làm trục hay cam quay bị cong Việc đặt góc doãng dương sẽ làm tải tác dụngvào phía trong của trục, ký hiệu F, giảm lực tác dụng lên trục và cam quay

- Ngăn ngừa sự tụt bánh xe: Phản lực F có độ lớn bằng tải trọng xe, tác dụnglên bánh xe theo phương vuông góc với mặt đường F được phân tích thành F1

vuông góc với đường tâm trục và F2 song song với đường tâm trục Lực F2 đẩy bánh

xe vào trong ngăn cản bánh xe tụt khỏi trục Vì vậy ổ bi trong làm lớn hơn ổ bingoài để chịu tải trọng này.

- Ngăn cản góc doãng âm ngoài ý muốn do tải trọng gây ra: khi chất đầy tảilên xe, phía trên các bánh xe có xu hướng nghiêng vào trong do sự biến dạng củachi tiết của hệ thống treo và các bạc tương ứng Góc doãng dương giúp chống lạihiện tượng này

- Giảm lực đánh tay lái: Khi bánh xe quay sang phải hay trái quanh trục quayđứng với khoảng lệch là bán kính Khoảng lệch lớn sẽ sinh ra mômen lớn quanhtrục quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh tay lái Do đó khikhoảng cách này nhỏ thì giảm lực đánh tay lái

Hình 1-16 : Tác dụng của góc doãng dương

+ Tác dụng của góc doãng âm:

- Khi tải thẳng đứng tác dụng lên lốp có đặt góc doãng, lốp có xu hướng lúnxuống Tuy nhiên do bị chặn bởi mặt đường nên gai lốp sẽ bị biến dạng lúc đó tínhđàn hồi của lốp sẽ chống lại sự biến dạng này và vì vậy tác dụng lên mặt đườngtheo hướng A Kết quả là đường sinh ra phản lực B gọi là lực camber Lực cambertăng cùng với sự tăng góc nghiêng với mặt đường cũng như khi tăng tải

Hình 1-17 : Tác dụng của góc doãng âm

- Khi quay vòng lực camber ở bánh xe phía ngoài có tác dụng giảm lực quayvòng do tăng góc doãng dương Lực ly tâm làm nghiêng xe đang chạy vòng do tácđộng của các lò xo của hệ thống treo, dẫn đến thay đổi góc doãng Ở một số xe đãtạo một chút góc doãng âm do xe khi chuyển động thẳng do đó sẽ giảm được gócdoãng dương khi quay vòng, giảm lực camber và đạt lực quay vòng tối ưu

Góc doãng cũng có thể bằng không Lý do chính để đặt góc doãng bằngkhông là để ngăn cản sự mòn không đều của lốp Cả góc doãng dương hay âm đềulàm mòn lốp nhanh Điều này dễ hiểu khi lốp đặt nghiêng trên đường, tải trọng sẽtập trung một bên lốp

1.3.7.2 Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng

Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: là sự nghiêng về phía trước hoặc phíasau của trục xoay so với đường thẳng góc với mặt đường Nếu đầu trên trục xoaynghiêng ra phía sau bánh xe ta có độ nghiêng dọc dương Nếu đầu trên trục xoaynghiêng ra phía trước bánh xe ta có độ nghiêng dọc âm

Hình 1-18 : Góc nghiêng dọc dương của trụ xoay đứng

1- Đường tim trục xoay; 2- Góc nghiêng dọc caster dương;

3- Đường thẳng góc mặt đất; 4-Khớp hình cầu; 5- Phía trước xe

Hình 1-19 : Góc nghiêng dọc

a- Góc nghiêng dọc dương; b- Góc nghiêng dọc âm

+ Tác dụng của góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: Làm tăng hiệu quả trở

về vị trí chuyển động thẳng của bánh xe dẫn hướng

1.3.7.3 Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng

Là góc đo giữa trục xoay và đường thẳng góc với mặt đường khi ta nhìn từđầu xe

+ Tác dụng góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng:

- Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng có tác dụng làm giảm mômen cảnquay vòng, tức là giảm khoảng cách từ tâm trụ xoay đứng đến điểm tiếp xúc củabánh xe với mặt đường

- Ô tô có khả năng tự ổn định trở về vị trạng thái chuyển động thẳng

- Khi ô tô quay vòng với góc quay vành tay lái lớn (bán kính quay vòng càngnhỏ), lực tác động lên vành tay lái càng lớn, tức tạo điều kiện cảm nhận được mức

độ quay vòng của ô tô trên vành tay lái và khả năng trả về chuyển động thẳng cànglớn

Hình 1-20 : Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng

1.3.7.4 Độ chụm đầu

Khi phía trước của hai bánh xe gần nhau hơn phía sau của hai bánh xe khinhìn từ trên xuống thì gọi là độ chụm đầu (sự bố trí ngược lại gọi là độ mở) Độchụm được xác định bằng hiệu số của hai khoảng cách giữa các đầu nút sau (B) vàtrước (A) của vành bánh xe nằm ở chiều cao tâm bánh xe

1.4 Cường hoá lái

1.4.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

1.4.1.1 Công dụng

Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hiện đạithường có trang bị cường hoá lái để:

+ Giảm nhẹ lao động cho người lái

+ Tăng an toàn cho chuyển động

Khi xe đang chạy một tốc độ lớn mà một bên lốp bị thủng, cường hoá láiđảm bảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị laosang một bên

Sử dụng cường hoá lái có nhược điểm là lốp mòn nhanh hơn (do lạm dụngcường hoá để quay vòng tại chỗ), kết cấu hệ thống lái phức tạp hơn và tăng khốilượng công việc bảo dưỡng

1.4.1.2 Phân loại

Theo nguồn năng lượng:

+ Cường hoá thuỷ lực;

+ Cường hoá khí (khí nén hoặc chân không);

+ Cường hoá điện;

+ Cường hoá cơ khí;

Cường hoá thuỷ lực được dùng phổ biến nhất vì có kết cấu nhỏ gọn và làmviệc khá tin cậy

Theo sơ đồ bố trí phân ra làm 4 dạng:

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xylanh lực được bố trí chung thành mộtcụm;

+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung;+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng;

+ Xy lanh lực bố trí riêng, bộ phận phân phối và cơ cấu lái bố trí chung

1.4.1.3 Yêu cầu

Cường hoá lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:

+ Khi cường hoá lái hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường cho dùlái nặng hơn

+ Thời gian chậm tác dụng nhỏ

+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa góc quay vô lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng.+ Khi sức cản quay vòng tăng lên thì lực yêu cầu tác dụng lên vô lăng cũngtăng theo, tuy vậy không được vượt quá 100  150 N

+ Không xảy ra hiện tượng tự cường hoá khi xe đi qua chỗ lồi lỏm, rung xóc.Phải có tác dụng như thế nào để khi một bánh xe dẫn hướng bị hỏng, bị nổthì người lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết củaxe

1.4.2 Các thông số đánh giá

- Chỉ số hiệu dụng trợ lực:

Khq =

h l

l c

l

p p

p p

p



 (1-11)

Ở đây :

Pl - lực tác dụng lên vành tay lái khi không có cường hoá;

Pc- lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá trong những điều kiệnquay vòng như trên;

Ph- Lực do bộ cường hoá đảm nhận qui về vành tay lái

- Chỉ số phản lực của cường hoá lên vành tay lái:

Ở đây: dPc - số gia lực tác dụng lên vành tay lái đã có trợ lực;

dMc - mômen cản quay vòng của các bánh dẫn hướng

Trong bộ trợ lực hiện nay  = 0,02- 0,05 [N/Nm]

- Độ nhạy: độ nhạy của cường hoá lái đặc trưng bằng lực tác dụng lên vôlăng

1.4.3 Các sơ đồ bố trí

Bất kỳ cường hoá lái nào cũng có ba bộ phận sau:

- Nguồn lăng lượng: bơm dầu, máy nén + bình chứa hoặc ắc quy

- Bộ phận phân phối: dùng để phân phối đều chỉnh năng lượng cung cấp cho

bộ phận chấp hành Đảm bảo sự tỷ lệ giữa các góc quay của bánh xe dẩn hướng

- Cơ cấu chấp hành: tạo và truyền lực (trợ lực) lên cơ cấu lái và dẫn động lái.Các bộ phận trên có thể được bố trí theo 4 sơ đồ sau:

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung thành một cụmnhư trên hình 1-20

+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung nhưtrên hình 1-21

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xi lanh lực bố trí riêng như trên hình 1-22.+Xi lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung nhưtrên hình 1-23

Hình 1-22 : Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung

thành một cụm

1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xilanh lực

Hình 1-23 : Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí

chung

1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xilanh lực

Hình 1-24 : Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí riêng

1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xi lanh lực

Hình 1-25: Sơ đồ bố trí xilanh lực riêng, cơ cấu phân phối và cơ cấu lái

bố trí chung

1 - cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - cơ cấu lái

Ưu nhược điểm của từng sơ đồ:

+ Nhược điểm: tất cả các chi tiết của hệ thốïng lái điều chịu tải lớn, là tổnglực do người lái và cơ cấu chấp hành tác dụng Vì vậy trên các xe tải trọng lớnngười ta không dùng sơ đồ bố trí này.

1.5 Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo

Hệ thống treo trước trên xe Land Cruiser là hệ thống treo độc lập gồm có cơcấu dẫn hướng, phần tử đàn hồi, thiết bị giảm chấn và thiết bị giữ ổn định ngang

Bộ treo là cơ cấu nối giữa vỏ xe và các bánh xe Toàn bộ các lực tác dụng lênbánh xe khi xe chạy đều được truyền lên khung vỏ xe qua bộ treo Các chi tiết bộtreo có tác dụng làm dịu tải trọng động, làm giảm dao động của vỏ xe, đảm bảo độ

ổn định tốt, xe chuyển động êm dịu Ngoài ra bộ treo còn có tác dụng cùng với hệthống lái bảo đảm khả năng quay vòng xe, điều khiển tay lái và điều chỉnh góc đặtbánh xe trước

Hình 1-26 : Cấu tạo hệ thống treo trước

1- Lò xo; 2- Bộ giảm chấn ống; 3- Thanh nối của bộ cân bằng ngang