Hệ thống lái là hệ thống giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động của ô tô đi thẳng, quay vòng hoặc rẽ trái, rẽ phải theo tác động của người lái lên vô lăng. Hệ thống lái tham gia cùng các hệ thống khác thực hiện điều khiển điều khiển ô tô và đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông khi ô tô chuyển động. Các bộ phận chính của hệ thống lái. Cơ cấu lái, vô lăng, trục lái: Truyền mô men do người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái. Dẫn động lái: Truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo động học quay vòng đúng. + Trợ lực lái: Có thể có hoặc không. Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng của người lái. Thường được sử dụng trên các xe đời mới, xe tải trọng lớn...
Trang 1CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 4
1.1 Hệ thống lái cơ bản 4
1.1.1 Khái niệm 4
1.1.2 Yêu cầu 4
1.1.3 Phân loại hệ thống lái 5
1.1.4 Cấu trúc cơ bản và nguyên lý làm việc hệ thống lái thông thường 6
1.2 Hệ thống lái có trợ lực 13
1.2.1 Khái niệm hệ thống lái có trợ lực 13
1.2.2 Yêu cầu 14
1.2.3 Thành phần cấu tạo 14
1.2.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực 14
1.2.5 Hệ thống lái trợ lực điện 19
1.2.6 Ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điện so với hệ thống lái trợ lực thủy lực 21
CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS 2014 22
2.1 Giới thiệu về xe ô tô TOYOTA VIOS 2014 22
2.2 Đặc điểm kết cấu một số bộ phận hệ thống lái xe Toyota Vios 28
2.2.1 Vô lăng 31
2.2.2 Cơ cấu lái 32
2.2.3 Trục lái 35
2.2.4 Đặc điểm cấu tạo của các cảm biến trên xe 36
2.2.5 Kết cấu động cơ điện 1 chiều 37
2.2.6 Đặc điểm cấu tạo của thước lái 38
2.2.7 Đặc điểm cấu tạo rô tuyn 39
2.2.8 Cảm biến, rơ le điều khiển 40
CHƯƠNG 3 : NHỮNG HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN VÀ BIỆN PHÁP BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS 2014 .41
3.1 Các yêu cầu chung 41
Trang 23.3.1 Quy trình kiểm tra sự cố 44
3.3.2 Kiểm tra lốp 45
3.3.3 Đo chiều cao xe 46
3.3.4 Cơ cấu lái hư hỏng 46
3.4 Kiểm tra góc đặt bánh xe 48
KẾT LUẬN 53
Tài liệu tham khảo 54
Trang 3Hình 1.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe 7
Hình 1.3 Các chi tiết của trục lái 8
Hình 1.4 Cơ cấu gật gù của trục lái 10
Hình 1.5 Cơ cấu trượt của trục lái 11
Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc 12
Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 13
Hình 1.8 Cụm bơm của hệ thống lái trợ lực thủy lực 15
Hình 1.9 Hình tháo rời của bơm trợ lực kiểu phiến gạt 16
Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lí làm việc hệ thống lái trợ lực thủy lực 17
Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lí làm việc của bơm 18
Hình 1.12 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái trợ lực điện 20
Hình 2.1 Hình dáng bên ngoài xe VIOS 2014 23
Hình 2.2 Sơ đồ tổng thể xe 23
Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống lái xe Vios 2014 29
Hình 2.4 Bộ trợ lực lái điện 30
Hình 2.5 Sơ đồ mạch hệ thống lái điện 31
Hình 2.6 Túi khí an toàn 32
Hình 2.7 Cơ cấu lái bánh răng thanh răng 33
Hình 2.8 Kết cấu bánh răng thanh răng 34
Hình 2.9 Trục lái 35
Hình 2.10 Cảm biến tốc độ xe 36
Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến mô men vành quay tay lái 37
Hình 2.12 Sơ đồ cấu tạo mô tơ trợ lực điện 38
Hình 2.13 Thước lái 39
Hình 2.14 Rô tuyn lái ngoài 39
Hình 3.1 Độ chụm bánh xe ảnh hưởng đến độ êm của xe khi vận hành 49
Trang 5EPS: ELECTRIC POWER STEERING
ECU: ENGINE CONTROL UNIT BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬECM: ENGINE CONTROL MODULE
CAN: CONTROL AREA NETWORK
DLC3: DATA LINK CONNECTOR 3
ĐÈN BÁO P/S: POWER STEERING
DTC: DIAGNOSTIC TROUBLE CODE
Trang 6LỜI NÓI ĐẦU
Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hànhphải có kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển Mặt khác, đểthuận tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảmbảo tính năng an toàn cao Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướngchuyển động của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữphương chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết
Việc điều khiển chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành láitiếp nhận lực lái tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục láitruyền mômen từ vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vànhlái tới các thanh dẫn động lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ
cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chungcủa xe và của từng chủng loại xe
Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảodưỡng sửa chữa Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắmvững kết cấu và nguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái
Đề tài: Nghiên cứu hệ thống lái ôtô TOYOTA VIOS 2014 mong muốnđáp ứng một phần nào mục đích đó Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn
đề sau:
- Khảo sát hệ thống lái
+ Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái
+ Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo
- Bảo dưỡng sửa chữa
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 của các chi tiết cũng như từng cụm chi tiết Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từng cụm chi tiết đến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảo cho ôtô vận hành an toàn trên đường
Trang 7Giới thiệu về xe ô tô TOYOTA VIOS 2014
Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho dòng Soluna ở thị trường Đông Nam Á và Trung Quốc
Thế hệ Vios đầu tiên là một phần trong dự án hợp tác giữa các kĩ sư Thái Lan và những nhà thiết kế Nhật của Toyota được sản xuất tại nhà máy
Toyota Gateway, tỉnh Chachoengsao, Thái Lan
Toyota Vios 2014 là mẫu thế hệ mới sử dụng động cơ 1.5 lít, công suất 109
mã lực tại vòng tua máy 6000 vòng/phút Xe sử dụng hệ thống trợ lực lái điệngiúp tiết kiệm nhiên liệu Hệ thống treo MacPherson
So với thế hệ trước, Vios 2014 đã mở rộng kích thước về chiều dài và chiềucao khá nhiều so với thế hệ cũ Xe sở hữu kích thước tổng thể dài x rộng x cao tương ứng 4.410x1.700x1.475 (mm), khoảng cách trục cơ sở là 2.550
mm
Kích thước tổng thể của thế hệ cũ tương ứng 4.300x1.700x1.460 (mm) Điều này mang đến không gian cabin rộng rãi cho hàng ghế trước Hàng ghế sau với chiều dài tăng thêm giúp cho khoảng để chân cực kỳ rộng rãi
Tuy nhiên, với thiết kế mặt ghế sau khá bằng phẳng khiến cho khoảng chiều cao ở vị trí này bị ảnh hưởng khá lớn Với những người có chiều cao 1m7 sẽ dễ dàng "đụng nóc" khi ngồi thẳng lưng Điều này sẽ gây không ít khóchịu khi phải di chuyển những đoạn đường xa
Một nhược trừ khác trong thiết kế ghế ngồi của Vios 2014 là bệ tì gác tay giữa hai vị trí ghế trước bị tụt về phía sau khiến người ngồi khó có thể gác taylên đúng vị trí này được
Xe có các phiên bản khác nhau, với những đặc điểm nhận dạng như các chitiết mạ crom hay vành xe khác kích thước Chiếc xe hạng nhỏ có kích thước tổng thể là 4410 mm dài, 1700 mm rộng và 1475 mm cao, khoảng sáng gầm
xe 145 mm
Trang 8Hình ảnh bên ngoài của xe TOYOTA VIOS 2014
Sơ đồ tổng thể xe TOYOTA VIOS 2014
Trang 9CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ
1.1 Hệ thống lái cơ bản
1.1.1 Khái niệm
Hệ thống lái là hệ thống giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động của ô tô
đi thẳng, quay vòng hoặc rẽ trái, rẽ phải theo tác động của người lái lên vô lăng Hệ thống lái tham gia cùng các hệ thống khác thực hiện điều khiển điều khiển ô tô và đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông khi ô tô chuyển động
Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau
- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định, không bị nhao lái sang hai bên khi đang chuyển động thẳng
+ Các bánh xe dẫn hướng phải đảm bảo về áp suất, độ mòn và ổn định.+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiện làm việc, mọi chế độ chuyển động
- Đảm bảo tính cơ động cao: tức là xe có khả năng quay vòng tốt, bán kính quay vòng nhỏ thuận tiện trên diện tích nhỏ
- Đảm bảo động học quay vòng đúng: Để các bánh xe không bị trượt lê gâymòn lốp, giảm tính ổn định của xe
Trang 10- Giảm các va đập từ đường lên vô lăng khi xe chuyển động trên đường xóc, gồ ghề hay chướng ngại vật.
- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện giúp người lái thoải mái và không tốn nhiều sức lực trong việc lái xe
- Cơ cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sửa chữa
1.1.3 Phân loại hệ thống lái
- Theo phương pháp quay vòng
+ 2 bánh trước dẫn hướng: Được sử dụng phổ biến nhất trên xe con, xe du lịch, xe tải nhỏ và vừa
+ 4 bánh trước dẫn hướng: Sử dụng trên các xe tải có trọng tải lớn
+ 2 bánh sau dẫn hướng
+ 4 bánh trước và sau dẫn hướng
+ Kiều bẻ gãy thân xe
-Theo vị trí vô lăng
+ Vô lăng bố trí bên trái
+ Vô lăng bố trí bên phải
Tùy thuộc vào luật của các nước mà bố trí khác nhau nhằm thuận lợi cho người lái dễ quan sát, nhất là khi vượt xe
- Theo kết cấu cơ cấu lái
+ Trục vít – cung răng
+ Trục vít – chốt quay
+ Trục vít – con lăn
+ Bánh răng – thanh răng
+ Thanh răng liên hợp (Trục vít – liên hợp ecu bi – cung răng)
- Theo cơ cấu trợ lực
+Trợ lực cơ khí
+ Trợ lực thủy lực
+ Trợ lực hóa khí (khí nén hoặc chân không)
+ Trợ lực điện
Trang 11+ Trợ lực thủy lực - điện.
1.1.4 Cấu trúc cơ bản và nguyên lý làm việc hệ thống lái thông thường
1.1.4.1 Cấu trúc cơ bản
Mặc dù hệ thống lái ô tô ngày nay hết sức đa dạng và phong phú về nguyên
lý cũng như về kết cấu, từ hệ thống lái của xe con, xe tải, loại xe sử dụng treo độc lập hay phụ thuộc về cơ bản chúng đều có 4 bộ phận chính sau: Vành lái, trục lái, cơ cấu lái, dẫn động lái
+ Sơ đồ kết cấu 1 hệ thống lái đơn giản
Hình 1.1 Hệ thống lái đơn giản
1 Vành lái 2 Trục lái
3 Cơ cấu lái 4 Khung xe
5 Các cơ cấu dẫn động lái
Trang 12+ Vành lái phải đảm bảo vững chắc và tính thẩm mỹ với nội thất xe.
- Trục lái:
+ Bao gồm trục lái chính làm nhiệm vụ truyền mô men từ vành lái đến cơ cấu lái Đầu trên của trục lái chính được làm thon và xẻ răng cưa, vành lái được siết chặt vào trục lái bằng đai ốc Đầu dưới của trục lái chính được nối với cơ cấu lái bằng khớp nối mềm hoặc khớp nối các đăng để giảm thiểu chấnđộng từ mặt đường lên vành tay lái
Trang 13+ Ngoài chức năng trên trục lái còn là nơi bố trí các cần điều khiển đèn chiếu sáng, xi nhan, gạt mưa và nước rửa kính.
+ Trục lái phải đảm bảo độ cứng để truyền mô men từ vành lái đến cơ cấu lái và đảm bảo giảm các rung động trong khi chuyển động từ mặt đường lên vành lái, trục lái cần có kết cấu gọn bố trí hợp lý
+ Hiện nay kết cấu trục lái rất đa dạng, đa số các xe sử dụng loại trục gãy được cấu tạo từ các trục có khớp nối các đăng
Cấu tạo 1 trục lái
Hình 1.3 Các chi tiết của trục lái
1 Phần vành lái 2 Các cần điền khiển đèn, gạt mưa
3 Cụm khóa điện 4 Vỏ trục lái
5 Khớp các đăng 6 Trục các đăng 7 Khớp cao su.
- Cơ cấu lái
Cơ cấu lái có chức năng biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động thẳng dẫn đến các đòn kéo dẫn hướng
Trang 14Cơ cấu lái sử dụng trên các xe ô tô hiện nay rất đa dạng tuy nhiên để đảm bảo thực hiện tốt được chức năng trên thì chúng phải đảm bảo được các yêu cầu sau:
+ Tỉ số truyền của cơ cấu lái phải đảm bảo phù hợp với từng loại ô tô.+ Có kết cấu đơn giản, tuổi thọ cao và giá thành thấp, dễ dàng tháo lắp
và điều chỉnh
+ Độ rơ của cơ cấu lái phải nhỏ
- Các kiểu cơ cấu lái:
+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng thanh răng: Có kết cấu đơn giản nên được sử dụng khá rộng rãi trên các loại xe ô tô hiện nay Nó bao gồm một bánh răng nghiêng thông thường được chế tạo liền với trục lái và ăn khớp với một thanh răng nghiêng, hai đầu của thanh răng có thể liên kết với trực tiếp với các đòn dẫn động lái bằng khớp trụ hoặc thông qua hai thanh dẫn động khác bằng được bắt bu lông
Cơ cấu lái kiểu này có kết cấu gọn tuy nhiên tỉ số truyền nhỏ thích hợp bố trí trên các loại xe nhỏ Độ rơ tay lái nhỏ do được dẫn động trực tiếp hơn so với các loại cơ cấu lái khác
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít con lăn: Kiểu cơ cấu lái này sử dụng cặp ăn khớp trục vít, con lăn để thực hiện quá trình điều khiển xe chuyển hướng hay quay vòng Ưu điểm của cơ cấu này là có kết cấu gọn, bền và có khả năng chống mòn cao
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít êcu bi thanh răng bánh răng
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít chốt khớp
- Cơ cấu dẫn động lái
Cơ cấu dẫn động lái có chức năng truyền chuyển động điều khiển từ hộp cơcấu lái đến hai ngõng quay của hai bánh xe Bảo đảm mối quan hệ cần thiết
về góc quay của các bánh xe dẫn hướng có động học đúng khi thực hiện quay vòng Mối quan hệ cần thiết về góc quay của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo bằng kết cấu của hình thang lái
Trang 15Cơ cấu dẫn động lái bao gồm các thanh dẫn động và các khớp liên kết Tuỳtheo cấu trúc khung gầm của từng xe người ta bố trí các loại cơ cấu dẫn động lái khác nhau.
- 1 số cơ cấu khác trên hệ thống lái
+ Bộ phận giảm chấn: Khi chiếc xe gặp tai nạn, bộ phận giảm chấn ngăn không cho trục lái chính làm tổn thương người lái bằng hai mức độ: Gãy ngaykhi xảy ra va chạm (primary shock) và hấp thụ lực của thân người lái va vào
vô lăng do quán tính (secondary shock)
+ Cơ cấu "gật gù": Cơ cấu "gật gù" cho phép lựa chọn vị trí vô lăng (theo hướng thẳng đứng) để thích hợp với vị trí ngồi lái của người lái xe.
Cơ cấu tay lái nghiêng được phân loại thành loại điểm tựa trên và loại điểmtựa dưới.
Hình 1.4 Cơ cấu gật gù của trục lái
+ Cơ cấu trượt: Cơ cấu trượt tay lái cho phép điều chỉnh vị trí vô lăng về phía trước hoặc về phía sau cho phù hợp với vị trí, tầm vóc của người lái xe
Trang 16Hình 1.5 Cơ cấu trượt của trục lái 1.1.4.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái cơ bản
- Khi muốn đánh lái sang phải hoặc sang trái người lái quay vành tay lái theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại Tùy thuộc vào đánh lái nhiều hay ít
mà người lái quay nhiều vòng hoặc ít
- Vành tay lái quay truyền chuyển động đến trục lái
- Đầu cuối trục lái được liên kết với cơ cấu lái bằng khớp các đăng
- Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay từ trục lái thành chuyển động tịnh tiến và chuyền tới cơ cấu dẫn động
- Cơ cấu dẫn động gồm các khớp nối với bánh xe làm quay bánh xe theo hướng mong muốn của người lái
- Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc.
Với hệ thống treo phụ thuộc, cả hai bánh xe được đỡ bằng một hộp cầu xe hoặc dầm cầu xe, vì thế cả hai bánh xe sẽ cùng dao động với nhau khi gặp chướng ngại vật
Trang 17Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc 1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4- Trục ra của cơ cấu lái 5- Đòn quay đứng; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay ngang; 8- Cam quay 9- Cạnh bên của hình thang lái; 10- Đòn kéo ngang; 11- Bánh xe
12- Bộ phận phân phối; 13- Xi lanh lực
Loại hệ thống treo này có những đặc tính sau:
+ Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo dưỡng
+ Có độ cứng vững cao nên có thể chịu được tải nặng
+ Vì có độ cứng vững cao nên khi xe đi vào đường vòng, thân xe ít bị nghiêng
+ Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng,nhờ thế mà các bánh xe ít bị mòn
+ Vì có khối lượng không được treo lớn nên tính êm dịu của xe khi sử dụng hệ thống treo phụ thuộc kém
+ Do chuyển động của bánh xe bên trái và bên phải có ảnh hưởng lẫn nhau nên dễ xuất hiện dao động và rung động
Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.
Trang 18Hệ thống treo độc lập là một phần nằm trong kết cấu chung của hệ thống treo nó sẽ làm các nhiệm vụ:
- Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô
- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh
- Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong mọi điều kiện chuyển động
Và phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đảm bảo tính êm dịu
- Dập tắt nhanh các dao động
- Đảm bảo tính ổn định khi xe chuyển động
Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- Cớ cấu lái; 4- Trục ra của cơ cấu lái 5- Đòn quay đứng; 6- Bộ phận dẫn hướng; 7- Đòn kéo bê;
8- Đòn lắc; 9- Bánh xe
1.2 Hệ thống lái có trợ lực
1.2.1 Khái niệm hệ thống lái có trợ lực
Trang 19- Hệ thống lái có trợ lực là hệ thống lái có khả năng tạo 1 lực phụ hỗ trợ lái
xe quay vòng tay lái Việc trang bị hệ thống trợ lực sẽ mang lại những lợi ích sau:
+ Giảm nhẹ cường độ lao động của người lái: Khi xe có tải trọng lớn hay ở tốc độ cao việc quay vòng tay lái sẽ rất khó khăn Hệ thống sẽ hỗ trợ 1 phần lực để quay vòng tay lái nhẹ nhàng
+ Nâng cao tính an toàn cho xe nhờ sự chính xác và dễ dàng trong lái xe.+ Giảm nhẹ những va đập từ đường lên vành tay lái do đường xóc, mấp mô
1.2.2 Yêu cầu
- Bộ trợ lực lái phải đảm bảo lực điều khiển trên vành lái đủ nhỏ để giảm cường độ lao động nhưng cũng đủ gây cảm giác điều khiển cho người lái
- Khi hệ thống trợ lực hỏng thì hệ thống lái vẫn có thể điều khiển được như
hệ thống lái thông thường
- Kết cấu đơn giản, dễ sửa chữa
xe Bộ phận phân phối có thể là các đường dầu, van hay các mạch điện
+ Cơ cấu chấp hành dùng để tạo lực tác dụng hỗ trợ cho việc quay vành tay lái
1.2.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực
1.2.4.1 Các bộ phận chính
Trang 20Hình 1.8 Cụm bơm của hệ thống lái trợ lực thủy lực 1-Bình chứa; 2-Van điều khiển lưu lượng;
3-Thân bơm; 4- Thiết bị bù không tải
- Bình chứa: Chứa và cung cấp dầu trợ lực lái, được lắp trực tiếp vào thân bơm hoặc tách biệt Nếu không được lắp trực tiếp thì sẽ được nối với thân bơm bằng 2 ống mềm Nắp bình chứa có thước đo mức dầu
- Thân bơm:
+ Bơm thuỷ lực là bộ phận cấu thành bộ trợ lực thuỷ lực Được dẫn động bởi động cơ bằng đai và puli, nó có chức năng tạo ra áp suất dầu đủ lớn để cung cấp cho van phân phối dẫn đến các ngã của xylanh lực hỗ trợ cho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng
+ Lưu lượng của bơm tỉ lệ với tốc độ của động cơ nhưng lưu lượng dầu đưavào hộp cơ cấu lái được điều tiết nhờ 1 van điều khiển lưu lượng và lượng dầu thừa được đưa trở về đầu hút của bơm
+ Bơm phiến gạt
Cấu tạo của loại bơm phiến gạt
Trang 21Hình 1.9 Hình tháo rời của bơm trợ lực kiểu phiến gạt
1 - Bình chứa dầu 4 - Rôto quay 7 - Cụm van điều tiết.
2 - Van xả không khí 5 - Trục quay 8 - Vỏ bơm.
3 - Đĩa phân phối 6 - Phiến gạt 9 - Nắp bơm.
Bình chứa dầu (1) được dập bằng thép, là nơi chứa dầu chịu áp suất cao cung cấp cho bơm làm việc Rôto (4) được lắp chặt với trục (5) bằng then, trên rôto có các rãnh trong các rãnh có chứa các phiến gạt, các phiến gạt này
có thể chạy tự do trong rãnh và được giới hạn bởi đĩa (3) mặt trong của đĩa có dạng hình ô van, mặt ngoài có dạng hình tròn và được cố định với thân bơm (8) bằng bu lông, thông thường thân bơm được đúc bằng gang Lưu lượng củabơm được ổn định băng cụm van điều tiết (7)
- Van điều khiển lưu lượng
Van điều khiển lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu tư bơm tới hộp
cơ cấu lái, duy trì lưu lượng không đổi mà không phụ thuộc tốc độ của bơm
1.2.4.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực thủy lực
- Hệ thống lái có trợ lực sử dụng công suất của động cơ để dẫn động bơm trợ lực lái tạo áp suất thuỷ lực Khi xoay vô lăng, sẽ chuyển mạch một đường dẫn dầu tại van điều khiển Vì áp suất dầu đẩy pít tông trong xy lanh trợ lái, lực cần đề điều khiển vô lăng sẽ giảm
Trang 22Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lí làm việc hệ thống lái trợ lực thủy lực
- Hoạt động của bơm trợ lực: Rô to quay trong một vòng cam được gắn chắc với vỏ bơm Rô to có các rãnh để gắn các cánh bơm được gắn vào các rãnh đó Chu vi vòng ngoài của rô to hình tròn nhưng mặt trong của vòng camhình ô van do vậy tồn tại một khe hở giữa rô to và vòng cam Cánh gạt sẽ ngăn cách khe hở này để tạo thành một buồng chứa dầu.
Cánh bơm bị giữ sát vào bề mặt trong của vòng cam bằng lực ly tâm và áp suất dầu tác động sau cánh bơm, hình thành một phớt dầu ngăn rò rỉ áp suất từgiữa cánh gạt và vòng cam khi bơm tạo áp suất dầu.
Dung tích buồng dầu có thể tăng hoặc giảm khi rô to quay để vận hành bơm Nói cách khác, dung tích của buồng dầu tăng tại cổng hút do vậy dầu từ bình chứa sẽ được hút vào buồng dầu từ cổng hút. Lượng dầu trong buồng chứa giảm bên phía xả và khi đạt đến 0 thì dầu trước đây được hút vào buồng này bị ép qua cổng xả Có 02 cổng hút và 02 cổng xả Do đó, dầu sẽ hút và xả
02 lần trong trong một chu kỳ quay của rô to
Trang 23Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lí làm việc của bơm
- Van điều khiển lưu lượng: Lưu lượng của bơm trợ lực lái tăng theo tỷ lệ với tốc độ động cơ Lượng dầu trợ lái do pít tông của xi lanh trợ lực cung cấp lại do lượng dầu từ bơm quyết định Khi tốc độ bơm tăng thì lưu lượng dầu lớn hơn cấp nhiều trợ lực hơn và người lái cần tác động ít lực đánh lái hơn Nói cách khác, yêu cầu về lực đánh lái thay đổi theo sự thay đổi tốc độ Đây
là điều bất lợi nhìn từ góc độ ổn định lái Do đó, việc duy trì lưu lượng dầu từ bơm không đổi không phụ thuộc tốc độ xe là một yêu cầu cần thiết.
Thông thường, khi xe chạy ở tốc độ cao, sức cản lốp xe thấp vì vậy đòi hỏi ít lực lái hơn Do đó, với một số hệ thống lái có trợ lực, có ít trợ lực hơn ở điều kiện tốc độ cao mà vẫn có thể đạt được lực lái thích hợp
Tóm lại, lưu lượng dầu từ bơm tới hộp cơ cấu lái giảm khi chạy ở tốc độ cao và lái có ít trợ lực hơn. Lưu lượng của bơm tăng lên theo mức tăng tốc độ bơm nhưng lượng dầu tới hộp cơ cấu lái giảm Người ta gọi cơ cấu này là loạilái có trợ lực nhạy cảm với tốc độ và nó bao gồm van điều khiển lưu lượng cómột ống điều khiển.
- Thiết bị bù không tải: Trong quá trình hoạt động khi ta quay vành tay lái hết cỡ sang phải hay sang trái, lúc này bơm sẽ tạo ra áp suất dầu lớn nhất, phụtải trên bơm tối đa sẽ làm giảm tốc độ không tải của động cơ Để giải quyết
Trang 24vấn đề này hầu hết trên các bơm trợ lực đều được trang bị thêm thiết bị bù không tải để tăng tốc độ không tải của động cơ.
1.2.5 Hệ thống lái trợ lực điện
- Do đòi hỏi tốc độ ngày một cao hơn, chất lượng tốt hơn và yêu cầu giảm năng lượng tiêu thụ ở phương tiện ngày một gia tăng Để đáp ứng cho các đòi hỏi này, việc nghiên cứu và phát triển theo xu hướng cải thiện hệ thống điều khiển điện điện tử nhằm mục đích nâng cao hơn nữa các chức năng và đặc tính của nó Điểm đặc biệt đó gồm hai đề xuất là giới thiệu lôgíc toán học và
hệ thống lái chuyên sâu phù hợp với môi trường xe chạy bằng cách thay đổi các trợ lực cho phù hợp với điều kiện giao thông hoặc điều kiện bề mặt đường
để tạo cảm giác nhạy bén khi lái xe Vấn đề quan trọng nhất là khả năng phản ứng tức thời của trợ lực lái, gây cảm giác cho người lái làm họ phải chú ý đến
sự biến đổi do phản lực lái gây ra Như vậy, hệ thống cung cấp cho người lái
xe các thông tin cần lưu ý trong điều kiện vận hành của phương tiện, ví dụ: Sựbiến đổi vận tốc và gia tốc, phản lực lái, không chỉ cải thiện mối quan hệ giữa người lái và phương tiện mà còn có thể tạo ra sự phù hợp giữa cảm giác của người lái và hệ thống lái, nhưng chức năng tự động bù khi phương tiện có những biến đổi không đồng đều mà nguyên nhân do sự xáo trộn gây ra cũng
có thể được giải quyết
- Trợ lực lái điện (EPS - Electric Power Steering) là một hệ thống điện hoàn chỉnh làm giảm đáng kể sức cản hệ thống lái bằng cách cung cấp dòng điện trực tiếp từ mô tơ điện tới hệ thống lái Thiết bị này bao gồm có cảm biến tốc độ xe, một cảm biến lái (mô men, vận tốc góc), bộ điều khiển điện tử ECU và một mô tơ Tín hiệu đầu ra từ mỗi cảm biến được đưa tới ECU có chức năng tính toán chế độ điều khiển lái để điều khiển hoạt động của môtơ trợ lực
- Trợ lái thuỷ lực sử dụng công suất động cơ để tạo áp suất thuỷ lực và tạo mômen trợ lực, do vậy làm tăng phụ tải động cơ, dẫn đến tốn nhiên liệu mà hệ
Trang 25thống trợ lực điện dùng mô tơ điện nên không cần công suất động cơ và làm cho việc tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn.
- Ta có 2 kiểu bố trí mô tơ điện: + Bố trí trên trục lái
+ Bố trí trên cơ cấu lái
cơ điện tạo ra được truyền tới cơ cấu giảm tốc sau đó được truyền tới trục lái chính Trục vít được đỡ trên các ổ đỡ để giảm độ ồn và tăng tuổi thọ làm việc,khớp nối đảm bảo cho việc nếu động cơ bị hư hỏng thì trục lái chính và cơ cấu giảm tốc không bị khóa cứng lại và hệ thống lái vẫn có thể hoạt động được
- Cảm biến, rơle điều khiển
+ Cảm biến mô men quay trục lái
Cấu tạo của cảm biến mô men trục lái Khi người lái xe điều khiển vô lăng,
mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến mô men thông qua trục lái chính Người ta bố trí vòng phát hiện một và hai trên trục sơ cấp phía vô lăng
Trang 26và vòng phát hiện thứ ba trên trục thứ cấp Trục sơ cấp và trục thứ cấp được nối với nhau bằng một thanh xoắn.
Các vòng phát hiện có cuộn dây phát hiện kiểu không tiếp xúc trên vòng ngoài để hình thành một mạch kích thích Khi tạo ra mô men lái thanh xoắn bịxoắn tạo ra độ lệch pha giữa vòng phát hiện thứ hai và ba Dựa trên độ lệch pha này một tín hiệu tỉ lệ với mô men được đưa vào ECU Dựa trên tín hiệu này ECU tính toán mô men trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động mô tơ điện với một cường độ, chiều và thời điểm cần thiết
- Rơle điều khiển
Rơle điều khiển có chức năng nhận tín hiệu điều khiển từ ECU và cung cấpđiện cho động cơ điện một chiều hoạt động và ngắt điện ngừng quá trình trợ
lực ECU EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến, đánh giá chung tình trạng của xe
và quyết định dòng điện cần thiết để đưa vào động cơ điện một chiều để trợ lực
ECU ABS nhận biết tốc độ của xe và đưa tới ECU EPS
ECU động cơ nhận biết tốc độ của động cơ và đưa tới ECU EPS
Trong trường hợp hệ thống có sự cố ECU EPS sẽ gửi tín hiệu tới rơle bật sáng đèn trên trên đồng hồ táp lô
1.2.6 Ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điện so với hệ thống lái trợ lực thủy lực
- Hệ thống trợ lực điện có kết cấu đơn giản, gồm ECU, mô tơ điện và các cảm biến Hệ thống trợ lực thủy lực gồm bơm dầu, van và các đường dầu phức tạp
- Hệ thống lái trợ lực điện đảm bảo được sự chính xác, nhẹ nhàng
- Bơm dầu của hệ thống lái trợ lực thủy lực được dẫn động từ động cơ do
đó tiêu hao công suất động cơ Còn mô tơ điện của hệ thống trợ lực điện dùngđiện từ ắc quy hoặc máy phát
- Hệ thống lái trợ lực thủy lực phức tạp do đó sửa chữa khó khăn Nhiều hưhỏng do đường dẫn dầu, rò rỉ dầu trợ lực
Trang 27CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS 2014.
2.1 Giới thiệu về xe ô tô TOYOTA VIOS 2014
Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho dòng Soluna ở thị trường Đông Nam Á và Trung Quốc
Thế hệ Vios đầu tiên là một phần trong dự án hợp tác giữa các kĩ sư Thái Lan và những nhà thiết kế Nhật của Toyota được sản xuất tại nhà máy
Toyota Gateway, tỉnh Chachoengsao, Thái Lan
Toyota Vios 2014 là mẫu thế hệ mới sử dụng động cơ 1.5 lít, công suất 109
mã lực tại vòng tua máy 6000 vòng/phút Xe sử dụng hệ thống trợ lực lái điệngiúp tiết kiệm nhiên liệu Hệ thống treo MacPherson
So với thế hệ trước, Vios 2014 đã mở rộng kích thước về chiều dài và chiềucao khá nhiều so với thế hệ cũ Xe sở hữu kích thước tổng thể dài x rộng x cao tương ứng 4.410x1.700x1.475 (mm), khoảng cách trục cơ sở là 2.550
mm
Kích thước tổng thể của thế hệ cũ tương ứng 4.300x1.700x1.460 (mm) Điều này mang đến không gian cabin rộng rãi cho hàng ghế trước Hàng ghế sau với chiều dài tăng thêm giúp cho khoảng để chân cực kỳ rộng rãi
Tuy nhiên, với thiết kế mặt ghế sau khá bằng phẳng khiến cho khoảng chiều cao ở vị trí này bị ảnh hưởng khá lớn Với những người có chiều cao 1m7 sẽ dễ dàng "đụng nóc" khi ngồi thẳng lưng Điều này sẽ gây không ít khóchịu khi phải di chuyển những đoạn đường xa
Một nhược trừ khác trong thiết kế ghế ngồi của Vios 2014 là bệ tì gác tay giữa hai vị trí ghế trước bị tụt về phía sau khiến người ngồi khó có thể gác taylên đúng vị trí này được
Xe có các phiên bản khác nhau, với những đặc điểm nhận dạng như các chitiết mạ crom hay vành xe khác kích thước Chiếc xe hạng nhỏ có kích thước tổng thể là 4410 mm dài, 1700 mm rộng và 1475 mm cao Khoảng sáng gầm
xe 145 mm
Trang 28Hình 2.1 Hình dáng bên ngoài xe VIOS 2014
Hình 2.2 Sơ đồ tổng thể xe
Trang 29Bảng thông số kĩ thuật xe TOYOTA VIOS 2014 1.5E
16 van, DOHC, VVT-i
Công suất tối đa kW (HP)/rpm 80 (107) / 6000
Mô men xoắn tối đa Nm/rpm 141 / 4200