Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010

MỞ ĐẦUĐể đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển. Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàn cao. Mà hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó. Việc quay vòng hay chuyển hướng của ôtô khi gặp các chướng ngại vật trên đường đòi hỏi hệ thống lái làm việc thật chuẩn xác.Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửa chữa. Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu và nguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái.Đề tài: Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái xe Hyundai Santafe 2010 mong muốn đáp ứng một phần nào mục đích đó. Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề sau: Giới thiệu hệ thống lái. Khảo sát hệ thống lái. Tính toán kiểm nghiệm. Chẩn đoán bảo dưỡng sửa chữa.Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứu kết 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. Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đề bảo dưỡng sửa chữa một số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ thống lái.Chương 1. TỔNG QUAN1.1. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI1.1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu1.1.1.1. Công dụngHệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô chuyển động theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo 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 lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái. Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn 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. Trên các xe cỡ nhỏ có thể không có.1.1.1.2. Phân loạiTheo 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 bên trái 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 (các bánh dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí cường hóa lái.1.1.1.3. Yêu cầuHệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau: Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định:+ Để đảm bảo yêu cầu này thì hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn hơn 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực).+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt.+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điềukiện làm việc và mọi chế độ chuyển động. Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt trong một khoảng thời gian rất ngắn trên một diện tích thật bé. Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe. Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc chướng ngại vật. 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 giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng.1.1.2. Các sơ đồ hệ thống lái1.1.2.1. 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 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.1.1.2.2. 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.1Vô lăng; 2Trục lái; 3 Cơ cấu lái; 4Trục 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.1.1.3. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái1.1.3.1. Vô lăngVô 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 của người lái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải và xe khách cở lớn ).1.1.3.2. Trục láiTrục 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 vô lăng, nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển.1.1.3.3. Cơ cấu láiCơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn của vô lăng thành chuyển động góc (lắc) của đòn quay đứng và bảo đảm tăng mô men theo tỷ số truyền yêu cầu. Các thông số đánh giá cơ bảna Tỷ số truyền động học Hình 1 3: Các quy luật đặc trưng cho sự thay đổi tỷ số truyền động học. 2Tỷ số truyền động học: (11) Ở đây:,  Các góc quay tương ứng của trục vào (vô lăng) và trục ra (đòn quay đứng).0, 0: Các vận tốc góc tương ứng.Tỷ số truyền động học i được chọn xuất phát từ điều kiện là: đảm bảo cho góc quay cần thiết của vô lăng để quay các bánh xe dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên không lớn hơn 1,8 vòng đối với ô tô du lịch và không lớn hơn 3 vòng đối với ô tô tải và ô tô khách, nhằm đảm bảo yêu cầu cơ động cao và thuận tiện điều khiển khi xe quay vòng.Giá trị của i phụ thuộc vào loại và cở xe, thường nằm trong giới hạn 1322 đối với ôt tô du lịch và 2025 đối với ô tô tải và khách, trong một số trường hợp có thể tới 40.Tỷ số truyền động học i có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo góc quay của vô lăng. Cơ cấu lái có i thay đổi thường được dùng trong hệ thống lái không có cường hoá. Mặc dù kết cấu không phức tạp nhưng tính công nghệ kém hơn 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 và tính năng của xe. Đối với các xe thông thường: Qui luật thay đổi i có dạng như trên hình 13 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 trên đường thẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống lái làm việc với góc quay nhỏ của vô lăng quanh vị trí trung gian. Ngoài ra i tăng còn làm 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 được làm theo đường 2, để khi quay vòng không ngoặt tương đối thường xuyên thì lực cần 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, còn khi 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 lúc này vấn đề cần giảm nhẹ điều khiển đã có cường hoá giải quyết.b Tỷ số truyền lực (12)Ở đây:iF Tỷ số truyền lực.Mr¬¬ Mô men ra khỏi cơ cấu lái (hay trên đòn quay đứng).Mv Mô men vào cơ cấu lái (hay trên vô lăng).c Hiệu suấtHiệu suất của cơ cấu lái có thể xác định theo công thức sau: = = (13)Ở đây:Mr¬¬, Mv Các mô men đo ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái; , Các tốc độ góc tương ứng ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái;iF Tỷ số truyền lực;i Tỷ số truyền động học.Do hiệu suất của cơ cấu lái có giá trị khác nhau tuỳ theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống hay từ dưới bánh xe dẫn hướng lên, nên người ta phân biệt: Hiệu suất thuận th: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống các bánh xe dẫn hướng. Hiệu suất nghịch ng: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ dưới bánh xedẫn hướng lên vô lăng.Hiệu suất thuận của cơ cấu lái cần phải lớn để giảm tổn thất lực và giảm nhẹ lực điều khiển. Trong khi đó hiệu suất nghịch cần phải nhỏ để giảm các va đập truyền từ hệ thống chuyển động lên vô lăng. Tuy vậy hiệu suất nghịch không được không được quá thấp vì sẽ làm mất tác dụng của mô men ổn định và bánh dẫn hướng sẽ không tự trở về được vị trí trung gian khi bị lệch khỏi vị trí đó do va đập 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 đi nhiều. 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 láiKhe hở trong cơ cấu lái cần phải nhỏ ở vị trí trung gian của vô lăng ứng với chuyển động thẳng của xe. Ở vị trí này, bề mặt làm việc các chi tiết của cơ cấu lái làm việc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tang nhanh hơn ở các vị trí khác. Do vậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ở các vị trí này được làm tăng lên bằng các biện pháp kết cấu và công nghệ. Trong quá trình sử dụng, chênh lệch giá trị khe hở sẽ giảm dần. Hình 1 4: Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái. 21 Cơ cấu lái còn mới; 2 Cơ cấu lái đả sử dụng;3 Sau khi đã điều chỉnh khe hở trung gian.1.1.3.4. Các loại cơ cấu lái thông dụngaLoại trục vít Cung răngLoại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững. Tuy vậy có nhược điểm là hiệu suất thấp th= 0,50,7; ng=0,40,55, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức 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 15) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 16). Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng. Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn. Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm). Khi trục vít có dạng glôbôit 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 chiều dài của trục vít. Hình 1 5: Trục vít lăn cung răng đặt giữa. 21 Ổ bi; 2 Trục vít; 3 Cung răng; 4Vỏ. Hình 1 6: Cơ cấu loại trục vít hình trụ cung răng đặt bên. 21 Ổ bi ; 2 Trục vít; 3 Cung răng ; 4 Vỏ.Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng không đổi và xác định theo công thức:iω = (1 4)Ở đây:R0 Bán kính vòng lăn của cung răng;t Bước trục vít;Z1 Số mối ren trục vít.Góc nâng của đường ren vít thường từ 80 ÷ 120. Khe hở ăn khớp khi quay đòn quay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên, thay đổi từ 0,03  0,5 mm . Sự thay đổi khe hở được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của cung răng có bán kính khác.bLoại trục vít con lăn Hình 1 7: Cơ cấu lái trục vít glôbôít con lăn hai vành. 21 Trục đòn quay đứng; 2 Đệm điều chỉnh; 3 Nắp trên; 4 Vít điều chỉnh; 5 Trục vít; 6 Đệm điều chỉnh; 7 Con lăn; 8 Trục con lăn.Cơ cấu lái loại trục vít con lăn (hình 17) được sử dụng rộng rãi trên các loại 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 lệch với đường trục của trục vít một khoảng 57 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 khớp cũng thay đổi.Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng cách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít O1 một lượng x =2,55 mm.Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít con lăn được xác định theo công thức sau: (15)Ở đây :t Bước của mối răng trục vít;Z1 Số đường ren trục vít;Rk Bán kính vòng (tiếp xúc) giữa con lăn và trục vít (khoảng cách từ điểm tiếp xúc đến tâm đường quay đứng);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 sự thay đổi này không lớn khoảng từ 57% (từ vị trí giữa ra vị trí biên). Nên có thể coi như iω = const.cLoại trục vít chốt quayTrên hình 18 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 nhờ cách chế tạo bước răng trục vít khác nhau.Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:i = .cos (1 6)Ở đây : Góc quay của đòn quay đứng;R2 Bán kính đòn dặt chốt.Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu loại này vào khoảng 0,7. Cơ cấu lái này dùng nhiều ở hệ thống lái không có cường hoá và chủ yếu trên các xe tải và khách. Tuy vậy do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sử dụng.

MỞ ĐẦU

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 an toàncao Mà hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó Việc quay vònghay chuyển hướng của ôtô khi gặp các chướng ngại vật trên đường đòi hỏi hệ thống láilàm 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: Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái xe Hyundai Santafe 2010 mongmuốn đáp ứng một phần nào mục đích đó Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đềsau:

- Giới thiệu hệ thống lái

- Khảo sát hệ thống lái

- Tính toán kiểm nghiệm

- Chẩn đoán bảo dưỡng sửa chữa

Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứu kếtcấu và nguyên lí làm việc cũng như công dụng, phân loại, yêu cầu chung của các chitiết cũng như từng cụm chi tiết Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từng cụm chi tiếtđến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảo cho ôtô vận hành

an toàn trên đường Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đề bảo dưỡng sửa chữa một

số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ thống lái

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI

1.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

1.1.1.1 Công dụng

Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô chuyển động theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo 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 lái tácdụng lên vô lăng đến dẫn động lái

- Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫnhướng 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 đểgiảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài Trên các xe

cỡ nhỏ có thể không có

1.1.1.2 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 xãhội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,

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

Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt làkhi 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 (các bánhdẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí cườnghóa lái

1.1.1.3 Yêu cầu

Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:

- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định:

+ Để đảm bảo yêu cầu này thì hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong

hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ(không lớn hơn 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực)

+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt

+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều

kiện làm việc và mọi chế độ chuyển động

- Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt trong mộtkhoảng thời gian rất ngắn trên một diện tích thật bé

- Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mònlốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe

- Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặcchướng ngại vật

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vôlăng (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 xedẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa gócquay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng

1.1.2 Các sơ đồ hệ thống lái

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

1 2

3

6 7

9 8 7 11

10

13

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 của hìnhthang lái; 10- Đòn kéo ngang; 11- Bánh xe; 12- Bộ phận phân phối ; 13- Xi lanh lực.1.1.2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

1 2

3

4 5

6 9

7 8

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 quayđứng; 6- Bộ phận hướng của hệ thống treo; 7- Đòn kéo bên; 8- Đòn lắc ; 9- Bánh xe

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

1.1.3.1 Vô lăng

Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng đểtạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái Các nan hoa có thể bố tríđối 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 của ngườilái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải và xekhách cở lớn )

1.1.3.2 Trục lái

Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vôlăng xuống cơ cấu lái Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vô lăng,nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển

1.1.3.3 Cơ cấu lái

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

- Các thông số đánh giá cơ bản

Tỷ số truyền động học i được chọn xuất phát từ điều kiện là: đảm bảo cho gócquay cần thiết của vô lăng để quay các bánh xe dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các

vị trí biên không lớn hơn 1,8 vòng đối với ô tô du lịch và không lớn hơn 3 vòng đốivới ô tô tải và ô tô khách, nhằm đảm bảo yêu cầu cơ động cao và thuận tiện điều khiểnkhi xe quay vòng

Giá trị của i phụ thuộc vào loại và cở xe, thường nằm trong giới hạn 13-22 đốivới ôt tô du lịch và 20-25 đối với ô tô tải và khách, trong một số trường hợp có thể tới40

Tỷ số truyền động học i có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo gócquay của vô lăng Cơ cấu lái có i thay đổi thường được dùng trong hệ thống lái không

có cường hoá Mặc dù kết cấu không phức tạp nhưng tính công nghệ kém hơn nên đắthơn 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 và tínhnăng của xe Đối với các xe thông thường: Qui luật thay đổi i có dạng như trên hình1-3 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 trên đườngthẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống lái làm việc vớigóc quay nhỏ của vô lăng quanh vị trí trung gian Ngoài ra i tăng còn làm giảm đượccác 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 lực cầntác dụng nhỏ

Trên các xe tốc độ rất lớn: thường sử dụng qui luật như đường 1 Khi đó, trongthời gian chuyển động thẳng với tốc độ rất lớn điều khiển ô tô được nhạy, còn khiquay 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 lúc nàyvấn đề cần giảm nhẹ điều khiển đã có cường hoá giải quyết

b- Tỷ số truyền lực

i F=M r

M v (1-2)

Ở đây:

iF- Tỷ số truyền lực.

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

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

Mr, Mv - Các mô men đo ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái;

ω r , ω r - Các tốc độ góc tương ứng ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu

Khi sử dụng cường hoá thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi nhiều

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 lái làmviệc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tang nhanh hơn ở các vị trí khác Dovậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ở các vị trí này

được làm tăng lên bằng các biện pháp kết cấu và công nghệ Trong quá trình sử dụng,chênh lệch giá trị khe hở sẽ giảm dần.

1 2

3

Hình 1- 4: Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái [2]

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

3- Sau khi đã điều chỉnh khe hở trung gian

1.1.3.4 Các loại cơ cấu lái thông dụng

a- Loại trục vít - Cung răng

Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy vậy có nhượcđiểm là hiệu suất thấp th= 0,5-0,7; ng=0,4-0,55, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạpnếu 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 là đườngtiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộchiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đótuổi thọ và khả năng tải tăng Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn Trụcvít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm) Khi trục vít có dạng glôbôit thì số răng ănkhớp 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

A1

2

3

4

A-A

Hình 1- 5: Trục vít lăn - cung răng đặt giữa [2]

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

đổi khe hở được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của cung răng cóbán kính khác.

b- Loại trục vít - con lăn

x

0 0

1 2

R0R 1

2

3

4

7 8

5

6

A-A

Hình 1- 7: Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành [2]

1- Trục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh;

5-Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- 5-Trục con lăn

Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 1-7) được sử dụng rộng rãi trên các loại 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 trụcquay của đòn quay đứng thì khoảng cách A sẽ thay đổi Do đó khe hở ăn khớp cũngthay 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 trục vítO1 một lượng x =2,5-5 mm.

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

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 sự thayđổi này không lớn khoảng từ 5-7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên) Nên có thể coi như iω

= const

c- Loại trục vít - chốt quay

Trên hình 1-8 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 nhờ cáchchế tạo bước răng trục vít khác nhau

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

12

Hình 1- 8: Cơ cấu lái trục vít - chốt quay [2]

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

d- Loại bánh răng - thanh răng

Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng Thanh răng trượt trong các ốngdẩn hướng Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răngbằng 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

Hình 1- 9: Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.

1- Lỗ ren; 2- Bánh răng; 3- Thanh răng; 4- Bulông hãm; 5- Đai ốc điều chỉnh khe hở

bánh răng thanh răng; 6- Lò xo; 7- Dẫn hướng thanh răng

Hình 1- 10: Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng [2]

1- Khớp nối; 2- Thanh răng

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

Hình 1- 11: Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng [2]

1 – Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2 – Trục tròn quay đứng; 3 – Vòng chặn dầu; 4, 6 - Ổ

bi kim; 5 – Vỏ cơ cấu lái; 7 – Tấm đệm; 8 - Đai ốc điều chỉnh; 9 – Vít điều chỉnh ănkhớp; 10 – Đai ốc hãm; 11 – Vòng làm kín; 12 – Mặt bích bên cơ cấu lái; 13 – Đai ốctháo dầu; 14 – Vòng làm kín; 15 – Chốt định vị; 16 – Tấm chặn; 17 – Đai ốc điềuchỉnh độ rơ của ổ bi; 18 – Nắp dưới cơ cấu lái;19 - Ổ đỡ chặn; 20 – Êcu; 21 – Ống dẫnhướng bi; 22 – Bi; 23 – Vít đậy lỗ rót dầu; 24 - Ổ đỡ chặn; 25 – Vòng chặn dầu; 26 –Then bán nguyệt; 27 – Cung răng

Trên hình 1-11 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng cung răng

Êcu lắp lên trục vít qua các viên bi nằm theo rảnh ren của trục vít cho phép thay đổi

ma sát trượt thành ma sát lăn Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thành thanhrăng ăn khớp với cung răng trên trục

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

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

Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng xe có tính

ổn định về hướng cao khi chuyển động thẳng

- Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn không quantrọng

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

1.1.3.5 Dẫn động lái

Bao gồm tất cả các chi tiết làm nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh

xe dẫn hướng và đảm bảo cho các bánh xe có động học quay vòng đúng

 ,ph:Các góc quay tương ứng của cam quay trái và phải

: Góc quay của đòn quay đứng

+ Tỷ số truyền lực:

dd

tong F

dq

M i

M



(1-9)Trong đó:

Mtong - Mômen tổng tác dụng lên cam quay của các bánh xe dẫn hướng

Mdq - Mômen trên đòn quay đứng

Tỷ số truyền của dẫn động lái nói chung thay đổi, do sự thay đổi cánh tay đòn của các thanh đòn Ngoài ra do sự bất đối xứng của dẫn động, tỷ số truyền còn có thể khác nhau khi xe quay trái hoặc phải

Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ việcchọn các thông số kỹ thuật của hình thang lái và không có khe hở trong dẫn động nhờ

sử dụng các bản lề tự động khắc phục khe hở

Hình 1- 12: Sơ đồ hình thang lái [2]

1.1.4 Cường hoá lái

1.1.4.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

a- 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 lái đảmbảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị lao sangmột 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 khối lượngcông việc bảo dưỡng

b- 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 làm việckhá 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 một cụm;+ 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

c- 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 dù láinặng 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 chổ lồi lỏm, rung xóc.Phải có tác dụng như thế nào để khi một bánh xe dẫn hướng bị hỏng, bị nổ thìngười lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết của xe.1.1.4.2 Các thông số đánh giá

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:

 =

dθP c

(1-12)

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

dMc - moomen 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 vô lăng.1.1.4.3 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 bộphận 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 phạn phân phối và xilanh lực bố trí chung thành một cụm nhưtrên hình 1-13

+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung như trênhình 1-14

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xi lanh lực bố trí riêng như trên hình 1-15.+Xi lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung như trênhình 1-16.

Hình 1- 13: 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- 14: 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- 15: 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- 16: 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 thống lái điều chịu tải lớn, là tổng lực

do người lái và cơ cấu chấp hành tác dụng Vì vậy trên các xe tải trọng lớn người takhông dùng sơ đồ bố trí này

1.2 GIỚI THIỆU XE HYUNDAI SANTAFE 2010

1.2.1 Sơ đồ và thông số kỹ thuật

1.2.1.1 Sơ đồ tổng thể xe Hyundai Santafe 2010

1.2.1.2 Thông số kỹ thuật xe Hyundai Santafe 2010

Bảng 1- 1: Thông số kỹ thuật xe Hyundai Santafe 2010 (Theo [6])

Bảng 1- 2: Thông số kỹ thuật động cơ trên xe Hyundai Santafe 2010 (Theo [7])

Động cơ sử dụng hệ thống phân phối khí DOHC, gồm 16 xu páp DOHC

(Double Overhead Camshaft) chỉ loại động cơ sử dụng 2 trục cam bố trí trên đỉnh mỗi xi-lanh Phương án bố trí 4 van cho mỗi xi-lanh tương đối dễ dàng Động cơ có thể đạttốc độ vòng quay lớn Đồng thời cho phép đặt xu-páp ở các vị trí tối ưu tăng khả năng vận hành Tuy nhiên nhược điểm là trong lượng hệ thống phân phối khí tăng, kết cấu phức tạp, tốn nhiều công suất quay trục cam và giá thành cao

Động cơ trang bị hệ thống thay đổi thời điểm đóng mở xu páp nạp (CVVT) Trong hệ thống này, thời điểm đóng mở xu páp nạp được thay đổi bằng mô tơ cánh gạt Tại thời điểm khởi động, xu páp nạp được mở muộn nhất, nghĩa là không có thời điểm nào cả xu páp nạp và xu páp thải đều mở (mở trùng van) Tuy nhiên ở tốc độ cao điều này sẽ cản trở quá trình nạp đầy và thải nhanh, do vậy ở tốc độ cao đòi hỏi xu pápnạp mở sớm hơn và thời điểm mở trùng van dài hơn để nâng cao tính năng hoạt động của động cơ Với hệ thống CVVT, thời điểm đóng mở xu páp nạp được thay đổi biến thiên liên tục để phù hợp với từng điều kiện hoạt động cụ thể của động cơ Vị trí của

mô tơ cánh gạt được ECM điều khiển thông qua van điều khiển dầu OCV Tuỳ từng điều kiện cụ thể, việc mở xu páp sớm và muộn có những ưu điểm sau khá nhau

Hình 1- 18: Mặt cắt dọc động cơ trên xe Hyundai Santafe 2010

1- Xu páp 2- Piston 3- Thanh truyền 4- Que thăm dầu 5- Trục cam 6- Bugi 7- Trục

khuỷu 8- Bánh đà

Hệ thống nhiên liệu: Dung tích thùng nhiên liệu 75 lít, động cơ phun xăng điện

tử đa điểm (MultiPoint Injection - MPI), mỗi xi-lanh được trang bị một vòi phun riêngbiệt đặt ngay trước xupap Hệ thống vòi phun được lấy tín hiệu từ góc quay trục khuỷu

để xác định thời điểm phun chính xác Hệ thống sử dụng các tín hiệu từ động cơ (quacác cảm biến) rồi xử lý tại bộ xử lý trung tâm ECU để điều chỉnh vòi phun (thời điểm,lưu lương, áp suất) Một số cảm biến quan trọng: cảm biến lượng khí nạp, cảm biến

nhiệt độ chất chất làm mát, cảm biến ôxy, cảm biến vị trí xupap, cảm biến nhiệt độchất chất làm mát, cảm biến tốc độ động cơ,…

Hệ thống làm mát: Sử dụng phương pháp làm mát tuần hoàn cưỡng bức mộtvòng kín Nước từ két nước được bơm nước hút vào động cơ để làm mát, nước sau khi

làm mát động cơ sẽ đi trở lại két nước Két nước làm mát được đặt trước đầu xe để tận

dụng lượng gió qua két để làm mát nước

1.2.2.2 Hệ thống truyền lực

a- Hộp số

Bảng 1- 3: Thông số kỹ thuật hộp số xe Hyundai Santafe 2010 (Theo [7])

truyền cao khiến xe tận dụng được mô-men xoắn từ động cơ Nhờ đó, tăng tốc tốt hơn

mà không cần nhấn quá nhiều chân ga

Để đảm bảo an toàn và tránh các tác động vô tình, cần sang số không thể di chuyển từ vị trí này đến một vị trí khác trừ khi bạn phải thực hiện một thao tác được chỉ định khác Đối với xe Hyundai Santafe, phải đưa cần sang số sang một bên mới có thể di chuyển từ số P đến các số khác

Chức năng các vị trí số:

+ Vị trí P: Dùng khi đỗ xe, trục ra của hộp số được khóa bằng khóa cơ khí Xe không di chuyển và có thể khởi động

+ Vị trí R: Dùng để lùi xe, không khởi động được và bật công tắc đèn lùi

+ Vị trí N: Dùng khi xe dừng tạm thời, xe không thể tự động di chuyển được, trục ra không bị khóa, có thể khởi động được

+ Vị trí D: Dùng khi lái xe ở chế độ chạy và điều kiện đường xá thông thường Việc sang số được thực hiện hoàn toàn tự động Không thể khởi động động cơ ở vị trí này Nếu không đạp phanh dù không đạp ga thì xe cũng có xu thế tiến từ từ về phía trước

Hình 1- 19: Hộp số tự động A6MF2 trên xe Hyundai Santafe 2010

1- Ly hợp 1 chiều OW;C 2- Bộ hành tinh; 3- Bộ hành tinh O/D;

4- Ly hợp UD; 5- Phanh LR; 6- Phanh 2nd; 7- Ly hợp REV; 8- Ly hợp OD

b- Biến mô thủy lực

Trên xe Hyundai Santafe 2010 sử dụng ly hợp biến mô thuỷ lực Đối với xe trang bị hộp số tự động, không có li hợp để ngắt động cơ và hộp số Thay vào đó, người ta sử dụng một thiết bị gọi là biến mô thủy lực Bộ biến mô vừa truyền vừa khuyếch đại mô men từ động cơ vào hộp số (Bộ truyền bánh răng hành tinh) bằng việc

sử dụng dầu hộp số tự động (ATF) như một môi chất

Hình 1- 20: Cấu tạo biến mô thủy lực.

1- Bánh bơm; 2- Bánh tua bin; 3- Tấm dẫn động; 4- Trục khuỷu; 5- Bánh phản

ứng; 6- Khớp một chiều; 7- Khớp khóa biến mô

Biến mô thuỷ lực đóng vai trò là ly hợp, cũng có tác dụng truyền và ngắt côngsuất

Mômen xoắn từ trục khuỷu động cơ qua bộ biến mô, làm quay trục sơ cấp củahộp số tự động Phần bánh bơm của biến mô (được lắp ghép trực tiếp với trục khuỷuđộng cơ) có tốc độ quay cùng với tốc độ động cơ và dẫn động bơm dầu của hộp số,dầu có áp lực cao trong bộ biến mô tạo thành khớp nối thuỷ lực, làm quay bánh tuabin

và truyền lực đến trục thứ cấp của hộp số thông qua bộ truyền lực của cơ cấu bánhrăng hành tinh

Loại ly hợp này có nhiều ưu điểm hơn so với loại ly hợp ma sát

c- Cầu chủ động

Xe Hyundai Santafe 2010 có 2 cầu chủ động, có kí hiệu là 4WD (4-WheelsDrive) là hệ dẫn động 4 bánh nhưng là loại bán thời gian Chiếc xe trang bị hệ thốngdẫn động này có thể "quay" được cả 4 bánh cùng lúc hoặc chỉ 2 bánh tùy vào lựa chọncủa người lái thông qua một cơ cấu "gài cầu" bên trong xe Hệ dẫn động 4 bánh bánthời gian 4WD (4-Wheels Drive) giúp chiếc xe có thể chinh phục mọi địa hình và vậnhành ổn định trên mọi điều kiện khắc nghiệt nhất Dù vậy, cấu tạo phức tạp, trọnglượng tăng cao và giá thành đắt chính là những rào cản cho những người đam mê hệ

dẫn động này Tuy nhiên, nếu có nhu cầu di chuyển thường xuyên trên những cungđường gian khó hoặc đam mê Off-road thì 4WD chính là lựa chọn tối ưu nhất cho bạn.1.2.2.3 Hệ thống treo

Hình 1- 21: Hệ thống treo trước trên xe Hyundai Santafe 2010

1- Cơ cấu lái; 2- Lò xo; 3- Giảm chấn; 4- Bánh xe dẫn hướng

Hệ thống treo bánh xe trước kiểu McPherson gồm lò xo, giảm chấn và ngõngthanh giằng được tích hợp thành một khối Loại mới sử dụng lò xo chịu tải bên làmgiảm lực ma sát với thành bên tác động lên pitông thanh giảm chấn, nhờ đó hoạt động

êm hơn Thanh ổn định nối thanh giằng McPherson ở bên trái và bên phải Điều chỉnh

độ chụm có thể thực hiện được thông qua đầu thanh lái ngang được nối với thanh láingang thông qua mối nối ren

Hình 1- 22: Hệ thống treo sau trên xe Hyundai Santafe 2010.

1- Bánh xe sau; 2- Giảm chấn; 3- Lò xo

Hệ thống treo sau là kiểu đa liên kết Điều này có nghĩa là bánh xe sau đượctreo riêng và có thể di chuyển lên và xuống một cách độc lập Trong khi dao động,hình dạng bánh xe thay đổi Hình dạng bánh xe hoặc chuyển động của tay nối liênquan mật thiết với nhau gây ra độ trượt ngang khi xe vào cua đối với xe có độ chụmbánh xe sau bên ngoài ở 0° Nếu các bánh xe trước quay về bên trái, thì bánh xe saubên phải quay về bên phải và ngược lại Độ chụm và góc Camber có thể điều chỉnhđược Thanh ổn định được lắp giữa khung phụ và đòn kéo

1.2.2.4 Hệ thống phanh

Hệ thống phanh gồm phanh trước và phanh sau đều là phanh đĩa, Dẫn độngbằng thủy lực hai dòng chéo và đảm bảo chất lượng phanh cũng như hiệu quả khiphanh

Đồng thời trên xe Hyundai Santafe 2010 còn trang bị hệ thống chống bó phanhABS (Anti-lock Braking System) Đây là một hệ thống sử dụng các cảm biến điện tử

để nhận biết một hoặc nhiều bánh bị bó cứng trong quá trình phanh của xe Hệ thốngnày giám sát tốc độ của các bánh khi phanh Khi một hoặc nhiều lốp có hiện tượng bócứng, hệ thống này sẽ điều chỉnh áp lực phanh đến từng bánh, loại bỏ khả năng lốptrượt - duy trì khả năng điều khiển xe Thông thường hệ thống máy tính trên xe cótrang bị ABS sẽ thay đổi áp lực phanh khoảng 30 lần/giây, từ mức áp lực tối đa lênmột bánh xe đến áp lực bằng 0 Các thiết bị chống bó cứng phanh ABS hiện đại gồmmột máy tính, 4 cảm biến tốc độ trên từng bánh và các van thủy lực Khi CPU nhậnthấy một hay nhiều bánh có tốc độ quay chậm hơn mức quy định nào đó so với cácbánh còn lại, nó sẽ tự động giảm áp suất tác động lên phanh Tương tự, nếu một trongcác bánh quay quá nhanh, Chíp điện tử cũng tự động tác động lực trở lại, đồng thời tạo

độ rung giật ở bàn đạp phanh để báo cho người lái biết ABS đang hoạt động Khi hoạtđộng, ABS nhả - nhấn piston khoảng 15 lần mỗi giây Nhờ đó khi xảy ra các tìnhhuống khẩn cấp hệ thống ABS sẽ giúp người lái có thể khiểm soát chu trình chuyểnđộng trong suốt quá trình phanh

Hình 1- 23: Sơ đồ dẫn động phanh trên xe Hyundai Santafe 2010.

1 – Đĩa phanh; 2 - Vòng răng; 3 – Xilanh chính; 4 – Bấu trợ lực;

5 – Công tắc;6,12 – Các cảm biến; 7- Dòng phanh ;8 - Bộ thuỷ lực + máy tính; 9– Đèn

báo ABS; 10 – Đèn báo phanh;11 – Dòng phanh 1.2.2.5 Hệ thống lái

Xe Hyundai Santafe 2010 sử dụng cơ cấu lái thanh răng bánh răng Cơ cấuthanh răng bánh răng được bố trí trong một ống kín, hai đầu thanh răng thò ra khỏi haiđầu ống và được nối với hai rô tuyn Bánh răng được lắp vào trục lái Khi xoay vôlăng, bánh răng quay dẫn đến thanh răng chuyển động Hai đầu còn lại của rô tuynđược nối với các bánh lái để điều khiển bánh lái Cơ cấu thanh răng bánh răng đã biếnchuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và do đó rất dễ điều khiển

5 6 7

8 9

10 11 13 14 15 16 18

23 24

xy lanh với van xoay; 16- Đường dầu nối giữa khoang trái xy lanh với van xoay; 17- Xy lanh trợ lực; 18- Đai ốc dầu; 19- Thanh kéo ngang; 20- Thanh kéobên; 21- Đai ốc hãm; 22- Bánh xe; 23- Puly; 24- Bơm; 25- Bình chứa dầu; 26- Đai ốc dầu

Hệ thống lái thanh răng bánh răng trợ lực thủy lực bao gồm xi lanh trợ lực, vanđiều khiển dòng, bơm trợ lực, bình dầu trợ lực, đường ống đi và về là các chi tiếtchính Hệ thống này dùng áp suất thủy lực để hỗ trợ thêm cho lực xoay vô lăng của lái

xe để lái xe dẫ điều khiển Ngoài ra hệ thống lái trợ lực còn đảm bảo hoạt động ổnđịnh và ngăn cản chấn động từ mặt đường tác động lên bánh xe truyền lên vô lăng

Dầu trợ lực được bơm dầu bơm đến van điều khiển dòng Tai đây, tùy theohướng quay của vô lăng quay sang trái hay sang phải mà van điều khiển dòng hướngdòng dầu sang khoang bên phải hay bên trái của xi lanh trợ lực Áp suất dầu sẽ nânglên trong một khoang của xi lanh và đẩy piston cùng thanh răng về hướng khoang cònlại để trợ lực lái Dầu bên khoang còn lại sẽ theo đường hồi trở về bình dầu trợ lực

Chương 2 KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE HYUNDAI SANTAFE 2010

2.1 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI XE HYUNDAI SANTAFE 2010

2.1.1 Sơ đồ hệ thống lái trên xe Hyundai Santafe 2010

5 6 7

8 9

10 11 13 14 15 16 18

23 24

xy lanh với van xoay; 16- Đường dầu nối giữa khoang trái xy lanh với van xoay; 17- Xy lanh trợ lực; 18- Đai ốc dầu; 19- Thanh kéo ngang; 20- Thanh kéobên; 21- Đai ốc hãm; 22- Bánh xe; 23- Puly; 24- Bơm; 25- Bình chứa dầu; 26- Đai ốc dầu

2.1.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe Hyundai Santafe 2010

Hệ thống lái trên xe Hyundai Santafe 2010 gồm có vành tay lái được lắp vớitrục lái, trục lái liên kết với cơ cấu lái thông qua trục các đăng Khi muốn điều khiển

xe hướng sang trái hoặc phải thì người lái xoay vành tay lái qua trái hoặc phải, lúc đólực ở vành tay lái sẽ truyền qua trục lái đến khớp các đăng và đi đến cơ cấu lái Cơ cấulái trên xe Hyundai Santafe 2010 là kiểu bánh răng thanh răng Lực xoay của vành taylái được truyền đến làm xoay bánh răng và biến chuyển động xoay tròn của bánh răng

thành chuyển động tịnh tiến của thanh răng, thanh răng sẽ truyền chuyển động đếnrotyun lái làm bánh xe chuyển động sang trái hoặc phải.

Cơ cấu bánh răng – thanh răng có nhiệm vụ xoay các van điều khiển để điềukhiển dòng dầu thủy lực từ bơm vào 2 phía của piston thanh răng Các piston thanhrăng sẽ chuyển đổi áp lực dầu thành chuyển động tịnh tiến để dịch chuyển thanh răngsang phải hoặc trái Chuyển động này thông qua các thanh rô tuyn và rô tuyn tới khuỷulái rồi làm quay các bánh xe dẫn hướng

Khi không có sự hổ trợ của hệ thống trợ lực lái, cơ cấu bánh răng – thanh răng

sẽ được điều khiển bằng tay nhưng với lực nặng hơn Chuyển động quay từ vô lăng sẽtruyền xuống bánh răng, bánh răng ăn khớp với thanh răng và biến chuyển đông quaycủa bánh răng thành chuyển động tịnh tiến của thanh răng làm thanh răng dịch chuyểnsang 2 phía

Bơm cánh gạt có nhiệm vụ cấp dòng dầu có áp lực cao tới cơ cấu lái

2.1.3 Nguyên lý làm việc của trợ lực lái trên xe Hyundai Santafe 2010

Để cung cấp cho hệ thống thuỷ lực hoạt động hỗ trợ cho hệ thống lái, người ta

sử dụng một bơm thuỷ lực kiểu cánh gạt Bơm này được dẫn động bằng mô men củađộng cơ nhờ truyền động puli - đai Nó bao gồm 10 cánh gạt vừa có thể di chuyểnhướng kính trong các rãnh của một rô to Khi rô to quay, dưới tác dụng của lực ly tâmcác cánh gạt này bị văng ra và tì sát vào một không gian kín hình ô van Dầu thuỷ lực

bị kéo từ đường ống có áp suất thấp và bị nén tới một đầu ra có áp suất cao Lượng dầuđược cung cấp phụ thuộc vào tốc độ của động cơ Bơm luôn được thiết kế để cung cấp

đủ lượng dầu ngay khi động cơ chạy không tải, và do vậy nó sẽ cung cấp quá nhiềudầu khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao Để tránh quá tải cho hệ thống ở áp suất cao,người ta phải lắp đặt cho hệ thống một van giảm áp

Hệ thống trợ lực lái sẽ hỗ trợ người lái khi anh ta tác dụng một lực trên vành taylái (khi muốn chuyển hướng xe) Khi người lái không tác động một lực nào (khi xechuyển động thẳng), hệ thống không cung cấp bất cứ một sự hỗ trợ nào Thiết bị dùng

để cảm nhận được lực tác động lên vành tay lái được gọi là van quay

Chi tiết chính của van quay là một thanh xoắn Thanh xoắn là một thanh kimloại mỏng có thể xoắn được khi có một mô men tác dụng vào nó Đầu trên của thanhxoắn nối với vành tay lái còn đầu dưới nối với bánh răng, vì vậy toàn bộ mô men xoắncủa thanh xoắn cân bằng với tổng mô men người lái sử dụng để làm đổi hướng bánh

xe Mô men mà người lái tác động càng lớn thì mức độ xoắn của thanh càng nhiều

Đầu vào của trục tay lái là một thành phần bên trong của một khối van hình trụống Nó cũng nối với đầu mút phía trên của thanh xoắn Phía dưới của thanh xoắn nối

với phía ngoài của van ống Thanh xoắn cũng làm xoay đầu ra của cơ cấu lái, nối vớibánh răng.

Khi thanh xoắn bị vặn đi, nó làm bên trong của van ống xoay tương đối vớiphía ngoài Do phần bên trong của van ống cũng được nối với trục tay lái (tức là nốivới vành tay lái) nên tổng số góc quay giữa bên trong và ngoài của van ống phụ thuộcvào việc người lái xoay vành tay lái

2.1.3.1 Khi xe đi thẳng

a

1 2

3 4

5

6

Hình 2- 2: Van xoay ở vị trí trung gian

1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;

6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi

+ Khi xe đi thẳng, vành tay lái ở vị trí trung gian, cụm van xoay nằm ở vị trí nhưhình 2-2 Chất lỏng từ bơm đến chạy vào trong lõi và trở về bình dầu, áp suất chất lỏng

ở khoang bên trái (khoang II) và khoang bên phải (khoang I) của xylanh lực là nhưnhau, do đó piston không dịch chuyển Thanh răng giữ nguyên vị trí với xe đi thẳng.Trong trường hợp này các va đập truyền từ bánh xe được giảm bớt nhờ chất lỏng ở ápsuất cao

1 2

3 4

5

6

Hình 2- 3: Van hoạt động quay trái

1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;

6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi

+ Khi xe quay vòng sang trái, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 2-3.Thân vantrong xoay sang trái mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang I của xylanh và mởđường dầu ở khoang II thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch

về bên trái đẩy bánh xe quay sang trái, thực hiện quay vòng sang trái

+ Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưngdầu vẫn tiếp tục đi vào khoang I, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn trả lại,các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa haikhoang I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp

2.1.3.3 Khi xe quay vòng sang phải

2 3 4

5

6 1

Hình 2- 4: Van hoạt động quay phải

1-Xy lanh; 2-Thân van ngoài; 3-Thân van trong; 4-Thanh xoắn; 5-Bơm;

6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi

+ Khi xe quay vòng sang phải, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 2-4 Thân vantrong xoay sang phải mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang II của xylanh và mởđường dầu ở khoang I thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch

về bên phải đẩy bánh xe quay sang phải, thực hiện quay vòng sang phải

+ Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưngdầu vẫn tiếp tục đi vào buồng II, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn trả lại, cáccửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa haikhoang I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp

+ Độ rơ kết cấu của hệ thống lái phụ thuộc nhiều vào độ rơ của cơ cấu lái Sự gàitrợ lực phụ thuộc vào độ cứng của thanh xoắn đàn hồi Khả năng trợ lực của hệ thốnglái thực hiện nhờ quá trình biến dạng thanh xoắn, mở thông các đường dầu, do vậy kếtcấu này cho phép tạo nên khe hở nhỏ bằng cách gia công chính xác các miệng rãnh