Đồ án Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA Camry 2.4

Công dụng Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển động nhờ quay các bánh xe dẫn hớng cũng nh để giữ hớng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết.. Loại t

LỜI NÓI ĐẦU

Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí động lực không ngừng phát triển

và đạt được thành tựu to lớn

Ngày nay với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệpôtô đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính năng kỹ thuật rất cao đểđảm bảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô

Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được nhận đề tài ”Nghiên cứu hệthống lái xe du lịch TOYOTA Camry 2.4” Nội dung của đề tài này giúp em hệthống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ôtô nóichung và hệ thống lái của ôtô CAMRY 2.4 nói riêng; từ đây có thể đi sâunghiên cứu về chuyên môn

Tập đồ án này trang bị cho người sử dụng, vận hành ôtô có những kiếnthức cơ bản về hệ thống lái trên ôtô Trong quá trình làm việc của hệ thống láikhông thể tránh khỏi những hư hỏng hao mòn các chi tiết Vì vậy đề tài này còn

đề cập đến vấn đề bảo dưỡng, sửa chữa

Được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy giáo TS.Lê Hồng Quân, cùngvới sự nổ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này Vì thờigian và kiến thức có hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những saisót nhất định Vì vậy em mong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để đềtài của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Lê Hồng Quân Quađây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn đã truyềnđạt cho em rất nhiều kiến thức quý bấu trong quá trình học tập ở trường và thờigian làm đồ án tốt nghiệp

Hà Nội, ngày 10 tháng 6 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Thêm

Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 1

CHƯƠNG I GIỚI THIậ́U Tễ̉NG QUAN Vấ̀ Hậ́ THễ́NG LÁI

1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

1.1 Công dụng

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển động nhờ quay các bánh

xe dẫn hớng cũng nh để giữ hớng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của

ôtô khi cần thiết

1.2 Phân loại

 Theo bố trí bánh lái chia ra hệ thống lái với bánh lái bố trí bên phải hoặcbên trái (tính theo chiều chuyển động của xe) Bánh lái bố trí bên trái dùng chonhững nớc thừa nhận luật đi đờng theo phía phải nh ở các nớc xã hội chủ nghĩa.Bánh lái bố trí bên phải dùng cho những nớc thừa nhận luật đi đờng theo phíabên trái nh ở Anh, Nhật, Thụy Điển…

 Theo số lợng bánh dẫn hớng chia ra hệ thống lái với các bánh dẫn hớng ởcầu trớc, ở hai cầu và ở tất cả các cầu

 Theo kết cấu của cơ cấu lái chia ra loại trục vít loại liên hợp (gồm trụcvít, êcu, thanh khía, quạt răng) Loại thanh răng …

 Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cờng hóa chia ra loại cờnghóa thuỷ lực, loại cờng hoá khí nén, loại cờng hoá liên hợp (kết hợp cả thuỷ lực

 Hệ thống trợ lực phải chính xác tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợpchặt chẽ giữa sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn h-ớng

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 2

 Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa góc quay vành lái và góc quay bánh xedẫn hớng.

 Cơ cấu lái phải đợc đặt ở phần đợc treo để kết cấu hệ thống treo trớckhông ảnh hởng đến động học cơ cấu lái

 Hệ thống lái phải bố trí sao cho thụân tiện trong việc bảo dỡng và sửachữa

1.4 Tỷ số truyền hệ thống lái

1.4.1 Tỷ số truyền cơ cấu lái ic

Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay các phần tử tơng ứng của bánhlái và góc quay của đòn quay đứng

Tỷ số truyền ic có thể không đổi hoặc thay

đổi Cơ cấu lái với tỷ số truyền thay đổi

trong giới hạn rộng đợc dùng trớc hết trong

hệ thống lái không có cờng hóa Trong trờng

hợp này nên dùng qui luật thay đổi tỷ số

truyền nh trên hình 1.1

Từ hình vẽ thấy rằng trong phạm vi góc

quay   /2 thì tỷ số truyền của cơ cấu lái

có giá trị cực đại điều này đảm bảo chính

xác cao trong khi lái ôtô trên đờng thẳng

với tốc độ cao và làm nhẹ nhàng khi lái vì đa số thời gian lái là quay bánh láimột góc nhỏ quanh vị trí trung gian Ngoài việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái có tỷ sốtruyền thay đổi theo qui luật nh thế sẽ làm giảm ảnh hởng của những va đập từbánh dẫn hớng lên ngời lái

Khi  > /2 thì ic giảm rất nhanh ở hai phía rìa của đồ thị thì ic hầu nh khôngthay đổi ở đoạn này khi quay bánh lái một góc nhỏ thì có thể làm cho bánh dẫnhớng quay một góc lớn nghĩa là làm cho khả năng uốn lợn của ôtô tốt hơn

1.4.2 Tỷ số truyền của dẫn động lái i d

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 3

c

d i d

 : góc quay bánh lái



 : góc quay đòn quay đứng

180 360 540

5 10 15 20 25

Hình 1.1

Quy luật thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu lái i

c thích hợp nhất.

Tỷ số truyền này phụ thuộc vào kích thớc và quan hệ của các cánh tay đòn.Trong quá trình bánh xe dẫn hớng quay vòng giá trị của các cánh tay đòn sẽthay đổi Trong các kết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm.

id = 0,9  1,2

1.4.3 Tỷ số truyền theo góc của hệ thống lái i g

Là tỷ số của góc quay vành tay lái và góc quay của bánh xe dẫn hớng Tỷ sốtruyền này bằng tích số giữa tỷ số truyền của cơ cấu lái ic và tỷ số truyền của dẫn

động lái id

ig= ic id (1 - 2)

1.4.4 Tỷ số truyền lực của hệ thống lái i l

Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hớng và lực

đặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng

l c

l

p i

 Mc - mômen cản quay vòng của bánh xe

 c - cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến

đờng trục đứng kéo dài

 Ml - mômen lái đặt trên vành lái

1.4.5 Hiệu suất thuận

Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống Hiệusuất thuận càng cao thì lái càng nhẹ Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệusuất thuận cao

1.4.6 Hiệu suất nghịch

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 4

Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lên trụclái Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển

động của ôtô sẽ không truyền đến bánh lái đợc vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sáttrong cơ cấu lái Đây là một tính chất rất quí của cơ cấu lái Nhng không thể đahiệu suất nghịch xuống thấp quá vì khi đó bánh lái xẽ không tự trả lại đợc về vịtrí ban đầu dới tác dụng của mômen ổn định Bởi vậy để đảm bảo khả năng tựtrả bánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban đầu và để hạn chế các va đập từ đ ờngtác dụng lên hệ thống lái trong một phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái đợc thiết kếvới một hiệu suất nghịch nhất định

1.5 Một số loại cơ cấu lái thờng dùng

Hiện nay cơ cấu lái thờng dùng trên ôtô có những loại: trục vít cung răng, trụcvít con lăn, trục vít chốt quay và loại liên hợp

1.5.1 Cơ cấu lái trục vít con lăn

Loại cơ cấu lái này hiện nay đợc sử dụng rộng rãi nhất Trên phần lớn các ôtôLiên Xô loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấu này

Trên hình 1.2 trình bày cơ cấu lái loại trục vít con lăn Cơ cấu lái gồm trục vít gơbôlôit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba ren) đặt trên các ổ bi kim của trục 3 của

đòn quay đứng Số lợng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một, haihoặc ba tuỳ theo

lực truyền qua cơ cấu lái

Ưu điểm:

 Nhờ trục vít có dạng glô-bô-it cho nên tuy chiều dài trục vít không lớnnhng sự tiếp xúc các răng ăn khớp đợc lâu hơn và trên diện rộng hơn, nghĩa làgiảm đợc áp suất riêng và tăng độ chống mài mòn

 Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc đợc phân tán tùy theo cỡ ôtô màlàm con lăn có hai đến bốn vòng ren

 Mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay đợc ma sát trợt bằng ma sát lăn

 Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng Đờng trục củacon lăn nằm lệch với đờng trục của trục vít một đoạn  = 5  7mm, điều này chophép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh trong quá

c

r i

t z



 (1 - 6) Trong đó:

r2 - bán kính vòng tròn ban đầu của hình glô-bô-it của trục vít

t - bớc của trục vít

z1 - số đờng ren của truc vít

Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic sẽ tăng lên từ vị trí giữa đến vị trí rìa khoảng

5  7% nhng sự tăng này không đáng kể coi nh tỷ số truyền của loại trục vít conlăn là không thay đổi Hiệu suất thuận th = 0,65, hiệu suất nghịch ng = 0,5

1.5.2 Cơ cấu lái trục vít chốt quay

Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:

+ Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay

+ Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay

Ưu điểm:

Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầucho trớc Tùy theo điều kiện cho trớc khi chế tạo khi chế tạo trục vít ta có thể cóloại cơ cấu lái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng hoặc giảm khi quayvành lái ra khỏi vị trí trung gian Khi gắn chặt chốt hay ngỗng vào đòn quaygiữa ngỗng và trục vít hay đòn quay và trục vít phát sinh ma sát trợt Để tănghiệu suất của cơ cấu lái và giảm độ mòn của trục vít và chốt quay thì chốt đợc

 - góc quay của đòn quay đứng

r2 - bán kính đòn quay

Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái này vào khoảng 0,7 Cơcấu lái này đợc dùng trớc hết ở hệ thống lái không có cờng hoá nó đợc dùng chủyếu cho ôtô tải và ôtô khách

Loại cơ cấu lái trục vít đòn quay với một chốt quay ngày càng ít đợc sử dụngvì áp suất riêng giữa chốt và trục vít lớn, chốt mòn nhanh, bản thân chốt có độchịu mài mòn kém

Để điều chỉnh khe hở giữa chốt và trục vít bằng cách dịch chuyển trục quay

đứng theo chiều trục, ngoài ra còn phải điều chỉnh khoảng hở của trục lái

1.5.3 Cơ cấu lái trục vít cung răng

Với tiết diện bên của mặt cắt ngang của mối răng trục vít và răng của cungrăng là hình thang, trục vít và cung răng tiếp xúc nhau theo đờng nên toàn bộchiều dài của cung răng đều truyền tải trọng Vì vậy áp suất riêng, ứng suất tiếpxúc, độ mòn của trục vít và cung răng đều giảm Để đạt độ cứng vững tốt ngời ta

đặt trục đòn quay trong ổ bi kim và tìm cách hạn chế độ võng của cung răng

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 7

Khe hở ăn khớp thay đổi từ 0,03mm (ở vị trí trung gian), 0,25  0,6mm ở vịtrí hai bên rìa Điều chỉnh khe hở ăn khớp nhờ thay đổi chiều dày của đệm đồng

2 Khắc phục khoảng hở trong các ổ, thanh lăn nhờ giảm bớt các đệm điều chỉnh

1 từ nắp trên của vỏ

Ưu điểm:

Cơ cấu lái trục vít cung răng có u điểm là giảm đợc trọng lợng và kích thớc

so với loại trục vít bánh răng Do ăn khớp trên toàn bộ chiều dài của cung răngnên áp suất trên răng bé, giảm đợc ứng suất tiếp xúc và hao mòn

Tuy nhiên loại này có nhợc điểm là có hiệu suất thấp

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng đợc xác định theo công thức:

2 0

c

r i

t



 (1 - 8) Trong đó:

r0 - bán kính vòng tròn cơ sở của cung răng

t - bớc trục vít

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị không đổi Hiệu suất thuậnkhoảng 0,5 còn hiệu suất nghịch khoảng 0,4 Cơ cấu lái loại này có thể dùng trêncác loại ôtô khác nhau

1.5.4 Cơ cấu lái loại liên hợp

Loại cơ cấu lái này gần đây đợc sử dụng rộng rãi trên các loại ôtô tải GMC,không có cờng hoá thuỷ lực và trên ôtô ZIN - 130, ZIN - 131 với cờng hoá thuỷlực Cơ cấu lái loại liên hợp hay dùng nhất là loại trục vít - êcu - cung răng Sự

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 8

Hình 1.4

Cơ cấu lái trục vít cung răng

nối tiếp giữa trục vít và êcu bằng dãy bi nằm theo rãnh của trục vít Nhờ có dãy

bi mà trục vít ăn khớp với êcu theo kiểu ma sát lăn

t



 (1 - 9) Trong đó:

r0 - bán kính ban đầu của cung răng

t - bớc của trục vít

Hiệu suất thuận vào khoảng 0,7 hiệu suất nghịch vào khoảng 0,85 Do hiệusuất nghịch cơ cấu lái loại liên hợp lớn cho nên khi lái trên đờng mấp mô sẽnặng nhọc, nhng nó có khả năng làm cho ôtô chạy ổn định ở hớng thẳng nếu

vì một nguyên nhân nào đó làm bánh xe phải quay vòng

Cơ cấu lái loại liên hợp có đặc điểm nổi bật là có khả năng làm việc dự trữ rấtlớn, vì vậy nó đợc dùng chủ yếu trên các loại ôtô cỡ lớn

1.6 Cờng hoá hệ thống lái

1.6.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại

a Công dụng

Cờng hoá của hệ thống lái có tác dụng làm giảm nhẹ cờng độ lao động cho

ng-ời lái, giảm mệt mỏi khi xe chạy trên đờng dài Ngoài ra cờng hoá lái còn nhằm

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 9

Hình 1.5

Cơ cấu lái loại liên hợp

nâng cao an toàn chuyển động khi có sự cố lớn ở bánh xe (nổ lốp, hết khí néntrong lốp… ) và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành lái.

b Yêu cầu

Cờng hoá hệ thống lái phải thoả mãn các yêu cầu sau:

 Khi bộ cờng hoá hỏng thì hệ thống lái vẫn phải làm việc đợc tuy nhiên láinặng hơn

 Chỉ gài bộ cờng hoá khi lực cản quay vòng lớn, khi lực cản quay vòng bé

hệ thống lái làm việc nh bình thờng, tức là lúc ấy lực đặt lên vành lái đối với ôtô

du lịch P1= 10  20N, đối với ôtô tải P1= 30  40N

 Bộ cờng hoá phải giữ cho ngời lái có cảm giác sức cản trên mặt đờng khiquay vòng, thời gian tổn hao để cờng hoá phải là tối thiểu và phải đảm bảo tỷ lệgiữa lực tác dụng, góc quay trục vô lăng và góc quay bánh dẫn hớng

 Hệ thống lái có cờng hoá phải đảm bảo cho ngời lái giữ đợc hớng chuyển

động khi bánh xe đột ngột có sự cố( rơi vào hố sâu, nổ lốp, hết khí nén tronglốp… )

c Phân loại

Các loại cờng hoá hệ thống lái hiện nay là:

 Cờng hoá hệ thống lái bằng khí nén

 Cờng hoá hệ thống lái bằng thuỷ lực

 Cờng hoá hệ thống lái bằng cơ khí và bằng điện (hiện nay ít đợc sửdụng)

1.6.2 Phân tích một số loại cờng hoá hệ thống lái

a Hệ thống cờng hoá bằng khí nén

Loại hệ thống cờng hoá này dùng lực khí nén để tạo ra lực cờng hoá Loại nàyhiện nay trong nghành thiết kế va tính toán ôtô không còn dùng nữa

b Hệ thống cờng hoá bằng thuỷ lực

Cờng hoá lái loại thuỷ lực hiện nay đợc dùng nhiều trên các ôtô hiện đại vì nó

có những u điểm hơn so với hệ thống lái cờng hoá khí nén:

 áp suất chất lỏng của hệ thống thuỷ lực lớn p = 6  10 MN/cm2nên giảm đợc kích thớc và trọng lợng xilanh lực, không ồn khi làm việc

 Tác dụng của bộ cờng hoá nhanh, thời gian chậm tác dụng của bộcờng hóa không quá 0,02  0,045 (s) Nhờ vậy đảm bảo tính năng làm việc tứcthời của bộ cờng hoá

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 10

 Giảm đợc va đập trong truyền dẫn thuỷ lực do mặt đờng khôngbằng phẳng tác dụng lên vành lái Hiệu suất làm việc của bộ cờng hoá thuỷ lựccao.

 Hệ thống lái cờng hoá thuỷ lực có bộ ăcqui áp suất

Nguyên lý làm việc:

Thùng chứa dầu 8 luôn thông với bơm dầu 9 qua van nghịch đảo 10 sẽ tạo

ra trên đờng ống 5 một áp suất qui định áp suất này đợc giữ bởi ắcqui thuỷ lực6

Khi ôtô chuyển động thẳng, mặt đờng bằng, sức cản chuyển động nhỏ lực

đặt lên vành tay lái bé không quá 2,5KG và khi đó vành tay lái chỉ cần dao độngnhỏ quanh vị trí giữa nó làm cho con trợt 12 nằm ở vị trí trung gian và đóng hếtcác cửa dầu từ đờng ống 5 vào trong van phân phối do vậy áp suất chất lỏng ởhai phía của xilanh lực là cân bằng nhau Lúc đó coi nh bộ cờng hoá không làmviệc

Sơ đồ nguyên lý:

Khi quay vành lái 11 sang trái, con trợt 12 của cơ cấu phân phối sẽ đi xuốngvừa mở cửa khoang B cho dầu từ bơm dầu 9 đi vào vừa đóng cửa thông khoang

B với ống dẫn 4, mở cửa thông khoang A với bìng chứa 8 Dới áp suất lớn, dầu

từ ống dẫn 5 đi vào trong khoang B đẩy cần piston sinh lực về bên trái, dầu ởbuồng bên trái xilanh sinh lực qua ống dẫn 14 và 7 trở về thùng chứa Nhờ vậybánh xe sẽ quay về bên trái đồng thời kéo thanh kéo 2 (2 làm nhiệm vụ liên hệ

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 11

1

B A

ngợc) làm dịch chuyển vỏ cơ cấu phân phối về vị trí ban đầu so với con trợt do

đó làm dầu ngừng chảy vào xilanh lực 1, muốn quay bánh xe dẫn hớng một góclớn hơn cần tiếp tục quay vành lái 11

Khi quay vành lái 11 sang phải, con trợt 12 của cơ cấu phân phối sẽ đi lênlàm, mở cửa khoang A thông với bơm dầu, đóng cửa thông khoang A với đờngdẫn dầu 7, mở cửa thông khoang A với đờng dẫn dầu 4 Dới áp suất lớn, dầu từbơm 9 đi vào trong khoang A (van phân phối) đến khoang A (xilanh lực) đẩycần piston xilanh lực đi sang phải, do đó bánh xe dẫn hớng 3 sẽ quay về bên

phải Dầu bên trái xilanh lực theo ống dẫn 13 và 4 trở về bình chứa 8

 Hệ thống cờng hoá lái thuỷ lực không có bộ ăcqui áp suất

Sơ đồ nguyên lý:

Trong trờng hợp này phần giữa của trụ phân phối 4 đợc giữ ở vị trí trung gian

nhờ sự tuần hoàn tự do của dòng chất lỏng ở bộ phận phân phối th ờng đặt loxo

15 cờng hoá chỉ bắt đầu làm việc khi nào lực tác dụng lên vành tay lái 8 đủthắng lực loxo 15 Khi tăng lực cản do quay vòng thì lực tác dụng lên bánh lái sẽkhông thay đổi Để đảm bảo sự nhạy cảm đối với mặt đờng trong kết cấu có đặtvan đĩa 6 và buồng phản ứng nằm ngay sau van Khi dịch chuyển trụ phân phối

4 về phía này hoặc về phía khác tơng đối với vỏ thì trụ phân phối phải thắng đợclực loxo 7 và áp lực của chất lỏng ở buồng phản ứng nằm sau van đĩa số 6

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 12

Nguyên lý làm việc:

Khi đi thẳng con trợt ở vị trí trung gian nhờ sự tuần hoàn tự do của dòng chấtlỏng do vậy chất lỏng ở các khoang a và b thông nhau Dầu từ bơm dầu 5 đi vàotrong khoang a và b Một đờng dầu đi theo đờng dầu 10, 11 đến các khoang A,

B, áp suất trong cáckhoang và các đờng ống dẫn bằng nhau do đó hệ thốngkhông đợc cờng hoá

Khi quay vòng sang phải con trợt 4 đi xuống, ở khoang a đờng dầu nạp đợc

mở, đờng dầu hồi thì đóng lại Còn trong khoang b thì đờng ống nạp đóng lại, ờng dầu hồi đợc mở ra Khi đó dầu từ bơm dầu 5 đi khoang a theo 10 đến buồng

đ-A của xilanh sinh lực làm piston dịch chuyển sang phải, thông qua cơ cấu hìnhthang lái làm cho bánh xe dẫn hớng phía bên phải quay về phía bên phải Piston

đẩy dầu từ buồng B của cơ cấu xialnh sinh lực đi vào 11 vào khoang b trở vềbơm dầu 5

Khi dừng đánh tay lái, con trợt 4 đứng yên nhng khi đó dầu vẫn tiếp tục đi vàobuồng A, kéo bánh xe dẫn hớng 3 tiếp tục đi sang phải, thông qua đòn liên kết 2làm cho vỏ cơ cấu phân phối đi xuống, con trợt trở về vị trí trung gian kết thúcquá trình cờng hoá Đây là nguyên lý tuỳ động của hệ thống cờng hoá

Khi quay vòng sang trái, con trợt 4 đi lên, ở khoang a đờng dầu ống nạp đónglại còn đờng dầu hồi đợc mở ra Trong khoang b đờng dầu nạp đợc mở ra còn đ-ờng dầu hồi đợc đóng lại Dầu tờ bơm 5 đi vào khoang b theo 11 đi vào khoang

B của xilanh sinh lực làm cho piston dịch chuyển sang trái đẩy bánh xe dẫn ớng 3 quay về bên trái, đồng thời thông qua hẹ thống hình thang lái sẽ kéo bánh

h-xe bên phải quay về phía bên trái Piston đẩy dàu từ khoang A theo 10 trở vềkhoang a theo đờng dầu hồi trở về bơm 5

Khi dừng đánh tay lái, con trợt 4 đứng yên nhng khi đó dầu vẫn tiếp tục đivào buồng b, kéo bánh xe dẫn hớng 3 tiếp tục đi sang trái, thông qua đòn liênkết 2 làm cho vỏ cơ cấu phân phối đi lên, con trợt sẽ trở về vị trí trung gian kếtthúc quá trình cờng hoá

1.7 Tính ổn định của bánh xe dẫn hớng

Tính ổn định của các bánh xe dẫn hớng đợc hiểu là khả năng của chúng giữ

đ-ợc vị trí ban đầu ứng với vị trí khi xe chuyển động thẳng và tự quay trở về vị trí

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 13

này sau khi bị lệch Nhờ có tính ổn định mà khả năng dao động của các bánh xedẫn hớng và tải trọng tác dụng lên hệ thống lái giảm đi đáng kể.

Tính ổn định của các bánh xe dẫn hớng đợc duy trì dới tác dụng của các thànhphần phản lực: thẳng đứng, bên và tiếp tuyến tác dụng lên chúng khi xe chuyển

động

Để có đợc các lực nh vậy là do các yếu tố kết cấu và cụ thể là do các yếu tốsau đây:

 Độ nghiêng ngang của trụ đứng cam quay

 Độ nghiêng dọc của trụ đứng cam quay

 Độ đàn hồi của lốp theo hớng ngang

1.7.1 Độ nghiêng ngang của trụ đứng cam quay

Khi trụ đứng đợc đặt nghiêng ngang thì phản lực thẳng đứng của đất tác dụnglên trục trớc sẽ đợc sử dụng để đảm bảo tính ổn định của các bánh xe dẫn hớng,bởi vì trên mặt đờng cứng khi các bánh xe dẫn hớng bị lệch khỏi vị trí trung giancủa chúng thì trục trớc của bánh xe sẽ đợc nâng lên

Sơ đồ của bánh xe dẫn hớng có trụ quay đứng đặt nghiêng ngang một góc 

đ-ợc biểu thị trên hình 1.9 Nếu xem nh bánh xe không có góc doãng thì ta có thểphân phản lực thẳng đứng của đất Zb làm hai thành phần: Zb.cos song song với

đờng tâm trụ quay đứng và Zb.sin vuông góc với nó

Trên hình 1.8 biểu thị các lực tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng đứng Giả

sử rằng bánh xe đợc quay đi một góc , khi đó lực Zb.sin có thể chia thành hailực thành phần: Zb.sin.cos tác dụng trong mặt phẳng đi qua đờng tâm của camquay và Zb.sin.sin tác dụng trong mặt phẳng giữa của bánh xe

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 14

Từ đó ta tìm đợc mômen ổn định tạo nên bởi tác động của phản lực thẳng

đứng của đất lên bánh xe và độ nghiêng bên của trụ đứng:

M =Z l.sinβb.sinαZβb b (1 - 10)

Nh trên hình vẽ, l là khoảng cách từ tâm bề mặt tựa của bánh xe tới tâm củatrụ đứng Khi góc quay của bánh xe dẫn hớng nhỏ, MZ không lớn, ảnh hởng của

nó tới tính ổn định không lớn, mômen này có ý nghĩa chủ yếu làm cho các bánh

xe dẫn hớng tự động quay về vị trí trung gian sau khi thực hiện quay vòng

Khi quay vòng MZ sẽ chống lại sự quay vòng, vì vậy cần phải tăng thêm lựctác động lên vành lái Mặt khác nhờ độ nghiêng ngang của trụ đứng mà mômenphản lực tiếp tuyến của đất tác dụng lên bánh xe sẽ giảm xuống, vì cánh tay đòncủa nó đợc giảm đi Trị số của góc nghiêng ngang của trụ đứng ở các ôtô hiệnnay thờng dao động trong giới hạn từ 00 đến 80 Góc thiết kế là  = 60

1.7.2 Độ nghiêng dọc của trụ đứng cam quay

Ngoài góc nghiêng ngang trụ đứng còn đợc đặt nghiêng về phía sau so vớichiều chuyển động tiến của xe Dới tác động của lực ly tâm khi xe tiến vào đờngvòng, lực gió bên hoặc thành phần bên của trọng lực khi xe chạy trên mặt đ ờngnghiêng ở khu vực tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đờng sẽ xuất hiện các phản lựcbên Yb

Khi trụ quay đứng đặt nghiêng về phía sau một góc  so với chiều tiến của xethì phản lực bên Yb của đờng sẽ sạo với tâm tiếp xúc 0 một mômen ổn định:

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 15

Hình 1.10

Góc nghiêng của trục quay đứng trong mặt phẳng dọc của xe.

M = Y Cyγb b (1 - 11)

Mômen này có xu hớng làm quay bánh xe trở về vị trí trung gian ban đầu khi

nó bị lệch khỏi vị trí này Do C = r sinγbb nên mômen ổn định có thể viết dới dạngsau:

1.7.3 Độ đàn hồi của lốp theo hớng ngang

Đối với các bánh xe lắp lốp đàn hồi, dới tác động của các phản lực bên, bánh

xe sẽ bị lệch bên và vết tiếp xúc của lốp với mặt đờng sẽ bị lệch so với mặtphẳng giữa của bánh xe một góc 

Phần trớc của vết tiếp xúc, lốp chịu biến dạng không lớn và độ biến dạng nàytăng dần cho tới mép sau cùng của vết Các phản lực riêng phần bên đợc phân bốtơng ứng với khoảng biến dạng nói trên Biểu đồ phân bố các phản lực riêngphần theo chiều dài của vết có dạng hình tam giác, do đó điểm đặt 01 của hợplực sẽ lùi về phía sau so với tâm tiếp xúc 0 của vết và nằm ở khoảng cách chừngmột phần ba chiều dài của vết tính từ mép sau cùng của nó

Nh vậy, do độ đàn hồi bên của lốp, mômen ổn định đợc tạo nên ở bánh xe là:

Tác dụng ổn định của góc nghiêng ngang của trụ đứng lớn hơn nhiều làn tácdụng ổn định của góc nghiêng dọc trụ đứng Sự ổn định do góc nghiêng ngang

10 tạo ra cũng bằng góc nghiêng dọc 5  6 0

1.8 Các góc đặt bánh xe dẫn hớng

Bản thân các bánh xe dẫn hớng của ôtô cũng có những góc đặt gọi là gócdoãng và góc chụm

a Góc doãng

Trên hình 1.12 biểu thị góc doãng của bánh

xe dẫn hớng trớc Góc nàycó công dụng sau:

 Ngăn ngừa khả năng bánh xe bị

nghiêng theo theo chiều ngợc lại dới tác động

của trọng lợng xe do các khe hở và sự biến

dạng trong các chi tiết của trục trớc và hệ

thống treo trớc

 Tạo nên thành phần lực chiều trục

từ trọng lực xe chống lại lực Zb.sin.cos do

góc nghiêng trụ đứng tạo ra

 Làm giảm cánh tay đòn C của phản lực tiếp tuyến đối với trục trụ

đứng, để làm giảm tải trọng tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành taylái

Khi bánh xe bị đặt nghiêng, nó có xu hớng lăn theo một cung tròn với tâmquay là giao điểm của đờng tâm bánh xe và mặt đờng Điều này dẫn đến làm nảysinh ở vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đờng phản lực bên hớng về phíanghiêng của bánh xe Nh vậy lực cản lăn đối với bánh xe nghiêng và độ mài mònlốp sẽ tăng lên

b Góc chụm

Ngoài góc doãng, các bánh xe dẫn hớng thờng có góc chụm trong mặt phẳngngang Góc chụm c là góc đợc tạo nên bởi hình chiếu lên mặt phẳng lên mặtphẳng ngang của đờng kính hai bánh dẫn hớng Độ chụm cũng đợc đặc trng bằng hiệu số của hai khoảng cách A và B, đo đợc giữa các mép trong của lốptrong mặt phẳng ngang đi qua tâm của hai bánh xe khi chúng nằm ở vị trí trunggian Góc chụm có công dụng sau:

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 17

c



Hình 1.12

Sơ đồ xác định góc doãng của bánh xe dẫn h ớng.

 Ngăn ngừa khả năng gây ra độ

chụm âm do tác động của lực cản lăn khi

xuất hiện những khe hở và đàn hồi trong

hệ thống trục trớc và dẫn động lái

 Làm giảm ứng suất trong vùng

xúc của bánh xe với mặt đờng do góc

doãng của bánh xe dẫn hớng gây nên

ứng suất nhỏ nhất trong vùng tiếp xúc

đạt khi góc chụm bằng 0,15  0,2 góc

doãng

Tóm lại ôtô có độ ổn định tốt là các bánh xe dẫn hớng phải tự động giữ đợcchuyển động thẳng theo hớng đã cho mà không tiêu hao lực ngời lái và các bánh

xe dẫn hớng phải tự quay về vị trí trung gian khi chúng bị lệch khỏi vị trí này do

độ nhấp nhô của mặt đờng gây nên

Kết cấu của các góc đặt của trụ đứng và các xe dẫn hớng cần đợc đảm bảonghiêng ngặt, nếu không sẽ làm xấu tính năng ổn định của xe và làm tăng độmòn của lốp

1.9 Quan hệ động học của góc quay trong và ngoài bánh xe dẫn hớng.

Để thực hiện quay vòng ôtô ngời ta có thể quay vòng các bánh xe dẫn hớngphía trớc hoặc quay vòng đồng thời cả các bánh xe dẫn hớng phía trớc và phíasau, tuy nhiên biện pháp quay vòng hai bánh xe dẫn hớng phía trớc đợc dùngphổ biến hơn do nó có hệ thống lái đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo đợc động họcquay vòng của ôtô

Khi xe vào đờng vòng, để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hớng không bị trợt

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 18





B L

lết hoặc trợt quay thì đờng vuông góc với các véc tơ vận tốc chuyển động của tấtcả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó chính là tâm quay tức thờicủa xe (điểm 0 trên hình 1.14).

Từ sơ đồ trên ta rút ra đợc biểu thức về mối quan hệ giữa các góc quay vòngcủa hai bánh xe dẫn hớng để đảm bảo cho chúng khôngbị trợt lết khi xe vào đ-ờng vòng:

Cotg - Cotg B

L

   (1 - 14) Trong đó:

 - Góc quay của trục bánh xe dẫn hớng bên ngoài so với tâm quay

 - Góc quay của trục bánh xe dẫn hớng bên trong so với tâm quay

B - Khoảng cách giữa hai trụ đứng của cầu dẫn hớng

L - Chiều dài cơ sở của xe

Trong thực tế, để duy trì đợc mối quan hệ động học quay vòng giữa các bánh

xe dẫn hớng, trên ôtô hiện nay ngời ta thờng phải sử dụng một hệ thống cáckhâu khớp tạo nên hình thang lái Hình thang lái đơn giản về mặt kết cấu nhngkhông đảm bảo đợc mối quan hệ chính xác giữa những góc quay vòng của cácbánh xe dẫn hớng nh nêu trong biểu thức (1 - 14) Mức đọ sai khác này phụthuộc vào việc chọn lựa các khâu tạo nên hình thang lái Độ sai lệch giữa gócquay vòng thực tế và lý thuyết cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn, nhngcũng không đợc vợt quá 1,50 Bán kính quay vòng R của ôtô đợc xác định theobánh xe dẫn hớng bên ngoài phụ thuộc vào góc quay vòng  và chiều dài cơ sởL

L

R Sin



 (1 - 15)

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 19

Nh vậy bán kính quay vòng càng nhỏ khi chiều dài cơ sở L càng nhỏ hoặc góc

 càng lớn, trị số góc quay vòng của bánh xe dẫn hớng đạt đến 280  380

CHƯƠNG II

Nghiờn cứu hợ̀ thụ́ng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 20

CẤU TẠO NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI

XE DU LỊCH CAMRY 2.4

2 Kết cấu nguyên lý làm việc của hệ thống lái ô tô TOYOTA CAMRY 2.4.

2.1 Vành tay lái.

1 2

Hình 2.1 Vành tay lái

1- Vành trong vô lăng bằng thép; 2- Vành ngoài vô lăng bằng nhựa

Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 21

Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điềukhiển còi, túi khí an toàn

Hình 2.3 Túi khí an toàn

Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 22

Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nylon phủneoprene, được xếp lại và đặt trong phần giữa của vành tay lái Khi xe đâmthẳng vào một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnhkhắc để hình thành một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái.Túi khí antoàn chỉ được sử dụng một lần Sau khi hoạt động túi khí phải được thay mới

2.2 Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái TOYOTA CAMRY 2.4

2 3

5 6

7 8

11- Trục các đăng; 12- Vòng chặn; 13- Bu lông hãm; 14- Cần khoá

- Trục lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyềnmomen lái từ vô lăng đến cơ cấu lái Một trục lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái

và các bộ phận bao che trục lái Trục lái trên xe Toyota Corolla có cấu tạo phứctạp hơn nó cho phép thay đổi độ nghiêng của vành tay lái hoặc cho phép trụ láichùm ngắn lại khi người lái va đập trong trường hợp xảy ra tai nạn để hạn chếtác hại đối với người lái Ngoài ra trụ lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận kháccủa ôtô như : cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điềukhiển hộp số, hệ thống dây điện và các đầu nối điện,

Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 23

- Trục các đăng là bộ phận nối chuyển tiếp giữa trục lái và cơ cấu lái.Trên trục các đăng có khớp nối chữ thập Khớp chữ thập cho phép có độ lệchgiữa trục lái và trục vít của cơ cấu lái khi hai trục này không đồng trục với nhau.

Hình 2.5 Hình ảnh tổng thể của trụ lái

2.3 Cơ cấu lái.

Trên ô tô Toyota Corolla người ta lắp cơ cấu lái kiểu Bánh răng-Thanhrăng kết hợp dùng trợ lực thủy lực trực tiếp

Cơ cấu lái loại này có ưu điểm là tỷ số truyền nhỏ, kết cấu đơn giản, hiệusuất cao nên được sử dụng rộng rãi trên ô tô con và ô tô tải nhỏ

th

 = th=0,99

th

 và ng là hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái

Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 24

Hình 2.6 Kết cấu van phân phối

1- Chốt cố định thanh xoắn và trục van điều khiển; 2- Thanh xoắn; Trục van điều khiển; 4- Vòng bít; 5- Ổ bi đũa; 6- Vòng chắn dầu; 7- Đường dầucao áp từ bơm tới;8- Đường dầu hồi về bình chứa ;9- Then hoa; 10- Ổ bi đũa;11- Vỏ cơ cấu lái; 12- Ổ bi kim; 13- Chốt; 14- Con lăn; 15- Chốt 3x22; 16- Chốt

3-Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 25

3x9; 17- Đường dầu đến khoang bên trái xy lanh; 18- Đường dầu đến khoangbên phải xy lanh; 19- Van xoay; 20- Vỏ van xoay; 21- Then hoa;

3

4

2 1

Hình 2.7 Kết cấu thanh răng

1- Thanh răng; 2- Lỗ ren; 3- Piston; 4- Vòng làm kín

Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 26

Nguyên lý làm việc của trợ lực lái:

a Khi xe đi thẳng.

Hình 2.8 Van xoay ở vị trí trung gian

1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 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 trínhư hình 4.10 Chất lỏng từ bơm đến chạy vào trong lõi và trở về bình dầu, ápsuất chất lỏng ở khoang bên trái (khoang II) và khoang bên phải (khoang I) củaxylanh lực là như nhau, do đó piston không dịch chuyển Thanh răng giữnguyên vị trí với xe đi thẳng Trong trường hợp này các va đập truyền từ bánh

xe được giảm bớt nhờ chất lỏng ở áp suất cao

Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 27

b Khi xe quay vòng sang trái

Hình 2.9 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 4.11.Thân van trong xoay sang trái mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang I củaxylanh và mở đường 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 quayvòng sang trái

Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) 28