Hệ thống lái trên xe ô tô TOYOTA CAMRY

Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của ô tô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng, với nhiệm vụ thay đổi hoặc giữ nguyên hướng chuyển động theo ý muốn của người lái. Hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động của xe nhất là ở tốc độ cao, do đó chúng không ngừng được hoàn thiện theo thời gianHT lái trợ lực thủy lực trên xe TOYOTA CAMRY

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ 3

1.1 NHỮNG VẨN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI 3

1.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống lái 3

1.1.2 Vấn đề quay vòng, dẫn hướng đối với ô tô 5

1.1.3 Các góc đặt bánh xe dẫn hướng 7

1.1.4 Cấu tạo chung của hệ thống lái 9

1.1.5 Trợ lực lái 11

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA CAMRY 15

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ TOYOTA CAMRY 16

2.1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU HỆ THỐNG LÁI CAMRY 16

2.1.1 Công dụng 16

2.1.2 Yêu cầu 16

2.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE CAMRY 16

2.2.1 Vành tay lái 16

2.2.2 Trục lái 17

2.2.3 Cơ cấu lái 18

2.2.4 Hình thang lái 20

2.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC TRỢ LỰC LÁI 21

2.3.1 Xi lanh lực 21

2.3.2 Bơm thuỷ lực 22

2.3.3 Van phân phối 23

2.4 CẢM GIÁC MẶT ĐƯỜNG VÀ TÍNH TUỲ ĐỘNG 25

CHƯƠNG 3: NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA 27

3.1 NHỮNG CHÚ Ý TRONG QUÁ TRÌNH KHAI THÁC, BẢO DƯỠNG 27

3.2 BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA CAMRY 28

3.2.1 Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái 28

3.2.2 Nôi dung kiểm tra, điều chỉnh 29

3.3 CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 38

3.3.1 Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục 38

3.3.2 Qui trình tháo lắp cơ cấu lái 40

KẾT LUẬN 47

MỞ ĐẦU

Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành

phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và hàng hóa Ở nước

ta, số ô tô cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế,mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao Tính an toàn được đánh giá cao

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

Đồ án em được giao đề tài “Khai thác hệ thống lái trên xe Toyota

Camry”, nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, tìm hiểu các hệ thống của ô tô nói chung và hệ thống lái của ôtô Toyota Camry nói riêng, từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn sau này Đồ án gồm các nội dung chính như sau:

Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan hệ thống lái trên xe ô tô TOYOTA CAMRY

- Chương 2: Cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe ô tôTOYOTA CAMRY

- Chương 3: Những hư hỏng của hệ thống lái phương pháp kiểm tra,bảo dưỡng và sửa chữa

Mặc dù đã rất nỗ lực nhưng đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót

Vì vậy kính mong được sự góp ý của các thầy để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày…tháng…năm 20

Học viên thực hiện

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ

1.1 NHỮNG VẨN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI

1.1.1 CÔNG DỤNG PHÂN LOẠI YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG LÁI

1.1.1.1 Công dụng

Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của ô tô nhờ

quay vòng các bánh xe dẫn hướng, với nhiệm vụ thay đổi hoặc giữnguyên hướng chuyển động theo ý muốn của người lái

Hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động của xenhất là ở tốc độ cao, do đó chúng không ngừng được hoàn thiện theothời gian

Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện nhờ vô lăng(vành lái), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái),

cơ cấu lái (tăng lục quay của vô lăng để truyền mô men lớn hơn tới cácthanh dẫn động lái), và 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 chung của từng loại xe

Để quay vòng được thì người lài cần phải tác dụng vào vô lăng mộtlực, đồng thời để quay vòng được thì cần có một phản lực sinh ra từ mặtđường lên bánh xe

Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng quay trên những đườngtròn đồng tâm với nhau, đó là tâm quay tức thời khi quay vòng

1.1.1.2 Phân loại

Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô:

a) Phân loại theo phương pháp chuyển hướng

+ Chuyển hướng hai bánh xe cầu trước

+ Chuyển hướng tất cả các bánh xe

b) Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực

+ Hệ thống lái cơ khí

+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực hoặc bằng khí nén.

c) Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái

+ Cơ cấu lái kiểu trục vit lõm –con lăn

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – răng rẻ quạt và trục vít đai ốc

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – thanh răng

+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng

+ Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn

d) Phân loại theo bố trí vành lái

+ Bố trí vành lái bên phải

+ Bố trí vành lái bên trái

e) Phân loại theo kết cấu đòn dẫn động

+ Dẫn động lái một cầu

+ Dẫn động lái hai cầu

1.1.1.3 Yêu cầu đối với hệ thống lái.

An toàn chuyển động trong giao thông vận tải bằng ô tô là chỉ tiêuhàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng phươngtiện hiện nay Một trong các hệ thống quyết định đến tính toán và ổnđịnh chuyển động của ô tô là hệ thống lái Để đảm bảo tính êm dịuchuyển động, hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau

+ Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng và antoàn

+ Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hướng

+ Đảm bảo khả năng quay vòng hẹp dễ dàng

+ Đảm bảo lực lái thích hợp

+ Hệ thống lái không được có độ dơ lớn

+ Đảm bảo khả năng quay vòng bị động của xe

+ Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe.

+ Đảm bảo tỷ lệ thuận giữa góc quay vô lăng với góc quay bánh xedẫn hướng

+ Không đòi hỏi người lái xe một cường độ lao động quá lớn khi điềukhiển ô tô

1.1.2 VẤN ĐỀ QUAY VÒNG, DẪN HƯỚNG ĐỐI VỚI Ô TÔ

1.1.2.1 Vấn đề quay vòng của xe.

Có nhiều phương pháp để quay vòng đối với ô tô Cụ thể là:

- Quay vòng nhờ điều khiển các bánh xe dẫn hướng

Tùy theo loại ô tô, số bánh xe dẫn hướng có thể từ 1 – 4 bánh Thôngthường đối với các loại xe du lịch, xe tải nhỏ, trung bình thì sử dụng haibánh trước dẫn hướng Còn đối với xe có tải trọng lớn, Xe con có tínhnăng thông qua cao thì sử dụng 4 bánh xe dẫn hướng

- Quay vòng bằng cách bẻ gẫy thân xe

Không có bánh xe dẫn hướng, khi quay vòng nhờ khớp nối giữa thân xe

là khớp động di chuyển, làm tâm quay vòng chuyển hướng

- Quay vòng nhờ lực kéo trên các bánh chủ động khác nhau

Quay vòng máy kéo loại bánh xích có hai loại:

Loại cơ cấu quay vòng với một dòng công suất đến các bánh chủđộng và loại có hai dòng công suất đến bánh chủ động

Loại máy kéo bánh xích quay vòng nhờ lực kéo trên các bánh chủđộng khác nhau

1.1.2.2 Các trạng thái quay vòng của xe.

Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là

một quá trình phức tạp Nếu cho xe chuyển động trên đường vòng vớitốc độ chậm, thì cứ ứng với mỗi vị trí góc quay vành lái nhất định vl, xe

sẽ quay vòng với một bán kính R0 tương ứng Trạng thái quay vòng này

có thể coi là “quay vòng tĩnh” Mối tương quan giữa góc quay vành lái

vl

 với bán kính R0 là mối tương quan lý thuyết Trạng thái quay vòngnày gọi là quay vòng đủ Trong thực tế quá trình quay vòng là “động”,trang thái “quay vòng đủ” rất ít sẩy ra Chúng ta thường gặp trạng thái

“quay vòng thiếu” và “quay vòng thừa” Các trạng thái quay vòng động

sẩy ra trên cơ sở của việc tăng tốc độ chuyển động và sự đàn hồi củabánh xe, hệ thống lái

Quay vòng thiếu: Với góc quay vành lái vẫn thực hiện là vl songbán kính quay vòng thực tế lại lớn hơn bán kinh R0 khi đó để thực hiệnquay vòng, người lái phải tăng góc vành lái một lượng  vl

Quay vòng thừa: Khi góc quay vành lái là vl, bán kính quay vòngthực tế nhỏ hơn bán kinh R0 Để xe chuyển động với bán kinh R0 ngườilái phải giảm góc quay vành lái một lượng  vl

1.1.2.3 Vấn đề dẫn hướng của xe.

Dựa vào nhiều yếu tố như điều kiện khai thác kĩ thuật, thời tiết, khíhậu vv mà người ta thiết kế các xe có hệ thống lái khác nhau

Xe có số cầu dẫn hướng từ 1 – 2 cầu.

Xe có một cấu dẫn hướng: thường sử dụng với các xe ô tô du lịch, ô

tô thường, ô tô có tải trọng nhỏ

Xe có hai cầu dẫn hướng: Thường ứng dụng với các xe ô tô tải cỡtrung bình, cỡ lớn và có tính năng thông qua cao

Hình 1.2: Góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng

Góc này có tác dụng sau:

+ Tránh cho các bánh xe dẫn hướng nghiêng vào trong, do đó tác dụngcủa tải trọng phần trước ô tô, khi các ổ đỡ của trụ quay đứng và vòng bimoay ơ bánh xe dẫn hướng bị mòn

+ Giảm cánh tay đòn a của phản lực tiếp tuyến đối với trụ quay, do đógiảm được tải trọng của hệ thống truyền động lái và lực điều khiển vànhlái của người lái xe khi quay vòng ô tô

Tuy nhiên khi đặt bánh xe dẫn hướng sẽ tồn tại một số vấn đề sauđây:

+ Làm tăng góc lệnh  của bánh xe khi phản lực ngang của đường cóchiều ngược lại với chiều nghiêng của bánh xe và làm tăng lực cản lăn

+ Bánh xe có khuynh hướng lăn theo một cung tròn tâm O, trong khi

nó bắt buộc phải chuyển động tịnh tiến theo tốc độ của xe Vì vậy ở khuvực tiếp xúc của bánh xe và mặt đường sẽ xuất hiện hiện tượng trượtngang của lốp

Hình 1.3: Góc nghiêng ngang  và khuynh hướng lăn tự do của bánh xe

B

Hình 1.4: Độ chum của bánh xe dẫn hướng

1.1.4 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI.

1

2 3 4

5 76

HÌNH 1.5 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái 1: Vành lái, 2: Trục lái, 3: Cơ cấu lái, 4: Đòn quay đứng,

5: Thanh kéo dọc, 6: Đòn quay ngang, 7: Hình thang lái

* Nguyên lý làm việc: khi đánh lái, người lái tác động lên vành tay lái(1) qua trục lái (2) dẫn đến cơ cấu lái (3) Chuyển động từ cơ cấu láiđược đưa đến bộ phận dẫn động lái thông qua các đòn quay đứng Dẫnđộng lái gồm thanh kéo dọc (5), đòn quay bên (6) hình thang lái và cáccam quay bên trái, bên phải làm quay bánh xe ở hai bên

a) Vành lái: Vành lái có dạng hình tròn, có các gân nan hoa bố trí quanhvành trong của vành tay lái Để quay vòng xe, người lái cần tác dụngmột lực lên vô lăng để tạo ra mô mem quay vòng, khi đó hệ thống lái sẽlàm việc

b) Trục lái: Có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cơ cấu lái Trục láigồm có trục lái chính, có thể truyền chuyển động quay vô lăng xuống cơcấu lái Đầu phía trên của trục lái chính được gia công ren và lỗ lắp thenhoa để lắp then hoa lên đó và được giữ chặt bằng một đai ốc

c) Cơ cấu lái: Là một giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động củangười lái đến các bánh xe dẫn hướng, chúng có chức năng giảm lực

đánh lái bằng cách tăng mô men đầu ra Tỷ số giảm tốc được gọi là tỷ sốtruyền của cơ cấu lái và thường bằng 21 – 25 đồi với xe tải.

d) Dẫn động lái: Bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đếntrục đứng của bánh xe Vì vậy nó cần đảm bảo các chức năng sau:

+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng

+ Đảm bảo quay vòng các bánh xe dẫn hướng sao cho không sẩy rahiện tượng trượt ở tất cả các bánh xe dẫn hướng, đồng thời tạo liên kếtgiữa các bánh xe dẫn hướng

+ Phần cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái được tạo bởi cấutrước, đòn ngang và đòn dọc Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng đimột góc, các bánh xe dẫn động cũng sẽ quay đi một góc nhất định Hìnhthang lái có thể bố trí hoặc sau cầu dẫn hướng, tùy theo bố trí chungcủa từng xe

* Quan hệ hình học Ackerman: Là quan hệ biểu thị góc quay của bánh

xe dẫn hướng quanh trục trụ đứng, với giả thiết tâm quay vòng của xenằm trên đường kéo dài của tâm trục cầu sau

- Để thỏa mãn điều kiện không bị trượt bánh xe sau thì tâm quay vòngphải nằm trên đường kéo dài của tâm cầu sau, mặt khác các bánh xedẫn hướng phải quay theo các góc  (đối với bánh xe ngoài),  (đối vớibánh xe trong) Quan hệ hình học được xác định theo công thức:

cot g cot g B

L

   

Trong đó:

B: là khoảng cách của hai đường tâm trụ đứng trong mặt phẳng

đi qua tâm trục bánh xe và song song với mặt đường

L: Là chiều dài cơ sở của xe

1.1.5 TRỢ LỰC LÁI.

a) Công dụng:

- Giảm nhẹ sức lao động của người lái trong việc điều khiển hướngchuyển động của xe ô tô, đặc biệt đối với những xe có tải trọng lớn có

mô men cản quay vòng lớn

- Trợ lực lái còn có ý nghĩa nâng cao an toàn chuyển động khi có sự cốsẩy ra ở các bánh xe (nổ lốp, áp suất lốp quá thấp…) và giảm tải trọng

va đập truyền lên vành lái, tăng tính tiện nghi và êm dịu trong điềukhiển nên được sử dụng nhiều trên các xe du lịch Hệ thống lái có trợ lực

có các loại: Thủy lực, khí nén, điện, cơ khí Loại trợ lực thủy lực với kếtcấu nhỏ gọn được sử dụng nhiều hơn cả

- Lực lái có thể được giảm bằng nhiều cách khác nhau, có thể tăng tỷ

số truyền của cơ cấu lái Tuy nhiên việc này dẫn đến số vòng quay trênvành lái nhiều hơn, người lái phải quay vành lái nhiều dẫn đến phản ứngđiều kiện khó theo ý muốn với những đoạn đường vòng phức tạp Vì vậy

để thực hiện điều khiển vành lái nhẹ nhàng, nhanh nhậy trong khi đó chỉcần lực lái nhỏ, càn phải có thiết bị trợ lực lái

b) Phân loại:

Trợ lực lái có các loại sau:

+ Trợ lực khí nén với áp suất trợ lực 0,5 – 0,75 MPa

+ Trợ lực thủy lực với áp suất trợ lực 5 – 12,5 MPa

Hiện nay trên ô tô, trợ lực thủy lực kết cấu nhỏ gọn nhẹ nhàng được sửdụng phổ thông hơn, đặc biệt dễ dàng bố trí trên cơ cấu lái loại trục vít –êcu bi thanh răng – cung răng hoặc trục răng – thanh răng

c) Cấu tạo trợ lực lái thủy lực

Các bộ phận cơ bản của hệ thống lái có trợ lực thủy lực:

Bộ trợ lực lái là một bộ phận điều khiển tự động bao gồm: nguồnnăng lượng, van phân phối và xi lanh lực.

- Theo cách bố trí các cụm mà có thể chia ra các loại được thể hiệnnhư sau:

2

2

2 2

3

3

Hình 1.7: Bố trí các bộ phận của trợ lực lái 1: Cơ cấu lái, 2: Xi lanh lực, 3: Van phân phối, 4: Nguồn năng lượng a) Cơ cấu lái, van phân phối, xi lanh lực đặt chung b) Cơ cấu lái, van phân phối, đặt chung.

c) Van phân phối, xi lanh lực đặt chung.

d) Cơ cấu lái, xi lanh lực đặt chung.

e) Cơ cấu lái, van phân phối, xi lanh lực đặt chung.

- Theo cách dẫn động nguồn năng lượng:

+ Thiết bị thủy lực dùng công suất động cơ, được dẫn động bởi độngcơ.

+ Thiết bị thủy lực dùng công suất mô tơ điện, mô tơ điện đặt riêngbiệt để dẫn động bơn thủy lực

Hệ thống lái có trợ lực thường gặp trên các loại xe hiện đại có cơ cấulái loại trục vit – êcu bi thanh răng – cung răng Bánh răng – thanh răngvới van phân phối có ba kiểu là: Kiểu van xoay, kiểu trượt và kiểu cánh

* Kiểu van xoay: Đa số lắp trên hệ thống lái có cơ cấu lái thanh răngbánh răng hoặc trục vit êcu bi thanh răng –cung răng

Hình 1.8: Cơ cấu lái trục vít-êcu bi thanh răng–cung răng có trợ lực kiểu

van ngoài qua liên kết chốt làm thân van trong và thân van ngoài quaytương đối với nhau Khi đó mở đường dầu từ bơm với áp suất cao đếnmột khoang nào đó và mở đường dầu từ khoang đối diện qua van vềbình chứa.

Việc đóng mở các đường dầu phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa mômen tác động lên vành lái và mô men cản quay vòng làm xoắn thanhxoắn với mức độ khác nhau

* Kiểu van cánh

Van cánh có cấu tạo gồm 2 cánh: Trên mỗi cánh có 2 van, các cánhđược gắn liền với thanh xoắn Đầu kia của thanh xoắn bắt với trục vítthông qua chốt

Cánh số 1 (Cánh nhỏ nằm phía trong) có các van V1 V2 các van nàyđóng vai trò điều khiển và dẫn hướng dòng dầu theo các hướng P-A-Thoặc P-B-T phụ thuộc vào sự dịch chuyển vành lái

Cánh số 2 (Cánh lớn phía ngoài) có các van V3 V4, các van này đóngvai trò điều khiển áp suất dầu tại các điểm A, B (Các khoang xi lanh)phụ thuộc vào lực lái

Hình 1.9: Sơ đồ mạc thủy lực hai cánh

Kết cấu trợ lực lái kiểu van cánh với cơ cấu lái kiểu trục vít – êcu bithanh răng – cung răng.

Tại vị trí trung gian: Các cánh số 1 và cánh số 2 ở vị trí trung gian, tất

cả các cửa thân van đều mở Dầu từ bơm qua các cửa trở về bình chứatạo nên sự thay đổi áp suất làm dịch chuyển piston trợ lực

Khi đánh vòng sang phải:

Khi đánh lái sang phải, các van cánh điều khiển đóng mở các cửa cụthể: V1 đóng V2 mở, V3 mở, V4 mở một phần khi lực tác động lên vành lái

đủ lớn thông qua thanh xoắn cánh số 2 sẽ điều khiển đóng hoàn toànvan V4 khi đó áp suất dầu tăng lên, tăng trợ lực cho cơ cấu lái Ngược lạikhi lực tác động nhỏ, góc xoắn của thanh xoắn nhỏ, khi đó van V4 sẽ mởmột phần làm áp suất dầu giảm trợ lực lái

Như vậy cánh số 2 đóng vai trò tùy động điều chỉnh áp suất dầu conghĩa sinh ra trợ lực lái phù hợp với lực tác động lên vành lái

Quay vòng sang trái quá trình sẽ ngược lái

1.2.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA CAMRY

Trong hệ thống lái, các bánh trước của xe được điều khiển bằng chuyển động quay của vô lăng Thay đổi chuyển động quay của vô lăng thành chuyển động sang trái hay sang phải của thanh răng Cấu tạo đơn giản

và nhẹ Hệ thống lái cứng vững và có độ nhạy rất cao

Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực trên xe TOYOTA Camry được biểu diễn trên (hình 1.1):

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe TOYOTA Camry

Qua hình 1.1, ta thấy rõ các cụm chi tiết cơ bản của hệ thống lái xe TOYOTA Camry gồm vành tay lái, trục lái, cơ cấu lái và các thanh dẫn động lái Hệ thống lái trên xe TOYOTA Camry là hệ thống lái dẫn động

cơ khí, trợ lực thủy lực sử dụng công suất của động cơ để dẫn động bơm trợ lực lái tạo áp suất thuỷ lực Khi xoay vành tay lái 1, qua cơ cấu lái 3

sẽ làm tay biên lắc làm con trượt dịch chuyển trong van điều khiển 5, làm thay đổi các tiết diện lưu thông từ bơm dầu 6 và từ van điều khiển

về bình chứa 7 Áp suất dầu đẩy pit tông trong xi lanh trợ lực lái, lực cần

để điều khiển vành tay lái sẽ giảm

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ

THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ TOYOTA CAMRY

2.1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU HỆ THỐNG LÁI CAMRY

2.1.1 Công dụng

Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của xe, công dụng của hệ thống lái là dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ôtô duy trì theo một quỹ đạo xác định nào đó

2.1.2 Yêu cầu

Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau

- Quay vòng ôtô thật ngoặt trong một thời gian ngắn trên một diện tích bé

- Điều khiển lái phải nhẹ nhàng thuận tiện

- Động học quay vòng phải đúng để các bánh xe không bị trượt khi quayvòng

2.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE CAMRY

2.2.1 Vành tay lái

Vành tay lái có nhiệm vụ tạo ra mô men quay cần thiết khi người lái tác dụng vào Vành tay lái có dạng vành tròn có nan hoa bố trí không đều quanh vành trong của vành tay lái được thể hiện cụ thể (hình 2.2.1) Trên vành tay lái có trang bị một phím còi và một số nút điều khiển các

hệ thống khác Ở dưới phím còi là một túi khí dùng để hỗ trợ giảm va đập cho người lái khi xảy ra tai nạn Do đó, khi tháo lắp hoặc sửa chữa

hệ thống lái cần phải cẩn thận và tuân theo một số quy tắc an toàn như tháo cực âm ắc quy và đợi sau 90 giây mới được làm việc để đề phòng

nổ túi khí Vành tay lái được bắt với trục lái nhờ rãnh then hoa có dạng hình tam giác và được hãm chặt bằng ê cu

Hình 2.2.1: Vành tay lái xe TOYOTA Camry.

2.2.2 Trục lái

Trục lái bao gồm cụm trục lái và trục lái trung gian

- Cụm trục lái: Trục lái chính được lồng vào trong ống trục lái và được gối trên hai ổ đỡ, một ổ bằng bi và một ổ bằng bạc

- Trục lái trung gian có nhiệm vụ nối trục lái chính với cơ cấu lái

Trục lái được thể hiện trên (hình 2.2.2) gồm trục lái chính truyền chuyểnđộng quay của vành tay lái tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để gá lắp trục lái vào thân xe

Đầu phía trên của trục lái chính được làm thon, vành tay lái được xiết vào trục lái bằng một đai ốc

Hình 2.2.2 Trục láiTrong trục lái có một cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu này sẽ hấp thụ lực đẩy tác động lên người lái khi xe bị tai nạn Trục lái được gá lên thân xe thông qua một giá đỡ kiểu dễ vỡ do vậy khi xe bị đâm, trục lái có thể dễ dàng bị phá sập Đầu dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớpnối Các đăng để giảm thiểu việc truyền trấn động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng.

Cùng với cơ cấu hấp thụ va đập trục lái chính còn có một số cơ cấu khống chế và điều chỉnh tay lái như: Cơ cấu khoá tay lái để khoá cứng trục lái chính và cơ cấu nghiêng tay lái để người lái có thể điều chỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng

Trên xe TOYOTA Camry được trang bị hệ thống lái có khả năng thay đổi góc nghiêng của tay lái Bao gồm một cặp cữ chặn nghiêng, bu lông khoá nghiêng, giá đỡ kiểu dễ vỡ, cần nghiêng…

Các cữ chặn nghiêng xoay đồng thời với cần nghiêng Khi cần nghiêng ở

vị trí khoá, đỉnh của các cữ chặn nghiêng được nâng lên và đẩy sát vào giá đỡ dễ vỡ và gá nghiêng, khoá chặt giá đỡ dễ vỡ và bộ gá nghiêng Mặt khác, khi cần gạt nghiêng được chuyển sang vị trí tự do thì sẽ loại

bỏ sự chệnh lệch độ cao của các cữ chặn nghiêng và có thể điều chỉnh trục lái theo hướng thẳng đứng

2.2.3 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái sử dụng trên xe TOYOTA Camry là loại bánh răng trụ - thanh răng được thể hiện trên (hình 2.2.3) Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng sử dụng chủ yếu trên các xe công suất nhỏ Vỏ của cơ cấu lái được làm bằng gang, trong vỏ có các bộ phận làm việc của cơ cấu lái, gồm trục răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanh răng, vỏ của cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng kết hợp làm luôn chức năng của

thanh lái ngang trong hình thang lái

Hình 2.2.3 Cơ cấu láiQua hình 2.2.3 ta thấy kết cấu cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng nhưsau: Trục răng được chế tạo bằng thép, trục răng quay trơn nhờ 2 ổ bi đặt trong vỏ của cơ cấu lái Điều chỉnh các ổ này dùng một êcu lớn ép chặt các ổ bi, trên vỏ êcu có phớt che bụi Để đảm bảo trục răng quay nhẹ nhàng thanh răng có cấu tạo răng nghiêng, phần cắt răng của

thanh răng nằm ở phía trái, phần thanh còn lại có tiết diện tròn Khi vô lăng quay, trục răng quay làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên hai bạc trượt Sự dịch chuyển của thanh răng được truyền xuống thanh cam quay qua các đầu thanh răng và đầu thanh lái Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe, để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ

truyền răng nghiêng thì trục răng đặt nghiêng ngược chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ăn khớp của bộ truyền lớn, làm việc êm

Khi quay vành tay lái thông qua trục lái thì trục răng 3 sẽ làm dịch

chuyển thanh răng 7 qua trái hoặc phải Hai đầu thanh răng được nối vớibánh xe dẫn hướng qua các khớp cầu và thanh nối sẽ làm quay bánh xe dẫn hướng tương ứng với góc đánh vành tay lái Dẫn hướng thanh răng

5 giúp giữ thanh răng không bị quay trong vỏ cơ cấu lái Bạc lệch tâm 1

để điều chỉnh ăn khớp giữa trục vít và thanh răng, còn vít điều chỉnh 4

để điều chỉnh khoảng hở mặt bên

Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng được biểu diễn trên hình 2.2.3

có các ưu điểm và nhược điểm so với các cơ cấu lái khác như sau:

* Ưu điểm

+ Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng

có tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các thanh ngang như ở các cơ cấu lái khác

+ Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao.

+ Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều

khiển trên vành lái nhẹ

+ Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải bảo dưỡng.

* Nhược điểm

- Chế tạo phức tạp nên giá thành cao.

- Sử dụng cho xe có tải trọng bé.

Cơ cấu lái kiểu này thì tỉ số truyền có thể thay đổi được Bước răng

(khoảng cách giữa các răng) giảm từ từ về hai phía đầu của thanh răng

và độ sâu bước ăn khớp mà tại đó răng của trục răng ăn khớp với răng của thanh răng trở nên lớn hơn Vì vậy đường kính ăn khớp thực tế của trục răng giảm khi nó tiến gần tới hai đầu của thanh răng Điều đó có nghĩa là, cùng với một góc quay của vô lăng như nhau, ở phần giữa của thanh răng, nó sẽ di chuyển thoải mái hơn so với hai đầu của thanh răng

2.2.4 Hình thang lái

Hình thang lái được bố trí phía sau đường tâm trục cầu trước Hình thanglái truyền động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng với tỉ số truyền

là 0,984 Bộ phận chính của hình thang lái là cơ cấu hình thang lái, đó là

cơ cấu 6 khâu bao gồm: hai thanh kéo bên, thanh răng, hai đòn quay bên (cam quay) và dầm cầu

Các thanh kéo bên nối với thanh răng qua các khớp cầu, ở đầu thanh kéo bên có ren để nối với đầu thanh lái, trên đầu thanh lái có khớp cầu

để nối với cam quay Các thanh kéo bên có độ dài như nhau, chúng có

cơ cấu điều chỉnh chiều dài để thay đổi độ chụm của hai bánh xe dẫn hướng, cơ cấu điều chỉnh chiều dài thanh kéo bên thường dùng ống ren,

có đai ốc hãm Đặc điểm của khớp cầu trên đầu thanh lái là loại khớp cầu chỉ bôi trơn một lần, trong quá trình sử dụng không cần phải bảo dưỡng Khi quay vành tay lái, thanh răng dịch chuyển kéo hai thanh kéobên tác động đến các cam quay làm cam quay quay xung quanh đường tâm của trụ đứng và xoay hai bánh xe dẫn hướng

2.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC TRỢ LỰC LÁI

Để tăng khả năng lái xe hầu hết các ô tô hiện đại đều có lốp rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc giữa bề mặt đường với lốp xe Do vậy đòi hỏi lực đánh lái lớn hơn

Nếu tăng tỉ số truyền của cơ cấu lái thì có thể giảm được lực đánh lái Tuy nhiên, điều này sẽ khiến phải quay vô lăng nhiều hơn khi xe quay vòng và không thể quay góc ngoặt gấp được Do đó, để việc lái được nhạy và lực lái nhỏ thì cần phải có một số thiết bị trợ lực lái Nói cách khác, lái có trợ lực trước đây chủ yếu được dùng trên các xe lớn thì giờ đây lái có trợ lực cũng được dùng trên các xe du lịch nhỏ

Xi lanh lực đồng thời cũng chính là vỏ thanh răng, trên xi lanh có khoan các lỗ để bắt với các đường ống cao áp từ van phân phối xuống Pít tông

được đặt trên thanh răng, và thanh răng dịch chuyển do áp suất dầu tạo

ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tông theo cả hai hướng Một phớt dầu đặt trên pít tông có tác dụng như vòng găng để ngăn dầu khỏi lọt giữa hai bên của khoang công tác làm giảm hiệu suất của trợ lực lái Ngoài ra, ở hai đầu xi lanh có lắp thêm 2 phớt làm kín (1), (3) để ngăn dầu rò rỉ ra ngoài

Hình 2.3.1: Đặc điểm kết cấu của xi lanh lực

2.3.2 Bơm thuỷ lực

a) Cấu tạo

Trên xe TOYOTA Camry sử dụng bơm thuỷ lực là nguồn cung cấp năng lượng cho bộ phận trợ lực lái, loại bơm kiểu rôto cánh gạt và được dẫn động bằng dây đai từ puly đầu trục khuỷu Kết cấu bơm trợ lực được biểu diễn trên hình 2.8

Bình chứa dầu lắp tách biệt và được nối với bơm bằng hai ống mềm, mộtđường ống cung cấp dầu cho bơm, một đường ống dầu hồi về bình chứa.Trên thành bình có ghi các vạch giới hạn mức dầu, nếu mức dầu trong bình chứa giảm dưới mức chuẩn thì bơm sẽ hút không khí vào gây ra lỗi trong vận hành Vì vậy phải định kỳ kiểm tra mức dầu trợ lực lái, nếu thấp hơn mức cho phép phải bổ sung ngay bằng loại dầu thích hợp