hệ thống lái trên ô tô

Trên hình 1.3.a là sơ đồ bố trí chung của một hệ thống lái cơ khí đơn giảnnhất sử dụng trên các xe có treo trước kiểu phụ thuộc.. Hình thang lái gồm đòn quay bên 7 vàthanh kéo ngang 8 sẽ

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA ALTIS 4

1.1.Tổng quan về xe TOYOTA ALTIS 4

1.2 Các thông số kỹ thuật chính của ôtô TOYOTA ALTIS 5

1.3 Sơ lược về hệ thống lái trên ô tô 8

1.3.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống lái 8

1.3.1.1.Công dụng 8

1.4.Cấu tạo chung của hệ thống lái 10

1.3.3.Sơ đồ bố trí chung 10

1.3.4 Các phần tử chính trong hệ thống lái 11

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô TOYOTA ALTIS 21

2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc của 1 số cụm chi tiết cơ bản 23

2.2.1 Vành tay lái 23

2.2.2 Trục lái và trục các đăng 24

2.2.3 Cơ cấu lái 25

2.2.4 Dẫn động lái 30

2.2.5 Bơm trợ lực lái 30

CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN, KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TOYOTA ALTIS 3.1 Các thông số đầu vào 32

3.2 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái 33

3.3 Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng 36

3.4 Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái 37

3.4.1 Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ 37

3.4.2.Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái ô tô phanh với cường độ cao 40

3.5 Tính toán kiểm tra hình thang lái 41

3.5.1 Cơ sở lý thuyết 41

3.5.2 Tính toán kiểm tra động học quay vòng 44

CHƯƠNG 4 KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI TOYOTA ALTIS

4.1 Các yêu cầu chung 47

4.2 Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái 47

4.2.1 Bảo dưỡng thường xuyên 47

4.2.2 Bảo dưỡng 1 (sau 6500 Km) 48

4.2.3 Bảo dưỡng 2 (sau 12500 Km) 48

4.3 Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục 48

4.4 Một số nội dung bảo dưỡng, sửa chữa chính 51

4.4.1 Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái 51

4.4.2 Kiểm tra đầu thanh nối 52

4.4.3 Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng 53

4.4.4 Điều chỉnh góc quay vôlăng 54

4.4.5 Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp 54

4.4.6 Kiểm tra góc quay bánh xe 55

4.4.7 Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin 56

4.4.8 Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm 57

4.4.9 Bảo dưỡng bộ phận trợ lực lái 58

4.5 Tháo lắp cơ cấu lái 61

KẾT LUẬN .70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành ô tô giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội Ô tô đượcdùng phổ biến trong nền kinh tế quốc dân ở nhiều lĩnh vực khác nhau như côngnghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng an ninh…

Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế ngànhcông nghiệp ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển Thể hiện bởicác liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng phát triển rộnglớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: FORD, TOYOTA, DAEWOO Mộtvấn đề lớn đặt ra đó là việc nắm vững lý thuyết, kết cấu của các loại xe hiện đại,của từng hệ thống trên xe để từ đó khai thác và sử dụng xe một cách có hiệu quảcao, đáp ứng yêu cầu giữ tốt, dùng bền, an toàn, tiết kiệm

Một trong những hệ thống quan trọng của ô tô là hệ thống lái Hệ thống này

có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng ổn địnhchuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng Trong quá trìnhchuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động và quỹđạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao Do đó người ta khôngngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó

Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện nhiệm

vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA ALTIS ”.

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

ĐỖ PHÚ CƯỜNG

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA ALTIS 1.1.Tổng quan về xe TOYOTA ALTIS

- Corolla Altis là một trong ba mẫu sedan chủ lực của hảng Toyota: Camry, Altis,Vios

- Toyota Altis mang phong cách thiết kế của dòng Corolla thế hệ thứ 10, được sảnxuất vào năm 2008 Corolla Altis được trang bị động cơ xăng 3ZR.FE dung tích 2lít, đi kèm với hộp số tự động 4 cấp và ứng dụng nhiều công nghệ mới nên tăngcường cho xe khả năng vận hành mạnh mẽ những lúc cần bức phá tốc độ, và vẫnđảm bảo độ êm dịu tiện nghi cho người ngồi trên xe

- Thiết kế nội và ngoại thất mang phong cách thể thao trẻ trung với nhiều điểmnhấn sang trọng và cao cấp hơn Bên cạnh đó xe được trang bị nhiều hệ thống antoàn và tiện nghi: hệ thống túi khí, hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS

- Danh tiếng toàn cầu với sức mạnh và độ tin cậy tuyệt đối, Toyota Altis khẳngđịnh những giá trị truyền thống dựa trên nền tảng mới của thiết kế và công nghệmột cách thiết phục

Hình dáng tổng thể của ô tô Toyota Altis được thể hiện trên hình 1.1, hình 1.2

Hình 1.1 Hình dáng chụp tổng thể ô tô TOYOTA ALTIS

Hình 1.2 Hình dáng tổng thể ô tô TOYOTA ALTIS 1.2 Các thông số kỹ thuật chính của ôtô TOYOTA ALTIS

Dưới đây là các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA ALTIS

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA ALTIS

Màn hình hiển thị đathông tin

Có

21 Hệ thống điều hoà nhiệt

độ

Chỉnh tay

23 Hàng ghế trước Trượt Có

Điều chỉnh độ caomặt ghế

1.3 Sơ lược về hệ thống lái trên ô tô

1.3.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống lái

1.3.1.1 Công dụng

Hệ thống lái nói chung là một hệ dẫn động điều khiển có phản hồi, đóng vaitrò giữ đúng hướng chuyển động hoặc thay đổi hướng chuyển động của xe theo ýmuốn của người lái, đảm bảo an toàn chuyển động

Có rất nhiều phương pháp quay vòng xe khác nhau như: quay một phần thân

xe, thay đổi tốc độ giữa hai dải bánh xe hoặc thay đổi mặt phẳng lăn của bánh xedẫn hướng… Tuy nhiên, ô tô chỉ sử dụng phương pháp quay vòng bẳng cách thayđổi mặt phẳng lăn của các bánh xe dẫn hướng bố trí ở phía trước xe

1.3.1.2 Yêu cầu

Hệ thống lái trên ô tô cần phải đảm bảo được các yêu cầu sau :

- Điều khiển dễ dàng, nhanh chóng và an toàn, có tính tùy động

- Đảm bảo khả năng quay vòng dễ dàng khi xe đi trên đường hẹp, đường gấpkhúc

- Đảm bảo lực lái thích hợp nhưng vẫn gây được cảm giác về trạng thái mặtđường.

- Hiệu suất thuận phải lớn hơn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đườngqua kết cấu lái lên vô lăng

Trên đây là các yêu cầu cơ bản, tuy nhiên với mỗi loại xe cụ thể, hệ thống lái lại cócác đặc điểm riêng về mặt kết cấu nhằm đáp ứng các yêu cầu khác nhau mà loại xe

đó đặt ra

1.3.1.3 Phân loại đối với hệ thống lái

Có nhiều cách phân loại hệ thống lái trên xe ô tô

* Theo cách bố trí vành tay lái

Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên trái;

Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên phải

* Theo số lượng cầu dẫn hướng

Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước;

Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau;

Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu

* Theo kết cấu của cơ cấu lái

Cơ cấu lái loại trục vít bánh vít;

Cơ cấu lái loại trục vít cung răng;

Cơ cấu lái loại trục vít con lăn;

Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay;

Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, ê cu, cung răng);

Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng

* Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực

Hệ thống lại trên xe ô tô cần phải đảm bảo các yêu cầu sau :

Đảm bảo quay vòng ô tô thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tíchrất bé

Đảm bảo lực đặt lên vành tay lái bé

Đảm bảo động học quay vòng đúng trong đó các bánh xe của tất cả các cầu phảilăn theo những vòng tròn đồng tâm

Đảm bảo ô tô chuyển động thẳng ổn định

Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hơnhiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng

Đảm bảo tính tùy động

1.4.1 Cấu tạo chung của hệ thống lái

1.3.3 Sơ đồ bố trí chung

a Xe có treo trước phụ thuộc

1.Vành tay lái; 2.Trục lái; 3.Cơ cấu lái; 4.Đòn quay đứng; 5.Thanh kéo dọc; 6.Đòn quay ngang; 7.Đòn quay bên hình thang lái; 8.Thanh kéo ngang hình thang lái; 9.Ngõng quay; 10.Trụ đứng; 11.Dầm cầu; 12.Bánh dẫn hướng.

b Xe có treo trước độc lập

1.Vành tay lái; 2.Trục lái; 3.Cơ cấu lái; 4.Đòn quay chính; 5 Thanh kéo ngang hình thang lái; 6.Đòn quay phụ; 7.Thanh kéo bên hình thang lái; 8 Đòn quay bên hình thang lái; 9.Ngõng quay; 10.Trụ đứng; 11.Đòn treo dưới; 12.Bánh dẫn hướng.

Trên hình 1.3.a là sơ đồ bố trí chung của một hệ thống lái cơ khí đơn giảnnhất sử dụng trên các xe có treo trước kiểu phụ thuộc Lực điều khiển của người láitác dụng lên vành tay lái (1), qua trục lái (2) đến cơ cấu lái (3) Cơ cấu lái có nhiệm

vụ biến chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động lắc của đònquay đứng (4) với tỷ số truyền hợp lý Chuyển động lắc của đòn quay (4) trong mặtphẳng thẳng đứng làm xoay một bánh xe dẫn hướng quanh trụ đứng (10) thông quathanh kéo dọc (5) và đòn quay ngang (6) Hình thang lái gồm đòn quay bên (7) vàthanh kéo ngang (8) sẽ xoay bánh xe dẫn hướng còn lại quanh trụ đứng một góctương ứng, làm thay đổi phương chuyển động của ô tô Các xe có treo trước kiểuđộc lập, sơ đồ hệ thống lái như trên hình 1.3.b cũng có nguyên lý làm việc tươngtự

Cơ cấu lái được lắp cố định trên phần được treo, vị trí tương đối của nó vớivành tay lái và đòn quay ngang có ảnh hưởng đến kết cấu của trục lái, đòn quayđứng và thanh kéo dọc Các vị trí liên kết giữa đầu đầu đòn quay với thanh kéo sửdụng khớp cầu để đảm bảo động học trong quá trình bánh xe dao động Khi trợ lựclái được đưa vào hệ thống, bố trí chung của phần cơ khí vẫn dựa theo sơ đồ cơ bảntrên và đảm bảo làm việc được khi trợ lực hư hỏng

Đặc điểm và phạm vi ứng dụng của từng phần tử trong hệ thống sẽ được trìnhbày trong phần tiếp theo

1.3.4 Các phần tử chính trong hệ thống lái

1.3.4.1 Vành tay lái và trục lái.

Vành tay lái là phần trực tiếp nhận lực điều khiển truyền qua trục lái tới cơ

Hình 1.4 Vành tay lái và trụ lái

1.vành tay lái; 2 trục láiVành tay lái nói chung là một vòng kim loại tròn được bọc các vật liệu phikim (nhựa, da, gỗ…), đường kính 25÷50 cm tùy theo từng loại xe, có các nan liênkết với phần then hoa ở giữa, đồng thời được bố trí nút bấm của còi điện và một số

hệ thống khác trên xe hiện đại

Trên hình 1.4.a là loại trục không thay đổi được góc nghiêng, đầu trên củatrục được lắp bằng then hoa với vành tay lái còn đầu dưới được lắp cũng bằng thenhoa với khớp nối truyền lực tới cơ cấu lái Trục chính là một thanh thép tròn rỗngquay trên các ổ bi lắp ống trục lái được kẹp chặt trên bảng điều khiển Phần khớpnối tới cơ cấu lái, do các trục không đồng phẳng nên thường phải sử dụng khớpcác.đăng

Ngoài ra, vành tay lái, trục lái và giá kẹp trên bảng điều khiển còn phải có kếtcấu đặc biệt để có thể biến dạng khi chịu lực va đập dọc trục, nhằm giảm chấntương cho người lái khi có các va chạm trực diện.

1.3.4.2 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái là một thành phần quan trọng trong hệ thống lái với vai trò biến đổimô.men quay vành tay lái cả về phương, chiều và độ lớn một cách thích hợp đểđiều khiển phần dẫn động lái Về cơ bản, cơ cấu lái là một bộ truyền cơ khí với tỷ

số truyền từ 15 - 20 đối với các xe có tải trọng nhỏ và 20 - 27 đối với các xe có tảitrọng lớn Cơ cấu lái thông thường bao gồm các loại sau:

a.Trục vít lõm – con lăn

Loại cơ cấu lái này được sử dụng rộng rãi trên các xe có tải trọng bé và trungbình, có cấu tạo được thể hiện trên hình 1.5

Hình 1.5 Cơ cấu lái trục vít lõm – con lăn

1.Trục vít; 2.Con lăn; 3.Đòn quay đứng; 4.Vít điều chỉnh;

Trục vít lõm (1) ăn khớp với con lăn (2) đặt trên ổ bi kim của trục đòn quay

qua cơ cấu lái Trong quá trình sử dụng, khe hở ăn khớp giữa trục vít và con lănđược điều chỉnh thông qua việc dịch dọc trục (3) bằng vít điều chỉnh (4).

Cơ cấu lái có kích thước nhỏ gọn, độ bền và độ chống mòn cao của trục vít

và con lăn cao Dạng lõm của trục vít kết hợp với con lăn cho góc quay lớn, đảmbảo ăn khớp tin cậy ở những vị trí ngoài Hiệu suất của bộ truyền tương đối cao do

ma sát trượt được chuyển thành ma sát lăn Tuy nhiên, bộ truyền mòn không đềutrên chiều dài ăn khớp do đó phải thường xuyên điều chỉnh

1.Trục vít; 2.Vỏ; 3.Đòn quay đứng; 4.Ổ thanh lăn kim;5.Cung răng.

Với tiết diện bên của mặt cắt ngang mối răng trục vít và răng trên cung răng làhình thang, trục vít cung răng tiếp xúc theo đường nên bộ truyền có thể chịu đượctải trọng lớn, độ mòn giảm, lại vẫn đảm bảo được kích thước và trọng lượng thíchhợp Do đó, cơ cấu lái loại này thường chỉ sử dụng cho các xe có trọng tải lớn.HIệu suất của cơ cấu lái loại này không cao

c Trục vít – chốt khớp

Cơ cấu lái kiểu trục vít chốt khớp thực hiện quá trình truyền động lái thôngqua sự ăn khớp của chốt khớp và trục vít Các chi tiết tháo rời của cơ cấu này đượcthể hiện trên hình (Hình 1.7)

Hình 1.7 Cơ cấu lái trục vít đòn quay

1 Trục đòn quay đứng; 2.Chốt khớp 3 Trục lái; 4.Đòn quay đứng;

Trục đòn quay đứng (1) được lắp ghép vuông góc với trục vít (6), trục đòn (1)

có ghép cứng đòn quay có chốt (2), chốt này luông ăn khớp vào rãnh của trục vít(6) Hai đầu của trục vít quay trên vòng bi (5), độ rơ lỏng của cơ cấu được điểuchỉnh bằng shims (7) Cơ cấu này hoạt động như sau

Khi trục vít (3) quay làm cho trục vít (6) quay theo, chốt khớp ăn khớp vớitrục vít sẽ chuyển động qua lại tuỳ thuộc vào chiều quay của vành lái làm, cho trụcđòn quay đứng (1) quay và làm cho đòn quay (4) quay theo và tác động đến cơ cấudẫn động lái Hộp cơ cấu lái chứa dầu bôi trơn cho hệ thống nhờ vầy giảm thiểuđược hao mòn, tăng độ bền cho cơ cấu lái

Trong cơ cấu lái này tuỳ theo cách chế tạo trục vít ta có cơ cấu lái với tỉ sốtruyền không đổi và cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi khi quay vành tay lái rakhỏi vị trí trung gian

d Bánh răng – thanh răng

Cấu tạo của cơ cấu lái bánh răng – thanh răng được trình bày trên hình 1.8

Hình 1.8 Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng

1.Bạc lệch tâm; 2.Trục lái; 3.Bánh răng; 4.Vít điều chỉnh;

5.Then định vị; 6.Lò xo; 7.Thanh răng.

Trục lái (2) thông qua bánh răng (3) làm dịch chuyển thanh răng (7), hai đầuthanh răng có các khớp và thanh kéo bên nối tới bánh xe dẫn hướng Then (5) cóvai trò giữ cho thanh răng không xoay quanh trục của nó Trong trường hợp này,thanh răng của cơ cấu lái đóng vai trò là thanh kéo ngang của hình thang lái.

Khi có trợ lực lái, píttông sinh lực sẽ được bố trí liền với thanh răng và sử dụng

vỏ cơ cấu lái làm xy.lanh Do đó, kết cấu của cả hệ thống rất nhỏ gọn, rất thích hợpkhi sử dụng trên các xe nhỏ, có treo trước kiểu độc lập Hiệu suất thuận và nghịchcủa cơ cấu đều rất cao, vì vậy lò xo (6) có tác dụng dập tắt các dao động từ mặtđường truyền lên vàn lệch tâm (1) và vít điều chỉnh (4)

1.3.4.3 Dẫn động lái

Khe hở ăn khớp và vết tiếp xúc của bộ truyền được điều chỉnh nhờ bạc

Dẫn động lái trên xe ôtô gồm các cụm chi tiết cơ bản sau:

a Đòn quay đứng

Đòn quay có nhiệm vụ truyền mômen từ trục đòn quay của cơ cấu lái tới cácđòn kéo dọc hoặc kéo ngang được nối với ngõng quay bánh xe dẫn hướng

Cấu tạo của đòn quay có dạng thanh gồm thân đòn quay, đầu to và đầu nhỏ Đầu to

là lỗ hình trụ hoặc côn có then hoa bên trong để ăn khớp then hoa với đầu trục đònquay Đầu nhỏ đòn quay cũng có lỗ trơn hình côn để bắt với khớp cầu Thân đònquay có tiết diện nhỏ dần từ đầu to đến đầu nhỏ và hình dạng tiết diện phù hợp vớiphương chịu lực Tuỳ theo loại cơ cấu lái và dẫn động lái mà đòn quay có thể quaytrong mặt phẳng đứng (hình 1.9.b) hoặc mặt phẳng ngang (hình 1.7.a)

Hình 1.9 Đòn quay đứng

b Thanh kéo và khớp nối

Thanh kéo được dùng để truyền lực từ đầu đòn quay của cơ cấu lái đến ngõngquay bánh xe dẫn hướng Tuỳ theo phương đặt thanh kéo mà người ta có thể gọithanh kéo dọc hoặc thanh kéo ngang Thanh kéo cũng được sử dụng nối và truyềnlực giữa ngõng quay của hai bánh xe trên cầu dẫn hướng

Khớp cầu, hay rô.tuyn gồm các bát rô-tuyn có bề mặt lắp ghép là một phần chỏmcầu lõm được lắp ráp với mặt cầu của rô-tuyn như trên hình 1.10

Hình 1.10 Các loại khớp cầu dẫn động lái

1 Chốt côn; 2.Bạc đệm; 3.Bề mặt làm việc; 4.Đệm đỡ lò xo; 5.Đệm tựa lò xo và chắn bụi;

6.Phanh hãm; 7.Đòn kéo; 8.Lò xo ép.

Khớp dạng a thường sử dụng trên các xe có tải trọng lớn, dạng b trên các xe

có tải trọng nhỏ Khớp dạng c và d có kết cấu phức tạp nên ít được sử dụng

Một yêu cầu đối với dẫn động lái là phải chính xác, không có độ dơ, đồng thời

để dập tắt các lực va đập truyền qua dẫn động lái nên hầu hết các khớp rô-tuyn đềudùng lò xo để ép bát rô-tuyn với mặt cầu của rô-tuyn Lực ép của các lò xo này lênrô-tuyn được điều chỉnh bằng các nút tì có ren Để bôi trơn các bề mặt làm việc củarô-tuyn và bát rô.tuyn thì người ta thường bố trí một vú mỡ và các đường dẫn mỡ

từ vú mỡ tới các rô-tuyn Trên một đòn kéo có hai rô-tuyn thì việc bố trí lò xo ởcác đầu rô-tuyn này phải bảo đảm sao cho khi lực truyền từ chốt rô-tuyn này đếnchốt rô-tuyn kia chỉ có một trong hai lò xo làm việc Trong dẫn động lái, khớp cầu

là phần tử bị hao mòn nhiều nhất

c Trụ đứng và góc đặt bánh xe

Trụ đứng là trục của ngõng quay bánh xe dẫn hướng trên dầm cầu hay đòntreo của hệ thống treo Để ổn định chuyển động thẳng và giảm lực cản quay vòngđối với bánh xe dẫn hướng, trụ đứng được đặt nghiêng về phía sau trên mặt phẳngdọc xe và nghiêng vào phía trong trên mặt phẳng ngang xe, gọi là góc nghiêng sau

và góc nghiêng trong của trụ đứng Ngoài ra, trục của bánh xe dẫn hướng lạinghiêng ra ngoài trong mặt phẳng ngang xe, gọi là góc nghiêng ngoài bánh xe dẫnhướng Ba góc đặt trên được tính toán và định sẵn khi chế tạo, không điều chỉnhtrong quá trình sửa dụng

Đối với cầu dẫn hướng, khi nhìn từ trên xuống, các bánh xe có xu hướngchụm vào nhau theo chiều tiến của xe như trên hình 1.11 Độ chụm này được đobằng giá trị (B.A) và điều chỉnh thông qua chiều dài của hình thang lái trong quátrình sử dụng

Hình 1.11 Độ chụm bánh xe dẫn hướng

1.3.4.4 Trợ lực lái

Trên ô tô hiện nay sử dụng phổ biến trợ lực lái thủy lực gồm ba phần: nguồntrợ lực, van phân phối và xy.lanh lực Nguồn trợ lực là một bơm dầu được tríchcông suất trực tiếp từ động cơ Van phân phối, xy.lanh lực và cơ cấu lái được bố trítheo các sơ đồ trên hình 1.12

Hình 1.12 Sơ đồ bố trí chung trợ lực lái

1.Cơ cấu lái; 2.Van phân phối; 3.Xy.lanh lực

Sơ đồ a bố trí cơ cấu lái – van phân phối – xy lanh lực liền cụm, có kết cấunhỏ gọn, ít ống dẫn, độ nhậy cao nhưng kết cấu phức tạp và dẫn động lái phải chịutải trọng lớn Sơ đồ này chỉ sử dụng với cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng –cung răng, đặt trên các xe tải trọng lớn như ZIL 130, KAMAZ 5320, HYUNDAIHD650 Ở sơ đồ b, các phần tử này được bố trí tách biệt, giữ nguyên kết cấu của

cơ cấu lái, giảm tải trọng cho các chi tiết trong dẫn động, tuy nhiên lại tăng sốlượng khâu liên kết và chiều dài đường ống dẫn, giảm độ nhạy của hệ thống Sơ đồ

c sử dụng cơ cấu lái nguyên thủy, van phân phối và xy.lanh lực được bố trí thànhmột cụm, giảm chiều dài đường ống dẫn, đảm bảo an toàn cho hệ thống lái khi đitrên đường xấu Hai sơ đồ trên thường sử dụng trên các loại xe tải thế hệ cũ nhưGAZ 66 (sơ đồ b) và MAZ 525, KRAZ 225 (sơ đồ c) Hiện nay, các xe có cơ cấulái dạng trục vít lõm – con lăn thường được bố trí trợ lực theo sơ đồ d, cơ cấu láiliền cụm với van phân phối, xy.lanh lực tách biệt Sơ đồ này tổng hợp ưu điểm củacác sơ đồ trên Riêng sơ đồ e là kết cấu đặc trưng trên các xe du lịch nhỏ sử dụng

cơ cấu lái bánh răng – thanh răng, kích thước gọn, ít khâu khớp và độ nhạy cao

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ

TOYOTA ALTIS 2.1 Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô TOYOTA ALTIS

Hệ thống lái của ôtô Toyota Altis là hệ thống lái có trợ lực thủy lưc Cấu tạocủa hệ thống lái bao gồm: vành tay lái, trục lái, các đăng truyền động, cơ cấu lái,

bộ trợ lực thuỷ lực và dẫn động lái Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái trên ôtô ToyotaAltis, được biểu diễn trên hình 2.1

5 6 7

8 9

10 11 13 14 15 16 18

23 24

3 19

20 22

Phương án bố trí này có ưu điểm:

Kết kấu cơ cấu lái nhỏ gọn

Dễ bố trí bộ trợ lực lái

Tăng tính thống nhất sản phẩm

Giảm tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hệ thống lái

Nhược điểm: Kết cấu kém cứng vững, chiều dài các đường ống lớn dẫn đến

tăng khả năng dao động các bánh xe dẫn hướng

- Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm bớt lực điều khiển của người lái,làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng Bộ trợ lựccòn làm tăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ Vì lúc đó người lái

đủ sức giữ tay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt

- Bơm trợ lực lái là loại bơm cánh gạt, được đặt trên thân động cơ và đượctruyền động từ trục khuỷu động cơ thông qua dây đai

- Tay lái có thể điều chỉnh theo 4 hướng: gật gù và xa.gần đến vị trí thích hợplàm tăng sự thoải mái cho người lái

- Cơ cấu lái là loại bánh răng.thanh răng Loại này có kết cấu nhỏ gọn, tỷ sốtruyền nhỏ, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản và hiệu suất cao

Các thông số kỹ thuật chính của các chi tiết trong hệ thống lái ô tô TOYOTAALTIS được chỉ rõ trong bảng sau ( Bảng 2.1)

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản hệ thống lái xe

Cơ cấu lái

2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc của 1 số cụm chi tiết cơ bản

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

2.2.2 Trục lái và trục các đăng

Kết cấu trục lái được biểu diễn trên hình 2.4

Trục lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền momenlái từ vô lăng đến cơ cấu lái Một trục lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái và các bộphận bao che trục lái Ngoài ra trụ lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ôtônhư : cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điều khiển hộp số,

hệ thống dây điện và các đầu nối điện,

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

Hình 2.4 Kết cấu trục lái

1 Đầu trục nối với vô lăng; 2 Vòng chặn; 3 Ổ bi; 4 Trục trượt; 5 Ống trượt trục; 6 Tấm hãm;

7 Vòng bi; 8 Trục chính; 9 Giá đỡ trên trục; 10 Khớp các đăng; 11 Trục các đăng; 12 Vòng chặn; 13 Bu lông hãm; 14 Cần khoá

2.2.3 Cơ cấu lái

Trên ô tô Toyota Corolla người ta lắp cơ cấu lái kiểu Bánh răng.Thanh răngkết 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, hiệu suất caonên được sử dụng rộng rãi trên ô tô con và ô tô tải nhỏ

th

 = ng=0,99

th

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

Kết cấu cơ cấu lái được biểu diễn trên hình 2.5

Hình 2.5 Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng

2.2.4 Van Phân Phối

Kết cấu van phân phối được biểu diễn trên hình 2.6

1 Bạc lệch tâm; 2 Ổ bi đỡ; 3 Trục răng; 4 Vít điều chỉnh; 5 Dẫn hướng thanh răng; 6 Lò xo nén; 7 Thanh răng; 8 Vỏ thanh răng; 9 Kẹp; 10 Bạc lót; 11.Cao su chắn bụi; 12 Đầu thanh răng; 13 Thanh nối.

2 3

5 6

7 8

11

1 2 3 4 5 6 7

8 9

10 11

14

16 17

18 19 20 21

15

 12

21

Hình 2.6 Kết cấu van phân phối

1 Chốt cố định thanh xoắn và trục van điều khiển; 2 Thanh xoắn; 3 Trục van điều khiển; 4 Vòng bít; 5 Ổ bi đũa; 6 Vòng chắn dầu; 7 Đường dầu cao 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 3x9; 17 Đường dầu đến khoang bên trái xy lanh; 18 Đường dầu đến khoang bên phải xy lanh; 19 Van xoay; 20 Vỏ van xoay; 21 Then hoa;

Hình 2.7 Kết cấu thanh răng

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

 Nguyên lý làm việc của trợ lực lái:

3

4

2 1

a Khi xe đi thẳng ( hình 2.8)

Hình 2.8 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 trínhư hình 4.10 Chất lỏng từ bơm đến chạy vào trong lõi và trở về bình dầu, áp suấtchất lỏng ở khoang bên trái (khoang II) và khoang bên phải (khoang I) của xylanhlực là như nhau, 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 nhờchất lỏng ở áp suất cao

b Khi xe quay vòng sang trái (hình 2.9)

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 2.9 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 răngdịch 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 trảlại, các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn địnhgiữa hai khoang I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp

d Khi xe quay vòng sang phải (hình 2.10)

Hình 2.10 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 2.10 Thânvan trong xoay sang phải mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang II của xylanh và

mở đường dầu ở khoang I thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanhrăng 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,nhưng dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng II, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắntrả lại, các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn địnhgiữa hai khoang 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 Sựgài trợ lực phụ thuộc vào độ cứng của thanh xoắn đàn hồi Khả năng trợ lực của hệ

do vậy kết cấu này cho phép tạo nên khe hở nhỏ bằng cách gia công chính xác cácmiệng rãnh đường dầu của thân van trong và thân van ngoài của van phân phối vàkhả năng biến dạng thanh xoắn Thanh xoắn càng nhỏ khả năng trợ lực càng sớm.Thanh xoắn được cố định đầu trên với trục van điều khiển và đầu dưới với bánhrăng bởi chốt cố định.

Thanh xoắn đàn hồi cho phép xoay 70 từ vị trí trung gian về mỗi phía, tạo nên

sự quay tương đối giữa thân van trong và thân van ngoài, đủ đóng mở tối đa đườngdầu

Kết cấu van xoay cho phép khả năng tạo nên góc mở thông các đường dầu bé,

do vậy độ nhạy của cơ cấu cao

2.2.4 Dẫn động lái

Dẫn động lái trên ôtô Toyota Corolla bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ

cơ cấu lái đến ngỗng quay của các bánh xe Bộ phận cơ bản và quan trọng nhất củadẫn động lái là hình thang lái, được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang, và các cạnhbên Nó có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe không bịtrượt lê khi quay vòng Do đó làm giảm mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất vàtăng tính ổn định khi quay vòng

Hình 2.11 Kết cấu khớp cầu của thanh kéo bên

1 Vòng kẹp; 2 Bạc lót; 3 Khớp cầu; 4 Cao su giảm chấn; 5 Lò xo

là 10 cánh Bơm cánh gạt có ưu điểm là kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ chế tạo, làmviệc tin cậy, ít hư hỏng và có khả năng điều chỉnh được lưu lượng.

Bơm cánh gạt được dẫn động bằng mômen của động cơ nhờ truyền động puly-đai Nóbao gồm 10 cánh gạt vừa có thể di chuyển hướng kính trong các rãnh của một roto

Nguyên lý hoạt động của bơm trợ lực thủy lực:

Khi roto quay, dưới tác dụng của lực ly tâm các cánh gạt này bị văng ra và tìsát vào một không gian kín hình ô van Dầu thủy lực bị hút từ đường ống có ápsuất thấp và bị nén tới một đầu ra có áp suất cao Lượng dầu được cung cấp phụthuộc vào tốc độ của động cơ Bơm luôn được thiết kế để cung cấp đủ lượng dầungay khi động cơ chạy không tải, và do vậy nó sẽ cung cấp quá nhiều dầu khi động

cơ hoạt động ở tốc độ cao Để tránh quá tải cho hệ thống ở áp suất cao, người talắp đặt cho hệ thống một van giảm áp Khi áp suất dầu quá lớn thì hệ thống sẽ mởvan giảm áp và cho dầu chạy về khoang chứa dầu

Hình 2.12 Kết cấu bơm trợ lực lái loại cánh bơm cánh gạt

Chương 3 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ TOYOTA

ALTIS 3.1 Các thông số đầu vào

Dưới đây là bảng thông số cơ bản của hê thống lái ô tô TOYOTA ALTIS (Bảng 3.1)

Bảng 3.1 Một số thông số đầu vào tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe

TOYOTA ALTIS

hiệu

Giái trị Đơn vị

3 Khoảng cách giữa hai tâm trụ

12 Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic 17,5

3.2 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái

Lực đặt lên vành lái được xác định cho trương hợp ôtô quay vòng tại chỗ vìlúc này lực cản quay vòng đạt giá trị cực đại Lúc đó mômen cản quay vòng trênmột bánh xe dẫn hướng Mc sẽ bằng tổng số của mômen cản lăn M1, mômen ma sátgiữa bánh xe và mặt đường M2 và mômen ổn định M3 gây nên bởi các góc đặt củacác bánh xe và trụ đứng

Mcq = M1 + M2 + M3 (3.1)Trong đó:

α góc doãng của bánh xe; α = 20

β góc nghiêng của trục chuyển hướng; β = 80

2

1 C B

l   (3.5)

B1 Chiều rộng cơ sở; B1 = 1,52 [m]

Thế vào (3.5) ta được:

13,02

26,152,12

8 2 0,3876 13

, 0 180

Hình 3.3 Sơ đồ bánh xe đàn hồi lăn khi có và không có lực ngang tác dụng

a Không có lực ngang;b Có lực ngang; c Phân bố phản lực ngang ở vết tiếp xúc.

Trên hình 3.3 là sơ đồ mô tả sự lăn của bánh xe đàn hồi khi không có và khi

có lực ngang tác dụng Do độ đàn hồi bên của lốp mà khi bánh xe đàn hồi lăn dướitác dụng của lực ngang nó sẽ lăn lệch và vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường

sẽ quay tương đối đối với mặt phẳng bánh xe (hình 3.3b) Biến dạng ngang của lốptăng dần từ phía trước ra phía sau vết tiếp xúc làm cho điểm đặt lực ngang tổnghợp Y dịch về phía sau so với tâm một lượng x (hình 3.3c)

Thành phần mô men cản quay M3 khi tính toán có thể bỏ qua (do giá trị của

nó khá nhỏ so với các mô men thành phần khác) hoặc tính đến bằng một hệ số nàođó