Chuong 6 hệ thống lái

-- Với hệ thống lái có trợ lực: đảm bảo mối quan hệ động học và động lực học quay vòng đúng giữa vành lái và b/x dẫn hướng.. 6.3-CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG LÁI.Để đánh giá HTL, sử dụ

Chương VI

HỆ THỐNG LÁI

6.1-CÔNG DỤNG,PHÂN LOẠI, YÊU CẦU

6.2-CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM ViỆC CỦA HT LÁI

6.3-CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG LÁI

6.4-CƠ CẤU LÁI

6.5-DẪN ĐỘNG LÁI

6.6-TRỢ LỰC LÁI

6.67-TÍNH TOÁN HTL *

6.1-CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI

6.1.1-Công dụng:

Để thay đổi phương chuyển động của ô tô;

Để giữ đúng phương chuyển động của ô tô theo ý muốn của lái xe

6.1.2-Yêu cầu:

- Luôn duy trì tỷ số giữa các góc quay của b/x dẫn hướng (cotg cotg =B0/L)

Với hệ thống lái có trợ lực: đảm bảo mối quan hệ động học và

động lực học quay vòng đúng giữa vành lái và b/x dẫn hướng

Yêu cầu được đảm bảo nhờ bộ phận trợ lực có tính chất tùy động

- Điều khiển nhẹ nhàng và có tính cơ động cao

(nhờ việc lựa chọn hợp lý tỷ số truyền động học và lực học; của HTL);

6.1.3- Phân loại:

- Theo cách bố trí vành lái:

+ Vành lái bên phải;

+ Vành lái bên trái *



- Theo đặc điểm kết cấu cơ cấu lái;

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít ( trục vít lõm-con lăn; trục vít lõm-cung răng);

+ Cơ cấu lái loại vít: vít-đai ốc chứa bi-cung răng-thanh răng;

+ Trục vít-đòn quay

- Theo đặc điểm kết cấu dẫn động:

+ Theo phương pháp dẫn động b/x dẫn hướng:

* Dẫn động riêng biệt;

* Dẫn động chung cho cả 2 b/x dẫn hướng

+ Theo kết cấu hình thang lái:

* Hình thang lái liền;

* Hình thang lái phân chia;

+ Theo cách bố trí hình thang lái:

Cấu tạo và nguyên lý làm việc.

Các chi tiết chính:

1- Cơ cấu lái (hộp tay lái);

2- Trục lái đứng (trụ lái có ốp tay

6.3-CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG LÁI.

Để đánh giá HTL, sử dụng các thông số:

- Tỷ số truyền động học và tỷ số truyền lực của hệ thống lái (gồm của

cơ cấu lái và của dẫn động lái);

- Hiệu suất của hệ thống lái

- Khe hở ăn khớp trong hệ thống lái;

6.3.1-Tỷ số truyền động học và tỷ số truyền lực của dẫn động

a- Tỷ số truyền động học của dẫn động:

id_ tỷ số giữa vi phân góc quay của đòn lái đứng (ddl ) với vi phân nửa tổng góc quay ( và ) của các b/x dẫn hướng:

b- Tỷ số truyền lực của dẫn động lái:

ild_tỷ số giữa mô men cản quay vòng ( Mcbx) của b/x dẫn hướng và

mô men cản quay vòng trên trục đòn lái đứng (Mctđl )

2

dl d

– phụ thuộc vào sơ đồ dẫn động lái và vị trí các thanh lái.

c-Tỷ số truyền động học cơ cấu lái (tỷ số truyền góc của cơ cấu lái):

icc-là tỷ số giữa vi phân góc quay vành lái (dvl ) và vi phân góc quay đòn lái đứng (ddl )

 Tỷ số truyền động học của hệ thống lái :

Với cơ cấu lái kiểu hiện đại, iht thường bằng:

- Với ô tô du lịch: 13 – 22;

- Với ô tô vận tải: 20 – 25 *

vl cc

dl

d i

Tỷ số truyền hợp lý của cơ cấu lái

6.3.2- Hiệu suất của hệ thống lái

Hiệu suất (l ) của hệ thống lái được đánh giá bằng tích:

l = cc dd

l= 0,67  0,82 khi truyền lực từ vành lái b/x dẫn hướng (l thuận);

l= 0,58  0,63 khi truyền lực từ b/x dẫn hướng  vành lái (l nghịch)

dd được đánh giá bằng tổn thất do ma sát trong các khớp quay ở các

thanh lái và b/x dẫn hướng

Nếu bỏ qua ma sát trong các khâu (ổ bi , khớp cầu…), và coi tổn thất

của hệ thống chính là tổn thất trong cơ cấu lái, thì:

+ Hiệu suất thuận:

Mr2 - mô men ma sát trong cơ cấu lái quy dẫn về trục đòn quay đứng;

Mvl - mô men xoắn tác dụng trên vành lái;

M- mômen đặt vào trục đòn quay đứng được truyền từ b/x dẫn hướngNhận xét:

- Để lái xe điều khiển nhẹ nhàng, t càng lớn càng tốt;

- Mặt khác, khi n lớn, => tính chất tự hãm của cơ cấu lái , => lực va đập truyền lên vành lái lớn

Ngược laị, nếu n nhỏ => giảm được va đập truyền từ mặt đường không bằng phẳng lên vành lái Nhưng lại làm  khả năng chuyển động ổn định (do Mc của b/x dẫn hướng , b/x dẫn hướng khó tự trở

Khi trong hệ thống lái có trợ lực, những yêu cầu đặt ra về n

không đòi hỏi khắt khe!(*)

6.3.3- Khe hở ăn khớp của hệ thống lái.

- Khe hở trong các khâu của hệ thống lái cần trong giới hạn thấp nhất cho phép để không ảnh hưởng đến sự làm việc của b/x dẫn hướng

- Khi làm việc, bề mặt các cặp chi tiết bị mài mòn (đặc biệt ứng với vị trí xe đi thẳng) =>tại vị trí này, khe hở ăn khớp là nhỏ nhất (0) và tăng dần sang 2 phía ( 25  35)0

min tại vị trí trung gian:

+ Làm tăng độ nhạy điều khiển ;

+ Quá trình điều khiển được chính xác khi ô tô chạy trên đường tốt, tốc độ cao

- Quy luật thay đổi  để khi điều



min

 -góc quay trục đòn lái đứng.

6.4- Đặc điểm kết cấu một số loại cơ cấu lái.

6.4.1-Một số yêu cầu cơ bản

- Cơ cấu lái phải có tỷ số truyền lớn để điều khiển nhẹ nhàng ;

Khi i lớn, =>  thời gian quay vòng;*

Để  va đập lên vành lái, sử dụng cơ cấu lái có icc thay đổi.**

- Cơ cấu lái phải điều chỉnh được trong quá trình sử dụng để khôi phục lại khe hở ăn khớp ban đầu

Kết cấu cơ cấu lái các ô tô hiện đại được chia thành 3 loại:

6.4.2- Cơ cấu lái loại trục vit

Sử dụng phổ biến là loại trục vít lõm – con lăn (globoit)

Trục vít lõm (gối trên 2 ổ bi ) ăn khớp con lăn

=> giảm được tổn thất do ma sát,

=> giảm mài mòn chi tiết;

=> luôn đảm bảo ăn khớp khi góc quay vành lái lớn

Đặc điểm kết cấu trục vít:

+ ăn khớp với con lăn có 3 đầu răng =>  áp suất trên bề mặt,

+ gối trên 2 ổ bi côn-nón,

+ có then hoa nối với trục vành lái,

+ bộ đệm 8 để điều chỉnh 2 ổ bi

+ Trục đòn lái đứng gối trên 2 bạc đồng

+ Đòn lái đứng bắt vào phần then hoa;

+ Con lăn lắp vào trục qua 2 ổ bi kim;

+ Kết cấu điều chỉnh khe hở ăn khớp;

+ Tâm trục con lăn-trục vít lệch góc 

+

Cơ cấu

lái loại

trục vit

Ví dụ: cơ cấu lái xe Fiat Spider.

Có thể điều chỉnh được nhiều lần khe hở ăn khớp

Độ lệch tâm giữa trục vít lõm và trục con lăn:   5-7 mm

b-Loại trục vít hình trụ-cung răng bên

- Trục vít gối trên 2 ổ bi côn, có đệm điều chỉnh;

- Cung răng bên làm liền với trục đòn lái đứng (gối trên 2 ổ bi kim);

- Khe hở ăn khớp của bộ truyền được thiết kế sao cho:

+ nhỏ nhất ở vị trí trung gian;

+ tăng dần về 2 phía quay vòng

Đệm 15 xác định khe hở tối thiểu trong bộ truyền

Mục đích kết cấu:

Để trục vít-cung răng luôn tiếp xúc theo đường =>

cung răng luôn chịu tải => áp suất trên mặt răng (sử dụng ở xe tải) *

c -Cơ cấu lái loại vít-đai ốc-thanh răng –cung răng.

Trục vít hướng răng trái, vặn vào đai ốc 5 của thanh răng 3;

Trục đòn lái đứng 25 có cung răng 19 ăn khớp với thanh răng 3;

Thanh răng 3 còn đóng vai trò là piston của xilanh lực 2;

Vít 22 để điều chỉnh khe hở ăn khớp của cung răng-thanh răng

Ưu điểm của kết cấu:

c -Cơ cấu lái loại vít-đai ốc-thanh răng –cung răng.

- Do ma sát trượt ở trục vít được thay thế hoàn toàn bằng ma sát lăn

=> hiệu suất cao:

t= 0,7 – 0,75 n = 0,85 – 0,9

- Tỷ số truyền của cơ cấu lái là hằng số:

R0-bán kính vòng lăn của cung răng; Z1-số đầu ren trục vít; t-bước ren trục vít; 1, 2- góc nghiêng ren trục vít và của cung răng

- Để đảm bảo thay đổi khe hở ăn khớp giữa cung răng – đai ốc:

+ Răng của thanh răng và cung răng được cắt nghiêng 1 góc (7,50);+ Chế tạo chiều dày răng > chiều dày tiêu chuẩn và cho giảm dần (theo chiều dài) từ giữa ra ngoài

Vì khe hở giữa đai ốc và trục vít không điều chỉnh được nên tuổi thọ và

độ tin cậy làm việc của cơ cấu được đảm bảo nhở việc chế tạo

chính xác rãnh bi và lắp ghép chọn với các viên bi

0 2

1 1

os 2

. os

vl cc

cc

c d

R i

D-Cơ cấu lái loại thanh răng-bánh răng

1.cơ cấu lái; 2-thanh răng; 3- bánh răng; 4-thanh răng; 5-vỏ cơ cấu lái.khớp cầu 9 bắt vào cam quay vòng b/x dẫn hướng;

Để bánh răng luôn ăn khớp với thanh răng, phía dưới thanh răng có nắp và kết cấu lò xo

Khi quay vành lái, bánh răng 3 làm dịch chuyển thanh răng 4 để truyền lực cho các thanh kéo 8 đến b/x dẫn hướng

kết cấu này chỉ sử dụng trên ô tô du lịch: k/c gọn, có lợi khi với trợ lực thủy lực nhưng tỷ số truyền nhỏ

6.5- Dẫn động lái

Dẫn động lái bao gồm hệ thống các thanh, đòn kéo để truyền lực từ cơ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng và để đảm bảo mối quan hệ động học đúng khi quay vòng

Hình thang lái là 1 bộ phận quan trọng của dẫn động lái

6.5.1-Các sơ đồ dẫn động lái đơn giản

Dẫn động lái có trợ lực trên ô tô Auđi 100

6.5.1- Kết cấu các khớp nối dẫn động lái

Kết cấu quan trọng nhất trong

Hướng tác dụng của lò xo:

theo chiều trục của chốt

hoặc theo phương t/tuyến

Sức căng lò xo:

ax

12

Khớp cầu đòn ngang bên

Điều chỉnh thanh lái ngang

6.6- TRỢ LỰC LÁI

6.6.1- Công dụng, phân loại, yêu cầu

Công dụng:

- Để giảm cường độ lao động của lái xe;

- Để tăng tính an toàn chuyển động cho ô tô;

- Giảm tải trọng va đập tác dụng lên vành lái;

Yêu cầu

- Về động học: đảm bảo tính tùy động, đặc trưng bằng mối quan hệ tỷ

lệ thuận giữa góc quay vành lái – góc quay bánh xe dẫn hướng;

- Về lực: tạo ra tác dụng tùy động (tạo cảm giác với mặt đường), biểu hiện khi Mc cần phải Pvl

(Yêu cầu này chỉ được xảy ra khi Pvl  0,025 ÷ 0,1 kN)

6.5.2- Các thông số đánh giá.

a- Chỉ tiêu hiệu quả tác dụng của trợ lực

- Ký hiệu: Э

Trong đó:

- Pvl (P*vl)-Lực đặt trên vành lái khi không có (có) trợ lực;

- Ptl _ Lực do trợ lực tạo ra, quy dẫn lên vành lái

Các thông số đánh giá.

b- Chỉ tiêu về cảm giác

Ký hiệu: 

Trong đó:

 _hệ số cảm giác, đặc trưng cho khả năng cảm giác với mặt đường

khi lái xe;

_vi phân lực tiếp tuyến đặt trên vành lái khi quay vòng, có trợ lực;_vi phân mô men cản quay vòng ở b/x dẫn hướng

Các thông số đánh giá.

c- Chỉ tiêu về độ nhạy cảm

Độ nhạy cảm là thông số về lực tiếp tuyến đặt trên vành lái P*vl và

góc quay vành lái vl ứng với thời điểm trợ lực bắt đầu làm việc.

P*vl = (20  50)N ; vl =(10  15)0 *

- Nguồn năng lượng (2): thường

là bơm dầu có bình chứa liền

khối; các van an toàn; đồng hồ

đo áp suất; bầu lọc…

- Bộ phận phân phối (3): van p/p

có cơ cấu tùy động để điều

khiển và điều chỉnh dòng dầu;

- Nguồn sinh lực (4): xi lanh lực

để điều khiển b/x dẫn hướng

6.6.4- Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái có trợ lực thủy lực

Con trượt nối với thanh lái 12;

Vỏ nối với cần 6 c/c quay vòng;

Xi lanh lực bắt vào khung xe;

Cần đẩy piston  b/x dẫn hướng.

с và d: Khoang phản lực;

Lò xo nén 11 và 7 trong с và d *

Nguyên lý hoạt động:

Khi đi thẳng: cả 3 cửa van đều mở_ứng với vị trí trung gian;

Khi quay VL sang trái:

Thanh 12 đẩy 4 về trước =>2 B; A  3 (Lưu ý: con trượt 4 chỉ bắt đầu dịch chuyển khi lực dọc trục tác dụng lên piston > lực lò xo 7)

B/X 5 quay vòng, đồng thời nhờ phản hồi âm (6), vỏ sẽ dịch chuyển về phía để con trượt 4 lại trở về vị trí trung gian: khi cửa van vừa mở,

pA, cân bằng với pB => bánh xe dẫn hướng lại ngừng quay vòng

Do độ mở các cửa van  nhau =>p(b,c) >p(а,d) khi b/x đang quay vòng và chịu tác dụng của Môđ từ đường => tạo tính tùy động

Tạo cảm giác mặt đg: nhờ 2 khoang с, d thông với а, b qua lỗ tiết lưu

Do trênh lệch áp suất trong các khoang => tạo lực dọc trục tác dụng lên con trượt qua cơ cấu lái vào vành lái: tạo cảm giác mặt đường cho lái xe

t.e: tính tùy động về lực: M c =>  cảm giác cho lái xe

Nguyên lý hoạt động của trợ lực lái.

• Khả năng chống va đập từ đường:

Giả thiết xe đi thẳng, do dao động, b/x dẫn hướng bị lệch phải Do có phản hồi âm từ b/x 5 với vỏ 1 =>vỏ chuyển động tương đối với con trượt =>  áp suất trong b ( cản trở sự quay vòng phải)

• Trợ lực chỉ được làm việc sau khi tác Pvl> Pvlmin xác định

Yêu cầu này nhằm ngăn không cho trợ lực làm việc dưới tác dụng của các lực dao động nhỏ truyền từ b/x dẫn hướng đến

Thực hiện y/c này nhờ:

+ lò xo 7 và 11: khi lực dọc trục truyền từ b/x dẫn hướng vào van phân phối < Plx, bộ trợ lực không làm việc;

+ và các khoang phản lực c và d.

Kết nối bộ trợ lực (VPP, XLL) vào hệ thống lái (cụ thể, vào CCL) có thể

có các cách khác nhau:

Kết nối của mạch trợ lực vào hệ thống lái

Bố trí trợ lực vào hệ thống lái theo kiểu kết nối song song và có

• Ưu – nhược điểm từng sơ đồ:

+ Phương pháp bố trí XLL+VPP chung 1 khối:

- kết cấu gọn, dễ bố trí;

Tuy nhiên, nhược:

- khó chế tạo cụm chi tiết (vừa là XLL+VPP vừa là cơ cấu lái)

+ Cách bố trí riêng biệt:

Xi lanh lực thuộc phần dẫn động;

Van phân phối thuộc cơ cấu lái

Kiểu này sử dụng cho ô tô có trọng lượng lớn

Xi lanh lực chịu tác động của tải trọng động và giảm tải được cho các chi tiết (dẫn động và cơ cấu lái ) đứng sau nó;

Có thể sử dụng riêng từng cụm chi tiết cho các kết cấu khác

Tuy nhiên, cần nhiều đường ống dẫn =>tăng khả năng hư hỏng

6.6.5- Kết cấu các cụm chính của trợ lực

a-Bơm dầu

Phần lớn là kiểu bơm cánh gạt; được dẫn động từ động cơ

Áp suất làm việc: (6,5  7)Mpa, điều chỉnh bằng van bi 20

b-Van phân phối và xi lanh lực

Van phân phối trên ô tô du lịch thường là kiểu van xoay; trên xe tải là kiểu van trượt

Van trượt có thể bố trí riêng biệt hoặc chung 1 cụm với CCL và XLL.Nguyên lý hoạt động:

- Khi đi thẳng;

- Khi quay vòng;

- Khi bơm không hoạt động hoặc đánh tay lái gấp;

- Tính tùy động

Kết cấu các cụm chính của trợ lực: Bơm dầu kiểu cánh gạt.

Các sơ đồ bố trí trợ lực trong hệ thống lái.

b-VPP + CCL chung; XLL đặt riêng a-VPP+XLL+ CCL chung

Kết cấucác cụm chính của trợ lực: Kiểu van xoay

1-Thanh xoắn; 2-Thân van trong; 3-Thân van

ngoài; 4-Bánh răng; 5-Nắp chụp; 6-Vỏ;

7-Then; A,B-Đường dầu đến khoang A,B;

T-Đường dầu hồi; P-T-Đường dầu cao áp.

Kết cấucác cụm chính của trợ lực:

Cơ cấu lái vít-đai ốc –thanh răng-cung răng và VPP kiểu con trượt.

Kiểu VPP, XLL , CCL bố trí chung trong 1 cụm

б-vòng phải

в-vòng trái

a-đi thẳng

Loại VPP, CCL, XLL đặt riêng biệt từng cụm

Câu hỏi ôn tập hệ thống lái

• Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống lái;

• Nêu sơ đồ nguyên lý một hệ thống lái;

• Nêu và phân tích các thông số đánh giá hệ thống lái;

• Nêu các yêu cầu cơ bản đối vơi cơ cấu lái;

• Phân tích đặc điểm kết cấu một số cơ cấu lái;

• Vẽ các sơ đồ dẫn động lái kiểu đơn giản;

• Phân tích đặc điểm kết cấu các khớp nối dẫn động lái;

• Nêu công dụng, yêu cầu của dẫn động lái;

• Nêu các sơ đồ dẫn động lái có trợ lực và yêu cầu đối với nó;

• Công dụng HT lái có trợ lực? Các chỉ tiêu đánh giá HT lái có trợ lực

• Trình bày BTC hệ thống lái có trợ lực

• Vẽ sơ đồ HT lái có trợ lực và trình bày nguyên lý hoạt động của nó

• Trình bày kết cấu các cụm chính của trợ lực lái