NGHIÊN CỨU CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 1.1. Hệ thống lái cơ bản 1.1.1. Khái niệm Hệ thống lái là hệ thống giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động của ô tô đi thẳng, quay vòng hoặc rẽ trái, rẽ phải theo tác động của người lái lên vô lăng. Hệ thống lái tham gia cùng các hệ thống khác thực hiện điều khiển ô tô và đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông khi ô tô chuyển động. Các bộ phận chính của hệ thống lái. + Cơ cấu lái, vô lăng, trục lái: Truyền mô men do người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái. + Dẫn động lái: Truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo động học quay vòng đúng. + Trợ lực lái: Có thể có hoặc không. Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng của người lái. 1 Thường được sử dụng trên các xe đời mới, xe tải trọng lớn... 1.1.2. Yêu cầu Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau. Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định, không bị nhao lái sang hai bên khi đang chuyển động thẳng. + Các bánh xe dẫn hướng phải đảm bảo về áp suất, độ mòn và ổn định. + Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiện làm việc, mọi chế độ chuyển động. Đảm bảo tính cơ động cao: tức là xe có khả năng quay vòng tốt, bán kính quay vòng nhỏ thuận tiện trên diện tích nhỏ. Đảm bảo động học quay vòng đúng: Để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp, giảm tính ổn định của xe. Giảm các va đập từ đường lên vô lăng khi xe chuyển động trên đường xóc, gồ ghề hay chướng ngại vật. Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện giúp người lái thoải mái và không tốn nhiều sức lực trong việc lái xe. Cơ cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sửa chữa. 2 1.1.3. Phân loại hệ thống lái Theo phương pháp quay vòng. + 2 bánh trước dẫn hướng: Được sử dụng phổ biến nhất trên xe con, xe du lịch, xe tải nhỏ và vừa... + 4 bánh trước dẫn hướng: Sử dụng trên các xe tải có trọng tải lớn. + 2 bánh sau dẫn hướng. + 4 bánh trước và sau dẫn hướng. + Kiều bẻ gãy thân xe. Theo vị trí vô lăng. + Vô lăng bố trí bên trái. + Vô lăng bố trí bên phải. Tùy thuộc vào luật của các nước mà bố trí khác nhau nhằm thuận lợi cho người lái dễ quan sát, nhất là khi vượt xe. Theo kết cấu cơ cấu lái. + Trục vít – cung răng. + Trục vít – chốt quay. + Trục vít – con lăn. + Bánh răng – thanh răng. + Thanh răng liên hợp (Trục vít – liên hợp ecu bi – cung răng). Theo cơ cấu trợ lực. +Trợ lực cơ khí. + Trợ lực thủy lực. + Trợ lực hòa khí (khí nén hoặc chân không). + Trợ lực điện. + Trợ lực thủy lực điện. 3 1.1.4. Cấu trúc cơ bản và nguyên lý làm việc hệ thống lái thông thường 1.1.4.1. Cấu trúc cơ bản Mặc dù hệ thống lái ô tô ngày nay hết sức đa dạng và phong phú về nguyên lý cũng như về kết cấu, từ hệ thống lái của xe con, xe tải, loại xe sử dụng treo độc lập hay phụ thuộc về cơ bản chúng đều có 4 bộ phận chính sau: Vành lái, trục lái, cơ cấu lái, dẫn động lái. + Sơ đồ kết cấu 1 hệ thống lái đơn giản. Hình 1.1 Hệ thống lái đơn giản 1. Vành lái 2. Trục lái 3. Cơ cấu lái 4. Khung xe 5. Các cơ cấu dẫn động lái 1.1.4.2. Cách bố trí hệ thống lái trên xe Hình 1.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Các bộ phận chính của hệ thống lái Vành lái: + Là bộ phận đặt trên buồng lái có nhiệm vụ tiếp nhận mô men quay của người lái và truyền cho trục lái. Vành tay lái có cấu trúc tương đối giống nhau trên các loại xe bao gồm vành hình tròn bên trong bằng thép và được bọc bằng nhựa hoặc da. Lắp ghép với trục lái bằng then hoa, ren và đai ốc. Ngoài chức năng chính là tiếp nhận mô men quay từ người lái vành lái còn là nơi bố trí một số bộ phận như còi, túi khí và các nút điều khiển khác. + Vành lái phải đảm bảo vững chắc và tính thẩm mỹ với nội thất xe. 4 Trục lái: + Bao gồm trục lái chính làm nhiệm vụ truyền mô men từ vành lái đến cơ cấu lái. Đầu trên của trục lái chính được làm thon và xẻ răng cưa, vành lái được siết chặt vào trục lái bằng đai ốc. Đầu dưới của trục lái chính được nối với cơ cấu lái bằng khớp nối mềm hoặc khớp nối các đăng để giảm thiểu chấn động từ mặt đường lên vành tay lái. + Ngoài chức năng trên trục lái còn là nơi bố trí các cần điều khiển đèn chiếu sáng, xi nhan, gạt mưa và nước rửa kính. + Trục lái phải đảm bảo độ cứng để truyền mô men từ vành lái đến cơ cấu lái và đảm bảo giảm các rung động trong khi chuyển động từ mặt đường lên vành lái, trục lái cần có kết cấu gọn bố trí hợp lý. + Hiện nay kết cấu trục lái rất đa dạng, đa số các xe sử dụng loại trục gãy được cấu tạo từ các trục có khớp nối các đăng. 4 Cấu tạo 1 trục lái.

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Ô TÔ 1

MỤC LỤC 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 5

DANH MỤC VIẾT TẮT 7

LỜI NÓI ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 9

1.1 Hệ thống lái cơ bản 9

1.1.1 Khái niệm 9

1.1.2 Yêu cầu 9

1.1.3 Phân loại hệ thống lái 10

1.1.4 Cấu trúc cơ bản và nguyên lý làm việc hệ thống lái thông thường11 1.2 Hệ thống lái có trợ lực 19

1.2.1 Khái niệm hệ thống lái có trợ lực 19

1.2.2 Yêu cầu 20

1.2.3 Thành phần cấu tạo 20

1.2.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực 21

1.2.5 Hệ thống lái trợ lực điện 25

1.2.6 Ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điện so với hệ thống lái trợ lực thủy lực 28

1.3 Kết luận chương 1 28

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS 2014 29

2.1 Giới thiệu về xe ô tô TOYOTA VIOS 2014 29

2.1.1 Bảng thông số kĩ thuật xe Toyota Vios 2014 1.5E .31

2.2 Đặc điểm kết cấu một số bộ phận hệ thống lái xe Toyota Vios 2014.35

2.2.1 Vô lăng 39

2.2.2 Cơ cấu lái 40

2.2.3 Trục lái 42

2.2.4 Đặc điểm cấu tạo của các cảm biến trên xe 44

2.2.5 Kết cấu động cơ điện 1 chiều 46

2.2.6 Đặc điểm cấu tạo của thước lái 47

2.2.7 Đặc điểm cấu tạo rô tuyn 47

2.2.8 Cảm biến, rơ le điều khiển 48

2.3 Kết luận chương 2 49

CHƯƠNG 3 NHỮNG HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN VÀ BIỆN PHÁP BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS 2014 50

3.1 Các yêu cầu chung 50

3.2 Bảng các triệu chứng hư hỏng của trục lái, trợ lực lái 51

3.3 Cách kiểm tra và khắc phục hư hỏng 54

3.3.1 Quy trình kiểm tra sự cố 54

3.3.2 Kiểm tra lốp 54

3.3.3 Đo chiều cao xe 55

3.3.4 Kiểm tra góc đặt bánh xe 56

3.3.5 Cơ cấu lái hư hỏng 61

3.4 Tháo lắp cụm cơ cấu lái 62

3.5 Kết luận chương 3 67

KẾT LUẬN 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống lái đơn giản 11

Hình 1.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe 12

Hình 1.3 Các chi tiết của trục lái 13

Hình 1.4 Cơ cấu gật gù của trục lái 15

Hình 1.5 Cơ cấu trượt của trục lái 16

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc 17

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 19

Hình 1.8 Cụm bơm của hệ thống lái trợ lực thủy lực 21

Hình 1.9 Hình tháo rời của bơm trợ lực kiểu phiến gạt 22

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lí làm việc hệ thống lái trợ lực thủy lực 23

Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lí làm việc của bơm 24

Hình 1.12 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái trợ lực điện 26

Hình 2.1 Hình dáng bên ngoài xe VIOS 2014 30

Hình 2.2 Sơ đồ tổng thể xe 30

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống lái xe Vios 2014 36

Hình 2.4 Bộ trợ lực lái điện 37

Hình 2.5 Sơ đồ mạch hệ thống lái điện 38

Hình 2.6 Túi khí an toàn 39

Hình 2.7 Cơ cấu lái bánh răng thanh răng 41

Hình 2.8 Kết cấu bánh răng thanh răng 42

Hình 2.9 Trục lái 43

Hình 2.10 Cảm biến tốc độ xe 44

Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến mô men vành quay tay lái 45

Hình 2.12 Sơ đồ cấu tạo mô tơ trợ lực điện 46

Hình 2.13 Thước lái 47

Hình 2.14 Rô tuyn lái ngoài 48

Hình 3.1 Độ chụm bánh xe ảnh hưởng đến độ êm của xe khi vận hành 57

Hình 3.2 Camber ảnh hưởng đến độ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường 58

Hình 3.3 Xe có xu hướng nhao về bánh xe có Caster nhỏ hơn 59

EPS: Electric Power Steering

ECU: Engine Control Unit bộ điều khiển điện tưECM: Engine Control Module

CAN: Control Area Network

DLC3: Data Link Connector 3

ĐÈN BÁO P/S: Power Steering

DTC: Diagnostic Trouble Code

LỜI NÓI ĐẦU

Để đảm bảo an toàn khi ô tô chuyển động trên đường, người vận hànhphải có kinh nghiệm xư lí và thành thạo các thao tác điều khiển Mặt khác, đểthuận tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ô tô phải đảmbảo tính năng an toàn cao Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyểnđộng của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phươngchuyển động thẳng hay chuyển động cong của ô tô khi cần thiết

Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡngsưa chữa Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kếtcấu và nguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái

Đề tài: Nghiên cứu chẩn đoán hệ thống lái ô tô Toyota Vios 2014

Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề sau:

- Khảo sát hệ thống lái

- Bảo dưỡng sưa chữa

Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứukết cấu và nguyên lí làm việc cũng như công dụng, phân loại, yêu cầu chung củacác chi tiết cũng như từng cụm chi tiết

Từ những vấn đề đó, với kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình củaThầy Lê Đức Hiếu nên em quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên Cứu Chẩn Đoán

Hệ Thống Lái Trên Xe Toyota Vios 2014”

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Đức Hiếu và các thầy trong khoa đãgiúp đỡ, hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ ántốt nghiệp của mình

Hà Nội, ngày tháng năm2021

Sinh viên thực hiện

+ Cơ cấu lái, vô lăng, trục lái: Truyền mô men do người lái tác dụng lên vôlăng đến dẫn động lái.

+ Dẫn động lái: Truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫnhướng và đảm bảo động học quay vòng đúng

+ Trợ lực lái: Có thể có hoặc không Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng củangười lái.[ CITATION LêV17 \l 1033 ]

Thường được sư dụng trên các xe đời mới, xe tải trọng lớn

1.1.2 Yêu cầu

Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau

- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định, không bị nhao lái sang hai bên khiđang chuyển động thẳng

+ Các bánh xe dẫn hướng phải đảm bảo về áp suất, độ mòn và ổn định

+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiệnlàm việc, mọi chế độ chuyển động

- Đảm bảo tính cơ động cao: tức là xe có khả năng quay vòng tốt, bán kínhquay vòng nhỏ thuận tiện trên diện tích nhỏ

mòn lốp, giảm tính ổn định của xe.

- Giảm các va đập từ đường lên vô lăng khi xe chuyển động trên đường xóc,

gồ ghề hay chướng ngại vật

- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện giúp người lái thoải mái và không tốn nhiềusức lực trong việc lái xe

- Cơ cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sưa chữa.[ CITATION Ngu10 \l 1033 ]

1.1.3 Phân loại hệ thống lái

- Theo phương pháp quay vòng

+ 2 bánh trước dẫn hướng: Được sư dụng phổ biến nhất trên xe con, xe dulịch, xe tải nhỏ và vừa

+ 4 bánh trước dẫn hướng: Sư dụng trên các xe tải có trọng tải lớn

+ 2 bánh sau dẫn hướng

+ 4 bánh trước và sau dẫn hướng

+ Kiều bẻ gãy thân xe

- Theo vị trí vô lăng

+ Vô lăng bố trí bên trái

+ Vô lăng bố trí bên phải

Tùy thuộc vào luật của các nước mà bố trí khác nhau nhằm thuận lợi chongười lái dễ quan sát, nhất là khi vượt xe

- Theo kết cấu cơ cấu lái

+ Trục vít – cung răng

+ Trục vít – chốt quay

+ Trục vít – con lăn

+ Bánh răng – thanh răng

+ Thanh răng liên hợp (Trục vít – liên hợp ecu bi – cung răng)

- Theo cơ cấu trợ lực.

cơ cấu lái, dẫn động lái

+ Sơ đồ kết cấu 1 hệ thống lái đơn giản

Hình 1.1 Hệ thống lái đơn giản

1 Vành lái 2 Trục lái

3 Cơ cấu lái 4 Khung xe

5 Các cơ cấu dẫn động lái

Hình 1.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe

Các bộ phận chính của hệ thống lái

- Vành lái:

+ Là bộ phận đặt trên buồng lái có nhiệm vụ tiếp nhận mô men quay củangười lái và truyền cho trục lái Vành tay lái có cấu trúc tương đối giống nhautrên các loại xe bao gồm vành hình tròn bên trong bằng thép và được bọc bằngnhựa hoặc da Lắp ghép với trục lái bằng then hoa, ren và đai ốc Ngoài chứcnăng chính là tiếp nhận mô men quay từ người lái vành lái còn là nơi bố trí một

số bộ phận như còi, túi khí và các nút điều khiển khác

+ Vành lái phải đảm bảo vững chắc và tính thẩm mỹ với nội thất xe.[ CITATION Ngu1 \l 1033 ]

- Trục lái:

+ Bao gồm trục lái chính làm nhiệm vụ truyền mô men từ vành lái đến cơcấu lái Đầu trên của trục lái chính được làm thon và xẻ răng cưa, vành lái được

siết chặt vào trục lái bằng đai ốc Đầu dưới của trục lái chính được nối với cơ cấulái bằng khớp nối mềm hoặc khớp nối các đăng để giảm thiểu chấn động từ mặtđường lên vành tay lái.

+ Ngoài chức năng trên trục lái còn là nơi bố trí các cần điều khiển đèn chiếusáng, xi nhan, gạt mưa và nước rưa kính

+ Trục lái phải đảm bảo độ cứng để truyền mô men từ vành lái đến cơ cấu lái

và đảm bảo giảm các rung động trong khi chuyển động từ mặt đường lên vànhlái, trục lái cần có kết cấu gọn bố trí hợp lý

+ Hiện nay kết cấu trục lái rất đa dạng, đa số các xe sư dụng loại trục gãyđược cấu tạo từ các trục có khớp nối các đăng.[ CITATION Ngu1 \l 1033 ]

Cấu tạo 1 trục lái

Hình 1.3 Các chi tiết của trục lái

1 Phần vành lái 2 Các cần điền khiển đèn, gạt mưa.

3 Cụm khóa điện 4 Vỏ trục lái.

- Cơ cấu lái

Cơ cấu lái có chức năng biến chuyển động quay của trục lái thành chuyểnđộng thẳng dẫn đến các đòn kéo dẫn hướng

Cơ cấu lái sư dụng trên các xe ô tô hiện nay rất đa dạng tuy nhiên để đảm bảothực hiện tốt được chức năng trên thì chúng phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

+ Tỉ số truyền của cơ cấu lái phải đảm bảo phù hợp với từng loại ô tô.+ Có kết cấu đơn giản, tuổi thọ cao và giá thành thấp, dễ dàng tháo lắp vàđiều chỉnh

+ Độ rơ của cơ cấu lái phải nhỏ

- Các kiểu cơ cấu lái:

+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng thanh răng: Có kết cấu đơn giản nên được sưdụng khá rộng rãi trên các loại xe ô tô hiện nay Nó bao gồm một bánh răngnghiêng thông thường được chế tạo liền với trục lái và ăn khớp với một thanhrăng nghiêng, hai đầu của thanh răng có thể liên kết với trực tiếp với các đòn dẫnđộng lái bằng khớp trụ hoặc thông qua hai thanh dẫn động khác bằng được bắt

bu lông

Cơ cấu lái kiểu này có kết cấu gọn tuy nhiên tỉ số truyền nhỏ thích hợp bố trítrên các loại xe nhỏ Độ rơ tay lái nhỏ do được dẫn động trực tiếp hơn so với cácloại cơ cấu lái khác

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít con lăn: Kiểu cơ cấu lái này sư dụng cặp ăn khớptrục vít, con lăn để thực hiện quá trình điều khiển xe chuyển hướng hay quayvòng Ưu điểm của cơ cấu này là có kết cấu gọn, bền và có khả năng chống mòncao

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít êcu bi thanh răng bánh răng

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít chốt khớp.[ CITATION Tài \l 1033 ]

- Cơ cấu dẫn động lái

Cơ cấu dẫn động lái có chức năng truyền chuyển động điều khiển từ hộp cơcấu lái đến hai ngõng quay của hai bánh xe Bảo đảm mối quan hệ cần thiết vềgóc quay của các bánh xe dẫn hướng có động học đúng khi thực hiện quay vòng.Mối quan hệ cần thiết về góc quay của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảobằng kết cấu của hình thang lái

Cơ cấu dẫn động lái bao gồm các thanh dẫn động và các khớp liên kết Tuỳtheo cấu trúc khung gầm của từng xe người ta bố trí các loại cơ cấu dẫn động láikhác nhau

- 1 số cơ cấu khác trên hệ thống lái

+ Bộ phận giảm chấn: Khi chiếc xe gặp tai nạn, bộ phận giảm chấn ngănkhông cho trục lái chính làm tổn thương người lái bằng hai mức độ: Gãy ngaykhi xảy ra va chạm =(primary shock) và hấp thụ lực của thân người lái va vào vôlăng do quán tính (secondary shock)

+ Cơ cấu "gật gù": Cơ cấu "gật gù" cho phép lựa chọn vị trí vô lăng (theohướng thẳng đứng) để thích hợp với vị trí ngồi lái của người lái xe

+ Cơ cấu tay lái nghiêng được phân loại thành loại điểm tựa trên và loại điểmtựa dưới

Hình 1.4 Cơ cấu gật gù của trục lái

+ Cơ cấu trượt: Cơ cấu trượt tay lái cho phép điều chỉnh vị trí vô lăng về phíatrước hoặc về phía sau cho phù hợp với vị trí của người lái xe.[ CITATION Tài \l

1033 ]

Hình 1.5 Cơ cấu trượt của trục lái

1.1.4.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái cơ bản

- Khi muốn đánh lái sang phải hoặc sang trái người lái quay vành tay lái theochiều kim đồng hồ hoặc ngược lại Tùy thuộc vào đánh lái nhiều hay ít mà ngườilái quay nhiều vòng hoặc ít

- Vành tay lái quay truyền chuyển động đến trục lái

- Đầu cuối trục lái được liên kết với cơ cấu lái bằng khớp các đăng

- Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay từ trục lái thành chuyển độngtịnh tiến và chuyền tới cơ cấu dẫn động

- Cơ cấu dẫn động gồm các khớp nối với bánh xe làm quay bánh xe theohướng mong muốn của người lái

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

Với hệ thống treo phụ thuộc, cả hai bánh xe được đỡ bằng một hộp cầu xehoặc dầm cầu xe, vì thế cả hai bánh xe sẽ cùng dao động với nhau khi gặpchướng ngại vật

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc

1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4- Trục ra của cơ cấu lái;

5- Đòn quay đứng; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay ngang; 8- Cam quay; 9- Cạnh bên của hình thang lái; 10- Đòn kéo ngang; 11- Bánh xe;

12- Bộ phận phân phối; 13- Xi lanh lực

Loại hệ thống treo này có những đặc tính sau:

+ Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo dưỡng

+ Có độ cứng vững cao nên có thể chịu được tải nặng

+ Vì có độ cứng vững cao nên khi xe đi vào đường vòng, thân xe ít bịnghiêng.

+ Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng,nhờ thế mà các bánh xe ít bị mòn

+ Vì có khối lượng không được treo lớn nên tính êm dịu của xe khi sư dụng

hệ thống treo phụ thuộc kém

+ Do chuyển động của bánh xe bên trái và bên phải có ảnh hưởng lẫn nhaunên dễ xuất hiện dao động và rung động.[ CITATION Phạ91 \l 1033 ][ CITATION Ngu2 \l 1033 ]

Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.

Hệ thống treo độc lập là một phần nằm trong kết cấu chung của hệ thống treo

nó sẽ làm các nhiệm vụ:

- Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô khi đang dichuyển trên mặt đường xấu

- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh

- Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trongmọi điều kiện chuyển động

Và phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đảm bảo tính êm dịu

- Dập tắt nhanh các dao động

- Có độ bền cao

- Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định

- Không gây nên tải trọng tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ

- Đảm bảo tính ổn định khi xe chuyển.[ CITATION Phạ91 \l 1033 ][ CITATION Ngu2 \l 1033 ]

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- Cớ cấu lái; 4- Trục ra của cơ cấu lái

5- Đòn quay đứng; 6- Bộ phận dẫn hướng; 7- Đòn kéo bê;

8- Đòn lắc; 9- Bánh xe

1.2 Hệ thống lái có trợ lực

1.2.1 Khái niệm hệ thống lái có trợ lực

- Hệ thống lái có trợ lực là hệ thống lái có khả năng tạo 1 lực phụ hỗ trợ lái xequay vòng tay lái Việc trang bị hệ thống trợ lực sẽ mang lại những lợi ích sau: + Giảm nhẹ cường độ lao động của người lái: Khi xe có tải trọng lớn hay ởtốc độ cao việc quay vòng tay lái sẽ rất khó khăn Hệ thống sẽ hỗ trợ 1 phần lực

để quay vòng tay lái nhẹ nhàng

+ Nâng cao tính an toàn cho xe nhờ sự chính xác và dễ dàng trong lái xe + Giảm nhẹ những va đập từ đường lên vành tay lái do đường xóc, mấp mô.[CITATION Pha \l 1033 ]

1.2.2 Yêu cầu

- Bộ trợ lực lái phải đảm bảo lực điều khiển trên vành lái đủ nhỏ để giảm

cường độ lao động nhưng cũng đủ gây cảm giác điều khiển cho người lái

- Khi hệ thống trợ lực hỏng thì hệ thống lái vẫn có thể điều khiển được như hệ

thống lái thông thường

- Kết cấu đơn giản, dễ sưa chữa

1.2.3 Thành phần cấu tạo

- Bất kì trợ lực lái nào cũng có 3 bộ phận chính sau: Nguồn năng lượng, bộphận phân phối và cơ cấu chấp hành

+ Nguồn năng lượng: Cấp năng lượng cho trợ lực có thể là bơm dầu + bình

chứa (đối với loại thủy lực), ắc quy hoặc máy phát (đối với loại điện)

+ Bộ phận phân phối: Dùng để phân phối năng lượng cung cấp cho cơ cấu

chấp hành và đảm bảo tỷ lệ giữa góc quay của vô lăng và góc quay của bánh xe

Bộ phận phân phối có thể là các đường dầu, van hay các mạch điện

+ Cơ cấu chấp hành dùng để tạo lực tác dụng hỗ trợ cho việc quay vành taylái.[ CITATION Ngu10 \l 1033 ]

1.2.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực

- Bình chứa: Chứa và cungcấp dầu trợ lực lái, được lắptrực tiếp vào thân bơm hoặctách biệt Nếu không đượclắp trực tiếp thì sẽ được nốivới thân bơm bằng 2 ốngmềm Nắp bình chứa cóthước đo mức dầu

- Thân bơm:

+ Bơm thuỷ lực là bộ phậncấu thành bộ trợ lực thuỷlực Được dẫn động bởi động cơ bằng đai và puli, nó có chức năng tạo ra áp suấtdầu đủ lớn để cung cấp cho van phân phối dẫn đến các ngã của xylanh lực hỗ trợcho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng

+ Lưu lượng của bơm tỉ lệ với tốc độ của động cơ nhưng lưu lượng dầu đưavào hộp cơ cấu lái được điều tiết nhờ 1 van điều khiển lưu lượng và lượng dầuthừa được đưa trở về đầu hút của bơm

+ Bơm phiến gạt

Cấu tạo của loại bơm phiến gạt

Hình 1.9 Hình tháo rời của bơm trợ lực kiểu phiến gạt

1 - Bình chứa dầu 4 - Rôto quay 7 - Cụm van điều tiết.

2 - Van xả không khí 5 - Trục quay 8 - Vỏ bơm.

3 - Đĩa phân phối 6 - Phiến gạt 9 - Nắp bơm.

Bình chứa dầu (1) được dập bằng thép, là nơi chứa dầu chịu áp suất cao cungcấp cho bơm làm việc Rôto (4) được lắp chặt với trục (5) bằng then, trên rôto cócác rãnh trong các rãnh có chứa các phiến gạt, các phiến gạt này có thể chạy tự

do trong rãnh và được giới hạn bởi đĩa (3) mặt trong của đĩa có dạng hình ô van,mặt ngoài có dạng hình tròn và được cố định với thân bơm (8) bằng bu lông,thông thường thân bơm được đúc bằng gang Lưu lượng của bơm được ổn địnhbăng cụm van điều tiết (7)

- Van điều khiển lưu lượng

Van điều khiển lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu tư bơm tới hộp cơcấu lái, duy trì lưu lượng không đổi mà không phụ thuộc tốc độ củabơm[ CITATION htt \l 1033 ]

- Hệ thống lái có trợ lực sư dụng công suất của động cơ để dẫn động bơm trợlực lái tạo áp suất thuỷ lực Khi xoay vô lăng, sẽ chuyển mạch một đường dẫndầu tại van điều khiển Vì áp suất dầu đẩy pít tông trong xy lanh trợ lái, lực cần

đề điều khiển vô lăng sẽ giảm

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lí làm việc hệ thống lái trợ lực thủy lực

- Hoạt động của bơm trợ lực: Rô to quay trong một vòng cam được gắn chắcvới vỏ bơm Rô to có các rãnh để gắn các cánh bơm được gắn vào các rãnh đó.Chu vi vòng ngoài của rô to hình tròn nhưng mặt trong của vòng cam hình ô van

do vậy tồn tại một khe hở giữa rô to và vòng cam Cánh gạt sẽ ngăn cách khe hởnày để tạo thành một buồng chứa dầu

Cánh bơm bị giữ sát vào bề mặt trong của vòng cam bằng lực ly tâm và ápsuất dầu tác động sau cánh bơm, hình thành một phớt dầu ngăn rò rỉ áp suất từgiữa cánh gạt và vòng cam khi bơm tạo áp suất dầu

Dung tích buồng dầu có thể tăng hoặc giảm khi rô to quay để vận hành bơm.Nói cách khác, dung tích của buồng dầu tăng tại cổng hút do vậy dầu từ bình

Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lí làm việc của bơm

chứa sẽ được hút vào buồng dầu từ cổng hút Lượng dầu trong buồng chứa giảmbên phía xả và khi đạt đến 0 thì dầu trước đây được hút vào buồng này bị ép quacổng xả Có 02 cổng hút và 02 cổng xả Do đó, dầu sẽ hút và xả 02 lần trongtrong một chu kỳ quay của rô to.

- Van điều khiển lưu lượng: Lưu lượng của bơm trợ lực lái tăng theo tỷ lệ vớitốc độ động cơ Lượng dầu trợ lái do pít tông của xi lanh trợ lực cung cấp lại dolượng dầu từ bơm quyết định Khi tốc độ bơm tăng thì lưu lượng dầu lớn hơn cấpnhiều trợ lực hơn và người lái cần tác động ít lực đánh lái hơn Nói cách khác,yêu cầu về lực đánh lái thay đổi theo sự thay đổi tốc độ Đây là điều bất lợi nhìn

từ góc độ ổn định lái Do đó, việc duy trì lưu lượng dầu từ bơm không đổi khôngphụ thuộc tốc độ xe là một yêu cầu cần thiết

Thông thường, khi xe chạy ở tốc độ cao, sức cản lốp xe thấp vì vậy đòi hỏi ítlực lái hơn Do đó, với một số hệ thống lái có trợ lực, có ít trợ lực hơn ở điềukiện tốc độ cao mà vẫn có thể đạt được lực lái thích hợp

Tóm lại, lưu lượng dầu từ bơm tới hộp cơ cấu lái giảm khi chạy ở tốc độ cao

và lái có ít trợ lực hơn Lưu lượng của bơm tăng lên theo mức tăng tốc độ bơmnhưng lượng dầu tới hộp cơ cấu lái giảm Người ta gọi cơ cấu này là loại lái có

điều khiển

- Thiết bị bù không tải: Trong quá trình hoạt động khi ta quay vành tay lái hết

cỡ sang phải hay sang trái, lúc này bơm sẽ tạo ra áp suất dầu lớn nhất, phụ tảitrên bơm tối đa sẽ làm giảm tốc độ không tải của động cơ Để giải quyết vấn đềnày hầu hết trên các bơm trợ lực đều được trang bị thêm thiết bị bù không tải đểtăng tốc độ không tải của động cơ.[ CITATION VũD09 \l 1033 ]

1.2.5 Hệ thống lái trợ lực điện

- Do đòi hỏi tốc độ ngày một cao hơn, chất lượng tốt hơn và yêu cầu giảmnăng lượng tiêu thụ ở phương tiện ngày một gia tăng Để đáp ứng cho các đòihỏi này, việc nghiên cứu và phát triển theo xu hướng cải thiện hệ thống điềukhiển điện điện tư nhằm mục đích nâng cao hơn nữa các chức năng và đặc tínhcủa nó Điểm đặc biệt đó gồm hai đề xuất là giới thiệu lôgíc toán học và hệ thốnglái chuyên sâu phù hợp với môi trường xe chạy bằng cách thay đổi các trợ lựccho phù hợp với điều kiện giao thông hoặc điều kiện bề mặt đường để tạo cảmgiác nhạy bén khi lái xe Vấn đề quan trọng nhất là khả năng phản ứng tức thờicủa trợ lực lái, gây cảm giác cho người lái làm họ phải chú ý đến sự biến đổi dophản lực lái gây ra Như vậy, hệ thống cung cấp cho người lái xe các thông tincần lưu ý trong điều kiện vận hành của phương tiện, ví dụ: Sự biến đổi vận tốc

và gia tốc, phản lực lái, không chỉ cải thiện mối quan hệ giữa người lái vàphương tiện mà còn có thể tạo ra sự phù hợp giữa cảm giác của người lái và hệthống lái, nhưng chức năng tự động bù khi phương tiện có những biến đổi khôngđồng đều mà nguyên nhân do sự xáo trộn gây ra cũng có thể được giải quyết

- Trợ lực lái điện (EPS - Electric Power Steering) là một hệ thống điện hoànchỉnh làm giảm đáng kể sức cản hệ thống lái bằng cách cung cấp dòng điện trựctiếp từ mô tơ điện tới hệ thống lái Thiết bị này bao gồm có cảm biến tốc độ xe,một cảm biến lái (mô men, vận tốc góc), bộ điều khiển điện tư ECU và một mô

tơ Tín hiệu đầu ra từ mỗi cảm biến được đưa tới ECU có chức năng tính toánchế độ điều khiển lái để điều khiển hoạt động của môtơ trợ lực.

- Trợ lái thuỷ lực sư dụng công suất động cơ để tạo áp suất thuỷ lực và tạomômen trợ lực, do vậy làm tăng phụ tải động cơ, dẫn đến tốn nhiên liệu mà hệthống trợ lực điện dùng mô tơ điện nên không cần công suất động cơ và làm choviệc tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn.[ CITATION Ngô \l 1033 ]

- Ta có 2 kiểu bố trí mô tơ điện: + Bố trí trên trục lái

+ Bố trí trên cơ cấu lái

Cơ cấu giảm tốc bao gồm trục vít và bánh vít, mô men do rôto động cơ điện tạo

ra được truyền tới cơ cấu giảm tốc sau đó được truyền tới trục lái chính Trục vítđược đỡ trên các ổ đỡ để giảm độ ồn và tăng tuổi thọ làm việc, khớp nối đảm bảocho việc nếu động cơ bị hư hỏng thì trục lái chính và cơ cấu giảm tốc không bịkhóa cứng lại và hệ thống lái vẫn có thể hoạt động được

+ Cảm biến mô men quay trục lái.

Cấu tạo của cảm biến mô men trục lái Khi người lái xe điều khiển vô lăng,

mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến mô men thông qua trục láichính Người ta bố trí vòng phát hiện một và hai trên trục sơ cấp phía vô lăng vàvòng phát hiện thứ ba trên trục thứ cấp Trục sơ cấp và trục thứ cấp được nối vớinhau bằng một thanh xoắn

Các vòng phát hiện có cuộn dây phát hiện kiểu không tiếp xúc trên vòng ngoài

để hình thành một mạch kích thích Khi tạo ra mô men lái thanh xoắn bị xoắn tạo

ra độ lệch pha giữa vòng phát hiện thứ hai và ba Dựa trên độ lệch pha này mộttín hiệu tỉ lệ với mô men được đưa vào ECU Dựa trên tín hiệu này ECU tínhtoán mô men trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động mô tơ điện với một cường độ,chiều và thời điểm cần thiết

- Rơle điều khiển

Rơle điều khiển có chức năng nhận tín hiệu điều khiển từ ECU và cung cấpđiện cho động cơ điện một chiều hoạt động và ngắt điện ngừng quá trình trợ lực.ECU EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến, đánh giá chung tình trạng của xe vàquyết định dòng điện cần thiết để đưa vào động cơ điện một chiều để trợ lực.ECU ABS nhận biết tốc độ của xe và đưa tới ECU EPS

ECU động cơ nhận biết tốc độ của động cơ và đưa tới ECU EPS

Trong trường hợp hệ thống có sự cố ECU EPS sẽ gưi tín hiệu tới rơle bật sángđèn trên trên đồng hồ táp lô.[ CITATION Tài \l 1033 ]

1.2.6 Ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điện so với hệ thống lái trợ lực

- Bơm dầu của hệ thống lái trợ lực thủy lực được dẫn động từ động cơ do đótiêu hao công suất động cơ Còn mô tơ điện của hệ thống trợ lực điện dùng điện

từ ắc quy hoặc máy phát

- Hệ thống lái trợ lực thủy lực phức tạp do đó sưa chữa khó khăn Nhiều hưhỏng do đường dẫn dầu, rò rỉ dầu trợ lực

1.3 Kết luận chương 1

Kết thúc chương 1 cho chúng ta biết rõ về khái niệm, yêu cầu, phân loại, cấutrúc và nguyên lý làm việc của hệ thống lái thông thường để có cái nhìn sơ lượcnhất về hệ thống lái Giúp chúng ta hiểu thêm về hệ thống lái có trợ lực Biếtđược hệ thống lái trợ lực thủy lực hoạt động thế nào và hệ thống lái trợ lực điệnhoạt động ra làm sao Và một số ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điện so với hệthống lái trợ lực thủy lực

ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS 2014

2.1 Giới thiệu về xe ô tô TOYOTA VIOS 2014

Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho dòngSoluna ở thị trường Đông Nam Á và Trung Quốc

Thế hệ Vios đầu tiên là một phần trong dự án hợp tác giữa các kĩ sư TháiLan và những nhà thiết kế Nhật của Toyota được sản xuất tại nhà máyToyota Gateway, tỉnh Chachoengsao, Thái Lan

Toyota Vios 2014 là mẫu thế hệ mới sư dụng động cơ 1.5 lít, công suất 109 mãlực tại vòng tua máy 6000 vòng/phút Xe sư dụng hệ thống trợ lực lái điện giúptiết kiệm nhiên liệu Hệ thống treo MacPherson.[ CITATION htt1 \l 1033 ]

So với thế hệ trước, Vios 2014 đã mở rộng kích thước về chiều dài và chiềucao khá nhiều so với thế hệ cũ Xe sở hữu kích thước tổng thể dài x rộng x caotương ứng 4.410x1.700x1.475 (mm), khoảng cách trục cơ sở là 2.550 mm

Kích thước tổng thể của thế hệ cũ tương ứng 4.300x1.700x1.460 (mm) Điềunày mang đến không gian cabin rộng rãi cho hàng ghế trước Hàng ghế sau vớichiều dài tăng thêm giúp cho khoảng để chân cực kỳ rộng rãi [ CITATIONhtt3 \l 1033 ]

Tuy nhiên, với thiết kế mặt ghế sau khá bằng phẳng khiến cho khoảng chiềucao ở vị trí này bị ảnh hưởng khá lớn Với những người có chiều cao 1m7 sẽ dễdàng "đụng nóc" khi ngồi thẳng lưng Sẽ gây khó chịu khi di chuyển xa

Một nhược trừ khác trong thiết kế ghế ngồi của Vios 2014 là bệ tì gác tay giữahai vị trí ghế trước bị tụt về phía sau khiến người ngồi khó có thể gác tay lênđúng vị trí này được

Xe có các phiên bản khác nhau, với những đặc điểm nhận dạng như các chitiết mạ crom hay vành xe khác kích thước Chiếc xe hạng nhỏ có kích thước tổng

thể là 4410 mm dài, 1700 mm rộng và 1475 mm cao Khoảng sáng gầm xe 145mm.

Hình 2.13 Hình dáng bên ngoài xe VIOS 2014

Hình 2.14 Sơ đồ tổng thể xe

2.1.1 Bảng thông số kĩ thuật xe Toyota Vios 2014 1.5E [ CITATION

htt3 \l 1033 ]

+ Thông số kĩ thuật hệ thống lái

Kiểu xe VIOS 2014 1.5EKiểu trợ lực Cảm nhận tốc độ xe

Cơ cấu lái Trục vít, thanh răng

Chiều rộng cơ sở Trước/Sau mm 1470/1460

Công suất tối đa kW( HP)/rpm 80( 107 )/6000

Momen xoắn tối đa Nm/rpm 141/4200

Hệ số cản không khí - 0.28

Tiêu chuẩn khí xả - EURO 4

+ Ngoại thất

Cụm đèn trước - Halogen; Phản xạ đachiều

Đèn sương mù phía

Đèn sương mù phía sau - Có

Đèn báo phanh trên cao - Có

Gương chiếu hậu bên

ngoài

Chỉnh điện - Có

Tích hợpđèn báo rẽ - Có

Hàng ghê trước

Ghế ngườilái - Chỉnh tay 6 hướng

Ghế hànhkhách - Chỉnh tay 4 hướng

Hàng ghế sau - Gập lưng ghế 60:40

Hệ thống điều hòa - Chỉnh tay

Hệ thống âm thanh

-CD 1 đĩa, 4 loa,AM/FM,MP3/WMA/AAC,kết nốiUSB/AUX/Bluetoot

hCưa sổ điều chỉnh điện - Có ( 1 chạm và