ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN TOYOTA INNOVA 2016 G

- KÈM BẢN VẼ CAD (nếu giao dịch qua zalo 0985655837) HỆ THỐNG LÁI TRÊN TOYOTA INNOVA 2016 GNhư chúng ta biết, ô tô với đặc điểm có tính cơ động và linh hoạt cao đãtrở thành phương tiện rất cần thiết trong ngành giao thông vận tải. Ngày nay, ô tôlà một thành viên không thể thiếu của xã hội. Ô tô đã đóng góp một vai trò chínhtrong sự phát triển công nghiệp và kinh tế. Đồng thời, nó còn là phương tiệnnâng cao tiện nghi đời sống và hỗ trợ giao lưu, phát triển văn hóa xã hội. Do vậy,khi đủ điều kiện để làm đồ án tốt nghiệp, e đã chọn thực hiện đề tài: “Nghiêncứu hệ thống trợ lực lái thuỷ lực xe ô tô Toyota Innova G 2016”.

` TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ -

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI THỦY

LỰC TRÊN XE TOYOTA INNOVA G 2016

PHỤ LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 6

1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI 6

1.1.2 Phân loại hệ thống lái 6

1.1.3 Yêu cầu hệ thống lái 7

1.1.4 Cấu trúc cơ bản và nguyên lý làm việc hệ thống lái thông thường 8

1.1.5 Động học lái cơ bản được sử dụng trên các xe cơ giới hiện nay 14

1.2 HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC 15

1.2.1 Khái niệm hệ thống lái có trợ lực 15

1.2.2 Yêu cầu 16

1.2.3 Thành phần cấu tạo 17

1.2.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực 17

1.2.5 Hệ thống lái trợ lực điên 21

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI THUỶ LỰC 28

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TOYOTA INNOVA G 2016 28

2.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG 34

2.2.1 Bơm thuỷ lực loại cánh gạt 34

2.2.2 Cụm van phân phối 39

2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI THUỶ LỰC 41

2.3.1 Khi tay lái ở vị trí trung gian 41

2.3.2 Khi tay lái quay vòng sang trái 42

2.3.4 Khi tay lái quay vòng sang phải 43

CHƯƠNG III: BẢO DƯỠNG SỮA CHỮA HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI TOYOTA INNOVA G 2016 45

3.1 MỘT SỐ HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 45

3.1.1 Tay lái trợ lực bị nặng 45

3.1.2 Chảy dầu ở thước lái 45

3.1.3 Trợ lực lái làm việc nhưng lực trợ lực nhỏ 45

3.1.4 Lực trợ lực nhỏ và không đều khi quay vòng về hai phía 46

2

3.1.5 Mất trợ lực lái: 47

3.1.6 Có tiếng ồn khi bơm làm việc 47

3.1.7 Dây đai chùng 47

3.1.8 Chảy dầu ở các đệm phớt 48

3.1.9 Dầu chảy qua lỗ thông hơi của bơm 48

3.1.10 Dầu nóng quá gây lọt dầu 48

3.2 MỘT SỐ NỘI DUNG BẢO DƯỠNG CHÍNH 49

3.2.1 Kiểm tra điều chỉnh độ võng dây đai của bơm dầu trợ lực lái 49

3.2.2 Kiểm tra dầu trợ lực 49

3.2.3 Thay dầu trợ lực lái 50

3.2.4 Kiểm tra áp suất dầu trợ lực lái 50

3.3 THÁO KIỂM TRA HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI 51

3.3 KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

KẾT LUẬN CHUNG 59

Danh mục hình ảnh Hình 1 1: Hệ thống lái đơn giản 8

Hình 1 2: Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe 9

Hình 1 3: Các chi tiết của trục lái 10

Hình 1 4: Cơ cấu gật gù của trục lái 12

Hình 1 5: Cơ cấu trượt của trục lái 13

Hình 1.6: Hệ thống lái thanh răng trợ lực thuỷ lực 17

Hình 1.2: Bơm trợ lực lái thuỷ lực 19

Hình 1.3: Các loại van điều khiển của hệ thống lái trợ lực thuỷ lực 19

3

Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống trợ lực lái điện 23

Hình 1.5: Động cơ điện 1 chiều 24

Hình 1.6: Cấu tạo cảm biến mô men trục lái 25

Hình 1.7: Cách bố trí các cảm biến trên xe 26

Hình 2.1: Tuyến hình xe Toyota Innova G 2016 28

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí chung của hệ thống lái 33

Hình 2.3: Cấu tạo của bơm loại cánh gạt 36

Hình 2.4: Cấu tạo của cụm bơm trợ lực lái thuỷ lực 39

Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo của van phân phối 40

Hình 2.6: Van xoay ở vị trí trung gian 41

Hình 2.7: Van xoay hoạt động quay trái 42

HÌnh 2.8: Van hoạt động quay phải 43

4

MỞ ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là một điều kiện cần để các sinh viên sau khi hoàn thành khóa học có thể tốt nghiệp Vào học kỳ cuối, những sinh viên đủ điều kiện sẽ được làm đồ án tốt nghiệp Thực hiện đề tài tốt nghiệp là cơ hội để sinh viên tổ hợp kiến thức, thể hiện khả năng, tìm hiểu thực tế và trau dồi thêm những kỹ năng cần thiết trước khi chính thức ra trường

Như chúng ta biết, ô tô với đặc điểm có tính cơ động và linh hoạt cao đã trở thành phương tiện rất cần thiết trong ngành giao thông vận tải Ngày nay, ô tô

là một thành viên không thể thiếu của xã hội Ô tô đã đóng góp một vai trò chính trong sự phát triển công nghiệp và kinh tế Đồng thời, nó còn là phương tiện nâng cao tiện nghi đời sống và hỗ trợ giao lưu, phát triển văn hóa xã hội Do vậy, khi đủ điều kiện để làm đồ án tốt nghiệp, e đã chọn thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hệ thống trợ lực lái thuỷ lực xe ô tô Toyota Innova G 2016”

Được sự hướng dẫn tận tình và xuyên suốt của thầy giáo: Nguyễn Minh Tiến, sự giúp đỡ các thầy cô trong bộ môn cơ khí ô tô, cùng sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành được đề tài của mình Tuy nhiên, do kiến thức, kinh nghiệm, thời gian và điều kiện có hạn, nên đề tài của em còn rất nhiều sai xót và còn nhiều vấn đề chưa giải quyết triệt để Vì vậy, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô để em có thể hoàn thành tốt hơn nữa đề tài của mình

Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn chân thành và chúc sức khỏe đến thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Minh Tiến, các thầy cô giáo khoa cơ khí ô tô và các bạn

bè đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài này

Sinh viên thực hiện Hoàng Đình Điệp

5

Hệ thống lái thông dụng bao gồm cơ cấu điều khiển (vành lái, trục lái), cơ cấu lái

và các đòn dẫn động tạo khả năng chuyển hướng cho các bánh xe xung quanh trụ đứng

Trong quá trình chuyển động, hệ thống lái có ý nghĩa quan trọng thông qua việc nâng cao an toàn điều khiển và chất lượng chuyển động do vậy hệ thống lái ngày càng được hoàn thiện nhất là khi xe chạy đạt tốc độ lớn

1.1.2 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

6

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

1.1.3 Yêu cầu hệ thống lái

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

7

- 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

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 của hệ thống lái thông thường

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

8

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 momen 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 momen 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

- Trục lái:

+ Bao gồm trục lái chính làm nhiệm vụ truyền momen 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

9

khớp nối mềm hoặc khớp nối các đăng để giảm thiều 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 momen 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

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

5 Khớp các đăng 6 Trục các đăng 7 Khớp cao su

10

- Cơ cấu lái

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

Cơ cấu lái sử dụng trên các xe ô tô hiện nay rất đa dạng tuy nhiên để đảm bảo thực 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 và điều 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 sử dụng khá rộng rãi trên các loại xe ô tô hiện nay Nó bao gồm một bánh răng nghiêng thông thường được chế tạo liền với trục lái và ăn khớp với một thanh răng

nghiêng, hai đầu của thanh răng có thể liên kết với trực tiếp với các đòn dẫn động 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 trí trên các loại xe nho Độ dơ tay lái nhỏ do được dẫn động trực tiếp hơn so với các loại

cơ cấu lái khác

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít con lăn: Kiểu cơ cấu lái này sử dụng cặp ăn khớp trục vít, con lăn để thực hiện quá trình điều khiển xe chuyển hướng hay quay vòng

Ưu điểm của cơ cấu này là có kết cấu gọn, bền và có khả năng chống mòn cao + Cơ cấu lái kiểu trục vít êcu bi thanh răng bánh răng

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít chốt khớp

- Cơ cấu dẫn động lái

Cơ cấu dẫn động lái có chức năng truyền chuyển động điều khiển từ hộp cơ cấu lái đến hai ngõng quay của hai bánh xe Bảo đảm mối quan hệ cần thiết về góc

11

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 bảo bằng kết cấu của hình thang lái

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

- Một số cơ cấu khác trên hệ thống lái

+ Bộ phận giảm chấn: Khi chiếc xe gặp tai nạn, bộ phận giảm chấn ngăn không cho trục lái chính làm tổn thương người lái bằng hai mức độ: Gãy ngay khi xảy

ra va trạm(primary shock); và hấp thụ lực của thân người lái va vào vô lăng do quán tính (secondary shock)

+ Cơ cấu "gật gù":Cơ cấu "gật gù" cho phép lựa chọn vị trí vô lăng (theo hướng 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 điểm tựa dưới

Hình 1 4: Cơ cấu gật gù của trục lái

12

+ Cơ cấu trượt: Cơ cấu trượt tay lái cho phép điều chỉnh vị trí vô lăng về phía trước hoặc về phía sau cho phù hợp với vị trí, tầm vóc của người lái xe

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 theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại Tùy thuộc vào đánh lái nhiều hay ít mà người lái quay nhiều vòng hoặc ít

- Vành tay lái quay truyền chuyển động đến trục lái

13

- 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 động tịnh tiến và chuyền tới cơ cấu dẫn động

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

1.1.5 Động học lái cơ bản được sử dụng trên các xe cơ giới hiện nay

1.1.5.1 Động học lái kiểu bàn xoay

Động học lái đầu tiên đó là Động học lái kiểu bàn xoay Trong động học lái kiểu bàn xoay việc đánh lái được thực hiện bằng cách quay một trục cứng và thường là cầu trước Việc quay được thực hiện thông qua chốt hay giàn xoay

Đặc điểm của động học lái bàn xoay đó chính là:

- Khi đánh lái tối đa, xu hướng xe bị lật nghiêng tăng lên do đó làm mất ổn định

- Bán kính vòng quay nhỏ do góc đánh lái lớn nên có khả năng quay vòng ở chỗ hẹp rất tốt

14

Chính vì thế, động học lái bàn xoay có tính mất ổn định cao nên chỉ phù hợp cho các xe cơ giới di chuyển với tốc độ chậm và ta thường thấy các xe công trình, dầu mỏ hay xe siêu cường, siêu trọng thường sử dụng động học lái này

1.2 HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC

1.2.1 Khái niệm hệ thống lái có trợ lực

Hệ thống lái ô tô có trợ lực là hệ thống lái có sử dụng một phần công suất của động cơ hay từ một nguốn khác (ví dụ: Động cơ điện, …) để dẫn động quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng để chuyển hướng ô tô

Do nhu cầu vận tải bằng đường bộ lớn nên ô tô ngày càng được chế tạo lớn hơn, càng nặng, công suất của động cơ ngày càng mạnh thêm và để đảm bảo an toàn cho người lái hầu hết trên các xe ô tô hiện đại ngày nay được thiết kế lốp rộng và

áp suất lốp thấp để tăng khả năng bám đường vì vậy đòi hỏi lực đánh tay lái sẽ lớn Để đảm bảo cường độ làm việc của người lái hầu hết trên các xe đều được trang bị hệ thống trợ lực lái vì nếu tăng tỉ số truyền của cơ cấu lái thì có thể giảm được lực đánh tay lái tuy nhiên điều này sẽ khiến người lái phải quay vành tay lái nhiều hơn khi quay vòng và không thể quay góc ngoặt gấp được Ngoài ra bộ trợ lực lái còn có ý nghía như một cơ cấu giảm chấn lái, hấp thụ va đập từ bánh

xe truyền lên vành lái và đảm bảo an toàn khi xẩy ra sự cố ở lốp xe như nổ

+ Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực

+ Hệ thống lái trợ lực khí nén

+ Hệ thống lái trợ lực điện

+ Hệ thống lái trợ lực điện thuỷ lực

Trong các kiểu trợ lực nói trên thì kiểu trợ lực thuỷ lực được sử dụng rộng rãi hơn cả vì những ưu điểm của nó như: Khả năng tác động nhanh, chính xác, kết cấu nhỏ gọn, dễ lắp đặt trên các xe loại nhỏ

- 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 ở tốc

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 1.2.2 Yêu cầu

- Bộ trợ lực lái phải đảm bảo lực điều khiển trên bành 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 sửa chữa

- Khi bộ trợ lực lái hỏng, hệ thống lái vẫn làm việc được nhưng lái nặng hơn

- Bộ trợ lực lái phải giữ cho người lái cảm giác có sức cản trên đường khi quay vòng Do đó bộ trợ lực lái chỉ làm việc khi sức cản quay vòng lớn hơn giá trị giới hạn

- Tác dụng của bộ trợ lực lái nhanh và phải đảm bảo tỷ lệ giữa lực tác dụng và góc quay của trục vô lăng và bánh xe dẫn hướng

- Hiệu suất làm việc cao

16

Không xảy ra hiện tượng tự trợ lực khi xe chạy trên đường xóc, nhưng khi bánh

xe dẫn hướng hỏng bộ trợ lực lái phải làm việc để giữ được hướng chuyển động 1.2.3 Thành phần cấu tạo

- Bất kì trợ lực lái nào cũng có 3 bộ phận chính sau: Nguồn năng lượng, bộ phận 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 ), ác 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 tay lái 1.2.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực

1.2.4.1 Các bộ phận chính

Hình 1.6: Hệ thống lái thanh răng trợ lực thuỷ lực

17

a Bình chứa:

Bình chứa cung cấp dầu trợ lực lái Nó được lắp trực tiếp vào thân bơm hoặc lắp tách biệt Nếu không lắp với thân bơm thì sẽ được nối với bơm bằng hai ống mềm

Thông thường, nắp bình chứa có một thước đo mức đề kiểm tra mức dầu Nếu mức dầu trong bình chứa giảm dưới mức chuẩn thì bơm sẽ hút không khi vào gây ra lỗi trong vận hành

Hình : Bình chứa trợ lực lái thủy lực

b Bơm trợ lực lái:

Bơm được dẫn động bằng puli trục khuỷu động cơ và dây đai dẫn động, và đưa dầu bị nén vào hộp cơ cấu lái Lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ của động cơ nhưng lưu lượng dầu đưa vào hộp cơ cấu lái được điều tiết nhờ một van điều khiển lưu lượng và lượng dầu thừa được đưa trở lại đầu hút của bơm

18

Hình 1.7: Bơm trợ lực lái thuỷ lực

c Van điều khiển:

Van điều khiển chuyển hướng dầu hồi về bình chứa hoặc đi tới xilanh

Hình 1.8: Các loại van điều khiển của hệ thống lái trợ lực thuỷ lực

Van điều khiển có tác dụng điều chỉnh lưu lượng dầu từ bơm sao cho không đổi bất kể với tốc độ vòng quay của động cơ hay bơm Van điều khiển được đặt một

19

bên của thân bơm và nối trực tiếp với cửa vào, một van tiết chế được đặt bên trong dùng để thông đường dầu đến phía sau của van nơi có chứa một lò xo nén Khi chưa kích hoạt, van sẽ ép vào phía cửa ra Khi có áp lực cao, một van thoát đặt trong van điều khiển lưu lượng sẽ được kích hoạt bởi áp lực dầu trợ lực và thắng lực ép của lò xo Để cho van điều khiển lưu lượng hoạt động thì một lượng dầu trợ lực lái sẽ chuyển liên tục qua cửa (A) và (C) mặc dù vô lăng có đánh hết lái vế một phía nào hay không

Việc xoay vô lăng trong lúc xe đỗ tại chổ khi tốc độ động cơ thấp: Áp lực mà bơm cung cấp thì được nén dần qua van tiết chế tại cửa ra Áp lực được nén này

sẽ đi qua phía lò xo nén của van điều khiển tại thời điểm có sự chênh lêch nhỏ về

áp lực giữa hai phía của van Do tốc độ của bơm thấp, sự chênh lệch áp suất này không đủ để van điều khiển hoạt động

Việc xoay vô lăng khi tốc độ động cơ cao: Lưu lượng dầu bên trong bơm tăng khi tốc độ động cơ tăng và do đó tốc độ di chuyển của van tiết chế tại cửa ra cũng tăng lên Áp lực được nén này đi thông qua phía sau lò xo bị nén của van điều khiển và lúc này áp lực sẽ thấp hơn khi nó tác động vào van tại cửa ra Do

đó, van thắng được lực lò xo, mở phía cửa hút cửa bơm và cho một lượng dầu di chuyển tuần hoàn bên trong và giữ cho lưu lượng dầu qua bơm không thay đổi bất kể tốc độ của động cơ hoặc bơm

Khi vô lăng xoay tới vị trí khóa cứng: Trong trường hợp này, tốc độ của bơm thường thấp Khi vô lăng xoay đến vị trí khóa cứng (hết sang phải hoặc hết sang trái) thì van điều khiển trên thước lái sẽ đóng, lúc này sẽ không có thêm dầu từ bơm đến thước lái Do dó, áp lực của dòng dầu chảy sẽ tăng và trực tiếp đi về phía lò xo của van bơm Áp lực này sẽ mở cửa hút của van cho phép dầu

chuyển qua cửa vào của bơm Sự chênh lệch áp suất này sẽ tác động vào van, làm nó di chuyển ép vào lò xo, mở cửa van và dầu từ bờm sẽ tuần hoàn trong van Áp lực dầu tối đa được duy trì sao cho nó luôn giữ van ở vị trí đóng

d Hộp cơ cấu lái:

Piston trong xi lanh trợ lực 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 trên Piston ngăn dầu rò rỉ ra ngoài

20

Trục van điều khiển được nối với vô lăng Khi vô lăng quay theo hướng nào đó thì van điều khiển thay đổi đường truyền do vậy dầu chảy vào một trong các buồng Dầu trong buồng đối diện bị đẩy ra ngoài và chảy về bình chứa theo van điều khiển

1.2.5 Hệ thống lái trợ lực điên

- Do đòi hỏi tốc độ ngày một cao hơn, chất lượng tốt hơn và yêu cầu giảm năng lượng tiêu thụ ở phương tiện ngày một gia tăng Để đáp ứng cho các đòi hỏi này, việc nghiên cứu và phát triển theo xu hướng cải thiện hệ thống điều khiển điện điện tử nhằm mục đích nâng cao hơn nữa các chức năng và đặc tính của nó Điểm đặc biệt đó gồm hai đề xuất là giới thiệu lôgíc toán học và hệ thống lái chuyên sâu phù hợp với môi trường xe chạy bằng cách thay đổi các trợ lực cho phù hợp với điều kiện giao thông hoặc điều kiện bề mặt đường để tạo cảm giác nhạy bén khi lái xe

Vấn đề quan trọng nhất là khả năng phản ứng tức thời của trợ lực lái, gây cảm giác cho người lái làm họ phải chú ý đến sự biến đổi do phản lực lái gây ra Như vậy, hệ thống cung cấp cho người lái xe các thông tin cần 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 và phương tiện mà còn có thể tạo

ra sự phù hợp giữa cảm giác của người lái và hệ thống lái, nhưng chức năng tự động bù khi phương tiện có những biến đổi không đồng 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 hoàn chỉnh làm giảm đáng kể sức cản hệ thống lái bằng cách cung cấp dòng điện trực tiếp từ mô tơ điện tới hệ thống lái Thiết bị này bao gồm có cảm biến tốc độ xe, một cảm biến lái (mômen, vận tốc góc), bộ điều khiển điện tử ECU và một môtơ Tín hiệu đầu ra từ mỗi cảm biến được đưa tới ECU có chức năng tính toán chế

độ điều khiển lái để điều khiển hoạt động của môtơ trợ lực

21

- Trợ lái thuỷ lực sử dụng công suất động cơ để tạo áp suất thuỷ lực và tạo

mômen trợ lực, do vậy làm tăng phụ tải động cơ, dẫn đến tốn nhiên liệu mà hệ thống trợ lực điện dùng mô tơ điện nên không cần công suất động cơ và làm cho việc tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn

- Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện được dựa trên tín hiệu về cảm biến mô men nằm trong cụm trợ lực lái Khi người lái tác dụng lên vô lăng thực hiện việc chuyển hướng, dưới tác dụng của phản lực từ mặt đường qua bánh

xe, thước lái tác dụng lên thanh xoắn nằm trong cụm trợ lực điện

Cảm biến mô men có tác dụng đo mô men đánh lái (độ biến dạng của thanh xoắn) từ đó gửi tín hiệu về hộp điều khiển Căn cứ vào tín hiệu của cảm biến mô men hộp điều khiển đưa ra dòng điện điều khiển mô tơ trợ lực đủ lớn để hỗ trợ việc xoay trục tay lái theo chiều của người lái điều khiển, vì vậy lực đánh lái sẽ được hỗ trợ và trở lên nhẹ hơn rất nhiều

- Ta có 2 kiểu bố trí mô tơ điện:

+ Bố trí trên trục lái

+ Bố trí trên cơ cấu lái

1.2.5.1 Sơ đồ

22

Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống trợ lực lái điện

1.2.5.2 Các bộ phận chính

- Động cơ điện

Để đảm bảo được công suất trợ lực cần thiết trên bộ trợ lực điện sử dụng loại động cơ điện một chiều, nó bao gồm rôto, stato, trục chính và cơ cấu giảm tốc

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 vít được đỡ trên các ổ đỡ để giảm độ ồn và tăng tuổi thọ làm việc, khớp nối đảm bảo cho việc nếu động cơ bị hư hỏng thì trục lái chính và cơ cấu giảm tốc không bị khóa cứng lại và hệ thống lái vẫn có thể hoạt động được

23

Hình 1.10: Động cơ điện 1 chiều

1 - Trục vít 4 - Rôto 7 - Trục lái chính 2 - Vỏ trục lái 5 - Stator 8 - Bánh vít

3 - Khớp nối 6 - Trục chính 9 - Ổ bi

- Cảm biến, rơle điều khiển

+ 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 lái chính Người ta bố trí vòng phát hiện một và hai trên trục sơ cấp phía vô lăng và vòng phát hiện thứ ba trên trục thứ cấp Trục sơ cấp và trục thứ cấp được nối với nhau 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 một tín hiệu tỉ lệ với mô men được đưa vào ECU Dựa trên tín hiệu này ECU tính

24

toán mô men trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động mô tơ điện với một cường độ, chiều và thời điểm cần thiết

Hình 1.11: Cấu tạo cảm biến mô men trục lái

1 - Vòng phát hiện thứ nhất; 2 - Trục sơ cấp; 3 - Cuộn dây bù;

4 - Vòng phát hiện thứ hai; 5 - Cuộn dây phát hiện; 6 - Vòng phát hiện thứ ba;

7 - Trục thứ cấp

- Rơle điều khiển

Rơle điều khiển có chức năng nhận tín hiệu điều khiển từ ECU và cung cấp điện cho động cơ điện một chiều hoạt động và ngắt điện ngừng quá trình trợ lực

- ECU EPS

ECU EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến, đánh giá chung tình trạng của xe và quyết 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

25

Trong trường hợp hệ thống có sự cố ECU EPS sẽ gửi tín hiệu tới rơle bật sáng đèn trên trên đồng hồ táp lô

Hình 1.12: Cách bố trí các cảm biến trên xe

1 - Bộ chấp hành ABS và ECU ABS; 2 - Cảm biến mô men; 3 - Động cơ điện một chiều; 4 - ECU EPS; 5 - Đồng hồ táp lô; 6- Cơ câu giảm tốc; 7 - Rơ le; 8

- ECU động cơ

1.2.4.2 Ưu và nhược điểm của hệ thống lái trợ lực thuỷ lực

Trợ lực lái thủy lực đã tồn tại hơn nửa thế kỷ, nên hẳn nhiên vẫn giữ những ưu điểm mà trợ lực điện không có, dù không thể phủ nhận trợ lực điện đang là bước

đi tương lai, đe dọa sự tồn tại của trợ lực thủy lực

Ưu điểm đầu tiên của trợ lực lái thủy lực là cảm giác lái Hệ thống này có kết cấu hoàn toàn bằng cơ khí nên phản ứng với mặt đường chân thực nhất Tài xế có thể cảm nhận được lực dội ngược lên vô-lăng Tuy nhiên, sự phát triển mạnh của hệ thống trợ lực lái điện giúp cảm giác lái ngày một chân thực

26

Chi phí bảo dưỡng hệ thống trợ lực lái thủy lực thấp hơn vì đã thông dụng từ lâu Chỉ thường gặp một số hỏng hóc như rò rỉ dầu, hay hỏng van phân phối Tuy nhiên, cần thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng, kiểm tra dầu trợ lực lái

Nhưng bên cạnh đó trợ lực lái thủy lực phức tạp hơn, nặng hơn và chiếm nhiều không gian hơn Cộng với cơ cấu nhận công suất từ động cơ nên lúc nào cũng trong trạng thái hoạt động, nên tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn

27

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI

THUỶ LỰC

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TOYOTA INNOVA G 2016

Hình 2.1: Tuyến hình xe Toyota Innova G 2016

INNOVA G là sản phẩm của dòng xe đa dụng hiện đại mang tính toàn cầu Ở Việt nam, hiện sản phẩm của INNOVA có nhiều loại: innovaG, innovaJ,

innovaV, innova E sử dụng số tự động hoặc số tay, động cơ 4 xy lanh thẳng hàng, VVT-i, phun xăng điện tử Dòng xe INNOVA G có 3 màu: trắng, xanh

28

nhạt, đỏ Với động cơ thế hệ mới 2.0 có trang bị hệ thống phân phối khí thông minh nên hoạt động của innova mạnh mẽ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn, thân thiện với môi trường đạt tiêu chuẩn khí thải Euro 2

Về thiết kế và hình dáng, innova lịch lãm sang trọng cùng trang thiết bị hiện đại của dòng xe sedan nhưng vẫn giữ lại phong cách thể thao năng động và tính tiện dụng giúp innova trở nên cuốn hút hơn Xe với không gian linh hoạt rộng rải với

8 chỗ ngồi đáp ứng nhu cầu về một chiếc xe gia đình nhưng không kém phần sang trọng trong công việc

Dòng xe INNOVA được trang bị gần như đầy đủ các tính năng an toàn chủ động

và an toàn bị động với công nghệ tiến tiến nhằm bảo vệ toàn diện và tính an toàn tối đa cho người sử dụng, an toàn chủ động bao gồm: (hệ thống chống bó cứng phanh ABS, cảm biết lùi, chìa khóa điều khiển từ xa phanh đĩa), an toàn bị động bao gồm: (hệ thống túi khí dây đai an toàn, cột lái tự đổ)

Thông số kĩ thuật Toyota Innova G 2016

Động cơ Xăng, dung tích xilanh 2.0L, VVT-i, 4 xilanh, 16 van,

DOHC Hộp số 4 số tự động

Dẫn động Cầu sau chủ động

Số chổ ngồi 8

Kích thước (Dài x

4585 x 1760 x 1750 (mm) Rộng x Cao)

29