Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực thủy lực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CƠNG TRÌNH

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI
TRỢ LỰC THỦY LỰC

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Hoàng Hà

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Văn Mạnh

Mã sinh viên:

1953110047

Lớp:

K64-CTO

Hà Nội, 2023


LỜI CAM ĐOAN
Trong q trình thực hiện khóa luận tơi đã tự mình nghiên cứu, tìm hiểu
các vấn đề, khái niệm, sử dụng kiến thức đã được học để áp dụng vào nghiên
cứu. Bên cạnh đó, tơi đã trao đổi thông tin, nhận được sự hỗ trợ từ thầy hướng
dẫn TS. Hoàng Hà và bạn bè, đồng nghiệp để hoàn thành khóa luận

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, những số
liệu, kết quả nghiên cứu, biện luận trong khóa luận này là trung thực.
Hà Nội, ngày…..tháng 5 năm 2023
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Mạnh

i


LỜI CẢM ƠN
Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Hà với
những ý kiến đóng góp quan trọng và chỉ dẫn khoa học quý giá trong q
trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp.
Trân trọng cảm ơn thầy cơ Khoa Cơ điện và Cơng trình, Bộ mơn Kỹ
thuật cơ khí Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho
tơi hồn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu.
Trân trọng cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên và thúc đẩy tơi trong
thời gian làm khóa luận.
Tuy nhiên, do trình độ học thức cịn hạn chế nên đề tài khơng tránh khỏi
những khiếm khuyết, kính mong các thầy, cơ và các bạn đóng góp ý kiến để đề
tài được hoàn thiện hơn.

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii

DANH MỤC HÌNH .......................................................................................... v
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: .................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. ............................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 2
5. Bố cục của khóa luận. ................................................................................... 2
Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ .............................. 4
1.1. Tầm quan trọng của hệ thống lái và trợ lực lái trên ô tô. ........................... 4
1.2. Lịch sử phát triển từ lúc sơ khai của hệ thống trợ lực lái. ......................... 5
1.3. Nhiệm vụ yêu cầu phân loại hệ thống lái ................................................... 6
1.3.1. Nhiệm vụ hệ thống lái ............................................................................. 6
1.3.2. Yêu cầu hệ thống lái ................................................................................ 8
1.3.3. Phân loại hệ thống lái .............................................................................. 8
1.4. Các cơ cấu lái thường dùng trên ô tô ......................................................... 9
1.4.1.Kết cấu hệ thống lái.................................................................................. 9
KẾT LUẬN CHƯƠNG................................................................................... 22
Chương 2: NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC .. 23
2.1. Khái quát về hệ thống trợ lực thủy lực..................................................... 23
2.1.1.Giới thiệu chung về xe đã chọn : huyndai HD800 ................................. 24
2.1.2.Thông số kỹ thuật ................................................................................... 25
2.2. Lựa chọn phương án nghiên cứu.............................................................. 28
2.2.1. Chọn phương án dẫn động lái ............................................................... 28
2.2.2. Chọn phương án cơ cấu lái.................................................................... 28
2.2.3. Lựa chọn trợ lực lái ............................................................................... 28
iii


cụm riêng ,cơ cấu lái nằm riêng ..................................................................... 31
2.3. Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái ........................................................ 33

2.3.1. Tính trợ lực lái ....................................................................................... 33
Chương 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI .............................. 46
3.1. Các phương pháp và quy trình chuẩn đoán hệ thống lái .......................... 46
3.1.1. Các phương pháp................................................................................... 46
3.1.2. Quy trình chuẩn đốn ............................................................................ 46
3.2. Quy trình tháo, lắp hệ thống lái................................................................ 48
3.2.1. Trình tự tháo, lắp hệ thống lái ............................................................... 48
3.3.2.Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái ............................................................ 55
3.3.3. Sửa chữa hệ thống lái ............................................................................ 58
KẾT LUẬN CHƯƠNG................................................................................... 60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 61
Kết luận. .......................................................................................................... 61
Kiến nghị ......................................................................................................... 61

iv


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu tạo chung của một hệ thống lái .................................................. 4
( ứng với hệ thống treo phụ thuộc) .................................................................... 4
Hình 1.2. Ơng Francis W. Davis ....................................................................... 5
Hình 1.3 Mẫu xe tăng US Army M4 Sherman trong Thế chiến thứ hai ........... 6
Hình 1.4 Các trạng thái quay vịng của xe ........................................................ 8
Hình 1.5 Sơ đồ tổng qt hệ thống lái .............................................................. 9
Hình 1.6 Quy luật thay đổi tỷ số truyền ic của cơ cấu lái ............................... 11
Hình 1.7. Cơ cấu lái trục vít chốt quay ........................................................... 12
Hình 1.8. Cơ cấu lái trục vít ............................................................................ 12
con lăn ............................................................................................................. 12
Hình 1.9. Cơ cấu lái kiểu bi tuần hồn ............................................................ 13
Hình 1.10. Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền .............................................. 14

Hình1.11. Cơ cấu địn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập .............. 15
Hình 1.12.. Bố trí hai cầu trước dẫn hướng .................................................... 15
Hình 1.13. Góc CAMBER .............................................................................. 16
Hình 1.14. Caster và khoảng Caster ................................................................ 17
Hình 1.15. Góc KingPin .................................................................................. 18
Hình 1.16. Độ chụm ........................................................................................ 19
Hình 1.17. Lực cản lăn và vị trí đặt của nó ..................................................... 19
Hình 1.18 Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi quay vịng ..................................... 21
Hình 2.1. Hệ thống trợ lực lái thủy lực ........................................................... 23
Hình 2.2. Hình ảnh xe Huyndai HD800.......................................................... 25
Hình 2.3. Van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái ................ 29
Hình 2.4. Van phân phối nằm trong cơ cấu lái, xy lanh lực đặt riêng ........... 30
Hình 2.5. Van phân phối, xy lanh lực đặt thành ............................................ 31
Hình 2.6. Xy lanh lực, van phân phối và cơ cấu lái riêng biệt nhau .............. 32
Hình 2.7. Nguyên lý trợ lực ............................................................................ 34
Hình 2.8. Đường đặc tính khi có cường hố ................................................... 37
v


Hình 2.9. Xylanh lực ....................................................................................... 39
Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái có trợ lực................................................ 48
Hình 3.2 Kiểm tra độ dơ vành lái .................................................................... 51
Hình 3.3 Kiểm tra độ dơ tay lái....................................................................... 51
Hình 3.4 Điều chỉnh độ chụm ......................................................................... 54

vi


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề.

Ngành ô tô giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội. ô tô
được dùng phổ biến trong nền kinh tế quốc dân ở nhiều lĩnh vực khác nhau như
công nghiệp, nơng nghiệp, lâm nghiệp, giao thơng vận tải, quốc phịng an ninh.
Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế ngành
công nghiệp ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển. Thể hiện
bởi các liên doanh lắp ráp ô tơ giữa nước ta với nước ngồi ngày càng phát triển
rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: FORD, TOYOTA, DAEWOO
Một vấn 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 quả cao, 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 ơ tơ, đảm bảo tính năng ổn định
chuyển động thẳng cũng như quay vịng của bánh xe dẫn hướng. Trong q
trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động
và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó người
ta khơng ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó.
Hệ thống lái đơn giản, điều khiển cơ khí được sử dụng trên các loại xe
từ các loại xe thô sơ đến những chiếc xe ơ tơ đầu tiên ra đời. Ơ tơ phát triển
ngày càng vận chuyển được nhiều hơn, nhanh hơn do đó việc lái và điều khiển
sẽ ngày càng khó khăn. Do đó các hãng xe đã nghiên cứu và phát triển nhiều
hệ thống hỗ trợ công việc điều khiển xe của con người như hệ thống lái thủy
lực, hệ thống lái điện…
Hệ thống lái trợ lực thủy lực đang được áp dụng trên nhiều xe hiện đại
đời mới vì nó có nhiều ưu điểm, để hiểu thêm nó có những ưu điểm nào, hoạt
động của nó ra sao, những hư hỏng và sửa chữa hệ thống lái trợ lực tơi tiến
hành thực hiện Khóa luận “Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực thủy lực”.
1


Như chúng ta đã biết, những dòng xe hiện nay trên thị trường đa số được

trang bị tính năng trợ lực cho tay lái . Để biết rõ về hệ thống trợ lực tay lái,
chúng ta hãy cùng tìm hiểu lịch sử hình thành , mục đích sử dụng cũng như
cách mà người lái được hỗ trợ khi mà điều khiển vơ lăng. Đầu tiên để biết vì
sao trợ lực tay lái ra đời ta cần hiểu được chức năng của hệ thống lái. Hệ thống
lái ơ tơ có 5 chức năng cơ bản.
Điều khiển bánh xe dẫn hướng chính xác.
Duy trì lực lái phù hợp.
Truyền được cảm giác từ mặt đường dến người lái.
Hấp thụ phần lớn lực tác động lên vô lăng.
Đảm bảo hoạt động của hệ thống treo.
Về mặt cơ khí, khi muốn giảm lực lái các kỹ sư chỉ cần tăng tỉ số truyền,
nhưng đổi lại tài xế sẽ phải đánh tay lái nhiều hơn mới có thể điều khiển xe
như ý muốn, đơi khi khơng kịp xử lý tình huống dẫn đến mất an tồn.
Vì vậy cần có một hệ thống trợ lực trung gian giúp đảm bảo đồng thời cả
hai yêu cầu, lực tay lái vừa phải và khả năng điều khiển chính xác.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Khóa luận được thực hiện với mục tiêu là nghiên cứu hệ thống lái trợ lực
thủy lực để từ đó đưa ra được phương án xây dựng quy trình chẩn đốn, bảo
dưỡng sửa chữa.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.
- Đối tượng nghiên cứu là dòng xe huyndai HD800
- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài chỉ tiến hành nghiên cứu hệ thống lái trợ lực
thủy lực trên xe huyndai HD800.
4. Phương pháp nghiên cứu:
- Khóa luận sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và kế thừa.
5. Bố cục của khóa luận.
Nội dung của khóa luận “ Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực thủy lực”
gồm các phần như sau:
2

Chương 1: Tổng quan hệ thống lái trên ô tô.
Chương 2: Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực thủy lực
Chương 3: Khai thác hệ thống lái trợ lực thủy lực

3


Chương 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ
1.1. Tầm quan trọng của hệ thống lái và trợ lực lái trên ơ tơ.
Những dịng xe hiện nay trên thị trường đa số được trang bị tính năng trợ
lực cho tay lái, phần nhiều được trang bị công nghệ Trợ lực tay thủy lực, nhất
là ở trên các dòng xe tải - bên cạnh các kiểu trợ lực truyền thống khác.
Đầu tiên, để biết vì sao trợ lực tay lái ra đời ta cần hiểu được chức năng
của hệ thống lái. Hệ thống lái trên ơ tơ có 5 chức năng cơ bản:
Điều khiển bánh xe dẫn hướng chính xác.
Duy trì lực lái phù hợp.
Truyền được cảm giác từ mặt đường đến người lái.
Hấp thụ phần lớn lực tác động lên vơ lăng.
Đảm bảo hoạt động của hệ thống treo.

Hình 1.1. Cấu tạo chung của một hệ thống lái
( ứng với hệ thống treo phụ thuộc)
1-Vô-lăng; 2. Trụ lái; 3. Trục vít; 4. Cung răng; 5. Địn quay đứng;
6. Địn kéo dọc;7. Cam quay; 8-9-10. Hình thang lái; 11. Trục bánh xe.
Chức năng thứ hai - duy trì lực lái phù hợp – chính là lý do mà hệ thống
trợ lực tay lái được phát minh. Về mặt cơ khí, khi muốn giảm lực lái các kỹ sư
chỉ cần tăng tỷ số truyền, nhưng đổi lại tài xế sẽ phải đánh tay lái nhiều hơn
mới có thể điều khiển xe như ý muốn, đơi khi khơng kịp xử lý tình huống dẫn

đến mất an toàn.
4


Vì vậy cần có một hệ thống trợ lực trung gian giúp đảm bảo đồng thời cả
hai yêu cầu: lực tay lái vừa phải và khả năng điều khiển chính xác.
1.2. Lịch sử phát triển từ lúc sơ khai của hệ thống trợ lực lái.
Hệ thống trợ lực tay lái đầu tiên được lắp đặt trên ô tô vào năm 1876 bởi
một người thợ máy được biết đến với tên Fitts, nhưng có khá ít người biết đến
ơng ấy. Thế hệ tiếp theo đã được bố trí trên một chiếc xe tải hiệu Colombia tải
trọng 5 tấn.Robert E. Twyford, một cư dân ở thành phố Pittsburgh, bang
Pennsylvania Hoa Kì đã đăng kí bằng sáng chế cho cơ cấu trợ lực cơ khí vào
tháng 4 năm 1900 (bằng sáng chế số 646.477 U.S) và sử dụng nó trên chiếc xe
đầu tiên có hệ thống dẫn động tồn phần.
Kỹ sư Francis W. Davis, bộ phận sản xuất xe tải của hãng Pierce-Arrow
đã tìm ra cách chế tạo bộ phận trợ lực trở dễ dàng hơn, và năm 1926 ông đã tạo
ra hệ thống trợ lực đầu tiên thực sự hoạt động hiệu quả. Davis chuyển sang làm
việc tại General Motors và sáng chế thành công hệ thống trợ lực bằng thủy lực,
hay còn gọi là trợ lực dầu, tuy nhiên hãng xe cho rằng nó quá đắt để có thể đưa
vào sản xuất thương mại. Sau đó Davis gia nhập Bendix, một nhà sản xuất phụ
tùng xe hơi.

Hình 1.2. Ơng Francis W. Davis
Trong Thế chiến thứ hai, quân đội đòi hỏi tay lái dễ dàng điều khiển hơn
đối với những phương tiện hạng nặng, vì vậy mà tính năng trợ lực tay lái được
trang bị cho xe bọc thép và xe tăng của quân đội Hoa Kì cũng như Anh quốc.
5


Hình 1.3 Mẫu xe tăng US Army M4 Sherman trong Thế chiến thứ hai

Chrysler giới thiệu hệ thống trợ lực tay lái đầu tiên dành cho một mẫu xe
khách thương mại vào năm 1951 - chiếc Chrysler Imperial, nó được đặt tên
“Hydraguide”. Hệ thống của Chrysler dựa trên một vài bằng sáng chế hết hạn
của Davis. Cho đến năm 1952, General Motors mới trình làng mẫu Cadillac có
hệ thống trợ lực tay lái tạo nên từ những gì mà Davis đã hồn thành tại cơng ty
từ trước đó gần 20 năm.

Năm 1958, Charles F. Hammond làm việc ở hãng Detroit đã đăng kí một
vài bằng sáng chế cho việc cải tiến hệ thống trợ lực lái với Văn phòng sở hữu
trí tuệ Canada
1.3. Nhiệm vụ yêu cầu phân loại hệ thống lái
1.3.1. Nhiệm vụ hệ thống lái
-Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ
quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động
thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết .
6


-Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện như sau:
vành lái tiếp nhận lực tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái
truyền mômen từ vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành
lái tới các thanh dẫn động lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ
cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng. Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của
xe và của từng chủng loại xe.
- Để quay vịng được thì người lái cần phải tác dụng vào vô lăng một
lực. Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vng góc
với bánh xe. Để quay vịng đúng thì các bánh xe dẫn hướng phải quay quanh
một tâm quay tức thời khi quay vòng.
- Các trạng thái quay vòng của xe.
+ Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là

quá trình phức tạp. Khi xe chuyển động trên đường vòng với tốc độ thấp thì
ứng với mỗi vị trí góc quay của vành tay lái nhất định vl xe sẽ quay vịng với
một bán kính quay vịng R0 tương ứng. Đây có thể coi là trạng thái quay vịng
tĩnh (quay vịng đủ).
+ Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy q trình
quay vịng là động, trạng thái quay vịng đủ ít xảy ra mà thường gặp là trạng
thái quay vòng thiếu và quay vòng thừa xảy ra trên cơ sở của việc thay đổi tốc
độ chuyển động, sự đàn hồi của lốp và hệ thống treo.
+ Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R0
người lái phải tăng góc quay vành lái một lượng vl. Khi quay vòng thừa, để
thực hiện quay vịng xe theo bán kính R0 người lái phải giảm góc quay vành
lái một lượng vl.
+ Quay vịng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quay vòng
nguy hiểm, làm mất tính ổn định và tính điều khiển của xe vì chúng gia tăng
lực ly tâm (vận tốc quay vòng của xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng
tăng). Ở những trạng thái này yêu cầu người lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt.

7


Vấn đề chất tải, độ đàn hồi của lốp cũng cú nh hng ti tớnh nng quay vũng

Ro

Rqv

Ro

Trạng thái quay vòng
thiêu: Rqv>Ro

Rqv

v tớnh an ton chuyn ng ca xe, c bit l nhng xe cú vn tc ln .

Trạng thái quay vßng
thõa: Rqv
O
O1

O1
O

Hình 1.4 Các trạng thái quay vịng của xe
1.3.2. Yêu cầu hệ thống lái
Một trong các hệ thống quyết định đến tính an tồn và ổn định chuyển
động của ơtơ là hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:
-Đảm bảo tính năng vận hành cao của ơtơ có nghĩa là khả năng quay
vòng nhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé
-Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với
người lái
-Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt
lết khi quay vịng
-Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ
giữa sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng
-Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái
-Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước
không ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái.
-Giữ chuyển động thẳng ổn định.

-Hệ thống lái phải bố trí thụân tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa
1.3.3. Phân loại hệ thống lái
- Theo cách bố trí vành lái
+ Hệ thống lái với bố trí bên trái
8


+ Hệ thống lái với 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 (trục vít ,êcu,cung răng).
+ Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng.
-Theo đặc điểm truyền lực.
+ Hệ thống lái cơ khí
+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực.(thủy lực, khí nén, điện).
1.4. Các cơ cấu lái thường dùng trên ơ tơ
1.4.1.Kết cấu hệ thống lái
9

8

7

A

B
6

3
5
2
4
1

Hình 1.5 Sơ đồ tổng quát hệ thống lái
1.Vành lái 2.Trục lái 3.Cơ cấu lái 4.Đòn quay đứng

9


5.Địn kéo dọc 6.Hình thang lái 7.Địn quay ngang 8.Trụ xoay đứng 9.Bánh
xe
1.4.1.1.Vành lái
- Vành lái có dạng vành trịn. Lực của người lái tác dụng lên vành lái tạo
ra mô men quay để hệ thống lái làm việc. Mô men tạo ra trên vành lái là tích số
của lực người lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái.
Mvl=Pl.rvl.
Trong đó:Mvl : Là mơ men vành lái
Pl : Là lực mà người lái tạo ra trên vành lái
rvl : Là bán kính vành lái.
-Vành lái của bất kỳ loại ơtơ nào cũng có độ dơ nhất định, với xe con
không được vượt quá 8 0 .
1.4.1.2.Trục lái

- Trục lái có nhiệm truyền mơmen lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gồm có
trục lái chính có thể chuyển động truyền chuyển động quay của vô lăng xuống
cơ cấu lái và ống truc lái để cố định trục lái vào thân xe. Trục lái kết hợp với
một cơ cấu hấp thụ va đập. Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người
lái khi có va đập mạnh hoặc khi tai nạn xảy ra.
- Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc
nghiêng và loại trục lái khơng thay đổi được góc nghiêng.Ngồi cơ cấu hấp thụ
va đập ở trục lái chính cịn có thể có thêm một số cơ cấu điều khiển như : cơ
cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để có thể điều chỉnh
vị trí vơ lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái, hệ thống trượt
trục lái để có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái và đạt được vị trí ngồi
lái tốt nhất cho người lái .
1.4.1.3. Cơ cấu lái
- Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái
đến các bánh xe dẫn hướng. Tỷ số truyền của cơ cấu lái thường bằng 18 đến 20
đối với xe con và bằng từ 21 đến 25 đối với xe tải .
10


Các yêu cầu của cơ cấu lái.
- Cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
+ Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của
xe.
+ Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn
hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái
+ Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết.
+ Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái.
+ Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất.
+ Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao.
+ Chiếm ít khơng gian và dễ dàng tháo lắp.

+ Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ
măt đường lên vô lăng. Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vơ lăng
càng ít, nhưng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động
của xe. Độ đàn hồi của hệ thống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi
tính trên vành lái vơ lăng và mô men đặt trên vành lái. Độ đàn hồi của hệ thống
lái phụ thuộc vào độ đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động
…
-Tỷ số truyền của cơ cấu lái:
+Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay của bánh lái và góc
quay của địn qua đứng.
d

ic    
d  

25
20

(1-1)

15

 : góc quay bánh lái
 : góc quay đòn quay đứng

10
5

+ Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm
bảo tăng mômen từ vành lái đến các bánh

xe dẫn hướng. Tỷ số truyền lớn sẽ giảm

11

720 540 360 180

180

360 540 720

Hình 1.6 Quy luật thay đổi tỷ
số truyền ic của cơ cấu lái


lực đánh lái nhưng người lái phải quay vô lăng nhiều hơn khi quay vòng.
1.4.1.4.Các cơ cấu lái thường dùng
a. Cơ cấu lái trục vít chốt quay
- Cơ cấu lái loại này gồm hai loại: + Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay.
+ Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay.

Hình 1.7. Cơ cấu lái trục vít chốt quay
b. Cơ cấu lái trục vít con lăn
Loại cơ cấu lái này được sử dụng rộng rãi nhất. Cơ cấu lái gồm trục
vít glơbơit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba tầng ren) đặt trên các ổ bi kim của
trục 3 của đòn quay đứng. Số lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có
thể là một, hai hoặc ba tuỳ theo lực truyền qua cơ cấu lái.
A-A

Hình 1.8. Cơ cấu lái trục vít
con lăn

B
Nh×n theo B

A

A

12


c. Cơ cấu lái trục vít -êcu bi - thanh răng - cung răng
- Gồm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít và êcu có
rãnh trịn có chứa các viên bi lăn trong rãnh. Khi đến cuối rãnh thì các viên bi
theo đường hồi bi quay trở lại vị trí ban đầu.
- Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trục vít, chuyển động
này làm quay răng rẻ quạt. Trục của bánh răng rẻ quạt là trục đòn quay đứng.
Khi bánh răng rẻ quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động
làm quay bánh xe dẫn hướng.

Hình 1.9. Cơ cấu lái kiểu bi tuần hồn
1. Vỏ cơ cấu lái

6. Phớt

2. ổ bi dưới

7. Đai ốc điều chỉnh

3.Trục vít

8. Đai ơc hãm

4. Êcu bi

9. Bánh răng rẻ quạt

5. Ổ bi trên

10.Bi

- Cơ cấu lái kiểu trục vít- êcu bi – cung răng có ưu điểm lực cản nhỏ, ma sát
giữa trục vít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn).
1.4.1.5.Dẫn động lái
- Dẫn động lái gồm những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của
bánh xe.
13


- Dẫn động lái phải đảm bảo các chức năng sau:
+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng.
+ Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiện
tượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh
xe dẫn hướng.
+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, đòn kéo
ngang và đòn kéo bên. Nhờ hình thang lái nên khi quay vơ lăng một góc thì các
bánh xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định. Hình thang lái có thể bố trí
trước hoặc sau cầu dẫn hướng tùy theo bố trí chung.
+ Để đảm bảo điều kiện lái, trên xe sử dụng cơ cấu hình thang lái 4 khâu
gọi là hình thang lái Đantơ. Hình thang lái Đantơ chỉ áp dụng gần đúng điều
kiện trên, song do kết cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến.

+ Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình
thanh lái Đantơ như sau:Dầm cầu đứng đóng vai trị là một khâu cố định, hai
đòn bên dẫn động các bánh xe, đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những
khớp cầu (rotuyl lái). Các đòn bên quay quanh ng tõm tr ng (hỡnh 1.8)

v

v

Đòn kéo ngang

Dầm cầu liền

b)

a)

Hỡnh 1.10. Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền
a.Địn kéo ngang khi có dầm cầu liền
b.Địn kéo ngang nằm trước dầm cầu
+ Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm
đảm bảo các bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau.

14


+ Số lượng các đòn tăng lên tuỳ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố
trí cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống treo… gần đúng với hình thang lái Đantơ.
Hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình ở hệ thống treo độc lập được
trình bày theo hình 1.9:

Hình1.11. Cơ cấu địn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập
a.Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu
b.Đòn ngang nối nằm trước dầm cầu
+Một số xe tải hạng nặng dùng dẫn động lái hai cầu trước tức 4 bánh dẫn
hướng và hai hình thang lái 4 khâu Đantơ.

Hình 1.12.. Bố trí hai cầu trước dẫn hướng
+Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền dẫn động lái thường nằm trong
khoảng từ 0,85 đến 1,1.
15


1.4.1.6.Các góc đặt bánh xe
- Để tránh trường hợp người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để
giữ xe ở trạng thái chạy thẳng, hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn để quay
vòng xe, các bánh xe được lắp vào thân xe với các góc nhất. Những góc này được
gọi chung là góc đặt bánh xe. Nếu các góc đặt bánh xe khơng đúng thì có thể
dẫn đến các hiện tượng sau:
+ Khó lái.
+ Tính ổn định lái kém.
+ Trả lái trên đường vòng kém.
+ Tuổi thọ lốp giảm (mịn nhanh).
a .Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)
- Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với
đường tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc Camber, và đo bằng độ.
(-)

(+)
CAMBER

90
0

Hình 1.13. Góc CAMBER
- Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược
lại dưới tác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các
chi tiết của trục trước và hệ thống treo trước. Đồng thời giảm cánh tay đòn của
phản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng, để làm giảm mômen tác dụng lên dẫn
động lái và giảm lực lên vành tay lái.
- Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe
nghiêng theo hướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh
16


xe trong nghiêng ra ngoài so với thân xe. Để các bánh xe lăn gần vng góc
với mặt đường để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc
lập thì góc Camber thường âm.
b. Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng
Caster)
- Góc nghiêng dọc của trụ đứng đo bằng độ,xác định bằng góc giữa trụ
xoay đứng và phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe .Khoảng cách từ giao
điểm của đường tâm trục đứng với mặt đất đến đường tâm vùng tiếp xúc giữa
lốp và mặt đường được gọi khoảng Caster c.
(-)

(+)

V

c

.
Hình 1.14. Caster và khoảng Caster
- Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi
bánh xe vào đường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng
xe khi xe đi vào đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường
sẽ xuất hiện các phản lực bên Yb.
- Mơmen này có xu hướng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu
khi nó bị lệch khỏi vị trí này. Nhưng khi quay vịng người lái phải tạo ra một
lực để khắc phục mô men này. Vì vậy, góc Caster thường khơng lớn. Mơmen
này phụ thuộc vào góc quay vịng của bánh xe dẫn hướng. Đối với các xe hiện
đại thì trị số của góc Caster bằng khoảng từ 00đến 30.
c. Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)

17


- Góc nghiêng ngang của trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của
xe. Góc Kingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt
cắt ngang đó và phương thẳng đứng.
Kingpin

(+)

(-)

90°

Hình 1.15. Góc KingPin

- Tác dụng:
+ Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay quanh trụ đứng với khoảng lệch
tâm là bán kính quay của bánh xe quay quanh trụ đứng r0. Nếu r0 lớn sẽ sinh ra
mô men lớn quanh trụ quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực
đánh lái. Do vậy giá trị của r0 có thể được giảm để giảm lực đánh lái, phương
pháp để giảm r0 là tạo Camber dương và làm nghiêng trụ quay đứng (tạo góc
KingPin) .
+ Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc KingPin sẽ làm cho các
bánh xe tự động quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vịng do có mơmen phản
lực (gọi là mơmen ngược) tác dụng từ mặt đường lên bánh xe. Giá trị của
mômen ngược phụ thuộc vào độ lớn của góc KingPin.
d. Độ chụm và độ mở (góc dỗng)
- Khi nhìn từ trên xuống, nếu phía trước của các bánh xe gần nhau hơn
phía sau thì gọi là độ chụm. Nếu bố trí ngược lại là độ mở.
- Độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B-A. Kích thước B, A được
đo ở mép ngồi của vành lốp ở trạng thái khơng tải khi xe đi thẳng. Độ chụm
có ảnh hưởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định của vành lái.
18