Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu hệ thống lái trên xe ô tô innova

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí động lực không ngừng phát triển và đạt
được thành tựu to lớn.
Ngày nay với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô
đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính năng kỹ thuật rất cao để đảm bảo
vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô.
Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được nhận đề tài “ Nghiên cứu hệ thống lái
xe Toyota Innova, thiết kế mô hình hệ thống lái có trợ lực thủy lực ”. Nội dung của đề
tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ
thống của ôtô nói chung và hệ thống lái của xe Toyota Innova nói riêng; từ đây có thể
đi sâu nghiên cứu về chuyên môn.
Tập đồ án này trang bị cho người sử dụng, vận hành ôtô có những kiến thức cơ
bản về hệ thống lái trên ôtô. Trong quá trình làm việc của hệ thống lái không thể
tránh khỏi những hư hỏng hao mòn các chi tiết. Vì vậy đề tài này còn đề cập đến vấn
đề bảo dưỡng, sửa chữa.
Được sự hướng dẫn rất tận tình của thạc sĩ Trần Văn Trung, cùng với sự nỗ lực
của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này. Vì thời gian và kiến thức có
hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Vì vậy em
mong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện
hơn.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thạc sĩ Trần Văn Trung. Qua đây em
cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn đã truyền đạt cho em rất
nhiều kiến thức quý báu trong quá trình học tập ở trường và thời gian làm đồ án tốt
nghiệp.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 3 năm 2012.
1
Sinh viên thực hiện.
Nguyễn Hồng Nam
PHẦN 1: MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI
Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải có

kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển. Mặt khác, để thuận tiện cho
người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàn
cao.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.
Việc điều khiển chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái tiếp nhận
lực lái 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.
Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửa
chữa. Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu và
nguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái. Xuất phát từ những yêu cầu và
đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài
“NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA INNOVA – THIẾT KẾ MÔ HÌNH
HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC”.
Ngoài mục đích chính là báo cáo tốt nghiệp, nghiên cứu hệ thống lái còn giúp
sinh viên hệ thống và nâng cao kiến thức đã được học. Qua đó, sinh viên có nền tảng
kiến thức về kỹ thuật vững vàng để tiếp thu các công nghệ mới, các thiết bị mới của
các hãng danh tiếng khác nhau và tích lũy kinh nghiệm có ích cho công việc sau này.
Về phần mô hình hệ thông lái trợ lực thủy lực chúng tôi hoàn thành cũng
không ngoài mục đích tạo một cái nhìn trực quan nhất để có thể dễ dàng hình dung và
nắm bắt các kiến thức đã được học và cũng có thể làm mô hình giảng dạy cho các bạn
sinh viên khóa sau.
2
PHẦN 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA INNOVA
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA INNOVA
1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Innova.
Toyota Innova là thế hệ mới của dòng xe đa dụng nằm trong chiến lược toàn cầu của
Toyota, kể từ khi được giới thiệu lần đầu trên thế giới vào tháng 8/2004, mẫu xe này

đã được khách hàng đón nhận nồng nhiệt. Tới Việt Nam vào tháng 1/2006, ngay lập
tức Innova đã lập nên những kỷ luật trên thị trường xe hơi Việt Nam, trở thành model
đầu tiên và duy nhất cho tới hiện nay đạt và vượt ngưỡng tiêu thụ 1.000 xe/tháng
cũng như là mẫu xe bán chạy nhất liên tục trong 5 năm vừa qua. Tính tới hết tháng
1/2010, mẫu xe Innova đã đạt doanh số bán tổng cộng hơn 53.600 chiếc, chiếm tới
64% thị phần phân khúc xe đa dụng ở việt Nam. Trong 5 năm này, đã có nhiều mẫu
xe đa dụng khác, của các thương hiệu khác xuất hiện, thậm chí có những đối thủ từng
được dự đoán sẽ cạnh tranh trực tiếp với vị trí của Innova Thế nhưng mọi dự đoán
dường như đều trật ! Vị trí số một- Xe bán chạy nhất trên thị trường của Innova
không những được củng cố mà còn tiếp tục nới rộng thêm khoảng cách với các đối
thủ phía sau.
3
Hình 1.1. Hình dáng ngoài xe Toyota Innova
Tại Việt Nam, kể từ khi ra mắt vào tháng 1/2006, mẫu Innova đã đạt được
những thành công lớn. Hiện tại, Innova là mẫu xe bán chạy nhất thị trường, với doanh
số cộng dồn đạt trên 45.789 xe (tính đến hết tháng 12/2009). Bao gồm các mẫu xe
Innova J, G, V
Tháng 1/2010 Toyota Việt Nam ra mắt phiên bản mới INNOVA GSR.
Innova GSR được trang bị hộp số tay 5 cấp, động cơ 2.0L DOHC 4 xy-lanh
thẳng hàng, phun xăng điện tử 1TR-FE, sử dụng hệ thống điều khiển phối khí thông
minh (VVT-i).
Trang thiết bị an toàn gồm : cấu trúc khung gầm TOP (Toyota Outstanding
Performance), khung xe GOA (Global Outstanding Assessment) hấp thụ xung lực, hệ
thống phanh đĩa phía trước và phanh tang trống phía sau có sự hỗ trợ của van phân
phối lực phanh.
Ngoài ra, Innova GSR còn được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh, cảm
biến lùi, hai túi khí phía trước, cột lái tự đổ
Hệ thống treo của Innova GSR là loại lò xo cuộn, đòn kép và thanh cân bằng
cho hệ thống treo trước. Hệ thống treo sau có cấu trúc 4 điểm liên kết với lò xo cuộn
và tay đòn bên

4
Những trang bị khác so với các phiên bản cũ gồm: gương chiếu hậu ngoài mạ
crôm tích hợp đèn báo rẽ, bậc lên xuống, tấm chắn nắng sườn xe, la-zăng thiết kế mới
với 5 cánh kép, cánh hướng gió nóc cửa sau, chụp ống xả mạ crôm
1.2. Thông số kỹ thuật của xe Toyota Innova.
Được trang bị động cơ 1TR-FE mạnh mẽ cùng các công nghệ hiện đại, đặc biệt
là cấu trúc khung và gầm xe TOP cứng cáp cùng hệ thống treo ưu việt giúp xe vận
hành hiệu quả và êm ái trên mọi địa hình.
Động cơ sử dụng trên xe Toyota Innova là loại động cơ xăng 4 kỳ , với 4 xy
lanh đặt thẳng hàng . Động cơ sử dụng trục cam kép với công nghệ điều khiển đóng
mở xu páp thông minh (VVT- i), giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi
trường.
- Công suất tối đa: 134 HP / 5600 rpm.
- Mô men xoắn tối đa: 186 Nm / 4000 rpm.
Hộp số tự động 4 cấp được trang bị trên Innova V là một cải tiến hoàn toàn
mới khẳng định Innova thật sự là 1 chiếc xe gia đình, ngay cả phụ nữ cũng có thể
điều khiển dễ dàng và thoải mái.
5
Khung và gầm xe TOP (Toyota Oustanding Performance) chắc khỏe và cứng
cáp, cho hiệu quả lái ổn định. Khả năng giảm xóc và chống rung tốt tạo cảm giác nhẹ
nhàng và êm ái cho hành khách trên mọi hành trình.
Hệ thống treo trước độc lập với lò xo cuộn, đòn kép, thanh cân bằng làm tăng
độ ổn định của xe cho hành khách cảm giác thoải mái tối đa.
6
Hệ thống treo sau có cấu trúc 4 điểm liên kết với lò xo cuộn và tay đòn bên,
cho hiệu quả giảm xóc tối ưu.
Hệ thống lái trên xe Toyota Innova là hệ thống lái cơ khí với tay lái trợ lực thủy
lực, giúp tay lái nhẹ hơn khi chạy xe ở tốc độ thấp và trở lại mức bình thường khi xe
chạy ở tốc độ cao.
Hệ thống lái xe Toyota Innova bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, và trợ lực lái.

• Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm luôn chức
năng của thanh lái ngang trong hình thang lái.
• Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các
đăng, thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối.
• Trợ lực lái gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanh
lực.
• Bán kính quay vòng: Bán kính quay vòng tối thiểu 5,4 m.
Các thông số kỹ thuật của xe Toyota Innova
STT TÊN THÔNG SỐ ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ
INNOVA V INNOVA G
1 Động cơ 2,0 lít (1TR-FE)
2 Hộp số 4 số tự động 5 số tay
3
Kích thước tổng thể (dài x
rộng x cao)
mm 4.580 x 1.770 x 1.745
4 Chiều dài cơ sở mm 2.750
5
Chiều rộng cơ sở
(trước/sau)
mm 1.510/1.510
6 Khoảng sáng gầm xe mm 191
7
7 Trọng lượng không tải kg 1.565-1.585 1.530 -1.550
8 Trọng lượng toàn tải kg 2.130 2.130
9 Hệ thống phanh
Trước Đĩa thông gió
Sau Tang trống
10 Hệ thống treo
Trước

Độc lập với lò xo cuộn, đòn kép
và thanh cân bằng
Sau
Liên kết 4 điểm, lò xo cuộn và
tay đòn bên
11
Bán kính vòng quay tối
thiểu
m 5,4
12 Vỏ và mâm xe 205/65R15, mâm đúc
13 Dung tích bình xăng Lít 55
14 Kiểu động cơ
4 xy lanh thẳng hàng, 16 xu páp,
DOHC với VVT- i
15 Dung tích công tác cc 1998
16 Công suất tối đa HP/rpm 134/5600
17 Mô men xoắn tối đa Nm/rpm 186/42000
18 Hệ thống phun nhiên liệu EFI
19 Tiêu chuẩn khí thải Euro step 2
20 Đèn sương mù Trước Có
21
Màn hình hiển thị đa
thông tin
Có
22 Hệ thống điều hòa 2 dàn lạnh
23 Khóa cửa điều khiển từ xa Có
24 Tay lái
Thiết kế 4 chấu, bọc da
4 chấu,
Urethane

Tay lái
gật gù
Có
25
Hệ thống chống bó cứng
phanh (ABS)
Có
26 Cảm biến lùi Có
27 Sưởi kính sau Có
28 Túi khí Có (Người lái và hành khách phía trước)
29 Cột lái tự đổ Có
30 Chất liệu ghế Da Nỉ cao cấp
8
Hình 1.2 : Bản vẽ tổng thể xe Toyota Innova.
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA INNOVA
2.1. Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô :
2.1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu :
2.1.1.1. 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.
Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau:
+ Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen do người lái tác dụng
lên vô lăng đến dẫn động lái.
+ Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng
và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng.
9
+ Trợ lực lái: Thường sử dụng trên các xe tải trọng lớn và vừa. Nó dùng để giảm nhẹ
lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài. Trên các xe cỡ nhỏ
có thể không có.
2.1.1.2. Phân loại :

a. Theo cách bố trí vô lăng:
− Vô lăng bố trí bên trái: ( tính theo chiều chuyển động ) dùng cho những nước xã hội
chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ
− Vô lăng bố trí bên phải : Dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như:
Anh , Thuỵ Điển
Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khi
vượt xe.
b. Theo đặc điểm kết cấu cơ cấu lái:
− Trục vít - Cung răng
− Trục vít – con lăn
− Trục vít - Chốt quay
− Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng
− Bánh răng – thanh răng
c. Theo đặc điểm kết cấu dẫn động :
− Theo phương pháp dẫn động bánh xe dẫn hướng :
• Dẫn động riêng biệt.
• Dẫn động chung cho cả 2 bánh xe dẫn hướng ( loại phổ biến).
− Theo kết cấu hình thang lái.
• Hình thang lái liền.
• Hình thang lái phân chia.
− Theo cách bố trí hình thang lái.
• Bố trí trước dầm cầu.
• Bố trí sau dầm cầu.
• Bố trí hỗn hợp.
d. Theo đặc điểm trợ lực lái :
10
− Trợ lực thủy lực (loại phổ biến).
− Trợ lực điện (đang được áp dụng).
− Trợ lực khí nén, trợ lực cơ khí ( rất không phổ biến).
2.1.1.3. Yêu cầu.

Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:
− Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định: Để đảm bảo yêu cầu này thì :
+ Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị
trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn hơn 15
0
khi có
trợ lực và không lớn hơn 5
0
khi không có trợ lực).
+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt.
+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiện
làm việc và mọi chế độ chuyển động.
− Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt, trong một khoảng thời
gian ngắn, trên một diện tích bé.
− Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp,
tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe.
− Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc gặp
chướng ngại vật.
− Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô lăng
(Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành:
+ Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: P
lvmax
không được lớn hơn 150 ÷ 200 N;
+ Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N.
− Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh xe dẫn
hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa góc quay
của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng.
2.1.2. Các chỉ tiêu và thông số đánh giá hệ thống lái.
2.1.2.1. Tỷ số truyền của hệ thống lái.
Với ô tô du lịch :

11
Với ô tô vận tải :
Trong hệ thống lái có các tỷ số truyền sau:
- Tỷ số truyền của cơ cấu lái
- Tỷ số truyền của dẫn động lái
- Tỷ số truyền theo góc của hệ thống lái
- Tỷ số truyền lực của hệ thống lái
a. Tỷ số truyền của cơ cấu lái .
Tỷ số của góc quay của vô lăng chia cho góc quay của đòn quay đứng. Tùy theo cơ
cấu lái có thể không đổi hoặc thay đổi. Ở loại cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi, tỷ
số truyền có thể tăng hay giảm khi quay vành tay lái ra khỏi vị trí trung gian.
Đối với ô tô du lịch cần ứng dụng loại cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi. Tỷ số
truyền này có giá trị cực đại khi vành tay lái ở vị trí trung gian. Như vậy đảm bảo
được ô tô
chuyển động ở vận tốc cao an toàn hơn, vì khi vành tay lái quay đi một góc bé sẽ làm
cho bánh dẫn hướng quay ít. Ngoài ra khi ô tô chạy ở tốc độ cao, sự ổn định của bánh
dẫn hướng ảnh hưởng đến hệ thống lái cao ; tỷ số truyền thay đổi sẽ làm cho tay lái
nhẹ người lái đỡ mệt.
Ở các ô tô có khả năng thông qua lớn cũng sử dụng cơ cấu lái có tỷ số truyền
thay đổi nhưng giá trị cực tiểu của tỷ số truyền lại ứng với vị trí trung gian của vành
tay lái. Bố trí tỷ số truyền như vậy là hợp lý nhất vì nó đảm bảo cho tay lái nhẹ khi ô
tô cần chuyển động linh hoạt.
b. Tỷ số truyền của dẫn động lái .
Nó phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn. Trong qúa trình
bánh
dẫn hướng quay vòng giá trị cánh tay đòn của các đòn dẫn động sẽ thay đổi. Trong
các kết
12
cấu hiện nay thay đổi không nhiều lắm.
c. Tỷ số truyền theo góc của hệ thống lái .

Tỷ số của góc quay vành tay lái lên góc quay của bánh dẫn hướng. Tỷ số truyền này
bằng tích số của tỷ số truyền của cơ cấu lái với tỷ số truyền dẫn của động lái .
(2.1)
d. Tỷ số truyền lực của hệ thống lái .
Hình 2.1 : Sơ đồ trụ đứng nghiêng trong mặt phẳng ngang .
Tỷ số của tổng lực cản khi ô tô quay vòng chia cho lực đặt trên vành tay lái cần
thiết để khắc phục được lực cản quay vòng.
; ;
Trong đó: - mômen cản quay vòng của bánh xe ;
C - cánh tay đòn quay vòng, tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến
đường trục đứng kéo dài ( hình 2.1);
- mômen lái đặt trên vành tay lái ;
- bán kính vành tay lái.
13
Như vậy :
Bỏ qua các lực ma sát ta có và do đó
(2.2)
Bán kính vành tay lái ở đa số ô tô hiện nay là và tỷ số truyền góc
không vượt quá 25 vì vậy không được chọn lớn quá. Cánh tay đòn c cũng
không nên giảm nhiều vì giảm nhiều sẽ làm cho ô tô chuyển động không ổn định vì
bánh xe nghiêng trong mặt phẳng ngang nhiều quá, hiện nay chọn trong khoảng
từ 100 300.
Nếu tỷ số truyền đòi hỏi phải lớn hơn thì cần thiết phải đặt bộ trợ lực tay lái
trong hệ thống lái.
2.1.2.2. Hiệu suất của hệ thống lái.
Hiệu suất ( ) của hệ thống lái được đánh giá bằng tích :
(2.3)
khi truyền lực từ vành lái đến bánh xe dẫn hướng ( thuận )
khi truyền lực từ bánh xe dẫn hướng đến vành lái ( nghịch )
được đánh giá bằng tổn thất do ma sát trong các khớp quay ở các thanh lái và

bánh xe 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 :
14
+ Hiệu suất thuận: là hiệu suất tính theo chiều lực truyền từ trên trục lái xuống. Hiệu
suất thuận càng cao thì lái càng nhẹ. Vì vậy nói chung khi thiết kế cơ cấu lái yêu cầu
phải có hiệu suất thuận cao.
(2.4)
+ Hiệu suất nghịch: là hiệu suất tính theo chiều lực truyền từ dưới đòn quay đứng lến
trục lái. Thông thường yêu cầu hiệu suất nghịch phải có trị số bé hơn hiệu suất thuận.
Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập từ bánh xe dẫn hướng sẽ không truyền
đến vành lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái. Đây là một tính
chất rất quý của cơ cấu lái. Tuy nhiên không thể đưa hiệu suất nghịch xuống quá thấp
vì lúc đó bánh xe dẫn hướng sẽ không tự trả lại được về vị trí ban đầu dưới tác dụng
của các mô men ổn định. Vì vậy để đảm bảo khả năng tự trả bánh xe dẫn hướng từ vị
trí đã quay về vị trí ban đầu và để hạn chế các va đập từ đường lên vành lái trong một
phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái được thiết kế với một hiệu suất nghịch phù hợp.
(2.5)
Trong đó :
- mômen ma sát trong cơ cấu lái quy dẫn về trục vành lái.
- mômen ma sát trong cơ cấu lái quy dẫn về trục đòn quay đứng.
- mômen xoắn tác dụng trên vành lái.
- mômen đặt vào trục đòn quay đứng được truyền từ bánh xe dẫn hướng.
Nhận xét:
− Để lái xe điều khiển nhẹ nhàng, càng lớn càng tốt.
− Mặt khác, khi lớn dẫn đến tính chất tự hãm của cơ cấu lái giảm , do đó lực va đập
truyền lên vành lái lớn.
15
Ngược lại , nếu nhỏ dẫn đến giảm được va đập truyền từ mặt đường không
bằng phẳng lên vành lái. Nhưng lại làm giảm khả năng chuyển động ổn định ( do

của bánh xe dẫn hướng tăng, bánh xe dẫn hướng khó tự trở về vị trí trung gian ).
+ Để tăng tính ổn định của bánh xe dẫn hướng và cảm giác của lái xe với mặt đường:
cần tăng .
+ Để giảm va đập từ đường lên vành lái : cần giảm .
Do đó , trong thiết kế , giải quyết mâu thuẫn này bằng cách chọn thích hợp.
Khi trong hệ thống lái có trợ lực, những yêu cầu đặt ra về không đòi hỏi khắt khe
nữa vì trợ lực có tác dụng làm giảm lực va đập truyền đến vô lăng và có khả năng tự
động đảm bảo tính ổn định cho bánh xe dẫn hướng.
2.1.2.3. 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 bánh xe dẫn hướng.
− Khi làm việc, bề mặt các cặp chi tiết bị mài mòn ( đặc biệt ứng với vị trí xe đi thẳng ),
do đó tại vị trí này, khe hở ăn khớp là nhỏ nhất ( ) và tăng dần sang 2 phía (
).
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 chỉnh, bù trừ được sự mài mòn ở phần giữa mà
không gây kẹt khi quay vòng về 2 phía.
16
- góc quay trục đòn lái đứng.
2.1.2.4. Độ rơ vành lái.
Độ rơ vành lái là chỉ tiêu an toàn quan trọng. Độ rơ vành lái càng nhỏ càng tốt
tuy nhiên điều này khó thực hiện ngay cả khi hệ thống còn mới. Sau thời gian sử
dụng các mặt lắp ghép bị mòn sẽ làm tăng độ rơ vành lái, trong quá trình bảo dưỡng
sửa chữa cần được điều chỉnh hợp lý.
Quy định về độ rơ vành lái như sau:
− Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 18°.
− Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 25-100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá

27°.
− Với ô tô có tốc độ lớn nhất dưới 25km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 36°.
Độ rơ vành lái tăng lên trong sử dụng phụ thuộc nhiều vào sự mòn của các chi
tiết, nhất là độ mòn của cơ cấu lái. Quy luật mòn của cơ cấu lái thể hiện ở hình sau:
17
Theo hình trên, khu vực giữa (tương ứng với trạng thái xe đi thẳng) là khu vực
mòn nhiều nhất. Do vậy các tiêu chuẩn đo độ rơ vành lái yêu cầu xác định độ rơ tại
trạng thái xe đứng yên, hướng đi thẳng.
2.1.2.5. Góc đặt bánh xe.
Các góc đặt của bánh xe và trụ quay đứng của bánh xe dẫn hướng nhằm các mục đích
sau:
− Giảm lực cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng;
− Tạo sự ổn định của bánh xe dẫn hướng, khi bánh xe dẫn hướng lệch khỏi vị trí trung
gian thì nó có xu hướng tự quay trở lại.
Các góc này bao gồm góc nghiêng ngang của bánh xe (camber), góc nghiêng
dọc của trụ quay đứng (caster), góc nghiêng ngang của trụ quay đứng (kingpin) và độ
chụm của bánh xe.
a. Góc nghiêng ngang của bánh xe (góc camber):
Các bánh trước của xe được lắp vào khung xe với những góc nghiêng, có thể
nghiêng ra ngoài hoặc nghiêng vào trong so với phương thẳng đứng. Góc như vậy
được gọi là góc “camber”. Khi bánh xe nghiêng ra ngoài gọi là góc camber dương,
ngược lại khi nghiêng vào trong thì gọi là góc camber âm. Nếu bánh xe trùng với
phương thẳng đứng thì góc camber bằng 0.
18
Hình 2.2 : Góc Camber.
− Chức năng của góc camber:
+ Đa số các xe trước đây, các bánh xe được bố trí gắn với khung xe tạo thành góc
camber dương. Mục đích của việc tạo ra góc camber này, để cải thiện độ bền của cầu
trước và lốp sẽ tiếp xúc vuông góc với mặt đường, để hạn chế sự mòn không đều của
lốp.

+ Ở những loại xe được thiết kế hiện nay, hệ thống treo được thiết kế rất cứng vững
nên đảm bảo được độ bền của cầu trước. Vì vậy, các góc camber được thiết kế gần
bằng 0, có loại xe góc camber bằng 0. Mặc khác, người ta còn tạo ra góc camber cho
một số xe, để cải thiện tính năng quay vòng của xe.
− Camber dương:
Mục đích của việc bố trí góc camber dương:
+ Giảm tải theo phương thẳng đứng: Nếu góc camber bằng 0, lúc này tải trọng tác
dụng lên trục sẽ có điệm đặt tại giao điểm của đường tâm lốp và trục. Lực này được
trình bày trên hình (lực F’), sự tác dụng của lực này làm cho trục hay cam quay dễ bị
cong. Vì thế, góc camber dương sẽ giảm tải trọng tác dụng tác dụng vào phía trong
của trục, làm giảm lực tác dụng lên trục và cam quay.
+ Ngăn cản sự tuột bánh xe: Góc camber dương được bố trí như hình vẽ, lúc này xuất
hiện lực F có độ lớn bằng tải trọng của xe, có phương vuông góc với mặt đường. Lực
F được phân tích thành 2 lực thành phần:
Lực F
1
có phương vuông góc với đường tâm của trục.
Lực F
2
có phương song song với đường tâm của trục.
Chính vì, lực F
2
xuất hiện và có phương như hình vẽ mà làm cho bánh xe khó bị tuột
ra khỏi trục. Tuy nhiên, phải dùng ổ bi trong lớn hơn ổ bi ngoài để chịu tải trọng này.
19
Hình 2.3: (a) Hình 2.3: (b)
− Camber bằng 0:
Người ta bố trí góc camber bằng 0 cho một số xe với mục đích chính là để ngăn
cản sự mòn không đều của lốp xe khi tiếp xúc với mặt đường.
+ Nếu như bánh xe được đặt camber dương: phía ngoài lốp sẽ quay với bán kính nhỏ

hơn phía trong lốp. Tuy nhiên, vì tốc độ của bánh xe là như nhau cho cả phía ngoài
và phía trong lốp. Chính vì vậy, khi quay vòng phía ngoài lốp sẽ bị trượt trên mặt
đường trong khi đợi cho phía trong theo kịp nó. Vì lý do này, phía ngoài lốp dễ bị
mòn hơn phía trong.
+ Nếu như bánh trước đặt góc camber âm: Thì xảy ra theo chiều ngược lại. Kết quả là
phía bên trong của lốp dễ bị mòn hơn phía bên ngoài lốp.
20
Hình 2.4 : Góc camber bằng 0.
− Camber âm:
Với việc bố trí góc camber âm, khi xe có tải thẳng đứng tác dụng lên lốp xe, lốp
xe có xu hướng bị lún xuống. Tuy nhiên do mặt cản của đường nên lốp xe sẽ bị biến
dạng như hình vẽ. Lúc này:
+ Sinh ra lực theo phương nằm ngang, lực này được gọi là lực đẩy ngang và có chiều
hướng vào trong.
+ Khi xe quay vòng, lúc này xe có xu hướng bị nghiêng ra ngoài nên lực tác dụng phía
ngoài có tác dụng giảm lực quay vòng do camber có xu hướng dương. Do đó, ưu
điểm của góc camber âm là khắc phục quá trìng tăng góc camber dương khi quay
vòng và tạo ra lực quay vòng phù hợp.
Hình 2.5 : Góc camber âm.
− Quá trình thay đổi góc Camber khi quay vòng:
Khi xe chuyển động trên đường vòng, vì lực đẩy ngang có tác dụng giảm lực
quay vòng. Lực ly tâm xuất hiện làm cho thân xe bị nghiêng dưới tác dụng của lò xo
thuộc hệ thống treo. Chính vì thế, góc camber thay đổi khi xe quay vòng.
21
Hình 2.6 : Sự thay đổi camber khi quay vòng.
b. Góc nghiêng dọc của trụ quay đứng (góc caster):
− Góc Caster là góc nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trục. Góc Caster được xác
định bằng cách đo giữa trục xoay đứng và phương thẳng thẳng đứng nhìn từ cạnh xe.
Nếu nghiêng về phía trước gọi là Caster dương.
Nếu nghiêng về phía sau của trục gọi là Caster âm.

− Khoảng cách từ giao điểm của đường tâm trục đứng tới mặt đất mặt đất tiếp xúc lốp
xe và đường, khoảng cách này là khoảng Caster.
− Góc Caster thì ảnh huởng đến độ ổn định của chuyển động, còn khoảng Caster ảnh
hưởng đến tính năng hồi vị của bánh xe khi xe chuyển động quay vòng.
22
Hình 2.7 : Góc caster và khoảng caster.
Chức năng của góc Caster.
− Ổn định chuyển động thẳng: Trường hợp xe quay vòng, xe bố trí góc Caster dương
quay sang trái. Lúc này, trục của bánh xe có xu hướng bị đè xuống do nó quay quanh
trục xoay đứng đặt nghiêng. Thực tế thì cam quay bên trái bị đẩy lên phía trên, tác
dụng nâng thân xe lên (do thân xe gắn với trục). Khi quay vòng hoàn tất và vôlăng ở
vị trí cân bằng (tâm cân bằng), trọng lượng của xe được đẩy lên làm cam dịch chuyển
xuống phía dưới. Chính vì vậy, trục bánh xe sẽ xoay về vị trí chuyển động thẳng ban
đầu.
Việc nâng thân xe lên, làm bánh xe hồi vị do xuất hiện mômen kích tác dụng làm
ổn định chuyển động của xe.
− Hồi vị bánh xe do tác dụng của khoảng Caster: Người ta thường bố trí bánh xe có cả
góc Caster và khoảng Caster, việc bố trí này có các ưu điểm:
+ Vì giao điểm giữa đường tâm xoay đứng với mặt đường nằm phía trước giao điểm
giữa lốp xe với mặt đường. Bánh xe lúc này có xu hướng bị kéo về phía trước, xu
hướng này giúp ổn định chuyển động thẳng.
23
+ Caster dương có tác dụng hồi vị bánh xe, quá trình hồi vị này là do tác dụng của
mômen sinh ra quay quanh trục xoay đứng a và a’ khi xe quay vòng. Lực kéo chủ
động P và P’ tác dụng lên a và a’, còn lực cản quay vòng tác dụng lên tâm O và O’
của vùng tiếp xúc lốp và đường (lực này là phản lực F và F’).
+ Lực F được phân tích thành 2 lực thành phần F
1
và F
2

, còn lực F’ được phân tích ra
làm 2 lực F
1
’, F
2
’. Chính các lực F
2
và F
2
’ tạo ra mômen T và T’ làm cho các bánh xe
hồi vị về vị trí ban đầu
Hình 2.8: Tính ổn định chạy thẳng và hồi vị bánh xe.
c. Góc nghiêng ngang của trụ quay đứng (góc kingpin):
− Khi bánh xe quay sang phải hoặc sang trái thì bánh xe sẽ xoay quanh trục thẳng
đứng. Trục này có thể xác định bằng cách vẽ một đường thẳng đi qua giữa đỉnh của ổ
bi đỡ trên giảm chấn và khớp cầu của hệ thống treo. Việc xác định đường thẳng này
không chính xác, chỉ tương đối.
− Đường này sẽ bị nghiêng vào trong khi nhìn từ phía trước xe, đường này hợp với
phương thẳng đứng một góc và góc này gọi là góc KingPing.
24
− Khoảng cách từ giao điểm của trục xoay đứng với mặt đất và đường tâm xe với mặt
đất gọi là độ lệch “L”.
Hình 2.9: Góc Kingpin.
Chức năng của góc King pin.
− Giảm lực đánh lái lên vôlăng: Khi bánh xe quay sang phải hoặc sang trái, với tâm
quay là trục xoay đứng và bán kính quay là khoảng lệch “L”. Nếu như, khoảng lệch L
này có giá trị càng lớn thì tạo ra mômen tác dụng lên trục xoay đứng càng lớn. Chính
vì thế, đòi hỏi người lái khi điều khiển xe phải tác dụng lên vôlăng một lực đánh lái
lớn, làm tổn hao năng lượng của người lái. Vì vậy, góc Kingping có ưu điểm khắc
phục vấn đề trên. Có 2 phương pháp để điều chỉnh khoảng lệch “L” nhỏ lại.

Tạo ra góc camber dương.
Làm nghiêng trục xoay đứng
25