Khai thác hệ thống lái trên xe toyota vios

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

BÙI THANH TÙNG
KHÓA 3
HỆ ĐÀO TẠO KỸ SƯ DÂN SỰ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH Ô TÔ

KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA VIOS

NĂM 2009

1


LỜI MỞ ĐẦU
Ngành ơ tơ giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Ơ tơ
được dùng phổ biến trong nền kinh tế quốc dân ở nhiều lĩnh vực khác nhau
như công nghiệp, nông 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 tô giữa nước ta với nước ngoài 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 tơ là hệ thống lái. Hệ thống
này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng
ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vịng của bánh xe dẫn hướng. Trong

quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an tồn chuyển
động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó
người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó.
Xuất phát từ những u cầu và đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện
nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA
VIOS”.

2


Nội dung phần thuyết minh đồ án bao gồm:
Lời mở đầu.
Chương 1. Giới thiệu chung về xe Toyota Vios.
Chương 2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios.
Chương 3. Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Vios.
Chương 4. Khai thác, sử dụng hệ thống lái xe Toyota Vios.
Kết luận.
Tài liệu tham khảo.
Sinh viên thực hiện: Bùi Thanh Tùng

3


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA VIOS
1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Vios
Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho
dòng Soluna 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 Thái Lan và những nhà
thiết kế Nhật của Toyota được sản xuất tại nhà máy Toyota Gateway, tỉnh

Chachoengsao, Thái Lan. Với sự ra đời của Vios thế hệ thứ 2 năm 2007,
Toyota bắt đầu cho dòng xe này tiến quân sang các thị trường khác ngoài châu
Á, thay thế chiếc Toyota Soluna, một mẫu subcompact bình dân hơn Toyota
Corolla và Toyota Camry trong khu vực Đơng Nam Á.

Hình 1.1. Hình dáng ngồi xe Toyota Vios.
Thế hệ đầu 2003–2007
Kiểu thiết kế thân xe: sedan 4 chỗ
Động cơ: 1.3 và 1.5 lít
Những chiếc xe đầu tiên của Vios ra đời tại Thái Lan dưới bàn tay của
các kỹ sư Thái Lan và các nhà thiết kế Nhật. Phần lớn các mẫu xe Vios tại các
quốc gia Đơng Nam Á trong đó có Việt Nam được trang bị động cơ 1,5 lít trừ
4


những chiếc Vios của quốc đảo Philippines. Người dân quốc đảo này ưa
chuộng phiên bản sử dụng động cơ nhỏ hơn với dung tích 1,3 lít.
Phiên bản đầu tiên của Vios được chế tạo dựa trên mẫu Toyota Platz. Nhờ
một số cải tiến về ngoại thất, những chiếc Vios mang một dáng vẻ khác biệt,
đặc biệt là với phiên bản 2006. Phiên bản này được chỉnh sửa đáng kể với lưới
tản nhiệt, đèn pha, đèn hậu được làm mới cùng vành đúc và nội thất mới.
Thế hệ thứ 2 (từ năm 2007 đến nay)
Kiểu thiết kế thân xe: sedan 4 chỗ
Động cơ: 1.5 lít
Chiếc Toyota Vios mới là sự tái hiện lại mẫu Toyota Belta sedan trình
làng tháng 11/2005. Toyota Belta cịn có tên gọi khác là Toyota Yaris (tên này
chỉ có ở Mỹ, Nhật và Australia), Toyota Echo (tên gọi tại Canada) và Toyota
Vitz. Nếu Vios chỉ có phiên bản sedan thì Belta có thêm phiên bản hachtback.
Toyota Vios 2007 vẫn sử dụng động cơ cũ (ra mắt vào tháng 8/2003) I4
ký hiệu 1NZ-FE 1.5L DOHC tích hợp cơng nghệ điều khiển van biến thiên

VVT-i. Công suất cực đại của động cơ là 107 mã lực, mô-men xoắn tối đa 144
Nm. Tuy nhiên, khung gầm thiết kế hoàn toàn mới.
Phiên bản Vios 1.5E mới (5 số sàn) được nâng cấp từ xe Vios 2003 1.5G
(5 số sàn), còn phiên bản Vios 1.5G mới (4 số tự động) lần đầu tiên được giới
thiệu tại thị trường Việt Nam.
Xe Vios 2007 có kích thước lớn hơn xe đời cũ. Trang bị an tồn và tiện
nghi có nhiều cải tiến. Về ngoại thất, thay đổi lớn nhất là lưới tản nhiệt có cấu
trúc hình chữ V, cụm đèn hậu nhơ ra ngồi, đèn xi-nhan tích hợp trên gương
(gương có thể gập lại khi không sử dụng), vành hợp kim thiết kế mới....

5


1.2. Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios
1.2.1 Động cơ 1NZ-FE (DOHC 16 xu páp với VVT-i).
Động cơ sử dụng trên xe Toyota Vios là loại động cơ xăng 4 kỳ , với 4 xy
lanh đặt thẳng hàng, thứ tự làm việc 1- 3- 2- 4. Động cơ sử dụng trục cam kép,
dẫn động bằng đai với công nghệ điều khiển đóng mở xu páp thơng minh
(VVT- i), giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.
- Công suất tối đa: 107 HP / 6000 rpm.
- Mô men xoắn tối đa: 144 Nm / 4200 rpm.
- Tỉ số nén: 10,5:1.
- Mức tiêu hao nhiên liệu: 5,5L/100 Km (trong điều kiện thử nghiệm)
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: xe Toyota Vios sử dụng hệ thống phun xăng

điện tử đa điểm (MPI) với các loại xăng có chỉ số octan là RON 95, 92, 87,
83. Dung tích bình xăng là 42 lít.
- Hệ thống làm mát: hệ thống làm mát bằng nước theo phương pháp tuần hoàn
cưỡng bức nhờ bơm nước.
- Hệ thống bôi trơn: theo nguyên lý hoạt động hỗn hợp bao gồm bôi trơn

cưỡng bức kết hợp với vung té. Xe sử dụng các loại dầu bôi trơn như: SAE
5W30, SAE 10W30, SAE 15W40.
1.2.2 Hệ thống truyền lực
- Ly hợp: Loại 1 đĩa ma sát khơ, thường đóng , có lị xo ép hình đĩa, dẫn động
cơ khí kiểu cáp. Ở loại ly hợp này sử dụng lị xo dạng đĩa hình cơn từ đó có
thể tận dụng kết cấu này để đóng mở ly hợp mà khơng cần phải có địn mở
riêng. Mặt đáy của lị xo được tì trực tiếp vào đĩa ép, phần giữa của lò xo được
liên kết với vỏ. Mặt đỉnh của lò xo sẽ được sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở
ép lên nó.

6


- Hộp số:+ Đối với phiên bản 1.5G là tự động 4 cấp.
+ Đối với phiên bản 1.5E là hộp số thường 5 cấp.
- Truyền lực chính và vi sai: Đây là loại xe du lịch động cơ và hộp số đặt
ngang, cầu trước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai cũng
được bố trí ln trong cụm hộp số. Xe Toyota Vios sử dụng truyền lực chính
một cấp, bánh răng trụ răng nghiêng.
1.2.3. Hệ thống phanh
Hệ thống phanh xe Toyota Vios bao gồm hệ thống phanh chân và phanh
dừng (phanh tay).
- Hệ thống phanh chân có dẫn dộng phanh thuỷ lực trợ lực chân khơng hai

dòng chéo nhau, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cả bánh trước và bánh sau. Bộ trợ
lực phanh và xi lanh chính được ghép với nhau thành một khối. Ty đẩy của
bàn đạp phanh trước khi tác dụng vào pittơng trong xi lanh chính có liên hệ
với van phân phối của bộ cường hoá nên khi phanh lực tác dụng lên pittơng xi
lanh chính bao gồm cả lực của người lái và lực của bộ trợ lực phanh.
- Xe Toyota Vios cịn được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh ABS, với

cơ chế phân bố lực phanh điện tử EBD, giúp bánh xe khơng bị bó cứng và ổn
định ngay cả khi phanh gấp trên đường trơn trượt.
1.2.4. Hệ thống lái
Hệ thống lái trên xe Toyota Vios 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 Vios bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, và trợ lực
lái.

7


- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm ln 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 vịng: Bán kính quay vịng tối thiểu 4,9 m.
1.2.5. Phần vận hành
Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau
- Treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu nến (mcpherson), kích thước địn
treo trên của hệ thống treo này giảm về bằng 0. Còn đầu trong của đòn treo
dưới được liên kết bản lề với dầm ơtơ, đầu ngồi liên kết với trục khớp nối dẫn
hướng mà điểm liên kết nằm trên đường tâm của trụ xoay đứng. Đầu trên của
giảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên vỏ ôtô. Phần tử đàn hồi
là lị xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tì
vào gối tựa trên vỏ ơtơ. Trên xe Toyota Vios vì địn treo dưới chỉ gồm một
thanh nén nên có bố trí thêm một thanh giằng ổn định. Ngồi ra đây là bánh xe
dẫn hướng nên trụ đứng là vỏ giảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi xe

quay vòng.
- Treo sau là hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi lị xo trụ, vì lị xo trụ chỉ
có khả năng chịu lực theo phương thẳng đứng nên ngồi lị xo trụ phải bố trí
các phần tử hướng.
- Lốp xe gồm 4 lốp chính và 1 lốp dự phịng, kích thước lốp xe 185/60R15.
- Các bộ phận chính đều được lắp đặt trên vỏ xe nên đặc điểm chịu lực của xe
là vỏ chịu lực.

8


1.2.6. Hệ thống điện
- Điện áp mạng: 12 V.
- Máy phát: 12V- 65A.
- Động cơ khởi động: kiểu SD 80, công suất 0,8 KW.
- Ắc quy(mf): 12V- 35Ah.
- Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS).
- Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu bao gồm: đèn pha, đèn si nhan, đèn
phanh, đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp suất dầu,
đèn báo nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp...
- Hệ thống thông gió, sưởi ấm, điều hồ nhiệt độ, bộ gạt nước, rửa kính.
- Hệ thống âm thanh gồm có radio, cassette và dàn loa.

9


STT

1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Bảng 1.1. Các thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios
TÊN THƠNG SỐ ĐƠN VỊ
GIÁ TRỊ

Động cơ
Hộp số
Kích thước tổng thể
(dài x rộng x cao)
Kích thước nội thất
(dài x rộng x cao)
Chiều dài cơ sở
Chiều rộng cơ sở
(trước/sau)
Khoảng sáng gầm
xe
Trọng lượng khơng
tải
Trọng lượng tồn
tải

Hệ thống phanh

mm

TOYOTA
TOYOTA
VIOS 1.5G VIOS 1.5E
1.5 lít (1NZ-FE)
4 số tự động
5 số tay
4300 x 1700 x 1460

mm

1965x1390x1200

mm
mm

2550
1470/1460

mm

150

kg

1055-1110

1030 -1085

kg

1520

1495

Trước
Sau
m

Đĩa thơng gió
Đĩa
185/60R15 Mâm đúc
4,9

Lít

42

15

Vỏ và mâm xe
Bán kính quay vịng
tối thiểu
Dung tích bình
nhiên liệu
Dung tích khoang
chứa hành lý

Kiểu động cơ

16
17
18

Dung tích cơng tác
cc
Cơng suất tối đa
HP/rpm
Mơ men xoắn tối đa Nm/rpm

13
14

10

Lít

475

448

4 xy lanh, thẳng hàng, 16
xu páp, DOHC-VVT-i
1497
107/6000
144/4200

GHI

CHÚ


CHƯƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS
2.1. Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô
2.1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
a. Công dụng của hệ thống lái ô tô.
Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ơtơ nhờ
quay vịng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động
thẳng hay chuyển động quay vịng của ơtơ khi cần thiết.
Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện nhờ vô lăng
(vành lái), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái), cơ cấu
lái (tăng lực quay của vô lăng để truyền mômen lớn hơn tới các thanh dẫn
động lái), và các thanh dẫn động lái (truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các
bánh xe dẫn hướng).
b. Phân loại hệ thống lái ô tơ
* Theo cách bố trí vành tay lái
- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên trái;
- Hệ thống lái với vành tay lái 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;
11

- Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, ê cu, cung răng);
- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng.
* Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực
- Hệ thống lái có trợ lực thủy lực;
- Hệ thống lái có trợ lực khí nén;
- Hệ thống lái có trợ lực điện.
c. Yêu cầu của hệ thống lái ơ tơ
- Đảm bảo quay vịng ô tô thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một
diện tích rất bé.
- Đảm bảo lực đặt lên vành tay lái bé.
- Đảm bảo động học quay vòng đúng trong đó các bánh xe của tất cả các cầu
phải lăn theo những vòng tròn đồng tâm.
- Đảm bảo ô tô chuyển động thẳng ổn định.
- Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn
hơn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô
lăng.
- Đảm bảo tính tùy động.

12


2.1.2. Bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios
Hệ thống lái ô tô Toyota Vios bao gồm : cơ cấu lái, dẫn động lái, trợ lực lái. Sơ
đồ bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios được cho trên hình 2.1

Hình 2.1. Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Toyota Vios.
1.Vành lái(vô lăng); 2. Trục lái; 3. Thanh răng lái; 4. Xi lanh trợ lực;
5. Cảm biến tốc độ; 6.Bơm trợ lực; 7. Bình chứa dầu; 8. Van điều khiển; 9. Thanh

nối;10. Làm mát dầu trợ lực; 11. Rô tuyn.
- Vành lái (vô lăng): vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng
của người lái từ vành lái đến trục răng của cơ cấu lái.
- Cơ cấu lái: cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Vios là cơ cấu lái bánh răng trụ và
thanh răng. Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động
góc của địn quay đứng và khuyếch đại lực điều khiển trên vành tay lái.
- Dẫn động lái: dẫn động lái bao gồm trục lái, thanh ngang, trục rơ tuyn, cam quay.
Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc của địn quay đứng thành chuyển động góc
của trục bánh xe dẫn hướng.

13


-Hệ thống trợ lực lái: có nhiệm vụ làm giảm lực điều khiển trên vành tay lái để
giảm cường độ lao động cho người lái và để tăng tính an toàn của hệ thống
điều khiển lái.
So với hệ thống lái khơng có trợ lực, cấu tạo chung của hệ thống lái có trợ lực
gồm hai phần chính: phần lái cơ khí có cấu tạo và ngun lý giống với các hệ thống
lái thông thường, phần trợ lực với các bộ phận chính sau:
- Nguồn năng lượng của trợ lực (Bơm thủy lực)
- Van phân phối (Van điều khiển)
- Cơ cấu chấp hành (Xi lanh lực)
2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios
2.2.1. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Vios là loại bánh răng trụ - thanh răng

Hình 2.2. Cơ cấu lái bánh răng trụ- thanh răng.
1. Bạc lệch tâm; 2. Ổ bi đỡ; 3. Trục răng; 4. Vít điều chỉnh; 5. Dẫn
hướng thanh răng; 6. Lò xo nén; 7. Thanh răng; 8. Vỏ thanh răng; 9. Kẹp;
10. Bạc lót; 11.Cao su chắn bụi; 12. Đầu thanh răng; 13. Thanh nối.

14


Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng sử dụng chủ yếu trên các xe công
suất bé. Vỏ của cơ cấu lái được làm bằng gang, trong vỏ có các bộ phận làm
việc của cơ cấu lái, gồm trục răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanh
răng, vỏ của cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng kết hợp làm luôn chức năng
của thanh lái ngang trong hình thang lái. Trục răng được chế tạo bằng thép,
trục răng quay trơn nhờ 2 ổ bi đặt trong vỏ của cơ cấu lái. Điều chỉnh các ổ
này dùng một êcu lớn ép chặt các ổ bi, trên vỏ êcu có phớt che bụi. Để đảm
bảo trục răng quay nhẹ nhàng thanh răng có cấu tạo răng nghiêng, phần cắt
răng của thanh răng nằm ở phía trái, phần thanh cịn lại có tiết diện trịn. Khi
vơ lăng quay, trục răng quay làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải
hoặc sang trái trên hai bạc trượt. Sự dịch chuyển của thanh răng được truyền
xuống thanh cam quay qua các đầu thanh răng và đầu thanh lái. Cơ cấu lái đặt
trên vỏ xe, để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng thì trục răng đặt
nghiêng ngược chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ăn khớp của bộ
truyền lớn, làm việc êm.
Khi quay vành tay lái thơng qua trục lái thì trục răng 3 sẽ làm dịch
chuyển thanh răng 7 qua trái hoặc phải. Hai đầu thanh răng được nối với bánh
xe dẫn hướng qua các khớp cầu và thanh nối sẽ làm quay bánh xe dẫn hướng
tương ứng với góc đánh vành tay lái. Dẫn hướng thanh răng 5 giúp giữ thanh
răng không bị quay trong vỏ cơ cấu lái. Bạc lệch tâm 1 để điều chỉnh ăn khớp
giữa trục vít và thanh răng, cịn vít điều chỉnh 4 để điều chỉnh khoảng hở mặt
bên.
* Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng có các ưu điểm sau:
- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng có tác
dụng như thanh dẫn động lái nên khơng cần các thanh ngang như ở các cơ cấu
lái khác.

15


- Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao.
- Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiển
trên vành lái nhẹ.
- Cơ cấu lái được bao kín hồn tồn nên ít phải bảo dưỡng.
Cơ cấu lái kiểu này thì tỉ số truyền có thể thay đổi được. Bước răng
(khoảng cách giữa các răng) giảm từ từ về hai phía đầu của thanh răng và độ
sâu bước ăn khớp mà tại đó răng của trục răng ăn khớp với răng của thanh
răng trở nên lớn hơn. Vì vậy đường kính ăn khớp thực tế của trục răng giảm
khi nó tiến gần tới hai đầu của thanh răng. Điều đó có nghĩa là, cùng với một
góc quay của vơ lăng như nhau, ở phần giữa của thanh răng, nó sẽ di chuyển
thoải mái hơn so với hai đầu của thanh răng.
Như vậy, nếu so sánh tỷ số truyền không đổi tức lực lái tăng khi quay vơ
lăng thì kiểu có tỷ số truyền thay đổi, có lực lái thay đổi rất ít nên điều khiển
lái rất nhẹ nhàng.
2.2.2. Dẫn động lái
Dẫn động lái của xe Toyota Vios bao gồm trục lái chính và các thanh dẫn
động.
Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới
cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía
trên của trục lái chính được làm thon và xẻ hình răng cưa, vơ lăng được xiết
vào trục lái bằng một đai ốc
Trục lái của xe Toyota Vios dạng ống lồng liên kết với cơ cấu lái nhờ
khớp các đăng.

16

Hình 2.3. Trục lái.
1.Trục lái chính(phía trên); 2.Giá đỡ; 3.Giá đỡ thấp; 4. Ống trục lái;
5. trục lái chính (phía dưới).
- Lực trên vành tay lái khi trên đường xấu khơng q 20 KG
- Hành trình tự do của vành lái 300
Trên xe Toyota Vios được trang bị hệ thống lái có khả năng thay đổi góc
nghiêng của tay lái. Cấu tạo của hệ thống này như trên hình 2.4

Hình 2.4. Bố trí trục lái loại điểm tựa dưới.
17


Cấu tạo cơ bản của cơ cấu này bao gồm một cặp cữ chặn nghiêng, bulơng
khố nghiêng, giá đỡ kiểu dễ vỡ, cần nghiêng v.v...
Các cữ chặn nghiêng xoay đồng thời với cần nghiêng. Khi cần nghiêng ở
vị trí khố, đỉnh của các cữ chặn nghiêng được nâng lên và đẩy sát vào giá đỡ
dễ vỡ và gá nghiêng, khoá chặt giá đỡ dễ vỡ và bộ gá nghiêng. Mặt khác, khi
cần gạt nghiêng được chuyển sang vị trí tự do thì sẽ loại bỏ sự chệnh lệch độ
cao của các cữ chặn nghiêng và có thể điều chỉnh trục lái theo hướng thẳng
đứng.
2.2.3. Trợ lực lái
Hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Vios là hệ thống trợ lực thủy lực.
Trong đó van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái. Thanh răng
của cơ cấu lái cũng đồng thời là xy lanh lực của hệ thống trợ lực.
- Ưu điểm của kiểu bố trí này là kích thước nhỏ gọn, và có độ nhạy cao.
- Nhược điểm của kiểu bố trí này là kết cấu phức tạp, các chi tiết của dẫn động
lái chịu tải trọng lớn.
Các chi tiết chính của hệ thống trợ lực thủy lực:
a. Bơm thủy lực:

Bơm thủy lực sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Vios là
bơm kiểu phiến gạt. Bơm thủy lực được đặt phía trên động cơ và được dẫn
động từ động cơ bằng bộ truyền đai.

18


Hình 2.5. Bơm kiểu phiến gạt.
1. Trục rơ to; 2. Rơ to; 3. Cánh bơm; 4. Vịng cam; 5. Sau cánh
bơm; 6. Van điều khiển lưu lượng; 7. Lỗ tiết lưu; 8.Cửa hút; 9. Cửa xả.
Rô to quay trong một vịng cam được gắn chắc với vỏ bơm. Rơ to có các
rãnh để gắn các cánh bơm. Chu vi vịng ngồi của rơ to hình trịn nhưng mặt
trong của vịng cam hình ơ van do vậy tồn tại một khe hở giữa rơ to và vịng
cam. Cánh gạt sẽ ngăn cách khe hở này để tạo thành một buồng chứa dầu.
Cánh bơm bị giữ sát vào bề mặt trong của vòng cam bằng lực ly tâm và
áp suất dầu tác động sau cánh bơm, hình thành một phớt dầu ngăn rò rỉ áp suất
từ giữa 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 chứa sẽ được hút vào
buồng dầu từ cổng hút. Lượng dầu trong buồng chứa giảm bên phía xả và khi

19


đạt đến 0 thì dầu trước đây được hút vào buồng này bị ép qua cổng xả. Có 02
cổng hút và 02 cổng xả. Do đó, dầu sẽ hút và xả 02 lần trong trong một chu kỳ
quay của rô to.
b. Xi lanh lực

Trên xe Toyota Vios thanh răng đóng vai trị pit tơng trợ lực và thanh răng

dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tơng theo
cả hai hướng. Trục van phân phối được nối với vô lăng. Khi vô lăng ở vị trí
trung gian (xe chạy thẳng) thì van phân phối cũng ở vị trí trung gian. Do đó
dầu từ bơm trợ lực lái không vào khoang nào mà quay trở lại bình chứa. Tuy
nhiên, khi vơ lăng quay theo hướng nào đó thì van phân phối 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 phân phối.

Hình 2.6. Xi lanh lực trên xe Toyota Vios.
1. Trục van phân phối; 2. Thanh răng; 3. Pít tơng; 4. Buồng
trái; 5. Buồng phải; 6. phớt dầu.

20


c. Van phân phối
Van phân phối sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Vios là
loại van quay. Trong van phân phối có phần tử định tâm và phần tử phản lực.
Van phân phối được chế tạo với độ chính xác rất cao, trong đó có các van an
toàn để tránh cho áp suất dầu tăng quá cao và đảm bảo cho hệ thống lái làm
việc bình thường khi bơm dầu bị hỏng.

Hình 2.7. Van phân phối kiểu quay.
1.Thanh xoắn; 2. Trục van; 3. Van quay; 4. Vỏ van phân phối; 5. Trục
răng; 6. Chốt cố định; 7. Cửa nạp; 8. Cửa hồi; 9. Miếng hãm (trục răng).
Van phân phối trong cơ cấu lái quyết định đưa dầu từ bơm trợ lực lái đi
vào buồng nào. Trục van phân phối (trên đó tác động mơ men vơ lăng) và trục
răng được nối với nhau bằng một thanh xoắn. Van quay và trục răng được cố
định bằng một chốt và quay liền với nhau. Nếu khơng có áp suất của bơm tác
động, thanh xoắn sẽ ở trạng thái hoàn toàn xoắn và trục van phân phối và trục

răng tiếp xúc với nhau ở miếng hãm và mômen của trục van phân phối trực
tiếp tác động lên trục răng.

21


* Ngun lý hoạt động
• Vị trí trung gian

Hình 2.8. Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí trung gian.
Khi trục van phân phối khơng quay nó sẽ nằm ở vị trí trung gian so với
van quay. Dầu do bơm cung cấp quay trở lại bình chứa qua cổng "D" và buồng
"D". Các buồng trái và phải của xi lanh bị nén nhẹ nhưng do khơng có sự
chênh lệch áp suất nên khơng có lực trợ lái.

22


• Vị trí quay vịng sang phải

Hình 2.9. Ngun lý hoạt động van phân phối ở vị trí quay vịng sang phải.
Khi xe quay vòng sang phải, thanh xoắn bị xoắn và trục van phân phối
theo đó quay sang phải. Các lỗ X và Y hạn chế dầu từ bơm để ngăn dòng chảy
vào các cổng "C"và cổng "D". Kết quả là dầu chảy từ cổng"B" tới ống nối "B"
và sau đó tới buồng xi lanh phải, làm thanh răng dịch chuyển sang trái và tạo
lực trợ lái. Lúc này, dầu trong buồng xi lanh trái chảy về bình chứa qua ống
nối "C" → cổng "C" → cổng "D" → buồng "D".

23

• Vị trí quay vịng sang trái

Hình 2.10. Ngun lý hoạt động van phân phối ở vị trí quay vịng sang trái.
Khi xe quay vòng sang trái thanh xoắn bị xoắn và trục van phân phối
cũng quay sang trái. Các lỗ X' và Y' hạn chế dầu từ bơm để chặn dòng chảy
dầu vào các cổng "B" và"C". Do vậy, dầu chảy từ cổng "C" tới ống nối "C" và
sau đó tới buồng xi lanh trái làm thanh răng dịch chuyển sang phải và tạo lực
trợ lái. Lúc này, dầu trong buồng xi lanh phải chảy về bình chứa qua ống nối
"B"→ cổng " B"→ cổng "D"→ buồng "D".
2.2.4. Tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Vios
Muốn giữ nguyên góc quay của xe, người lái ngừng đánh tay lái và giữ
nguyên lực tác dụng đặt lên vành tay lái. Tại thời điểm này thì van phân phối
ở vị trí mở để cung cấp dầu cao áp cho một khoang của xi lanh lực. Do có tác
dụng của dầu có áp suất cao ở khoang công tác vẫn tiếp tục đẩy xi lanh lực
chuyển động, làm cho thanh răng chuyển động, đồng thời lúc này trục răng
đứng im do người lái ngừng đánh tay lái. Như vậy sự dịch chuyển của thanh
24


răng sẽ làm trục răng và van phân phối chuyển động cho tới khi van phân phối
ở vị trí trung gian, nối thông khoang công tác của xi lanh lực với đường hồi
dầu về bình chứa dầu thì dừng lại. Lúc này dầu ở hai khoang công tác của xi
lanh lực có áp suất bằng nhau, xi lanh lực sẽ dừng ở vị trí này, vị trí tương ứng
với góc quay vành tay lái, và góc quay của bánh xe dẫn hướng được giữ
nguyên, do vậy đảm bảo được tác dụng tùy động trong hệ thống lái tùy theo
góc quay vành tay lái. Nếu muốn quay vịng với góc quay vịng lớn hơn thì
người lái phải tiếp tục tác dụng quay vành tay lái.
Sau khi quay vòng muốn cho xe trở về trạng thái chuyển động thẳng
nhanh chóng thì người lái đánh nhẹ vành tay lái ngược với góc quay ban đầu,

lúc này dưới tác dụng của áp suất dầu ở buồng phản lực sẽ đưa và giữ van
phân phối ở vị trí trung gian, đảm bảo cho dầu ở các khoang của xi lanh lực
thơng nhau và thốt về bình chứa. Đồng thời dưới tác dụng của mơmen ổn
định bánh xe dẫn hướng sẽ làm cho xe nhanh chóng trở về trạng thái chuyển
động thẳng.

CHƯƠNG 3
25