KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC

CHƯƠNG 1
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU
HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC
1.1. Khái quát chung về 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 .
Trong quá trình chuyển động trên đường, hệ thống lái có ảnh hưởng
rất lớn đến an toàn chuyển động của xe nhất là ở tốc độ cao , do đó chúng
không ngừng được hoàn thiện .
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 ). Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe
và của từng chủng loại xe. Để quay vòng được thì người lái cần phi tác dụng
vào vô lăng một lực. Đồng thời để quay vòng được thì cần có một phản lực
sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh xe. Để quay vòng đúng thì
các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng phải quay trên những đường tròn đồng
tâm với nhau. Đó là tâm quay tức thời khi quay vòng. Kết cấu hệ thống lái
rất phức tạp, vì vậy để hiểu được về trạng thái quay vòng ta cần phải hiểu sâu
về kết cấu của hệ thống lái.
Yêu cầu của hệ thống lái ô tô
- Đảm bảo quay vòng ô tô thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên
một diện tích rất bé.
1
- 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
Cấu tạo của hệ thống lái gồm các phần tử: Vô lăng, trục lái, cơ cấu lái,
dẫn động lái , các bánh xe dẫn hướng. 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
1.2. Vai trò của trợ lực lái
1.2.1 Mục đích sử dụng trợ lực lái trên ô tô
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của
người lái, giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài. Đặc biệt trên xe có
tốc độ cao, trợ lực lái còn nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe có
sự cố ở bánh xe như nổ lốp, hết khí nén trong lốp và giảm va đập truyền từ
bánh xe lên vành tay lái.
Để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp
bản rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường. Kết quả là cần
một lực lái lớn hơn.
Lực lái có thể giảm bằng cách tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái. Tuy nhiên việc
đó lại đòi hỏi phải quay vô lăng nhiều hơn khi xe quay vòng dẫn đến không
thể thực hiện được việc vòng ngoặt gấp.
2
Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi vẫn chỉ cần lực lái
nhỏ, cần phải có trợ lực lái.
1.2.2 Các loại trợ lực trên ô tô
Bảng 1. Phân loại trợ lực lái
Kiểu
trợ lực
Cấu trúc
cơ sở
Phươ

ng
Đối
tượng
Các cảm biến Cơ
cấu
Hiệu ứng cơ bản
C
B
t
ố
c
đ
ộ
ô
t
ô
C
B
m
ô
m
en
lái
C
B
gó
c
qu
ay
tr

ục
lái
C
B
dò
ng
đi
ều
kh
iể
n
Lự
c
lái
biế
n
thiê
n
the
o
tốc
độ
Định giá
trị trợ lực
Các hệ
thống lái
trợ lực
thủy lực
Hệ thống trợ
lực thủy lực

với van trượt
dạng chốt
Tỉ lệ theo
mức cản quay
bánh xe
Hệ thống trợ
lực thủy lực
với van
xoay, van
cánh
Tỷ lệ theo
mức cản quay
bánh xe
Các hệ
thống lái
trợ lực
điều khiển
điện- điện
tử
Hệ thống trợ
lực thủy lực
điều khiển
điện- điện tử
Lưu
lượng
Lưu
lượng
cấp đến
xilanh
trợ lực

0 0
Van
điện từ
0 0
Mạch
tắt qua
xilanh
trợ lực
Áp suất
hiệu
dụng
cấp đến
xilanh
trợ lực
0 0
Van
điện từ
0
Đặc tính
van trợ
lực
Áp suất
dầu tạo
ra ở van
trợ lực
0 0
Van
điện từ
0
Điều

khiển
lực
phản
hồi thủy
lực
Áp suất
tác động
lên cơ
cấu
phản
hồi lực
0 0 Van
điện từ
0
3
thủy lực
(loại cơ
khí)
Hệ thống
mềm dẻo
Lưu
lượng
Lưu
lượng
dầu cấp
đến
xilanh
trợ lực
0 0 0 Mô tơ 0 0
Hệ thống

điện điện tử
toàn phần
Dòng
điện
Mômen
của mô
tơ trợ
lực
0 0 0 Mô tơ 0 0
Điện áp
Công
suất mô
tơ trợ
lực
0 0 0 0 Mô tơ 0 0
1.3. Trợ lực lái thủy lực
Hiện nay trên xe du lịch đa số đang sử dụng hệ thống trợ lực thủy lực.
Trong phần này trình bày khái quát về trợ lục lái thủy lực.
1.3.1. Cấu trúc tổng quát HTL trợ lực thuỷ lực
Trên hình 1.1 là sơ đồ tổng quát HTL trợ lực thuỷ lực bao gồm các bộ
phận chính sau: Bình dầu và bơm trợ lực lái; Cơ cấu lái và xi lanh trợ lực kết
hợp hoặc cơ cấu lái riêng ; xi lanh trợ lực riêng; Van trợ lực (có thể kết hợp
liền với cơ cấu lái) và các đòn dẫn động lái
4
Hình 1.1 - Tổng quan hệ thống lái có trợ lực.
1- Bình dầu và bơm trợ lực lái Cơ cấu lái và xi lanh trợ lực kết hợp hoặc cơ
cấu lái riêng; 2- xi lanh trợ lực riêng;. 3- Van trợ lực (có thể kết hợp liền với
cơ cấu lái);4-Các đòn dẫn động lái
5
1.3.2. Mô hình toán học HTL trợ lực thuỷ lực

Dựa trên mô hình tổng quát của HTL trợ lực thuỷ lực ta có thể xây dựng
mô hình toán học như sau:
Hình 1-2 Sơ đồ mô hình toán học HTL có trợ lực
1- Vô lăng; 2- Trục lái chính; 3- Cơ cấu lái; 4- Dẫn động lái;
5a, 5b – Bánh xe dẫn hướng; 6- Xi lanh trợ lực
P
1
- Lực quay vòng của người lái đặt trên vành tay lái.
P
2
- Lực trên ngõng lái (hoặc thanh răng).
P
3-1
, P
3-2
- Lực cản quay vòng các bánh xe.
M
1
– Mô men do người lái tác động vào trục lái.
Trên sơ đồ mô hình toán học của HTL có trợ lực có thêm phần tử 6 (so với
HTL cơ bản, hình 1-1) đó là phần tử trợ lực. Phần tử trợ lực tạo ra một lực P
TL
tác động vào cơ cấu lái để hỗ trợ cho lực của người lái. Như vậy, cơ cấu lái 3
sẽ là bộ phận tổng hợp của 2 lực:
+ Lực do mô men M
1
được chuyển hoá từ lực của người lái P
1
+ Lực P
TL

sinh ra do phần tử trợ lực
Cả 2 thông số này đều biến đổi theo lực cản quay vòng của ôtô
6
1 2
3 4
5a
5b
6
P
1
M
1
M
1
P
2
P
3-1
P
3-2
P
c1
P
c2
P
TL
1.3.3. Đặc tính trợ lực thuỷ lực
Trong thiết kế hệ thống trợ lực lái người ta có thể chọn chế độ điều
khiển sao cho lực lái P
1

đặt trên vô lăng tương đối nhỏ, khoảng 3kg đến 5kg ở
vị trí P
cmax
. Tuy nhiên, nếu đặc tính này bất biến thì sẽ xảy ra tình trạng “ bay
tay lái” ở tốc độ cao vì khi xe chạy tốc độ cao thì lực cản quay vòng nhỏ và
lực đặt trên vành tay lái nhỏ quá làm mất cảm giác mặt đường của người lái.
Vì vậy trong các HTL trợ lực hiện đại người ta thực hiện chế độ điều khiển
thay đổi hệ số trợ lực lái, tức là ở tốc độ càng cao càng phải giảm phần P
TL
có
thể giảm tới 0 và khi đó coi như hệ thống trợ lực không làm việc. Nói cách
khác, người ta có thể tạo ra một chùm các đặc tính trợ lực ( các đường tia trên
đồ thị đặc tính trợ lực hình 1-3)
Hình 1-3 Đồ thị đặc tính trợ lực



P
TL
P
1
Không có trợ lực
Có trợ lực
7
P
1
O P
ci
P
cmax

P
c
1.4. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái trên xe Matiz
1.4. 1 Bố trí chung hệ thống lái xe Matiz
Hệ thống lái xe Matiz được bố trí ở cầu trước phía sau tâm trục bánh xe,
sơ đồ bố trí chung của hệ thống lái được thể hiện trên hình 2.1. Hệ thống lái
bao gồm các bộ phận chính là vành tay lái, hộp lái và trục lái, cơ cấu lái, hình
thang lái và trợ lực lái (trên xe Matiz đời SE).
a. Vành lái, hộp lái và trục lái
Vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng của người lái từ
vành lái đến bánh răng của cơ cấu lái. Vành tay lái có dạng vành tròn, có nan
hoa bố trí không đều quanh vành trong của vành lái. Hộp lái được bố trí trên
trục lái để lắp đặt các thiết bị điều khiển như bộ điều khiển xi nhan, bộ điều
khiển gạt nước, ổ khóa điện
Hình 2.1. Bố trí chung hệ thống lái xe Matiz
1- Vành tay lái; 2- ống trục lái; 3- Trục trung gian; 4- Hộp cơ cấu
lái; 5- Đòn kéo bên; 6- Cam quay;
8
Trục lái gồm có trục lái chính và ống trục lái, trục lái chính có dạng trục
đặc còn ống trục lái có dạng trục rỗng, ống trục lái là nơi chứa trục lái chính
và lắp đặt trục lái vào vỏ xe. Trục lái xe Matiz là loại không thay đổi được góc
nghiêng, trên trục lái có bố trí cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu này hấp thụ lực
dọc trục tác dụng lên người lái khi có va chạm trực diện.
b. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái của xe Matiz là cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, bánh
răng trụ răng xoắn được chế tạo liền với trục. Cơ cấu lái đóng vai trò là hộp
giảm tốc biến chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động tịnh
tiến qua lại của thanh lái ngang đồng thời đảm bảo truyền và tăng momen
quay của người lái từ vành lái tới các bánh xe dẫn hướng.
c. Hình thang lái

Nhiệm vụ của hình thang lái là truyền động từ cơ cấu lái tới các bánh xe
dẫn hướng, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo
quan hệ quay của các bánh xe dẫn hướng để không xảy ra hiện tượng trượt
bên ở tất cả các bánh xe khi xe quay vòng giúp điều khiển ô tô nhẹ nhàng và
lốp xe ít mài mòn. Trên xe Matiz sử dụng hệ thống treo độc lập, các bánh xe
dẫn hướng bên trái hoặc bên phải có thể dao động độc lập với nhau nên cấu
tạo của hình thang lái có khác so với loại xe sử dụng hệ thống treo phụ thuộc.
Đó là thanh lái ngang của hình thang lái không thể làm liền mà phải cắt rời
thành nhiều đoạn và liên kết với nhau bằng các khớp cầu nhằm đảm bảo các
bánh xe dẫn hướng dịch chuyển độc lập, nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học
của cơ cấu hình thang lái. Chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái
do thanh răng của cơ cấu lái cùng với thanh kéo bên của hình thang lái đảm
nhiệm.
d. Trợ lực lái
9
Xe sử dụng trợ lực lái thủy lực với van phân phối kiểu van xoay. Van phân
phối được bố trí kết hợp với cơ cấu lái cùng với trục bánh răng trụ xoắn, xi
lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng có nghĩa là kết hợp nằm trên thanh
lái ngang. Bơm dầu trợ lực lái là bơm kiểu cánh gạt dẫn động bằng đai từ trục
khuỷu động cơ.
1.4. 2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Matiz
a. Vành tay lái, hộp lái và trục lái
Vành tay lái và trục lái được đặt trong buồng lái, đường kính vành tay
lái là 370 mm, hành trình tự do của vành tay lái là 0
±
20 mm. Đặc điểm kết
cấu của vành tay lái và trục lái được thể hiện trên hình 2.2. Trên vành tay lái
còn bố trí nút điều khiển còi. Để cố định vành tay lái vào trục lái 10ien đai ốc
vành lái (2) kết hợp với đệm khóa đai ốc (3).
10

Hình 2.2. Đặc điểm kết cấu vành lái hộp lái và trục lái
1- Cụm còi; 2- Đai ốc vành lái; 3- Đệm khóa; 4- Vành lái;
5,6- Vỏ trục lái; 7- Bộ điều khiển đèn si nhan; 8- Bộ điều khiển gạt
nước; 9- Cụm trục lái; 10- Vành chặn; 11- Đệm; 12- Lò xo trục lái
chính; 13- Hộp điều khiển; 14- Vít lắp ổ khóa điện; 15- Bu lông lắp
giá đỡ trục lái chính; 16- Giá đỡ trục lái chính; 17- ống trục lái; 18-
Vị trí bắt vít; 19- Công tắc khóa điện; 20- Cụm ổ khóa; 21- Trục lái
chính; 22- B u lông siết; 23- Trục trung gian;
11
Các thiết bị của hộp lái được lắp trên giá đỡ trục lái chính (16), hộp điều
khiển (13) và được bao bọc bằng vỏ (5), (6). Ổ khóa điện (20) được lắp vào
giá đỡ trục lái chính qua vít (14) trên ổ khóa có các nấc khóa B, I, II, III ứng
với vị trí khóa cổ, động cơ tắt mà không khóa cổ, bật công tắc điện hệ thống
đánh lửa và các phụ tải, khởi động máy. Giá đỡ trục lái chính được lắp vào
ống trục lái qua bu 12ien (15).
Bộ điều khiển đèn si nhan (7), bộ điều khiển gạt nước (8) được lắp vào hộp
điều khiển (13) trên các bộ điều khiển này có các cần gạt và núm xoay để thực
hiện chức năng khởi động các đèn tín hiệu và phun nước rửa kính chắn gió.
Trục lái chính của xe tựa trên ống trục lái qua bạc và giá đỡ (16), đầu trên của
trục lái được lắp bằng then hoa với moayơ của vành lái (vô lăng) và cố định
bằng đai ốc còn đầu dưới được lắp cũng bằng then hoa với khớp các đăng. Xe
sử dụng trục “gãy” được cấu tạo từ các trục đặc và có khớp các đăng nối các
trục. Nhờ các trục không đồng tâm, lại 12ien kết bằng khớp các đăng nên khi
xe bị đâm không gây lực ép mạnh vành tay lái vào tay người lái, nâng cao khả
năng an toàn, đồng thời tạo điều kiện tháo các trục dễ dàng. ống trục lái được
cố định trên vỏ cabin bằng các giá đỡ.
Khi người điều khiển tác động lên vành tay lái (4), momen sinh ra trên vành
tay lái truyền tới trục lái chính (21) qua các khớp các đăng tới trung gian (23)
rồi xuống cơ cấu lái.
Khi xảy ra va chạm người lái có xu hướng lao người về phía trước do lực quán

tính lớn và cơ thể người xô vào vành lái, lúc đó 12ien kết giữa ống trục lái và
đệm (1) sẽ bị phá vỡ tác động lên khớp mềm (2) làm ống trục lái co lại. Bi
định vị (3) đóng vai trò như một khớp mềm lúc này sẽ bị đẩy xuống phía dưới
đồng thời đẩy luôn trục lái chính xuống, do các trục không đồng tâm lại 12ien
kết bằng khớp các đăng nên sẽ không tác động lực trở lại vành lái. Như vậy cả
12
vành tay lái và trục lái đều dịch chuyển về phía trước đảm bảo an toàn cho
người lái.
Hình 2.3. Nguyên lý cơ cấu hấp thụ va đập trục lái
1- Đệm dễ vỡ; 2- Khớp mềm; 3- Bi định vị;
b. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái của xe có tỉ số truyền là 15,7, đặc điểm kết cấu của cơ cấu lái
được thể hiện trên hình 2.4.
Cấu tạo của cơ cấu lái gồm có bánh răng trụ răng xoắn (3) ăn khớp với thanh
răng (7), đầu dưới và đầu trên của trục bánh răng trụ răng xoắn được lắp trên
các ổ bi, trên trục bánh răng trụ răng xoắn bố trí cụm van phân phối (2) của trợ
lực lái và có nắp che bụi (1) đảm bảo trục bánh răng trụ răng xoắn quay nhẹ
nhàng. Bánh răng trụ có cấu tạo răng xoắn, thanh răng có cấu tạo răng
nghiêng, đầu trục bánh răng trụ răng xoắn có then hoa để lắp với trục trung
gian của trục lái qua khớp các đăng, thanh răng liên kết với thanh kéo bên (9)
của hình thang lái qua khớp cầu. để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng
nghiêng thì trục bánh răng trụ răng xoắn đặt nghiêng ngược chiều nghiêng của
13
thanh răng, nhờ vậy sự ăn khớp của bộ truyền lớn làm việc êm và phù hợp với
việc bố trí vành lái trên xe.
Để điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa bánh răng trụ răng xoắn và thanh răng,
người ta vặn đai ốc chỉnh (6) tác động vào lò xo tỳ lên dẫn hướng thanh răng
(5) đẩy thanh răng vào ăn khớp khít với bánh răng trụ răng xoắn. Độ dơ của
hai vòng bi đỡ trục bánh răng điều chỉnh bằng tấm đệm đặt phía trước ổ bi
trên.

Hình 2.4. Đặc điểm kết cấu cơ cấu lái xe Matiz
1- Nắp che bụi; 2- Van phân phối; 3- Bánh răng trụ răng xoắn; 4-
Vỏ thanh răng; 5- Dẫn hướng thanh răng; 6- Đai ốc chỉnh; 7-
Thanh răng; 8- Thanh kéo bên; 9- Đầu thanh lái; 10- Cao su che
bụi; 11- ổ bi trên;
14
Khi vô lăng quay, bánh răng trụ răng xoắn quay làm thanh răng chuyển
động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên bạc trượt. Sự dịch chuyển của
thanh răng được truyền xuống cam quay qua các thanh kéo bên và đầu thanh
lái, nhờ vậy mà xoay các bánh xe dẫn hướng theo ý muốn của người lái.
Việc bố trí cơ cấu lái này có các ưu điểm sau:
- Cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng
có tác dụng như thanh lái ngang của hình thang lái nên không cần thiết kế
thanh lái ngang như ở hình thang lái khác;
- Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao;
- Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền momen tốt nên lực điều
khiển trên vành lái nhẹ;
- Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải chăm sóc bảo dưỡng.
c.Hình thang lái
Hình thanglái được bố trí phía sau đường tâm trục cầu trước. Sơ đồ bố
trí hình thanglái được thể hiện trên hình 2.5. Hình thanglái truyền động từ cơ
cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng với tỉ số truyền là 0,984. Bộ phận chính của
hình thanglái là cơ cấu hình thang lái, đó là cơ cấu 6 khâu bao gồm: hai thanh
kéo bên, thanh răng, hai đòn quay bên (cam quay) và dầm cầu là đường thẳng
tưởng tượng nằm trên đường tâm trục cầu trước vì hệ thống treo trước của xe
là hệ thống treo độc lập.
Các thanh kéo bên nối với thanh răng qua các khớp cầu , ở đầu thanh
kéo bên có ren để nối với đầu thanh lái (chi tiết 9- hình 2.4), trên đầu thanh lái
có khớp cầu để nối với cam quay. Các thanh kéo bên có độ dài như nhau,
chúng có cơ cấu điều chỉnh chiều dài để thay đổi độ chụm của hai bánh xe dẫn

hướng, cơ cấu điều chỉnh chiều dài thanh kéo bên thường dùng ống ren, có đai
15
ốc hãm. Đặc điểm của khớp cầu trên đầu thanh lái là loại khớp cầu chỉ bôi
trơn một lần, trong quá trình sử dụng không cần phải bảo dưỡng.
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí hình thang lái xe Matiz
1- Khớp cầu; 2- Thanh răng; 3- Thanh kéo bên; 4- Cam quay
Khi quay vành tay lái, thanh răng dịch chuyển kéo hai thanh kéo bên
tác động đến các cam quay làm cam quay quay xung quanh đường tâm của trụ
đứng và xoay hai bánh xe dẫn hướng.
d. Trợ lực lái
Bộ trợ lực lái thủy lực trên xe là hệ thống tự điều khiển khép kín bao
gồm bơm thủy lực, van phân phối và xy lanh lực. Ngoài ra các bộ phận như
van phân phối, xy lanh lực và cơ cấu lái cũng được bố trí chung trong một
khối, việc bố trí như vậy có các ưu điểm sau:
- Do xi lanh lực và van phân phối đặt trong cơ cấu lái nên kết cấu của
bộ trợ lực lái rất nhỏ gọn làm tăng không gian bố trí các bộ phận khác trên xe
rất phù hợp với xe có cầu trước chủ động dẫn hướng, động cơ đặt trước.
16
- Do xi lanh lực đồng thời cũng chính là vỏ thanh răng, pít tông được
lắp kết hợp luôn với thanh răng, van phân phối kết hợp trên trục bánh răng trụ
răng xoắn nên khối lượng công việc thiết kế các chi tiết này sẽ giảm đi nhiều.
- Đặt các chi tiết trong cùng một khối như vậy sẽ đảm bảo hệ thống trợ
lực lái tác động nhanh tức thì do pít tông, xi lanh đặt trực tiếp trên cơ cấu lái
và giảm quãng đường dịch chuyển của dầu cao áp tránh tổn hao áp suất dầu.
Các bộ phận chính của trợ lực lái gồm có xi lanh lực, bơm thủy lực và van
phân phối
Xi lanh lực
Cụm xi lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng, nó biến đổi năng lượng
chất lỏng thành năng lượng cơ khí được tiêu hao cho việc giảm nhẹ quay vòng
bánh xe. Đặc điểm kết cấu của cụm xi lanh lực thể hiện trên hình 2.6.

Hình 2.6. Đặc điểm kết cấu của xi lanh lực
1, 3- Phớt làm kín; 2- Pít tông; 4- Trục van điều khiển;
17
Xi lanh lực đồng thời cũng chính là vỏ thanh răng, trên xi lanh có khoan
các lỗ để bắt với các đường ống cao áp từ van phân phối xuống. Pít tông 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 đặt trên pít
tông có tác dụng như vòng găng để ngăn dầu khỏi lọt giữa hai bên của khoan
công tác làm giảm hiệu suất của trợ lực lái. Ngoài ra, ở hai đầu xi lanh có lắp
thêm 2 phớt làm kín (1),(3) để ngăn dầu rò rỉ ra ngoài.
Bơm thủy lực
Bơm thủy lực là nguồn cung cấp năng lượng cho bộ phận trợ lực lái. Trên xe
sử dụng bơm thuỷ lực là loại bơm kiểu rôto cánh gạt và được dẫn động bằng
dây đai từ puly trục khuỷu (Hình 2.7).
Hình 2.7. Đặc điểm kết cấu bơm trợ lực
1- Cánh gạt; 2- Rô to; 3- Trục bơm; 4- Stato; 5- Van điều chỉnh lưu
lượng;
Bơm có các phần chính là thân bơm, rôto, stato(hay còn gọi là vòng
cam), các cánh gạt và van điều chỉnh lưu lượng.
Rô to có các rãnh hướng tâm, mỗi rãnh chứa một cánh gạt di chuyển tự do
trong đó. Rôto và cánh gạt đặt trong lòng stato hình ôvan. Trên thân bơm bố
18
trí các đường dầu nạp và đường dầu ra, trên đường dầu ra có van điều chỉnh
lưu lượng đặt chung khối với bơm.
Bình chứa dầu lắp tách biệt với bơm được nối với bơm bằng hai ống mềm,
một đường ống cung cấp dầu cho bơm, một đường ống dầu hồi về bình chứa.
Trên thành bình có ghi các vạch giới hạn mức dầu, nếu mức dầu trong bình
chứa giảm dưới mức chuẩn thì bơm sẽ hút không khí vào gây ra lỗi trong vận
hành. Vì vậy phải định kỳ kiểm tra mức dầu trợ lực lái, nếu thấp hơn mức cho
phép phải bổ xung ngay bằng loại dầu thích hợp.

Van điều chỉnh lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu từ bơm tới van
phân phối, duy trì lưu lượng dầu không đổi cung cấp cho van phân phối mà
không phụ thuộc tốc độ bơm (v/ph). Bởi vì lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ
động cơ, khi tốc độ bơm tăng thì lưu lượng dầu tăng lên, cấp nhiều trợ lực hơn
cho cơ cấu lái và người lái cần tác động ít lực đánh lái hơn và ngược lại. Hay
nói cách khác, lực đánh lái thay đổi theo sự thay đổi tốc độ, khi lái ta có cảm
giác không đều tay khi quay vô lăng. Do vậy, việc duy trì lưu lượng dầu từ
bơm không đổi và không phụ thuộc tốc độ xe là một yêu cầu cần thiết và van
điều chỉnh lưu lượng đảm nhiệm yêu cầu này.
Nguyên lý làm việc của bơm trợ lực:
Khi động cơ làm việc, trục bơm được dẫn động và kéo rô to cùng các cánh gạt
quay. Lực ly tâm tác động cho các cánh gạt văng ra tỳ sát vào bề mặt ôval của
stato. Cánh gạt quay làm thể tích của khoang chứa dầu thay đổi. Khi thể tích
tăng tạo ra sức hút dầu nạp vào khoang, khi thể tích giảm dầu bị ép đẩy ra
ngoài. Mỗi vòng quay của rôto cánh gạt có hai lần nạp và hai lần ép do bơm
dầu có hai cửa cùng tác dụng là hai cửa bơm và hai cửa hút.
Van phân phối
Đặc điểm kết cấu của van phân phối thể hiện trên hình 2.8.
19
Hình 2.8. Đặc điểm kết cấu van phân phối
1- Thanh xoắn; 2- Trục van điều khiển; 3- Vỏ van điều khiển; 4-
Van quay; 5- Cửa đến buồng phải xi lanh(cửa B); 6- Cửa đến buồng
trái xi lanh(cửa C); 7- Trục bánh răng trụ răng xoắn; 8- Chốt cố
định; 9- Cửa dầu vào(cửa A) ; 10- Cửa dầu hồi (cửa D); 11- Miếng
hãm (trục bánh răng trụ răng xoắn);
Van phân phối được bố trí trong cơ cấu lái cùng với trục bánh răng trụ răng
xoắn, trên hình 2.8.a cho thấy trục van phân phối (trục van điều khiển) và trục
bánh răng trụ răng xoắn được nối với nhau bằng một thanh xoắn. Vỏ van phân
phối (van quay) được nối với trục bánh răng trụ răng xoắn bằng một chốt cố
20

định, có nghĩa là van quay và trục bánh răng trụ răng xoắn luôn chuyển động
cùng với nhau. Qua hình 2.8.c cho thấy trục van phân phối và trục bánh răng
trụ răng xoắn ngoài việc ghép bằng thanh xoắn còn được khớp với nhau bởi
miếng hãm nhưng có khe hở. Trên hình 2.8.b cho ta thấy kết cấu và vị trí
tương đối giữa các cửa van được tạo bởi trục van điều khiển và van quay. Trên
trục van điều khiển có mặt vát, trên mặt vát có lỗ xuyên tâm để dẫn dầu vào
lõi trục van điều khiển, dầu từ cửa vào qua các lỗ hướng tâm trên van quay
thông với lõi trục van điều khiển qua các mặt vát này. Trên trục van điều
khiển cũng có lỗ xuyên tâm để dẫn dầu ra cửa hồi (10) về bình chứa. Ngoài ra
trên trục van điều khiển và van quay còn có các vòng găng cao su để ngăn
cách dầu giữa các cửa.
Van điều khiển kiểu quay trong cơ cấu lái quyết định dầu từ bơm sẽ đi đến
buồng nào của xy lanh lực. Thanh xoắn có tiết diện nhỏ và dài nên đóng vai
trò phần tử đàn hồi. Khi quay vành tay lái, sức cản quay vòng của bánh xe làm
thanh xoắn biến dạng, trục van điều khiển xoay tương đối so với van quay gây
ra sự trùng các mặt vát của trục van điều khiển với các lỗ hướng tâm của van
quay để đóng mở các đường dầu.
1.4. 3 Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực lái xe Matiz
Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực lái xe Matiz được chia ra làm 3 trường hợp:
trường hợp xe đi thẳng, trường hợp xe rẽ phải, trường hợp xe rẽ trái.
a. Trường hợp xe đi thẳng
Sơ đồ nguyên lí thể hiện trên hình 2.9. Khi ôtô chuyển động thẳng vành lái ở
vị trí trung gian nên trục van điều khiển cũng ở vị trí trung gian so với van
quay. Do vậy dầu từ bơm đến cửa vào A của van phân phối được 21hong với
cửa B và cửa C đồng thời 21hong luôn với cửa hồi D và trở về bình chứa, do
21
không có sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của pittông nên cường hoá chưa
làm việc.
Hình 2.9. Trường hợp xe đi thẳng
Cửa A – cửa dầu vào; Cửa B – cửa dẫn đến buồng phải của xilanh

lực; Cửa C – cửa dẫn đến buồng trái của xilanh lực; Cửa D – cửa
dầu hồi;
b. Trường hợp xe rẽ phải
Sơ đồ nguyên lí thể hiện trên hình 2.10. Khi quay vòng phải, vành lái
được đánh sang phải. Do bánh răng trụ răng xoắn bị cản lại bởi sức cản của
momen cản quay vòng nên bánh răng trụ răng xoắn tạm đứng yên. Mặt khác
bánh răng trụ răng xoắn nối với trục điều khiển bằng thanh xoắn và momen
cản quay vòng trên bánh răng trụ răng xoắn lớn hơn momen kháng xoắn của
22
thanh xoắn nên thanh xoắn bị biến dạng và xoay sang phải. Do đó có sự
chuyển động tương đối giữa trục van điều khiển và van quay. Sự chuyển động
tương đối giữa trục van điều khiển và van quay sẽ đóng các đường dầu cấp từ
cửa vào A đến cửa C, và cửa D đồng thời các đường dầu từ cửa C dẫn vào lõi
trục van điều khiển và các đường dầu từ cửa A dẫn đến cửa B được nối
23hong. Dầu từ bơm đi qua cửa A vào cửa B đến buồng xi lanh bên phải làm
pittông gắn liền với thanh răng dịch chuyển sang bên trái tạo ra trợ lực lái làm
quay bánh xe dẫn hướng. Đồng thời dầu ở buồng xi lanh bên trái qua cửa C tới
cửa D để hồi về bình chứa.
Hình 2.10. Trường hợp xe rẽ phải
Cửa A – cửa dầu vào; Cửa B – cửa dẫn đến buồng phải của xilanh
lực; Cửa C – cửa dẫn đến buồng trái của xilanh lực; Cửa D – cửa
dầu hồi;
23
c. Trường hợp xe rẽ trái
Sơ đồ nguyên lí thể hiện trên hình 2.11. Tương tự như khi ôtô quay
vòng phải, khi quay vòng trái thanh xoắn bị biến dạng góc và xoay sang trái
do đó có sự chuyển động tương đối giữa trục van điều khiển và van quay. Lúc
này các đường dầu cấp từ cửa vào A đến cửa B, và cửa D sẽ bị đóng lại đồng
thời các đường dầu từ cửa B dẫn vào lõi trục van điều khiển và các đường dầu
từ cửa A dẫn đến cửa C được nối thông. Dầu từ bơm đi qua cửa A vào cửa C

đến buồng xi lanh bên trái làm pittông gắn liền với thanh răng dịch chuyển
sang bên phải tạo ra trợ lực lái làm quay bánh xe dẫn hướng. Đồng thời dầu ở
buồng xi lanh bên phải qua cửa B tới cửa D để hồi về bình chứa.
Hình 2.11. Trường hợp xe rẽ trái
24
Cửa A – cửa dầu vào; Cửa B – cửa dẫn đến buồng phải của xilanh
lực; Cửa C – cửa dẫn đến buồng trái của xilanh lực; Cửa D – cửa
dầu hồi;
Nếu không có áp suất dầu, thanh xoắn sẽ bị xoắn hết cỡ, nhờ miếng
hãm giữa trục van điều khiển và bánh răng trụ răng xoắn và chốt cố định (8)
nên momen sẽ truyền trực tiếp đến trục bánh răng trụ răng xoắn, nhờ vậy khi
bộ trợ lực hỏng ta vẫn có thể lái cơ khí bình thường.
d. Cảm giác mặt đường
Trong quá trình quay vòng, áp suất trong khoang làm việc của xi lanh lực tăng
tỉ lệ với momen cản quay vòng bánh xe và sự dịch chuyển tương đối giữa trục
van điều khiển và van quay, hay nói cách khác là độ biến dạng của thanh
xoắn. Khi momen cản quay vòng tăng đòi hỏi áp suất trong khoang làm việc
của xi lanh lực cũng phải tăng và độ biến dạng của thanh xoắn ngày càng lớn.
Chính độ biến dạng của thanh xoắn sẽ tác động lên vành tay lái của người điều
khiển tạo cảm giác cho người lái.
e. Tính tùy động (tuỳ động động học)
Khi đang đánh tay lái, người lái xe dừng lại (không quay tiếp tục) xu hướng
của momen cản đang gia tăng sẽ tác động lên pít tông của cụm xi lanh lực theo
chiều ngược lại với chiều điều khiển của người lái. Đồng thời khi người lái
không đánh tay lái nữa cũng có nghĩa là áp suất dầu trong khoang xi lanh lực
sẽ không tăng lên nữa và thanh xoắn được giữ ở một góc xoắn nhất định. Khi
đó lực do momen cản sinh ra sẽ cân bằng với lực do áp suất dầu sinh ra làm
cho pit tông được giữ ở một vị trí cố định theo góc quay của người lái đồng
thời độ biến dạng của thanh xoắn sẽ tạo cảm giác cho người lái là phải giữ một
lực nào đó khi đang quay vòng.

25