Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010

Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
MỞ ĐẦU
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. Mà hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó. Việc quay vòng
hay chuyển hướng của ôtô khi gặp các chướng ngại vật trên đường đòi hỏi hệ thống lái
làm việc thật chuẩn xác.
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.
Đề tài: Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái xe Hyundai Santafe 2010 mong
muốn đáp ứng một phần nào mục đích đó. Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề
sau:
- Giới thiệu hệ thống lái.
- Khảo sát hệ thống lái.
- Tính toán kiểm nghiệm.
- Chẩn đoán bảo dưỡng sửa chữa.
Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứu kết
cấu và nguyên lí làm việc cũng như công dụng, phân loại, yêu cầu chung của các chi
tiết cũng như từng cụm chi tiết. Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từng cụm chi tiết
đến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảo cho ôtô vận hành
an toàn trên đường. Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đề bảo dưỡng sửa chữa
một số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ thống lái.
1

1
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI
1.1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu

1.1.1.1. Công dụng
Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô chuyển động theo một
hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu
cơ động của 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.
- Cường hóa 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.
1.1.1.2. Phân loại
-Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra:
+ 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.
-Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra:
+ Trục vít - Cung răng;
+ Trục vít - Chốt quay;
+ Trục vít - Con lăn;
+ Bánh răng - Thanh răng;
+ Thanh răng liên hợp (Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng).
- Theo số lượng bánh xe chuyển hướng, chia ra:
+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu;
+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu;
- Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái, chia ra:

2

2
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
+ Cường hoá thuỷ lực;
+ Cường hoá khí (khi nén hoặc chân không);
+ Cường hoá điện;
+ Cường hoá cơ khí;
- Ngoài ra còn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (các bánh
dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí cường
hóa lái.
1.1.1.3. 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 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 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 rất ngắn trên một diện tích thật 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
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.
1.1.2. Các sơ đồ hệ thống lái
1.1.2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc
3

3
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
1
2
3
4
5
6
7
9
8
7
11
10
13
Hình 1- 1: Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc.
1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- cơ cấu lái; 4- Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đòn
quay đứng; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay ngang; 8- Cam quay; 9- Cạnh bên của hình
thang lái; 10- Đòn kéo ngang; 11- Bánh xe; 12- Bộ phận phân phối ; 13- Xi lanh lực.
1.1.2.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập
1

2
3
4
5
6
9
7
8
Hình 1- 2: Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.
1-Vô lăng; 2-Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4-Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đòn quay
đứng; 6- Bộ phận hướng của hệ thống treo; 7- Đòn kéo bên; 8- Đòn lắc ; 9- Bánh xe.
1.1.3. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái
1.1.3.1. Vô lăng
4

4
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng để
tạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái. Các nan hoa có thể bố trí
đối xứng hoặc không, đều hay không đều tuỳ theo sự thuận tiện khi lái.
Bán kính vô lăng được chọn phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chổ ngồi của người
lái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải và xe
khách cở lớn ).
1.1.3.2. Trục lái
Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vô
lăng xuống cơ cấu lái. Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vô lăng,
nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển.
1.1.3.3. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quay
tròn của vô lăng thành chuyển động góc (lắc) của đòn quay đứng và bảo đảm tăng mô

men theo tỷ số truyền yêu cầu.
- Các thông số đánh giá cơ bản
a- Tỷ số truyền động học
Hình 1- 3: Các quy luật đặc trưng cho sự thay đổi tỷ số truyền động học. [2]
Tỷ số truyền động học:
n
v
d
d
i
ω
ω
ω
ω
ϕ
θ
ϕ
ω
===
0
(1-1)
Ở đây:
θ, ϕ- Các góc quay tương ứng của trục vào (vô lăng) và trục ra (đòn
quay đứng).
5

5
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
ω
0

, ω
0
: Các vận tốc góc tương ứng.
Tỷ số truyền động học i
ω
được chọn xuất phát từ điều kiện là: đảm bảo cho góc
quay cần thiết của vô lăng để quay các bánh xe dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các
vị trí biên không lớn hơn 1,8 vòng đối với ô tô du lịch và không lớn hơn 3 vòng đối
với ô tô tải và ô tô khách, nhằm đảm bảo yêu cầu cơ động cao và thuận tiện điều khiển
khi xe quay vòng.
Giá trị của i
ω
phụ thuộc vào loại và cở xe, thường nằm trong giới hạn 13-22 đối
với ôt tô du lịch và 20-25 đối với ô tô tải và khách, trong một số trường hợp có thể tới
40.
Tỷ số truyền động học i
ω
có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo góc
quay của vô lăng. Cơ cấu lái có i
ω
thay đổi thường được dùng trong hệ thống lái không
có cường hoá. Mặc dù kết cấu không phức tạp nhưng tính công nghệ kém hơn nên đắt
hơn so với loại cơ cấu lái có i
ω
không đổi.
Qui luật thay đổ i
ω
có một số dạng khác nhau tuỳ thuộc vào loại, kích cỡ và tính
năng của xe. Đối với các xe thông thường: Qui luật thay đổi i
ω

có dạng như trên hình
1-3 đường 4 là hợp lý nhất.
Trong phạm vi góc quay θ≤ 90
0
÷120
0
, tỷ số truyền i
ω
cần phải lớn để tăng
độ chính xác điều khiển và giảm lực cần tác dụng lên vô lăng. Khi xe chạy trên đường
thẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống lái làm việc với
góc quay nhỏ của vô lăng quanh vị trí trung gian. Ngoài ra i
ω
tăng còn làm giảm được
các va đập từ mặt đường.
Ở các góc quay θ> 900 - 1200 tỷ số i
ω
cần giảm để tăng tốc độ quay vòng,
tăng tính cơ động của xe.
Đối với các xe tốc độ thấp và trọng tải toàn bộ lớn, quy luật thay đổi i
ω
được
làm theo đường 2, để khi quay vòng không ngoặt tương đối thường xuyên thì lực cần
tác dụng nhỏ.
Trên các xe tốc độ rất lớn: thường sử dụng qui luật như đường 1. Khi đó, trong
thời gian chuyển động thẳng với tốc độ rất lớn điều khiển ô tô được nhạy, còn khi
quay vòng ngoặt với tốc độ vừa phải thì giảm được lực tác dụng.
Đối với các xe có cường hoá lái: thì i
ω
được làm không đổi (đường 3) vì lúc này

vấn đề cần giảm nhẹ điều khiển đã có cường hoá giải quyết.
b- Tỷ số truyền lực
6

6
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
v
r
F
M
M
i
=
(1-2)
Ở đây:
i
F
- Tỷ số truyền lực.
M
r
- Mô men ra khỏi cơ cấu lái (hay trên đòn quay đứng).
M
v
- Mô men vào cơ cấu lái (hay trên vô lăng).
c- Hiệu suất
Hiệu suất của cơ cấu lái có thể xác định theo công thức sau:
t
η
=
v

r
M
M
v
r
ω
ω
=
ω
i
i
F
(1-3)
Ở đây:
M
r
, M
v
- Các mô men đo ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái;
r
ω
,
r
ω
- Các tốc độ góc tương ứng ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái;
i
F
- Tỷ số truyền lực;
i
ω

- Tỷ số truyền động học.
Do hiệu suất của cơ cấu lái có giá trị khác nhau tuỳ theo chiều truyền lực từ trên
trục lái xuống hay từ dưới bánh xe dẫn hướng lên, nên người ta phân biệt:
- Hiệu suất thuận η
th
: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái
xuống các bánh xe dẫn hướng.
- Hiệu suất nghịch η
ng
: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ dưới bánh xe
dẫn hướng lên vô lăng.
Hiệu suất thuận của cơ cấu lái cần phải lớn để giảm tổn thất lực và giảm nhẹ lực
điều khiển. Trong khi đó hiệu suất nghịch cần phải nhỏ để giảm các va đập truyền từ
hệ thống chuyển động lên vô lăng. Tuy vậy hiệu suất nghịch không được không được
quá thấp vì sẽ làm mất tác dụng của mô men ổn định và bánh dẫn hướng sẽ không tự
trở về được vị trí trung gian khi bị lệch khỏi vị trí đó do va đập và người lái bị mất
cảm giác đường.
Khi sử dụng cường hoá thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi nhiều.
Do lúc này cường hoá vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắc những va đập truyền từ bánh
xe lên vô lăng.
7

7
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
d- Khe hở trong cơ cấu lái
Khe hở trong cơ cấu lái cần phải nhỏ ở vị trí trung gian của vô lăng ứng với
chuyển động thẳng của xe. Ở vị trí này, bề mặt làm việc các chi tiết của cơ cấu lái làm
việc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tang nhanh hơn ở các vị trí khác. Do
vậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ở các vị trí này
được làm tăng lên bằng các biện pháp kết cấu và công nghệ. Trong quá trình sử dụng,

chênh lệch giá trị khe hở sẽ giảm dần.
1
2
3
0
ϕ
Hình 1- 4: Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái. [2]
1- Cơ cấu lái còn mới; 2- Cơ cấu lái đả sử dụng;
3- Sau khi đã điều chỉnh khe hở trung gian.
1.1.3.4. Các loại cơ cấu lái thông dụng
a- Loại trục vít - Cung răng
Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững. Tuy vậy có nhược
điểm là hiệu suất thấp η
th
= 0,5-0,7; η
ng
=0,4-0,55, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp
nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít.
Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít
(hình 1-5) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 1-6). Cung răng đặt bên có ưu điểm là
đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên
toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm,
do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng. Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn.
Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm). Khi trục vít có dạng glôbôit thì số
răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn.
8

8
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều

dài của trục vít.
A
A
1
2
3
4
A-A
Hình 1- 5: Trục vít lăn - cung răng đặt giữa. [2]
1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ.
A
A
1
2
3
4
A-A
Hình 1- 6: Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên. [2]
1- Ổ bi ; 2 - Trục vít; 3- Cung răng ; 4- Vỏ.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - cung răng không đổi và xác định theo công
thức:
i
ω
=
1
0
.
2
Ζt
R

π
(1- 4)
Ở đây:
R
0
- Bán kính vòng lăn của cung răng;
9

9
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
t - Bước trục vít;
Z
1
- Số mối ren trục vít.
Góc nâng của đường ren vít thường từ 80 ÷ 120. Khe hở ăn khớp khi quay đòn
quay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên, thay đổi từ 0,03 ÷ 0,5 mm . Sự thay
đổi khe hở được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của cung răng có
bán kính khác.
b- Loại trục vít - con lăn
x

0
0
1
2

R
0
R
1

2
3
4
7
8
5
6
A-A
A
A
Hình 1- 7: Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành. [2]
1- Trục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh; 5-
Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn.
Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 1-7) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô
tô do có ưu điểm:
+ Kết cấu gọn nhẹ;
+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;
+ Hiệu suất thuận: η
t
= 0,77 - 0,82;
+ Hiệu suất ngịch: η
n
= 0,6;
+ Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần.
Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn đươc bố trí lệch
với đường trục của trục vít một khoảng 5-7 mm. Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục
10

10
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010

quay của đòn quay đứng thì khoảng cách A sẽ thay đổi. Do đó khe hở ăn khớp cũng
thay đổi.
Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng
cách dịch chuyển trục quay O
2
của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít
O
1
một lượng x =2,5-5 mm.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức sau:
0
0
01
0
1
22
R
R
i
R
R
tZ
R
tZ
R
i
KKK
ωω
ππ
===

(1-5)
Ở đây :
t- Bước của mối răng trục vít;
Z
1
- Số đường ren trục vít;
R
k
- Bán kính vòng (tiếp xúc) giữa con lăn và trục vít (khoảng cách từ
điểm tiếp xúc đến tâm đường quay đứng);
R
0
- Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít;
i
0
- Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít.
Theo công thức trên ta thấy i
ω
thay đổi theo góc quay trục vít. Tuy vậy sự thay
đổi này không lớn khoảng từ 5-7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên). Nên có thể coi như i
ω
= const.
c- Loại trục vít - chốt quay
Trên hình 1-8 là kết cấu của cơ cấu lái trục vít - chốt quay.
Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cách
chế tạo bước răng trục vít khác nhau.
Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:
i
ω
=

t
R
π
2
.cosϕ (1 - 6)
Ở đây :
ϕ - Góc quay của đòn quay đứng;
R
2
- Bán kính đòn dặt chốt.
Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu loại này vào khoảng 0,7. Cơ cấu
lái này dùng nhiều ở hệ thống lái không có cường hoá và chủ yếu trên các xe tải và
khách. Tuy vậy do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sử dụng.
11

11
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
3
1
2
Hình 1- 8: Cơ cấu lái trục vít - chốt quay. [2]
1- chốt quay; 2- Trục vít; 3- Đòn quay.
d- Loại bánh răng - thanh răng
Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống
dẩn hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng
bằng lò xo.
+ Ưu điểm:
- Có tỷ số truyền nhỏ, i
ω
nhỏ dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng rộng

rãi trên các xe đua, du lịch, thể thao
- Hiệu suất cao.
- Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo.
+ Nhược điểm:
- Lực điều khiển tăng (do i
ω
nhỏ).
- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc.
- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng.
12

12
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
D
2
1
3
4 5
6
7
Hình 1- 9: Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.
1- Lỗ ren; 2- Bánh răng; 3- Thanh răng; 4- Bulông hãm; 5- Đai ốc điều chỉnh khe hở
bánh răng thanh răng; 6- Lò xo; 7- Dẫn hướng thanh răng.
1 2 1
Hình 1- 10: Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng. [2]
1- Khớp nối; 2- Thanh răng.
13

13
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010

e- Loại liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

B-B
Chi?u theo E
31
2
4
5
6
7 8
21
10
11
12
9

B
B
18
19 21
20
22
25
23 24
13
14
27
26
17
E

15
16
Hình 1- 11: Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng. [2]
1 – Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2 – Trục tròn quay đứng; 3 – Vòng chặn dầu; 4, 6 - Ổ
bi kim; 5 – Vỏ cơ cấu lái; 7 – Tấm đệm; 8 - Đai ốc điều chỉnh; 9 – Vít điều chỉnh ăn
khớp; 10 – Đai ốc hãm; 11 – Vòng làm kín; 12 – Mặt bích bên cơ cấu lái; 13 – Đai ốc
tháo dầu; 14 – Vòng làm kín; 15 – Chốt định vị; 16 – Tấm chặn; 17 – Đai ốc điều
chỉnh độ rơ của ổ bi; 18 – Nắp dưới cơ cấu lái;19 - Ổ đỡ chặn; 20 – Êcu; 21 – Ống dẫn
hướng bi; 22 – Bi; 23 – Vít đậy lỗ rót dầu; 24 - Ổ đỡ chặn; 25 – Vòng chặn dầu; 26 –
Then bán nguyệt; 27 – Cung răng
Trên hình 1-11 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng cung răng.
14

14
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
Êcu lắp lên trục vít qua các viên bi nằm theo rảnh ren của trục vít cho phép thay đổi
ma sát trượt thành ma sát lăn. Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thành thanh
răng ăn khớp với cung răng trên trục .
Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo công
thức :
i
ω
=
t
R
2
2
π
(1- 7)
Ở đây: R

2
- Là bán kính chia cung răng;
t - Bước răng trục vít.
+ Ưu điểm:
- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận
t
η
= 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch
n
η
= 0,85.
Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng xe có tính
ổn định về hướng cao khi chuyển động thẳng.
- Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn không quan
trọng.
- Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cở lớn.
1.1.3.5. Dẫn động lái
Bao gồm tất cả các chi tiết làm nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh
xe dẫn hướng và đảm bảo cho các bánh xe có động học quay vòng đúng.
a- Các thông số cơ bản:
+ Tỷ số truyền động học:
Gọi i là tỷ số truyền động học của hệ thống lái. Xác định i theo công thức:
dd
2
( )
d
i
d tr d ph
ω
φ

θ θ
=
+
(1-8)
Trong đó:
tr
θ
,
ph
θ
:Các góc quay tương ứng của cam quay trái và phải
φ
: Góc quay của đòn quay đứng
+ Tỷ số truyền lực:
dd
tong
F
dq
M
i
M
=
(1-9)
15

15
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
Trong đó:
M
tong

- Mômen tổng tác dụng lên cam quay của các bánh xe dẫn hướng
M
dq
- Mômen trên đòn quay đứng
Tỷ số truyền của dẫn động lái nói chung thay đổi, do sự thay đổi cánh tay đòn
của các thanh đòn. Ngoài ra do sự bất đối xứng của dẫn động, tỷ số truyền còn có thể
khác nhau khi xe quay trái hoặc phải.
+ Hiệu suất:

dd
η
=
w
F
i
i
(1-10)
Hiệu suất của hệ thống lái
η
=
dd
. 0,7 0,85
cc
η η
=
b- Hình thang lái
Là bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái. Hình thang lái có nhiệm vụ đảm
bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng. Mục đích làm cho các bánh
xe khỏi trượt lê khi quay vòng, dẫn đến giảm sự mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất
và tăng tính ổn định.

Hình thang lái có nhiều dạng kết cấu khác nhau. Đòn ngang có thể cắt rời hay
liền tuỳ theo hệ thống treo là độc lập hay phụ thuộc. Nhưng dù trường hợp nào thì kết
cấu của hình thang lái củng phải phù hợp với động học bộ phận hướng của hệ thống
treo, để dao động thẳng đứng của các bánh xe không ảnh hưởng đến động học của dẫn
động, gây ra dao động của bánh xe dẩn hướng quanh trục quay.
Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ việc
chọn các thông số kỹ thuật của hình thang lái và không có khe hở trong dẫn động nhờ
sử dụng các bản lề tự động khắc phục khe hở.
Hình 1- 12: Sơ đồ hình thang lái. [2]
16

16
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
1.1.4. Cường hoá lái
1.1.4.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
a- Công dụng
Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hiện đại
thường có trang bị cường hoá lái để:
+ Giảm nhẹ lao động cho người lái
+ Tăng an toàn cho chuyển động.
Khi xe đang chạy một tốc độ lớn mà một bên lốp bị thủng, cường hoá lái đảm
bảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị lao sang
một bên.
Sử dụng cường hoá lái có nhược điểm là lốp mòn nhanh hơn (do lạm dụng
cường hoá để quay vòng tại chỗ), kết cấu hệ thống lái phức tạp hơn và tăng khối lượng
công việc bảo dưỡng.
b- Phân loại
Theo nguồn năng lượng:
+ Cường hoá thuỷ lực;
+ Cường hoá khí (khí nén hoặc chân không);

+ Cường hoá điện;
+ Cường hoá cơ khí;
Cường hoá thuỷ lực được dùng phổ biến nhất vì có kết cấu nhỏ gọn và làm việc
khá tin cậy.
Theo sơ đồ bố trí phân ra làm 4 dạng:
+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xylanh lực được bố trí chung thành một cụm;
+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung;
+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng;
+ Xy lanh lực bố trí riêng, bộ phận phân phối và cơ cấu lái bố trí chung.
c- Yêu cầu
Cường hoá lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:
+ Khi cường hoá lái hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường cho dù lái
nặng hơn.
+ Thời gian chậm tác dụng nhỏ.
+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa góc quay vô lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng.
17

17
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
+ Khi sức cản quay vòng tăng lên thì lực yêu cầu tác dụng lên vô lăng cũng
tăng theo, tuy vậy không được vượt quá 100 ÷ 150 N.
+ Không xảy ra hiện tượng tự cường hoá khi xe đi qua chổ lồi lỏm, rung xóc.
Phải có tác dụng như thế nào để khi một bánh xe dẫn hướng bị hỏng, bị nổ thì
người lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết của xe.
1.1.4.2. Các thông số đánh giá
- Chỉ số hiệu dụng trợ lực:
K
hq
=
hl

l
c
l
pp
p
p
p
−
=
(1-11)
Ở đây :
P
l
- lực tác dụng lên vành tay lái khi không có cường hoá;
P
c
- lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá trong những điều kiện
quay vòng như trên;
P
h
- Lực do bộ cường hoá đảm nhận qui về vành tay lái.
- Chỉ số phản lực của cường hoá lên vành tay lái:
ρ =
cq
c
dM
dP
(1-12)
Ở đây: dP
c

- số gia lực tác dụng lên vành tay lái đã có trợ lực;
dM
c
- moomen cản quay vòng của các bánh dẫn hướng.
Trong bộ trợ lực hiện nay ρ = 0,02- 0,05 [N/Nm].
- Độ nhạy: độ nhạy của cường hoá lái đặc trưng bằng lực tác dụng lên vô lăng.
1.1.4.3. Các sơ đồ bố trí
Bất kỳ cường hoá lái nào cũng có ba bộ phận sau:
- Nguồn lăng lượng: bơm dầu, máy nén + bình chứa hoặc ắc quy.
- Bộ phận phân phối: dùng để phân phối đều chỉnh năng lượng cung cấp cho bộ
phận chấp hành. Đảm bảo sự tỷ lệ giữa các góc quay của bánh xe dẩn hướng.
- Cơ cấu chấp hành: tạo và truyền lực (trợ lực) lên cơ cấu lái và dẫn động lái.
Các bộ phận trên có thể được bố trí theo 4 sơ đồ sau:
+ Cơ cấu lái, bộ phạn phân phối và xilanh lực bố trí chung thành một cụm như
trên hình 1-13.
+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung như trên
hình 1-14.
18

18
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xi lanh lực bố trí riêng như trên hình 1-15.
+Xi lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung như trên
hình 1-16.
Hình 1- 13: Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung thành một cụm.
1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xilanh lực.
Hình 1- 14: Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung.
1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xilanh lực.
Hình 1- 15: Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí riêng.
1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xi lanh lực.

19

19
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
Hình 1- 16: Sơ đồ bố trí xilanh lực riêng, cơ cấu phân phối và cơ cấu lái bố trí
chung.
1 - cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - Cơ cấu lái.
Ưu nhược điểm của từng sơ đồ:
-Theo các sơ đồ hình 1-14; 1-15; 1-16.
+ Ưu điểm: dễ bố trí, tăng tính thống nhất của sản phẩm, giảm tải tác dụng lên
các chi tiết hệ thống lái.
+ Nhược điểm: kết cấu kém cứng vững hơn, chiều dài các đường ống lớn, dẫn
đến tăng khả năng dao động các bánh xe dẫn hướng.
-Theo sơ đồ hình 1-13.
+ Ưu điểm: Kết cấu gọn hơn, vững chắt hơn, chiều dài các đường ống nối ngắn,
giảm hiện tượng dao động của bánh xe dẫn hướng.
+ Nhược điểm: tất cả các chi tiết của hệ thống lái điều chịu tải lớn, là tổng lực
do người lái và cơ cấu chấp hành tác dụng. Vì vậy trên các xe tải trọng lớn người ta
không dùng sơ đồ bố trí này.
1.2. GIỚI THIỆU XE HYUNDAI SANTAFE 2010
1.2.1. Sơ đồ và thông số kỹ thuật
1.2.1.1. Sơ đồ tổng thể xe Hyundai Santafe 2010
20

20
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
2700
1725
4676
1890

1615
216

Hình 1- 17: Sơ đồ tổng thể xe Hyundai Santafe 2010.
21

21
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
1.2.1.2. Thông số kỹ thuật xe Hyundai Santafe 2010
Bảng 1- 1: Thông số kỹ thuật xe Hyundai Santafe 2010 (Theo [6])
STT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Thông số
1 Chiều dài tổng thể L mm 4676
2 Chiều rộng tổng thể B mm 1890
3 Chiều cao tổng thể H mm 1725
4 Chiều dài cơ sở L
0
mm 2700
5 Chiều rộng cơ sở trước/ sau B
0
mm 1615/1620
6 Trọng lượng không tải G
0
Kg 2050
7 Trọng lượng toàn tải G Kg 2740
8 Lốp xe - - 235/60R18
9 Số cửa - Cữa 5
10 Số chỗ ngồi - Chỗ 7
1.2.2. Các hệ thống trên xe Hyundai Santafe 2010
1.2.2.1. Động cơ

Bảng 1- 2: Thông số kỹ thuật động cơ trên xe Hyundai Santafe 2010 (Theo [7])
STT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Dung tích xy lanh - lít 2,359
2 Bố trí xy lanh - - Chữ I
3 Nhiên liệu - - Xăng
4 Đường kính xy lanh D mm 88
5 Hành trình piston S mm 97
6 Tỷ số nén ε - 10,5:1
7 Thứ tự đánh lửa - - 1-3-4-2
8 Số lượng xy lanh i - 4
9 Số kỳ τ - 4
10 Hệ thống phân phối khí - - DOHC, 16 xu páp
11 Hệ thống nhiên liệu - - MPI
Động cơ sử dụng hệ thống phân phối khí DOHC, gồm 16 xu páp. DOHC
(Double Overhead Camshaft) chỉ loại động cơ sử dụng 2 trục cam bố trí trên đỉnh mỗi
xi-lanh. Phương án bố trí 4 van cho mỗi xi-lanh tương đối dễ dàng. Động cơ có thể đạt
tốc độ vòng quay lớn. Đồng thời cho phép đặt xu-páp ở các vị trí tối ưu tăng khả năng
vận hành. Tuy nhiên nhược điểm là trong lượng hệ thống phân phối khí tăng, kết cấu
phức tạp, tốn nhiều công suất quay trục cam và giá thành cao.
22

22
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
Động cơ trang bị hệ thống thay đổi thời điểm đóng mở xu páp nạp (CVVT).
Trong hệ thống này, thời điểm đóng mở xu páp nạp được thay đổi bằng mô tơ cánh
gạt. Tại thời điểm khởi động, xu páp nạp được mở muộn nhất, nghĩa là không có thời
điểm nào cả xu páp nạp và xu páp thải đều mở (mở trùng van). Tuy nhiên ở tốc độ cao
điều này sẽ cản trở quá trình nạp đầy và thải nhanh, do vậy ở tốc độ cao đòi hỏi xu páp
nạp mở sớm hơn và thời điểm mở trùng van dài hơn để nâng cao tính năng hoạt động
của động cơ. Với hệ thống CVVT, thời điểm đóng mở xu páp nạp được thay đổi biến

thiên liên tục để phù hợp với từng điều kiện hoạt động cụ thể của động cơ. Vị trí của
mô tơ cánh gạt được ECM điều khiển thông qua van điều khiển dầu OCV. Tuỳ từng
điều kiện cụ thể, việc mở xu páp sớm và muộn có những ưu điểm sau khá nhau.
Hình 1- 18: Mặt cắt dọc động cơ trên xe Hyundai Santafe 2010.
1- Xu páp 2- Piston 3- Thanh truyền 4- Que thăm dầu 5- Trục cam 6- Bugi 7- Trục
khuỷu 8- Bánh đà.
Hệ thống nhiên liệu: Dung tích thùng nhiên liệu 75 lít, động cơ phun xăng điện
tử đa điểm (MultiPoint Injection - MPI), mỗi xi-lanh được trang bị một vòi phun riêng
biệt đặt ngay trước xupap. Hệ thống vòi phun được lấy tín hiệu từ góc quay trục khuỷu
để xác định thời điểm phun chính xác. Hệ thống sử dụng các tín hiệu từ động cơ (qua
các cảm biến) rồi xử lý tại bộ xử lý trung tâm ECU để điều chỉnh vòi phun (thời điểm,
lưu lương, áp suất). Một số cảm biến quan trọng: cảm biến lượng khí nạp, cảm biến
23

23
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
nhiệt độ chất chất làm mát, cảm biến ôxy, cảm biến vị trí xupap, cảm biến nhiệt độ
chất chất làm mát, cảm biến tốc độ động cơ,…
Hệ thống làm mát: Sử dụng phương pháp làm mát tuần hoàn cưỡng bức một
vòng kín. Nước từ két nước được bơm nước hút vào động cơ để làm mát, nước sau khi
làm mát động cơ sẽ đi trở lại két nước. Két nước làm mát được đặt trước đầu xe để tận
dụng lượng gió qua két để làm mát nước
1.2.2.2. Hệ thống truyền lực
a- Hộp số
Bảng 1- 3: Thông số kỹ thuật hộp số xe Hyundai Santafe 2010 (Theo [7])
STT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Loại hộp số: A6MF2 - - -
2 Tỷ số truyền tay số 1 - - 4,212
3 Tỷ số truyền tay số 2 - - 2,637
4 Tỷ số truyền tay số 3 - - 1,800

5 Tỷ số truyền tay số 4 - - 1,386
6 Tỷ số truyền tay số 5 - - 1,000
7 Tỷ số truyền tay số 6 - - 0,772
8 Tỷ số truyền số lùi - - 3,385
9 Tỷ số truyền cuối cùng - - 3,913
Xe Hyundai Santafe 2010 được trang bị hộp số tự động 6 cấp và 1 cấp số lùi.
Với hộp số càng nhiều cấp, khoảng tỷ số truyền càng có thể nới rộng. Ở số thấp, tỷ số
truyền cao khiến xe tận dụng được mô-men xoắn từ động cơ. Nhờ đó, tăng tốc tốt hơn
mà không cần nhấn quá nhiều chân ga.
Để đảm bảo an toàn và tránh các tác động vô tình, cần sang số không thể di
chuyển từ vị trí này đến một vị trí khác trừ khi bạn phải thực hiện một thao tác được
chỉ định khác. Đối với xe Hyundai Santafe, phải đưa cần sang số sang một bên mới có
thể di chuyển từ số P đến các số khác.
Chức năng các vị trí số:
+ Vị trí P: Dùng khi đỗ xe, trục ra của hộp số được khóa bằng khóa cơ khí. Xe
không di chuyển và có thể khởi động.
+ Vị trí R: Dùng để lùi xe, không khởi động được và bật công tắc đèn lùi.
+ Vị trí N: Dùng khi xe dừng tạm thời, xe không thể tự động di chuyển được,
trục ra không bị khóa, có thể khởi động được
24

24
Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Hyundai Santafe 2010
+ Vị trí D: Dùng khi lái xe ở chế độ chạy và điều kiện đường xá thông thường.
Việc sang số được thực hiện hoàn toàn tự động. Không thể khởi động động cơ ở vị trí
này. Nếu không đạp phanh dù không đạp ga thì xe cũng có xu thế tiến từ từ về phía
trước
Hình 1- 19: Hộp số tự động A6MF2 trên xe Hyundai Santafe 2010.
1- Ly hợp 1 chiều OW;C 2- Bộ hành tinh; 3- Bộ hành tinh O/D;
4- Ly hợp UD; 5- Phanh LR; 6- Phanh 2

nd
; 7- Ly hợp REV; 8- Ly hợp OD.
b- Biến mô thủy lực
Trên xe Hyundai Santafe 2010 sử dụng ly hợp biến mô thuỷ lực. Đối với xe
trang bị hộp số tự động, không có li hợp để ngắt động cơ và hộp số. Thay vào đó,
người ta sử dụng một thiết bị gọi là biến mô thủy lực. Bộ biến mô vừa truyền vừa
khuyếch đại mô men từ động cơ vào hộp số (Bộ truyền bánh răng hành tinh) bằng việc
sử dụng dầu hộp số tự động (ATF) như một môi chất.
25

25