HỆ THỐNG LÁI TRỢ lực THỦY lực

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KĨ
THUẬT LÝ TỰ TRỌNG

CHUYÊN ĐÊ

HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC
THỦY LỰC






Khoa: ĐỘNG LỰC
Nghành: Công Nghệ Kĩ Thuật Ôtô
Lớp: 14CĐ_Ô2
Sinh Viên: Phạm Trường Phước Nguyễn Đức
Thịnh


Tìm Hiểu Hệ Thống Lái Trợ
Lực Thủy Lực



Bộ trợ lực thuỷ lực là bộ trợ lực sử dụng một
phần công suất của động cơ để tạo ra áp suất dầu
thuỷ lực hỗ trợ cho quá trình xoay các bánh xe
dẫn hướngđể chuyển hướng chuyển động của ôtô.



•

So với các bộ trợ lực khác như trợ lực khí nén, trợ
lực điện, trợ lực điện thủy lực bộ trợ lực thủy lực
có cấu tạo khá đơn giản, tác động nhanh hiệu suất
trợ lực cao. Với công nghệ chế tạo hiện đại cho
phép thiết kế được những bộ trợ lực thủy lực có
kết cấu nhỏ gọn nên nó được sử dụng trên hầu hết
trên các loại xe ô tô.
Các bộ phận cơ bản của bộ trợ lực thuỷ lực bao
gồm: Bơm thuỷ lực, van phân phối, xylanh lực,
các đường ống dẫn dầu.

Các bộ phận cơ bản của bộ trợ
lực thuỷ lực.


a. Bơm thuỷ lực và các thiết bị phụ
trợ.
Bơm thuỷ lực là bộ phận cấu thành bộ trợ lực thuỷ
lực. Được dẫn động bởi động cơ bằng đai và puli, nó
có chức năng tạo ra áp suất dầu đủ lớn để cung cấp
cho van phân phối dẫn đến các ngả của xylanh lực
hỗ trợ cho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng.
Đây là bộ phận phức tạp và chịu tải trọng lớn nhất
của bộ trợ lực, bơm làm việc với tốc độ cao (bằng
với tốc độ của động cơ), do sự thay đổi về cường độ
làm việc và môi trường xung quanh nên nhiệt độ của

bơm có thể đạt tới 100 – 110 (0c), áp suất dầu tạo ra
trong khoảng 55 – 80 (kG/cm2).
Do yêu cầu về áp suất tạo ra và làm việc trong điều
kiện môi trường bất lợi nên bơm trợ lực là bộ phận
được chế tạo chính xác và chỉ được tháo lắp, kiểm
tra, sửa chữa khi có đầy đủ dụng cụ và vệ sinh sạch
sẽ, các van phải điều chỉnh theo tài liệu hướng dẫn
và có thiết bị đo áp suất.


Không cho phép điều chính áp suất và lưu lượng
bơm.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số loại
bơm thuỷ lực đang được sử
dụng hiện nay.

1) Bơm phiến gạt.
Cấu tạo của loại bơm phiến gạt
được thể hiện trên hình (H. 2).


•

Nguyên lý hoạt động

Bình chứa dầu (1) được dập bằng thép, là nơi chứa
dầu chịu áp suất cao cung cấp cho bơm làm việc,
bình dầu có thể được lắp trực tiếp vào thân bơm hay
lắp rời và được nối với bơm bằng hai ống mềm,
thông thường trên nắp bình có một thước đo mức để
kiểm tra mức dầu.

Rôto (4) được lắp chặt với trục (5) bằng then, trên
rôto có các rãnh trong các rãnh có chứa các phiến
gạt, các phiến gạt này có thể chạy tự do trong rãnh
và được giới hạn bởi đĩa (3) mặt trong của đĩa có
dạng hình ô van, mặt ngoài có dạng hình tròn và
được cố định với thân bơm (8) bằng bu lông, thông
thường thân bơm được đúc bằng gang.
Lưu lượng của bơm được ổn định băng cụm van
điều tiết (7).Nguyên lý hoạt động của bơm phiến gạt
được thể hiện trên (hình 2.3)
Khi Rôto (4) mang các phiến gạt (3) quay, các
phiến gạt văng ra ngoài nhờ lực ly tâm và tỳ vào bề
mặt ô van của vỏ. Sự quay của phiến gạt tạo nên sự
thay đổi về thể tích của khoang chứa dầu được tạo
nên từ hai phiến gạt, rôto, và bề mặt côn của vỏ.


Ban đầu dầu được nạp vào trong khoang lúc này thể
tích khoang còn đang lớn, khi thể tích khoang nhỏ đi
dầu được ép ra ngoài.
Dầu được đưa vào các khoang theo rãnh dài và
được ép ra theo lỗ ô van, một phần dầu có áp suất
cao được đưa vào phía trong của phiến gạt để ép
thêm phiến gạt tỳ vào mặt côn để tăng độ kín của
khoang chứa dầu.
Phần lớn dầu áp suất cao được đưa tới van điều áp,
van điều tiết lưu lượng và lượng dầu chính được đưa
vào bộ trợ lực lái.
Như vậy trong một vòng quay của rôto mỗi phiến
gạt có hai lần nạp và ép. Áp suất của dầu bơm được

điều chỉnh bằng vít (6).


Trong quá trình hoạt động bơm được dẫn động bằng
động cơ do đó lưu lượng của bơm thay đổi theo tốc
độ của động cơ. Khi động cơ quay chậm thì lưu
lượng dầu nhỏ do đó người lái cần tác động lực lớn
hơn, khi động cơ quay nhanh thì lưu lượng dầu lớn
hơn gấp nhiều lần do đó người lái cần tác động lực
nhỏ hơn. Nói cách khác yêu cầu về lực đánh tay lái
thay đổi theo tốc độ của động cơ đây là điều bất lợi
về mặt ổn định lái. Vì vậy việc duy trì lưu lượng của
bơm không đổi, không phụ thuộc vào tốc độ của
động cơ là một yêu cầu cần thiết do đó trên các loại


bơm được lắp thêm van điều tiết lưu lượng.
Mặt khác khi xe chạy ở tốc độ cao sức cản lốp xe
nhỏ do đó lực xoay các bánh xe dẫn hướng sẽ nhỏ
hơn vì vậy lực đánh tay lái cũng nhỏ hơn. Vì vậy
một yêu cầu của bộ trợ lực nữa là ít trợ lực hơn ở
điều kiện tốc độ cao mà vẫn đạt được lực lái thích
hợp.Để đảm bảo được các yêu cầu trên, trên các bộ
trợ lực thường được gắn thêm van điều tiết lưu
lượng.
Sau đây xin trình bầy loại van điều tiết lưu lượng
loại nhậy cảm với tốc độ.
Với loại van điều tiết lưu lượng loại này khi tốc độ
động cơ tăng lên nhưng lượng dầu được bơm tới cơ
cấu lái lại giảm xuống.

Ở tốc độ thấp (từ 650 - 1250 v/ph) áp suất xả P1 của
bơm tác động lên phía phải của van điều tiết lưu
lượng và P2 tác động lên phía trái sau khi đi qua các
lỗ tiết lưu.


Khi tốc độ động cơ tăng lên thì sự chênh lệch giữa
P1 và P2 cũng tăng theo, đến một giá trị nào đó sự
chênh lệch này thắng được sức căng của lò xo van
điều khiển thì van này sẽ dịch chuyển sang trái mở
đường mở đường dầu chảy sang phía cửa hút.
Do đó lưu lượng dầu được bơm đến van phân phối
sẽ được ổn định theo cách này.
Khi tốc độ bơm vượt quá (2500 v/ph) ống điều khiển
bị đẩy sang phải và đóng một nửa các lỗ tiết lưu. Lúc


này áp suất P2 chỉ do lượng dầu qua các lỗ quyết
định và giảm đáng kể do vậy van điều khiển bị đẩy
sang trái và mở cửa rộng để lượng dầu chảy về cửa
hút của bơm. Như vậy lượng dầu tới van phân phối
được duy trì không đổi với một lượng nhất định.

Van an toàn được đặt trong van điều khiển lưu
lượng, khi áp suất P2 vượt quá mức quy định van an
toàn sẽ mở để giảm áp suất P2. Lúc này van điều
khiển lưu lượng bị đẩy sang trái và điều chỉnh áp
suất tối đa. Lưu lượng của bơm được thể hiện bằng

biểu đồ sau.


Trong quá trình hoạt động khi ta quay vành tay lái
hết cỡ sang phải hay sang trái, lúc này bơm sẽ tạo ra
áp suất dầu lớn nhất, phụ tải trên bơm tối đa sẽ làm
giảm tốc độ không tải của động cơ. Để giải quyết
vấn đề này hầu hết trên các bơm trợ lực đều được
trang bị thêm thiết bị bù không tải để tăng tốc độ
không tải của động cơ.Sơ đồ lắp đặt thiết bị bù
không tải được thể hiện trên hình (H. 9).


Thiết bị này bao gồm một van điều khiển được điều
khiển bởi áp suất dầu bơm. Một đường dẫn không
khí từ trước bướm gió tới, một đường dẫn không khí
tới sau bướm gió.
Khi tốc độ động cơ tăng lên làm tăng áp suất dầu
trợ lực tăng, lúc này bơm dầu sẽ làm tăng tải của
động cơ kéo tốc độ của động cơ giảm xuống.
Thiết bị bù không tải có chức năng cung cấp một
lượng khí nạp cần thiết để ổn định tốc độ động cơ.
Khi áp suất dầu đạt đến một mức nhất định van điều
khiển mở sẽ làm thông đường không khí từ trước tới
sau bướm gió làm tăng lượng khí nạp.
Lò xo hồi vị có chức năng đóng van điều khiển khi


không cần điều tiết lưu lượng khí nạp.
Áp suất dầu thuỷ lực tác dụng lên pistong điều

khiển, khi áp suất dầu đủ lớn (khi quay vành lái hết
cỡ sang phải hay sang trái ) sẽ làm mở van điều
khiển nối tắt đường không khí qua bướng gió làm
tăng lượng khí nạp để điều chỉnh tốc độ của động cơ.

2) Bơm dầu kiểu phiến trượt.
- Bơm phiến trượt tạo ra áp suất thuỷ lực lớn nhất
khoảng 90 (kG/cm2). [10]
- Hiệu suất: 0.7 - 0.75.[10]


Ưu điểm của loại bơm này là kết cấu và công nghệ
đơn giản dễ chế tạo, khối lượng nhỏ, giá rẻ tuy nhiên
các chi tiết không bền, nhanh hỏng hóc.

Cấu tạo của bơm phiến trượt được thể hiện
trên hình (H.11)

Bình dầu (1) được làm bằn chất dẻo hay dập bằng
thép, có thể được gắn trực tiếp lên bơm hay gắn rời
và được nối với bơm bằng hai ống mềm. Vỏ bơm (2)
được gia công chính xác, bằng thép, bên trong vỏ có
các rãnh, tại các rãnh có phiến trượt (6), lò xo (3) và
phiến tỳ (4). Rôto (5) hình trụ có dạng lệch tâm đặt
bên trong vỏ phiến trượt (2), bề mặt của rôto được
gia công tinh đặt độ bóng cao. Dưới sức ép của lò xo
(3) các phiến trượt bị ép sát vào bề mặt của rô to.


Khi rô to (5) quay thể tích nằm giữa phiến tỳ (4),

phiến gạt (6) và cỏ (2) thay đổi. Khi thể tích tăng
chất lỏng được nạp vào khoang thể tích này và khi
thể tích giảm chất lỏng được ép ra ngoài. Như vậy
một vòng quay của rô to phiến gạt thực hiện được
một hành trình làm việc.
Bơm phiến trượt có cấu tạo gọn, các chi tiết bền và
có hiệu suất làm việc khá cao. Tuy nhiên giá thành
chế tạo loại bơm này hơi cao.Áp suất dầu tạo ra
trong khoảng 60 - 80 (kG/cm2). [10]
Cũng giống như bơm phiến gạt, để đảm bảo cho quá
trình làm việc trên bơm phiến trượt cùng yêu cầu lắp
đặt các thiết bị phụ trợ khác như: van an toàn, van
điều khiển lưu lượng và thiết bị bù không tải.
Ngoài hai loại bơm đã được giới thiệu ở trên còn
một số loại bơm thuỷ lực khác cũng được sử dụng
trong các bộ trợ lực thuỷ lực tuy nhiên do đặc điểm
về kỹ thuật nên không được sử dụng phổ biến trên
các loại bộ trợ lực ngày nay như: Bơm piston, bơm
bánh răng, bơm trục vít.

b, Van phân phối.
Van phân phối là bộ phận được bố chí trong hộp cơ
cấu lái, có chức năng thay đổi đường dẫn dầu áp lực
cao, thay đổi lượng dầu áp lực cao đến xylanh lực


tuỳ theo vị trí của vành lái. Có bốn loại van phân
phối được sử dụng phổ biến trên các loại trợ lực thuỷ
lực hiện nay là: Van quay, van ống, van cánh, van
trượt...[3]

Thân van (1) được nối với trục chủ động bằng khớp
then và được cố định với thanh xoắn (2) bằng thanh
khóa. Thanh xoắn (2) được cố định với trục vít bằng
chốt khóa (8).
Khi trục chủ động quay làm trục (1) quay làm thanh
xoắn và thân van quay theo quay, do thanh xoắn
không quay hoàn toàn nên chỉ truyền một phần mô
men từ trục chủ động xuống trục vít. Khi thân van


quay sẽ làm thay đổi đường dầu từ bơm dẫn tới các
buồng xylanh.

Trong các loại van đã nói ở trên loại van quay được
sử dụng nhiều trên các loại xe ô tô du lịch hiện đại
ngày nay. Dưới đây xin trình bầy cấu tạo và hoạt
động của loại van quay này.



Van điều khiển được đặt trong cơ cấu lái, nó quyết
định đưa dầu bơm trợ lực lái đi vào buồng nào của
xy lanh trợ lực. Trục van điều khiển trong đó có tác
động của mô men quay từ vô lăng và trục vít được
nối với nhau bằng thanh xoắn. Van quay và trục vít
được cố định bằng chốt và quay liền với nhau.
Khi không có áp suất thuỷ lực từ bơm tác động
thanh xoắn ở trạng thái xoắn hoàn toàn, lúc này trục
van điều khiển và trục vít tiếp xúc với nhău ở cữ

chặn và mô men quay ở vành lái tác động trực tiếp
lên trục vít thông qua trục van điều khiển. Thanh
xoắn có chức năng như một lò xo liên kết giữa trục


vít và trục van điều khiển, nó có xu hướng luôn kéo
hai chi tiết này về tư thế ban đầu.Khi vô lăng quay
làm trục lái quay theo, làm quay trục vít qua thanh
xoắn.

Ngược lại với trục vít, vì thanh xoắn xoắn tỉ lệ với
lực bề mặt đường, trục van điều khiển chỉ quay theo
mức độ xoắn và quay sang phải hay sang trái do vậy
tạo ra sự hạn chế tại các lỗ dẫn dầu tới các buồng xy
lanh, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa các buồng xy
lanh.
Chuyển động quay của trục van điều khiển van quay
tạo ra một giới hạn trong mạch dầu thuỷ lực. Khi vô


lăng quay sang phải áp suất bị hạn chế tại các lỗ dẫn
dầu vào buồng phải của xy lanh và khi vô lăng quay
sang trái thì áp suất bị hạn chế tại các lỗ dẫn dầu vào
buồng trái của xy lanh.

Van điều khiển có ba trạng thái làm việc là khi xe đi
thẳng, khi xe quay vòng sang trái và khi xe quay
vòng sang phải.
Khi xe đi thẳng (tại vị trí trung gian).
Khi vành tay lái ở vị trí trung gian, lúc này trục van

điều khiển không quay nó 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 xy lanh bị nén nhẹ nhưng do không có sự


chênh lệch áp suất nên không có tác động của dầu
thuỷ lực lên piston

Khi xe quay vòng sang phải.
Khi vành lái quay sang phải, thanh xoắn bị xoắn và
trục van điều khiển theo đó quay sang phải. Các lỗ
X, Y hạn chế dầu từ bơm để ngăn dòng chày vào
cổng “C” và “D”. Kết quả là dầu chảy từ cổng “B”
tới ống nối “B” và sau đó tới buồng xy lanh phải làm
thanh răng dịch chuyển sang trái tạo ra sự trợ lực
cho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng. Lúc này
dầu trong buồng trái của xy lanh chảy về bình chứa
qua ống nối “C”, qua cổng “C”, cổng “D” và buổng
“D”.
Khi xe quay vòng sang trái.
Tương tự như khi xe quay vòng sang phải, khi xe


quay vòng sang trái thanh xoắn bị xoắn và trục điều
khiển cũng bị quay sang trái. Các lỗ “X’”, “Y’” hạn
chế dầu từ bơm chảy vào các cổng “B” và “C”. Do
vậy dầu chảy từ cổng “C” tới ống nối “C” và sau đó
tới buồng xy lanh trái tạo ra sự trợ lực. Lúc này dầu
trong buồng xy lanh trái chảy về bình chứa qua ống

nối “B” cổng “B”, cổng “D” và buồng “D”.

c, Xy lanh lực.
Cặp chi tiết xy lanh và piston lực trong hệ thống trợ
lực thuỷ lực là bộ phận tiếp nhận lực đẩy của dầu
thuỷ lực cao áp và chuyền cho cơ cấu dẫn động lái
hỗ trợ cho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng.

Tuỳ theo kết cấu của hộp cơ cấu lái và bộ phận dẫn
động lái có các dạng piston và xy lanh khác nhau.
Trên các loại xe du lịch nhỏ hiện đại ngày nay