Nghiên cứu kết cấu hệ thống lái có trợ lực thỷ lực

LỜI MỞ ĐẦU
_ Ngày nay khoa học kỹ thuật phat triển nhanh nhằm nâng cao chất lượng đời sống.
Cùng với sự phát triển chung đó, ngành công nghiệp ô tô đã có những sự phát triển
to lớn tạo nên chất lượng trong việc phục vụ khách hàng của ô tô

_ Trên ô tô thì hệ thống lái là một hệ thống điều khiển, với tính năng đó nó có các
yêu cầu riêng. Qua quá trính phát triển nó được cải thiện theo hướng tích cực nhằm
đảm bảo được các yêu cầu, nâng cao tính năng sử dụng
_ Trong sự phát triển đó thì việc hiểu rõ các vấn đề về hệ thống lái rất cần thiết để
tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng cũng như sửa chữa, bảo dưỡng. Với mục
đích đó đề tài này chỉ giới hạn trong việc “Nghiên cứu kết cấu hệ thống lái có trợ
lực thỷ lực”. Thông qua việc tổng hợp kiến thức đã học và tìm hiểu kiến thức mới.
Hy vọng đề tài này sẽ có cái nhìn khái quát hơn về hệ thống lái trợ lực thủy lực
_ Cùng với việc “Thiết kế mô hình hệ thống trợ lực dầu cho dẫn động lái” sẽ có
cái nhìn thực tiễn hơn về kiến thức và góp phần vào việc học tập và giảng dạy
của trường.

Trang I


NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)

……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………

Ngày .... tháng .... năm .....
(Ký tên)

Trang II


NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản biện)

…………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………

Ngày .... tháng .... năm .....
(Ký tên)

Trang III


MỤC LỤC

Trang

Lời mở đầu:
Chƣơng 1 : Những vấn đề chung của hệ thống lái ô tô

1

1.1 : Công Dụng – Phân Loại – Yêu Cầu
1.1.1 : Công dụng
1.1.2 : Phân loại
1.1.3 : Yêu cầu

2

1.2 : Cấu tạo chung và hoạt động hệ thống lái kiểu cơ khí

3

1.2.1 : Cấu tạo chung
1.2.2 : Hoạt động

4

Chƣơng 2 : Phân tích hệ thống lái cụ thể

6

2.1 : Cơ cấu lái
2.1.1 : Đặc điểm chung
2.1.2 : Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng
2.2 : Dẫn động lái

8

2.2.1 : Đặc điểm chung
2.2.2 : Các phương án bố trí dẫn động lái
2.3 : Trợ lực lái

10

2.3.1 : Các vấn đề tổng quan về trợ lực hệ thống lái
2.3.2 : Các yêu cầu của trợ lực lái
2.3.3 : Các bộ phận chủ yếu của trợ lực lái

11

2.3.4 : Các phương án bố trí hệ thống trợ lực

12

2.3.5 : Nghiên cứu từng bộ phận của hệ thống trợ lực

16

2.3.6 : Bơm bánh răng

17

2.3.7 : Bộ phận phân phối của trợ lực lái

18

Trang IV


Chƣơng 3 : Đặc điểm kết cấu của hệ thống lái xe Toyota Vios

19

3.1 : Giới thiệu chung về hệ thống lái xe vios
3.2 : Bố trí chung hệ thống lái xe vios

21

3.3 : Đặc điểm kết cấu hệ thống lái vios

22

3.3.1 : Cơ cấu lái
3.3.2 : Dẫn động lái

24

3.3.3 : Trợ lực lái

26

3.3.3.1 : Các chi tiết chính của hệ thống trợ lực thủy lực
3.3.3.2 : Nguyên lý hoạt động

31

3.3.4 : Tính tùy động xe vios

34

Chƣơng 4 : bảo dƣỡng và sửa chữa

35

Chƣơng 5 : Mô hình

37

KẾT LUẬN

41

Ghi chú:
- In đậm và in hoa tiêu đề của các chương, mục lớn
- Chữ số thứ nhất chỉ thứ tự chương
- Chữ số thứ 2 chỉ thứ tự mục trong chương
- Chữ số thứ 3,…,chỉ thứ tự các tiểu mục

Trang V


Chƣơng 1:

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ
1.1 CÔNG DỤNG – PHÂN LOẠI – YÊU CẦU
1.1.1 CÔNG DỤNG

Hệ thống lái của ô tô dung để thay đổi hướng chuyển động nhờ quay các bánh xe
dẫn hướng cũng như để giữ hướng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của o
tô khi cần thiết.

1.1.2 PHÂN LOẠI
1.1.2.1 Theo bố trí bánh lái:
Hệ thống lái với bánh lái bố trí bên phải dung cho nước thừa nhận luật đi đường
theo phía trái
Hệ thống lái với bánh lái bố trí bên trái dùng cho nước thừa nhận luật di đường
theo phía phải
1.1.2.2 Theo số lƣợng bánh dẫn hƣớng
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở hai cầu
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu
1.1.2.3 Theo kết cấu của cơ lái chia ra:
Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục rang thanh rang
Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít – ê cu bi - thanh rang
1.1.2.4 Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cƣờng hóa chia ra:
Hệ thống lái với bộ cường hóa thủy lực
Hệ thống lái với bộ cường hóa khí nén
Hệ thống lái với bộ cường hóa bằng điện
1.1.2.5 Theo kết câu của bộ phận thủy lực:
Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van xoay
Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van trượt

1


1.1.3 Yêu cầu
Hệ thống lái sử dụng trên ô tô cần phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu về sự an toàn của

xe và hàng hóa trong quá trình vận chuyển, cũng như tính mạng của người trên xe,
do đó hệ thống lái phải đảm bảo yêu cầu sau:
+ Đảm bảo tính năng vận hành cao của ô tô có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh
và ngoặt trong một thời gian nhắn trên một diên tích rất bé.
+ Lực tác động lên vành tay lái nhẹ,vành tay lái phải nằm ở vị trí tiện lợi đối với
người lái để tạo cảm giác thoải mái cho người lái trong quá trình điều khiển.
+ Đảm bảo động học quay vòng đúng để trong quá trình quay vòng bánh xe không
bị trượt lết
+ Hệ thống trợ lực phải đảm bảo chính xác, tính chất tùy động đảm bảo phối hợp
chặt chẽ của sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của các bánh xe dẫn
hướng.
+ Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa các góc quay vành tay lái và góc quay vòng
của các bánh xe dẫn hướng.
+ Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu của hệ thống treo trước
không ảnh hưởng đến tính động học của cơ cấu lái.
+ Hệ thống lái phải được bố trí sao cho thuận tiện cho quá trình bảo dưỡng,
sửa chữa

2


1.2 CẤU TẠO CHUNG VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG KIỂU CƠ KHÍ
1.2.1 Cấu tạo chung

Hình 1.2.1.1 : Hệ thống lái đơn giản.
1 – vành tay lái, 2 – trục lái, 3 – trục vít, 4 – bánh vít, 5 – cam quay bên trái,
6,11,10 – hình thang lái, 7 – đòn quay ngang, 9 – cam quay bên phải,
13 – đòn quay đứng
_ Cấu tạo chung một hệ thống lái điển hình bao gồm các bộ phận chính sau: vành
tay lái, trục lái, cơ cấu lái, các đòn dẫn động lái, bánh xe dẫn hướng.

_ Cấu tạo của hệ thống lái được chia ra hai phần chính : cơ cấu lái và dẫn dộng lái.
Trên các hệ thống lái có trợ lực được bố trí them thiết bị trợ lực lái.
+ Cơ cấu lái được xác định bao gồm : các chi tiết từ vành lái tới hộp giảm tốc của
hệ thống lái
+ Dẫn động lái bao gồm các kết cấu dẫn động nối từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn
hướng và các liên kết giữa hai bánh xe dẫn hướng

3


+ Thiết bị trợ lực lái bao gồm : nguồn năng lượng, van điều khiển, bộ phận chấp
hành, các đường dẫn

1.2.2 Hoạt động
Theo sơ đồ của hệ thống lái đơn giản như trên, vành tay lái 1 được gắn trên một
đầu trục lái 2. Đầu kia có đặt trục vít 3, trục vít 3 ăn khớp bánh vít 4 (bánh vít nằm
trên trục 14). Bộ trục vít 3, 4 và vỏ chứa bộ trục vít bánh là cơ cấu lái. Truyền động
lái gồm đòn quay đứng 13, thanh kéo dọc 12, đòn quay ngang 7, hình thang lái gồm
ba thanh 6, 10, 11 và các cam quay bên trái và bên phải 5, 9.
Trục lái có nhiệm vụ truyền moomen lái tuef vành lái xuống cơ cấu lái, kết cấu
trục lái đảm bảo tính an toàn khi xe bị đâm trực diện.
Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn thành chuyển động góc trong
mặt phẳng thẳng đứng của đòn quay đứng và giảm tỷ số truyền theo yêu cầu cần
thiết.
Dẫn động lái gồm các chức năng: nhận chuyển động tuef cơ cấu lái tới các bánh xe
dẫn hướng và đảm bảo quan hệ quay của bánh xe dẫn hướng trong và ngoài sao cho
không xảy ra hiện tượng trươt bên ở tất cả các bánh xe (hạn chế khả năng gây ra
mài mòn lốp nhanh), đồng thời tạo liên kết truyền lực giữa các bánh xe dẫn hướng
* Các chỉ tiêu:
+ Tỷ số truyền:

Tỷ số truyền hệ thống lái liên quan đến việc giảm nhẹ lực trên vành lái và góc
quay vành lái lớn nhất tính từ vị trí ô tô đi thẳng tới vị trí ô tô quay vòng gấp. nếu tỷ
số truyền hệ thống lái lớn thì khả năng giảm nhẹ lực vành tay lái sẽ nhiều nhưng
góc quay vành tay lái sẽ lớn và ngược lại.
Quy định của quốc tế về lực trên vành lái phải nằm dưới giá trị 700N, góc quay
vành lái lớn nhất không vượt quá 5 vòng tay vành tay lái, tính theo các mép biên
cuối cùng ở cả hai bên.

4


+ Độ rơ vành lái:
Độ rơ vành lái là tiêu chí an toàn quan trọng. độ rơ vành lái càng nhỏ càng tốt tuy
nhiên điều này khó thực hiện ngay cả khi hệ thống còn mới. sau thời gian sử dụng
các mặt lắp ghép bị mòn sẽ làm tăng độ rơ vành lái, trong quá trình bảo dưỡng sửa
chữa cần được điều chỉnh hợp lý.
+ Quy định về độ rơ vành tay lái nhƣ sau:
Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 18
Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 25 – 100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 27
Với ô tô có tốc độ lớn nhất dưới 25km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 36
Độ rơ vành lái tăng lên trong sử dụng phụ thuộc nhiều vào sự mòn của các chi tiết
, nhất là độ mòn của cơ cấu lái. Quy luật mòn của cơ cấu lái thể hiện ở hình sau:

Hình 2.1.2 Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch
Theo hình trên, khu vực giữa (tương ứng với trạng thái xe đi thẳng) là khu vực mòn
nhiều nhất. do vậy các tiêu chuẩn đo độ rơ vành lái yêu cầu xác định độ rơ tại trạng
thái xe đứng yên, hướng đi thẳng.

5

Chƣơng 2:

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI CỤ THỂ

2.1 CƠ CẤU LÁI
2.1.1 Đặc điểm chung
Cơ cấu lái là bộ giảm tốc bảo đảm tăng mômen tác động của người lái đến các
bánh xe. Do đó cơ cấu lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:
Có thể quay cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết ổn định của ô tô.
Có một hiệu suất cao để lái nhẹ trong đó cần có hiệu suất theo chiều thuận lớn hơn
hiệu suất theo chiều thuận nghịch để các va đapk tuef mặt đường được giữ lạo ở cơ
cấu lái một phần lớn.
Đảm bảo giá trị thay đổi của tỉ số truyền theo yêu cầu cần thiết khi thiết kế.
Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp của cơ cấu lái là dễ dàng nhất.
2.1.2 Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng
Cơ cáu lái bánh răng - thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụng phổ biến
trên các xe ô tô du lịch và xe tải nhỏ, xe SUV. Nó là một cơ cấu cơ khí khá đơn
giản. Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên
một ống kim loại. Một thanh nối nối với hai đầu mút của thanh răng.
Bánh răng tròn được nối với trục tay lái. Khi bạn xoay vành tay lái, bánh răng
quay làm chuyển động thanh răng. Thanh nối ở hai đầu thanh răng được gắn với
một cánh tay đòn trên một trục xoay

6


Hình 2.1.2.1 Cấu tạo bánh răng – thanh răng
Cặp bánh răng - thanh răng làm hai nhiệm vụ:
Chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển dộng thẳng cần thiết

để làm đổi hướng bánh xe.
Cung cấp một sự giảm tốc, tăng lực để làm đổi hướng các bánh xe dễ dàng và
chính xác hơn.
Cơ cấu gồm hai bộ phận chính là trục răng – thanh răng.
Thanh răng là một thanh trụ mòn trên đó có bố trí các răng trên mặt trụ
Thanh răng có vai trò như đòn lái ngang. Trong quá trình hoạt động thanh răng sẽ
chuyển động tịnh tiến trong vỏ thanh răng và truyền chuyển động tịnh tiến này đến
đòn ngang bên.
Có hai cách bố trí đòn ngang bên:
+ Đòn ngang bên liên kết với thanh răng qua ổ bắt bu-lông.
+ Đòn ngang bên liên kết với thanh răng ở hai đầu thanh răng
Trục răng được nối với trục lái thong qua khớp then hoa và có các răng ăn khớp
với các răng trên thanh răng. Trục răng thường được bố trí sao cho trục răng
nghiêng ngược chiều nghiêng của răng trên thanh răng nhờ vậy hệ số trùng khớp
7


của bộ truyền lớn làm việc êm. Hệ số trùng khớp nói trên là: tỉ số giữa hai cung trên
đường lăn (hoặc vòng lăn) ứng với đoạn ăn khớp thực và bước ăn khớp được gọi là
hệ số trùng khớp của cơ cấu.

2.2 DẪN ĐỘNG LÁI
2.2.1 Đặc điểm chung

Dẫn động lái bao gồm tất cả các chi tiết truyền từ cơ cấu lái đến ngỗng quay
của các bánh xe.
Phần tử cư bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo thành bởi cầu trước đòn
kéo ngang và các đòn bên. Nhờ hình thang lái nên khi quay vành lái mọt góc
thì các bánh dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định. Hình thang lái có thể bố
trí ra trước hoặc ra cầu dẫn hướng tùy theo bố trí chung. Đòn kéo ngang của

hình thang lái có thể được chế tạo liền hoặc có thể được chế tạo rời.
Mối ghép quan trọng nhất của dẫn động lái chính là các khớp cầu, khớp cầu
này phải đảm bảo không có khe hở.
2.2.2 Các phƣơng án bố trí dẫn động lái

Trường hợp đòn ngang bên và đòn ngang đặt trước cầu xe

Hình 2.2.2.1 Dẫn động lái loại đòn ngang bên
và đòn ngang đặt trước cầu xe

8


Trường hợp đặt sau cầu xe

Hình 2.2.2.2 Dẫn động lái loại đòn ngang bên
và đòn ngang đặt sau cầu xe

Dẫn động lái trên cơ cấu trục răng – thanh răng:
Đặc điểm của hệ thống lái có cơ cấu lái trục răng – thanh răng là thanh răng
đóng vai trò đòn lái ngang, các đòn ngang bên có thể bố trí liên kết ở hai đầu
thanh răng hoặc ở giữa thanh răng. Cơ cấu lái có thể đặt trước hoặc sau trục
cầu trước. việc bố trí này có thể theo các sơ đồ sau.
Trường hợp cơ cấu lái và đòn dẫn động đặt sau cầu trước
Vai trò của thanh răng chỉ đảm nhận chuyển động tịnh tiến, các đòn ngang
bên dài, góc lắc trong quá trình chuyển động theo phương thẳng đứng của
bánh xe gây nên đòn ngang bên nhỏ vì vậy xe bị lắc do góc tự điều khiển.

Hình 2.2.2.3 Hình sơ đồ dẫn động lái

9


2.3 TRỢ LỰC LÁI
2.3.1 Các vấn đề tổng quan về trợ lực hệ thống lái
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng làm giảm cường độ lao động của người lái,
giảm mệt mỏi cho người lái xe hoạt động trên đường dài, điều này có ý nghĩa rất
lớn với các xe tải có trọng lượng lớn. đối với các xe du lịch và xe tải trọng nhỏ, ý
nghĩa của hệ thống trợ lực lái chủ yếu là làm êm quá trình va đập của bánh xe trên
nền, hạn chế rung động trên vành tay lái và giúp cho quá trình chuyển động của
bánh xe trên đường xấu thuận lợi hơn. Đồng thời nhờ có trợ lực lái mà tính năng an
toàn được nâng cao hơn khi có sự cố bất ngờ xảy ra, tạo điều kiện cho xe có thể
chuyển dộng an toàn.
2.3.2 Các yêu cầu của trợ lực lái.
Khi xem xét đánh giá hệ thống lái có trợ lực cần quan tâm tới các yêu cầu chính
sau:
+ Phải đảm bảo sao cho khi trợ lực lái hư hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình
thường tuy có hơi nặng một chút.
+ Người lái chỉ lái bộ trợ lực khi lực cản quay vòng lớn, còn khi lực cản quay vòng
bé thì hệ thống lái làm việc như bình thường.
+ Hiệu quả trợ lực: thong qua việc giảm nhẹ lực trên vành tay lái và khả năng gây
cảm nhận sự biến đổi lực điều khiển với các bán kính quay vòng khác nhau, bộ trợ
lái phải đảm bảo cho người lái có cảm giác sức cản trên mặt đường khi quay vòng
và cảm giác về trạng thái của mặt đường.
+ Không gia tăng quá lớn độ rơ vành lái, đảm báo các tiêu chuẩn do nhà chế
tạo đưa ra.
+ Đảm bảo tỉ lệ giữa góc quay của vành tay lái và bánh dẫn hướng.
+ Không xảy ra hiện tượng tự cường hóa.
+ Có độ nhạy trợ lực cao, làm việc ổn định.
+ Kết cấu đơn giản, hợp lý, giá thành chế tạo và sữa chữa hợp lý.

10


2.3.3 Các bộ phận chủ yếu của trợ lực lái.
Trợ lực lái trên ô tô hiện nay bao gồm có 3 bộ phận chính:
* Nguồn cung cấp ( nguồn năng lƣợng ): là nơi cung cấp năng lượng cho bộ
phận chấp hàng trợ lực.
Theo nguồn cung cấp có thể chia ra:
+ Trợ lực thủy lực: trong trợ lực thủy lực nguồn cung cấp là bơm thủy lực do
động cơ dẫn động.
+ Trợ lực khí nén: trong trợ lực khí nén là máy nén khí và bình chứa khí nén.
+ Trợ lực điện: trong bộ trợ lực điện là acquy và máy phát điện ( chủ yếu là
máy phát điện ).
Hầu hết trên các xe ô tô ngày này đều sử dụng hệ thống lái trợ lực thủy lực,
trong giới hạn của đề tài cũng chỉ đề cập cụ thể trong các phần sau.
* Bộ phận phân phối ( vpp ): Van phân phối với cơ cấu tự chọn để điều chỉnh
năng lượng cung cấp đến cơ cấu thực hiện với lực vòng đặt lên vành tay lái. Bộ
phận này có nhiều kiểu, trong đó có 2 loại thường dùng nhiều nhất là:
+ Bộ phận phân phối kiểu van trượt.
+ Bộ phận phân phối kiểu van xoay.
Ngoài ra còn có một số ít được dùng như: van con trượt kép, van phân phối kiểu
cánh…
* Cơ cấu chấp hành ( xi lanh lực ): xi lanh lực để truyền lực lên dẫn động lái.
Đây là bộ phận tiếp nhận và biến năng lượng được cung cấp bằng chất lỏng thành
cơ năng tác dụng lên truyền động lái.
Các bộ phận trên tạo thành hệ thống truyền động thủy lực thể tích, mắc vào hệ
thống cơ khí tạo thành hệ thống lái có trợ lực.
Tùy thuộc vào cách sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái người ta có các
phương án bố trí dưới đây thường hay sử dụng trên các ô tô hiện nay.

11


2.3.4 Các phƣơng án bố trí hệ thống trợ lực.
Phƣơng án 1: Van phân phối, xi lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái.

Hình 2.3.4.1 Sơ đồ bố trí phương án 1
Phương án bố trí này giống như trên xe zill30. ở đây van phân phối và xi lanh
được bố trí chung với cơ cấu lái.
Ưu điểm của phương án này là gọn và dễ bố trí trên xe, ngoài ra việc bố trí các
đường ống dẫn dầu là ngắn nhất cho nên tránh được những khả năng phát sinh dao
động do sự không ổn định động lực học do cường hóa gây nên.
Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp bố trí này là hầu như toàn bộ các
chi tiết cảu dẫn động lái phải chịu tác dụng của mô men cản quay vòng toàn bộ của
các bánh xe dẫn hướng. điều này làm tăng độ biến dạng đàn hồi của hệ thống lái và
hậu quả làm tăng khả năng phát sinh dao động của các bánh xe dẫn hướng. Sử dụng
phương pháp này là không có lợi do phải tăng khối lượng các chi tiết dẫn động lái
và cơ cấu lái. Ngoài ra việc bố trí chung 3 cụm này là rất khó khăn.

12


Phƣơng án 2: Van phân phối và xi lanh lực đặt thành một cụm, riêng biệt với cơ
cấu lái.

Hình 2.3.4.2 Sơ đồ bố trí phương án 2
Trong phương án này van phân phối và xi lanh lực được bố trí thành một cụm trên
thanh kéo dọc.
Ưu điểm: kiểu bố trí như thế này cho phép ta có thể sử dụng nhiều cơ cấu lái khác

nhau. Tuy nhiên khuynh hướng gây nên sự dao động của các bánh xe dẫn hướng sẽ
cao hơn so với phương án bố trí cơ cấu lái, van phân phối và xi lanh lực
thành một cụm.
Nhược điểm: bố trí kiểu này khi tăng tải tức là khi tăng đường kính của xi lanh lực
thì không đảm bảo lái nhẹ vì khi quay vòng thì những thành phần lực bên tác dụng
lên đòn quay đứng từ thanh kéo dọc ( lực thành phần hướng kính tác dụng lên vỏ
van phân phối ) sẽ cản trở chuyển dịch của con trượt và chính nguyên nhân này làm
tăng đáng kể lực lên vành tay lái.

13


Phƣơng án 3: van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, xi lanh lực
đặt riêng lẻ.

Hình 2.3.4.3 Sơ đồ phương án 3
Ở phương án này, van phân phối được bố trí chung trong cơ cấu lái, còn xi lanh
lực đặt riêng biệt.
Ưu điểm của phương án này là cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi tác
dụng của cường hóa, và xi lanh lực có thể tự do bố trí tại các vị trí khác nhau.
Người ta bố trí xi lanh lực trên hình thang lái để giảm tải lực tác động lên cơ cấu lái
và dẫn động lái. Do đó, làm giảm kích thước của dẫn động lái và làm giảm dao
động ở hệ thống dẫn động do lực cản quay vòng các bánh xe sinh ra.
Nhược điểm của phương án bố trí này là đòi hỏi đường ống phải dài.

14


Phƣơng án 4: Van phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau.

Hình 2.3.4.4 Sơ đồ bố trí phương án 4
Trong trường hợp này van phân phối, cơ cấu lái và xi lan lực đặt riêng biệt với
nhau. Sơ đồ bố trí được thể hiện ở hình vẽ bên dưới, ở phương án bố trí này thì nó
cũng có đầy đủ các ưu điển như các phương án bố trí trên như là cơ cấu lái và dẫn
động lái được giảm tải khỏi lực tác động của cường hóa, công suất của cường lực
hóa dễ dàng thay đổi do xi lanh lực có thể do thay đổi cách bố trí các vị trí. Tuy
nhiên cách bố trí này cũng không làm giảm nhẹ lực của người lái tác động lên vành
tay lái, đồng thời lực tác động lên van phân phối cũng thay đổi do cánh tay
đòn thay đổi.
Các phương án trên được bố trí trên xs tùy thuộc vào kết cấu của từng loại xe và
từng loại cơ cấu lái mà người ta sẽ lựa chọn phương án bố trí cho phù hợp với hình
dáng kết cấu của từng loại xe để sao cho khả năng bố trí là gọn gang nhất, giá thành
các cụm chi tiết là rẻ nhất, dễ sữa chữa và bảo dưỡng.

15


2.3.5 Nghiên cứu từng bộ phận của hệ thống trợ lực
_ Nguồn cung cấp ( bơm ):
Như đã nói ở trên, là nơi cung cấp năng lượng chất lỏng cho bộ phận chấp hành
trợ lực. Trên các xe ô tô thường sử dụng các loại bơm trợ lực sau:
- Bơm cánh gạt
- Bơm con lăn
- Bơm bánh răng
_ Bơm cánh gạt.
Bơm cánh gạt hiện nay vẫn được sử dụng rất rộng rãi trên các loại ô tô tải và ô
tô du lịch
_ Cấu tạo và nguyên lý của bơm cánh gạt cơ bản:
Bơm cánh gạt là một trong các loại máy thủy lực roto có kết cấu đơn giản nhất.
bơm gồm có một vỏ hình trụ 1 trong đó có roto 2. Tâm của vỏ và roto lệch nhau

một khoảng e. trên roto có các phiển gạt 3. Khi roto quay, các phiến gạt trượt trong
các rãnh của roto và gạt chất lỏng, nên gọi là bơm cánh gạt. Phần không gian giới
hạn bởi vỏ bơm và roto gọi là thể tích làm việc.

Hình 2.3.5.1 Hình sơ đồ bơm cánh quạt
Hình trên là sơ đồ kết cấu bơm cánh gạt loại đơn giản nhất ( có hai cánh gạt).
Nhờ lực đẩy của lò xo, các cánh gạt luôn tì sát vào thành vỏ bơm. Giả sử khi bơm
16


làm việc, roto quay theo chiều mũi tên. Thể tích chứa chất lỏng từ A đến mặt cắt CC tăng, áp suất chất lỏng bị giảm, do đó chất lỏng bị hút vào bơm. Khi cánh gạt di
chuyển từ mặt cắt C-C đến B nó làm giảm thể tích chứa chất lỏng, do đó làm tăng
áp suất và đẩy chất lỏng vào ống đẩy.
Để chất lỏng không chảy ngược từ khoang đẩy về khoang hút và không bị
“chẹt” trong các thể tích làm việc thì vị trí của gạt và roto phải bố trí sao cho khi
cánh gạt này bắt đầu gạt chất lỏng ( ở vị trí I ) thì cánh gạt kia cũng vừa thôi không
gạt chất lỏng nữa ( ở vị trí II ).
Như vậy ta thấy lưu lượng của bơm không đều nhỏ nhất khi cánh gạt bắt đầu
vào vị trí làm việc I, lớn nhất ở vị trí C-C.
Để cho bơm có lưu lượng đều ( ít bị dao động ) hơn, nhười ta tăng số cánh gạt
có trong bơm. Thường thì số lượng cánh gạt lắp vào bơm từ 8 đến 12.
2.3.6 Bơm bánh răng.
Ngoài hai loại bơm đã nói, trên một số xe còn sử dụng loại bơm bánh răng. Bơm
bánh răng không sử dụng cánh gạt để cuyển dịch khối lỏng mà sử dụng khoảng
không gian giữa các răng của bánh răng để dịch chuyển khối chất lỏng. Trong bơm
cánh gạt chất lỏng nằm giữa các cánh gạt vừa di chuyển vừa thay đổi dần áp suất,
khác với bơm trên trong bơm bánh răng thể tích giữa các răng ( khoảng không gian
chứa chất lỏng ) không đổi trong quá trình dịch chuyển do đó trong quá trình dịch
chuyển chất lỏng không bị thay đổi áp suất.

17


Hình 2.3.6.1 Hình sơ đồ thể hiện
hoạt động của bánh răng
A. Khoang hút: Áp suất thấp
B. Khoang đầy: Áp suất cao
* Nguyên lý hoạt động: Bánh răng chủ động gắn liền với trục bơm ăn khớp với
bánh răng bị động. khi bơm làm việc, bánh răng chủ động quay kéo theo bánh răng
bị động quay theo. Vì thể tích chứa dầu trợ lực trong bọng đẩy B giảm khi các răng
vào ăn khớp nên dầu trợ lực bị chèn ép và tăng áp suất, dồn vào ống đẩy với áp suất
cao. Quá trình này gọi là quá trình đẩy của bơm. Đồng thời ở trong bọng hút A xảy
ra quá trình hút: thể tích chứa chất lỏng tăng khi các răng ra khớp, áp suất giảm thấp
hơn á suất trên mặt thoáng bình chứa làm cho dầu trợ lực qua ống hút vào bơm. Hai
quá trình này xảy ra đồng thời và liên tục, theo đó dầu trợ lực được hút lên và tăng
áp suất.
2.3.7 Bộ phận phân phối của trợ lực lái.
Trên ô tô chủ yếu sử dụng chủ yếu hai loại bộ phận phân phối: bộ phận phân phối
loại van phân phối xoay và bộ phận phân phối loại van phân phối trượt. Nói chung,
cả hai loại này đều sử dụng hiệu ứng hồi tiếp âm để p-hân bố dầu có áp lực cao đến
cơ cấu chấp hành. Chúng ta sẽ xét các kết cấu cụ thể để hiểu rõ nguyên lý và kết cấu
của từng loại.

18


Hình 2.3.7.1 Sơ đồ van phân phối của hệ thống trợ lực
* Nguyên lý làm việc: Ở trạng thái bình thường khi cưỡng hóa chưa làm việc
con trượt van phân phối được giữ ở trạng thái trung gian nhờ lò xo định tâm, dầu từ
bơm dầu 6 qua cửa 5 vào trong van phân phối, lượng dầu thừa sẽ được hồi về bình

chứa qua của sổ số 4. Khi người lái muốn quay vòng trái hoặc quay vòng phải nhờ
lực dọc trục của cần đẩy con trượt sẽ được đưa sang trái hoặc đưa sang phải, dầu từ
dưỡng cửa 5 sẽ đi vào trong cửa 10 hoặc cửa 11, và làm cho xilanh lực chuyển dịch
sang bên trái hoặc sang bên phải. van phân phối chỉ làm việc khi lực tác dụng lên
vành tay lái lớn hơn 2,5 (kg).

19


Chƣơng 3:

ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI XE VIOS
_ Hệ thống lái trên xe 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 bình thường khi xe chạy ở tốc độ
cao
_ Hệ thống lái trên xe vios bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, và trợ lực lái
_ Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm luôn chức năng
của thanh lái ngang trong hình thang lái
_ Dẫn động lái gồm có vô lăng, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái
ngang, cam quay và các khớp nối
_ Trợ lực lái gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực
_ Bán kính quay vòng: bán kính quay vòng tối thiểu 4,9m

20