Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA VIOS

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH Ô TÔ

KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA VIOS

NĂM 2009


LỜI MỞ ĐẦU
Ngành ơ tơ giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Ơ tơ
được dùng phổ biến trong nền kinh tế quốc dân ở nhiều lĩnh vực khác nhau như
công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thơng vận tải, quốc phịng an ninh…
Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế
ngành công nghiệp ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển. Thể
hiện bởi các liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng phát
triển rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: FORD, TOYOTA,
DAEWOO ... Một vấn đề lớn đặt ra đó là việc nắm vững lý thuyết, kết cấu của
các loại xe hiện đại, của từng hệ thống trên xe để từ đó khai thác và sử dụng xe
một cách có hiệu quả cao, đáp ứng yêu cầu giữ tốt, dùng bền, an toàn, tiết kiệm.
Một trong những hệ thống quan trọng của ô tô là hệ thống lái. Hệ thống này
có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng ổn
định chuyển động thẳng cũng như quay vịng của bánh xe dẫn hướng. Trong q
trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an tồn chuyển động và
quỹ đạo chuyển động của ơ tơ, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó người ta
khơng ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó.

Xuất phát từ những u cầu và đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện
nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA
VIOS”.
Nội dung phần thuyết minh đồ án bao gồm:
Lời mở đầu.
Chương 1. Giới thiệu chung về xe Toyota Vios.
Chương 2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios.
Chương 3. Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Vios.


Chương 4. Khai thác, sử dụng hệ thống lái xe Toyota Vios.
Kết luận.
Tài liệu tham khảo.
Sinh viên thực hiện:

Bùi Thanh Tùng


MỤC LỤC
Lời mở đầu

Trang
1

Chương 1. Giới thiệu chung về xe Toyota Vios

3

1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Vios

3

1.2. Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios

5

Chương 2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios

10

2.1. Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô

10

2.1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu

10

2.1.2. Bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios

12

2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios

13

2.2.1. Cơ cấu lái

13

2.2.2. Dẫn động lái

15

2.2.3. Trợ lực lái

17

2.2.4. Tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Vios

23

Chương 3. Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Vios

25

3.1. Thơng số đầu vào

25

3.2. Tính tốn kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota Vios

26

3.2.1. Cơ sở lý thuyết tính tốn kiểm tra động học hình thang lái

26

3.2.2. Trình tự tính tốn kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học 27
3.3.3. Kiểm tra bằng phương pháp đại số

3.3. Tính tốn kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái

28
29

3.3.1. Xác định mơmen cản quay vịng

29

3.3.2. Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái

32

3.3.3. Tính bền cơ cấu lái bánh răng trụ – thanh răng

32

3.3.4. Tính bền trục lái

36


3.3.5. Tính bền địn kéo ngang

37

3.3.6. Tính bền địn kéo dọc

39

3.3.7. Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái

40

3.3.8. Tính bền khớp cầu

41

Chương 4. Khai thác, sử dụng hệ thống lái xe Toyota Vios

43

4.1. Các yêu cầu chung

43

4.2. Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái

44

4.2.1. Bảo dưỡng thường xuyên

44

4.2.2. Bảo dưỡng 1 (sau 6500 Km)

44

4.2.3. Bảo dưỡng 2 (sau 12500 Km)

44

4.3. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục

45

4.3.1. Lái nặng

45

4.3.2. Hành trình tự do lớn

45

4.3.3. Trợ lực lái làm việc nhưng lực trợ lực nhỏ

45

4.3.4. Lực trợ lực nhỏ và khơng đều khi quay vịng về hai phía

46

4.3.5. Mất trợ lực lái

47

4.3.6. Có tiếng ồn khi bơm làm việc

47

4.3.7. Có tiêng gõ trong cơ cấu lái

47

4.3.8. Dầu chảy qua lỗ thơng hơi của bơm

48

4.3.9. Dầu nóng quá gây lọt dầu

48

4.3.10. Dây đai quá căng

48

4.3.11. Dây đai chùng

48

4.3.12. Chảy dầu ở các đệm phớt

49

4.4. Một số nội dung bảo dưỡng sửa chữa chính

49

4.4.1. Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái

49

4.4.2. Kiểm tra đầu thanh nối

50


4.4.3. Hiệu chỉnh lệch tâm vơ lăng

51

4.4.4. Điều chỉnh góc quay vôlăng

52

4.4.5. Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp

52

4.4.6. Kiểm tra góc quay bánh xe

53

4.4.7. Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin

54

4.4.8. Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm

55

4.4.9. Bảo dưỡng bộ phận trợ lực lái

57

4.5. Tháo lắp cơ cấu lái

60

Kết luận

68

Tài liệu tham khảo

69


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA VIOS
1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Vios
Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho
dòng Soluna ở thị trường Đông Nam Á và Trung Quốc. Thế hệ Vios đầu
tiên là một phần trong dự án hợp tác giữa các kĩ sư Thái Lan và những nhà thiết
kế Nhật của Toyota được sản xuất tại nhà máy Toyota Gateway, tỉnh
Chachoengsao, Thái Lan. Với sự ra đời của Vios thế hệ thứ 2 năm 2007,
Toyota bắt đầu cho dòng xe này tiến quân sang các thị trường khác ngoài châu
Á, thay thế chiếc Toyota Soluna, một mẫu subcompact bình dân hơn Toyota
Corolla và Toyota Camry trong khu vực Đơng Nam Á.

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


chiếc Vios của quốc đảo Philippines. Người dân quốc đảo này ưa chuộng phiên
bản sử dụng động cơ nhỏ hơn với dung tích 1,3 lít.
Phiên bản đầu tiên của Vios được chế tạo dựa trên mẫu Toyota Platz.
Nhờ một số cải tiến về ngoại thất, những chiếc Vios mang một dáng vẻ khác
biệt, đặc biệt là với phiên bản 2006. Phiên bản này được chỉnh sửa đáng kể với
lưới tản nhiệt, đèn pha, đèn hậu được làm mới cùng vành đúc và nội thất mới.
Thế hệ thứ 2 (từ năm 2007 đến nay)
Kiểu thiết kế thân xe: sedan 4 chỗ
Động cơ: 1.5 lít
Chiếc Toyota Vios mới là sự tái hiện lại mẫu Toyota Belta sedan trình làng
tháng 11/2005. Toyota Belta cịn có tên gọi khác là Toyota Yaris (tên này chỉ có
ở Mỹ, Nhật và Australia), Toyota Echo (tên gọi tại Canada) và Toyota Vitz. Nếu
Vios chỉ có phiên bản sedan thì Belta có thêm phiên bản hachtback.
Toyota Vios 2007 vẫn sử dụng động cơ cũ (ra mắt vào tháng 8/2003) I4 ký
hiệu 1NZ-FE 1.5L DOHC tích hợp cơng nghệ điều khiển van biến thiên VVT-i.
Công suất cực đại của động cơ là 107 mã lực, mô-men xoắn tối đa 144 Nm. Tuy
nhiên, khung gầm thiết kế hoàn toàn mới.
Phiên bản Vios 1.5E mới (5 số sàn) được nâng cấp từ xe Vios 2003 1.5G (5
số sàn), còn phiên bản Vios 1.5G mới (4 số tự động) lần đầu tiên được giới thiệu
tại thị trường Việt Nam.
Xe Vios 2007 có kích thước lớn hơn xe đời cũ. Trang bị an tồn và tiện

nghi có nhiều cải tiến. Về ngoại thất, thay đổi lớn nhất là lưới tản nhiệt có cấu
trúc hình chữ V, cụm đèn hậu nhơ ra ngồi, đèn xi-nhan tích hợp trên gương
(gương có thể gập lại khi không sử dụng), vành hợp kim thiết kế mới....


1.2. Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios
1.2.1 Động cơ 1NZ-FE (DOHC 16 xu páp với VVT-i).
Động cơ sử dụng trên xe Toyota Vios là loại động cơ xăng 4 kỳ , với 4 xy
lanh đặt thẳng hàng, thứ tự làm việc 1- 3- 2- 4. Động cơ sử dụng trục cam kép,
dẫn động bằng đai với công nghệ điều khiển đóng mở xu páp thơng minh (VVTi), giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.
- Công suất tối đa: 107 HP / 6000 rpm.
- Mô men xoắn tối đa: 144 Nm / 4200 rpm.
- Tỉ số nén: 10,5:1.
- Mức tiêu hao nhiên liệu: 5,5L/100 Km (trong điều kiện thử nghiệm)
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: xe Toyota Vios sử dụng hệ thống phun xăng
điện tử đa điểm (MPI) với các loại xăng có chỉ số octan là RON 95, 92, 87, 83.
Dung tích bình xăng là 42 lít.
- Hệ thống làm mát: hệ thống làm mát bằng nước theo phương pháp tuần hoàn
cưỡng bức nhờ bơm nước.
- Hệ thống bôi trơn: theo nguyên lý hoạt động hỗn hợp bao gồm bôi trơn cưỡng
bức kết hợp với vung té. Xe sử dụng các loại dầu bôi trơn như: SAE 5W30, SAE
10W30, SAE 15W40.
1.2.2 Hệ thống truyền lực
- Ly hợp: Loại 1 đĩa ma sát khơ, thường đóng , có lị xo ép hình đĩa, dẫn động cơ
khí kiểu cáp. Ở loại ly hợp này sử dụng lị xo dạng đĩa hình cơn từ đó có thể tận
dụng kết cấu này để đóng mở ly hợp mà khơng cần phải có địn mở riêng. Mặt
đáy của lị xo được tì trực tiếp vào đĩa ép, phần giữa của lò xo được liên kết với
vỏ. Mặt đỉnh của lò xo sẽ được sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở ép lên nó.
- Hộp số:+ Đối với phiên bản 1.5G là tự động 4 cấp.

+ Đối với phiên bản 1.5E là hộp số thường 5 cấp.
- Truyền lực chính và vi sai: Đây là loại xe du lịch động cơ và hộp số đặt ngang,
cầu trước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai cũng được bố trí
ln trong cụm hộp số. Xe Toyota Vios sử dụng truyền lực chính một cấp, bánh
răng trụ răng nghiêng.
1.2.3. Hệ thống phanh
Hệ thống phanh xe Toyota Vios bao gồm hệ thống phanh chân và phanh
dừng (phanh tay).
- Hệ thống phanh chân có dẫn dộng phanh thuỷ lực trợ lực chân khơng hai dịng
chéo nhau, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cả bánh trước và bánh sau. Bộ trợ lực
phanh và xi lanh chính được ghép với nhau thành một khối. Ty đẩy của bàn đạp
phanh trước khi tác dụng vào pittông trong xi lanh chính có liên hệ với van phân
phối của bộ cường hoá nên khi phanh lực tác dụng lên pittơng xi lanh chính bao
gồm cả lực của người lái và lực của bộ trợ lực phanh.
- Xe Toyota Vios cịn được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh ABS, với cơ
chế phân bố lực phanh điện tử EBD, giúp bánh xe khơng bị bó cứng và ổn định
ngay cả khi phanh gấp trên đường trơn trượt.
1.2.4. Hệ thống lái
Hệ thống lái trên xe Toyota Vios là hệ thống lái cơ khí với tay lái trợ lực
thủy lực, giúp tay lái nhẹ hơn khi chạy xe ở tốc độ thấp và trở lại mức bình
thường khi xe chạy ở tốc độ cao.
Hệ thống lái xe Toyota Vios bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, và trợ lực
lái.
- 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: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng,
thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối.

- Trợ lực lái gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực
- Bán kính quay vịng: Bán kính quay vòng tối thiểu 4,9 m.
1.2.5. Phần vận hành
Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau
- Treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu nến (mcpherson), kích thước địn treo
trên của hệ thống treo này giảm về bằng 0. Còn đầu trong của đòn treo dưới
được liên kết bản lề với dầm ơtơ, đầu ngồi liên kết với trục khớp nối dẫn hướng
mà điểm liên kết nằm trên đường tâm của trụ xoay đứng. Đầu trên của giảm chấn
ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên vỏ ôtô. Phần tử đàn hồi là lị xo được
đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn cịn một đầu tì vào gối tựa trên vỏ
ơtơ. Trên xe Toyota Vios vì địn treo dưới chỉ gồm một thanh nén nên có bố trí
thêm một thanh giằng ổn định. Ngoài ra đây là bánh xe dẫn hướng nên trụ đứng
là vỏ giảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi xe quay vịng.
- Treo sau là hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi lị xo trụ, vì lị xo trụ chỉ có
khả năng chịu lực theo phương thẳng đứng nên ngồi lị xo trụ phải bố trí các
phần tử hướng.
- Lốp xe gồm 4 lốp chính và 1 lốp dự phịng, kích thước lốp xe 185/60R15.
- Các bộ phận chính đều được lắp đặt trên vỏ xe nên đặc điểm chịu lực của xe là
vỏ chịu lực.
1.2.6. Hệ thống điện
- Điện áp mạng: 12 V.
- Máy phát: 12V- 65A.
- Động cơ khởi động: kiểu SD 80, công suất 0,8 KW.
- Ắc quy(mf): 12V- 35Ah.


- Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS).
- Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu bao gồm: đèn pha, đèn si nhan, đèn
phanh, đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp suất dầu,
đèn báo nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp...

- Hệ thống thơng gió, sưởi ấm, điều hồ nhiệt độ, bộ gạt nước, rửa kính.
- Hệ thống âm thanh gồm có radio, cassette và dàn loa.
Bảng 1.1. Các thơng số kỹ thuật của xe Toyota Vios
STT
TÊN THÔNG SỐ
ĐƠN VỊ
GIÁ TRỊ

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

Động cơ
Hộp số
Kích thước tổng thể
(dài x rộng x cao)
Kích thước nội thất
(dài x rộng x cao)
Chiều dài cơ sở

Chiều rộng cơ sở
(trước/sau)
Khoảng sáng gầm
xe
Trọng lượng khơng
tải
Trọng lượng tồn
tải
Hệ thống phanh
Vỏ và mâm xe
Bán kính quay vịng
tối thiểu
Dung tích bình
nhiên liệu
Dung tích khoang
chứa hành lý

GHI
CHÚ

mm

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

mm

1965x1390x1200

mm
mm

2550
1470/1460

mm

150

kg

1055-1110

1030 -1085

kg

1520

1495

Trước
Sau
m

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

Lít

42

Lít

475

448


15

Kiểu động cơ

16
17
18

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

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

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


- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu.
* Theo kết cấu của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái loại trục vít- bánh vít;
- Cơ cấu lái loại trục vít- cung răng;
- Cơ cấu lái loại trục vít- con lăn;
- Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay;
- Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, ê cu, cung răng);
- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng.
* Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực
- Hệ thống lái có trợ lực thủy lực;
- Hệ thống lái có trợ lực khí nén;
- Hệ thống lái có trợ lực điện.
c. Yêu cầu của hệ thống lái ô tô
- Đảm bảo quay vịng ơ tơ thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện
tích rất bé.
- Đảm bảo lực đặt lên vành tay lái bé.
- Đảm bảo động học quay vịng 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 vơ lăng.
- Đảm bảo tính tùy động.


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

Hình 2.1. Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Toyota Vios.
1.Vành lái(vô lăng); 2. Trục lái; 3. Thanh răng lái; 4. Xi lanh trợ lực; 5.
Cảm biến tốc độ; 6.Bơm trợ lực; 7. Bình chứa dầu; 8. Van điều khiển; 9. Thanh
nối;10. Làm mát dầu trợ lực; 11. Rô tuyn.

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


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

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


Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng sử dụng chủ yếu trên các xe công suất

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


- Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiển
trên vành lái nhẹ.
- Cơ cấu lái được bao kín hồn tồn nên ít phải bảo dưỡng.
Cơ cấu lái kiểu này thì tỉ số truyền có thể thay đổi được. Bước răng (khoảng

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


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

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

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


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

suất dầu tác động sau cánh bơm, hình thành một phớt dầu ngăn rò rỉ áp suất từ
giữa cánh gạt và vòng cam khi bơm tạo áp suất dầu. Dung tích buồng dầu có thể
tăng hoặc giảm khi rơ to quay để vận hành bơm. Nói cách khác, dung tích của
buồng dầu tăng tại cổng hút do vậy dầu từ bình chứa sẽ được hút vào buồng dầu
từ cổng hút. Lượng dầu trong buồng chứa giảm bên phía xả và khi đạt đến 0 thì


dầu trước đây được hút vào buồng này bị ép qua cổng xả. Có 02 cổng hút và 02
cổng xả. Do đó, dầu sẽ hút và xả 02 lần trong trong một chu kỳ quay của rô to.
b. Xi lanh lực
Trên xe Toyota Vios thanh răng đóng vai trị pit tông trợ lực và thanh răng
dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tơng theo cả
hai hướng. Trục van phân phối được nối với vô lăng. Khi vô lăng ở vị trí trung
gian (xe chạy thẳng) thì van phân phối cũng ở vị trí trung gian. Do đó dầu từ
bơm trợ lực lái không vào khoang nào mà quay trở lại bình chứa. Tuy nhiên, khi
vơ lăng quay theo hướng nào đó thì van phân phối thay đổi đường truyền do vậy
dầu chảy vào một trong các buồng. Dầu trong buồng đối diện bị đẩy ra ngồi và
chảy về bình chứa theo van phân phối.

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


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

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


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


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

• Vị trí quay vịng sang trái

Hình 2.10. Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí quay vịng sang trái.
Khi xe quay vịng sang trái thanh xoắn bị xoắn và trục van phân phối cũng
quay sang trái. Các lỗ X' và Y' hạn chế dầu từ bơm để chặn dòng chảy dầu vào
các cổng "B" và"C". Do vậy, dầu chảy từ cổng "C" tới ống nối "C" và sau đó tới
buồng xi lanh trái làm thanh răng dịch chuyển sang phải và tạo lực trợ lái. Lúc
này, dầu trong buồng xi lanh phải chảy về bình chứa qua ống nối "B"→ cổng "
B"→ cổng "D"→ buồng "D".