TÌM HIỂU HỆ THỐHG TREO VÀ LÁI CỦA XE TOYOTA HIACE. QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU HỆ THỐHG TREO VÀ LÁI CỦA XE TOYOTA HIACE.
QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA

Họ và tên sinh viên: TRƯƠNG TRỌNG TRÍ
BÙI HẠT TÙNG
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Niên khóa: 2006 – 2010

Tháng 7/2010
i


TÌM HIỂU HỆ THỐHG TREO VÀ LÁI CỦA XE TOYOTA HIACE
QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA

Tác giả

TRƯƠNG TRỌNG TRÍ
BÙI HẠT TÙNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Giáo viên hướng dẫn:
Th.s THI HỒNG XUÂN

Th.s NGUYỄN DUY HƯỚNG

Tháng 7 năm 2010
i


LỜI CẢM TẠ
Trong suốt thời gian học tập tại Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM chúng tôi
đã được tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích từ thầy cô và bạn bè của trường, đó là hành
trang quý báu để chúng tôi bước vào đời. Với lòng biết ơn sâu sắc chúng tôi xin được
gửi lời cám ơn chân thành nhất đến:
™ Gia đình mình, cảm ơn cha mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng và động viên cho con
học tập và hoàn thành khoá học của mình.
™ Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, quý thầy cô Khoa Cơ Khí
Công Nghệ đã tận tình dạy bảo và truyền đạt kiến thức cho chúng tôi trong thời
gian học tập tại trường.
™ Các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô Trường Đại Học Nông
Lâm TP.HCM đã giúp đỡ, tạo điều kiện và hướng dẫn cho chúng tôi sử dụng
những thiết bị trong quá trình hoàn thành đề tài của mình.
™ Thầy Th.s Thi Hồng Xuân, thầy Th.s Nguyễn Duy Hướng đã tận tình hướng
dẫn trong quá trình học tập và làm đề tài tốt nghiệp.
™ Cuối cùng xin cảm ơn tất cả các bạn trong lớp DH06OT đã quan tâm, giúp đỡ
tôi trong quá trình học tập và làm đề tài.
Trong quá trình hoàn thành đề tài này chúng tôi đã cố gắng hết sức nhưng cũng
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự cảm thông và góp ý của
các thầy cô, các bạn để đề tài này hoàn thiện hơn nữa.

Sinh viên: Trương Trọng Trí
Bùi Hạt Tùng

ii


TÓM TẮT
1.Tên đề tài
Tìm hiểu hệ thống treo và lái của xe Toyota Hiace. Quy trình kiểm tra và sửa
chữa.
2.Thời gian và địa điểm thực hiện
Thời gian thực hiện đề tài: từ 05/04/2010 đến 15/06/2010
Đề tài được thực hiện tại xưởng Bộ Môn Công Nghệ Ô Tô – Khoa Cơ khí Công
Nghệ, Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
3. Mục đích đề tài
Tìm hiểu cấu tạo, hoạt động, công dụng của các bộ phận trong hệ thống treo và
hệ thống lái.
Chẩn đoán hư hỏng, cách kiểm tra và sửa chữa.
4. Phương pháp và phương tiện
- Phương pháp
Tra cứu tài liệu có liên quan
Khảo sát đo đạt trực tiếp và khảo nghiệm trên các băng thử.
- Phương tiện
Ô tô thử nghiệm: Thực hiện trên Toyota Hiace 12 chỗ biển số 51D-2224.
Thiết bị thử nghiệm:
+ Sử dụng bệ trượt ngang, hệ thống giảm chấn Videoline 2304 của Đức mới trang bị
tại xưởng tháng tư 2007.
+ Thiết bị thứ hai là Miller 8670 dùng để kiểm tra góc đặt bánh xe.
+ Thiết bị thứ ba là cầu nâng 4 trụ.
5. Kết quả
Biết được cấu tạo, hoạt động,cách kiểm tra và sửa chữa hệ thống lái và hệ thống
treo của xe Toyota Hiace.
Khắc phục giảm chấn ở cầu sau.

Hạn chế là chưa hiệu chỉnh thật tốt các góc đặt bánh xe.

iii


MỤC LỤC

Trang tựa

i

LỜI CẢM TẠ .......................................................................................................................ii
TÓM TẮT........................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ...........................................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH ..................................................................................................vi
Chương 1 MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................................... 1
1.2 Mục đích của đề tài ..................................................................................................... 1
Chương 2 TỔNG QUAN...................................................................................................... 2
2.1 Giới thiệu chung về Toyota Hiace .............................................................................. 2
2.1.1 Lịch sử phát triển ................................................................................................. 2
2.1.2 Thông số kỹ thuật Toyota Hiace đời 1984 .......................................................... 3
2.2 Lý thuyết chung về hệ thống lái và hệ thống treo...................................................... 4
2.2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống lái .................................................. 4
2.2.2 Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống treo ............................................ 5
2.3 Các sơ đồ của hệ thống lái đi với hệ thống treo............................................................. 7
2.3.1 Sơ đồ của hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc............................................. 7
2.3.2 Sơ đồ của hệ thống lái với hệ thống treo độc lập ................................................. 8
2.3.3 Sơ đồ của hệ thống lái với hai cầu dẫn hướng. .................................................... 8
2.4 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của các chi tiết chính trong hệ thống lái ......... 9

2.4.1 Các chi tiết............................................................................................................ 9
2.4.2 Động học quay vòng của các bánh xe ................................................................ 25
2.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống treo .......................................... 31
2.5.1 Sơ đồ và nguyên lý của hệ thống treo phụ thuộc ............................................... 31
2.5.2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống treo độc lập..................................... 32
2.5.3 Cấu tạo các bộ phận của hệ thống treo............................................................... 33
2.5.4 Kết cấu hệ thống treo độc lập thông dụng: ........................................................ 37
2.5.5 Hệ thống treo hiện đại ........................................................................................ 40
iv


Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN ............................................................ 42
3.1 Nơi thực hiện ............................................................................................................ 42
3.2 Phương pháp thực hiện ............................................................................................. 42
3.3 Phương tiện thực hiện ............................................................................................... 42
Chương 4 THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ....................................................................................... 44
4.1 Kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống lái Hiace................................................. 44
4.1.1 Vô lăng lái .......................................................................................................... 44
4.1.2 Trục lái ............................................................................................................... 45
4.1.3 Cơ cấu lái .......................................................................................................... 45
4.1.4 Dẫn động lái ....................................................................................................... 47
4.1.5 Trợ lực lái ........................................................................................................... 48
4.2 Kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống treo Hiace .............................................. 55
4.2.1 Sơ đồ hệ thống treo ............................................................................................ 55
4.2.2 Hệ thống treo trước ............................................................................................ 55
4.2.3 Hệ thống treo sau ............................................................................................... 58
4.3 Quy trình kiểm tra và sửa chữa ................................................................................. 59
4.3.1 Chẩn đoán, kiểm tra những hư hỏng của hệ thống lái và biện pháp khắc phục 59
4.3.2 Chẩn đoán,kiểm tra những hư hỏng của hệ thống treo và biện pháp khắc
phục ............................................................................................................................. 71

4.4 Kết quả đo góc đặt bánh xe và hệ thống treo ............................................................ 76
4.4.1 Kết quả đo góc đặt bánh xe ................................................................................ 76
4.4.2- Kết quả khảo nghiệm hệ thống treo ................................................................. 79
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................... 83
5.1 Kết Luận ................................................................................................................... 83
5.2 Đề Nghị ..................................................................................................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤC LỤC

v


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc. ................................................. 7
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập. ....................................................... 8
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống lái hai cầu dẫn hướng. ................................................................. 8
Hình 2.4: Quy luật thay đổi tỉ số truyền của cơ cấu lái ic thích hợp nhất. ............................ 9
Hình 2.5: Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái. ................................................................... 11
Hình 2.6: Cơ cấu trục vít – cung răng đặt bên.................................................................... 12
Hình 2.7: Cơ cấu lái trục vít - con lăn ................................................................................ 13
Hình 2.8: Cơ cấu lái trục vít - chốt quay (loại một chốt) ................................................... 15
Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống lái bánh răng - thanh răng. ........................................................ 16
Hình 2.10: Cơ cấu lái liên hợp............................................................................................ 16
Hình 2.11: Các sơ đồ hình thang lái. .................................................................................. 18
Hình 2.12: Cơ cấu lái, bộ phận phối và xy lanh lực bố trí chung ...................................... 21
Hình 2.13: Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xy lanh lực bố trí chung ........... 21
Hình 2.14: Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng ................................... 22
Hình 2.15: Xy lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung .......... 22
Hình 2.16: hệ thống lái trợ lực thủy lực có bộ acquy áp suất............................................. 24
Hình 2.17: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô có hai bánh xe dẫn hướng ...................... 25

Hình 2.18: Sơ đồ quay vòng của ô tô hai cầu dẫn hướng................................................... 26
Hình 2.19: Góc nghiêng của trục quay đứng trong mặt phẳng ngang của xe .................... 28
Hình 2.20: Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc của xe................................. 29
Hình 2.21: Góc doãng của bánh xe dẫn hướng phía trước ................................................. 30
Hình 2.22: Độ chụm của bánh xe dẫn hướng ..................................................................... 31
Hình 2.23: Trạng thái điển hình của hệ thống treo phụ thuộc ............................................ 31
Hình 2.24: Sơ đồ hệ thống treo độc lập. ............................................................................. 32
Hình 2.25: Kết cấu nhíp chính và phụ của hệ thống treo có độ cứng thay đổi. ................. 33
Hình 2.26: Đường đặt tính của giảm chấn thủy lực ........................................................... 35
vi


Hình 2.27 Giảm chấn một lớp vỏ ....................................................................................... 36
Hình 2.28: Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thủy lực hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều... 36
Hình 2.29: Sơ đồ nguyên lý của hệ treo hai đòn ngang .................................................... 37
Hình 2.30: Hệ treo Mc.Pherson .......................................................................................... 38
Hình 2.31: Hệ treo hai đòn dọc .......................................................................................... 38
Hình 2.32: Hệ thống treo đòn dọc có đòn ngang liên kết................................................... 39
Hình 2.33: Hệ treo với đòn chéo ........................................................................................ 39
Hình 2.34: Mô hình treo tích cực ....................................................................................... 39
Hình 2.35: Mô hình hệ thống treo bán tích cực.................................................................. 41
Hình 3.1: Xe Toyota Hiace ................................................................................................. 41
Hình 3.2: Băng thử và tủ điều khiển của thiết bị Videoline 2304 ...................................... 41
Hình 3.3: Thiết bị Miller 8670 ........................................................................................... 41
Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống lái ............................................................................................... 44
Hình 4.2: Vô lăng lái .......................................................................................................... 44
Hình 4.3:Trục lái................................................................................................................. 45
Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu lái ................................................................................. 46
Hình 4.5: Đòn quay đứng .................................................................................................. 47
Hình 4.6: Đòn quay ngang.................................................................................................. 48

Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý bơm trợ lực thủy lực ............................................................... 49
Hình 4.8: Cấu tạo van phân phối và xy lanh trợ lực........................................................... 50
Hình 4.9: Van phân phối ở vị trí trung gian. ...................................................................... 52
Hình 4.10: Van phân phối ở vị trí quay phải. ..................................................................... 52
Hình 4.11: Van phân phối ở vị trí sang phải dầu cấp đến ngăn I qua lổ L1. ...................... 53
Hình 4.12: Van xoay quay phải, dầu từ ngăn II về theo lổ L2 ........................................... 54
Hình 4.13: Van xoay ở vị trí quay trái ................................................................................ 54
Hình 4.14 Van xoay quay trái , dầu từ ngăn I về theo lổ L1 .............................................. 55
Hình 4.15: Sơ đồ hệ thống treo........................................................................................... 55
Hình 4.16: Thanh xoắn ....................................................................................................... 55
Hình 4.17: Bulông điều chỉnh ............................................................................................ 56
Hình 4.18: Bộ giảm chấn thủy lực..................................................................................... 57
Hình 4.19: Thanh ổn định, thanh giằng .............................................................................. 57
vii


Hình 4.20: Nhíp lá ở hệ thống treo sau.............................................................................. 58
Hình 4.21: Kiểm tra độ kín khít của piston xy lanh trợ lực................................................ 62
Hình 4.22: Kiểm tra khe hở khớp nối ................................................................................. 65
Hình 4.23: Góc doãng bánh xe ........................................................................................... 66
Hình 4.24: Điều chỉnh góc doãng. ...................................................................................... 66
Hình 4.25: Góc nghiêng dọc trụ đứng ................................................................................ 66
Hình 4.26: Điều chỉnh góc nghiêng dọc trụ đứng .............................................................. 67
Hình 4.27: Góc nghiêng ngang trụ đứng ............................................................................ 67
Hình 4.28: Độ chụm của bánh xe dẫn hướng ..................................................................... 68
Hình 4.29: Kiểm tra độ chụm ............................................................................................. 68
Hình 4.30: Điều chỉnh độ chụm của hệ thống treo phụ thuộc ............................................ 69
Hình 4.31: Điều chỉnh độ chụm treo độc lập .................................................................... 69
Hình 4.32: Kiểm tra độ dơ vành tay lái .............................................................................. 70
Hình 4.33: Nhíp .................................................................................................................. 73

Hình 4.34: Kiểm tra giảm chấn .......................................................................................... 74
Hình 4.35: Kiểm tra độ cong cần piston ............................................................................. 75
Hình 4.36: Kết quả đo góc đặt bánh xe .............................................................................. 78
Hình 4.37: Kết quả kiểm tra treo và giảm chấn ( treo sau không có giảm chấn) ............... 80
Hình 4.38: Kết quả kiểm tra treo và giảm chấn ( treo sau có giảm chấn) .......................... 81

viii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vì nó
có ưu điểm đặc biệt hơn hẳn các loại phương tiện khác như: thông dụng, đơn giản, dễ
sử dụng và có tính cơ động cao…được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực dân
sự cũng như quốc phòng. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, nền
công nghiệp ô tô trên thế giới cũng như ở nước ta ngày càng phát triển mạnh mẽ, tạo ra
nhiều loại ô tô có tính tiện nghi cao.
Hệ thống treo và hệ thống lái trên ô tô có vai trò hết sức quan trọng, nó góp phần
tạo nên tính êm dịu và an toàn cho chuyển động của xe. Có rất nhiều hệ thống treo và
hệ thống lái khác nhau có cấu tạo, chức năng, công dụng khác nhau.
Vì vậy em đã chọn đề tài tốt nghiệp: “Tìm hiểu hệ thống treo và hệ thống lái của
xe Toyota Hiace, quy trình kiểm tra, sửa chữa”.Để tìm hiểu sâu hơn về hai hệ thống
này của một dòng xe có tên tuổi của hãng xe nổi tiếng của Nhật Bản.
1.2 Mục đích của đề tài
Tìm hiểu cấu tạo, hoạt động, công dụng của các bộ phận trong hệ thống treo và
hệ thống lái.
Chẩn đoán hư hỏng, cách kiểm tra và sửa chữa.

1

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Giới thiệu chung về Toyota Hiace
2.1.1 Lịch sử phát triển
Toyota Hiace được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1967 bởi Toyota Motor
Corporation. Chiếc xe xuất hiện dưới rất nhiều model: wagon, van, minibus, taxi, cứu
thương và xe gia đình.
- Thế hệ thứ nhất
Được sản xuất vào năm 1967, Hiace được bán dưới dạng pick-up, van và
commuter.
- Thế hệ thứ hai
Chiếc Hiace mới sản xuất vào năm 1977. Thêm vào động cơ xăng là động cơ
diesel. Các models mới cho 20-40series là Double Cab Pick-up, Superlong Wheelbase
Van và Highroof Commuter.
- Thế hệ thứ ba
Hiace van mới xuất hiện vào năm 1982, Hiace pick-up xuất hiện sau đó.
- Thế hệ thứ tư
Model thế hệ thứ tư trình làng vào năm 1989. Có rất nhiều loại động cơ được sử
dụng trong chiếc xe thế hệ thứ 4, từ động cơ 2l (xăng) cho đến 3l (turbo diesel). Phần
lớn là dùng hệ thống dẫn động 4WD bán phần, nhưng một vài phiên bản sử dụng động
cơ đặt trước và dẫn động bánh sau hoặc dẫn động 4 bánh toàn phần.
- Thế hệ thứ năm
Hiace thế hệ thứ năm xuất hiện vào tháng 8 năm 2004. Ở thế hệ này, cần số được
chuyển lên mặt táp-lô cho phép việc chuyển số diễn ra dễ dàng hơn. 4 và 5 cấp tự động
đều được trang bị. Tất cả các model đều sử dụng động cơ 4 xi-lanh, DOHC, với rất

2

nhiều dạng : 1TR-FE 2000cc petrol, 2TR-FE 2700cc petrol hoặc 2KD-FTV 2500cc
common rail DOHC intercooled turbo diesel.
Nói về xe Hiace, thì châu Phi là thiên đường của xe Hiace. Có lẽ có đến 90% số
xe Hiace trên thế giới đang chạy ở châu Phi, làm xe taxi.
Chiếc Hiace đầu tiên ra mắt năm 1967 và đến nay tiêu thụ hơn 4 triệu chiếc tại
131 quốc gia. Tại Việt Nam, đã có tổng cộng gần 9.900 chiếc xe được mệnh danh là
"cá mập" được bán ra. Theo Toyota Việt Nam, dự kiến mỗi tháng Hiace mới sẽ bán
được 250 chiếc.
2.1.2 Thông số kỹ thuật Toyota Hiace đời 1984
STT Tên thông số

Chi tiết
Toyota 2Y, động cơ xăng 4 kì 4 xilanh thẳng hàng, kiểu

1

Động cơ

2

Dung tích

1812 ml

3

Tỉ số nén

8.8

4

Thứ tự thì nổ

5

Công thức bánh

4x2

6

Số chỗ ngồi

12

7

Cỡ lớp

8

Chiều dài toàn bộ

4400 mm

9

Chiều rộng toàn bộ

1670 mm

10

Chiều cao toàn bộ

1900 mm

11

Chiều dài cơ sở

2300 mm

12

Chiều rộng cơ sở

1450 mm

13

Hệ thống lái

Trục vít- ecu- thanh răng- cung răng

14

Hệ thống phanh

Kiểu tang trống, dẫn động thủy lực

15

Hệ thống treo

16

Hộp số

OHV

1-3-4-2

6.50-14

Cầu trước: thanh xoắn và giảm chấn thủy lực
Cầu sau: nhíp lá và giảm chấn thủy lực
Cơ khí

3


2.2 Lý thuyết chung về hệ thống lái và hệ thống treo
2.2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống lái
2.2.1.1 Công dụng
Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ô tô, máy kéo chuyển động
theo một hướng xác định nào đấy và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo
yêu cầu cơ động của xe.

Hệ thống lái nói chung gồm các bộ phận chính sau:
• Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mô men 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.
• Trợ lực lái: Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn
năng lượng bên ngoài.
2.2.1.2 Phân loại
- Theo cách bố trí vô lăng:
Vô lăng bố trí bên trái ( tính theo chiều chuyển động ): dùng cho những nước
thừa nhận luật đi đường chiều thuận là phía bên phải như các nước XHCN trước đây,
Pháp, Mỹ, . . .
Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận chiều thuận là phía trái như
Anh, Nhật, Thuỵ Điển, . . .
- Theo kết cấu cơ cấu lái chia ra các loại:
Trục vít - Cung răng.
Trục vít - Con lăn.
Trục vít - Chốt quay.
Bánh răng - Thanh răng.
- Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực lái :
Trợ lực thuỷ lực .
Trợ lực khí ( khí nén hoặc chân không ).
Trợ lực điện (ít dùng).
- Theo số lượng bánh xe dẫn hướng, chia ra các loại:
4


Các bánh xe dẫn hướng là các bánh ở cầu trước.
Các bánh xe dẫn hướng ở cả hai cầu (cầu trước và cầu sau).
Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu.

2.2.1.3 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 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 xe dẫn hướng phải có tính ổn định tốt.
+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh xe dẫn hướng ở mọi điều kiện làm
việc và mọi chế độ chuyển động.
- Đảm bảo tính cơ động cao: tức là xe có thể quay vòng thật ngoặc, trong một thời gian
ngắn, trên một diện tích thật bé.
- Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lết (gây mòn lốp,
tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe).
- Giảm được các va đập từ bánh xe dẫn hướng truyền lên vô lăng khi chạy trên đường
xấu hoặc gặp chướng ngại vật.
- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô lăng (Pl
max) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn nghành:
+ Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Pl max 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 các bánh dẫn hướng.
2.2.2 Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống treo
2.2.2.1 Công dụng
Hệ thống treo được hiểu như là hệ thống liên kết mềm giữa khung xe và bánh xe
hoặc vỏ xe. Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau
đây:

5

- Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng
đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể
chấp nhận được những chuyển động không mong muốn khác của bánh xe như lắc
ngang, lắc dọc.
- Bộ phận của hệ thống treo thực hiện nhiệm vụ hấp thu và dập tắt các dao động, rung
động và đập từ mặt đường truyền lên.
- Đảm bảo khả năng truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực
dọc và lực bên.
Công dụng của hệ thống treo được thể hiện qua các phần tử của hệ thống treo:
+ Phần tử đàn hồi: Làm giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung và đảm
bảo độ êm dịu cần thiết khi chuyển động.
+ Phần tử dẫn hướng: Xác định tính chất dịch chuyển của các bánh xe và đảm nhận
khả năng truyền lực đầy đủ từ mặt đường tác dụng lên thân xe.
+ Phần tử giảm chấn: Dập tắt dao động của ô tô khi phát sinh dao động.
+ Phần tử ổn định ngang: Với chức năng là phần tử đàn hồi làm tăng khả năng chống
lật thân xe khi có sự thay đổi tải trọng trong mặt phẳng ngang.
+ Các phần tử phụ khác: Vấu cao su, thanh chịu lực,..có tác dụng tăng cứng, chịu thêm
tải trọng…
2.2.2.2 Phân loại
Việc phân loại hệ thống treo dựa theo các căn cứ sau:
- Theo loại bộ phận đàn hồi chia ra:
+ Loại bằng kim loại ( gồm có lá nhíp, lò xo, thanh xoắn)
+ Loại khí ( Loại bọc bằng cao su- sợi , loại ống)
+ Loại thủy lực (loại ống)
+ Loại cao su
- Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng chia ra:
+ Loại phụ thuộc với cầu liền
+ Loại độc lập
- Theo phương pháp dập tắt dao động chia ra:

+ Loại giảm chấn thủy lực ( loại có tác dụng một chiều và loại có tác dụng hai
chiều)
6


+ Loại ma sát cơ ( ma sát trong bộ phận đàn hồi, trong bộ phận dẫn hướng)
- Theo phương pháp điều khiển có thể chia ra:
+ Hệ thống treo bị động ( hệ thống treo không được điều khiển)
+ Hệ thống treo chủ động (hệ thống treo có điều khiển)
2.2.2.3 Yêu cầu
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm
nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực, quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu
chính sau đây:
-

Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (

xe chạy trên loại đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau )
-

Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định.

-

Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thỏa mãn mục đích chính của hệ thống

treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động
học và động lực học của chuyển động bánh xe.
-

Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ.

-

Có độ tin cậy lớn, có độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường.
Đối với xe con và xe minibus cần quan tâm đến các vấn đề sau:

-

Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn.

-

Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên khung, vỏ xe tốt.

-

Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tô

điều khiển nhẹ nhàng.
2.3 Các sơ đồ của hệ thống lái đi với hệ thống treo
2.3.1 Sơ đồ của hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc
11
8

7
10

9

13

12

6

3
1

2

4

5

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc.
7


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.
2.3.2 Sơ đồ của hệ thống lái với hệ thống treo độc lập
9
6
3

1

2

7
8

5
4

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.
1-Vô lăng; 2- Trục lái; 3-Cơ cấu lái; 4-Trục ra; 5-Đòn quay đứng; 6-Bộ phận hướng
của hệ thống treo; 7-Đòn kéo bên; 8-Đòn lắc; 9-Bánh xe.
2.3.3 Sơ đồ của hệ thống lái với hai cầu dẫn hướng.

1.Vô lăng;
2.Trục lái;
3. cơ cấu lái;
4. Trục ra của cơ cấu lái;
5. Đòn nghiêng bên;
6. Thanh kéo trung gian;
7. Thanh kéo dọc.

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống lái hai cầu dẫn hướng.

8


2.4 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của các chi tiết chính trong hệ thống lái
2.4.1 Các chi tiết
2.4.1.1 Vô lăng
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 ).
2.4.1.2 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.
2.4.1.3 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
25

- Tỷ số truyền động học

20

Tỉ số truyền cơ cấu lái ic là tỉ số giữa góc quay

15

của các phần tử tương ứng của bánh lái và góc

10

quay của đòn quay đứng.

5

720 540 360 180

(2-1)

180 360 540 720

Hình 2.4:
Quy luật thay đổi tỷ số truyền
của cơ cấu lái ic thích hợp nhất

9


Tỷ số truyền ic có thể thay đổi hoặc không thay đổi. Cơ cấu lái với tỷ số truyền thay
đổi trong giới hạn rộng được dùng trước hết trong hệ thống lái không có cường hóa.
Trong trường hợp này nên dùng quy luật thay đổi tỷ số truyền như trên hình 2.4.
Từ hình vẽ ta nhận thấy rằng trong phạm vi góc quay θ ≤ π/2 thì tỷ số truyền của
cơ cấu lái có giá trị cực đại điều này đảm bảo tính chính xác cao trong khi lái ô tô trên
đường thẳng với tốc độ cao và làm nhẹ nhàn khi lái vì đa số thời gian lái là quay bánh
lái một góc nhỏ quanh vị trí trung gian. Ngoài việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái thay đổi tỷ số
truyền theo qui luật như thế sẽ làm giảm ảnh hưởng của những va đập từ bánh dẫn
hướng lên người lái.
Khi θ > π/2 thì ic giảm rất nhanh, ở hai phía rìa của đồ thị thì ic hầu như không
thay đổi. Ở giai đoạn này khi quay bánh lái một góc nhỏ thì có thể làm cho bánh dẫn
hướng quay một góc lớn.
- Tỷ số truyền lực
Là tỷ số của tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng và lực đặt
lên vành tay lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng.
il =

pc
pl

pc =

Mc
c

(2-2)
, pl =

Ml
r

(2-3)

Trong đó:
Mc : momen cản quay vòng của bánh xe.
C : cánh tay đòn quay vòng, tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến
đường trục đứng kéo dài.
Ml : momen lái trên vành tay lái.
r : bán kính vô lăng.
Như vậy ta có :
il =

Mc r
.
c Ml

(2-4)

Bán kính vành tay lái của đa số ô tô hiện nay là 200 ÷ 250mm, il khoảng 10 ÷
30.
- Hiệu suất
10


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 ηth: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống các
bánh xe dẫn hướng.
+ Hiệu suất nghịch ηng: 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 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 trợ lực thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi nhiều. Do
lúc này trợ lực vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắt những va đập truyền từ bánh xe lên vô
lăng.
- 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 tăng 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.

Hình 2.5: Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái
1-Còn mới; 2-Đã sử dụng (bị mòn);
3-Sau khi đã điều chỉnh khe hở ở vị trí trung gian.

11


Các cơ cấu lái thông dụng
- 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 ηth= 0,5….0,7; ηng=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 thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục của trục vít hoặc đặt ở phía
bên cạnh .Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp xúc giữa răng của 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.
Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều dài
của trục vít.

Hình 2.6: Cơ cấu trục vít- cung răng đặt bên
1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3-Cung răng; 4- Vỏ.
Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít - cung răng không đổi và xác định theo công thức:
ic =

2πR0
tZ 1

(2-5)

Ở đây:
R0 - Bán kính vòng lăn của cung răng. .
12


t - Bước trục vít.
Zt - 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 ÷ 0,05 mm. Sự thay
đổi khe hở này được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của cung răng
có bán kính khác nhau.
- Loại trục vít - con lăn
Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 2.7) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô
tô, do có ưu điểm:
+ Kết cấu nhỏ gọn.
+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trược bằng ma sát lăn:
• Hiệu suất thuận: ηth = 0,77÷0.82
• Hiệu suất nghịch: ηng = 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 được bố trí lệch với đường trục của trục
vít một khoảng 5÷7 mm. Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục quay của đòn quay
đứng thì khoảng cách trục giữa con lăn và trục vít thay đổi, do đó khe hở ăn khớp cũng
sẽ thay đổi theo.
Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức:
ic =

2πRK 2πR0 RK
R

=
= iω 0 K
tZ1
tZ 1 R0
R0

(2-6).

Hình 2.7: Cơ cấu lái trục vít con lăn
1- trục vít; 7- con lăn; 8- trục con lăn
13


Trong đó:
t - Bước trục vít.
Zt- Số mối ren trục vít.
Rk- Bán kính vòng tiếp xúc giữa con lăn và trục vít (khoảng cách từ điểm tiếp xúc
đến tâm đòn quay đứng ).
R0- Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít.
i0- Tỷ số truyền giữa bánh răng cắt và trục vít.
Theo công thức trên ta thấy io thay đổi theo góc quay trục vít. Tuy vậy sự thay đổi
này không lớn, chỉ khoảng 5% ÷ 7%(từ vị trí giữa ra vị trí biên) nên có thể xem
iω ≈ constant.

- Loại 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.Vì thế cơ cấu lái loại này dùng nhiều ở hệ thống lái
không có trợ lực và chủ yếu trên các ô tô tải và khách.
+ Hiệu suất thuận và nghịch của cơ cấu lái loại này vào khoảng 0,7.

Nhược điểm:
+ Chế tạo phức tạp, tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sử dụng.
+ Tỷ số truyền của cơ cấu lái được xác định theo công thức:
ic =

2πR
cosϕ
t

Ở đây: ϕ - Góc quay của đòn quay đứng.
R - Bán kính đòn đặt chốt.

14

(2-7)


Hình 2.8: Cơ cấu lái trục vít - chốt quay (loại một chốt)
1 - chốt quay; 2 - Trục vít; 3 - Đòn quay.
- Loại bánh răng - thanh răng
Bánh răng có thể có răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống
dẫn hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, thanh răng được ép đến bánh răng
bằng lò xo.
Ưu điểm:
+ Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy nó được sử dụng rộng
rải trên các xe đua, du lịch cở nhỏ, thể thao ...
+ Hiệu suất cao.
+ Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo.
Nhược điểm:
+ Lực điều khiển lớn ( do ic nhỏ )

+ Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc .
+ Nhạy cảm với va đập từ mặt đường do ma sát nhỏ (hiệu suất nghịch lớn).

15


Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống lái bánh răng – thanh răng
- Loại liên hợp.
Loại cơ cấu nay gần đây được sử dụng rộng rãi, không có cường hóa thủy lực. Cơ
cấu thường dùng nhất là loại trục vít- ecu- thanh răng. Sự nối tiếp giữa trục vít và ecu
bằng dãy bi nằm theo rãnh của trục vít. Nhờ có dãy bi mà trục vít ăn khớp với ecu theo
kiểu ma sát lăn.

Hình 2.10: Cơ cấu lái liên hợp

16