Thiết kế hệ thống lái xe toyota corolla altis

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TOÁN Ô TÔ

Họ và tên : Dương Ngọc Thành
Lớp: 67dcot24
Khóa : 67
Khoa : Cơ khí
G.v hướng dẫn : Lê Quỳnh Mai
Đề tài thiết kế : Thiết kế hệ thống lái xe ô tô TOYOTA COROLLA
ALSTIS 2.0V SPORT

Hà Nội -2019
1


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ
1.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI
1.1.1.Nhiệm vụ
- Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ôtô chuyển
động theo một quỹ đạo xác định nào đó.
- Hệ thống lái có chức năng tiếp nhận tác động của người điều khiển, thông qua các
cơ cấu dẫn động thực hiện điều khiển các bánh xe chuyển động theo quỹ đạo mong
muốn. Việc điều khiển này phải đảm bảo tính linh hoạt, nhanh chóng và chính xác.
- Trong quá trình chuyển động, hệ thống lái có ý nghĩa quan trọng thông qua việc
nâng cao an toàn điều khiển và chất lượng chuyển động do vậy hệ thống lái ngày càng
được hoàn thiện nhất là khi xe đạt tốc độ lớn.
1.1.2 . Yêu cầu
Hệ thống lái phải bảo đảm các yêu cầu 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 (giữa) tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ
- Các bánh xe dẫn hướng phải có tính ổn định tốt;
+ Đảm bảo tính cơ động cao: tức là xe có thể quay vòng thật ngoặt, trong một thời
gian ngắn, trên một diện tích bé.
+ Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê: gây mòn
lốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe.
+ Giảm được các va đập từ 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 (Plmax) được quy định theo các tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành:
+ 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.
1.1.3 Phân loại
Tuỳ thuộc vào yếu tố căn cứ để phân loại, hệ thống lái được chia thành các loại sau:
* Theo cách bố trí vành lái

2


- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (theo chiều chuyển động của ôtô) được
dùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên phải như ở Việt nam và một số các nước
khác;
- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (theo chiều chuyển động của ôtô) được
dùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên trái như ở Anh, Nhật, Thuỵ Điển, ...
* 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
- Trục vít - Cung răng
- Trục vít - Con lăn
- Trục vít chốt quay
- Bánh răng - Thanh răng
- Thanh răng liên hợp (gồm Trục vít - Êcu - Bi - Thanh răng - Cung răng).
* Theo đặc điểm truyền lực
+ Hệ thống lái cơ khí.
+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực:
- Trợ lực thuỷ lực: với các loại van khác nhau.
- Trợ lực khí ( có cả chân không).
- Trợ lực điện.
- Trợ lực cơ khí.
+ Lái điện (Steering by wire).
1. 2. KẾT CẤU CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI
1.2.1. Các sơ đồ của hệ thống lái .
Trên hình 1.1và 1.2 là các sơ đồ kết cấu chung nhất của hệ thống lái dùng với hệ
thống treo phụ thuộc (hình 1.1) và hệ thống treo độc lập (hình 1.2).
Từ các sơ đồ ta thấy hệ thống lái nói chung gồm các chi tiết và bộ phận chính sau
(xét hình 1.1):
- Vô lăng 1, trục lái 9, cơ cấu lái 8, đòn quay đứng 7, đòn kéo dọc 6, đòn quay
ngang 5, cam quay 4, cạnh bên hình thang lái 2, đòn kéo ngang 3;
- Trong trường hợp có cướng hoá lái (hình 1.3) thì còn có bộ phận phân phối 1 và
xi lanh lực 2.

3


- Khi dùng với hệ thống treo độc lập thì do đòn kéo ngang không thể làm ở dạng

thanh liền nên còn có thêm đòn lắc 5 và thanh kéo bên 2 (hình 1.2)

Hình.1.1. Sơ đồ kết cấu hệ thống lái với hệ thống treo
phụ thuộc.
1- Vô lăng; 2- Cạnh bên hình thang lái; 3- Đòn kéo
ngang; 4- Cam quay; 5- Đòn quay ngang; 6- Đòn kéo dọc;
7- Đòn quay đứng; 8- Trục vít - Cung răng của cơ cấu lái;
9- Trục lái.

Hình 1.2. Hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.
1- Các đòn quay; 2- Đòn kéo bên; 3- Đòn quay trên
trục ra cơ cấu lái; 4- Đòn kéo ngang giữa; 5- Đòn lắc.

4


Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống lái
có cường hoá.
1- Bộ phận phân phối; 2- Xi
lanh lực; 3- Cơ cấu lái.

1.2.2. Các chi tiết và bộ phận chính
1.2.2.1 Vành lái

Hình 1.4 . Tổng quan vành lái
*Nhiệm vụ :Vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng của người
lái từ vành lái đến trục vít của cơ cấu lái.
*Cấu tạo: Vành lái có dạng một thanh thép hình tròn với một số nan hoa (hai hoặc
ba) nối vành thép với moayơ vành lái cũng bằng kim loại. Moayơ có làm lỗ với các then
hoa để ăn khớp then với đầu trên của trục lái.

Mô men tạo ra trên vành tay lái là tích số của lực lái do người lái tác dụng vào và bán
kính của vành tay lái .
Bản thân vành lái có thể được làm bằng chất dẻo, cao su nhân tạo hoặc bằng gỗ, và nó
có thể được bọc bằng da thật hoặc da nhân tạo.

5


1.2.2.2Trục lái
*Nhiệm vụ: Trục lái có nhiệm vụ truyền moomen lái xuống cơ cấu lái .
Trục lái có hai loại: Loại cố định không thay đổi được góc nghiêng và loại thay đổi được
góc nghiêng

Hình 1.5.Cấu tạo trục lái
a) Trục lái cố định không thay đổi được góc nghiêng.
b) Trục lái thay đổi được góc nghiêng.

*Cấu tạo: Đầu trên của trục lái được lắp bằng then hoa với moayơ của vành lái (vô
lăng) còn đầu dưới được lắp cũng bằng then hoa với khớp các đăng.
Trục chính được đỡ trong ống trục lái bằng các ổ bi. ống trục lái được cố định trên vỏ
cabin bằng các giá đỡ.

Hình 1.6.Trục lái
6


Trong trục lái có một cơ cấu hấp thu va đập. Cơ cấu này sẽ hấp thu lực đẩy tác động
lên người lái khi xe bị tai nạn. Trục lái được gá với thân xe qua một giá đỡ kiểu dễ vỡ do
vậy khi xe bị đâm trục lái có thể dễ dàng bị phá sập.

Hình 1.7. Trục lái có cơ cấu hấp thu va đập
Đầu dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp nối mềm hoặc khớp các
đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng. Trục
lái chính trên một số xe còn có thế có một số kết cấu dùng để khống chế vỡ điều chỉnh hệ
thống lái: ví dụ cơ cấu khoá tay lái, cơ cấu tay lái nghiêng, cơ cấu trượt tay lái.
Khi hộp cơ cấu lái chuyển dịch khi xe bị va đập (va đập sơ cấp) thì trục trung gian
co lại, do đó làm giảm khả năng trục lái và vô lăng nhô lên trong buồng lái.
Khi một lực va đập được truyền vào vô lăng trong sự cố đâm xe (va đập thứ cấp) thì
cơ cấu hấp thụ va đập và túi khí của người lái giúp hấp thu va đập.
Hơn nữa, giá đỡ dễ vỡ và giá đỡ phía dưới tách ra làm cho toàn bộ trục lái đổ về phía
truớc. Lúc này tấm hấp thụ va đập bị biến dạng để giúp hấp thu tác động của va đập thứ
cấp.
Cơ cấu tay lái nghiêng bao gồm một cặp cữ chặn nghiêng, bulông khoá nghiêng , giá
đỡ kiểu dễ vỡ, cần nghiêng. Các cữ chặn nghiêng xoay đồng thời với cần nghiêng.

7


1.2.2.3. Cơ cấu lái:
Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn của vô lăng thành chuyển động
góc (lắc) của đòn quay đứng và đảm bảo tăng mô men theo tỷ số truyền yêu cầu.
a. Các thông số đánh giá cơ bản
* Tỷ số truyền động học:
(1.1)

Ở đây:
, 

- Các góc quay tương ứng của trục vào (vô lăng) và trục ra (đòn quay

đứng);
,  - Các vận tốc góc tương ứng.
i được chọn xuất phát từ điều kiện là: đảm bảo cho góc quay cần thiết của vô lăng
để quay các bánh dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên không lớn hơn 1,8
vòng đối với ô tô du lịch và không lớn hơn 3 vòng đối với ô tô tải và khách, nhằm đảm
bảo yêu cầu cơ động cao và thuận tiện điều khiển khi xe quay vòng.
Giá trị của i phụ thuộc loại và cỡ xe, thường nằm trong giới hạn 13...22 đối với ô
tô du lịch và 20...25 đối với ô tô tải và khách, trong một số trường hợp có thể tới 40.
i có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo góc quay của vô lăng.
Cơ cấu lái có i thay đổi thường được dùng trong hệ thống lái không có cường hoá. Mặc
dù kết cấu không phức tạp nhưng tính công nghệ kém hơn nên đắt hơn so với loại cơ cấu
lái có i không đổi.
Quy luật thay đổi i có một số dạng khác nhau tuỳ thuộc vào loại, kích cỡ và tính
năng của xe:
+ Đối với các xe thông thường: quy luật thay đổi i có dạng như trên hình 1.9 hay
đường 4 trên hình 1.8 là hợp lý nhất:

8
Hình 1.8. Các lược đồ đặc trưng cho sự làm việc của điều khiển lái.
a- Quan hệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và tốc độ ôtô (ZIL - 585);
b- Các quy luật thay đổi tỷ số truyền động học của cơ cấu lái.


- Trong phạm vi góc quay , tỷ số truyền i cần phải lớn để tăng độ chính xác điều
khiển và giảm lực cần tác dụng lên vô lăng. Khi xe chạy trên đường thẳng với tốc độ lớn,
theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống lái làm việc với góc quay nhỏ của vô
lăng quanh vị trí trung gian. i tăng còn làm giảm được các va đập từ mặt đường truyền
lên vô lăng.
- Ở các góc quay , tỷ số truyền i cần phải giảm để tăng tốc độ quay vòng, tăng
tính cơ động của xe.

Hình 1.9. Quy luật thay đổi tỷ
số truyền hợp lý của cơ cấu lái
đối với các loại xe thông
thường.

+ Đối với các xe có tốc độ thấp và trọng lượng toàn bộ lớn: quy luật thay đổi i
được làm theo đường 2, để khi quay vòng không ngoặt tương đối thường xuyên thì lực
cần tác dụng nhỏ.
+ Trên các xe tốc độ rất lớn: thường sử dụng quy luật như đường 1. Khi đó, trong
thời gian chuyển động thẳng với tốc độ rất lớn điều khiển ô tô được nhạy, còn khi quay
vòng ngoặt với tốc độ vừa phải thì giảm được lực tác dụng.
+ Đối với các xe có cường hoá lái: thì i thường được làm không đổi (đường 3).
Vì lúc này vấn đề giảm nhẹ điều khiển đã có cường hoá giải quyết.

9


*. Tỷ số truyền lực:
(1.2)

Ở đây:
Mr (Mdq)

- Là mô men trên trục ra (hay trên đòn quay đứng);

Mv (Mvl)

- Là mô men trên trục vào (hay trên vô lăng).

*. Hiệu suất:
Hiệu suất của cơ cấu lái có thể xác định theo công thức tổng quát sau:
Ở đây:

(1.3)

Mv, Mr- Các mô men đo ở đầu vào và ra của cơ cấu lái;
v, r - Các tốc độ góc tương ứng ở đầu vào và ra của cơ cấu lái;
Do hiệu suất của cơ cấu lái có giá trị khác nhau tuỳ theo chiều truyền lực từ trên
trục lái xuống hay từ dưới bánh xe dẫn hướng lên, nên người ta phân biệt:
- Hiệu suất thuận (th): là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái
xuống; nếu th càng cao lái càng nhẹ
- Hiệu suất nghịch (ng): là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ dưới bánh xe
dẫn hướng lên.
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 cũng bị mất cảm giác đường.
Khi sử dụng cường hoá thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi nhiều.
Do lúc này cường hoá vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắt những va đập truyền từ bánh xe
lên vô lăng.

b .Các loại cơ cấu lái
*. Loại trục vít - cung răng

10


Cung răng có thể là cung răng thường (hình 1.10) hoặc cung răng bên (hình 1.11.b).

Cung răng bên có ưu điểm là tiếp xúc theo toàn bộ chiều dài răng, do đó giảm được ứng
suất tiếp xúc và răng ít hao mòn, cho nên thường dùng cho ô tô tải cỡ lớn

Hình 1.10. Cơ cấu lái trục vít hình trụ - cung răng đặt giữa.
1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4- Vỏ.

Nguyên lý làm việc: Trục quay của cung răng nối với đòn kéo , nhờ sự ăn khớp giữa
trục vít và cung răng nên khi người lái xoay vành lái mà cung răng xoay quanh trục nó
làm cho cần kéo kéo và bánh xe đẫn hướng xoay.
Ưu điểm:

11


- Kết cấu đơn giản , làm việc bền vững
- Giảm được trọng lượng và kích thước so với loại trục vít bánh răng
- Trục vít và cung răng tiếp xúc nhau theo đường nên tải trọng truyền đều
- Giá trị ứng suất tiếp xúc và độ mòn của trục vít và cung răng đều giảm
- Cung răng đặt bên có ưu là đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít
khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp
xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng.
Nhược điểm:
- Hiệu suất thấp
- Điều chỉnh khe hở phức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít
*. Loại trục vít lõm - con lăn

Hình 1.12 – Cơ cấu lái loại trục vít lõm - con lăn
1. Cácte

2.Trục đòn quay đứng

5. Trục vít

8. Đai ốc mũ ;

9.Trục con lăn;
13. Vòng phớt;

; 6. Nút;
10. trục lái;

3. Con lăn

4. Miếng lót;

7. Vòng đệm;
11. Vít điều chỉnh; 12. Chốt hãm;

14. Đòn quay đứng ;

15.Đai ốc

Nguyên lý làm việc: Đối với cơ cấu loại này , con lăn có 3 răng quay trên 2 vòng bi
kim và ăn khớp răng với trục vít . Trục của con lăn được siết kẹp cứng vào đầu của đòn
quay đứng . Cụm con lăn- đòn quay đứng sẽ ăn khớp với răng thẳng đứng với trục vít .
Khi ta xoay vành lái theo hướng này hoặc hướng kia, trục vít lõm sẽ làm cụm con lănđòn quay đứng xoay tiến hoặc lùi và điều khiển các cần kéo.
12


Ưu điểm
- Kết cấu nhỏ gọn, có khả năng điều chỉnh sự ăn khớp của răng

- Trục vít có dạng globoit nên mặc dù chiều dài của trục vít lớn nhưng sự tiếp xúc các
răng ăn khớp được lâu hơn , và trên diện tích rộng hơn, do đó giảm được ứng xuất
khi tiếp xúc và tính chống mòn tốt
- Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn: th = 0,77...0,82; ng = 0,6.
- Tỉ số truyền thay đổi.
Nhược điểm
- Gây mòn không đều trên chiều dài ăn khớp do đó phải thường xuyên điều chỉnh ổ
và khe hở ăn khớp.
* Loại trục vít - chốt quay
- Loại chốt trượt: chốt được gắn chặt vào tay quay nên khi làm việc giữa chốt và trục
vít phát sinh ma sát trượt
- Loại chốt quay: chốt được đặt trong 2 ổ thanh lăn côn để tăng hiệu suất và giẩm mài
mòn củ chốt và trục vít . Số lượng chốt tùy thuộc vào lực lái xe mà có thể một hay 2 chốt.

Nguyên lý làm việc:
Ưu điểm

13


-Có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi theo qui luật bất kì nhờ cách cắt trục vít
khác nhau . Vì thế cơ cấu lái loại này thường được sử dụng ở hệ thống lái không có
cường hóa và chủ yếu ở trên các ô tô tải và khách
- Hiệu suất thuận và nghịch của cơ cấu này khoảng 0,7
Nhược điểm
- Chế tạo phức tạp, tuổi thọ không cao nên hiện nay ít được sử dụng

* Kiểu bi trục vít-êcu bi -cung răng
Cấu tạo gồm một trục vít, cả hai đầu trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít và
êcu có rãnh tròn có chứa các viên bi,các viên bi lăn trong rãnh và truyền lực. Khi đến

cuối rãnh thì các viên bi theo đường hồi bi quay trở lại vị trí ban đầu

Hình 1.14- Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn.
1. Vỏ cơ cấu lái

4.Êcu bi

7. Đai ốc điều chỉnh

2.Bi dưới

5.Ổ bi trên

8. Đai ôc hãm

3.Trục vít

6. Phớt

9.Bánh răng rẻ quạt

10.Bi

Nguyên lý làm việc: Khi truc vít quay (phần chủ động ), êcu bi chạy dọc trục vít,
chuyển động này làm quay răng rẻ quạt .Trục của bánh răng rẻ quạt là trục đòn quay
đứng. Khi bánh răng rẻ quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động
làm quay bánh xe dẫn hướng.

14

Ưu điểm :
- Có độ bền và tuổi thọ cao, vì vậy thường được sử dụng trên các xe cỡ lớn
- Do lực cản nhỏ, do ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt rất nhỏ (do có ma sát lăn).
Nhược điểm:
- Kết cấu phức tạp và giá thành đắt hơn.

*. Kiểu trục vít -đai ốc- thanh răng - cung răng
Phổ biến trên xe tải hạng nặng KPAZ-255B, ZIL- 130,ZIL-131

Hình 1.15. : Cơ cấu lái trên ôtô Zil-131
Ưu điểm :
- Trọng lượng và kích thước nhỏ, song vẫn đảm bảo áp lực trên bề mặt răng bé,
có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp.
- Lực cản nhỏ, do ma sát trượt được thay thế bằng ma sát lăn(giữa bi và êcu, giữa
bi và trục vít) .
- Đảm bảo tỷ số truyền của cơ cấu lái lớn và có tính chất trả lại tay lái khi quay
vòng.
- Hiệu suất lớn hơn tất cả các loại cơ cấu lái loại khác(trừ thanh răng khía), thuận
= nghịch= 0,7 - 0,85

Nhược điểm:
- Cơ cấu lái có tỷ số truyền không đổi.
- Không điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa.

15


- Hiệu suất nghịch tương đối cao nên có hiện tượng va đập lớn.

*.Cơ cấu lái loại bánh răng - thanh răng
Kết cấu cơ cấu lái loại này như trên hình 1.16. Bánh răng có thể có răng thẳng hay nghiêng.
Thanh răng trượt trong các ống dẫn hướng (hình 1.17). Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, thanh
răng được ép đến bánh răng bằng lò xo (hình 1.18).

Hình 1.16. Cơ cấu lái
bánh răng - thanh răng.
1- Thanh răng; 2- Bánh
răng.

Hình 1.17. Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh
răng - thanh răng.
1- Khớp nối; 2- Thanh răng.

Hình 1.18. Cơ cấu lái bánh răng - thanh
răng của hãng "XanradFabric".
1- Thanh răng; 2, 4- ổ bi; 3- Bánh răng;
5- Vòng làm kín; 6- Đai ốc; 7- Nắp cao su;
8- Đệm ép; 9- Lò xo; 10- Nút-Đai ốc.

Nguyên lý làm việc : Khi vô lăng quay, bánh răng quay làm thanh răng chuyển động
tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên hai bạc trượt.Sự dịch chuyển của thanh răng

16


được truyền tới đòn bên qua các đầu thanh răng, sau đó làm quay bánh xe dẫn hướng
quanh trụ xoay đứng

Ưu điểm:

- Cấu trúc 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 cơ cấu lái khác.
- Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao.
- Dễ chế tạo , giá thành rẻ
- Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải chăm sóc bảo dưỡng
- Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiển trên
vành lái nhẹ.
Nhược điểm:
- Sử dụng cho xe có tải trọng nhỏ.
- Lực điều khiển lớn, hhông sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc
- Nhạy cảm với và đập do ma sát nhỏ ( hiệu suất nghịch lớn )
1.2.2.4. Đòn quay đứng:
* Nhiệm vụ: truyền mômen từ trục đòn quay của cơ cấu lái tới các đòn kéo dọc hoặc
kéo ngang được nối với cam quay của bánh xe dẫn hướng. Đòn quay của cơ cấu lái
truyền và biến đổi chuyển động quay của trục bị động cơ cấu lái thành chuyển động lắc
của đòn kéo dọc hoặc của đòn ngang.
* Cấu tạo: đòn quay có dạng thanh gồm thân đòn quay, đầu to và đầu nhỏ.

Hình1.19 Đòn quay

17


Độ dài của đòn quay này ảnh hưởng đến tỷ số truyền của hệ dẫn động lái. Đầu to là lỗ
hình trụ hoặc côn có then hoa bên trong để ăn khớp then hoa với đầu trục đòn quay. Đầu
nhỏ đòn quay cũng có lỗ trơn hình côn để bắt với rôtuyn. Thân đòn quay có tiết diện nhỏ
dần từ đầu to đến đầu nhỏ và hình dạng tiết diện phù hợp với phương chịu lực. Tuỳ theo
loại cơ cấu lái và dẫn động lái mà đòn quay có thể quay trong mặt phẳng đứng hoặc mặt
phẳng ngang.
1.2.2.5. Đòn kéo:

*Nhiệm vụ: Đòn kéo được dùng để truyền lực từ đòn quay của cơ cấu lái đến cam
quay bánh xe dẫn hướng. Tuỳ theo phương đặt đòn kéo mà người ta có thể gọi đòn kéo
dọc hoặc đòn kéo ngang.

Hình 1.20 - Đòn kéo
Đòn kéo cũng được sử dụng nối và truyền lực giữa hai cam quay của hai bánh xe dẫn
hướng. Nó là khâu thứ ba (trừ dầm cầu dẫn hướng) trong hình thang lái nên còn được gọi
là thanh "ba ngang".
* Cấu tạo : đòn kéo gồm một thanh thép hình trụ rỗng hai đầu có bố trí các rôtuyn
với liên kết cầu. Vì trong quá trình làm việc vị trí của các đòn kéo có thể thay đổi trong
không gian nên các điểm nối giữa các đòn kéo phải là liên kết cầu để tránh cưỡng bức.
18


Liên kết cầu bao gồm một rôtuyn với một đầu có dạng cầu và các bát rôtuyn có bề
mặt lắp ghép là một phần chỏm cầu lõm được lắp ráp với mặt cầu của rôtuyn

1.2.2.6. Hình thang lái
Gồm các đòn thanh 6 và 7( hai thanh bên và lái ngang). Ba khâu này hợp với dầm
cầu dẫn hướng tạo thành bốn khâu dạng hình thang nên gọi là hình thang lái. Hình thang
lái có nhiệm vụ tạo chuyển động góc của hai bánh xe dẫn hướng theo một quan hệ xác
định bảo đảm các bánh xe không bị trượt khi quay vòng, làm giảm sự mài mòn lốp,
giảm tổn hao công suất và tăng tính ổn định của xe.
Hình thang lái có một số dạng kết cấu khác nhau như trên hình 1.16. Đòn ngang
của hình thang lái có thể liền hay cắt rời tuỳ theo hệ thống treo là phụ thuộc hay độc lập.
Nhưng dù trường hợp nào thì kết cấu của hình thang lái cũng phải phù hợp với động học
bộ phận hướng của hệ thống treo để dao động thẳng đứng của bánh xe không ảnh hưởng
đến động học của dẫn động lái, gây ra dao động các bánh xe dẫn hướng quanh trụ quay

1.2.2.7 TRỢ LỰC LÁI

Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng làm giảm nhẹ cường độ lao động của người
lái, giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài.
19


Xe con bố trí trợ lực lái dạng thủy lực với kết cấu gọn. Hệ thống trợ lực lái là một
hệ thống tự nhiên điều khiển, bởi vậy nó bao gồm: nguồn năng lượng (NNL), van phân
phối (VPP) và xilanh lực (XLL).

Hình 1.22. Một số phương pháp bố trí trợ lực
a, CCL,VPP,XLL đặt chung

1. Cơ cấu lái

b,CCL,VPP đặt chung

2.Xi lanh lực

c,VPP,XLL đặt chung

3.Van phân phối

d,CCL,XLL đặt chung

4. Bơm trợ lực

e, CCL,XXL,VPP đặt riêng
Một số trợ lực lái tiêu biểu
a. Bộ trợ lực cơ cấu lái trục vít- êcu - bi dùng van trượt
* Cấu tạo:

Cơ cấu lái gồm trục vít, êcu, viên bi, thanh răng và bánh răng rẻ quạt. Bánh răng rẻ
quạt được chế tạo liền trục chuyển hướng.
20


Đầu ngoài trục chuyển hướng lắp với đòn quay đứng bằng then hoa côn, đầu còn lại
nắp vít điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa thanh răng và bánh răng rẻ quạt. Cơ cấu lái có
cấu tạo như ở hệ thống lái thường.

Hình 1.23. Bộ trợ lực cơ cấu lái trục vít- êcu - bi dùng van trượt

Bộ trợ lực gồm: xy lanh lực và van phân phối.
Xy lanh lực là vỏ của cơ cấu lái, thanh răng đồng thời là piston ngăn xy lanh lực
thành khoang A và B, các khoang đều có các đường dầu tới van phân phối đặt ngay trên
trục lái. Êcu được định vị chặt với piston thanh răng nhờ vít hãm .
Van phân phối (van điều khiển) là loại van trượt đặt trên trục lái gồm trụ trượt (12),
vỏ van (13) và van bi (11). Trong vỏ đặt những trụ phản ứng (23) được phân cách bởi các
lò xo được nén sơ bộ. Lò xo được xiết bằng êcu (15), lực xiết nặng xác định giá trị lực
đóng bộ trợ lực. Giữa các mặt bên của vỏ van và vành trong của ổ bi có khoảng hở T để
trụ trượt di chuyển. Trên vỏ van phân phối có đường dầu từ bơm tới và đường hồi dầu về
bình chứa.

21


Hình1.24 . Van phân phối, xi lanh lực
* Nguyên lý làm việc:
i
Khi động cơ làm việc , bơm dầu cung cấp dầu có áp suất cao tới van phân phối về
bình chứa qua đường dầu hồi . Van phân phối có nhiệm vụ đóng mở đường dầu tới các

khoang của xy lanh tùy theo tình trạng hoạt động của hệ thống lái . Các trụ phản ứng và
lò xo đặt trong vỏ van có xu hướng đưa trụ trượt về vị trí trung gian và giữ trượt ở vị trí
này .
Khi xe chuyển động thẳng , trụ trượt của van phân phối ở vị trí trung gian . Dầu
cao áp từ bơm tới van phân phối đi vào cả hai khoang của xy lanh rồi theo đường dầu hồi
về bình chứa . Do dâu trong hai khoang có áp suất cao như nhau nên pit tông được giữ
đứng yên , đồng thời các va đập từ bánh xe được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái nên xe
chuyển động thăng ổn định ngay cả khi mặt đường không bằng phãng ở vị trí trung gian
bơm dầu làm việc ở chế độ không tải , bớt tiêu tốn công suất của động cơ .

22


Hình 1.25. Cấu tạo nguyên lý hoạt động của van phân phối
Khi quay vòng người lái quay vòng tay lái làm trục vít quay , pit tông thanh răng dịch
chuyên tịnh tiến để xoay bánh răng rẻ quạt , đòn quay đứng . Lực cản quay tử bánh xe tạo
ra lực tác dọc tác động vào trục vít . Khi lực dọc này thắng sức căng lò xo đặt giữa hai trụ
phản ứng , trục vít và trục trượt của van phân phối sẽ dịch chuyển theo chiều trục trong
khoảng hở T . Van phân phối rời khỏi vị trí trung gian đưa bộ trợ lực lái vào hoạt động .
Cụ thể như sau :
Khi quay vòng sang phải , bởi trục vít có ren trải nên lực dọc đẩy trục vít , trụ trượt
dịch chuyển sang phải . Van phân phối mở đường dầu cao áp ( C ) từ bơm vào khoang
bên phải pit tông , tạo ra lực đầy piston sang trái nên người lái quay vô lăng nhẹ nhàng
hơn . Dầu từ khoang bên trái piston theo rãnh dầu ( D ) , qua van phân phối , đường dầu
hồi để về bình chứa . .
Khi quay vòng sang trái , quá trình xảy ra tương tự . Trụ trượt của van phân phối
dịch chuyển sang trái . Van phân phối mở đường dấu cao áp ( D ) từ bơm dầu vào khoang
bên trái piston đầy piston dịch chuyển sang phải , Dâu từ khoang bên (C) trở về bình
chứa
Trong khi quay vòng nếu ngừng quay vô lăng trụ trượt của van phân phối sẽ trở về vị

trí trung gian do áp lực dầu đầy pit tông và lò xo trụ phản ứng , bởi lúc này lực cản quay
không còn . Dầu đi vào cả hai khoáng của xy lanh giữ nguyên pit tông để duy trì góc
23


xoay đã có của hai bánh xe dẫn hướng . Muốn quay vòng tiếp hay trở về trạng thái
chuyển động thăng phải tiếp tục quay vô lăng . Nhờ vị trí trung gian mà hai bánh xe dẫn
hướng không bị quay quá ý muốn của người lái .
b. Bộ trợ lực cơ cấu lái sử dụng van xoay( bánh răng – thanh răng)

Hình 1.26. Bộ trợ lực cơ cấu lái sử dụng van xoay
* Cấu tạo
Trong kết cấu này, thanh răng đóng vai trò là cần piston, trên có gắn piston tạo nên
hai buồng áp lực dầu ứng với các trạng thái quay vòng sang trái hoặc sang phải. Kết cấu
được mô tả như trên hình vẽ.
Khi quay vành lái để khắc phục mô men cản quay vòng sinh ra ở các bánh xe, thanh
xoắn bị biến dạng do liên kết với thân van trong và thân van ngoài qua liên kết chốt làm
thân van trong và ngoài xoay tương đối với nhau
Khi đó mở đường dầu từ bơm với áp suất cao đến một khoang nào đó và mở đường
dầu hồi từ khoang đối diện qua van về bình chứa.
Việc đóng mở các đường dầu phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa mô men tác động lên
vành lái và mô men cản quay vòng làm xoắn thanh xoắn với mức độ khác nhau.
24


Van xoay có kết cấu đơn giản được sử dụng phổ biến trên các loại hệ thống lái có trợ
lực hiện nay, có thể đi cùng với cơ cấu lái bánh răng thanh răng, trục vít- êcu bi thanh
răng- bánh răng.
Khi đó mở đường dầu từ bơm với áp suất cao đến một khoang nào đó và mở đường
dầu hồi từ khoang đối diện qua van về bình chứa.

*. Nguyên lý hoạt động
Chuyển động quay của trục van điều khiển van quay tạo nên một giới hạn trong mạch
thủy lực.

Hình1.27. Nguyên lý hoạt động van phân phối xoay

Khi vô lăng quay sang phải áp suất bị hạn chế tại các lỗ X và Y. Khi vô lăng quay
sang trái trục van điều khiển tạo giới hạn tại X’ và Y’. Khi vô lăng xoay thì trục lái quay,
làm xoay trục vít qua thanh xoắn.
Ngược lại với trục vít, vì thanh xoắn xoắn tỷ lệ với lực bề mặt đường, trục van điều
khiển chỉ quay theo mức độ xoắn và chuyển động sang trái hoặc sang phải. Do vậy tạo
các lỗ X và Y (hoặc X` và Y`) và tạo sự chênh lệch áp suất thủy lực giữa các buống xi
lanh trái và phải.
Bằng cách này, tốc độ quay của trục van điều khiển trực tiếp làm thay đổi đường đi
của dầu và điều chỉnh áp suất dầu. Dầu từ bơm trợ lực lái sẽ vào vòng ngoài của van quay
và dầu chảy về bình chứa qua khoảng giữa thanh xoắn và trục van điều khiển.

25