Hệ thống lái trợ thủy lực

Hệ thống lái trợ lực thủy lực [
Bộ trợ lực thuỷ lực là bộ trợ lực sử dụng một phần công suất của động cơ để tạo ra áp suất
dầu thuỷ lực hỗ trợ cho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng để chuyển hướng chuyển
động của ô tô.

So với các bộ trợ lực khác như trợ lực khí nén, trợ lực điện, trợ lực điện thủy lực bộ trợ lực thủy lực
có cấu tạo khá đơn giản, tác động nhanh hiệu suất trợ lực cao. Với công nghệ chế tạo hiện đại cho
phép thiết kế được những bộ trợ lực thủy lực có kết cấu nhỏ gọn nên nó được sử dụng trên hầu hết
trên các loại xe ô tô.
Các bộ phận cơ bản của bộ trợ lực thuỷ lực bao gồm: Bơm thuỷ lực, van phân phối, xylanh lực, các
đường ống dẫn dầu.
H.1. Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thuỷ lực.
Các bộ phận cơ bản của bộ trợ lực thuỷ lực.
a, Bơm thuỷ lực và các thiết bị phụ trợ.
Bơm thuỷ lực là bộ phận cấu thành bộ trợ lực thuỷ lực. Được dẫn động bởi động cơ bằng đai và
puli, nó có chức năng tạo ra áp suất dầu đủ lớn để cung cấp cho van phân phối dẫn đến các ngả
của xylanh lực hỗ trợ cho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng.
Đây là bộ phận phức tạp và chịu tải trọng lớn nhất của bộ trợ lực, bơm làm việc với tốc độ cao
(bằng với tốc độ của động cơ), do sự thay đổi về cường độ làm việc và môi trường xung quanh nên
nhiệt độ của bơm có thể đạt tới 100 – 110 (0c), áp suất dầu tạo ra trong khoảng 55 – 80
(kG/cm2).
Do yêu cầu về áp suất tạo ra và làm việc trong điều kiện môi trường bất lợi nên bơm trợ lực là bộ
phận được chế tạo chính xác và chỉ được tháo lắp, kiểm tra, sửa chữa khi có đầy đủ dụng cụ và vệ
sinh sạch sẽ, các van phải điều chỉnh theo tài liệu hướng dẫn và có thiết bị đo áp suất. Không cho
phép điều chính áp suất và lưu lượng bơm.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số loại bơm thuỷ lực đang được sử dụng hiện nay.
1) Bơm phiến gạt.
Cấu tạo của loại bơm phiến gạt được thể hiện trên hình (H. 2).
H. 2. Hình vẽ phối cảnh tháo rời của bơm trợ lực kiểu phiến gạt.
1 - Bình chứa dầu. 4 - Rôto quay. 7 - Cụm van điều tiết.
2 - Van xả không khí. 5 - Trục quay. 8 - Vỏ bơm.

3 - Đĩa phân phối. 6 - Phiến gạt. 9 - Nắp bơm.
Bình chứa dầu (1) được dập bằng thép, là nơi chứa dầu chịu áp suất cao cung cấp cho bơm làm
việc, bình dầu có thể được lắp trực tiếp vào thân bơm hay lắp rời và được nối với bơm bằng hai ống
mềm, thông thường trên nắp bình có một thước đo mức để kiểm tra mức dầu. Rôto (4) được lắp
chặt với trục (5) bằng then, trên rôto có các rãnh trong các rãnh có chứa các phiến gạt, các phiến
gạt này có thể chạy tự do trong rãnh và được giới hạn bởi đĩa (3) mặt trong của đĩa có dạng hình ô
van, mặt ngoài có dạng hình tròn và được cố định với thân bơm (8) bằng bu lông, thông thường
thân bơm được đúc bằng gang. Lưu lượng của bơm được ổn định băng cụm van điều tiết (7).
Nguyên lý hoạt động của bơm phiến gạt được thể hiện trên (hình 2.3)
Khi Rôto (4) mang các phiến gạt (3) quay, các phiến gạt văng ra ngoài nhờ lực ly tâm và tỳ vào bề
mặt ô van của vỏ. Sự quay của phiến gạt tạo nên sự thay đổi về thể tích của khoang chứa dầu
được tạo nên từ hai phiến gạt, rôto, và bề mặt côn của vỏ. Ban đầu dầu được nạp vào trong
khoang lúc này thể tích khoang còn đang lớn, khi thể tích khoang nhỏ đi dầu được ép ra ngoài. Dầu
được đưa vào các khoang theo rãnh dài và được ép ra theo lỗ ô van, một phần dầu có áp suất cao
được đưa vào phía trong của phiến gạt để ép thêm phiến gạt tỳ vào mặt côn để tăng độ kín của
khoang chứa dầu. Phần lớn dầu áp suất cao được đưa tới van điều áp, van điều tiết lưu lượng và
lượng dầu chính được đưa vào bộ trợ lực lái. Như vậy trong một vòng quay của rôto mỗi phiến gạt
có hai lần nạp và ép. Áp suất của dầu bơm được điều chỉnh bằng vít (6).
H. 3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm thuỷ lực phiến gạt.
1,5 - Cửa nạp. 3,7 - Cửa xả. 6 - Rô to.
2 - Trục Rô to. 4 - Vòng cam. 8 - Phiến gạt.
Trong quá trình hoạt động bơm được dẫn động bằng động cơ do đó lưu lượng của bơm thay đổi
theo tốc độ của động cơ. Khi động cơ quay chậm thì lưu lượng dầu nhỏ do đó người lái cần tác
động lực lớn hơn, khi động cơ quay nhanh thì lưu lượng dầu lớn hơn gấp nhiều lần do đó người lái
cần tác động lực nhỏ hơn. Nói cách khác yêu cầu về lực đánh tay lái thay đổi theo tốc độ của động
cơ đây là điều bất lợi về mặt ổn định lái. Vì vậy việc duy trì lưu lượng của bơm không đổi, không
phụ thuộc vào tốc độ của động cơ là một yêu cầu cần thiết do đó trên các loại bơm được lắp thêm
van điều tiết lưu lượng.
Mặt khác khi xe chạy ở tốc độ cao sức cản lốp xe nhỏ do đó lực xoay các bánh xe dẫn hướng sẽ
nhỏ hơn vì vậy lực đánh tay lái cũng nhỏ hơn. Vì vậy một yêu cầu của bộ trợ lực nữa là ít trợ lực

hơn ở điều kiện tốc độ cao mà vẫn đạt được lực lái thích hợp.
Để đảm bảo được các yêu cầu trên, trên các bộ trợ lực thường được gắn thêm van điều tiết lưu
lượng. Sau đây xin trình bầy loại van điều tiết lưu lượng loại nhậy cảm với tốc độ.
Với loại van điều tiết lưu lượng loại này khi tốc độ động cơ tăng lên nhưng lượng dầu được bơm tới
cơ cấu lái lại giảm xuống.
H. 4. Sơ đồ cấu tạo van điều tiết lưu lượng loại nhày cảm với tốc độ.
1 - Van điều tiết lưu lượng. 4 - Lò xo 1. 7 - Ống điều khiển.
2 - Tới cửa hút của bơm. 5,8,11 - Phớt làm kín. 9 - Vân an toàn.
3 - Từ cửa xả của bơm tới. 6 - Tới hộp cơ cấu lái. 10 - Lò xo 2.
H. 5. Hoạt động của van điều tiết ở tốc độ thấp.
1 - Van điều tiết lưu lượng. 4 - Tới hộp cơ cấu lái. 7 - Ống điều khiển.
2 - Tới cửa hút của bơm. 5 - Ống điều khiển. 8 - Lỗ tiết lưu.
3 - Từ cửa xả của bơm tới. 6 - Lò xo kéo.
Ở tốc độ thấp (từ 650 - 1250 v/ph) áp suất xả P1 của bơm tác động lên phía phải của van điều tiết
lưu lượng và P2 tác động lên phía trái sau khi đi qua các lỗ tiết lưu. Khi tốc độ động cơ tăng lên thì
sự chênh lệch giữa P1 và P2 cũng tăng theo, đến một giá trị nào đó sự chênh lệch này thắng được
sức căng của lò xo van điều khiển thì van này sẽ dịch chuyển sang trái mở đường mở đường dầu
chảy sang phía cửa hút. Do đó lưu lượng dầu được bơm đến van phân phối sẽ được ổn định theo
cách này.
H. 6. Hoạt động của van tiết lưu ở tốc độ cao.
1 - Tới cửa hút của bơm. 3 - Tới hộ cơ cấu lái. 5 - Van an toàn.
2 - Từ cửa xả của bơm. 4 - Ống điều khiển. 6 - Lỗ tiết lưu.
7 - Khoảng dịch chuyển của ống điều khiển.
Khi tốc độ bơm vượt quá (2500 v/ph) ống điều khiển bị đẩy sang phải và đóng một nửa các lỗ tiết
lưu. Lúc này áp suất P2 chỉ do lượng dầu qua các lỗ quyết định và giảm đáng kể do vậy van điều
khiển bị đẩy sang trái và mở cửa rộng để lượng dầu chảy về cửa hút của bơm. Như vậy lượng dầu
tới van phân phối được duy trì không đổi với một lượng nhất định.
H. 7. Hoạt động của van an toàn.
Van an toàn được đặt trong van điều khiển lưu lượng, khi áp suất P2 vượt quá mức quy định van
an toàn sẽ mở để giảm áp suất P2. Lúc này van điều khiển lưu lượng bị đẩy sang trái và điều chỉnh

áp suất tối đa.
Lưu lượng của bơm được thể hiện bằng biểu đồ sau.
H. 8. Biểu đồ biểu thị mối quan hệ giữa lưu lượng dầu và tốc độ động cơ.
Trong quá trình hoạt động khi ta quay vành tay lái hết cỡ sang phải hay sang trái, lúc này bơm sẽ
tạo ra áp suất dầu lớn nhất, phụ tải trên bơm tối đa sẽ làm giảm tốc độ không tải của động cơ. Để
giải quyết vấn đề này hầu hết trên các bơm trợ lực đều được trang bị thêm thiết bị bù không tải để
tăng tốc độ không tải của động cơ.
Sơ đồ lắp đặt thiết bị bù không tải được thể hiện trên hình (H. 9).
H. 9. Sơ đồ bố trí thiết bị bù không tải trên bơm thuỷ lực phiến gạt.
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị bù không tải.
1 - Bộ lọc không khí. 3 - Van điểu khiển không khí.
2 - Đường ống nạp. 4 - hộp cơ cấu lái.
Thiết bị này bao gồm một van điều khiển được điều khiển bởi áp suất dầu bơm. Một đường dẫn
không khí từ trước bướm gió tới, một đường dẫn không khí tới sau bướm gió. Khi tốc độ động cơ
tăng lên làm tăng áp suất dầu trợ lực tăng, lúc này bơm dầu sẽ làm tăng tải của động cơ kéo tốc
độ của động cơ giảm xuống. Thiết bị bù không tải có chức năng cung cấp một lượng khí nạp cần
thiết để ổn định tốc độ động cơ. Khi áp suất dầu đạt đến một mức nhất định van điều khiển mở sẽ
làm thông đường không khí từ trước tới sau bướm gió làm tăng lượng khí nạp. Lò xo hồi vị có chức
năng đóng van điều khiển khi không cần điều tiết lưu lượng khí nạp.
H. 10. Cấu tạo thiết bị bù không tải.
1 - Xylanh, Pistong điều khiển van. 4 - Đường dẫn tới sau bướm gió.
2 - Lò xo hồi vị. 5 - Đường dẫn dầu áp lực tới van phân phối.
3 - Đường dẫn tới trước bướm gió.
Áp suất dầu thuỷ lực tác dụng lên pistong điều khiển, khi áp suất dầu đủ lớn (khi quay vành lái hết
cỡ sang phải hay sang trái ) sẽ làm mở van điều khiển nối tắt đường không khí qua bướng gió làm
tăng lượng khí nạp để điều chỉnh tốc độ của động cơ.
2) Bơm dầu kiểu phiến trượt.
- Bơm phiến trượt tạo ra áp suất thuỷ lực lớn nhất khoảng 90 (kG/cm2). [10]