Hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hệ thống lái trợ lực thủy lực

B
ộ 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.
>> Hệ thống lái trợ lực điện
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
lo
ại xe ô tô.
Các b
ộ 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 v
à 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 v
à 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 d
ẫn hướng.
Đây là bộ phận phức tạp v
à 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 l
àm 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 c
ầu về áp suất tạo ra và làm việc trong điều kiện môi trường bất lợi
nên bơm trợ lực l
à 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 t
ài liệu hướng dẫn và có thiết bị đo áp suất. Không cho phép
điều c
hính 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 phi
ến 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 n
ên 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.
D
ầu 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
phi
ến 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 t
rong 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 - Tr
ục 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 th
ì
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
v
ẫn đạt được lực lái thích hợp.
Để đảm bảo được các y
êu cầu trên, trên các bộ trợ lực thường được gắn
thêm van điều tiết lưu lượng. Sau đây xin tr
ình 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 - T
ừ 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
ph
ải 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
c
ũng tăng theo, đến một giá trị nào đó sự chênh lệch này thắng được sức
căng của l
ò 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 n

ày.
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 - T
ừ 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 th
êm thiết bị bù không tải để tăng tốc
độ không tải của động cơ.
Sơ đồ lắp đặt thiết bị b
ù 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 v
à 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