Nghiên cứu sự biến đổi tình trạng kỹ thuật hệ thống lái trên ô tô FORTUNER 2009

LỜI NÓI ĐẦU
Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí động lực khơng ngừng phát triển và
đạt được thành tựu to lớn.
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 ơ tơ giữa nước ta với nước ngồi ngày càng phát
triển rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: FORD, TOYOTA,
SUZUKI ... 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.
Ngày nay với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp
ôtô đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính năng kỹ thuật rất cao để
đảm bảo vấn đề an tồn và tính cơ động của ôtô.
Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được nhận đề tài “Nghiên cứu sự biến
đổi tình trạng kỹ thuật hệ thống lái trên ô tô FORTUNER 2009 trong sử dụng”.
Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng
cao tìm hiểu các hệ thống của ơtơ nói chung và hệ thống lái của ơtơ TOYOTA
FORTUNER nói riêng; từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn.
Tập đồ án này trang bị cho người sử dụng, vận hành ơtơ có những kiến thức
cơ bản về hệ thống lái trên ôtô. Trong q trình làm việc của hệ thống lái khơng
thể tránh khỏi những hư hỏng hao mòn các chi tiết. Vì vậy đề tài này cịn đề cập
đến vấn đề bảo dưỡng, sửa chữa.
Được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy giáo Vũ Quốc Bảo, cùng với sự nổ
lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này. Vì thời gian và kiến
thức có hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất
định. Vì vậy em mong các thầy, cơ trong bộ mơn đóng góp ý kiến để đề tài của
em được hoàn thiện hơn.
1


Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Quốc Bảo. Qua đây em

cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn đã truyền đạt cho
em rất nhiều kiến thức quý bấu trong quá trình học tập ở trường và thời gian làm
đồ án tốt nghiệp.

Hà Nội, ngày 4 tháng 5 năm 2018.
Sinh viên thực hiện.
Nguyễn Xuân Giang


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TOYOTA FORTUNER 2009
1.1. Mục đích ý nghĩa đề tài
Để đảm bảo an tồn khi ơtơ chuyển động trên đường, người vận hành phải
có kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển. Mặt khác, để thuận
tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, địi hỏi ơtơ phải đảm bảo tính
năng an tồn cao. Mà hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng
đó. Việc quay vịng hay chuyển hướng của ơtơ khi gặp các chướng ngại vật trên
đường đòi hỏi hệ thống lái làm việc thật chuẩn xác.
Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng
sửa chữa. Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết
cấu và nguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái.
Đề tài: “Nghiên cứu sự biến đổi tình trạng kỹ thuật hệ thống lái trên ô tô
FORTUNER 2009 trong sử dụng” mong muốn đáp ứng một phần nào mục đích
đó. Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề sau:
- Giới thiệu chung
- Phân tích kết cấu hệ thống lái ơ tơ Fortuner 2009
- Tính tốn kiểm nghiệm
- Nghirn cứu sự biến đổi tình trạng kỹ thuật hệ thống lái ơ tơ Fortuner
2009 trong sử dụng
Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứu

kết cấu và ngun lí làm việc cũng như cơng dụng, phân loại, yêu cầu chung của
các chi tiết cũng như từng cụm chi tiết. Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từng
cụm chi tiết đến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảo
cho ôtô vận hành an toàn trên đường. Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đề
bảo dưỡng sửa chữa một số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ
thống lái.
Đề tài này cịn có thể giúp các cơ sở hình thành các tài liệu giảng dạy, đào
tạo nghề và giúp cho bạn đọc hiểu biết thêm về hệ thống lái của ôtô. Đặc biệt là
ô tô Toyota Fortuner.


1.2. Giới thiệu ơ tơ TOYOTA FORTUNER

Hình 1.1 Hình dáng ngoài xe Toyota Fortuner.
Ra đời năm 2009, Toyota Fortuner đã ngay lập tức tạo nên một cơn sốt tại
phân khúc việt dã SUV, tạo nên chuẩn mực mới cho những mẫu xe địa hình tại
thị trường ơ tơ Việt nam. Mẫu xe mới toanh này của Toyota cùng với Toyota
Altis và Toyota Innova làm thành 3 mẫu xe bán chạy nhất tại Việt nam nhiều
năm liên tiếp.
1.2.1.

Các thông số kỹ thuật chính của ơtơ TOYOTA

FORTUNER
Dưới đây là các thơng số kỹ thuật chính của ơ tơ Toyota Fortuner


Hình 1.2 Hình dáng và kích thước xe
Bảng 1.1 Các thơng số kỹ thuật chính của ơ tơ Toyota Fortuner
DxRxC

Chiều dài
cơ sở
Chiều rộng
cơ sở
(Trước/sau)
Khoảng
sang gầm
xe
Kích thước Góc thốt
(Trước/sau)
Bán kính
vịng quay
tối thiểu
Trọng
lượng
khơng tải
Trọng
lượng tồn
tải
Loại động
cơ

Động cơ

Dung tích
cơng tác
Cơng suất
tối đa
Mơ men
xoắn tối đa

Dung tích

mm x mm x mm
mm

4795 x 1855 x 1835
2745

mm

1545/1550

mm

219

Độ

29/25

m

5.8

kg

1990

kg

2605

cc

2GD-FTV ,4 xy lanh,
thẳng hàng, Common
rail
2393

kW (Mã lực)/rpm

110/(148)/3400

Nm/rpm

400/1600-2000

L

80


bình nhiên
liệu
Tỉ số nén

15.6

Hệ thống
nhiên liệu

Phun trực tiếp sử dụng
đường dẫn chung

Loại nhiên
liệu

Diesel

Tiêu chuẩn
khí thải
Hệ thống
truyền động
Hộp số
Hệ thống
treo

EURO 4
Dẫn động cầu sau
(RWD)
Hộp số sàn 6 cấp
Trước

Độc lâp, tay đòn kép
với thanh cân bằng
Phụ thuộc, lien kết 4
điểm
Mâm đúc

sau

Vành và
lốp xe
Phanh

Mức tiêu
thụ nhiên
liệu

1.2.2.

Loại vành
Kích thước
lốp
Trước

265/65R17

Sau

Tang trống

Trong đơ
thị
Ngồi đơ
thị
Kết hợp

Đĩa

lít/100km

8.6

lít/100km

6.2

lít/100km

7.1

Khái qt hệ thống lái trên ô tô TOYOTA FORTUNER 2009
Hệ thống lái trên ô tô Toyota Fortuner 2009 là hệ thống lái có cơ cấu lái

kiểu bánh răng thanh răng kết hợp trợ lực lái thủy lực nên giúp giảm nhẹ lao
động cho người lái và tăng tính an tồn chuyển động. Dẫn động hệ thống lái
thông qua trục lái, khớp các đăng và các khâu khớp trong hình thang lái, cơ cấu
lái và bơm trợ lực lái được bố trí riêng, cơ cấu lái được bắt chặt vào khung xe
và nối với trục lái bằng khớp các đăng.


Tay lái có thể điều chỉnh theo 4 hướng: gật gù và xa gần làm tăng sự thỏa
mái cho người lái.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái iω = 16,5.
Bơm dầu trợ lực lái là loại bơm cánh gạt tác dụng kép, số cánh gạt là 10
cánh, trên thân bơm có bố trí van an tồn.
1.3. Lý thuyết chung về hệ thống lái
1.3.1.

Công dụng, phân loại, yêu cầu

1.3.1.1.Công dụng
Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô máy kéo chuyển
động theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi
cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe.
1.3.1.2.Phân loại
- Theo vị trí bố trí vơ lăng, chia ra:
+ Vơ lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những
nước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ, ...
+ Vơ lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên
trái như: Anh, Thuỵ Điển ...
Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt
là khi vượt xe.
- Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra:
+ Trục vít - Cung răng;
+ Trục vít - Chốt quay;
+ Trục vít - Con lăn;
+ Bánh răng - Thanh răng;
+ Thanh răng liên hợp (Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung
răng).
- Theo số lượng bánh xe chuyển hướng, chia ra:
+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu;
+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu;
- Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của trợ lái, chia ra:


+ Trợ lực thuỷ lực;
+ Trợ lực khí (khi nén hoặc chân khơng);
+ Trợ lực điện;
+ Trợ lực cơ khí;

+ Ngồi ra cịn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (các
bánh dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố
trí trợ lực lái.
1.3.1.3.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 vơ lăng tức là khe hở
trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động
thẳng phải nhỏ (khơng lớn hơn 150 khi có trợ lực và khơng lớn hơn 50 khi
khơng có trợ lực).
+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt.
+ Khơng có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều
kiện làm việc và mọi chế độ chuyển động.
- Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt trong một
khoảng thời gian rất ngắn trên một diện tích thật bé.
- Đảm bảo động học quay vịng đúng: để các bánh xe khơng bị trượt lê gây
mịn lốp, tiêu hao cơng suất vơ ích và giảm tính ổn định của xe.
- Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc
chướng ngại vật.
- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên
vô lăng (Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành:
+ Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: P lvmax không được lớn hơn 150 –
200N.
+ 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 vơ lăng và của bánh xe dẫn hướng.
1.3.2. Liên kết hệ thống lái với hệ thống treo

1.3.2.1.Hệ thống lái với hệ thống treo độc lập
Treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu nến (macpherson), 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 ôtô, đầu ngoài 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 Fortuner vì địn treo dưới chỉ gồm một thanh nén nên
có bố trí thêm một thanh giằng ổn định. Ngồi 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.

Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập
1-Vô lăng; 2-Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4-Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đòn quay
đứng; 6- Bộ phận hướng của hệ thống treo; 7- Đòn kéo bên; 8- Đòn lắc; 9- Bánh
xe.


1.3.2.2 Hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc
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.

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc
1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- cơ cấu lái; 4- Trục ra của cơ lái;
5- Đòn quay đứng; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay ngang; 8- Cam quay;
9- Cạnh bên của hình thang lái; 10- Địn kéo ngang; 11- Bánh xe;
12- Bộ phận phân phối; 13- Xi lanh lực.
1.3.3. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái
1.3.3.1.Vơ lăng
Vơ lăng hay cịn gọi là bánh lái thường có dạng trịn 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 vơ 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).

1.3.3.2. Trục lái
Trục lái là một địn 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.
1.3.3.3.Cơ cấu lái
Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động
quay trịn của vơ lăng thành chuyển động góc (lắc) của địn quay đứng và bảo
đảm tăng mơ men theo tỷ số truyền yêu cầu.
1.3.3.4.Dẫn động lái
Bao gồm tất cả các chi tiết làm nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu lái đến các
bánh xe dẫn hướng và đảm bảo cho các bánh xe có động học quay vịng đúng.
1.3.3.5.Hình thang lái
Là bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái. Hình thang lái có nhiệm vụ
đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng. Mục đích làm
cho các bánh xe khỏi trượt lê khi quay vòng, dẫn đến giảm sự mài mòn lốp,
giảm tổn hao cơng suất và tăng tính ổn định.
Hình thang lái có nhiều dạng kết cấu khác nhau. Địn ngang có thể cắt rời
hay liền tuỳ theo hệ thống treo là độc lập hay phụ thuộc. Nhưng dù trường hợp
nào thì kết cấu của hình thang lái củng phải phù hợp với động học bộ phận
hướng của hệ thống treo, để dao động thẳng đứng của các bánh xe không ảnh
hưởng đến động học của dẫn động, gây ra dao động của bánh xe dẩn hướng
quanh trục quay.

Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ
việc chọn các thơng số kỹ thuật của hình thang lái và khơng có khe hở trong dẫn
động nhờ sử dụng các bản lề tự động khắc phục khe hở.


Hình 1.5 Sơ đồ hình thang lái
1.3.3.6. Góc đặt bánh xe dẫn hướng
Hình học lái là thuật ngữ biểu đạt mối quan hệ hình học trong hệ thống
mặt đường- bánh xe - các bộ phận của hệ thống lái- các bộ phận của hệ thống
treo.
1.3.3.6.1. Góc dỗng (Góc Camber)
Góc dỗng: là góc tạo bởi mặt phẳng quay bánh xe và mặt phẳng thẳng
đứng, chiều dương ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn từ đầu xe. Gồm có góc
dỗng âm và góc dỗng dương.

Hình 1.6 Góc dỗng
1.3.3.6.2 Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng (Góc Caster)
Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: là sự nghiêng về phía trước hoặc phía
sau của trục xoay so với đường thẳng góc với mặt đường. Nếu đầu trên trục
xoay nghiêng ra phía sau bánh xe ta có độ nghiêng dọc dương. Nếu đầu trên


trục xoay nghiêng ra phía trước bánh xe ta có độ nghiêng dọc âm.

Hình 1.7 Góc nghiêng dọc dương của trụ xoay đứng
1- Đường tim trục xoay; 2- Góc nghiêng dọc caster dương;
3- Đường thẳng góc mặt đất; 4-Khớp hình cầu; 5- Phía trước xe.

Hình 1.8 Góc nghiêng dọc
a- Góc nghiêng dọc dương; b- Góc nghiêng dọc âm.

+ Tác dụng của góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: Làm tăng hiệu quả
trở về vị trí chuyển động thẳng của bánh xe dẫn hướng.
1.3.3.6.3 Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng (Góc Kingpin)
Là góc đo giữa trục xoay và đường thẳng góc với mặt đường khi ta nhìn từ
đầu xe.
+ Tác dụng góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng:
- Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng có tác dụng làm giảm mơmen
cản quay vịng, tức là giảm khoảng cách từ tâm trụ xoay đứng đến điểm tiếp
xúc của bánh xe với mặt đường.
- Ơ tơ có khả năng tự ổn định trở về vị trạng thái chuyển động thẳng.


- Khi ơ tơ quay vịng với góc quay vành tay lái lớn (bán kính quay vịng
càng nhỏ), lực tác động lên vành tay lái càng lớn, tức tạo điều kiện cảm nhận
được mức độ quay vịng của ơ tơ trên vành tay lái và khả năng trả về chuyển
động thẳng càng lớn.

Hình 1.9 Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng
1.3.3.6.3 Độ chụm bánh xe (Góc Toe)
Khi phía trước của hai bánh xe gần nhau hơn phía sau của hai bánh xe khi
nhìn từ trên xuống thì gọi là độ chụm bánh xe (sự bố trí ngược lại gọi là độ mở).
Độ chụm được xác định bằng hiệu số của hai khoảng cách giữa các đầu nút sau
(B) và trước (A) của vành bánh xe nằm ở chiều cao tâm bánh xe.
+ Tác dụng của độ chụm bánh xe:
- Ngăn ngừa khả năng gây ra độ chụm âm do tác động của lực cản lăn khi
xuất hiện những khe hở và đàn hồi trong hệ thống trục trước và dẫn động lái.
- Làm giảm ứng suất trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường cho
góc dỗng của bánh xe dẫn hướng gây nên.

Hình 1.10 Độ chụm của bánh xe

1.3.4.

Trợ lực lái

1.3.4.1.Cơng dụng, phân loại, yêu cầu
1.3.4.1.1. Công dụng
Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hiện đại
thường có trang bị cường hố lái để:
+ Giảm nhẹ lao động cho người lái
+ Tăng an toàn cho chuyển động.
Khi xe đang chạy một tốc độ lớn mà một bên lốp bị thủng, cường hoá lái
đảm bảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị
lao sang một bên.
Sử dụng trợ lực lái có nhược điểm là lốp mịn nhanh hơn (do lạm dụng
cường hố để quay vịng tại chỗ), kết cấu hệ thống lái phức tạp hơn và tăng khối
lượng công việc bảo dưỡng.
1.3.4.1.2. Phân loại
Theo nguồn năng lượng:
+ Trợ lực thuỷ lực;
+ Trợ lực khí (khí nén hoặc chân khơng);
+ Trợ lực điện;
+ Trợ lực cơ khí;
Trợ lực thuỷ lực được dùng phổ biến nhất vì có kết cấu nhỏ gọn và làm
việc khá tin cậy.
Theo sơ đồ bố trí phân ra làm 4 dạng:
+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xylanh lực được bố trí chung thành một
cụm.
+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung.

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng.


+ Xy lanh lực bố trí riêng, bộ phận phân phối và cơ cấu lái bố trí chung.

1.3.4.1.3. Yêu cầu
Trợ lực lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:
+ Khi trợ lực lái hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường cho dù lái
nặng hơn.
+ Thời gian chậm tác dụng nhỏ.
+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa góc quay vơ lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng.
+ Khi sức cản quay vịng tăng lên thì lực yêu cầu tác dụng lên vô lăng cũng
tăng theo, tuy vậy không được vượt quá 100 -150 N.
+ Không xảy ra hiện tượng tự trợ lực khi xe đi qua chổ lồi lỏm, rung xóc.
Phải có tác dụng như thế nào để khi một bánh xe dẫn hướng bị hỏng, bị nổ
thì người lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết
của xe.
1.3.4.1.4. Các thông số đánh giá
- Chỉ số hiệu dụng trợ lực:
Khq =

(1.1)

Ở đây:
Pl - lực tác dụng lên vành tay lái khi khơng có trợ lực;
Pc- lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có trợ lực trong những điều kiện
quay vòng như trên.
Ph- Lực do bộ trợ lực đảm nhận qui về vành tay lái.
- Chỉ số phản lực của trợ lực lên vành tay lái:
=

(1.2)

Ở đây:
dPc - số gia lực tác dụng lên vành tay lái đã có trợ lực;
dMc - moomen cản quay vòng của các bánh dẫn hướng.
Trong bộ trợ lực hiện nay  = 0,02- 0,05 [N/Nm].


- Độ nhạy: độ nhạy của cường hoá lái đặc trưng bằng lực tác dụng lên vô
lăng
1.3.4.1.5. Các sơ đồ bố trí
Bất kỳ trợ lực lái nào cũng có ba bộ phận sau:
- Nguồn lăng lượng: bơm dầu, máy nén + bình chứa hoặc ắc quy.
- Bộ phận phân phối: dùng để phân phối đều chỉnh năng lượng cung cấp
cho bộ phận chấp hành. Đảm bảo sự tỷ lệ giữa các góc quay của bánh xe dẩn
hướng.
- Cơ cấu chấp hành: tạo và truyền lực (trợ lực) lên cơ cấu lái và dẫn động
lái. Các bộ phận trên có thể được bố trí theo 4 sơ đồ sau:
+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung thành một cụm
như trên hình 1.11.
+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung như
trên hình 1.12.
+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xi lanh lực bố trí riêng như trên hình 1.13.
+ Xi lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung như
trên hình 1.14.

Hình 1.11 Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung thành
một cụm
1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xilanh lực.

Hình 1.12 Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí
chung
1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xilanh lực.

Hình 1.13 Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí riêng
1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xi lanh lực.


Hình 1.14 Sơ đồ bố trí xilanh lực riêng, cơ cấu phân phối và cơ cấu lái bố
trí chung
1- cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - cơ cấu lái.
Ưu nhược điểm của từng sơ đồ:
- Theo các sơ đồ hình 1.12; 1.13; 1.14.
+ Ưu điểm: dễ bố trí, tăng tính thống nhất của sản phẩm, giảm tải tác dụng
lên các chi tiết hệ thống lái.
+ Nhược điểm: kết cấu kém cứng vững hơn, chiều dài các đường ống lớn,
dẫn đến tăng khả năng dao động các bánh xe dẫn hướng.
- Theo sơ đồ hình 1.11.
+ Ưu điểm: Kết cấu gọn hơn, vững chắt hơn, chiều dài các đường ống nối
ngắn, giảm hiện tượng dao động của bánh xe dẫn hướng.
+ Nhược điểm: tất cả các chi tiết của hệ thốïng lái điều chịu tải lớn, là tổng
lực do người lái và cơ cấu chấp hành tác dụng. Vì vậy trên các xe tải trọng lớn
người ta khơng dùng sơ đồ bố trí này.


CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ơ TÔ TOYOTA
FORTUNER 2009

2.1. Giới thiệu tổng quát về hệ thống lái ô tô Toyota Fortuner.
Hệ thống lái của ôtô Toyota Fortuner là hệ thống lái có trợ lực. Cấu tạo của
hệ thống lái bao gồm: vành tay lái, trục lái, các đăng truyền động, cơ cấu lái, bộ
trợ lực thuỷ lực và dẫn động lái. Trên ôtô Toyota Fortuner 2009 người ta bố trí
cơ cấu lái và bộ trợ lực lái riêng thành hai cụm.
Phương án bố trí này có ưu điểm:
- Kết kấu cơ cấu lái nhỏ gọn;
- Dễ bố trí bộ trợ lực lái;
- Tăng tính thống nhất sản phẩm;
- Giảm tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hệ thống lái.
Nhược điểm: Kết cấu kém cứng vững, chiều dài các đường ống lớn dẫn đến
tăng khả năng dao động các bánh xe dẫn hướng.
Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm bớt lực điều khiển của người lái,
làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng. Bộ trợ lực
cịn làm tăng tính an tồn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó người
lái đủ sức giữ tay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt.
Bơm trợ lực lái là loại bơm cánh gạt, được đặt trên thân động cơ và được
truyền động từ trục khuỷu động cơ thông qua dây đai.
Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm nhẹ lực điều khiển của người lái,
làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vơ lăng. Bộ trợ lực
cịn làm tăng tính an tồn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó
người lái đủ sức giữ tay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh
ngặt.


Tay lái có thể điều chỉnh theo 4 hướng: gật gù và xa-gần đến vị trí thích
hợp làm tăng sự thoải mái cho người lái.
Cơ cấu lái là loại bánh răng-thanh răng. Loại này có kết cấu nhỏ gọn, tỷ số
truyền nhỏ, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản và hiệu suất cao.

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner.
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.
2.2. Các thông số kỹ thuật chính của các chi tiết trên hệ thống lái ô tô
Toyota Fortuner 2009
Dưới đây là bảng thông số kỹ thuật chính của các chi tiết trong hệ thống lái
ơ tô Toyota Fortuner.


Bảng 2.1 Các thơng số kỹ thuật chính của các chi tiết trên hệ thống lái
Toyota Fotuner 2009
ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

17
18

Tên gọi
Bán kính vô lăng
Tỷ số truyền cơ cấu lái
Tỷ số truyền động học
Tỷ số truyền động lực
Cơ cấu Đường kính vịng đỉnh bánh
lái
răng
Đường kính vịng chân bánh
răng
Đường kính vịng chia bánh
răng
Số răng của bánh răng
Góc riêng bánh răng
Chiều dài thanh răng
Đường kính thanh răng
Số răng trên thanh răng
Góc nghiêng răng của thanh
răng
Mơđun của thanh răng
Mơđun của bánh răng
Đường kính vỏ ngồi xylanh trợ lực
Đường kính pittơng
Chiều dày pittơng

Ký
hiệu

Rvl
ic
iω
iF
de

Giá trị

Đơn vị

195
16,5
16,2
16,04
21

mm

mm

di

12

mm

dc

17

mm

Z1
β1
lt
dt
Z2
β2

8
28
735
32
34
5

mt
mb
Dxl
dp
B

2
2
60
52
8

độ
mm

mm
độ
mm
mm
mm
mm
mm


2.3. Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống lái ơ tơ Toyota Fortuner
2.3.1. Vành tay lái

Hình 2.2 Vành tay lái
+ Chức năng: có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền
cho trục lái.
+ Cấu tạo: vành tay lái ơ tơ Toyota Fortuner có dạng hình trịn, với bốn nan
hoa được bố trí xung quanh vành trong của vành tay lái. Bán kính ngồi của
vành tay lái là 195 mm.
Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ơ tơ như: nút điều
khiển cịi, túi khí an tồn...


Hình 2.3 Túi khí an tồn

Túi khí an tồn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nylon phủ
neoprene, được xếp lại và đặt trong phần giữa của vành tay lái. Khi xe đâm
thẳng vào một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnh
khắc để hình thành một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái. Túi khí an
tồn chỉ được sử dụng một lần. Sau khi hoạt động túi khí phải được thay mới.
2.3.2. Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái Toyota Fortuner

- Trục lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền
momen lái từ vô lăng đến cơ cấu lái. Một trục lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái
và các bộ phận bao che trục lái. Trục lái trên xe Toyota Fortuner có cấu tạo phức
tạp hơn nó cho phép thay đổi độ nghiêng của vành tay lái hoặc cho phép trụ lái
chùm ngắn lại khi người lái va đập trong trường hợp xảy ra tai nạn để hạn chế
tác hại đối với người lái. Ngoài ra trụ lái cịn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác
của ơtơ như: cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điều
khiển hộp số, hệ thống dây điện và các đầu nối điện.
- Trục các đăng là bộ phận nối chuyển tiếp giữa trục lái và cơ cấu lái. Trên
trục các đăng có khớp nối chữ thập. Khớp chữ thập cho phép có độ lệch giữa
trục lái và trục vít của cơ cấu lái khi hai trục này không đồng trục với nhau.


Hình 2.4 Trụ lái

2.3.3. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Fortuner là loại bánh răng trụ - thanh

răng

Hình 2.5 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 ln 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