Tổng quan
Tổng quan
Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của ô tô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng, với nhiệm vụ thay đổi hoặc giữ nguyên hướng chuyển động theo ý muốn của người lái
Hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động của xe nhất là ở tốc độ cao, do đó chúng không ngừng được hoàn thiện theo thời gian
Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện nhờ vô lăng (vành lái), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái), cơ cấu lái (tăng lực quay của vô lăng để truyền mô men lớn hơn tới các thanh dẫn động lái), và các thanh dẫn động lái (truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng)
Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của từng loại xe Để quay vòng được thì người lái cần phải tác dụng vào vô lăng một lực, đồng thời để quay vòng được thì cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên bánh xe Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng quay trên những đường tròn đồng tâm với nhau, đó là tâm quay tức thời khi quay vòng
1.1.2.1 Phân loại theo phương pháp chuyển hướng
- Chuyển hướng hai bánh xe cầu trước
- Chuyển hướng tất cả các bánh xe
1.1.2.2 Phân loại theo đặc tính truyền lực
- Hệ thống lái cơ khí không có trợ lực
- Hệ thống lái cơ khí có trợ lực thuỷ lực hoặc trợ lực khí nén
1.1.2.3 Phân loại theo kết cấu cơ cấu lái
- Cơ cấu lái kiểu trục vít lõm – con lăn
- Cơ cấu lái kiểu trục vít – răng rẻ quạt và trục vít đai ốc
- Cơ cấu lái kiểu trục vít – thanh răng
- Cơ cấu lái kiểu bánh rang – thanh răng
- Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn
1.1.2.4 Phân loại theo bố trí vành tay lái
- Bố trí vô-lăng bên trái
- Bố trí vô-lăng bên phải
1.1.2.5 Phân loại theo kết cấu đòn dẫn động
- Dẫn động lái một cầu
- Dẫn động lái hai cầu
1.1.3 Yêu cầu đối với hệ thống lái
An toàn chuyển động trong giao thông vận tải bằng ô tô là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng phương tiện hiện nay Một trong các hệ thống quyết định đến tính toán và ổn định chuyển động của ô tô là hệ thống lái. Để đảm bảo tính êm dịu chuyển động, hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau
- Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng và an toàn
- Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hướng
- Đảm bảo khả năng quay vòng hẹp dễ dàng
- Đảm bảo lực lái thích hợp
- Hệ thống lái không được có độ dơ lớn
- Đảm bảo khả năng quay vòng bị động của xe
- Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe
- Đảm bảo tỷ lệ thuận giữa góc quay vô lăng với góc quay bánh xe dẫn hướng
- Không đòi hỏi người lái xe một cường độ lao động quá lớn khi điều khiển ô tô
1.1.4 Các góc đặt bánh xe dẫn hướng
Mặt phẳng quay của bánh xe dẫn hướng của ô tô thường không nằm trong mặt phẳng góc với mặt đường, mà được bố trí lệch ra phía ngoài một góc α, gọi là góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng
Hình 1.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng
Góc này có tác dụng sau:
+ Tránh cho các bánh xe dẫn hướng nghiêng vào trong, do đó tác dụng của tải trọng phần trước ô tô, khi các ổ đỡ của trụ quay đứng và vòng bi moay ơ bánh xe dẫn hướng bị mòn
+ Giảm cánh tay đòn a của phản lực tiếp tuyến đối với trụ quay, do đó giảm được tải trọng của hệ thống truyền động lái và lực điều khiển vành lái của người lái xe khi quay vòng ô tô
Tuy nhiên khi đặt bánh xe dẫn hướng sẽ tồn tại một số vấn đề sau đây:
+ Làm tăng góc lệnh δ của bánh xe khi phản lực ngang của đường có chiều ngược lại với chiều nghiêng của bánh xe và làm tăng lực cản lăn
+ Bánh xe có khuynh hướng lăn theo một cung tròn tâm O, trong khi nó bắt buộc phải chuyển động tịnh tiến theo tốc độ của xe Vì vậy ở khu vực tiếp xúc của bánh xe và mặt đường sẽ xuất hiện hiện tượng trượt ngang của lốp
Hình 1.2 Góc nghiêng ngang α và khuynh hướng lăn tự do của bánh xe dẫn hướng Để khắc phục tình trạng này, người ta còn đặt bánh xe dẫn hướng theo một độ chụm Độ chụm: Được xác định bằng hiệu số khoảng cách A và B giữa phía trước và phía sau của hai bánh xe dẫn hướng Chọn đúng mối tương quan giữa góc nghiêng ngang và độ chụm thì hiện tượng trượt ngang sẽ không còn tồn tại Và tránh được sự mài mòn của lốp xe do hiện tượng này gây lên.
Cấu tạo của hệ thống lái
Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái
Cấu tạo hệ thống lái gồm 3 thành phần chính là cơ cấu vận hành, cơ cấu lái và cơ cấu dẫn động lái
Cả đòn kéo bên và đòn kéo ngang cùng với dầm cầu tạo thành hình thang được gọi là hình thang lái Khi muốn thay đổi hướng chuyển động của xe, người lái tác dụng Đòn quay đứng đấy đòn kéo dọc dịch chuyến làm quay khớp chuyển hướng. Đồng thời, lúc đó các đòn bên và đòn kéo ngang (hình thang lái) dịch chuyển khiến cho các bánh xe dẫn hướng quay với những góc khác nhau theo tỷ lệ nhất định để đảm bảo các bánh xe dẫn hướng đều quay vòng không trượt
Có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cơ cấu lái Trục lái gồm có trục lái chính, có thể truyền chuyển động quay vô lăng xuống cơ cấu lái Đầu phía trên của trục lái chính được gia công ren và lỗ lắp then hoa để lắp then hoa lên đó và được giữ chặt bằng một đai ốc
Là một giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến các bánh xe dẫn hướng, chúng có chức năng giảm lực đánh lái bằng cách tăng mô men đầu ra Tỷ số giảm tốc được gọi là tỷ số truyền của cơ cấu lái và thường bằng 21 – 25 đồi với xe tải
Hình 1.6 Cơ cấu lái
Bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến trục đứng của bánh xe Vì vậy nó cần đảm bảo các chức năng sau:
+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng
+ Đảm bảo quay vòng các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiện tượng trượt ở tất cả các bánh xe dẫn hướng, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng
+ Phần cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái được tạo bởi cấu trước, đòn ngang và đòn dọc Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng đi một góc, các bánh xe dẫn động cũng sẽ quay đi một góc nhất định Hình thang lái có thể bố trí hoặc sau cầu dẫn hướng, tùy theo bố trí chung của từng xe
Giảm nhẹ sức lao động của người lái trong việc điều khiển hướng chuyển động của xe ô tô, đặc biệt đối với những xe có tải trọng lớn có mô men cản quay vòng lớn
Trợ lực lái còn có ý nghĩa nâng cao an toàn chuyển động khi có sự cố xảy ra ở các bánh xe (nổ lốp, áp suất lốp quá thấp…) và giảm tải trọng va đập truyền lên vành lái, tăng tính tiện nghi và êm dịu trong điều khiển nên được sử dụng nhiều trên các xe du lịch Hệ thống lái có trợ lực có các loại: Thủy lực, khí nén, điện, cơ khí Loại trợ lực thủy lực với kết cấu nhỏ gọn được sử dụng nhiều hơn cả
Lực lái có thể được giảm bằng nhiều cách khác nhau, có thể tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái Tuy nhiên việc này dẫn đến số vòng quay trên vành lái nhiều hơn, người lái phải quay vành lái nhiều dẫn đến phản ứng điều kiện khó theo ý muốn với những đoạn đường vòng phức tạp Vì vậy để thực hiện điều khiển vành lái nhẹ nhàng, nhanh nhậy trong khi đó chỉ cần lực lái nhỏ, cần phải có thiết bị trợ lực lái
*Phân loại trợ lực lái:
- Trợ lực khí nén với áp suất trợ lực 0,5 – 0,75 MPa
- Trợ lực thủy lực với áp suất trợ lực 5 – 12,5 MPa
Hiện nay trên ô tô, trợ lực thủy lực kết cấu nhỏ gọn nhẹ nhàng được sử dụng phổ thông hơn, đặc biệt dễ dàng bố trí trên cơ cấu lái loại trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng hoặc trục răng – thanh răng
*Cấu tạo trợ lực lái thuỷ lực: Bộ trợ lực lái là một bộ phận điều khiển tự động bao gồm: nguồn năng lượng, van phân phối và xi lanh lực
Hình 1.8 Bố trí các bộ phận của trợ lực lái thuỷ lực
Bơm trợ lực sẽ nhận công suất từ động cơ và tạo ra áp suất dầu cần thiết Khi tài xế đánh vô-lăng, van phân phối sẽ hoạt động và đưa áp suất dầu vào xi-lanh, từ đó piston sẽ di chuyển thanh răng lái và điều khiển bánh xe dẫn hướng
Nhờ áp suất dầu thuỷ lực mà lực tác dụng lên tay lái giảm đi và không phải quay tay lái quá nhiều Do bơm dầu nhận công suất từ động cơ nên hệ thống chỉ hoạt động khi nổ máy, việc đánh tay lái khi dừng xe và tắt động cơ sẽ gặp nhiều khó khăn Ngoài ra khi ở vận tốc cao, áp lực dầu lớn có thể khiến tay lái nhạy qua mức cần thiết Hư hỏng thường gặp nhất là thiếu dầu trợ lực, nguyên nhân có thể do các nút chặn cao su lão hóa hoặc bình chứa dầu bị thủng dẫn đến rò rỉ
*Cấu tạo trợ lực điện: Hệ thống trợ lực điện tử sử dụng motor điện để đẩy thanh răng lái thay cho áp lực dầu như hai hệ thống trợ lực trên Điều khiển motor điện là một ECU điện tử, nhận thông tin về góc đánh lái, mô-men của cột vô-lăng từ cảm biến
Hình 1.10 Trợ lực lái điện Bảng 1 1 So sánh hệ thống trợ lực thuỷ lực và trợ lực điện
So sánh Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực Hệ thống lái trợ lực diện
Cảm giác lái Chân thực Được cải tiến hơn
Chi phí bảo dưỡng Thấp hơn Cao hơn
Bảo dưỡng Khi phát sinh lỗi hay theo định kỳ Thường ít hơn
Cấu tạo Phức tạp, nặng chiếm nhiều diện tích trong khoang máy Đơn giản ít tốn diện tích
Hoạt động Nhận công suất từ động cơ nên hoạt động liên tục
Chỉ hoạt động khi nhận tín hiệu từ cảm biến
Tiêu thụ nhiên liệu Nhiều hơn Ít hơn
Tính ổn đinh và độ tin cậy Cao hơn Thấp hơn
Công nghệ Chưa bắt kịp xu hướng Tích hợp nhiều công nghệ hiện đại
Giới thiệu chung về xe Ford Ranger 2015
Ford Ranger 4x4 XL là xe bán tải hai cầu Xe pick-up là dạng xe bán tải kiểu dạng như 1 chiếc xe đa dụng hàng ghế ngồi có 5 chỗ (tính cả ghế lái) nó có thêm 1 thùng chở hàng phía sau tách biệt hẳn với khoang ghế hành khách có thể chở được hàng hóa với kích thước quá khổ mà những chiếc xe đa dụng khác không thể đảm nhiệm, khung gầm tương tự như xe tải thiết kế phù hợp với nhiều địa hình, vận chuyển hàng hóa trọng lượng vừa phải (500 – 700kg)
Ford Ranger có thể lội nước 800mm và các công nghệ hỗ trợ xuống dốc và leo dốc; khả năng kéo mạnh mẽ lên nhất trong các xe cùng phân khúc, lên tới hơn 3.350kg ở một số các phiên bản động cơ dầu Với 3 kiểu cabin đơn-mở-kép và 2 loại hệ thống truyền động 4x2 và 4x4 cùng với hai kiểu chiều cao xe, Ford đã cho ra mắt 3 phiên bản Ranger để phù hợp với các thị trường khác nhau
Hình 1.12 Ngoại thất của xe
Hình 1.13 Tuyến hình của Ford Ranger Bảng 1 2 Kích thước tiêu chuẩn của xe Ford Ranger Đặc điểm
Dài x Rộng x Cao (mm) 5170 x 1804 x 1762 Thùng xe:
Khoảng sáng gầm xe tối thiểu (mm) 195
Vệt bánh xe trước (mm) 1445-1475
Vệt bánh xe sau (mm) 1440-1470
Chiều dài cơ sở (mm) 3000
Bán kính vòng quay tối thiểu (mm) 6300
Trọng lượng toàn bộ xe tiêu chuẩn (kg) 2890
Trọng lượng không tải xe tiêu chuẩn (kg) 1803
Tải trọng định mức cả người (kg) 700
Thể tích thùng nhiên liệu (lít) 63 lít
Bảng 1 3 Các option của xe theo từng bản Đặc điểm Ranger 4x4 XL
Túi khí 2 Túi khí phía trước
Trục lái điều chỉnh được độ nghiêng Có
Cửa kính điều khiển điện Có
Gương điều khiển điện Có Điều hòa nhiệt độ Có
Ghế trước Điều chỉnh được độ nghiêng và độ cao của tựa đầu
Ghế sau Ghế băng gập được có tựa đầu
Khóa cửa điều khiển từ xa Không Đèn sương mù Không
Tay nắm cửa mạ Crom Màu đen
Gương chiếu hậu mạ Crom Màu đen
Hệ thống âm thanh AM/FM, CD 1 đĩa, MP3, 2 loa
Ford Ranger 4x4 XL 2015 được trang bị động cơ Turbo diesel 2.5, 4 xilanh, trục cam đơn có hệ thống làm mát khí nạp Intercooler Dung tích thùng nhiên liệu 63 lít, trung bình tiêu hao khoảng 8 lít/100km
Hệ thống động cơ kiểu cam đơn SOHC đã được thay thế bằng kiểu trục cam kép DOHC Công nghệ phun nhiên liệu đơn đường tăng áp TCDi (Turbo Direct Common - Rail Injection).
Ford Ranger mới còn được trang bị động cơ diesel mới sử dụng công nghệ phun nhiên liệu Common - rail Động cơ 2 5L có công suất 143 mã lực, mô-men xoắn cực đại 330 Nm ở vòng tua 1800 v/ph
- Hệ thống làm mát: Có hệ thống làm mát khí nạp Intercooler Hệ thống làm mát bằng nước theo phương pháp tuần hoàn cưỡng bức
- Hệ thống bôi trơn hỗn hợp cưỡng bức: bôi trơn cưỡng bức kết hợp bơm và vung té, có dung lượng 4,7 lít
Hệ thống truyền lực của xe bao gồm: ly hợp, hộp số, truyền lực chính và vi sai, các đăng
- Ly hợp: Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thủy lực với lò xo đĩa
- Hộp số: hộp số sàn 5 cấp Ford MT75
- Truyền lực chính và vi sai: sử dụng truyền lực chính một cấp bánh răng trụ răng nghiêng vi sai thường
- Các đăng: Xe sử dụng các đăng đồng tốc bi kiểu Rơ xép pơ và Tripot để truyền lực cho bánh xe chủ động ở cầu trước (cầu dẫn hướng)
Hệ thống lái xe Ford Ranger bao gồm cơ cấu lái bánh răng - thanh răng, dẫn động lái và trợ lực lái Cơ cấu lái loại bố trí trên thanh lái ngang Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang, cam đơn và các khớp nối
Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ống kim loại Một thanh nối (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh răng
Hệ thống phanh xe Ford Ranger là hệ thống phanh dẫn động thủy lực, sử dụng cơ cấu phanh đĩa cầu trước, cơ cấu phanh tang trống cầu sau Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) kết hợp hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake Force Distribution) cùng thiết bị cảm biến tải trọng để đảm bảo tối ưu hóa trên mọi địa hình
Hệ thống treo trên xe:
+ Trước: Hệ thống treo độc lập bằng thanh xoắn kép và ống giảm chấn
+ Sau: Loại nhíp với ống giảm chấn
Lốp xe gồm 4 lốp Vành (mâm) đúc hợp kim, cỡ lốp/áp suất lốp (kg/cm3):
Thiết bị đo đạc: đồng hồ đa tầng, đồng hồ đo tốc độ, đồng hồ báo mức nhiên liệu,đồng hồ hiển thị vòng tua động cơ
Hình 1.14 Đồng hồ hiển thị
Hệ thống đèn: đèn khu vực chính bên trong, đèn xi nhan, đèn phanh, đèn báo đi thẳng, đèn sương mù, đèn pha tự động tắt mở Thiết bị điều hòa phân vùng khí hậu,máy lọc không khí trong xe.
Kết cấu hệ thống lái trên ford ranger 2015
Cấu tạo chung của hệ thống lái của Ford Ranger
Hệ thống lái xe Ford Ranger bao gồm cơ cấu lái bánh răng - thanh răng, dẫn động lái và trợ lực lái thuỷ lực Cơ cấu lái loại bố trí trên thanh lái ngang Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang, cam đơn và các khớp nối
Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng được sử dụng phổ biến trên các xe ôtô du lịch và xe tải nhỏ, xe đa dụng SUV Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ống kim loại Một thanh nối (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh răng.
Hình 2.15 Cấu tạo chung hệ thống lái Ford Ranger 2015
1 Cơ cấu lái và liên kết, 2 Trục lái, 3 Cột lái, 4 Vô lăng, 5 Đường lái trợ lự, 6 Bình chứa dầu trợ lực lái, 7 Bơm trợ lực lái
Vành tay lái
Vành tay lái được đặt trong buồng lái và có tác dụng điều hướng di chuyển của xe theo ý muốn của người lái
+ Độ dịch chuyển volang: 0÷30 mm.
+ Lực tác dụng lên volang: 7,8 N.m.
Trục lái
Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe Đầu phía trên của trục lái chính được làm thon và sẻ hình răng cưa, vô lăng được xiết vào trục lái bằng một đai ốc Trục lái của xe Ford Ranger dạng ống lồng liên kết với cơ cấu lái nhờ khớp các đăng
+ Lực trên vành tay lái khi trên đường xấu không quá 20 KG
+ Hành trình tự do của vành lái 30 o
Trên xe Ford Ranger được trang bị hệ thống lái có khả năng thay đổi góc nghiêng của tay lái Cấu tạo của hệ thống này như hình dưới đây.
Cột lái
Cột lái hay còn gọi là trục được lắp bên trong cột lái rỗng Khi vô lăng quay thì trục lái cũng sẽ quay theo Do đó, chuyển động được truyền đến hộp lái
Cột lái nằm ở trên cùng của hệ thống lái và được gắn trực tiếp vào vô lăng Cột lái sau đó gắn vào trục trung gian và các khớp vạn năng
Cơ cấu lái
Cơ cấu lái sử dụng trên xe Ford Ranger là loại bánh răng trụ - thanh răng 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 luôn 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 còn lại có tiết diện tròn Khi vô 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 thanh răng và đầu thanh lái Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe, để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng thì trục răng đặt nghiêng ngược chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ăn khớp của bộ truyền lớn, làm việc êm
+ Momen quay cuối của thanh giằng: 0,49÷1,18 N.m
Hình 2.19 Cơ cấu lái của Ford Ranger
Rotuyn lái
Gồm Rotuyn lái ngoài và rotuyn lái trong Một trong hai đầu lái trong sẽ gắn vào thước lái, đầu còn lại sẽ gắn với rotuyn lái ngoài
Khi thước lái bắt đầu hoạt động, các hệ thống truyền động sẽ truyền đến Rotuyn lái trong và tiếp tục di chuyển đến chi tiết lái ngoài hệ thống này hoạt động cực kỳ nhuần nhuyễn và chặt chẽ, giúp xe ô tô của bạn vận hành tốt, bánh xe di chuyển dễ dàng hơn
Thông số rotuyn lái ngoài:
- Đường kính đầu ren 1: 14mm x 1,5
- Đường kính đầu ren 2: 12mm x 1,25.
Hình 2.22 Rotuyn lái ngoài
Thông số rotuyn lái trong:
- Đường kính đầu ren 1: 14mm x 1,50.
- Đường kính đầu ren 2: 14mm x 1,50.
- Chiều dài cơ sở: 190mm.
- Chiều dài tổng thể: 210mm.
Trợ lực lái
Xe sử dụng trợ lực lái thủy lực với van phân phối kiểu van xoay Van phân phối được bố trí kết hợp với cơ cấu lái cùng với trục bánh răng trụ xoắn, xi lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng có nghĩa là kết hợp nằm trên thanh lái ngang Việc bố trí chung một khối các bộ phận như trên có các ưu điểm sau:
+ Do xi lanh lực và van phân phối đặt trong cơ cấu lái nên kết cấu của bộ trợ lực lái rất nhỏ gọn làm tăng không gian bố trí các bộ phận khác trên xe rất phù hợp với xe có cầu trước chủ động dẫn hướng, động cơ đặt trước
+ Do xi lanh lực đồng thời cũng chính là vỏ thanh răng, pít tông được lắp kết hợp luôn với thanh răng, van phân phối kết hợp trên trục bánh răng trụ răng xoắn nên khối lượng công việc thiết kế các chi tiết này sẽ giảm đi nhiều.
+ Đặt các chi tiết trong cùng một khối như vậy sẽ đảm bảo hệ thống trợ lực lái tác động nhanh tức thì do pít tông, xi lanh đặt trực tiếp trên cơ cấu lái và giảm quãng đường dịch chuyển của dầu cao áp tránh tổn hao áp suất dầu
+ Loại dầu trợ lực lái: ATF M-III or equivalent (e.g Dexron®II).
+ Dung tích bình dầu trợ lực: 1,1L.
+ Áp suất trong bình dầu trợ lực: 9,3÷9,8 MPa.
Hình 2.24 Đường dầu thuỷ lực
Hệ thống lái có trợ lực sử dụng công suất của động cơ để dẫn động bơm trợ lực lái tạo áp suất thuỷ lực
Khi dầu được bơm trợ lực từ bình chứa đến van sẽ chuyển hướng Lúc này, tùy thuộc vào vị trí đánh vô lăng mà dầu sẽ được dẫn đến bên phải hoặc bên trái của servo xylanh thước lái Sau đó, dầu trợ lực bên trong xylanh thước lái sẽ có nhiệm vụ tác động lên pít-tông của thanh răng với một lực nhất định
2.7.2 Bơm trợ lực lái thuỷ lực
Hình 2.25 Bơm trợ lực hệ thống lái
Bơm trợ lực lái là bộ phận được thiết kế để tạo ra áp suất tăng từ trục lái đến các bánh xe, giúp bánh xe chuyển hướng mượt mà Bơm trợ lực lái hoạt động nhờ một dây đai truyền động Khi bơm trợ lực lái quay sẽ tạo ra áp suất lên phía cao của ống trợ lực, đẩy áp suất đó lên phía đầu vào của van điều khiển
Bơm trợ lực lái ô tô trực tiếp cung cấp áp lực dầu cần thiết để hệ thống lái có thể hoạt động được Do đó, khi bơm trợ lực lái bị hư hỏng, toàn hệ thống trợ lực lái thủy lực ô tô sẽ không thể hoạt động như bình thường do không đủ áp lực dầu
Thông sô của bơm trợ lực hệ thống lái:
2.7.3 Vận hành của trợ lực lái
2.7.3.1 Trường hợp xe đi thẳng
Khi xe đi thẳng thì trục van phân phối sẽ không quay mà nó sẽ nằm ở vị trí trung gian so với van quay Dầu do bơm cung cấp quay trở lại bình chứa qua cổng "D" và buồng "D" Các buồng trái và phải của xi lanh bị nén nhẹ nhưng do không có sự chênh lệch áp suất nên không có lực trợ lái
Hình 2.26 Van phân phối ở vị trí trung gian
2.7.3.2 Trường hợp xe rẽ phải
Khi xe quay vòng sang phải, thanh xoắn bị xoắn và trục van phân phối theo đó quay sang phải Các lỗ X và Y hạn chế dầu từ bơm để ngăn dòng chảy vào các cổng
"C"và cổng "D" Kết quả là dầu chảy từ cổng"B" tới ống nối "B" và sau đó tới buồng xi lanh phải, làm thanh răng dịch chuyển sang trái và tạo lực trợ lái Lúc này, dầu trong buồng xi lanh trái chảy về bình chứa qua ống nối "C" → cổng "C" → cổng "D" → buồng "D"
Hình 2.27 Van phân phối quay vòng sang phải
2.7.3.3 Trường hợp xe rẽ trái
Khi xe quay vòng sang trái thanh xoắn bị xoắn và trục van phân phối cũng quay sang trái Các lỗ X' và Y' hạn chế dầu từ bơm để chặn dòng chảy dầu vào các cổng "B" và"C" Do vậy, dầu chảy từ cổng "C" tới ống nối "C" và sau đó tới buồng xi lanh trái làm thanh răng dịch chuyển sang phải và tạo lực trợ lái Lúc này, dầu trong buồng xi lanh phải chảy về bình chứa qua ống nối "B"→ cổng " B"→ cổng "D"→ buồng "D".
Mô phỏng 3D hệ thống lái trợ lực thuỷ lực trên Ford Ranger 2015
2.8.1 Giới thiệu về phần mềm mô phỏng
Solidworks là một phần mềm thiết kế 3D chạy trên hệ điều hành Windows thuộc hãng Dassault Systèmes của Pháp Trong phần mềm Solidworks có rất nhiều chức năng như: chức năng thiết kế, chức năng mô phỏng, chức năng gia công Phần mềm Solidworks là một phần mềm thiết kế thông dụng vì có các ưu điểm vượt trội như: dễ thiết kế, dễ sử dụng, xử lý nhanh, dễ dàng trong thiết kế khuôn.
- Khả năng thiết kế mô hình 3D.
- Tính năng lắp rắp các chi tiết.
- Xuất bản vẽ trên phần mềm Solidworks.
- Tính năng gia công trên solidsworks.
- Phân tích động lực học trên solidworks.
2.8.2 Giới thiệu một số chi tiết trong hệ thống
Các chỉ tiết trong hệ thống lái:
Hình 2.29 Vô lăng mô phỏng
Hình 2.31 Đầu rotuyn ngoài
- Bánh răng liên kết với thanh răng
Hình 2.32 Bánh răng liên kết thanh răng
Hình 2.34 Ống dẫn dầu trợ lực
Hình 2.35 Ống trượt thanh răng
- Chụp cao su chắn bụi
Hình 2.36 Chụp chắn bụi
- Khớp các đăng liên kết trục lái
Hình 2.37 Khớp các đăng trục lái
2.8.3 Một số cụm tổng thành sau khi lắp ghép
Hình 2.38 Khớp các đăng lái
Hình 2.39 Các bước lắp ghép
Hình 2.40 Cụm chi tiết bánh răng-thanh răng
Hình 2.41 Lắp ghép cụm chi tiết
Hình 2.42 Hình cắt biễu diễn liên kết bánh răng-thanh răng
Hình 2.43 Dẫn động lái
Hình 2.44 Lắp ghép dẫn động lái
Hình 2.45 Tổng thể hệ thống lái bằng mô phỏng
Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lÁI TRÊN xe ford ranger 2015
Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lái trên xe Ford Ranger
3.1.1 Một số nội dung bảo dưỡng và kiểm tra chính
3.1.1.1 Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái Độ an toàn chuyển động của xe phụ thuộc vào hành trình tự do của vành tay lái. Hành trình tự do của vành tay lái được kiểm tra bằng thước khi động cơ làm việc ở chế độ không tải và bánh trước ở vị trí thẳng.
Hình 3.46 Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái Các bước tiến hành để đo hành trình vành tay lái:
+ Kẹp thước đo hành trình tự do vành tay lái vào vỏ trục lái.
+ Đánh tay lái sang trái cho đến khi bánh trước của xe bắt đầu dịch chuyển thì dừng lại, đánh dấu vị trí lên thước.
+ Quay vành tay lái theo hướng ngược lại cho đến khi bánh xe dịch chuyển.
+ Góc quay của kim sẽ tương ứng với hành trình tự do của vành tay lái lúc này nếu xe không nổ máy thì hành trình tự do vành tay lái phải nhỏ hơn 30 mm.
Nếu hành trình tự do quá lớn thì phải điều chỉnh khớp của thanh nối, cơ cấu lái, điều chỉnh độ rơ của các đăng lái, siết chặt đai ốc bắt trục các đăng, điều chỉnh moay ơ bánh xe.
Các bước tiến hành kiểm tra:
+ Dừng xe, đặt vô lăng ở vị trí trung tâm với các lốp xe hướng thẳng về trước.+ Quay nhẹ vô lăng xang trái và sang phải để kiểm tra độ rơ của vô lăng+ Độ rơ lớn nhất: 30mm (1.18in).
+ Nếu độ rơ vượt quá giá trị lớn nhất, hãy thay cụm trục lái trung gian
Hình 3.47 Thiết bị kiểm tra vành tay lái
3.1.1.2 Hiệu chỉnh độ lệch tâm vô lăng
+ Kiểm tra xem vô lăng có bị lệch tâm hay không.
+ Dán băng dính che lên tâm bên trên của vô lăng và nắp trên của trục lái.
+ Lái xe theo đường thẳng trong 100 m với tốc độ không đổi 56 km/h, giữ vô lăng để duy trì hướng chạy.
+ Vẽ một đường thẳng trên băng dính che, như được chỉ ra trong hình 3.3.
Hình 3.48 Hiệu chỉnh độ lệch tâm vô lăng
+ Quay vô lăng đến vị trí thẳng.
+ Vẽ một đường thẳng khác lên băng dính che dán trên vô lăng, như trên hình 3.3.
+ Đo khoảng cách giữa hai đường thẳng trên băng dính ở trên vô lăng.
+ Chuyển khoảng cách đo được thành góc đánh lái Khoảng cách là 1mm khoảng 1 độ góc lái.
Hình 3.49 Thiết bị kiểm tra độ lệch tâm vô lăng
3.1.1.3 Kiểm tra áp suất và độ mòn của lốp
+ Kiểm tra độ mòn của lốp bằng mắt, quan sát rãnh lốp đã mòn đến mức đánh dấu trên rãnh lốp hay chưa.
+ Kiểm tra áp suất lốp dùng đầu bơm có gắn đồ hồ áp suất để đo áp suất trong lốp.
Bánh phía sau: 2.3 Bar. Độ đảo lốp: 1,4 mm (0,055 inch) hoặc nhỏ hơn.
Hình 3.50 Kiểm tra áp suất lốp bằng đồng hồ đo áp suất
3.1.1.4 Kiểm tra góc đánh lái
+ Quay vô lăng hoàn toàn sang trái và phải, và đo góc quay.
Hình 3.51 Kiểm tra góc quay bánh xe
+ Nếu các góc bánh xe phía trong bên phải và bền trái khác với giá trị tiêu chuẩn thì kiểm tra và điều chỉnh chiều dài đầu răng bên trái và bên phải.
3.1.1.5 Kiểm tra góc Camber, Caster và góc Kingpin
Do đó, các bánh xe được lắp đặt với những góc độ nhất định so với mặt đất và với những hệ thống treo riêng Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe.Góc đặt bánh xe gồm 5 yếu tố sau đây:
- Góc camber (Góc nghiêng ngang bánh xe).
- Góc Caster (Góc nghiêng ngang trụ đứng).
- Góc Kingpin (Góc nghiêng dọc trụ đứng).
- Độ chụm (Góc chụm của các bánh xe: Toe-in).
- Bán kính quay vòng (Góc quay vòng).
Nếu xe không đáp ứng được một trong số các yếu tố này thì có thế xuất hiện các vấn đề như lái bị lệch góc, lái không ổn định, trả lái trên đường vòng không hiệu quả và tuổi thọ của lốp xe giảm.
Kiểm tra và điều chỉnh góc Camber
Góc Camber dương khi phía trên của bánh xe nghiêng ra phía ngoài và góc Camber âm khi nghiêng vào trong.
Hình 3.52 Góc Camber của bánh xe dẫn hướng Điều chỉnh góc Camber:
- Kích hai bánh xe trước lên, nới lỏng đai ốc và xoay cam lệch tâm.
- Đai ốc này hãm trục xoay của tay đòn dưới.
Hình 3.53 Điều chỉnh góc Camber Kiểm tra và điều chỉnh góc Caster
- Góc caster là góc nghiêng về phía trước hoặc về phía sau của trục xoay đứng. Được xác định bằng góc nghiêng giữa trục xoay đứng và đường thẳng đứng, nhìn từ cạnh xe.
- Khi trục xoay đứng nghiêng về phía sau có góc caster dương, còn trục nghiêng về phía trước ta có góc caster âm.
- Khoảng cách từ giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng và mặt đường đến tâm điểm tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường được gọi là khoảng caster.
- Góc caster được điều chỉnh bằng cam lệch tâm như hình vẽ.
Hình 3.55 Điều chỉnh góc Camber và Caster bằng cam lái
Kiểm tra và điều chỉnh góc Kingpin
- Là góc trong mặt phẳng ngang tạo bởi đường tâm trụ đứng với mặt phẳng đứng dọc.
- Góc này có tác dụng ổn định chuyển động thẳng của xe khi qua đường vòng.
- Góc nghiêng này không điều chỉnh được vì đây là góc mà nhà chế tạo đã sản xuất cho từng loại xe và đối với từng hãng xe.
Hình 3.56 Góc nghiêng ngang trụ
Kiểm tra và điều chỉnh độ chụm bánh xe dẫn hướng
Do ảnh hưởng của góc nghiêng ngoài nên hai bánh xe có xu hướng quay theo tâm của nó khi chuyển động, nghĩa là bánh xe bên phải sẽ lăn về phía phải và bánh xe bên trái sẽ lăn về bên trái, do đó làm bánh xe chuyển động đi ra ngoài phương chuyển động của ô tô.
Hiện tượng này sẽ gây nên sự hao mòn của lốp và hư hỏng các chi tiết của cụm bánh xe dẫn hướng Để khắc phục hiện tượng này, các bánh xe dẫn hướng đều được đặt với độ chụm nhất định.
Hình 3.57 Độ chụm bánh xe dẫn hướng
- Độ chụm dương: nếu hai bánh xe chụm về phía trước
- Độ chụm âm: nếu hai bánh xe loe về phía sau.
- Công việc kiểm tra và điều chỉnh độ chụm được thực hiện sau khi đã sửa chữa cơ cấu hình thang lái , chốt chuyển hướng , chỉnh moay –ơ.
- Trước khi kiểm tra , điều chỉnh cần kiểm tra bánh xe có rơ hay không , kiểm tra áp suất không khí trong lốp xe Nếu đúng yêu cầu kỹ thuật mới tiến hành công việc trên.
Hình 3.58 Kiểm tra độ chụm Để ô tô đứng trên đường thẳng, hai bánh xe ở vị trí chạy thẳng.
- Đo khoảng cách từ nền đến hai má lốp của hai bánh xe dẫn hướng sao cho khoảng cách bằng nhau.
- Đánh dấu vào hai vị trí vừa đo.
- Quay hai bánh dẫn hướng 180 độ, do khoảng cách giữa hai bánh xe dẫn hướng ở hai vị trí vừa đánh dấu và đọc kích thước.
- Hiệu hai kích thước vừa đo được là độ chụm của bánh xe dẫn hướng.
- Độ chụm của bánh xe dẫn hướng phải nằm trong phạm vi cho phép Nếu độ chụm không nằm trong phạm vi cho phép ta phải tiến hành điều chỉnh. Điều chỉnh độ chụm:
+ Vẽ một đường thẳng trên thanh nối và đầu thanh răng ở chỗ có thể nhìn thấy dễ dàng.
+ Dùng thước dây, đo khoảng cách giữa đầu thanh nối và ren đầu thanh răng. + Tháo 2 kẹp cao su chắn bụi bên trái và bên phải ra khỏi thanh răng.
+ Nới lỏng các đai ốc hãm bên trái và bên phải.
+ Quay đầu thanh răng phải và trái với một lượng như nhau (nhưng ngược chiều nhau) theo góc lái.
+ Lắp các kẹp cao su chắn bụi bên trái và bên phải.
Hình 3.59 Điều chỉnh góc quay vô lăng
* Chú ý: Do góc đặt bánh xe dẫn hướng có liên quan với nhau Bởi vậy khi điều chỉnh độ chụm phải chắc chắn rằng độ doãng đã chuẩn Rô tuyn của đòn dẫn động bị mòn sẽ làm thay đổi độ chụm bánh xe dẫn hướng nên phải kiểm tra và điều chỉnh định kỳ các rotuyn này.
3.1.1.6 Kiểm tra và điều chỉnh cơ cấu lái
Tháo rời các chi tiết để quan sát,sử dụng đồng hồ so,panme,thước căn lá để đo kiểm tra xác định độ hư hỏng.
* Dùng đồng hồ so để kiểm tra độ cong của thanh răng như hình vẽ.
Hình 3.60 Kiểm tra độ cong vênh của thanh răng
