KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC

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

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU

HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC

1.1 Khái quát chung về hệ thống lái

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết

Trong quá trình chuyển động trên đường, 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

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 mômen 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 xe

và của từng chủng loại xe Để quay vòng được thì người lái cần phi 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 mặt vuông góc với bánh xe Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng phải quay trên những đường tròn đồng tâm với nhau Đó là tâm quay tức thời khi quay vòng Kết cấu hệ thống lái rất phức tạp, vì vậy để hiểu được về trạng thái quay vòng ta cần phải hiểu sâu

về kết cấu của hệ thống lái

Yêu cầu của hệ thống lái ô tô

- Đảm bảo quay vòng ô tô thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé

- Đảm bảo lực đặt lên vành tay lái bé.

- Đảm bảo động học quay vòng đúng trong đó các bánh xe của tất cả các cầu phải lăn theo những vòng tròn đồng tâm

- Đảm bảo ô tô chuyển động thẳng ổn định

- Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hơn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng

- Đảm bảo tính tùy động

Cấu tạo của hệ thống lái gồm các phần tử: Vô lăng, trục lái, cơ cấu lái, dẫn động lái , các bánh xe dẫn hướng 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

1.2 Vai trò của trợ lực lái

1.2.1 Mục đích sử dụng trợ lực lái trên ô tô

Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người lái, giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài Đặc biệt trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe có

sự cố ở bánh xe như nổ lốp, hết khí nén trong lốp và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái

Để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp bản rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường Kết quả là cần một lực lái lớn hơn

Lực lái có thể giảm bằng cách tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái Tuy nhiên việc

đó lại đòi hỏi phải quay vô lăng nhiều hơn khi xe quay vòng dẫn đến không thể thực hiện được việc vòng ngoặt gấp

Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi vẫn chỉ cần lực lái nhỏ, cần phải có trợ lực lái.

1.2.2 Các loại trợ lực trên ô tô

Bảng 1 Phân loại trợ lực lái

Các cảm biến Cơ

cấu

Hiệu ứng cơ bản C

B t ố

c đ

ộ

ô t ô

C

B m

ô m

en lái

C

B gó

c qu

ay tr

ục lái

C

B dò

ng đi

ều kh iể n

Lự

c lái biế

n thiê

n the

o tốc độ

Định giá trị trợ lực

Lưu lượng cấp đến xilanh trợ lực

Mạch tắt qua xilanh trợ lực

Áp suất hiệu dụng cấp đến xilanh trợ lực

Đặc tính van trợ lực

Áp suất dầu tạo

ra ở van trợ lực

Điều khiển lực phản hồi thủy lực

Áp suất tác động lên cơ cấu phản hồi lực

điện từ

0

thủy lực (loại cơ khí)

Hệ thống

mềm dẻo

Lưu lượng

Lưu lượng dầu cấp đến xilanh trợ lực

Mômen của mô

tơ trợ lực

Điện áp

Công suất mô

tơ trợ lực

1.3 Trợ lực lái thủy lực

Hiện nay trên xe du lịch đa số đang sử dụng hệ thống trợ lực thủy lực Trong phần này trình bày khái quát về trợ lục lái thủy lực

1.3.1 Cấu trúc tổng quát HTL trợ lực thuỷ lực

Trên hình 1.1 là sơ đồ tổng quát HTL trợ lực thuỷ lực bao gồm các bộ phận chính sau: Bình dầu và bơm trợ lực lái; Cơ cấu lái và xi lanh trợ lực kết hợp hoặc cơ cấu lái riêng ; xi lanh trợ lực riêng; Van trợ lực (có thể kết hợp liền với cơ cấu lái) và các đòn dẫn động lái

1.3.2 Mô hình toán học HTL trợ lực thuỷ lực

Dựa trên mô hình tổng quát của HTL trợ lực thuỷ lực ta có thể xây dựng

mô hình toán học như sau:

Hình 1-2 Sơ đồ mô hình toán học HTL có trợ lực

1- Vô lăng; 2- Trục lái chính; 3- Cơ cấu lái; 4- Dẫn động lái;

5a, 5b – Bánh xe dẫn hướng; 6- Xi lanh trợ lực

P1 - Lực quay vòng của người lái đặt trên vành tay lái

P2 - Lực trên ngõng lái (hoặc thanh răng)

P3-1 , P3-2 - Lực cản quay vòng các bánh xe

M1 – Mô men do người lái tác động vào trục lái

Trên sơ đồ mô hình toán học của HTL có trợ lực có thêm phần tử 6 (so với HTL cơ bản, hình 1-1) đó là phần tử trợ lực Phần tử trợ lực tạo ra một lực PTL

tác động vào cơ cấu lái để hỗ trợ cho lực của người lái Như vậy, cơ cấu lái 3

Vì vậy trong các HTL trợ lực hiện đại người ta thực hiện chế độ điều khiển thay đổi hệ số trợ lực lái, tức là ở tốc độ càng cao càng phải giảm phần PTL có thể giảm tới 0 và khi đó coi như hệ thống trợ lực không làm việc Nói cách khác, người ta có thể tạo ra một chùm các đặc tính trợ lực ( các đường tia trên

đồ thị đặc tính trợ lực hình 1-3)

Hình 1-3 Đồ thị đặc tính trợ lực

1.4 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái trên xe Matiz

1.4 1 Bố trí chung hệ thống lái xe Matiz

Hệ thống lái xe Matiz được bố trí ở cầu trước phía sau tâm trục bánh xe,

sơ đồ bố trí chung của hệ thống lái được thể hiện trên hình 2.1 Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính là vành tay lái, hộp lái và trục lái, cơ cấu lái, hình thang lái và trợ lực lái (trên xe Matiz đời SE)

a Vành lái, hộp lái và trục lái

Vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng của người lái từ vành lái đến bánh răng của cơ cấu lái Vành tay lái có dạng vành tròn, có nan hoa bố trí không đều quanh vành trong của vành lái Hộp lái được bố trí trên trục lái để lắp đặt các thiết bị điều khiển như bộ điều khiển xi nhan, bộ điều khiển gạt nước, ổ khóa điện

Hình 2.1 Bố trí chung hệ thống lái xe Matiz

1- Vành tay lái; 2- ống trục lái; 3- Trục trung gian; 4- Hộp cơ cấu

lái; 5- Đòn kéo bên; 6- Cam quay;

Trục lái gồm có trục lái chính và ống trục lái, trục lái chính có dạng trục đặc còn ống trục lái có dạng trục rỗng, ống trục lái là nơi chứa trục lái chính

và lắp đặt trục lái vào vỏ xe Trục lái xe Matiz là loại không thay đổi được góc nghiêng, trên trục lái có bố trí cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va chạm trực diện

b Cơ cấu lái

Cơ cấu lái của xe Matiz là cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, bánh răng trụ răng xoắn được chế tạo liền với trục Cơ cấu lái đóng vai trò là hộp giảm tốc biến chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động tịnh tiến qua lại của thanh lái ngang đồng thời đảm bảo truyền và tăng momen quay của người lái từ vành lái tới các bánh xe dẫn hướng

c Hình thang lái

Nhiệm vụ của hình thang lái là truyền động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo quan hệ quay của các bánh xe dẫn hướng để không xảy ra hiện tượng trượt bên ở tất cả các bánh xe khi xe quay vòng giúp điều khiển ô tô nhẹ nhàng và lốp xe ít mài mòn Trên xe Matiz sử dụng hệ thống treo độc lập, các bánh xe dẫn hướng bên trái hoặc bên phải có thể dao động độc lập với nhau nên cấu tạo của hình thang lái có khác so với loại xe sử dụng hệ thống treo phụ thuộc

Đó là thanh lái ngang của hình thang lái không thể làm liền mà phải cắt rời thành nhiều đoạn và liên kết với nhau bằng các khớp cầu nhằm đảm bảo các bánh xe dẫn hướng dịch chuyển độc lập, nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học của cơ cấu hình thang lái Chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái

do thanh răng của cơ cấu lái cùng với thanh kéo bên của hình thang lái đảm nhiệm

d 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 Bơm dầu trợ lực lái là bơm kiểu cánh gạt dẫn động bằng đai từ trục khuỷu động cơ.

1.4 2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Matiz

a Vành tay lái, hộp lái và trục lái

Vành tay lái và trục lái được đặt trong buồng lái, đường kính vành tay lái là 370 mm, hành trình tự do của vành tay lái là 0±20 mm Đặc điểm kết

cấu của vành tay lái và trục lái được thể hiện trên hình 2.2 Trên vành tay lái còn bố trí nút điều khiển còi Để cố định vành tay lái vào trục lái 10ien đai ốc vành lái (2) kết hợp với đệm khóa đai ốc (3)

Hình 2.2 Đặc điểm kết cấu vành lái hộp lái và trục lái

1- Cụm còi; 2- Đai ốc vành lái; 3- Đệm khóa; 4- Vành lái; 5,6- Vỏ trục lái; 7- Bộ điều khiển đèn si nhan; 8- Bộ điều khiển gạt nước; 9- Cụm trục lái; 10- Vành chặn; 11- Đệm; 12- Lò xo trục lái chính; 13- Hộp điều khiển; 14- Vít lắp ổ khóa điện; 15- Bu lông lắp giá đỡ trục lái chính; 16- Giá đỡ trục lái chính; 17- ống trục lái; 18-

Vị trí bắt vít; 19- Công tắc khóa điện; 20- Cụm ổ khóa; 21- Trục lái

chính; 22- B u lông siết; 23- Trục trung gian;

Các thiết bị của hộp lái được lắp trên giá đỡ trục lái chính (16), hộp điều khiển (13) và được bao bọc bằng vỏ (5), (6) Ổ khóa điện (20) được lắp vào giá đỡ trục lái chính qua vít (14) trên ổ khóa có các nấc khóa B, I, II, III ứng với vị trí khóa cổ, động cơ tắt mà không khóa cổ, bật công tắc điện hệ thống đánh lửa và các phụ tải, khởi động máy Giá đỡ trục lái chính được lắp vào ống trục lái qua bu 12ien (15).

Bộ điều khiển đèn si nhan (7), bộ điều khiển gạt nước (8) được lắp vào hộp điều khiển (13) trên các bộ điều khiển này có các cần gạt và núm xoay để thực hiện chức năng khởi động các đèn tín hiệu và phun nước rửa kính chắn gió.Trục lái chính của xe tựa trên ống trục lái qua bạc và giá đỡ (16), đầu trên của trục lái được lắp bằng then hoa với moayơ của vành lái (vô lăng) và cố định bằng đai ốc còn đầu dưới được lắp cũng bằng then hoa với khớp các đăng Xe

sử dụng trục “gãy” được cấu tạo từ các trục đặc và có khớp các đăng nối các trục Nhờ các trục không đồng tâm, lại 12ien kết bằng khớp các đăng nên khi

xe bị đâm không gây lực ép mạnh vành tay lái vào tay người lái, nâng cao khả năng an toàn, đồng thời tạo điều kiện tháo các trục dễ dàng ống trục lái được

cố định trên vỏ cabin bằng các giá đỡ

Khi người điều khiển tác động lên vành tay lái (4), momen sinh ra trên vành tay lái truyền tới trục lái chính (21) qua các khớp các đăng tới trung gian (23) rồi xuống cơ cấu lái

Khi xảy ra va chạm người lái có xu hướng lao người về phía trước do lực quán tính lớn và cơ thể người xô vào vành lái, lúc đó 12ien kết giữa ống trục lái và đệm (1) sẽ bị phá vỡ tác động lên khớp mềm (2) làm ống trục lái co lại Bi định vị (3) đóng vai trò như một khớp mềm lúc này sẽ bị đẩy xuống phía dưới đồng thời đẩy luôn trục lái chính xuống, do các trục không đồng tâm lại 12ien kết bằng khớp các đăng nên sẽ không tác động lực trở lại vành lái Như vậy cả

vành tay lái và trục lái đều dịch chuyển về phía trước đảm bảo an toàn cho người lái.

Hình 2.3 Nguyên lý cơ cấu hấp thụ va đập trục lái

1- Đệm dễ vỡ; 2- Khớp mềm; 3- Bi định vị;

b Cơ cấu lái

Cơ cấu lái của xe có tỉ số truyền là 15,7, đặc điểm kết cấu của cơ cấu lái được thể hiện trên hình 2.4

Cấu tạo của cơ cấu lái gồm có bánh răng trụ răng xoắn (3) ăn khớp với thanh răng (7), đầu dưới và đầu trên của trục bánh răng trụ răng xoắn được lắp trên các ổ bi, trên trục bánh răng trụ răng xoắn bố trí cụm van phân phối (2) của trợ lực lái và có nắp che bụi (1) đảm bảo trục bánh răng trụ răng xoắn quay nhẹ nhàng Bánh răng trụ có cấu tạo răng xoắn, thanh răng có cấu tạo răng nghiêng, đầu trục bánh răng trụ răng xoắn có then hoa để lắp với trục trung gian của trục lái qua khớp các đăng, thanh răng liên kết với thanh kéo bên (9) của hình thang lái qua khớp cầu để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng thì trục bánh răng trụ răng xoắn đặt nghiêng ngược chiều nghiêng của

thanh răng, nhờ vậy sự ăn khớp của bộ truyền lớn làm việc êm và phù hợp với việc bố trí vành lái trên xe.

Để điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa bánh răng trụ răng xoắn và thanh răng, người ta vặn đai ốc chỉnh (6) tác động vào lò xo tỳ lên dẫn hướng thanh răng (5) đẩy thanh răng vào ăn khớp khít với bánh răng trụ răng xoắn Độ dơ của hai vòng bi đỡ trục bánh răng điều chỉnh bằng tấm đệm đặt phía trước ổ bi trên

Hình 2.4 Đặc điểm kết cấu cơ cấu lái xe Matiz

1- Nắp che bụi; 2- Van phân phối; 3- Bánh răng trụ răng xoắn; 4-

Vỏ thanh răng; 5- Dẫn hướng thanh răng; 6- Đai ốc chỉnh; 7-

Thanh răng; 8- Thanh kéo bên; 9- Đầu thanh lái; 10- Cao su che

bụi; 11- ổ bi trên;

Khi vô lăng quay, bánh răng trụ răng xoắn quay làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên bạc trượt Sự dịch chuyển của thanh răng được truyền xuống cam quay qua các thanh kéo bên và đầu thanh lái, nhờ vậy mà xoay các bánh xe dẫn hướng theo ý muốn của người lái.

Việc bố trí cơ cấu lái này có các ưu điểm sau:

- Cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng

có tác dụng như thanh lái ngang của hình thang lái nên không cần thiết kế thanh lái ngang như ở hình thang lái khác;

- Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao;

- Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền momen tốt nên lực điều khiển trên vành lái nhẹ;

- Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải chăm sóc bảo dưỡng.c.Hình thang lái

Hình thanglái được bố trí phía sau đường tâm trục cầu trước Sơ đồ bố trí hình thanglái được thể hiện trên hình 2.5 Hình thanglái truyền động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng với tỉ số truyền là 0,984 Bộ phận chính của hình thanglái là cơ cấu hình thang lái, đó là cơ cấu 6 khâu bao gồm: hai thanh kéo bên, thanh răng, hai đòn quay bên (cam quay) và dầm cầu là đường thẳng tưởng tượng nằm trên đường tâm trục cầu trước vì hệ thống treo trước của xe

ốc hãm Đặc điểm của khớp cầu trên đầu thanh lái là loại khớp cầu chỉ bôi trơn một lần, trong quá trình sử dụng không cần phải bảo dưỡng.

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí hình thang lái xe Matiz

1- Khớp cầu; 2- Thanh răng; 3- Thanh kéo bên; 4- Cam quay

Khi quay vành tay lái, thanh răng dịch chuyển kéo hai thanh kéo bên tác động đến các cam quay làm cam quay quay xung quanh đường tâm của trụ đứng và xoay hai bánh xe dẫn hướng

d Trợ lực lái

Bộ trợ lực lái thủy lực trên xe là hệ thống tự điều khiển khép kín bao gồm bơm thủy lực, van phân phối và xy lanh lực Ngoài ra các bộ phận như van phân phối, xy lanh lực và cơ cấu lái cũng được bố trí chung trong một khối, việc bố trí như vậy 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.Các bộ phận chính của trợ lực lái gồm có xi lanh lực, bơm thủy lực và van phân phối

Xi lanh lực

Cụm xi lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng, nó biến đổi năng lượng chất lỏng thành năng lượng cơ khí được tiêu hao cho việc giảm nhẹ quay vòng bánh xe Đặc điểm kết cấu của cụm xi lanh lực thể hiện trên hình 2.6

Hình 2.6 Đặc điểm kết cấu của xi lanh lực

1, 3- Phớt làm kín; 2- Pít tông; 4- Trục van điều khiển;

Xi lanh lực đồng thời cũng chính là vỏ thanh răng, trên xi lanh có khoan các lỗ để bắt với các đường ống cao áp từ van phân phối xuống Pít tông được đặt trên thanh răng, và thanh răng dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tông theo cả hai hướng Một phớt dầu đặt trên pít tông có tác dụng như vòng găng để ngăn dầu khỏi lọt giữa hai bên của khoan công tác làm giảm hiệu suất của trợ lực lái Ngoài ra, ở hai đầu xi lanh có lắp thêm 2 phớt làm kín (1),(3) để ngăn dầu rò rỉ ra ngoài.

Bơm thủy lực

Bơm thủy lực là nguồn cung cấp năng lượng cho bộ phận trợ lực lái Trên xe

sử dụng bơm thuỷ lực là loại bơm kiểu rôto cánh gạt và được dẫn động bằng dây đai từ puly trục khuỷu (Hình 2.7)

Hình 2.7 Đặc điểm kết cấu bơm trợ lực

1- Cánh gạt; 2- Rô to; 3- Trục bơm; 4- Stato; 5- Van điều chỉnh lưu

trí các đường dầu nạp và đường dầu ra, trên đường dầu ra có van điều chỉnh lưu lượng đặt chung khối với bơm.

Bình chứa dầu lắp tách biệt với bơm được nối với bơm bằng hai ống mềm, một đường ống cung cấp dầu cho bơm, một đường ống dầu hồi về bình chứa Trên thành bình có ghi các vạch giới hạn mức dầu, nếu mức dầu trong bình chứa giảm dưới mức chuẩn thì bơm sẽ hút không khí vào gây ra lỗi trong vận hành Vì vậy phải định kỳ kiểm tra mức dầu trợ lực lái, nếu thấp hơn mức cho phép phải bổ xung ngay bằng loại dầu thích hợp

Van điều chỉnh lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu từ bơm tới van phân phối, duy trì lưu lượng dầu không đổi cung cấp cho van phân phối mà không phụ thuộc tốc độ bơm (v/ph) Bởi vì lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ động cơ, khi tốc độ bơm tăng thì lưu lượng dầu tăng lên, cấp nhiều trợ lực hơn cho cơ cấu lái và người lái cần tác động ít lực đánh lái hơn và ngược lại Hay nói cách khác, lực đánh lái thay đổi theo sự thay đổi tốc độ, khi lái ta có cảm giác không đều tay khi quay vô lăng Do vậy, việc duy trì lưu lượng dầu từ bơm không đổi và không phụ thuộc tốc độ xe là một yêu cầu cần thiết và van điều chỉnh lưu lượng đảm nhiệm yêu cầu này

Nguyên lý làm việc của bơm trợ lực:

Khi động cơ làm việc, trục bơm được dẫn động và kéo rô to cùng các cánh gạt quay Lực ly tâm tác động cho các cánh gạt văng ra tỳ sát vào bề mặt ôval của stato Cánh gạt quay làm thể tích của khoang chứa dầu thay đổi Khi thể tích tăng tạo ra sức hút dầu nạp vào khoang, khi thể tích giảm dầu bị ép đẩy ra ngoài Mỗi vòng quay của rôto cánh gạt có hai lần nạp và hai lần ép do bơm dầu có hai cửa cùng tác dụng là hai cửa bơm và hai cửa hút

Van phân phối

Đặc điểm kết cấu của van phân phối thể hiện trên hình 2.8

Hình 2.8 Đặc điểm kết cấu van phân phối

1- Thanh xoắn; 2- Trục van điều khiển; 3- Vỏ van điều khiển; 4-

Van quay; 5- Cửa đến buồng phải xi lanh(cửa B); 6- Cửa đến buồng

trái xi lanh(cửa C); 7- Trục bánh răng trụ răng xoắn; 8- Chốt cố

định; 9- Cửa dầu vào(cửa A) ; 10- Cửa dầu hồi (cửa D); 11- Miếng

hãm (trục bánh răng trụ răng xoắn);

Van phân phối được bố trí trong cơ cấu lái cùng với trục bánh răng trụ răng xoắn, trên hình 2.8.a cho thấy trục van phân phối (trục van điều khiển) và trục bánh răng trụ răng xoắn được nối với nhau bằng một thanh xoắn Vỏ van phân phối (van quay) được nối với trục bánh răng trụ răng xoắn bằng một chốt cố

định, có nghĩa là van quay và trục bánh răng trụ răng xoắn luôn chuyển động cùng với nhau Qua hình 2.8.c cho thấy trục van phân phối và trục bánh răng trụ răng xoắn ngoài việc ghép bằng thanh xoắn còn được khớp với nhau bởi miếng hãm nhưng có khe hở Trên hình 2.8.b cho ta thấy kết cấu và vị trí tương đối giữa các cửa van được tạo bởi trục van điều khiển và van quay Trên trục van điều khiển có mặt vát, trên mặt vát có lỗ xuyên tâm để dẫn dầu vào lõi trục van điều khiển, dầu từ cửa vào qua các lỗ hướng tâm trên van quay thông với lõi trục van điều khiển qua các mặt vát này Trên trục van điều khiển cũng có lỗ xuyên tâm để dẫn dầu ra cửa hồi (10) về bình chứa Ngoài ra trên trục van điều khiển và van quay còn có các vòng găng cao su để ngăn cách dầu giữa các cửa.

Van điều khiển kiểu quay trong cơ cấu lái quyết định dầu từ bơm sẽ đi đến buồng nào của xy lanh lực Thanh xoắn có tiết diện nhỏ và dài nên đóng vai trò phần tử đàn hồi Khi quay vành tay lái, sức cản quay vòng của bánh xe làm thanh xoắn biến dạng, trục van điều khiển xoay tương đối so với van quay gây

ra sự trùng các mặt vát của trục van điều khiển với các lỗ hướng tâm của van quay để đóng mở các đường dầu

1.4 3 Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực lái xe Matiz

Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực lái xe Matiz được chia ra làm 3 trường hợp: trường hợp xe đi thẳng, trường hợp xe rẽ phải, trường hợp xe rẽ trái

a Trường hợp xe đi thẳng

Sơ đồ nguyên lí thể hiện trên hình 2.9 Khi ôtô chuyển động thẳng vành lái ở

vị trí trung gian nên trục van điều khiển cũng ở vị trí trung gian so với van quay Do vậy dầu từ bơm đến cửa vào A của van phân phối được 21hong với cửa B và cửa C đồng thời 21hong luôn với cửa hồi D và trở về bình chứa, do

không có sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của pittông nên cường hoá chưa làm việc.

Hình 2.9 Trường hợp xe đi thẳng

Cửa A – cửa dầu vào; Cửa B – cửa dẫn đến buồng phải của xilanh

lực; Cửa C – cửa dẫn đến buồng trái của xilanh lực; Cửa D – cửa

dầu hồi;

b Trường hợp xe rẽ phải

Sơ đồ nguyên lí thể hiện trên hình 2.10 Khi quay vòng phải, vành lái được đánh sang phải Do bánh răng trụ răng xoắn bị cản lại bởi sức cản của momen cản quay vòng nên bánh răng trụ răng xoắn tạm đứng yên Mặt khác bánh răng trụ răng xoắn nối với trục điều khiển bằng thanh xoắn và momen cản quay vòng trên bánh răng trụ răng xoắn lớn hơn momen kháng xoắn của

thanh xoắn nên thanh xoắn bị biến dạng và xoay sang phải Do đó có sự chuyển động tương đối giữa trục van điều khiển và van quay Sự chuyển động tương đối giữa trục van điều khiển và van quay sẽ đóng các đường dầu cấp từ cửa vào A đến cửa C, và cửa D đồng thời các đường dầu từ cửa C dẫn vào lõi trục van điều khiển và các đường dầu từ cửa A dẫn đến cửa B được nối 23hong Dầu từ bơm đi qua cửa A vào cửa B đến buồng xi lanh bên phải làm pittông gắn liền với thanh răng dịch chuyển sang bên trái tạo ra trợ lực lái làm quay bánh xe dẫn hướng Đồng thời dầu ở buồng xi lanh bên trái qua cửa C tới cửa D để hồi về bình chứa.

Hình 2.10 Trường hợp xe rẽ phải

Cửa A – cửa dầu vào; Cửa B – cửa dẫn đến buồng phải của xilanh

lực; Cửa C – cửa dẫn đến buồng trái của xilanh lực; Cửa D – cửa

dầu hồi;

từ cửa A dẫn đến cửa C được nối thông Dầu từ bơm đi qua cửa A vào cửa C đến buồng xi lanh bên trái làm pittông gắn liền với thanh răng dịch chuyển sang bên phải tạo ra trợ lực lái làm quay bánh xe dẫn hướng Đồng thời dầu ở buồng xi lanh bên phải qua cửa B tới cửa D để hồi về bình chứa.

Hình 2.11 Trường hợp xe rẽ trái

Cửa A – cửa dầu vào; Cửa B – cửa dẫn đến buồng phải của xilanh

lực; Cửa C – cửa dẫn đến buồng trái của xilanh lực; Cửa D – cửa

dầu hồi;

Nếu không có áp suất dầu, thanh xoắn sẽ bị xoắn hết cỡ, nhờ miếng hãm giữa trục van điều khiển và bánh răng trụ răng xoắn và chốt cố định (8) nên momen sẽ truyền trực tiếp đến trục bánh răng trụ răng xoắn, nhờ vậy khi

bộ trợ lực hỏng ta vẫn có thể lái cơ khí bình thường

d Cảm giác mặt đường

Trong quá trình quay vòng, áp suất trong khoang làm việc của xi lanh lực tăng

tỉ lệ với momen cản quay vòng bánh xe và sự dịch chuyển tương đối giữa trục van điều khiển và van quay, hay nói cách khác là độ biến dạng của thanh xoắn Khi momen cản quay vòng tăng đòi hỏi áp suất trong khoang làm việc của xi lanh lực cũng phải tăng và độ biến dạng của thanh xoắn ngày càng lớn Chính độ biến dạng của thanh xoắn sẽ tác động lên vành tay lái của người điều khiển tạo cảm giác cho người lái

e Tính tùy động (tuỳ động động học)

Khi đang đánh tay lái, người lái xe dừng lại (không quay tiếp tục) xu hướng của momen cản đang gia tăng sẽ tác động lên pít tông của cụm xi lanh lực theo chiều ngược lại với chiều điều khiển của người lái Đồng thời khi người lái không đánh tay lái nữa cũng có nghĩa là áp suất dầu trong khoang xi lanh lực

sẽ không tăng lên nữa và thanh xoắn được giữ ở một góc xoắn nhất định Khi

đó lực do momen cản sinh ra sẽ cân bằng với lực do áp suất dầu sinh ra làm cho pit tông được giữ ở một vị trí cố định theo góc quay của người lái đồng thời độ biến dạng của thanh xoắn sẽ tạo cảm giác cho người lái là phải giữ một lực nào đó khi đang quay vòng

Trong trường hợp một bánh dẫn hướng bị nổ lốp, lúc này có sự dịch chuyển lệch bên của bánh xe về phía bánh bị nổ lốp Sự chuyển động lệch bên nguy hiểm của ôtô sẽ tránh được nếu người lái không buông lỏng tay lái Vì sự lệch bên ban đầu tác dụng vào van phân phối tạo nên sự dịch chuyển tương đối giữa trục van điều khiển và van quay Van sẽ hướng dầu chảy vào khoang của một bên xy lanh lực mà ở đó áp suất thuỷ lực tạo lên sẽ tác dụng lên pit tông chống lại sự lệch bên của bánh xe.

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI

CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC TÍNH TOÁN CƯỜNG HÓA

2.1 Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái

Ta biết rằng khi chưa có cường hoá lái, muốn quay vòng ôtô thì người lái phải tác dụng một lực rất lớn lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng

Nếu sử dụng lực này trong một thời gian dài thì người lái sẽ bị mệt và không

an toàn khi di chuyển Theo như phần 3.2.3 (chương II), ta đã xác định được lực cực đại tác dụng lên vành tay lái dựa vào lực cản của mặt đường

P Lmax = 419 , 5 (N)

2.2 Xây dựng đặc tính cường hoá lái.

Theo giáo trình TKTT ôtô thì đặc tính của cường hoá chỉ rõ đặc trưng quá trình làm việc của bộ cường hoá lái Nó biểu thị mối quan hệ giữa lực mà người lái đặt lên vành tay lái Pl và mômen cản quay vòng của các bánh dẫn hướng Mc

( )

.

R

M P

th d

c

l = ϖ η (3-1)

Qua đây ta thấy khi không có cường hoá thì lực đặt lên vành tay lái chỉ phụ thuộc vào mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng:

) ( M N A

P l = c

Với A=

th d

i i

Khi hệ thống lái được lắp cường hoá đường đặc tính của của nó cũng biểu thị mối quan hệ giữa lực tác dụng lên vành tay lái và mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng Mc Đây cũng là mối quan hệ bậc nhất

Khi van phân phối ở vị trí trung gian thì lực cường hoá quy dẫn lên vành tay lái Pc = 0 nên mômen cản quay vòng Mc = 0

Do bộ cường hoá được thiết kế với van phân phối có thanh xoắn định tâm, khi những va đập ở mặt đường truyền ngược lên vành tay lái, nếu nằm trong giới hạn lực xoắn sơ bộ ban đầu của thanh xoắn thì lực đó được truyền lên vành tay lái Nếu như lực ngược đó mà vượt quá giới hạn đó thì thanh xoắn sẽ được xoắn tiếp dẫn đến các van bị xoay và bộ cường hoá bắt đầu làm việc Cụ thể, chọn điểm bắt đầu cường hoá:

86 , 2

hệ thống lái làm việc như hệ thống lái cơ khí ban đầu (cường hoá đã làm việc

hết khả năng) Cụ thể là người lái muốn quay vòng ôtô thì phải tác dụng lên vành tay lái một lực Pl > Pc.

Đồ thị các đường đặc tính khi chưa cường hoá Pl0 = f(Mc0) và được lắp

bộ cường hoá PlCH = f(McCH) được thể hiện ở hình dưới đây

Ta thấy rằng:

Đặc tính khi chưa có cường hoá là đường bậc nhất, đoạn OB

Đặc tính khi có cường hoá là đường bậc nhất gãy khúc và thấp hơn đường đặc tính khi chưa có cường hoá

Đoạn OA: PL0 = f(Mc0) lực do người lái hoàn toàn đảm nhận Bộ cường hoá chưa làm việc

Đoạn AC: PLCHmax = f(McCH) biểu thị lực mà người lái cảm nhận về chất lượng mặt đường Chọn PLCHmax = 90(N), McCHmax =1204 Điểm C[1204; 90]

Từ C trở đi: Pc = f(Mc) song song với đường PL0 = f(Mc0)

Hiệu số các toạ độ của hai đường Pc và Pl chính là lực tạo nên bởi bộ cường hoá Lực này phải phụ thuộc vào áp suất môi trường làm việc và đường kính của xilanh

Không có cường hoá

1204Nm 71,5Nm

0 90N

CDA

Lực cường hoá cực đại quy dẫn về vành tay lái:

) ( 5 , 329 90 5 , 419

max max

ta chọn lực lớn nhất của người lái đặt vào vành lái là: PLCHmax = 90 (N)- Mômen quay vòng của người lái lớn nhất quy dẫn đến trụ xoay đứng:

dd t v LCH

M M

M

CH

L C

CH

7 , 945 3 , 258 1204

max

max max

M P

c

CH

036 , 0

7 , 945

2

P d

D

t xl

xl = π − = (3-2)

Trong đó: pmax- áp suất dầu cực đại pmax =60(KG/cm2)= 6(MN/ m2) Thay số vào công thức ta có: 3( )2

6 4 , 4 10 10

6

4 , 26269

2.6.2 Tính độ bền của xy lanh lực:

Yêu cầu và chọn vật liệu chế tạo Xy lanh lực chịu áp suất p = 60(KG/cm2) nên vật liệu chế tạo thường là gang cầu Độ bóng của bề mặt làm việc của xy lanh lực, piston thường là cấp 10 và cấp 11.

Khi tính độ bền của xy lanh lực thường bỏ qua những tác động ngẫu nhiên lên nó (va đập từ bên ngoài…) mà chỉ để ý ảnh hưởng của áp suất chất lỏng bên trong xy lanh.

Xilanh được xem như một ống thành dày:

Hình 3.9: Xi lanh lực và Pít-tông

Chiều dày thành xy lanh được xác định theo công thức:

1

σ

σ (3-3)

Trong đó: t – chiều dày của thành (cm),