Khai thác hệ thống lái xe ô tô VIOS của hãng TOYOTA

Hệ thốngnày có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng.Trong quá trình chuyển động hệ thống

LỜI MỞ ĐẦUNgành ô tô giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội Ô tôđược dùng phổ biến trong nền kinh tế quốc dân ở nhiều lĩnh vực khác nhaunhư công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng anninh…

Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tếngành công nghiệp ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển Thểhiện bởi các liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài ngày càngphát triển rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: FORD, TOYOTA,DAEWOO Một vấn đề lớn đặt ra đó là việc nắm vững lý thuyết, kết cấu củacác 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, tiếtkiệm

Một trong những hệ thống quan trọng của ô tô là hệ thống lái Hệ thốngnày có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng

ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng.Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toànchuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độcao Do đó người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năngcủa nó

Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện

nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA VIOS”.

Nội dung phần thuyết minh đồ án bao gồm:

Lời mở đầu

Chương 1 Giới thiệu chung về xe Toyota Vios

Chương 2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios

Chương 3 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Vios

Chương 4 Khai thác, sử dụng hệ thống lái xe Toyota Vios

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Sinh viên thực hiện: Bùi Thanh Tùng

MỤC LỤC

Trang

1.2 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios

Chương 3 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Vios

4.3.3 Trợ lực lái làm việc nhưng lực trợ lực nhỏ

4.4.3 Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng

1.1 Giới thiệu chung về xe Toyota Vios

Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế chodòng Soluna ở thị trường Đông Nam Á và Trung Quốc Thế hệ Vios đầutiên là một phần trong dự án hợp tác giữa các kĩ sư Thái Lan và những nhàthiết kế Nhật của Toyota được sản xuất tại nhà máy Toyota Gateway, tỉnhChachoengsao, Thái Lan Với sự ra đời của Vios thế hệ thứ 2 năm 2007,Toyota bắt đầu cho dòng xe này tiến quân sang các thị trường khác ngoài châu

Á, thay thế chiếc Toyota Soluna, một mẫu subcompact bình dân hơn ToyotaCorolla và Toyota Camry trong khu vực Đông Nam Á

Hình 1.1 Hình dáng ngoài xe Toyota Vios.

Phiên bản đầu tiên của Vios được chế tạo dựa trên mẫu Toyota Platz Nhờmột số cải tiến về ngoại thất, những chiếc Vios mang một dáng vẻ khác biệt,đặc biệt là với phiên bản 2006 Phiên bản này được chỉnh sửa đáng kể với lướitản nhiệt, đèn pha, đèn hậu được làm mới cùng vành đúc và nội thất mới.Thế hệ thứ 2 (từ năm 2007 đến nay)

Kiểu thiết kế thân xe: sedan 4 chỗ

Động cơ: 1.5 lít

Chiếc Toyota Vios mới là sự tái hiện lại mẫu Toyota Belta sedan trìnhlàng tháng 11/2005 Toyota Belta còn có tên gọi khác là Toyota Yaris (tên nàychỉ có ở Mỹ, Nhật và Australia), Toyota Echo (tên gọi tại Canada) và ToyotaVitz Nếu Vios chỉ có phiên bản sedan thì Belta có thêm phiên bản hachtback Toyota Vios 2007 vẫn sử dụng động cơ cũ (ra mắt vào tháng 8/2003) I4

ký hiệu 1NZ-FE 1.5L DOHC tích hợp công nghệ điều khiển van biến thiênVVT-i Công suất cực đại của động cơ là 107 mã lực, mô-men xoắn tối đa 144

Nm Tuy nhiên, khung gầm thiết kế hoàn toàn mới

Phiên bản Vios 1.5E mới (5 số sàn) được nâng cấp từ xe Vios 2003 1.5G(5 số sàn), còn phiên bản Vios 1.5G mới (4 số tự động) lần đầu tiên được giớithiệu tại thị trường Việt Nam

Xe Vios 2007 có kích thước lớn hơn xe đời cũ Trang bị an toàn và tiệnnghi có nhiều cải tiến Về ngoại thất, thay đổi lớn nhất là lưới tản nhiệt có cấutrúc hình chữ V, cụm đèn hậu nhô ra ngoài, đèn xi-nhan tích hợp trên gương(gương có thể gập lại khi không sử dụng), vành hợp kim thiết kế mới

1.2 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios

1.2.1 Động cơ 1NZ-FE (DOHC 16 xu páp với VVT-i)

Động cơ sử dụng trên xe Toyota Vios là loại động cơ xăng 4 kỳ , với 4 xylanh đặt thẳng hàng, thứ tự làm việc 1- 3- 2- 4 Động cơ sử dụng trục cam kép,dẫn động bằng đai với công nghệ điều khiển đóng mở xu páp thông minh(VVT- i), giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.

- Công suất tối đa: 107 HP / 6000 rpm

- Mô men xoắn tối đa: 144 Nm / 4200 rpm

- Tỉ số nén: 10,5:1

- Mức tiêu hao nhiên liệu: 5,5L/100 Km (trong điều kiện thử nghiệm)

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: xe Toyota Vios sử dụng hệ thống phun xăngđiện tử đa điểm (MPI) với các loại xăng có chỉ số octan là RON 95, 92, 87,

1.2.2 Hệ thống truyền lực

- Ly hợp: Loại 1 đĩa ma sát khô, thường đóng , có lò xo ép hình đĩa, dẫn động

cơ khí kiểu cáp Ở loại ly hợp này sử dụng lò xo dạng đĩa hình côn từ đó cóthể tận dụng kết cấu này để đóng mở ly hợp mà không cần phải có đòn mởriêng Mặt đáy của lò xo được tì trực tiếp vào đĩa ép, phần giữa của lò xo đượcliên kết với vỏ Mặt đỉnh của lò xo sẽ được sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở

ép lên nó

- Hộp số:+ Đối với phiên bản 1.5G là tự động 4 cấp

- Truyền lực chính và vi sai: Đây là loại xe du lịch động cơ và hộp số đặtngang, cầu trước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai cũngđược bố trí luôn trong cụm hộp số Xe Toyota Vios sử dụng truyền lực chínhmột cấp, bánh răng trụ răng nghiêng.

- Xe Toyota Vios còn được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh ABS, với

cơ chế phân bố lực phanh điện tử EBD, giúp bánh xe không bị bó cứng và ổnđịnh ngay cả khi phanh gấp trên đường trơn trượt

1.2.4 Hệ thống lái

Hệ thống lái trên xe Toyota Vios là hệ thống lái cơ khí với tay lái trợ lựcthủy lực, giúp tay lái nhẹ hơn khi chạy xe ở tốc độ thấp và trở lại mức bìnhthường khi xe chạy ở tốc độ cao

Hệ thống lái xe Toyota Vios bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, và trợ lựclái

- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm luôn chứcnăng của thanh lái ngang trong hình thang lái

- Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động cácđăng, thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối

- Trợ lực lái gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực

- Bán kính quay vòng: Bán kính quay vòng tối thiểu 4,9 m

1.2.5 Phần vận hành

Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau

- Treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu nến (mcpherson), kích thước đòntreo trên của hệ thống treo này giảm về bằng 0 Còn đầu trong của đòn treodưới được liên kết bản lề với dầm ôtô, đầu ngoài liên kết với trục khớp nối dẫnhướng mà điểm liên kết nằm trên đường tâm của trụ xoay đứng Đầu trên củagiảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên vỏ ôtô Phần tử đàn hồi

là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tìvào gối tựa trên vỏ ôtô Trên xe Toyota Vios vì đòn treo dưới chỉ gồm mộtthanh nén nên có bố trí thêm một thanh giằng ổn định Ngoài ra đây là bánh xedẫn hướng nên trụ đứng là vỏ giảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi xequay vòng

- Treo sau là hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi lò xo trụ, vì lò xo trụ chỉ

có khả năng chịu lực theo phương thẳng đứng nên ngoài lò xo trụ phải bố trícác phần tử hướng

- Lốp xe gồm 4 lốp chính và 1 lốp dự phòng, kích thước lốp xe 185/60R15

- Các bộ phận chính đều được lắp đặt trên vỏ xe nên đặc điểm chịu lực của xe

là vỏ chịu lực

1.2.6 Hệ thống điện

- Máy phát: 12V- 65A.

- Động cơ khởi động: kiểu SD 80, công suất 0,8 KW

- Ắc quy(mf): 12V- 35Ah

- Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

- Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu bao gồm: đèn pha, đèn si nhan, đènphanh, đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp suất dầu,đèn báo nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp

- Hệ thống thông gió, sưởi ấm, điều hoà nhiệt độ, bộ gạt nước, rửa kính

- Hệ thống âm thanh gồm có radio, cassette và dàn loa

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios

CHÚ

TOYOTAVIOS 1.5G

TOYOTAVIOS 1.5E

CHƯƠNG 2

ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô

2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

a Công dụng của hệ thống lái ô tô

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

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 cấulái (tăng lực quay của vô lăng để truyền mômen lớn hơn tới các thanh dẫnđộng lái), và các thanh dẫn động lái (truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến cácbánh xe dẫn hướng)

b Phân loại hệ thống lái ô tô

* Theo cách bố trí vành tay lái

- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên trái;

- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên phải

* Theo số lượng cầu dẫn hướng

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước;

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau;

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu

* Theo kết cấu của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái loại trục vít- bánh vít;

- Cơ cấu lái loại trục vít- cung răng;

- Cơ cấu lái loại trục vít- con lăn;

- Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay;

- Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, ê cu, cung răng);

- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng

* Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực

- Hệ thống lái có trợ lực thủy lực;

- Hệ thống lái có trợ lực khí nén;

- Hệ thống lái có trợ lực điện

c Yêu cầu của hệ thống lái ô tô

- Đảm bảo quay vòng ô tô thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên mộtdiện 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 cầuphải 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 lớnhơn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vôlăng

- Đảm bảo tính tùy động

2.1.2 Bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios

Hệ thống lái ô tô Toyota Vios bao gồm : cơ cấu lái, dẫn động lái, trợ lực lái.Sơ

đồ bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios được cho trên hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Toyota Vios.

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.

- Vành lái (vô lăng): vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòngcủa người lái từ vành lái đến trục răng của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái: cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Vios là cơ cấu lái bánh răng trụ vàthanh răng Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển độnggóc của đòn quay đứng và khuyếch đại lực điều khiển trên vành tay lái

- Dẫn động lái: dẫn động lái bao gồm trục lái, thanh ngang, trục rô tuyn, cam quay

Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc của đòn quay đứng thành chuyển động góccủa trục bánh xe dẫn hướng

-Hệ thống trợ lực lái: có nhiệm vụ làm giảm lực điều khiển trên vành tay lái đểgiảm cường độ lao động cho người lái và để tăng tính an toàn của hệ thốngđiều khiển lái

So với hệ thống lái không có trợ lực, cấu tạo chung của hệ thống lái có trợ lựcgồm hai phần chính: phần lái cơ khí có cấu tạo và nguyên lý giống với các hệ thốnglái thông thường, phần trợ lực với các bộ phận chính sau:

- Nguồn năng lượng của trợ lực (Bơm thủy lực)

- Van phân phối (Van điều khiển)

- Cơ cấu chấp hành (Xi lanh lực)

2.2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios

2.2.1 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Vios là loại bánh răng trụ - thanh răng

Hình 2.2 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 côngsuất bé Vỏ của cơ cấu lái được làm bằng gang, trong vỏ có các bộ phận làmviệc 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 năngcủa 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 ổnày dùng một êcu lớn ép chặt các ổ bi, trên vỏ êcu có phớt che bụi Để đảmbảo trục răng quay nhẹ nhàng thanh răng có cấu tạo răng nghiêng, phần cắtrăng 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 phảihoặc sang trái trên hai bạc trượt Sự dịch chuyển của thanh răng được truyềnxuống thanh cam quay qua các đầu thanh răng và đầu thanh lái Cơ cấu lái đặttrên vỏ xe, để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng thì trục răng đặtnghiêng ngược chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ăn khớp của bộtruyền lớn, làm việc êm

Khi quay vành tay lái thông qua trục lái thì trục răng 3 sẽ làm dịchchuyển thanh răng 7 qua trái hoặc phải Hai đầu thanh răng được nối với bánh

xe dẫn hướng qua các khớp cầu và thanh nối sẽ làm quay bánh xe dẫn hướngtương ứng với góc đánh vành tay lái Dẫn hướng thanh răng 5 giúp giữ thanhrăng không bị quay trong vỏ cơ cấu lái Bạc lệch tâm 1 để điều chỉnh ăn khớpgiữa trục vít và thanh răng, còn vít điều chỉnh 4 để điều chỉnh khoảng hở mặtbên

* Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng có các ưu điểm sau:

- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng có tác

dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các thanh ngang như ở các cơ cấulái khác

- Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao

- Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiểntrên vành lái nhẹ

- Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải bảo dưỡng.

Cơ cấu lái kiểu này thì tỉ số truyền có thể thay đổi được Bước răng(khoảng cách giữa các răng) giảm từ từ về hai phía đầu của thanh răng và độsâu bước ăn khớp mà tại đó răng của trục răng ăn khớp với răng của thanhrăng trở nên lớn hơn Vì vậy đường kính ăn khớp thực tế của trục răng giảmkhi nó tiến gần tới hai đầu của thanh răng Điều đó có nghĩa là, cùng với mộtgóc quay của vô lăng như nhau, ở phần giữa của thanh răng, nó sẽ di chuyểnthoải mái hơn so với hai đầu của thanh răng

Như vậy, nếu so sánh tỷ số truyền không đổi tức lực lái tăng khi quay vôlăng thì kiểu có tỷ số truyền thay đổi, có lực lái thay đổi rất ít nên điều khiểnlái rất nhẹ nhàng

2.2.2 Dẫn động lái

Dẫn động lái của xe Toyota Vios bao gồm trục lái chính và các thanh dẫnđộng

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 phíatrên của trục lái chính được làm thon và xẻ hình răng cưa, vô lăng được xiếtvào trục lái bằng một đai ốc

Trục lái của xe Toyota Vios dạng ống lồng liên kết với cơ cấu lái nhờkhớp các đăng

Hình 2.3 Trục lái.

1.Trục lái chính(phía trên); 2.Giá đỡ; 3.Giá đỡ thấp; 4 Ống trục lái;

5 trục lái chính (phía dưới).

- Lực trên vành tay lái khi trên đường xấu không quá 20 KG

Cấu tạo cơ bản của cơ cấu này bao gồm một cặp cữ chặn nghiêng, bulôngkhoá nghiêng, giá đỡ kiểu dễ vỡ, cần nghiêng v.v

Các cữ chặn nghiêng xoay đồng thời với cần nghiêng Khi cần nghiêng ở

vị trí khoá, đỉnh của các cữ chặn nghiêng được nâng lên và đẩy sát vào giá đỡ

dễ vỡ và gá nghiêng, khoá chặt giá đỡ dễ vỡ và bộ gá nghiêng Mặt khác, khicần gạt nghiêng được chuyển sang vị trí tự do thì sẽ loại bỏ sự chệnh lệch độcao của các cữ chặn nghiêng và có thể điều chỉnh trục lái theo hướng thẳngđứng

2.2.3 Trợ lực lái

Hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Vios là hệ thống trợ lực thủy lực.Trong đó van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái Thanh răngcủa cơ cấu lái cũng đồng thời là xy lanh lực của hệ thống trợ lực

- Ưu điểm của kiểu bố trí này là kích thước nhỏ gọn, và có độ nhạy cao

- Nhược điểm của kiểu bố trí này là kết cấu phức tạp, các chi tiết của dẫn độnglái chịu tải trọng lớn

Các chi tiết chính của hệ thống trợ lực thủy lực:

a Bơm thủy lực:

Bơm thủy lực sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Vios làbơm kiểu phiến gạt Bơm thủy lực được đặt phía trên động cơ và được dẫnđộng từ động cơ bằng bộ truyền đai

Hình 2.5 Bơm kiểu phiến gạt.

1 Trục rô to; 2 Rô to; 3 Cánh bơm; 4 Vòng cam; 5 Sau cánh bơm; 6 Van điều khiển lưu lượng; 7 Lỗ tiết lưu; 8.Cửa hút; 9 Cửa xả.

Rô to quay trong một vòng cam được gắn chắc với vỏ bơm Rô to có cácrãnh để gắn các cánh bơm Chu vi vòng ngoài của rô to hình tròn nhưng mặttrong của vòng cam hình ô van do vậy tồn tại một khe hở giữa rô to và vòngcam Cánh gạt sẽ ngăn cách khe hở này để tạo thành một buồng chứa dầu Cánh bơm bị giữ sát vào bề mặt trong của vòng cam bằng lực ly tâm và

áp suất dầu tác động sau cánh bơm, hình thành một phớt dầu ngăn rò rỉ áp suất

từ giữa cánh gạt và vòng cam khi bơm tạo áp suất dầu Dung tích buồng dầu

có thể tăng hoặc giảm khi rô to quay để vận hành bơm Nói cách khác, dungtích của buồng dầu tăng tại cổng hút do vậy dầu từ bình chứa sẽ được hút vàobuồng dầu từ cổng hút Lượng dầu trong buồng chứa giảm bên phía xả và khi

đạt đến 0 thì dầu trước đây được hút vào buồng này bị ép qua cổng xả Có 02cổng hút và 02 cổng xả Do đó, dầu sẽ hút và xả 02 lần trong trong một chu kỳquay của rô to.

b Xi lanh lực

Trên xe Toyota Vios thanh răng đóng vai trò pit tông trợ lực và thanhrăng dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tôngtheo cả hai hướng Trục van phân phối được nối với vô lăng Khi vô lăng ở vịtrí trung gian (xe chạy thẳng) thì van phân phối cũng ở vị trí trung gian Do

đó dầu từ bơm trợ lực lái không vào khoang nào mà quay trở lại bình chứa.Tuy nhiên, khi vô lăng quay theo hướng nào đó thì van phân phối thay đổiđường truyền do vậy dầu chảy vào một trong các buồng Dầu trong buồng đốidiện bị đẩy ra ngoài và chảy về bình chứa theo van phân phối

Hình 2.6 Xi lanh lực trên xe Toyota Vios.

1 Trục van phân phối; 2 Thanh răng; 3 Pít tông; 4 Buồng trái; 5 Buồng phải; 6 phớt dầu.

c Van phân phối

Van phân phối sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Vios làloại van quay Trong van phân phối có phần tử định tâm và phần tử phản lực.Van phân phối được chế tạo với độ chính xác rất cao, trong đó có các van antoàn để tránh cho áp suất dầu tăng quá cao và đảm bảo cho hệ thống lái làmviệc bình thường khi bơm dầu bị hỏng

Hình 2.7 Van phân phối kiểu quay.

1.Thanh xoắn; 2 Trục van; 3 Van quay; 4 Vỏ van phân phối; 5 Trục răng; 6 Chốt cố định; 7 Cửa nạp; 8 Cửa hồi; 9 Miếng hãm (trục răng).

Van phân phối trong cơ cấu lái quyết định đưa dầu từ bơm trợ lực lái đivào buồng nào Trục van phân phối (trên đó tác động mô men vô lăng) và trụcrăng được nối với nhau bằng một thanh xoắn Van quay và trục răng được cốđịnh bằng một chốt và quay liền với nhau Nếu không có áp suất của bơm tácđộng, thanh xoắn sẽ ở trạng thái hoàn toàn xoắn và trục van phân phối và trụcrăng tiếp xúc với nhau ở miếng hãm và mômen của trục van phân phối trựctiếp tác động lên trục răng

 Vị trí quay vòng sang phải

Hình 2.9 Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí quay vòng sang phải.

Khi xe quay vòng sang phải, thanh xoắn bị xoắn và trục van phân phốitheo đó quay sang phải Các lỗ X và Y hạn chế dầu từ bơm để ngăn dòng chảyvào 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 tạolực trợ lái Lúc này, dầu trong buồng xi lanh trái chảy về bình chứa qua ốngnối "C" → cổng "C" → cổng "D" → buồng "D"

 Vị trí quay vòng sang trái

Hình 2.10 Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí quay vòng sang trái.

Khi xe quay vòng sang trái thanh xoắn bị xoắn và trục van phân phốicũng quay sang trái Các lỗ X' và Y' hạn chế dầu từ bơm để chặn dòng chảydầu vào các cổng "B" và"C" Do vậy, dầu chảy từ cổng "C" tới ống nối "C" vàsau đó tới buồng xi lanh trái làm thanh răng dịch chuyển sang phải và tạo lựctrợ lái Lúc này, dầu trong buồng xi lanh phải chảy về bình chứa qua ống nối

"B"→ cổng " B"→ cổng "D"→ buồng "D"

2.2.4 Tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Vios

Muốn giữ nguyên góc quay của xe, người lái ngừng đánh tay lái và giữnguyên lực tác dụng đặt lên vành tay lái Tại thời điểm này thì van phân phối

ở vị trí mở để cung cấp dầu cao áp cho một khoang của xi lanh lực Do có tácdụng của dầu có áp suất cao ở khoang công tác vẫn tiếp tục đẩy xi lanh lựcchuyển động, làm cho thanh răng chuyển động, đồng thời lúc này trục răng

răng sẽ làm trục răng và van phân phối chuyển động cho tới khi van phân phối

ở vị trí trung gian, nối thông khoang công tác của xi lanh lực với đường hồidầu về bình chứa dầu thì dừng lại Lúc này dầu ở hai khoang công tác của xilanh lực có áp suất bằng nhau, xi lanh lực sẽ dừng ở vị trí này, vị trí tương ứngvới góc quay vành tay lái, và góc quay của bánh xe dẫn hướng được giữnguyên, do vậy đảm bảo được tác dụng tùy động trong hệ thống lái tùy theogóc quay vành tay lái Nếu muốn quay vòng với góc quay vòng lớn hơn thìngười lái phải tiếp tục tác dụng quay vành tay lái

Sau khi quay vòng muốn cho xe trở về trạng thái chuyển động thẳngnhanh chóng thì người lái đánh nhẹ vành tay lái ngược với góc quay ban đầu,lúc này dưới tác dụng của áp suất dầu ở buồng phản lực sẽ đưa và giữ vanphân phối ở vị trí trung gian, đảm bảo cho dầu ở các khoang của xi lanh lựcthông nhau và thoát về bình chứa Đồng thời dưới tác dụng của mômen ổnđịnh bánh xe dẫn hướng sẽ làm cho xe nhanh chóng trở về trạng thái chuyểnđộng thẳng

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS

Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái bao gồm tính toán kiểm tra động học của dẫn dộng lái và tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái.

Tính toán kiểm tra động học của dẫn động lái nhằm kiểm tra dẫn động lái theo điều kiện trượt bên của các bánh xe dẫn hướng khi ô tô quay vòng Có hai phương pháp kiểm tra động học hình thang lái là phương pháp hình học và phương pháp đại số.

Tính bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái bao gồm bánh răng trụ, thanh răng, trục lái, thanh lái dọc, thanh lái ngang và các khớp cầu.

3.1 Thông số đầu vào

Thông số đầu vào cho tính toán kiểm tra động học hình thang lái, và tính bền hệ thống lái được cho trong bảng 3.1.

Bảng 3.1 Thông số đầu vào

Chiều dài thanh bên hình thang lái m mm 160

Đường kính vòng đỉnh của trục răng d d mm 50

3.2 Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota Vios

3.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra động học hình thang lái

Theo lý thuyết quay vòng của các bánh xe dẫn hướng: điều kiện quay vòng lý tưởng để các bánh xe không bị trượt bên là:

Cotg i - cotg i =

L

B0

(3.1) Trong đó:

 i – góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên trong (độ);  i – góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng ngoài (độ);

L – chiều dài cơ sở của xe (mm).

Hình 3.1 Sơ đồ quay vòng của ô tô.

Từ hình vẽ 3.1 ta có: góc (GA· E) = α (góc quay của bánh xe dẫn hướng ngoài).

2

0



Như vậy góc quay của bánh xe dẫn hướng trong β bằng góc (·GBE).

Từ đó ta có ứng với các cặp ( i ,  i ) của công thức (3.1) đưa vào hình vẽ trên ta được các giao điểm E i nằm trên đường thẳng GC, thì động học

hình thang lái đã có đảm bảo cho xe quay vòng mà các bánh xe không xảy

ra trượt ngang.

Nhưng thực tế thì các hình thang lái không thoả mãn được điều kiện trên, tức là các giá trị cặp ( i , i ) thực tế không thoả mản điều kiện (3.1) nên các bánh xe dẫn hướng vẫn xảy ra trượt ngang Mức độ trượt ngang càng ít nếu các giao điểm E i tạo ra càng gần đường thẳng GC.

3.2.2 Trình tự tính toán kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học

Hình 3.2 Sơ đồ kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học.

- Vẽ hình thang lái theo tỷ lệ tương ứng.

- Xác định các cặp góc ( i , i ).

- Dựng hình chữ nhật ABCD với: AD = L; CD = B 0

- Xác định các trung điểm G, G’ của AB và CD.

- Nối G với C →GC là đường lý thuyết theo phương trình (3.1).

- Kéo dài các cạnh của các cặp góc ( i , i ) cắt nhau tại các điểm E i

Để hạn chế sự trượt ngang của các bánh xe dẩn hướng thì các điểm

E i càng gần GC càng tốt.

Phương pháp đại số đánh giá mức độ trượt bên thông qua hệ số  i

được xác định theo công thức sau:

 i = B L

i i

i

) sin(

sin sin

* Trình tự kiểm tra như sau:

- Cho các góc quay của bánh xe bên trong những giá trị  i khác nhau.

- Bằng phương pháp đồ thị (hình vẽ) xác định các góc quay α i tương ứng của bánh xe bên ngoài.

Hình 3.3 Các vị trí của hình thang lái.

- Xác định các giá trị của hệ số  i tương ứng với từng cặp góc ( i ,  i ) khác nhau theo công thức (3.2).

- Các giá trị  i càng gần bằng 1 thì khi ô tô quay vòng với các bán kính khác nhau, các bánh xe dẫn hướng không bị trượt bên hoặc có trượt bên không đáng kể.

- Kết quả tính toán cụ thể theo công thức (3.2) được lập thành bảng dưới đây:

Bảng 3.2 Kết quả tính toán góc δ

3.3 Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái

3.3.1 Xác định mômen cản quay vòng

Lực tác động lên vành tay lái của ôtô sẽ đạt giá trị cực đại khi ta quay vòng ôtô tại chỗ Lúc đó mômen cản quay vòng trên bánh xe dẫn hướng M c sẽ bằng tổng số của mômen cản chuyển động M 1 , mômen cản

M 2 do sự trượt lết bánh xe trên mặt đường và mômen cản M 3 gây nên bởi

G bx – Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng

7475

2

14950 2

Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp

và đường sẽ bị lệch đi đối với trục bánh xe Nguyên nhân lệch này là do

sự đàn hồi bên của lốp Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu của trục bánh xe một đoạn X về phía sau Đoạn X được thừa nhận bằng nửa khoảng cách của tâm diện tích tiếp xúc đến rìa ngoài của nó theo công thức sau:

2 2

5

.

0 r r bx

x  (3.5)

 k - hiệu suất của các khớp thanh kéo Chọn  k = 0,8;

 t - hiệu suất của trụ đứng Chọn  t = 0,9.

   0 , 8  0 , 9  0 , 72

* Thay các giá trị M 1 , M 2 , M 3 và  vào công thức (3.3) ta được:

3.3.2 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái

Khi đánh lái trong trường hợp ôtô đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng là lớn nhất Lực lớn nhất đặt lên vành tay lái được xác định theo công thức:

th d c

C vl

i i R

M P

Trong đó:

M c - mômen cản quay vòng M c = 416,3 (Nm);

R - bán kính vành lái R = 0,18 (m);

i c - tỷ số truyền cơ cấu lái i c = 19,5;

 th - hiệu suất thuận của cơ cấu lái  th = 0,6;

i d - tỷ số truyền của truyền động lái i d = 1.

* Thay vào công thức (3.6):

197 , 7

6 , 0 5 , 19 18 , 0

3 , 416

3.3.3 Tính bền cơ cấu lái bánh răng trụ – thanh răng

Đối với loại truyền động bánh răng trụ – thanh răng phải đảm bảo cho các răng có độ bền cao

 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ – thanh răng

20 2 , 3855

- Mômen tác dụng lên bánh răng trụ:

46262 , 4

2

50 2 , 3855

a Ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng:

S H - hệ số an toàn; lấy S H = 1,1;

Z R - hệ số xét ảnh hưởng của độ nhám; Z R = 0,95;