ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ TOYOTA FORTUNER

Khái quát hệ thống lái trên ô tô TOYOTA FORTUNER Hệ thống lái trên ô tô Toyota Fortuner là hệ thống lái có trợ lực lái kiểu bánhrăng thanh răng nên giúp giảm nhẹ lao động cho người lái v

LỜI NÓI ĐẦU

Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí động lực không ngừng phát triển vàđạt được thành tựu to lớn

Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế ngànhcông nghiệp ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển Thể hiện bởicác liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng phát triển rộnglớn 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, củatừng 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 nghiệpôtô đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính năng kỹ thuật rất cao đểđảm bảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô

Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được nhận đề tài ”Khai thác hệ thống láitrên xe TOYOTA FORTUNER” Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống đượcnhững kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ôtô nói chung và hệthống lái của ôtô TOYOTA FORTUNER nói riêng; từ đây có thể đi sâu nghiêncứu về chuyên môn

Tập đồ án này trang bị cho người sử dụng, vận hành ôtô có những kiến thức

cơ bản về hệ thống lái trên ôtô Trong quá trình làm việc của hệ thống lái khôngthể tránh khỏi những hư hỏng hao mòn các chi tiết Vì vậy đề tài này còn đề cậpđến vấn đề bảo dưỡng, sửa chữa

Được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy giáo Nguyễn Chí Thanh, cùng với

sự nổ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này Vì thời gian vàkiến thức có hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhấtđịnh Vì vậy em mong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để đề tài của em

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Chí Thanh Quađây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn đã truyền đạtcho em rất nhiều kiến thức quý bấu trong quá trình học tập ở trường và thời gianlàm đồ án tốt nghiệp

TPHCM, ngày 16 tháng 6 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Tấn Đạt

Mục Lục

Trang

Mục Lục 3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TOYOTA FORTUNER 5

1.1 Mục đích ý nghĩa đề tài 5

1.2 Giới thiệu ô tô TOYOTA FORTUNER 6

1.2.1 Các thông số kỹ thuật chính của ôtô TOYOTA FORTUNER 7

1.2.2 Khái quát hệ thống lái trên ô tô TOYOTA FORTUNER 9

1.3 Lý thuyết chung về hệ thống lái 10

1.3.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 10

1.3.1.1 Công dụng 10

1.3.1.2 Phân loại 10

1.3.1.3 Yêu cầu 11

1.3.2 Liên kết hệ thống lái với hệ thống treo 12

1.3.2.1 Hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 12

1.3.2.2 Hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 13

1.3.3 Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái 14

1.3.3.1 Vô lăng 14

1.3.3.2 Trục lái 14

1.3.3.3 Cơ cấu lái 14

1.3.3.4 Dẫn động lái 14

1.3.3.5 Hình thang lái 15

1.3.3.7 Hình học lái 15

1.3.4 Trợ lực lái 19

1.3.4.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 19

1.3.4.2 Các thông số đánh giá 21

1.3.4.3 Các sơ đồ bố trí 22

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ TOYOTA FORTUNER 26

2.1 Giới thiệu tổng quát về hệ thống lái ô tô Toyota Fortuner 26

2.2 Các thông số kỹ thuật chính của các chi tiết của hệ thống lái ô tô Toyota Fortuner 27

2.3 Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống lái ô tô Toyota Fortuner 29 2.3.1 Vành tay lái 29

2.3.2 Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái Toyota Fortuner 30

2.3.3 Cơ cấu lái 31

2.3.5 Trợ lưc lái 34

2.3.5.1 Bơm thuỷ lực 34

2.3.5.2 Xy lanh lực 35

2.3.5.3 Van phân phối 36

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỂM HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TOYOTA FORTUNER 41

3.1 Các thông số chính của hệ thống lái ô tô TOYOTA FORTUNER 41

3.2 Xác định mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng 42

3.3 Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng 46

3.4 Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái 47

3.4.1 Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ47 3.4.2 Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái khi ô tô phanh với cường độ cao .51

3.5 Tính toán kiểm tra hình thang lái 52

3.5.1 Cơ sở lý thuyết 52

3.5.2 Tính toán kiểm tra động học quay vòng 54

CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ TOYOTA FORTUNER 62

4.1 Chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống lái ôtô TOYOTA FORTUNER và biện pháp khắc phục 62

4.1.1 Độ rơ vành tay lái tăng 62

4.1.2 Lực trên vành tay lái gia tăng hay không đều 63

4.1.3 Áp suất của trợ lực lái thủy lực hệ thống lái không ổn định 63

4.2 Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái ô tô TOYOTA FORTUNER 66

4.2.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 66

4.2.1 Sữa chữa các chi tiết trong hệ thống lái 67

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TOYOTA FORTUNER

1.1 Mục đích ý nghĩa đề tài

Để đảm bảo an toàn khi ôtô 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 tiệncho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng

an toàn cao Mà hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó.Việc quay vòng hay chuyển hướng của ôtô khi gặp các chướng ngại vật trên đườngđòi hỏi hệ thống lái làm việc thật chuẩn xác

Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửachữa 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: Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô Toyota Fortuner mongmuốn đáp ứng một phần nào mục đích đó Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn

đề sau:

- Khảo sát hệ thống lái

- Tính toán kiểm tra

- Bảo dưỡng sửa chữa

Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứukết cấu và nguyên lí làm việc cũng như công dụng, phân loại, yêu cầu chung củacác chi tiết cũng như từng cụm chi tiết Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từngcụm chi tiết đến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảocho ôtô vận hành an toàn trên đường Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đềbảo dưỡng sửa chữa một số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ thống

Đề tài này còn có thể giúp các cơ sở hình thành các tài liệu giảng dạy, đàotạo 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 ô tô 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 phânkhúc việt dã SUV, tạo nên chuẩn mực mới cho những mẫu xe địa hình tại thịtrường ô tô Việt nam Mẫu xe mới toanh này của Toyota cùng với Toyota Altis vàToyota 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 ôtô TOYOTA FORTUNER

Dưới đây là các thông số kỹ thuật chính của ô tô Toyota Fortuner

GIÁ TRỊ

1 Động cơ 2TR-FE ( Xăng ) 2KD-FTV

Độc lập tay đòn kép

1.2.2 Khái quát hệ thống lái trên ô tô TOYOTA FORTUNER

Hệ thống lái trên ô tô Toyota Fortuner là hệ thống lái có trợ lực lái kiểu bánhrăng thanh răng nên giúp giảm nhẹ lao động cho người lái và tăng tính an toàn laođộng Dẫn động hệ thống lái thông qua trục lái, khớp các đăng và các khâu khớptrong hình thang lái, cơ cấu lái và bơm trợ lực lái được bố trí riêng, cơ cấu lái đượcbắt 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 thỏamái 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 10cánh, trên thân bơm có bố trí van an toàn

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 chuyểnđộng theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cầnthiết theo yêu cầu cơ động của xe

1.3.1.2 Phân loại

+ Vô lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho nhữngnước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,

+ Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bêntrái 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;

+ Ngoài ra còn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (cácbánh dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trítrợ lực lái.

- 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 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 giữagóc quay của vô 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 đòn 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 lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tì vào gối tựa trên vỏ ôtô Trên xe Toyota Fortuner vì đòn treo dưới chỉ gồm một thanh nén nên có bố trí thêm một thanh giằng ổn định Ngoài ra đây là bánh xe dẫn hướng nên trụ đứng là

vỏ giảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi xe quay vòng

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 lò xo trụ, vì lò xo trụ chỉ có khả năng chịu lực theo phương thẳng đứng nên ngoài lò 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 cấu lái; 5- Đòn quay đứng; Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay ngang; 8- Cam quay; 9- Cạnh bên của hình thang lái; 10- Đòn kéo

6-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 Vô lăng

Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng

để tạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái Các nan hoa cóthể bố trí đối xứng hoặc không, đều hay không đều tuỳ theo sự thuận tiện khi lái

Bán kính vô lăng được chọn phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chổ ngồi củangười lái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xetải và xe khách cở lớn )

1.3.3.2 Trục lái

Trục lái là một đòn 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 vôlăng, 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 độngquay tròn của vô lăng thành chuyển động góc (lắc) của đòn quay đứng và bảo đảmtăng mô men theo tỷ số truyền yêu cầu

Hình thang lái có nhiều dạng kết cấu khác nhau Đòn ngang có thể cắt rờihay liền tuỳ theo hệ thống treo là độc lập hay phụ thuộc Nhưng dù trường hợp nàothì 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 độnghọc 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 nhờviệc chọn các thông số kỹ thuật của hình thang lái và không có khe hở trong dẫnđộng nhờ sử dụng các bản lề tự động khắc phục khe hở.

Hình 1.5 Sơ đồ hình thang lái

Hình 1.6 Góc doãng

1.3.3.7.2 Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng ( Góc Caster )

Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: là sự nghiêng về phía trước hoặc phíasau của trục xoay so với đường thẳng góc với mặt đường Nếu đầu trên trục xoaynghiêng ra phía sau bánh xe ta có độ nghiêng dọc dương Nếu đầu trên trục xoaynghiêng 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

1.3.3.7.3 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 từđầu xe

+ Tác dụng góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng:

- Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng có tác dụng làm giảm mômen cảnquay vòng, tức là giảm khoảng cách từ tâm trụ xoay đứng đến điểm tiếp xúc củabánh xe với mặt đường

- Ô tô có khả năng tự ổn định trở về vị trạng thái chuyển động thẳng

- Khi ô tô quay vòng với góc quay vành tay lái lớn (bán kính quay vòngcàng nhỏ), lực tác động lên vành tay lái càng lớn, tức tạo điều kiện cảm nhận đượcmức độ quay vòng của ô tô trên vành tay lái và khả năng trả về chuyển động thẳngcàng lớn

Hình 1.9 Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng

1.3.3.7.4 Độ chụm bánh xe ( Góc Toe )

Khi phía trước của hai bánh xe gần nhau hơn phía sau của hai bánh xe khinhìn 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

+ 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 láiđảm bảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bịlao sang một bên

Sử dụng trợ lực lái có nhược điểm là lốp mòn nhanh hơn (do lạm dụngcường hoá để quay vòng tại chỗ), kết cấu hệ thống lái phức tạp hơn và tăng khốilượng công việc bảo dưỡng

Theo sơ đồ bố trí phân ra làm 4 dạng:

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xylanh lực được bố trí chung thành mộtcụm;

+ 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

1.3.4.1.2 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 láinặng hơn

+ Thời gian chậm tác dụng nhỏ

+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa góc quay vô lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng

+ Khi sức cản quay vòng tăng lên thì lực yêu cầu tác dụng lên vô lăng cũngtăng 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 nổthì người lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết củaxe

1.3.4.2 Các thông số đánh giá

- Chỉ số hiệu dụng trợ lực:

Khq =

h l

l c

l

p p

p p

Pc- lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có trợ lực trong những điều kiện quayvòng như trên;

- Chỉ số phản lực của trợ lực lên vành tay lái:

Trong bộ trợ lực hiện nay  = 0,02- 0,05 [N/Nm].N/Nm]

- Độ nhạy: độ nhạy của trợ lực lái đặc trưng bằng lực tác dụng lên vô lăng

1.3.4.3 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 cụmnhư trên hình 1.11

+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung nhưtrên 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 nhưtrên 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:

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ

TOYOTA FORTUNER 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 trợlực thuỷ lực và dẫn động lái Trên ôtô Toyota Fortuner 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 đếntăng 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 lựccòn làm tăng tính an toàn 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 đượctruyền 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,

còn làm tăng tính an toàn 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 hợplàm tăng sự thoải mái cho người lái

Cơ cấu lái là loại bánh răng-thanh răng Loại này có kết cấu nhỏ gọn, tỷ sốtruyền 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 của hệ thống lái ô tô Toyota Fortuner

Dưới đây là bảng thông số kỹ thuật chính của các chi tiết trong hệ thống lái

ô tô Toyota Fortuner

Bảng 2.a Các thông số kỹ thuật chính của các chi tiết trong hệ thống lái ô tô

răng

2.3 Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống lái ô tô Toyota Fortuner

Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điềukhiển còi, túi khí an toàn

Hình 2.3 Túi khí an toàn

Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nylon phủneoprene, được xếp lại và đặt trong phần giữa của vành tay lái Khi xe đâm thẳngvào một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnh khắc để hìnhthành một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái.Túi khí an toàn chỉ được sửdụng 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 truyềnmomen lái từ vô lăng đến cơ cấu lái Một trục lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái vàcác bộ phận bao che trục lái Trục lái trên xe Toyota Fortuner có cấu tạo phức tạphơn nó cho phép thay đổi độ nghiêng của vành tay lái hoặc cho phép trụ lái chùmngắn lại khi người lái va đập trong trường hợp xảy ra tai nạn để hạn chế tác hại đốivới người lái Ngoài ra trụ lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ôtô như :cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điều khiển hộp số, hệthống dây điện và các đầu nối điện,

- Trục các đăng là bộ phận nối chuyển tiếp giữa trục lái và cơ cấu lái Trêntrục các đăng có khớp nối chữ thập Khớp chữ thập cho phép có độ lệch giữa trụclái 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 luôn chức năng của thanh láingang trong hình thang lái Trục răng được chế tạo bằng thép, trục răng quay trơnnhờ 2 ổ bi đặt trong vỏ của cơ cấu lái Điều chỉnh các ổ này dùng một êcu lớn épchặt các ổ bi, trên vỏ êcu có phớt che bụi Để đảm bảo trục răng quay nhẹ nhàngthanh 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 thanhrăng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên hai bạc trượt Sự dịchchuyển 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 truyềnrăng nghiêng thì trục răng đặt nghiêng ngược chiều nghiêng của thanh răng, nhờvậy sự ăn khớp của bộ truyền lớn, làm việc êm

Khi quay vành tay lái thông qua trục lái thì trục răng 3 sẽ làm dịch chuyểnthanh răng 7 qua trái hoặc phải Hai đầu thanh răng được nối với bánh xe dẫnhướng qua các khớp cầu và thanh nối sẽ làm quay bánh xe dẫn hướng tương ứngvới góc đánh vành tay lái Dẫn hướng thanh răng 5 giúp giữ thanh răng không bịquay trong vỏ cơ cấu lái Bạc lệch tâm 1 để điều chỉnh ăn khớp giữa trục vít vàthanh răng, còn vít điều chỉnh 4 để điều chỉnh khoảng hở mặt bên

* 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 cấu lái 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 khiển trênvành 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 (khoảngcách giữa các răng) giảm từ từ về hai phía đầu của thanh răng và độ sâu bước ănkhớp mà tại đó răng của trục răng ăn khớp với răng của thanh răng trở nên lớn hơn

Vì vậy đường kính ăn khớp thực tế của trục răng giảm khi nó tiến gần tới hai đầucủa thanh răng Điều đó có nghĩa là, cùng với một góc quay của vô lăng như nhau,

ở phần giữa của thanh răng, nó sẽ di chuyển thoải mái hơn so với hai đầu của thanhrăng

Như vậy, nếu so sánh tỷ số truyền không đổi tức lực lái tăng khi quay vô lăngthì kiểu có tỷ số truyền thay đổi, có lực lái thay đổi rất ít nên điều khiển lái rất nhẹnhàng

2.3.4 Dẫn động lái

Dẫn động lái trên ôtô Toyota Fortuner bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ

cơ cấu lái đến ngỗng quay của các bánh xe Bộ phận cơ bản và quan trọng nhất củadẫn động lái là hình thang lái, được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang, và các cạnhbên Nó có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe không bịtrượt lê khi quay vòng Do đó làm giảm mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất vàtăng tính ổn định khi quay vòng

Hình 2.6 Kết cấu khớp cầu của thanh kéo bên ( ru-tuyn ngoài)

1- Vòng kẹp; 2- Bạc lót; 3- Khớp cầu; 4- Cao su giảm chấn; 5- Lò xo.

2.3.5 Trợ lưc lái

2.3.5.1 Bơm thuỷ lực

Bơm thủy lực sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Fortuner là

bơm kiểu phiến gạt Bơm thủy lực được đặt phía trên động cơ và được dẫn động từđộng cơ bằng bộ truyền đai

Hình 2.7 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.

Nguyên lý hoạt động của bơm trợ lực thủy lực:

Rô to quay trong một vòng cam được gắn chắc với vỏ bơm Rô to có các rãnh

để gắn các cánh bơm Chu vi vòng ngoài của rô to hình tròn nhưng mặt trong củavòng cam hình ô van do vậy tồn tại một khe hở giữa rô to và vòng cam 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 từgiữa cánh gạt và vòng cam khi bơm tạo áp suất dầu Dung tích buồng dầu có thểtăng hoặc giảm khi rô to quay để vận hành bơm Nói cách khác, dung tích củabuồng dầu tăng tại cổng hút do vậy dầu từ bình chứa sẽ được hút vào buồng dầu từcổng hút Lượng dầu trong buồng chứa giảm bên phía xả và khi đạt đến 0 thì dầutrước đây được hút vào buồng này bị ép qua cổng xả Có 02 cổng hút và 02 cổng

xả Do đó, dầu sẽ hút và xả 02 lần trong trong một chu kỳ quay của rô to

2.3.5.2 Xy lanh lực

Trên xe Toyota Fortuner thanh răng cán pit tông trợ lực và thanh răng dịchchuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tông theo cả haihướng Trục van phân phối được nối với vô lăng Khi vô lăng ở vị trí trung gian(xe chạy thẳng) thì van phân phối cũng ở vị trí trung gian Do đó dầu từ bơm trợlực lái không vào khoang nào mà quay trở lại bình chứa Tuy nhiên, khi vô lăngquay theo hướng nào đó thì van phân phối thay đổi đường truyền do vậy dầu chảyvào một trong các buồng Dầu trong buồng đối diện bị đẩy ra ngoài và chảy vềbình chứa theo van phân phối

Hình 2.8 Xi lanh lực trên xe Toyota Fortuner.

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

phớt dầu.

2.3.5.3 Van phân phối

Van phân phối sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Fortuner làloại van quay Trong van phân phối có phần tử định tâm và phần tử phản lực Vanphân phối được chế tạo với độ chính xác rất cao, trong đó có các van an toàn đểtránh cho áp suất dầu tăng quá cao và đảm bảo cho hệ thống lái làm việc bìnhthường khi bơm dầu bị hỏng

Hình 2.9 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 đi vàobuồng nào Trục van phân phối (trên đó tác động mô men vô lăng) và trục răngđược nối với nhau bằng một thanh xoắn Van quay và trục răng được cố định bằngmột chốt và quay liền với nhau Nếu không có áp suất của bơm tác động, thanhxoắn sẽ ở trạng thái hoàn toàn xoắn và trục van phân phối và trục răng tiếp xúc vớinhau ở miếng hãm và mômen của trục van phân phối trực tiếp tác động lên trụcrăng

Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.10 Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí trung gian.

Khi trục van phân phối không quay 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 ápsuất nên không có lực trợ lái

 Vị trí quay vòng sang phải

Hình 2.11 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 phối theo đóquay sang phải Các lỗ X và Y hạn chế dầu từ bơm để ngăn dòng chảy vào cáccổng "C"và cổng "D" Kết quả là dầu chảy từ cổng"B" tới ống nối "B" và sau đótới buồng xi lanh phải, làm thanh răng dịch chuyển sang trái và tạo lực trợ lái Lúcnày, dầu trong buồng xi lanh trái chảy về bình chứa qua ống nối "C" → cổng "C"

→ cổng "D" → buồng "D"