Khai thác kỹ thuật hệ thống lái xe toyota corolla altis 2004

Hệ thống lái có chức năng tiếp nhận tác động của người điều khiển, thông qua các cơ cấu dẫn động thực hiện điều khiển các bánh xe chuyển động theo quỹ đạo mong muốnviệc điều khiển này ph

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI………4 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống lái 4

1.1.1 Công dụng hệ thống lái 4

1.1.2 Phân loại hệ thống lái 4

1.1.3 Yêu cầu hệ thống lái 5

1.2 Cấu tạo các chi tiết chủ yếu hệ thống lái 6

1.2.1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái 6

1.2.2 Cấu tạo các chi tiết hệ thống lái7

1.2.2.1 Vành tay lái và trục lái 7

2.2.2.2 Nguyên lý làm việc của trục lái 24

2.2.3 Kết cấu cơ cấu lái 25

2.2.3.1 Cơ cấu lái 25

2.2.3.2 Nguyên lý làm việc của cơ cấu lái……… ……… 26

2.3.1 Các thông số chính của hệ thống lái ô tô Toyota Corolla Altis 2004 31

2.3.2 Xác định mômen cản quay vòng và lực lái lớn nhất 31

2.3.3 Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng 34

2.3.4 Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái 35

2.3.4.1 Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ 35

2.3.4.2 Tính bền đòn quay đứng 35

2.3.4.4 Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái khi ô tô phanh với cường độ cao 37

2.3.5 Tính toán kiểm tra hình thang lái 38

CHƯƠNG 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE

41

3.1 Cơ sở lý thuyết 41

3.2 Quy trình tháo lắp hệ thống lái xe Toyota Corolla Altis 2004 41

3.2.2 Tháo cơ cấu lái và hình thang lái 45

3.3 Bảo dưỡng hệ thống lái xe Toyota Corolla Altis 2004 48

3.3.1 Vành tay lái 48

3.3.2 Cơ cấu lái 48

3.3.3 Hình thang lái 49

3.3.4 Trợ lực lái 50

3.3.5 Kiểm tra điều chỉnh độ chụm bánh xe 50

3.3.6 Kiểm tra độ đảo vành bánh xe 51

3.4 Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái xe Toyota Corolla Altis 2004……… 51

54

MỞ ĐẦU

Trong nền kinh tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao thôngvận tải ngày càng lớn Vai trò quan trọng của ôtô ngày càng được khẳng định vì ôtô cókhả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hoá trên nhiều loại địa hình khácnhau Ngành 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 càng phát triểnrộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: TOYOTA, FORD,DAEWOO, KIA,MAZDA, HUYNDAI…

Một vấn đề lớn đặt ra đó là việc nắm vững lý thuyết, kết cấu của các loại xe,củatừng hệ thống trên xe để từ đó khai thác và sử dụng xe một cách có hiệu quả cao, đáp ứngyêu cầu giữ tốt, dùng bền, an toàn, tiết kiệm

Một trong những hệ thống quan trọng của ô tô là hệ thống lái.Xuất phát từ những

yêu cầu và đặc điểm đó, em đã lựa chọn đề tài: “Khai thác kỹ thuật hệ thống lái xe Toyota Corolla Altis 2004” Đề tài bao gồm 3 phần chính như sau:

- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI

- CHƯƠNG 2: KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE COROLLA ALTIS 2004

- CHƯƠNG 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE COROLLA ALTIS 2004

Sau khi được nhận đề tài này, với sự hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của thầy

Nguyễn Thành Nam, các thầy trong bộ môn và các bạn, em đã hoàn thành đồ án tốt

nghiệp của mình Tuy nhiên, do trình độ và thời gian tìm hiểu còn nhiều hạn chế, kínhmong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn để đề tài được hoàn thiệnhơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày….tháng….năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tuấn Anh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUANHỆ THỐNG LÁI1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống lái

1.1.1 Công dụng hệ thống lái

Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của xe, đảm bảo giữ nguyênhoặc thay đổi hướng chuyển động của ô tô ở một vị trí nào đó

Hệ thống lái có chức năng tiếp nhận tác động của người điều khiển, thông qua các

cơ cấu dẫn động thực hiện điều khiển các bánh xe chuyển động theo quỹ đạo mong muốnviệc điều khiển này phải đảm bảo tính linh hoạt nhanh chóng và chính xác

Hệ thống lái thông dụng bao gồm cơ cấu điều khiển (vành lái, trục lái), cơ cấu lái vàcác đòn dẫn động tạo khả năng chuyển hướng cho các bánh xe xung quanh trụ đứng.Trong quá trình chuyển động, hệ thống lái có ý nghĩa quan trọng thông qua việcnâng cao an toàn điều khiển và chất lượng chuyển động do vậy hệ thống lái ngày càngđược hoàn thiện nhất là khi xe chạy đạt tốc độ lớn

1.1.2 Phân loại hệ thống lái

Hệ thống lái có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau:

- Theo phương pháp chuyển hướng:

+ Chuyển hướng bánh xe dẫn hướng phía trước (2WS - Wheel steering)

+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu sau

+ Chuyển hướng tất cả các bánh xe dẫn hướng phía trước, phía sau (4WS)

+ Chuyển hướng cầu xe: xe rơmooc

+ Chuyển hướng thân xe: máy công trình

- Theo cách bố trí vành tay lái:

+ Bố trí vành tay lái bên trái (đối với các nước có luật giao thông quy định chiềuchuyển động bên phải)

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí vành tay lái bên trái.

+ Bố trí vành tay lái bên phải (khi chiều chuyển động bên trái như ở nước Anh,Thụy Điển, Nhật,

- Theo kết cấu của hệ thống đòn dẫn động lái:

+ Phù hợp với hệ thống treo phụ thuộc

+ Phù hợp với hệ thống treo độc lập

- Theo cách biến đổi kiểu truyền động (phụ thuộc vào kết cấu cơ cấu lái):

+ Biến chuyển động quay của hệ thống điều khiển thành chuyển động quay của cácđòn

 Trục vít – bánh vít

 Trục vít – êcu bi

+ Biến chuyển động quay của hệ thống điều khiển thành chuyển động tịnh tiến củađòn điều khiển: Bánh răng (trục răng) – thanh răng

1.1.3 Yêu cầu hệ thống lái

- Khi xe quay vòng trên đường gấp khúc và hẹp thì hệ thống lái phải xoay đượcbánh trước chắc chắn, dễ dàng và êm dịu

- Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái

- Đảm bảo động lực học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng tránh trượt lêgây mòn lốp

- Hệ thống lái phải có khả năng ngăn được các va đập của các bánh xe dẫn hướnglên vành lái

- Giữ cho xe chuyển động thẳng và ổn định.

- Trợ lực phải đảm bảo chính xác tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa

sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng

- Cần có sự phối hợp bố trí giữa cơ cấu lái và hệ thông treo trước để tránh dao độngcưỡng bức

- Hệ thống lái phải bố trí sao cho thụân tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa

- Độ bền, tuổi thọ và độ tin cậy cao

1.2 Cấu tạo các chi tiết chủ yếu hệ thống lái

- Hệ thống lái trên xe con:

Hình 1.3 Hệ thống lái trên xe con 1.2.1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái

a Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái trên hệ thống treo phụ thuộc

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái trên hệ thống treo phụ thuộc.

1:Vành tay lái; 2: Trục lái; 3:Cơ cấu lái; 4: Đòn quay đứng; 5:Đòn quay dọc; 6 :Đòn quay trên; 7,9:Đòn quay bên; 8:Đòn ngang liên kết; 10:Dầm cầu; 11,12:Bánh xe dẫn

hướng.

Trong trường hợp tổng quát, hệ thống lái gồm có vành lái - trục lái, cơ cấu lái hệdẫn động lái, bộ phận trợ lực lái, giảm chấn (nếu có)

b Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái trên hệ thống treo độc lập

Hình 1.5 Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái trên hệ thống treo độc lập.

1,11: Ngõng trục bánh xe; 2: Khớp cầu trên; 3,12,13,14,15: Đòn dẫn động lái(Hình thang lái); 4: Giá đỡ trục quay phụ; 5,9: Giá đỡ hệ thống lái; 6: Cơ cấu lái; 7: Trục lái;

8: Vành lái; 10: Đầu nối đòn dẫn động

Trên hệ thống treo độc lập hai bên bánh xe dịch chuyển độc lập nhau, do vậy dẫnđộng lái phải đảm bảo không ảnh hưởng đến khả năng dịch chuyển của hệ thống treođồng thời vẫn đảm bảo chuyển hướng được các bánh xe dẫn hướng ở hai bên trên cầutrước Để thoả mãn điều này, dẫn động lái trên hệ thống treo độc lập sử dụng các loại đònchia cắt, về mặt nguyên tắc các đòn dẫn động đều thoả mãn quan hệ động học Ackerman

và vẫn có hình dáng cơ bản là hình thang lái Đantô

1.2.2 Cấu tạo các chi tiết hệ thống lái

1.2.2.1 Vành tay lái và trục lái

Vành tay lái có nhiệm vụ tạo ra mômen điều khiển tác động lên hệ thống lái Vànhtay lái có dạng hình tròn, co lan hoa bố trí đều hay không đều bên trong của vành lái.Mômen điều khiển này có giá trị bằng lực người lái tác động nhân với bán kính vành lái.Trên vành tay lái và trục lái thường bố trí các thiết bị điều khiển phục vụ quá trình điềukhiển, sử dụng ô tô như: Còi, túi khí, công tắc điện điều khiển đèn, gạt nước mưa

Hình 1.6 Vô lăng tay lái và trục lái ( xe con) 1: Vành tay lái; 2: Ống trượt trục lái; 3: Trục lái; 4: Cơ cấu trượt trục lái

Trục lái có nhiệm vụ truyền mômen điều khiển từ vành lái đến cơ cấu lái.Trục láithường có hai loại: Trục lái có thể thay đổi góc nghiêng và trục lái không thay đổi đượcgóc nghiêng

+ Trục lái có thể thay đổi góc nghiêng: Giúp cho lái xe điều chỉnh góc vô lăng sovới phương thẳng đứng tùy theo khổ người và sở thích của lái xe

+ Trục lái không thay đổi được góc nghiêng (trục lái trượt): Giúp cho lái xe dịchchuyển vô lăng theo phương dọc trục tùy theo khổ người và sở thích của lái xe

Hình 1.7 Trục lái thay đổi được góc nghiêng và không thay đổi được

1.2.2.2 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái thông dụng hiện nay vẫn là bộ truyền cơ khí cho tỷ số truyền lớn Cơ cấulái được bắt chặt với khung xe, nằm ở gần cầu trước dẫn hướng có nhiệm vụnhận chuyểnđộng từ trục lái, thông qua bộ biến đổi tỷ số truyền lớn làm thay đổi mômen điều khiểntác động lên các đòn của hệ thống dẫn động để chuyển hướng các bánh xe dẫn hướng Đểthoả mãn điều kiện trên hiện nay trên ôtô sử dụng các loại cơ cấu lái sau:

Các loại cơ cấu lái thường được sử dụng:

- Cơ cấu lái trục vít chốt quay:

Cơ cấu lái trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu cho trước Đểtăng hiệu suất của cơ cấu lái, giảm độ mòn của trục vít và chốt quay thì chốt được đặttrong ổ bi

- Cơ cấu lái trục vít chốt quay có 2 loại:

+ Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay

+ Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay

Hình 1.8 Cơ cấu lái trục vít chốt quay.

- Cơ cấu lái trục vít con lăn:

Trên các loại xe trước kia, cơ cấu lái này thường được dùng rộng rãi trên các loại ô

tô với những ưu điểm: Cho tỷ số truyền lớn, kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sửa chữa, dễbảo dưỡng sửa chữa giá thành thấp Nhược điểm là khó khăn cho việc bố trí trợ lực lái

Hình 1.9 Cấu tạo cơ cấu lái trục vít con lăn.

1,5: Ổ bi đỡ trục vít;2: Trục vít; 3: Ốc đổ dầu; 4: vỏ cơ cấu lái ;6: Trục con lăn; 7: Ổ bi kim;8: Con lăn; 9: Trục bị động;10: Đòn quay đứng; 11:Khớp cầu liên kết đòn quay

đứng với đòn kéo dọc;12: Giá đỡ cơ cấu lái; 13: Đệm điều chỉnh độ dơ trục vít;14: Nắp

đậy; 15,16: Đai ốc và đệm điều chỉnh độ dơ trục bị động

Hình 1.10 Cấu tạo cơ cấu lái trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

1: Cung răng và trục bị động; 2,13,19: Vòng làm kín; 3: Ổ thanh lăn kim;4,12,14: Nắp; 5: Đai ốc hãm; 6: Vít điều chỉnh; 7: Ốc xả dầu; 8: Đai ốc điều chỉnh9: Tấm chặn; 10: Bulông; 11: Chốt của đai ốc;15: Ổ bi; 16: Vỏ cơ cấu lái; 17: Trục vít; 18: Nút đổ dầu;

20: đai ốc thanh rang

- Cơ cấu lái trục vít– êcubi – thanh răng – cung răng:

Trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn, trục vít quanh tâm và êcu bi ôm ngoài trục vítthông qua các viên bi ăn khớp tạo nên bộ truyền trục vít – êcu bên ngoài êcu có các răngdạng thanh răng, trục bị động mang theo cung răng ăn khớp với thanh răng tạo thành bộtruyền thanh răng bánh răng Trục vít đóng vai trò chủ động và cung răng đóng vai trò bịđộng

Hệ thống trợ lực của cơ cấu lái này cũng tương tự như của cơ cấu lái bánh răng –thanh răng Việc hỗ trợ cũng được thực hiện bằng cách đưa dòng chất lỏng áp suất caovào một phía của khối kim loại

- Cơ cấu lái thanh răng - bánh rang:

Gồm bánh răng liền trục (trục răng) ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanhrăng, đầu dưới và đầu trên của trục răng được lắp trên các ổ bi Điều chỉnh các ổ nàydùng một êcu lớn ép chặt các ổ bi trên trên vỏ êcu đó, có phớt che bụi đảm bảo trục răngquay 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

Các ưu điểm của cơ cấu lái trục răng - thanh răng :

+) Cơ cấu đơn giản, gọn nhẹ Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng tác dụngnhư thanh dẫn động lái nên không cần các thanh như cơ cấu dẫn động khác

+) Có độ nhạy cao vì ăn khớp các bánh răng

+)Hiệu suất cao nên tay lái nhẹ

+) Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên không cần phải bảo dưỡng

Cặp bánh răng – thanh răng làm hai nhiệm vụ:

Chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển động thẳng cần thiết

để làm đổi hướng bánh xe

Nó cung cấp một sự giảm tốc, tăng lực để làm đổi hướng các bánh xe dễ dàng vàchính xác hơn

Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụng phổ biếntrên các xe ô tô du lịch và xe tải nhỏ, xe SUV Nó là một cơ cấu cơ khí khá đơn giản.Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ốngkim loại Một thanh nối (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh rang

Một số chiếc xe có hộp số với tỷ số thay đổi được, vẫn sử dụng bộ bánh răngthanh răng nhưng có bước răng ở phần giữa và phần bên ngoài khác nhau (bước răng

là số răng trên một đơn vị độ dài) Điều này làm cho chiếc xe có phản ứng nhanh hơnkhi bác tài bắt đầu đánh lái nhưng lại giảm được lực khi các bánh xe gần ở vị trí hạnchế

Hình 1.11 Kết cấu cơ cấu lái trục răng - thanh răng 1: Đai ốc hãm; 2: Vòng chặn; 3: Đai ốc điều chỉnh; 4: ổ bi đỡ trên trục;

5: Trục răng; 6 ổ bi đỡ đầu trục răng; 7: Đai ốc điều chỉnh; 8:Bạc tỳ; 9:Lò xo nén; 10: Đai ốc hãm; 11: Thanh răng; 12: Vỏ ngoài thanh răng; 13: Bạc dẫn hướng thanh răng;

14: Đòn ngang bên chuyển hướng bánh xe; 15: Đai giữ; 16: Bọc cao su; 17: Đai ốc

hãm; 18: khoá kẹp; 19: Đầu ngoài đòn ngang bên chuyển hướng.

1.2.2.3.Hệ thốngdẫn động lái

Dẫn động lái đảm nhận chức năng nhận chuyển động từ cơ cấu lái đến bánh xe dẫnhướng, đảm bảo quan hệ giữa các góc quay của bánh xe dẫn hướng khi thực hiện quayvòng để không xẩy ra sự trượt bên ở tất cả các bánh xe đồng thời tạo nên liên kết giữa cácbánh xe dẫn hướng

- Sơ đồ dẫn động lái trên hệ thống treo phụ thuộc

Hình 1.12 Sơ đồ hình thang lái trên hệ thống treo phụ thuộc.

- Sơ đồ động lái trên hệ thống treo độc lập

Hình 1.13 Sơ đồ hình thang lái trên hệ thống treo độc lập

1: Đòn quay; 2: Đòn đỡ; 3: Thanh ngang

Bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái là hình thang lái có nhiệm vụ đảm bảođộng học các bánh xe dẫn hướng của ô tô làm cho lốp xe khỏi bị trượt lê khi lái lốp bịmòn Ngoài ra kết cấu của hình thang lái còn phải phù hợp với bộ dẫn hướng của hệthống treo, để khi bánh xe chuyển hướng dao động thẳng đứng thì không ảnh hưởng đếnđộng học của dẫn động lái

1.2.2.4 Các góc đặt cụm bánh xe dẫn hướng

Để tránh trường hợp người lái tác động liên tục lên vô lăng để giữa xe ở trạng tháichạy thẳng, hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn quay vòng xe ,các bánh xe được lắpvới thân xe các góc nhất định Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe Nếugóc đặt bánh xe không đúng thì có thể dẫn đến các hiện tượng như: Khó lái, tính ổn địnhlái kém, tuổi thọ lốp giảm

a) Góc camber ( góc nghiêng ngang của bánh xe )

Góc nghiêng ngang của bánh xe là góc được xác định trong mặt phẳng ngang của

xe tạo nên bởi mặt phẳng dọc đi qua tâm bánh xe với phương thẳng đứng và được đobằng độ

Trên các xe hiện nay, góc nghiêng ngang bánh xe có giá trị từ 1/2 đến 10 ,được gọi

là dương khi nghiêng ra ngoài và ngược lại gọi là âm Trên một số loại xe góc này còn cógiá trị bằng không

Hình 1.14 Góc Camber

*Camber âm:

Giả sử có một tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe nghiêng thì sẽ sinh ra mộtlực theo phương nằm ngang Lực này gọi là lực đẩy ngang, nó tác động theo chiều vàotrong khi bánh xe có camber âm Và ra ngoài khi có camber dương Khi xe chạy trênđoạn đường vòng vì xe có xu hướng nghiêng ra phía ngoài, nên camber của lốp trở lêndương hơn và lực đẩy ngang trên xe cũng giảm xuống, lực quay vòng cũng bị giảm

xuống Trường hợp này nếu xe có góc camber âm thì bánh xe sẽ được giữ không bịnghiêng dương khi chạy vào đường vòng và duy trì lực quay vòng thích hợp.

Hình 1.15 Mô tả camber âm khi xe quay vòng.

Khi xe chạy vào đường vòng lực đẩy ngang ở các lốp xe phía ngoài sẽ có tác dụnglàm giảm lực quay vòng, lực ly tâm làm cho xe nghiêng đi vì tác động của các lò xo hệthống treo làm thay đổi góc camber

 Camber bằng không và camber dương:

Lý do chính để chấp nhận góc camber bằng không là nó giúp cho lốp xe mòn đều.Nếu bánh xe có góc camber dương hoặc âm thì góc nghiêng của bánh xe so với mặtđường sẽ làm cho bán kính quay vòng của phía trong và phía ngoài khác nhau dẫn tớihiện tượng làm cho lốp mòn không đều

Hình 1.16 Camber bằng không và camber dương khi tải trọng tác dụng.

 Ưu điểm của camber dương:

- Làm giảm tải trọng thẳng đứng, trong trường hợp góc camber bằng không tải trọngtác dụng lên trục bánh xe theo hướng F’ Khi camber dương tải trọng F’ chuyển thành Ftác dụng theo hướng cam lái, nhờ đó mômen tác dụng lên trục bánh xe và cam lái giảmxuống

- Ngăn ngừa bánh xe tuột khỏi trục, tải trọng F tác dụng vào bánh xe chia làm haithành phần F1và F2 F2 là lực theo chiều trục và có xu hướng đẩy bánh xe vào phíatrong giữ cho bánh xe không bị trượt ra khỏi trục

- Ngăn ngừa phát sinh camber âm ngoài ý muốn do tải trọng, giữ cho phía trên củabánh xe không bị nghiêng về phía trong, do sự biến dạng của các bộ phận trên hệ thốngtreo và bạc lót, gây ra bởi trọng lượng của hàng và hành khách

- Giảm lực lái

b) Góc caster và khoảng caster:

Góc caster có ảnh hưởng đến độ ổn định khi xe chạy trên đường thẳng, còn khoảngcaster ảnh hưởng đến tính năng hồi vị bánh xe sau khi chạy xe trên đường vòng

Hình 1.17 Góc caster và khoảng caster

Góc caster là góc nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trục xoay đứng, góccaster được xác định bằng góc nghiêng của trục xoay đứng và đường thẳng đứng nhìn từcạnh xe.

Khi trục xoay đứng nghiêng về phía sau thì được gọi là góc caster dương, cònnghiêng về phía sau thì gọi là góc caster âm

Khoảng cách từ giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng và mặt đường đến tâmđiểm tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường được gọi là khoảng caster của trục quay đứng

c) Góc Kingpin ( Góc nghiêng ngang của trụ đứng )

Góc lệch được tạo thành giữa trục xoay đứng và đường thẳng đứng gọi là góckingpin hay còn gọi là góc nghiêng trục lái

Toe là góc quan trọng nhằm làm giảm mài mòn cho lốp và duy trì trạng thái chuyển động của xe Tùy thuộc vào đặc điểm riêng của hệ thống treo, mà ta điều chỉnh hệ thống lái để đặt được góc Toe là chụm vào hay mở ra Góc chụm vào quá lớn dẫn đến mài mòn lốp, góc chum ra lớn sẽ vấn đề cho ổn định của xe

Hình 1.18.Góc nghiêng ngang trục lái.

Vai trò của góc kingpin là làm giảm lực đánh lái, vì bánh xe quay sang trái hoặcphải với tâm quay là trục xoay đứng còn bán kính quay là khoảng lệch, nên khoảng lệchcàng lớn thì mômen cản quay càng lớn (do sức cản quay của lốp xe), vì vậy lực lái cũngtăng lên Để giảm bớt lực lái có thể giảm độ lệch bằng 2 cách: Làm nghiêng trục xoayđứng hoặc làm lốp có góc camber dương

Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc kingpin sẽ làm cho các bánhxe tự độngquay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng do có mô men phảnlực (gọi là mô menngược) tác dụng từ mặt đường lên bánh xe Giá trị của mômen ngược phụ thuộc vào độlớn của góc kingpin

d) Độ chụm:

Độ chụm là độ lệch của phần trước và phần sau bánh xe khi nhìn từ trên xuống Góclệch của bánh xe được gọi là góc chụm Khi phần phía trước của các bánh xe gần nhauhơn so với phần phía sau thì được gọi là độ chụm, còn ngược lại nếu phần phía sau củacác bánh xe gần nhau hơn so với phần phía trước thì được gọi là độ choãi.

Hình 1.19 Góc chụm của xe

Thông thường mục đích ban đầu của góc chụm là khử bỏ lực đẩy ngang do góccamber tạo ra, vì vậy góc chụm ngăn ngừa bánh xe mở ra hai bên khi có camber dương,mục đích góc chụm đảm bảo độ ổn định chạy trên đường thẳng, khi xe chạy trên đườngnghiêng thân xe nghiêng về một bên, khi đó xe có khuynh hướng quay về phía nghiêng,nếu phần trước của mỗi bánh xe chụm vào trong thì xe có khuynh hướng chạy theohướng ngược lại hướng nghiêng vì vậy độ ổn định xe chạy trên đường bằng được duy trì

e) Bán kính quay vòng:

Bán kính quay vòng là góc quay của bánh xe phía trước bên trái và bên phải khi xechạy trên đường vòng, với góc quay của bánh xe trước bên trái và bên phải giống nhaulốp xe bên trong hoặc bên ngoài sẽ bị trượt về một bên, và không thể quay xe một cáchnhẹ nhàng, điều này cũng làm cho lốp xe mòn không đều, với góc quay của bánh xe bênphải và bên trái khác nhau phù hợp với tâm quay của cả 4 bánh xe thì độ ổn định của xechạy trên đường vòng sẽ tăng lên

Hình 1.20 Bán kính quay vòng bánh xe.

f) Các mối ghép của dẫn động lái:

Để giảm trọng lượng và tiết kiệm nguyên vật liệu chế tạo, các đòn dẫn động lái thường được làm rỗng Các khớp liên kết trong dẫn động lái đều là khớp cầu,đảm bảo khả năng tự lựa, không có khoảng hở

Hình 1.22 Kết cấu van phân phối

Hình 1.21 Kết cấu liên kết đòn dẫn động ngang và cụm khớp cầu

1.2.3 Trợ lực lái

1.2.3.1 Công dụng

Giảm nhẹ sức lao động của người lái trong việc điều khiển hướng chuyển động của

xe, đặc biệt 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 xẩy ra ở bánh xe ( nổ lốp, áp suấtlốp quá thấp ) làm giảm tải trọng va đập truyền lên vành lái, tăng tính tiện nghi và êmdịu trong điều khiển

1.2.3.2 Phân loại

Hệ thống trợ lực được phân loại theo:

- Phương pháp trợ lực:

+ Trợ lực thủy lực + Trợ lực khí nén+ Trợ lực điện

- Theo kết cấu và nguyên lý của van phân phối:

+ Hệ thống trợ lực kiểu van ống+Hệ thống trợ lực kiểu van quay+ Hệ thống trợ lực kiểu van cánh

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM THỐNG LÁI Ô TÔ

TOYOTA COROLLA ALTIS 2004

Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ô tô nhờ quay vòngcác bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển độngcong của ô tô khi cần thiết

Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện như sau: Vành tay láitiếp nhận lực tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ

vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành tay lái tới các thanh dẫnđộng lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫnhướng

2.1 Giới thiệu về ô tô Toyota Corolla Altis 2004

Hình 2.1 Hệ thống lái ô tô Toyota Corolla Altis 2004.

Bảng 1.1:

Động cơ

Hãng sản xuất Toyota Corolla Altis

Kiểu động cơ 4 xylanh thẳng hàng, 16 van, cam kép với VVT-i

Chiều dài cơ sở (mm) 2750mm

Chiều rộng cơ sở trước/sau 1510/1510mm

Trọng lượng không tải (kg) 1530kg

Dung tích bình nhiên liệu (lít) 55lít

Cửa, chỗ ngồi

2.2.2 Kết cấu trục lái

2.2.2.1 Trục lái

Hình 2.3 Kết cấu cụm trục lái 1: Cụm trục lái; 2-4-6: Cụm khớp các đăng; 3-5: Cụm trục lái trung gian

Trục lái bao gồm cụm trục lái và trục trung gian lái:

- Cụm trục lái: Trục lái chính được lồng vào trong ống trục lái và được gối trên hai

ổ đỡ, một ổ bằng bi và một ổ bằng bạc

- Trục lái trung gian có nhiệm vụ nối trục lái chính và cơ cấu lái

- Trục lái gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu lái vàống đỡ trục lái để gá lắp trục lái vào thân xe

- Đầu phía trên của trục lái chính được làm thon, xẻ hình răng cưa và vô lăng đượcxiết vào trục lái bằng một đai ốc

- Trong trục lái có một cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu này sẽ hấp thụ lực đẩy tácđộng lên người lái xe khi xe bị tai nạn.Trục lái được gá lên thân xe thông qua một giá đỡ.Đầu dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp nối các đăng để giảm thiểu việctruyền chấn động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng

2.2.2.2 Nguyên lý làm việc của trục lái

Khi người lái tác dụng lực lái vào vô lăng (vành tay lái), thì lực được truyền từvành tay lái xuống trục lái và thông qua các khớp các đăng của trục lái lực được truyềntới cơ cấu lái

2.2.3 Kết cấu cơ cấu lái

2.2.3.1 Cơ cấu lái

Hình 2.4 Kết cấu cơ cấu lái.

1: Van trợ lực lái; 2: Bánh răng lái; 3: Thanh răng lái; 4: Vòng hãm; 5: Gioăng 6: Đai

ốc hãm; 7: Nắp lò xo dẫn hướng; 8: Lò xo dẫn hướng; 9: Dẫn hướng thanh răng; 10: Vỏ

thanh răng trợ lực; 11: Phớt dầu; 12: Bạc; 13: Bộ hãm đầu xi lanh

Cơ cấu lái loại trục vít thanh răng có các bánh răng không chỉ điều khiển góc quaycủa các bánh trước mà chúng còn là các bánh răng giảm tốc để giảm lực quay vô lăngbằng cách tăng mômen đầu ra Nó còn có ý nghĩa là thay đổi kiểu chuyển động và hướngtruyền mômen từ chuyển động quay của trục vít thành chuyển động tịnh tiến của thanhrăng và chúng hợp thành một góc

 Bánh răng:

Bánh răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanh răng Khi vô lăng quay làmrăng quay dịch chuyển thanh răng sang phải hoặc sang trái phía trên nối với trục bằngthen hoa và khớp các đăng Bánh răng được gắn với trục van điều khiển dầu trợ lực cho

cơ cấu lái

 Thanh răng:

Piston trong xi lanh lực được đặt trên thanh răng, thanh răng dịch chuyển nhờ sự ănkhớp với trục răng và áp suất của dầu trợ lực sinh ra do bơm cánh gạt tạo ra tác dụng lênpiston Một phớt dầu trên piston để ngăn cản dò rỉ áp suất dầu, phớt cũng được đặt ở haiđầu của xilanh để tránh dò rỉ dầu ra bên ngoài

2.2.3.2 Nguyên lý làm việc của cơ cấu lái

Khi lực tác dụng từ vành tay lái truyền qua trục lái tới cơ cấu lái thông qua trục vanđiều khiển dẫn động Truyền chuyển động quay của bánh răng trục van điều khiển thànhchuyển động tịnh tiến của thanh răng Thanh răng dịch chuyển sang trái hoặc sang phảituỳ thuộc vào chiều quay vô lăng trái hay phải

Bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái là hình thang lái có nhiệm vụ đảm bảođộng học các bánh xe dẫn hướng của ô tô làm cho lốp xe khỏi bị trượt lê khi lái lốp ít bịmòn

Trên hệ thống treo độc lập số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo cácbánh xe dịch chuyển độc lập với nhau

2.2.4.2 Nguyên lý làm việc dẫn động lái

Khi có lực tác dụng từ vành tay lái, lực được truyền từ vô lăng qua trục lái tới cơcấu lái, biến chuyển động quay vô lăng thành chuyển động tịnh tiến sang trái hoặc sangphải của đòn kéo ngang, lực được truyền tới thanh ngang, thanh dọc của hình thang láithông qua các khớp cầu (rôtuyl), từ hình thang lái lực được dẫn động tới bánh xe

Khi hệ thống trợ lực lái bị hư hỏng thì xe sẽ rất khó để đánh lái Một lời khuyên là không nên chạy một chiếc xe với hệ thống trợ lực lái không hoạt động hay có vấn đề

2.2.5.2 Van phân phối

Kiểu van điều khiển lưu lượng trong hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2004 là vanquay, có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như sau: