Khoa CKDL 8.2 Hệ thống lái 8.2.1 Công dụng, yêu cầu phân loại 8.2.1.1 Công dụng Hệ thống lái hệ thống điều khiển hớng chuyển động xe Bởi chức hệ thống lái giữ nguyên hay thay ®ỉi híng chun ®éng cđa xe theo ý muốn ngời điều khiển 8.2.1.2 Yêu cầu Hệ thống lái phải đảm bảo yêu cầu sau - Kết cấu đơn giản, điều khiển dễ dàng, nhanh nhạy, xác an toàn - Đảm bảo tính động học quay vòng cho bánh xe chuyển động 8.2.1.3 Phân loại + Theo phơng pháp chuyển hớng - Chuyển hớng hai bánh xe cầu trớc - Chuyển hớng tất bánh xe (4WS) + Theo đặc điểm truyền lực - Hệ thống lái khí (hệ thống lái thờng) - Hệ thống lái có trợ lực + Theo kết cấu cấu lái - Cơ cấu lái kiểu trục vít - lăn - Cơ cấu lái kiểu trục vít - êcu - cung - Cơ cấu lái kiểu trục vít - chốt - đòn quay - Cơ cấu lái kiểu bánh - + Theo cách bố trí vành tay lái - Vành tay lái bên trái - Vành tay lái bên phải Tai lieu hoc tap Khoa CKDL 8.2.2 CÊu t¹o nguyên lý làm việc chung hệ thống 8.2.2.1 Sơ đồ Hình 8.26 Sơ đồ hệ thống lái Vành lái Trụ đứng Trục lái Đòn bên Bánh xe dẫn hớng Khớp cầu Đòn quay dẫn động Cơ cấu lái Đòn kéo dọc 10 Đòn ngang liên kết 8.2.2.2 Nguyên lý làm việc Vành tay lái có nhiệm vụ tạo mômen quay cần thiết ngời lái tác dụng vào Trục lái truyền mômen quay xuống cấu lái Khi muốn thay đổi hớng chuyển động xe, ngời lái tác dụng lực để quay vành tay lái Giả sử muốn xe quay vòng sang phải, ngời lái quay vành tay lái theo chiều kim đồng hồ Mômen quay đợc trục lái truyền tới cấu lái làm trục vít quay, bánh vít quay theo đòn quay đứng xoay góc phía sau mặt phẳng thẳng ®øng Thanh Tai lieu hoc tap Khoa CKDL kÐo dọc tác động vào đòn quay ngang làm cam quay bánh xe xoay góc phía phải Qua cấu hình thang lái, bánh xe bên phải xoay phía phải góc định, hớng chuyển động xe quay vòng sang phải Muốn xe chuyển động thẳng, ngời lái cần phải quay vành tay lái theo chiều ngợc lại Trờng hợp muốn xe quay vòng sang trái, ngời lái tác dụng lực quay vành tay lái theo chiều ngợc chiều kim đồng hồ Các trình xảy tơng tự nh trờng hợp quay vòng sang phải, nhng với chiều ngợc lại 8.2.3 Các phận hệ thống lái 8.2.3.1 Cơ cấu lái a Công dụng - Cơ cấu lái biến đổi chuyển động quay vành tay lái thành chuyển động xoay tịnh tiến chi tiết dẫn động lái - Cơ cấu lái hoạt động nh hộp giảm tốc để tăng mômen tác động ngời lái đến bánh xe dẫn hớng b Yêu cầu - Có thể quay hai chiều để đảm bảo chuyển động ổn định - Có hiệu suất cao để lái nhẹ nhàng, hiệu suất chiều thuận lớn hiệu suất theo chiều ngợc để va đập từ mặt đờng đợc giữ lại phần lớn cấu lái - Đảm bảo tỷ số truyền hợp lý - Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, tuổi thọ cao - Dễ tháo lắp, điều chỉnh c Phân loại + Nhóm cÊu l¸i dïng trơc vÝt lâm Tai lieu hoc tap Khoa CKDL - Trơc vÝt - b¸nh vÝt - Trục vít - cung - Trục vít - lăn + Nhóm cấu lái dùng trục vít vô tận - Trục vít - chốt khớp - đòn quay - Trục vít - êcu bi - - cung + Cơ cấu lái kiểu bánh - răng, cấu đợc sử dụng rộng rÃi với hiệu suất làm việc cao d Cơ cấu lái trục vít - lăn Hình 8.27 Cơ cấu lái trục vít - lăn Trục chủ động Vỏ cấu lái Đệm tựa ổ bi Vòng ổ bi Trục vít lõm Vòng ổ bi dới Đệm điều chỉnh ổ bi Nắp dới Trục lăn 10 Con lăn 11 Trục bị động 13 Phớt trục bị động động Tai lieu hoc tap 12 Đệm vênh 14 Bạc trục bị 15 Vòng hÃm Khoa CKDL 16 Bu lông ®iỊu chØnh 17 £ cu h·m 18 èc ®ỉ dÇu 19 Nắp 20 Đòn quay đứng 21 Ê cu 22 Phớt làm kín Trục vít lõm đợc bắt với vành lái thông qua trục lái trục đăng Trục vít ép căng với trục quay hai ổ bi, ổ bi điều chỉnh độ dơ dọc nhờ đệm điều chỉnh Con lăn ăn khớp với trục vít quay trơn trục nhờ ổ bi kim, ma sát trợt đợc chuyển thành ma sát lăn, hiệu suất cấu lái tơng đối cao Trục lăn đặt nạng đồng thời trục bị động Trục bị động đặt bạc tựa dài đợc hạn chế dọc trục nhờ ốc giữ điều chỉnh Đầu trục bị động dạng hình côn nhỏ có then tam giác để lắp đòn quay đứng dẫn động đòn hệ thống lái Để giữ chặt đòn đứng với trục quay nhờ đệm vênh êcu Vị trí tơng đối lăn trục vít có độ chênh lệch, sử dụng chỗ ăn khớp bị mài mòn đẩy sau lăn vào trục bị động tạo nên khả ăn khớp với độ dơ nhỏ Vỏ cấu lái có lỗ để bắt giá xe, lắp có lỗ đổ dầu xác định mức dầu cấu lái Khi quay vô lăng, trục vít quay làm lăn quay quanh trục cđa nã, ®ång thêi xoay theo ®êng bao cđa trơc vít, trục bị động đòn quay đứng xoay để tác động vào dẫn động lái e Cơ cấu lái bánh - Tai lieu hoc tap Khoa CKDL Hình 8.28 Cơ cấu lái bánh - Khớp nối có đệm cao su ốc hÃm Trục bánh ốc ®iỊu chØnh èc ®iỊu chØnh Lß xo ổ bi Đệm tựa Vỏ cấu lái 10 Thanh 11 Đòn ngang 12 Khớp nối 13 ụ cao su Cơ cấu lái bánh răng, biến đổi chuyển động quay vành tay lái thành chuyển động tịnh tiến dẫn động lái cách trực tiếp Bánh có cấu tạo nghiêng, đầu dới lắp ổ bi kim, đầu lắp ổ bi cầu Để điều chỉnh ổ này, dùng êcu lớn ép chặt ổ cầu vỏ Êcu rỗng có Tai lieu hoc tap Khoa CKDL phớt che bụi đảm bảo bánh quay nhẹ nhàng Vì bánh có kích thớc nhỏ nên đợc chế tạo liền trục Thanh nằm dới bánh có cấu tạo nghiêng Phần cắt nằm phía trái, phần lại có dạng tròn, chuyển động tịnh tiến hai bạc trợt Cụm bạc trợt có tiết diện dạng vành khăn nằm bên phải, cụm bạc trợt nửa vành khăn nằm phía dới bánh Bạc trợt nửa vành khăn có lò xo trụ tỳ chặt đợc điều chỉnh thờng xuyên sử dụng thông qua êcu điều chỉnh Giữa bạc trợt êcu điều chỉnh tồn khe hở để đảm bảo tác dụng lò xo tỳ Trên êcu điều chỉnh có ốc khóa chặt để tránh tự nới lỏng ốc điều chỉnh Cơ cấu lái đặt vỏ xe để tạo góc ăn khớp lớn cho truyền bánh nghiêng Bộ truyền đợc bôi trơn mỡ, hai đầu vỏ có nắp tôn bao kín phần bên phải có lỗ ren để bắt đòn ngang bên Vỏ cấu lái bắt với vỏ xe nhờ hai ụ cao su đặt hai đầu cấu lái Phía đầu trục bánh có mặt vát để lắp cố định mặt bích trục lái với cấu lái Mặt bích khớp nối có đệm cao su để truyền êm lực va đập từ mặt đờng lên vành lái f Cơ cấu lái trục vít - êcu bi - - bánh Tai lieu hoc tap Khoa CKDL Hình 8.29 Cơ cấu lái trục vít - êcubi - - bánh Êcubi bi Phớt ổ bi Vỏ cấu lái ốc điều chỉnh 10 Bánh xẻ quạt Ê cu khóa 11 ốc tùa ®iỊu chØnh Phít 12 £ cu khãa Trục vít 13 Đệm làm kín ổ bi 14 Nắp 15 Bi Trục vít quay xung quanh tâm, êcu ôm trục vít thông qua viên bi ăn khớp tạo nên truyền trục vít - êcu, bên êcu có dạng Các bánh ăn khớp với tạo nên truyền bánh Khi trục vít quay, êcu chuyển động tịnh tiến, bánh quay theo Tai lieu hoc tap Khoa CKDL Trôc vÝt đặt hai ổ bi cầu đợc điều chỉnh nhờ êcu Các viên bi nằm hai nửa trục vít êcu Nhờ viên bi lăn rÃnh nên giảm ma sát đáng kể cấu Các viên bi đợc hoạt động theo vòng kín nhờ rÃnh dẫn bi Thanh mặt êcu ăn khớp với bánh răng, đợc chế tạo không đều, đầu to, đầu nhỏ Bánh chế tạo liền trục với số lợng ít, thẳng dạng côn Nhờ cấu tạo bánh côn ngợc chiều nên sau cấu bị mòn cho phép điều chỉnh đợc khe hở Trục bánh đặt hai ổ bi kim nằm vỏ nắp Đầu trục bánh có xẻ rÃnh để đặt bulông tỳ đầu trục Êcu hÃm nằm nắp cố định vị trí trục bị ®éng Nhê kÕt cÊu nµy cã thĨ ®iỊu chØnh sù ăn khớp bánh Đầu trục bị động có then hoa tam giác dạng côn để lắp với đòn quay dẫn động lái Toàn cấu đợc đặt dầu 8.2.3.2 Dẫn động lái a Quan hệ hình học Arkerman Tai lieu hoc tap Khoa CKDL H×nh 30 Quan hƯ h×nh häc Arkerman Quan hƯ h×nh häc cđa Arkerman biểu thị quan hệ góc quay bánh xe dẫn hớng quanh trục trụ đứng, với giả thiết tâm quay vòng xe nằm đờng kéo dài tâm trục cầu sau Để thoả mÃn điều kiện không bị trợt bánh xe sau tâm quay vòng phải nằm đờng kéo dài tâm cầu sau, mặt khác bánh xe dẫn hớng phải quay theo góc (với bánh xe ngoài), góc (với bánh xe trong) Quan hệ hình học đợc xác định theo công thức: cotg = cotg = B/L Trong đó: - B khoảng cách hai đờng trụ đứng mặt phẳng qua tâm trục bánh xe song song với mặt đờng - L chiều dài sở xe Để đảm bảo điều kiện này, xe có sử dụng cấu khâu có tên hình thang lái Đantô Hình thang lái Đantô đáp ứng gần nhng kết cấu đơn giản nên chúng có mặt hầu hết xe * Hình thang lái Hình 8.31 Cơ cấu khâu có dầm cầu liền a Đòn ngang liên kết nằm sau dÇm cÇu Tai lieu hoc tap 10 Khoa CKDL b Đòn ngang liên kết nằm trớc dầm cầu Cơ cấu khâu đặt cầu trớc có dầm cầu liền, cấu tạo gồm: Dầm cầu cứng đóng vai trò khâu cố định, hai đòn bên dẫn động bánh xe, đòn ngang liên kết hai đòn bên khớp cầu Các đòn bên quay quanh đờng tâm trụ đứng Trên hệ thống treo độc lập, số lợng đòn khớp tăng lên nhằm đảm bảo bánh xe dịch chuyển độc lập Số lợng đòn tăng lên tùy thuộc vào kết cấu cấu lái, vị trí bố trí cấu lái, không gian cho phép bố trí đòn, khớp, độ cứng vững kết cấu Nhng đảm bảo quan hệ hình học Arkerman, tức gần với cấu Đantô a b Hình 8.32 Cơ cấu đòn ngang nối liên kết hệ thống treo độc lập a Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu b Đòn ngang nối năm trớc dầm cầu Trạng thái quay vòng xe, thực quan hệ hình học Arkerman đợc gọi quay vòng "đủ", tức có lốp tuyệt đối cứng, vận tốc quay vòng nhỏ, góc quay bánh xe dẫn hớng nhỏ Trong thực tế, bánh xe đàn hồi chịu lực bên (lực ly tâm, gió bên, đờng nghiêng ), vận tốc lớn, góc quay vòng thờng xuyên thay đổi Nên quan hệ hình học Tai lieu hoc tap 11 Khoa CKDL thờng xuyên biến động gây nên trạng thái quay vòng "thừa" "thiếu" b Dẫn động lái hệ thống treo độc lập với cấu lái dạng đòn quay Dẫn động lái xe sử dụng cấu lái có trục bị động quay dùng dạng sau: Trờng hợp a: Cơ cấu lái đặt sau trục cầu trớc nằm vỏ khung xe, đòn quay cấu dẫn động quay, đòn 1, tạo nên chuyển động tịnh tiến cho đòn Các đòn bên dẫn động bánh xe liên kết với đòn dẫn bánh xe nhờ khớp cầu Đòn điều chỉnh chiều dài đòn để tạo điều kiện điều chỉnh độ chụm bánh xe dẫn hớng, phải có chiều dài nh Hình 8.33 Cơ cấu dẫn động lái dạng đòn quay Trờng hợp b: Cơ cấu lái đặt trớc cầu trớc, đòn đòn liên kết với đòn đặt sau trục cầu trớc Trờng hợp c: Cơ cấu lái đặt trớc, đòn ngang đặt trớc cầu xe Trờng hợp d: Cơ cấu lái đặt sau, đòn ngang 3, đặt trớc trục cầu xe Tai lieu hoc tap 12 Khoa CKDL Hình 8.34 Dẫn động lái cấu lái xe Vônga c Cơ cấu lái hệ thống treo độc lập với cấu lái dạng bánh - Trờng hợp a: Cơ cấu lái đòn dẫn động đặt sau cầu trớc Vai trò đảm nhận chuyển động tịnh tiến, đòn ngang bên dài, góc lắc trình chuyển động theo phơng thẳng đứng bánh xe gây nên đòn ngang bên nhỏ, bánh xe bị lắc góc tự điều khiển Trờng hợp b: Cơ cấu lái đặt trớc trục cầu trớc, đòn ngang liên kết răng, đòn ngang bên nối từ tới đòn bên dẫn động bánh xe Kết cấu gọn, chiếm chỗ phần đầu xe, đòn bên có khả điều chỉnh chiều dài Trờng hợp c: Đòn ngang bên đòn ngang đặt trớc cầu xe Bạc trợt đặt cố định vỏ cấu lái gắn với vỏ xe Trờng hợp d: Thanh cấu lái đặt sau, đòn dẫn động đặt trớc trục bánh xe Tai lieu hoc tap 13 Khoa CKDL Hình 8.34 Cơ cấu lái bánh - hệ thống treo độc lập Bánh chủ động ống trợt Thanh Đòn bên dẫn động bánh xe Đòn ngang bên có cấu điều chỉnh chiều dài trờng hợp b, c, d đòn ngang bên ngắn trờng hợp a Thanh bố trí khung xe nên giảm dao động cho cấu lái Các khớp cầu có kích thớc nhỏ gọn chế tạo liền với đòn bắt với d Dẫn động lái ë hƯ thèng treo phơ thc Tai lieu hoc tap 14 Khoa CKDL Hình 8.35 Dẫn động cấu lái xe Gat 53 HƯ thèng treo tríc phơ thc thêng sử dụng xe tải, cấu lái chủ yếu trục vít - lăn hay trục vít vô tận - êcu bi - bánh - Hai cấu sử dụng đòn quay Cơ cấu lái đặt phía trớc dầm cầu Dẫn động lái gồm đòn quay kéo dọc, kéo ngang Các đòn quay kéo nối với qua khớp cầu Cơ cấu hình thang lái đặt phía sau cầu xe, chiều dài kéo ngang thay đổi đợc để điều chỉnh hai bánh xe dẫn hớng Khi quay vành tay lái, dầm cầu chuyển hớng xoay mặt phẳng thẳng đứng, tác động cho cần kéo dọc dịch chuyển thông qua cần quay làm xoay bánh xe dẫn hớng bên trái Cơ cấu hình thang lái có tác dụng làm bánh xe dẫn hớng bên phải xoay theo với góc độ phù hợp e Các chi tiết dẫn động lái * Các đòn dẫn động Tai lieu hoc tap 15 Khoa CKDL Hình 8.36 Đòn dẫn động Đòn ngang Khớp nối Để giảm trọng lợng tiết kiệm nguyên vật liệu, đòn dẫn động lái đợc làm ống thép rỗng Đầu cuối đòn có lỗ để lắp với khớp cầu Hình dạng, kích thớc đòn tùy thuộc vào vị trí, kết cấu khoảng không gian cho phép di chuyển Các đòn kéo ngang có cấu điều chỉnh chiều dài, qua điều chỉnh độ chụm hai bánh xe dẫn hớng Cơ cấu ®iỊu chØnh chiỊu dµi kÐo ngang thêng dïng èng ren có bulông hÃm * Khớp cầu Hình 8.37 Khớp cầu a Bạc kim loại b.Bạc nhựa c Bạc cao su Khớp cầu dùng để nối đòn quay đòn kéo Với yêu cầu khoảng hở giảm lực va đập lên dẫn động lái vành tay lái Tai lieu hoc tap 16 Khoa CKDL Khớp cầu dùng cho hệ thống lái có hai loại: Khớp cầu bôi trơn thờng xuyên khớp cầu bôi trơn lần Khớp cầu bôi trơn thờng xuyên có vú mỡ để thờng xuyên bơm mỡ bôi trơn, khớp thờng dùng cho xe tải, xe dùng điều kiện địa hình xấu Các loại khớp cầu dùng cho xe ngày loại không cần bảo dỡng, có loại khớp cầu bôi trơn "vĩnh cửu" Khớp cầu có bạc kim, loại dùng xe thể thao yêu cầu độ bền cao, việc cách âm cho hệ thống yêu cầu Khớp cầu có bạc nhựa liền khối, có độ biến dạng nhỏ chịu ma sát tốt, giá thành không cao hệ thống lái có đòn quay, đòn phụ đảm nhận mối quan hệ dịch chuyển hình học, lực tác dụng lên khớp nhỏ, đợc bố trí bạc cao su Trên cấu lái bánh - thờng dùng khớp loại bôi trơn "vĩnh cửu", vỏ khớp đợc chế tạo phơng pháp dập định hình, bạc nhựa liền khối, chịu mài tốt Toàn khớp cầu đợc bắt với mối ghép ren đệm chắn Quả cầu liền với đầu đòn ngang bên có mặt vát để lắp với thân đòn ngang bên Mối ghép hai nửa thân ren cho phép điều chỉnh chiều dài mà đảm bảo khớp cầu làm việc tốt không gian với góc nón gần 150 * Vành tay lái trục lái Vành tay lái trục lái đợc đặt buồng lái, phận cần thiết để điều khiển chuyển động xe Vành tay lái trục lái truyền lực điều khiển đến cấu lái Trục Tai lieu hoc tap 17 Khoa CKDL lái đảm bảo độ cứng để truyền mômen nhng lại phải giảm rung động hệ thống lái Trục lái tựa vỏ qua ổ bi hay bạc Ngày không sử dụng loại trục lái liền mà đa số sử dụng trục "gÃy" đợc cấu tạo từ trục đặc có khớp đăng nối trục Nhờ trục không trùng tâm, lại liên kết khớp đăng hay khớp cao su nên xe bị đâm không gây lực ép mạnh vành tay lái vào ngời lái, nâng cao khả an toàn, đồng thời tạo điều kiện tháo trục dễ dàng Hình 8.38 Trục lái vành tay lái Vành lái Vỏ trục lái Cụm điều khiển gạt ma Khớp đăng Cụm khóa điện Trục đăng Khớp cao su Tai lieu hoc tap 18 Khoa CKDL 8.2.3.4 C¸c góc lắp đặt bánh xe dẫn hớng Cách bố trí bánh xe dẫn hớng liên quan trực tiếp đến tính điều khiển, tính ổn định chuyển động Các yêu cầu cách bố trí cách điều khiển hớng chuyển động không ngừng tăng lên Các góc lắp đặt bánh xe dẫn hớng bao gồm: - Góc doÃng cđa b¸nh xe - Gãc chơm cđa b¸nh xe - Gãc nghiªng ngang cđa chèt chun híng - Gãc nghiªng däc cđa chèt chun híng a Gãc do·ng cđa b¸nh xe dẫn hớng () Hình 39 Góc nghiêng ngang Góc doÃng bánh xe góc nghiêng bánh xe bên phải hay bên trái so với mặt phẳng vuông góc với mặt đờng Nếu đầu bánh xe nghiêng ta có góc doÃng dơng Nếu đầu bánh xe nghiêng vào ta có gãc do·ng ©m Tai lieu hoc tap 19 Khoa CKDL Góc doÃng bánh xe đợc tính theo độ nhỏ Đa số xe bố trí góc doÃng dơng, với xe du lịch góc doÃng nằm khoảng 5' ữ 10', với xe tải có giá trị lớn Bánh xe dẫn hớng lắp đặt góc doÃng dơng nhằm mục đích - Giảm cánh tay đòn quay bánh xe dẫn hớng, điều khiển hệ thống lái nhẹ nhàng - Phản lực từ mặt đờng tác dụng lên bánh xe tập trung vào vòng bi trong, nhờ giảm bớt tải trọng cho vòng bi đai ốc hÃm, đồng thời giảm nhẹ va đập cho cấu lái - Đối với hệ thống treo độc lập bố trí góc doÃng ban đầu dơng, xe có tải góc doÃng gần 0, bánh xe lăn thẳng góc với mặt đờng nên mòn Tuy nhiên góc doÃng không đợc trì liên tục mặt đờng không phẳng đặc biệt xe quay vòng, tác dụng lực ly tâm thân xe nghiêng ngoài, bánh xe nghiêng vào có góc doÃng âm, bánh xe nghiêng tạo góc doÃng âm Khi góc doÃng hai bánh xe bị sai lệch làm nặng tay lái, không ổn định xe cao tèc thêng bè trÝ gãc do·ng ©m, gãc do·ng bánh xe nhà chế tạo quy định Đa số xe có hệ thống treo độc lập có khả điều chỉnh góc doÃng bánh xe b Độ chơm cđa b¸nh xe dÉn híng Tai lieu hoc tap 20 Khoa CKDL Hình 8.40 Độ chụm bánh xe dẫn hớng Độ chụm bánh xe dẫn hớng thờng đợc tính mm, xác định hiệu (B - A), ®ã A vµ B lµ kÝch thíc ®o hai mÐp lốp phía trớc phía sau hai vị trí xe chuyển động thẳng Độ chụm âm hai bánh xe đặt chụm phía trớc, độ chụm dơng hai bánh xe đặt chụm phía sau Độ chụm có ảnh hởng lớn đến mài mòn lốp ổn định hệ thống lái Để mài mòn lốp xảy trình hoạt động hai bánh xe cần phải lăn song song với Bởi hai bánh xe có góc doÃng dơng nên hai bánh xe có xu hớng lăn làm nảy sinh tợng trợt ngang lốp xe Đặt hai bánh xe có độ chụm dơng để giải tợng này, tâm quay bánh xe dịch chuyển phía trớc bánh xe xu hớng lăn thẳng Mặt khác bánh xe dẫn hớng chịu tác động lực cản lăn hoạt động Lực cản lăn tạo mômen ép hai bánh xe phía sau Độ chụm dơng ban đầu giúp cho hai bánh xe lăn thẳng hoạt động Tai lieu hoc tap 21 Khoa CKDL cầu trớc chủ động dẫn hớng, lực kéo chiều chuyển động nên ép hai bánh xe dẫn hớng phía trớc, độ chụm có giá trị âm - Trên xe con, độ chụm có giá trị từ ữ mm - Trên xe tải, độ chụm có giá trị từ ữ mm Độ chụm bánh xe dẫn hớng điều chỉnh đợc cách thay đổi chiều dài đòn kéo ngang cấu hình thang lái Trên số xe hai bánh sau đặt góc chụm c Góc nghiêng ngang chốt chuyển hớng Hình 8.41 Góc nghiêng ngang trụ đứng Góc nghiêng ngang chốt chuyển hớng gọi góc nghiêng trong, góc đờng tâm chốt chuyển hớng với mặt phẳng ®øng däc theo th©n xe Chèt chun híng cã gãc nghiêng ngang nhằm tác dụng sau - Giảm cánh tay đòn bánh xe dẫn hớng nên giảm lực quay vành tay lái, điều khiển xe nhẹ nhàng - ổn định hớng chuyển động thẳng ôtô, ôtô quay vòng tồn lực kéo hai bánh xe vị trí chuyển động thẳng Điều có nghĩa sau Tai lieu hoc tap 22 Khoa CKDL khỏi khúc quanh, bỏ vành tay lái hai bánh xe dẫn hớng có đặc tính tự động chuyển vị trí chuyển động thẳng Do chốt chuyển hớng có góc nghiêng nên xoay bánh xe dẫn hớng, đầu xe bị nhấc lên làm tăng lực hớng vị trí chuyển động thẳng Đây mục ®Ých chÝnh cđa gãc nghiªng chèt chun híng Trªn xe có hệ thống treo độc lập, góc nghiêng chốt chuyển hớng điều chỉnh đợc b»ng ®Ưm ®iỊu chØnh ë hƯ thèng treo ®éc lËp hai đòn ngang, tổng góc doÃng bánh xe góc nghiêng chốt chuyển hớng đại lợng không đổi Bởi điều chỉnh góc doÃng góc nghiêng chốt chuyển hớng ngợc lại d Góc nghiêng dọc chốt chuyển hớng Hình 8.42 Góc nghiêng dọc chốt chuyển hớng Góc nghiêng dọc chốt chuyển hớng góc đờng tâm chốt chuyển hớng với mặt phẳng thẳng đứng theo chiều ngang thân xe Góc nghiêng dọc dơng chèt chun híng nghiªng vỊ phÝa sau, gãc nghiªng däc ©m chèt chun híng nghiªng vỊ phÝa tríc Tai lieu hoc tap 23 Khoa CKDL Gãc nghiªng däc cđa chốt chuyển hớng xe du lịch thông thờng điều chỉnh đợc, phơng pháp điều chỉnh tùy thuộc vào kết cÊu hƯ thèng treo Trªn xe thêng bè trÝ gãc nghiêng dọc dơng nhằm mục đích - Duy trì tính ổn định kiểm soát tính di chuyển xe cách an toàn - Làm tăng khả quay trở lại vị trí chuyển động thẳng bánh xe dẫn hớng Góc nghiêng dọc dơng giúp cho lái xe đợc ổn định, đờng tâm kéo dài chốt chuyển hớng nằm phía trớc đờng tâm tiếp xúc bánh xe với mặt đờng Nói cách khác bánh xe bị kéo ổn định dễ điều khiển bánh xe bị đẩy từ phía sau tác dụng quay trở hớng chuyển động thẳng bánh xe dẫn hớng góc nghiêng dọc giống nh góc nghiêng ngang Tác dụng kèm theo tợng tăng lực quay vô lăng, hệ thống lái có trợ lực bố trí góc nghiêng dọc lớn hệ thống lái đơn số xe có cầu trớc chủ động, góc nghiêng dọc có giá trị âm gần Khi bố trí góc nghiêng dọc âm, xe ổn định quay vòng nên phù hợp cho xe có tốc độ cao 8.2.4 Hệ thống lái có trợ lực 8.2.4.1 Công dụng, yêu cầu phân loại a Công dụng - Giảm lực quay vôlăng ngời lái - Bảo đảm chuyển động an toàn xe có cố lớn bánh xe dẫn hớng - Giảm lực va đập từ bánh xe lên vành tay lái Tai lieu hoc tap 24 Khoa CKDL b Yêu cầu - Khi trợ lực lái hỏng, hệ thống lái phải làm việc đợc - Bộ trợ lực lái phải giữ cho ngời lái cảm giác có sức cản đờng quay vòng Do trợ lực lái làm việc sức cản quay vòng lớn giá trị giới hạn - Tác động trợ lực lái phải nhanh, phải đảm bảo tỷ lệ lực tác dụng góc quay trục vô lăng bánh xe dẫn hớng - Hiệu suất làm việc cao - không xảy tợng tự trợ lực xe chạy đờng xóc, nhng bánh xe dẫn hớng hỏng, trợ lực lái phải làm việc để giữ đợc hớng chuyển động c Phân loại + Theo phơng pháp truyền lực - Bộ trợ lực lái thủy lực - Bộ trợ lực lái điện từ - Bộ trợ lực lái khí nén + Theo phơng pháp bố trí trợ lực lái - Loại khối: Bộ trợ lực lái cấu lái đặt khối - Loại không khối: Bộ trợ lực lái đặt tách biệt với cấu lái 8.2.4.2 Kết cấu hệ thống lái có trợ lực Hệ thống lái có trợ lực giống hệ thống lái thờng, có thêm trợ lực Bộ trợ lực lái thủy lực có kết cấu nhỏ gọn, hệ thống điều khiển khép kín bao gồm bơm thủy lực, van phân phối xylanh lực a Bơm thủy lùc Tai lieu hoc tap 25 Khoa CKDL H×nh 8.43 Bơm phiến gạt Bình dầu Trục quay Van xả không khí Phiến gạt Đĩa phân phối Cụm van điều tiết áp suất Roto quay Vỏ bơm Nắp bơm Bơm thủy lực nguồn cung cấp lợng cho phận trợ lực lái Bơm trợ lực thờng dùng loại bơm kiểu rôto phiến gạt đợc dẫn động dây đai từ puly trục khuỷu Rôto có rÃnh hớng tâm, rÃnh chứa phiến gạt di chuyển tự Rôto phiến gạt đặt lòng bơm hình ôvan Trên thân bơm có bố trí đờng dầu nạp đờng dầu Trên đờng dầu có van điều áp dạng bi - lò xo van lu lợng dạng piston - lò xo đặt chung khối Bình chứa dầu lắp liền với thân bơm, nối với bơm hai đờng ống: Đờng ống dầu cao áp từ bơm tới van phân phối đờng dẫn dầu hồi thùng chứa Khi động làm việc, trục bơm đợc dẫn động kéo Rôto phiến gạt quay Lực ly tâm tác động cho Tai lieu hoc tap 26 Khoa CKDL phiến gạt văng tỳ sát vào bề mặt ôvan lòng bơm phiến gạt, bơm quay làm thể tích khoang chứa dầu thay đổi Khi thể tích tăng tạo sức hút dầu nạp dầu vào khoang, thể tích giảm dầu bị ép đẩy Mỗi vòng quay Rôto phiến gạt có hai lần nạp hai lần ép Bơm dầu có hai buồng tác dụng đặt đối xứng Ngoài bơm kiểu phiến gạt, số loại xe dùng bơm loại phiến trợt, lăn hay bánh Bơm dầu đợc dẫn động động điện b Bộ trợ lực lái Bộ trợ lực lái có cấu trúc tùy thuộc vào loại kết cấu cấu lái Chúng ta thờng gặp cấu lái có trợ lực loại bánh - răng, trục vít - ê cu - - bánh loại trục vít lăn Van phân phối dùng kiểu xoay trợt Hình 8.44 Cơ cấu lái có trợ lực I Lái sang phải; II Vị trí trung gian; trái Bánh đai dẫn động bơm Bơm trợ lái thủy lực Tai lieu hoc tap III Lái sang 15 Vòng bi cầu 16 Thân van phân 27 Khoa CKDL Bầu chứa dầu bơm Bầu lọc Van an toàn bầu lọc ống dầu Van chuyển Van an toàn ống dẫn cao áp 10 Piston - 11 Các te cấu lái 12 Trục vít 13 Viên bi 14 Đai ốc có bi phối 17 Van dầu 18 Van trợt 19 Đai ốc điều chỉnh 20 Vòng đàn hồi 21 Lò xo piston phản lực 22 Piston phản lực 23 Răng rẻ quạt 24 Đòn quay ®øng 25 Stator cđa b¬m 26 Rotor cđa b¬m 27 Khoang hút 28 Khoang đẩy 29 Cánh bơm Khi động làm việc, bơm dầu cung cấp dầu có áp suất cao tới van phân phối sau dầu từ van phân phối thùng chứa qua đờng dầu hồi Van phân phối có nhiệm vụ đóng mở đờng dầu tới khoang xylanh tùy theo tình trạng hoạt động hệ thống lái Các trụ phản ứng lò xo đặt vỏ van có xu hớng đa trụ trợt vị trí trung gian giữ yên trụ trợt vị trí Khi xe chuyển động thẳng, trụ trợt van phân phối vị trí trung gian Dầu cao áp từ bơm tới van phân phối vào hai khoang xylanh theo đờng dầu hồi bình chứa Do dầu hai khoang có áp suất cao nh nên piston đợc giữ đứng yên, đồng thời va đập bánh xe đợc giữ lại phần lớn cấu lái nên xe chuyển động ổn định mặt đờng không phẳng vị trí trung gian, bơm dầu làm việc chế độ không tải nên bớt tiêu tốn công suất động Tai lieu hoc tap 28 Khoa CKDL Khi quay vòng, ngời lái quay vành tay lái làm trục vít quay, piston dịch chuyển tịnh tiến để xoay bánh xẻ quạt, đòn quay đứng, lực cản quay từ bánh xe tạo lực dọc tác động vào trục vít Khi lực dọc thắng sức căng lò xo đặt hai trụ phản ứng, trục vít trụ trơn van phân phối dịch chuyển theo chiều trục, van phân phối rời xa khỏi vị trí trung gian đa trợ lực lái vào hoạt động Khi xe quay vòng sang phải, trục vít có ren trái nên lực dọc đẩy trục vít, trụ trợt dịch chuyển sang phải Van phân phối mở đờng dầu cao áp từ bơm dầu vào khoang bên phải piston, đẩy piston dịch chuyển sang trái, dầu từ khoang bên trái trở thùng chứa Khi quay vòng sang trái, trình xảy tơng tự Trụ trợt van phân phối dịch chuyển sang trái, van phân phối mở đờng dầu cao áp từ bơm dầu vào khoang bên trái piston đẩy piston dịch chuyển sang phải, dầu từ khoang bên phải trở thùng chứa Trong quay vòng, ngừng quay vôlăng, lực cản quay không còn, áp lực dầu đẩy piston lò xo trụ phản ứng, trụ trợt van phân phối trở vị trí trung gian Dầu vào hai khoang xylanh giữ nguyên piston để trì góc xoay đà có hai bánh xe dẫn hớng Muốn quay vòng tiếp hay trở trạng thái chuyển động thẳng phải tiếp tục quay vôlăng Nhờ vị trí trung gian mà hai bánh xe dẫn hớng không bị quay ý muốn ngời lái Trong trờng hợp bánh xe dẫn hớng bị thủng, muốn cho ôtô không quay hớng phía bánh xe bị thủng ngời lái phải giữ nguyên vôlăng vị trí ban đầu Giả sử, bánh xe trái bị thủng, hai bánh xe nghiêng phía trái tạo lực đẩy piston, trục vít, trụ trợt van phân phèi sang ph¶i Van Tai lieu hoc tap 29 Khoa CKDL phân phối mở đờng dầu cao áp vào khoang bên phải piston hớng chuyển động xe đợc trì 8.2.4.3 Hệ thống lái tất bánh xe (4WS) Hệ thống lái tất bánh xe trớc đợc dùng cho xe tải có nhiều cầu chủ động, ngày đà đợc áp dụng xe Có hai phơng pháp quay vòng bánh xe: Hình 8.45 Lái tất bánh xe - Các bánh trớc bánh sau quay chiều Phơng pháp nâng cao tính dịch chuyển ổn ®Þnh chun ®éng cđa xe ë vËn tèc cao - Các bánh trớc sau quay ngợc chiều Phơng pháp bảo đảm dễ dàng quay xe, bán kính quay vòng nhỏ nhng gia tăng lực ly tâm gây nguy hiểm cho xe Phơng pháp dùng tốc ®é thÊp a HƯ thèng l¸i b¸nh ®iỊu khiĨn khí Cơ cấu lái sau đợc truyền động từ vành tay lái qua trục lái với tỷ số truyền 2/ Cơ cấu lái sau truyền khí kiểu vi sai điều khiển bánh xe sau theo góc quay vành tay lái Khi quay vành tay lái từ vị trí trung gian, ban đầu bánh xe sau quay cïng chiỊu b¸nh xe tríc víi gãc quay 1o 7' sau ®ã Tai lieu hoc tap 30 Khoa CKDL giảm tay lái quay đợc góc 240o Nếu tiếp tục quay vành tay lái theo kiểu cũ, bánh xe sau đổi chiều quay ngợc lại với bánh xe trớc Góc quay ngợc lớn bánh xe sau o, lúc góc quay bánh xe trớc đạt 35o Hình 8.46 Hệ thống lái bánh điều khiển khí Vành tay lái, trục lái Cơ cấu lái trớc Trục nối Hộp truyền cấu sau Cơ cấu lái sau Khi xe chuyển động tốc độ cao, ngời lái quay vành tay lái với góc nhỏ nên bánh trớc bánh sau quay chiều Khi vào chỗ đỗ quay ngoặt vành tay lái với góc độ lớn, tốc độ xe thấp, bánh xe sau quay ngợc chiều với bánh xe trớc đảm bảo bán kính quay vßng nhá nhÊt Tai lieu hoc tap 31 Khoa CKDL Hình 8.47 Quan hệ góc quay vành lái víi gãc quay c¸c b¸nh xe b HƯ thèng l¸i bánh điều khiển khí - điện thủy lực Hình 8.48 Hệ thống lái xe MAZDA 626 4WS Cảm biến tốc độ Bơm dầu Cảm biến vị trí vành lái Cơ cấu lái sau ECU lái Khóa điện Bình điện Tai lieu hoc tap 32 Khoa CKDL Cơ cấu lái bánh trớc dạng bánh - bánh xe sau sử dụng hệ thống thủy lực điện từ làm việc nh cấu lái sau Cơ cấu lái sau làm việc nhờ nguồn lợng điện ắc quy quay Kết cấu gồm môtơ bớc, bánh răng, đĩa phân phối, van phân phối xi lanh lực Chế độ làm việc cấu lái đợc điều hành nhờ máy tính điện tử ECU Các tín hiệu đa vào máy tính tốc độ xe, góc quay vành tay lái ECU phát tín hiệu cho môtơ bớc điều khiển bánh quay theo vị trí vành tay lái, đĩa phân phối quay theo tốc độ xe, tác động vào van phân phối đóng mở đờng dầu vào xylanh lực để đẩy đòn ngang liên kết thực quay bánh xe sau Khi vận tốc chuyển động xe nhỏ 35 km/h, bánh xe sau quay ngợc chiều với bánh xe trớc vận tốc cao hơn, bánh xe sau quay chiều với bánh xe trớc Đồ thị biểu diễn mối quan hệ vận tốc xe với tỷ số góc quay tơng đối (%) bánh xe sau với bánh xe trớc Hình 8.49 Đồ thị góc quay tơng đối bánh xe tríc vµ sau Tai lieu hoc tap 33 ... lực lái - Loại khối: Bộ trợ lực lái cấu lái đặt khối - Loại không khối: Bộ trợ lực lái đặt tách biệt với cấu lái 8. 2.4.2 Kết cấu hệ thống lái có trợ lực Hệ thống lái có trợ lực giống hệ thống lái. ..Khoa CKDL 8. 2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc chung hệ thống 8. 2.2.1 Sơ đồ Hình 8. 26 Sơ đồ hệ thống lái Vành lái Trụ đứng Trục lái Đòn bên Bánh xe dẫn hớng Khớp cầu Đòn quay dẫn động Cơ cấu lái Đòn... góc quay bánh xe b Hệ thống lái bánh điều khiển khí - điện thủy lực Hình 8. 48 Hệ thống lái xe MAZDA 626 4WS Cảm biến tốc độ Bơm dầu Cảm biến vị trí vành lái Cơ cấu lái sau ECU lái Khóa ®iƯn B×nh