TÌM HIỂU HỆ THỐHG TREO VÀ LÁI CỦA XE TOYOTA HIACE. QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA

Hệ thống lái nói chung gồm các bộ phận chính sau: • Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mô men do người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái.. - Đảm bảo sự tỷ l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU HỆ THỐHG TREO VÀ LÁI CỦA XE TOYOTA HIACE

QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA

Họ và tên sinh viên: TRƯƠNG TRỌNG TRÍ

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Niên khóa: 2006 – 2010

Tháng 7/2010

TÌM HIỂU HỆ THỐHG TREO VÀ LÁI CỦA XE TOYOTA HIACE

QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA

Tác giả

TRƯƠNG TRỌNG TRÍ BÙI HẠT TÙNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Giáo viên hướng dẫn:

Th.sTHI HỒNG XUÂN

Th.s NGUYỄN DUY HƯỚNG

LỜI CẢM TẠ

Trong suốt thời gian học tập tại Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM chúng tôi

đã được tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích từ thầy cô và bạn bè của trường, đó là hành trang quý báu để chúng tôi bước vào đời Với lòng biết ơn sâu sắc chúng tôi xin được gửi lời cám ơn chân thành nhất đến:

™ Gia đình mình, cảm ơn cha mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng và động viên cho con học tập và hoàn thành khoá học của mình

™ Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, quý thầy cô Khoa Cơ Khí Công Nghệ đã tận tình dạy bảo và truyền đạt kiến thức cho chúng tôi trong thời gian học tập tại trường

™ Các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM đã giúp đỡ, tạo điều kiện và hướng dẫn cho chúng tôi sử dụng những thiết bị trong quá trình hoàn thành đề tài của mình

™ Thầy Th.s Thi Hồng Xuân, thầy Th.s Nguyễn Duy Hướng đã tận tình hướng dẫn trong quá trình học tập và làm đề tài tốt nghiệp

™ Cuối cùng xin cảm ơn tất cả các bạn trong lớp DH06OT đã quan tâm, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và làm đề tài

Trong quá trình hoàn thành đề tài này chúng tôi đã cố gắng hết sức nhưng cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự cảm thông và góp ý của các thầy cô, các bạn để đề tài này hoàn thiện hơn nữa

Sinh viên: Trương Trọng Trí Bùi Hạt Tùng

TÓM TẮT

1.Tên đề tài

Tìm hiểu hệ thống treo và lái của xe Toyota Hiace Quy trình kiểm tra và sửa chữa

2.Thời gian và địa điểm thực hiện

Thời gian thực hiện đề tài: từ 05/04/2010 đến 15/06/2010

Đề tài được thực hiện tại xưởng Bộ Môn Công Nghệ Ô Tô – Khoa Cơ khí Công Nghệ, Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

3 Mục đích đề tài

Tìm hiểu cấu tạo, hoạt động, công dụng của các bộ phận trong hệ thống treo và

hệ thống lái

Chẩn đoán hư hỏng, cách kiểm tra và sửa chữa

4 Phương pháp và phương tiện

- Phương pháp

Tra cứu tài liệu có liên quan

Khảo sát đo đạt trực tiếp và khảo nghiệm trên các băng thử

+ Thiết bị thứ hai là Miller 8670 dùng để kiểm tra góc đặt bánhxe

+ Thiết bị thứ ba là cầu nâng 4 trụ

5 Kết quả

Biết được cấu tạo, hoạt động,cách kiểm tra và sửa chữa hệ thống lái và hệ thống treo của xe Toyota Hiace

Khắc phục giảm chấn ở cầu sau

Hạn chế là chưa hiệu chỉnh thật tốt các góc đặt bánh xe

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH vi

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 1

Chương 2 TỔNG QUAN 2

2.1 Giới thiệu chung về Toyota Hiace 2

2.1.1 Lịch sử phát triển 2

2.1.2 Thông số kỹ thuật Toyota Hiace đời 1984 3

2.2 Lý thuyết chung về hệ thống lái và hệ thống treo 4

2.2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống lái 4

2.2.2 Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống treo 5

2.3 Các sơ đồ của hệ thống lái đi với hệ thống treo 7

2.3.1 Sơ đồ của hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 7

2.3.2 Sơ đồ của hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 8

2.3.3 Sơ đồ của hệ thống lái với hai cầu dẫn hướng 8

2.4 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của các chi tiết chính trong hệ thống lái 9

2.4.1 Các chi tiết 9

2.4.2 Động học quay vòng của các bánh xe 25

2.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống treo 31

2.5.1 Sơ đồ và nguyên lý của hệ thống treo phụ thuộc 31

2.5.2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống treo độc lập 32

2.5.3 Cấu tạo các bộ phận của hệ thống treo 33

2.5.4 Kết cấu hệ thống treo độc lập thông dụng: 37

2.5.5 Hệ thống treo hiện đại 40

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 42

3.1 Nơi thực hiện 42

3.2 Phương pháp thực hiện 42

3.3 Phương tiện thực hiện 42

Chương 4 THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 44

4.1 Kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống lái Hiace 44

4.1.1 Vô lăng lái 44

4.1.2 Trục lái 45

4.1.3 Cơ cấu lái 45

4.1.4 Dẫn động lái 47

4.1.5 Trợ lực lái 48

4.2 Kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống treo Hiace 55

4.2.1 Sơ đồ hệ thống treo 55

4.2.2 Hệ thống treo trước 55

4.2.3 Hệ thống treo sau 58

4.3 Quy trình kiểm tra và sửa chữa 59

4.3.1 Chẩn đoán, kiểm tra những hư hỏng của hệ thống lái và biện pháp khắc phục 59 4.3.2 Chẩn đoán,kiểm tra những hư hỏng của hệ thống treo và biện pháp khắc phục 71

4.4 Kết quả đo góc đặt bánh xe và hệ thống treo 76

4.4.1 Kết quả đo góc đặt bánh xe 76

4.4.2- Kết quả khảo nghiệm hệ thống treo 79

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 83

5.1 Kết Luận 83

5.2 Đề Nghị 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 7

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 8

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống lái hai cầu dẫn hướng 8

Hình 2.4: Quy luật thay đổi tỉ số truyền của cơ cấu lái ic thích hợp nhất 9

Hình 2.5: Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái 11

Hình 2.6: Cơ cấu trục vít – cung răng đặt bên 12

Hình 2.7: Cơ cấu lái trục vít - con lăn 13

Hình 2.8: Cơ cấu lái trục vít - chốt quay (loại một chốt) 15

Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống lái bánh răng - thanh răng 16

Hình 2.10: Cơ cấu lái liên hợp 16

Hình 2.11: Các sơ đồ hình thang lái 18

Hình 2.12: Cơ cấu lái, bộ phận phối và xy lanh lực bố trí chung 21

Hình 2.13: Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xy lanh lực bố trí chung 21

Hình 2.14: Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng 22

Hình 2.15: Xy lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung 22

Hình 2.16: hệ thống lái trợ lực thủy lực có bộ acquy áp suất 24

Hình 2.17: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô có hai bánh xe dẫn hướng 25

Hình 2.18: Sơ đồ quay vòng của ô tô hai cầu dẫn hướng 26

Hình 2.19: Góc nghiêng của trục quay đứng trong mặt phẳng ngang của xe 28

Hình 2.20: Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc của xe 29

Hình 2.21: Góc doãng của bánh xe dẫn hướng phía trước 30

Hình 2.22: Độ chụm của bánh xe dẫn hướng 31

Hình 2.23: Trạng thái điển hình của hệ thống treo phụ thuộc 31

Hình 2.24: Sơ đồ hệ thống treo độc lập 32

Hình 2.25: Kết cấu nhíp chính và phụ của hệ thống treo có độ cứng thay đổi 33

Hình 2.27 Giảm chấn một lớp vỏ 36

Hình 2.28: Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thủy lực hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều 36

Hình 2.29: Sơ đồ nguyên lý của hệ treo hai đòn ngang 37

Hình 2.30: Hệ treo Mc.Pherson 38

Hình 2.31: Hệ treo hai đòn dọc 38

Hình 2.32: Hệ thống treo đòn dọc có đòn ngang liên kết 39

Hình 2.33: Hệ treo với đòn chéo 39

Hình 2.34: Mô hình treo tích cực 39

Hình 2.35: Mô hình hệ thống treo bán tích cực 41

Hình 3.1: Xe Toyota Hiace 41

Hình 3.2: Băng thử và tủ điều khiển của thiết bị Videoline 2304 41

Hình 3.3: Thiết bị Miller 8670 41

Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống lái 44

Hình 4.2: Vô lăng lái 44

Hình 4.3:Trục lái 45

Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu lái 46

Hình 4.5: Đòn quay đứng 47

Hình 4.6: Đòn quay ngang 48

Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý bơm trợ lực thủy lực 49

Hình 4.8: Cấu tạo van phân phối và xy lanh trợ lực 50

Hình 4.9: Van phân phối ở vị trí trung gian 52

Hình 4.10: Van phân phối ở vị trí quay phải 52

Hình 4.11: Van phân phối ở vị trí sang phải dầu cấp đến ngăn I qua lổ L1 53

Hình 4.12: Van xoay quay phải, dầu từ ngăn II về theo lổ L2 54

Hình 4.13: Van xoay ở vị trí quay trái 54

Hình 4.14 Van xoay quay trái , dầu từ ngăn I về theo lổ L1 55

Hình 4.15: Sơ đồ hệ thống treo 55

Hình 4.16: Thanh xoắn 55

Hình 4.17: Bulông điều chỉnh 56

Hình 4.20: Nhíp lá ở hệ thống treo sau 58

Hình 4.21: Kiểm tra độ kín khít của piston xy lanh trợ lực 62

Hình 4.22: Kiểm tra khe hở khớp nối 65

Hình 4.23: Góc doãng bánh xe 66

Hình 4.24: Điều chỉnh góc doãng 66

Hình 4.25: Góc nghiêng dọc trụ đứng 66

Hình 4.26: Điều chỉnh góc nghiêng dọc trụ đứng 67

Hình 4.27: Góc nghiêng ngang trụ đứng 67

Hình 4.28: Độ chụm của bánh xe dẫn hướng 68

Hình 4.29: Kiểm tra độ chụm 68

Hình 4.30: Điều chỉnh độ chụm của hệ thống treo phụ thuộc 69

Hình 4.31: Điều chỉnh độ chụm treo độc lập 69

Hình 4.32: Kiểm tra độ dơ vành tay lái 70

Hình 4.33: Nhíp 73

Hình 4.34: Kiểm tra giảm chấn 74

Hình 4.35: Kiểm tra độ cong cần piston 75

Hình 4.36: Kết quả đo góc đặt bánh xe 78

Hình 4.37: Kết quả kiểm tra treo và giảm chấn ( treo sau không có giảm chấn) 80

Hình 4.38: Kết quả kiểm tra treo và giảm chấn ( treo sau có giảm chấn) 81

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vì nó

có ưu điểm đặc biệt hơn hẳn các loại phương tiện khác như: thông dụng, đơn giản, dễ

sử dụng và có tính cơ động cao…được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực dân

sự cũng như quốc phòng Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp ô tô trên thế giới cũng như ở nước ta ngày càng phát triển mạnh mẽ, tạo ra nhiều loại ô tô có tính tiện nghi cao

Hệ thống treo và hệ thống lái trên ô tô có vai trò hết sức quan trọng, nó góp phần tạo nên tính êm dịu và an toàn cho chuyển động của xe Có rất nhiều hệ thống treo và

hệ thống lái khác nhau có cấu tạo, chức năng, công dụng khác nhau

Vì vậy em đã chọn đề tài tốt nghiệp: “Tìm hiểu hệ thống treo và hệ thống lái của

xe Toyota Hiace, quy trình kiểm tra, sửa chữa”.Để tìm hiểu sâu hơn về hai hệ thống này của một dòng xe có tên tuổi của hãng xe nổi tiếng của Nhật Bản

cơ đặt trước và dẫn động bánh sau hoặc dẫn động 4 bánh toàn phần

- Thế hệ thứ năm

Hiace thế hệ thứ năm xuất hiện vào tháng 8 năm 2004 Ở thế hệ này, cần số được chuyển lên mặt táp-lô cho phép việc chuyển số diễn ra dễ dàng hơn 4 và 5 cấp tự động đều được trang bị Tất cả các model đều sử dụng động cơ 4 xi-lanh, DOHC, với rất

nhiều dạng : 1TR-FE 2000cc petrol, 2TR-FE 2700cc petrol hoặc 2KD-FTV 2500cc

common rail DOHC intercooled turbo diesel

Nói về xe Hiace, thì châu Phi là thiên đường của xe Hiace Có lẽ có đến 90% số

xe Hiace trên thế giới đang chạy ở châu Phi, làm xe taxi

Chiếc Hiace đầu tiên ra mắt năm 1967 và đến nay tiêu thụ hơn 4 triệu chiếc tại

131 quốc gia Tại Việt Nam, đã có tổng cộng gần 9.900 chiếc xe được mệnh danh là

"cá mập" được bán ra Theo Toyota Việt Nam, dự kiến mỗi tháng Hiace mới sẽ bán

được 250 chiếc

2.1.2 Thông số kỹ thuật Toyota Hiace đời 1984

STT Tên thông số Chi tiết

1 Động cơ Toyota 2Y, động cơ xăng 4 kì 4 xilanh thẳng hàng, kiểu

10 Chiều cao toàn bộ 1900 mm

11 Chiều dài cơ sở 2300 mm

12 Chiều rộng cơ sở 1450 mm

13 Hệ thống lái Trục vít- ecu- thanh răng- cung răng

14 Hệ thống phanh Kiểu tang trống, dẫn động thủy lực

15 Hệ thống treo Cầu trước: thanh xoắn và giảm chấn thủy lực

Cầu sau: nhíp lá và giảm chấn thủy lực

2.2 Lý thuyết chung về hệ thống lái và hệ thống treo

2.2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống lái

2.2.1.1 Công dụng

Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ô tô, máy kéo chuyển động theo một hướng xác định nào đấy và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe

Hệ thống lái nói chung gồm các bộ phận chính sau:

• Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mô men do người lái

tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái

• Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe

dẫn hướng và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng

• Trợ lực lái: Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn

năng lượng bên ngoài

2.2.1.2 Phân loại

- Theo cách bố trí vô lăng:

Vô lăng bố trí bên trái ( tính theo chiều chuyển động ): dùng cho những nước thừa nhận luật đi đường chiều thuận là phía bên phải như các nước XHCN trước đây, Pháp, Mỹ,

Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận chiều thuận là phía trái như Anh, Nhật, Thuỵ Điển,

- Theo kết cấu cơ cấu lái chia ra các loại:

Trục vít - Cung răng

Trục vít - Con lăn

Trục vít - Chốt quay

Bánh răng - Thanh răng

- Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực lái :

Trợ lực thuỷ lực

Trợ lực khí ( khí nén hoặc chân không )

Trợ lực điện (ít dùng)

Các bánh xe dẫn hướng là các bánh ở cầu trước

Các bánh xe dẫn hướng ở cả hai cầu (cầu trước và cầu sau)

Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu

2.2.1.3 Yêu cầu

Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:

- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định, để đảm bảo yêu cầu này thì:

+ Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng chuyển động thẳng phải nhỏ (Không lớn hơn 150 khi có trợ lực

và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực )

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô lăng (Pl

max) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn nghành:

+ Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Pl max không được lớn hơn 150÷200 N + 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 giữa góc quay của vô lăng và của các bánh dẫn hướng

2.2.2 Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống treo

2.2.2.1 Công dụng

Hệ thống treo được hiểu như là hệ thống liên kết mềm giữa khung xe và bánh xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau

- Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không mong muốn khác của bánh xe như lắc ngang, lắc dọc

- Bộ phận của hệ thống treo thực hiện nhiệm vụ hấp thu và dập tắt các dao động, rung động và đập từ mặt đường truyền lên

- Đảm bảo khả năng truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc và lực bên

Công dụng của hệ thống treo được thể hiện qua các phần tử của hệ thống treo: + Phần tử đàn hồi: Làm giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung và đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi chuyển động

+ Phần tử dẫn hướng: Xác định tính chất dịch chuyển của các bánh xe và đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ từ mặt đường tác dụng lên thân xe

+ Phần tử giảm chấn: Dập tắt dao động của ô tô khi phát sinh dao động

+ Phần tử ổn định ngang: Với chức năng là phần tử đàn hồi làm tăng khả năng chống lật thân xe khi có sự thay đổi tải trọng trong mặt phẳng ngang

+ Các phần tử phụ khác: Vấu cao su, thanh chịu lực, có tác dụng tăng cứng, chịu thêm tải trọng…

2.2.2.2 Phân loại

Việc phân loại hệ thống treo dựa theo các căn cứ sau:

- Theo loại bộ phận đàn hồi chia ra:

+ Loại bằng kim loại ( gồm có lá nhíp, lò xo, thanh xoắn)

+ Loại khí ( Loại bọc bằng cao su- sợi , loại ống)

+ Loại thủy lực (loại ống)

+ Loại cao su

- Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng chia ra:

+ Loại phụ thuộc với cầu liền

+ Loại độc lập

- Theo phương pháp dập tắt dao động chia ra:

+ Loại giảm chấn thủy lực ( loại có tác dụng một chiều và loại có tác dụng hai

+ Loại ma sát cơ ( ma sát trong bộ phận đàn hồi, trong bộ phận dẫn hướng)

- Theo phương pháp điều khiển có thể chia ra:

+ Hệ thống treo bị động ( hệ thống treo không được điều khiển)

+ Hệ thống treo chủ động (hệ thống treo có điều khiển)

2.2.2.3 Yêu cầu

Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực, quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây:

- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (

xe chạy trên loại đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau )

- Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định

- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thỏa mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe

- Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ

- Có độ tin cậy lớn, có độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường

Đối với xe con và xe minibus cần quan tâm đến các vấn đề sau:

- Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn

- Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên khung, vỏ xe tốt

- Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng

2.3 Các sơ đồ của hệ thống lái đi với hệ thống treo

2.3.1 Sơ đồ của hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc

13 10

1 - Vô lăng; 2 - Trục lái; 3- cơ cấu lái; 4 - Trục ra của cơ cấu lái; 5 - Đòn quay đứng;

6 - Đòn kéo dọc; 7 - Đòn quay ngang; 8 - Cam quay; 9 - Cạnh bên của hình thang lái;

10 - Đòn kéo ngang; 11-Bánh xe; 12-Bộ phận phân phối; 13 - Xi lanh lực

2.3.2 Sơ đồ của hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

1-Vô lăng; 2- Trục lái; 3-Cơ cấu lái; 4-Trục ra; 5-Đòn quay đứng; 6-Bộ phận hướng của hệ thống treo; 7-Đòn kéo bên; 8-Đòn lắc; 9-Bánh xe

2.3.3 Sơ đồ của hệ thống lái với hai cầu dẫn hướng

1.Vô lăng;

2.Trục lái;

3 cơ cấu lái;

4 Trục ra của cơ cấu lái;

6

2.4 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của các chi tiết chính trong hệ thống lái 2.4.1 Các chi tiết

2.4.1.1 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 có thể 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 của người lái, dao động từ 190 mm ( đối với xe du lịch cở nhỏ ) đến 275 mm (đối với xe tải và xe khách cở lớn )

2.4.1.2 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 vô lăng, nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển

2.4.1.3 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn của vô lăng thành chuyển động góc ( lắc ) của đòn quay đứng và bảo đảm tăng mô men theo tỷ số truyền yêu cầu

Các thông số đánh giá cơ bản

- Tỷ số truyền động học

Tỉ số truyền cơ cấu lái ic là tỉ số giữa góc quay

của các phần tử tương ứng của bánh lái và góc

quay của đòn quay đứng

5 10 15 20 25

Hình 2.4:

Quy luật thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu lái ic thích hợp nhất

Tỷ số truyền ic có thể thay đổi hoặc không thay đổi Cơ cấu lái với tỷ số truyền thay đổi trong giới hạn rộng được dùng trước hết trong hệ thống lái không có cường hóa Trong trường hợp này nên dùng quy luật thay đổi tỷ số truyền như trên hình 2.4

Từ hình vẽ ta nhận thấy rằng trong phạm vi góc quay θ ≤ π/2 thì tỷ số truyền của

cơ cấu lái có giá trị cực đại điều này đảm bảo tính chính xác cao trong khi lái ô tô trên đường thẳng với tốc độ cao và làm nhẹ nhàn khi lái vì đa số thời gian lái là quay bánh lái một góc nhỏ quanh vị trí trung gian Ngoài việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái thay đổi tỷ số truyền theo qui luật như thế sẽ làm giảm ảnh hưởng của những va đập từ bánh dẫn hướng lên người lái

Khi θ > π/2 thì ic giảm rất nhanh, ở hai phía rìa của đồ thị thì ic hầu như không thay đổi Ở giai đoạn này khi quay bánh lái một góc nhỏ thì có thể làm cho bánh dẫn hướng quay một góc lớn

- Tỷ số truyền lực

Là tỷ số của tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng và lực đặt lên vành tay lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng

c l l

p i p

Mc : momen cản quay vòng của bánh xe

C : cánh tay đòn quay vòng, tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến đường trục đứng kéo dài

Ml : momen lái trên vành tay lái

30

- Hiệu suất

Hiệu suất của cơ cấu lái có giá trị khác nhau tuỳ theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống hay từ dưới bánh xe dẫn hướng lên, nên người ta phân biệt:

+ Hiệu suất thuận ηth: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống các bánh xe dẫn hướng

+ Hiệu suất nghịch ηng: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ dưới bánh xe dẫn hướng lên vô lăng

+ Hiệu suất thuận của cơ cấu lái cần phải lớn để giảm tổn thất lực và giảm nhẹ lực điều khiển Trong khi đó hiệu suất nghịch cần phải nhỏ để giảm các va đập truyền từ hệ thống chuyển động lên vô lăng Tuy vậy hiệu suất nghịch không được quá thấp vì sẽ làm mất tác dụng của mô men ổn định và bánh dẫn hướng sẽ không tự trở về được vị trí trung gian khi bị lệch khỏi vị trí đó do va đập và người lái bị mất cảm giác đường Khi sử dụng trợ lực thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi nhiều Do lúc này trợ lực vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắt những va đập truyền từ bánh xe lên vô lăng

- Khe hở trong cơ cấu lái

Khe hở trong cơ cấu lái cần phải nhỏ ở vị trí trung gian của vô lăng ứng với chuyển động thẳng của xe Ở vị trí này, bề mặt làm việc các chi tiết của cơ cấu lái làm việc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tăng nhanh hơn ở các vị trí khác Do vậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ở các vị trí này được làm tăng lên bằng các biện pháp kết cấu và công nghệ Trong quá trình sử dụng, chênh lệch giá trị khe hở sẽ giảm dần

Hình 2.5: Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái

1-Còn mới; 2-Đã sử dụng (bị mòn);

3-Sau khi đã điều chỉnh khe hở ở vị trí trung gian

Các cơ cấu lái thông dụng

- Loại trục vít - cung răng

Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy vậy có nhược điểm là hiệu suất thấp ηth= 0,5….0,7; ηng=0,4….0,55), điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít

Cung răng có thể thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục của trục vít hoặc đặt ở phía bên cạnh Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp xúc giữa răng của cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng

Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm) Khi trục vít có dạng glôbôit thì số răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn

Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều dài của trục vít

Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít - cung răng không đổi và xác định theo công thức:

1 0

Hình 2.6: Cơ cấu trục vít- cung răng đặt bên

1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3-Cung răng; 4- Vỏ

t - Bước trục vít

Zt - Số mối ren trục vít

Góc nâng của đường ren vít thường từ 80 ÷ 120 Khe hở ăn khớp khi quay đòn quay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên thay đổi từ 0,03 ÷ 0,05 mm Sự thay đổi khe hở này được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của cung răng

có bán kính khác nhau

- Loại trục vít - con lăn

Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 2.7) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô

tô, do có ưu điểm:

+ Kết cấu nhỏ gọn

+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trược bằng ma sát lăn:

• Hiệu suất thuận: ηth = 0,77÷0.82

• Hiệu suất nghịch: ηng = 0,6

Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn được bố trí lệch với đường trục của trục vít một khoảng 5÷7 mm Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục quay của đòn quay đứng thì khoảng cách trục giữa con lăn và trục vít thay đổi, do đó khe hở ăn khớp cũng

sẽ thay đổi theo

Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức:

0

0 0 1

0 1

2 2

R

R i R

R tZ

R tZ

R0- Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít

i0- Tỷ số truyền giữa bánh răng cắt và trục vít

Theo công thức trên ta thấyio thay đổi theo góc quay trục vít Tuy vậy sự thay đổi này không lớn, chỉ khoảng 5% ÷ 7%(từ vị trí giữa ra vị trí biên) nên có thể xem

+ Hiệu suất thuận và nghịch của cơ cấu lái loại này vào khoảng 0,7

Nhược điểm:

+ Chế tạo phức tạp, tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sử dụng

+ Tỷ số truyền của cơ cấu lái được xác định theo công thức:

Hình 2.8: Cơ cấu lái trục vít - chốt quay (loại một chốt)

1 - chốt quay; 2 - Trục vít; 3 - Đòn quay

- Loại bánh răng - thanh răng

Bánh răng có thể có răng thẳng hay răng nghiêng Thanh răng trượt trong các ống dẫn hướng Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, thanh răng được ép đến bánh răng bằng lò xo

Ưu điểm:

+ Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao Vì vậy nó được sử dụng rộng rải trên các xe đua, du lịch cở nhỏ, thể thao

+ Hiệu suất cao

+ Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo

Nhược điểm:

+ Lực điều khiển lớn ( do ic nhỏ )

+ Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc

+ Nhạy cảm với va đập từ mặt đường do ma sát nhỏ (hiệu suất nghịch lớn)

Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống lái bánh răng – thanh răng

- Loại liên hợp

Loại cơ cấu nay gần đây được sử dụng rộng rãi, không có cường hóa thủy lực Cơ cấu thường dùng nhất là loại trục vít- ecu- thanh răng Sự nối tiếp giữa trục vít và ecu bằng dãy bi nằm theo rãnh của trục vít Nhờ có dãy bi mà trục vít ăn khớp với ecu theo kiểu ma sát lăn

Hình 2.10: Cơ cấu lái liên hợp

Tỉ số truyền của cơ cấu này có giá trị không đổi và được xác định theo công thức:

0

2 .

c

r i

Cơ cấu lái loại liên hợp có một đặt điểm nổi bật là có khả năng làm việc dự trữ rất lớn, vì vậy nó được dùng chủ yếu trên các loại ô tô cỡ lớn

2.4.1.4 Dẫn động lái

Bao gồm tất cả các chi tiết làm nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh xe

dẫn hướng và đảm bảo cho các bánh xe có động học quay vòng đúng

d

d

θθ

ϕ+

2 (2-9)

Ở đây:

θtr, θph - Là các góc quay tương ứng của cam quay trái và phải

ϕ Là góc quay của đòn quay đứng

MΣ - Mô men tổng tác dụng lên cam quay của các bánh xe dẫn hướng

Mdq- Mô men tác dụng lên đòn quay đứng

Tỷ số truyền của dẫn động nói chung thay đổi do sự thay đổi cánh tay đòn của các đòn dẫn động Ngoài ra do sự bất đối xứng của dẫn động, tỷ số truyền còn có thể khác nhau khi xe quay phải hoặc trái

xe khỏi bị trượt lết khi quay vòng, làm giảm sự mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất

và tăng tính ổn định của xe

[

Hình thang lái có nhiều dạng kết cấu khác nhau Đòn ngang có thể cắt rời hay liền tùy theo hệ thống treo là độc lập hay phụ thuộc Nhưng dù trường hợp nào thì kết cấu của hình thang lái cũng phải phù hợp với động học bộ phận dẫn hướng của hệ

Hình 2.11: Các sơ đồ hình thang lái

thống treo, để dao động thẳng đứng của các bánh xe không ảnh hưởng đến động học của dẫn động lái, gây ra dao động của bánh xe dẫn hướng quanh trục quay

Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ việc chọn các thông số kỹ thuật của hình thang lái và không có khe hở trong dẫn động nhờ

+ 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, trợ lực lái đảm bảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị lao sang một bên

Sử dụng trợ lực lái có nhược điểm là lốp mòn nhanh hơn (do lạm dụng cường hoá

để quay vòng tại chổ ), kết cấu hệ thống lái phức tạp hơn và tăng khối lượng công việc bảo dưỡng

- Theo sơ đồ bố trí phân ra làm 4 dạng:

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực được bố trí chung thành một cụm + Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xy lanh lực bố trí chung

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 lái nặng 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 cũng tăng theo, tuy vậy không được vượt quá 100 ÷ 150 N

- Không xảy ra hiện tượng tự cường hoá 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 nổ thì người lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết của xe

l c

l

p p

p p

Pch - Lực do trợ lực đảm nhận quy về vô lăng

Đối với các kết cấu hiện nay: Khq=1÷15

+ Chỉ số phản lực của trợ lực đặc trưng cho khả năng đảm bảo cảm giác đường của trợ lực

Thành phần cấu tạo và sơ đồ bố trí

Bất kỳ loại trợ lưc lái nào cũng phải có ba bộ phận chính sau: Nguồn năng lượng,

- Nguồn lăng lượng:

+ Nguồn năng lượng dùng để cung cấp năng lượng cho cường hoá, có thể là: Bơm dầu, máy nén + bình chứa hoặc ắc quy + máy phát

- Bộ phận phân phối:

+ Bộ phận phân phối dùng để phân phối đều chỉnh năng lượng cung cấp cho cơ cấu chấp hành và đảm bảo sự tỷ lệ giữa góc quay của vô lăng và góc quay của các bánh xe dẫn hướng Bộ phận phân phối thực chất là các van thuỷ lực, khí nén hay các công tắc và mạch điện

- Cơ cấu chấp hành:

+ Cơ cấu chấp hành dùng để tạo và truyền lực trợ lực lên truyền động lái Tuỳ theo loại trợ lực mà nó có thể là xy lanh thuỷ lực, xy lanh khí nén hay động cơ điện

- Các bộ phận trên có thể được bố trí theo 4 sơ đồ sau:

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xy lanh lực bố trí chung thành một cụm như trên hình 2.12

+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xy lanh lực bố trí chung như trên hình 2.13

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng như trên hình 2.14

- Xy lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung như trên hình 2.15

Hình 2.12: Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xy lanh lực bố trí chung

1- cơ cấu lái; 2 - xi lanh lực.,3- bộ phân phối

Hình 2.14: Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng

1 – cơ cấu lái, 2 – bộ phận phân phối; 3 –xy lanh lực

Hình 2.15: Xy lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung

1 – cơ cấu lái; 2 –bộ phận phân phối; 3 – xy lanh lực

Ưu nhược điểm của từng sơ đồ:

Nhược điểm: Tất cả các chi tiết của hệ thống lái đều chịu tải lớn, là tổng lực do người lái và cơ cấu chấp hành tác dụng Vì vậy trên các xe tải trọng lớn người ta không dùng sơ đồ bố trí này

Phân tích một số loại trợ lực lái

- Hệ thống lái trợ lực thủy lực có bộ acquy áp suất

+ Nguyên lý làm việc

Thùng chứa dầu 8 luôn thông với bơm dầu 9 qua van nghịch đảo 10 sẽ tạo ra trên đường ống 5 một áp suất quy định Áp suất này được giữ bởi acquy thủy lực 6 Khi ô tô chuyển động thẳng, mặt đường bằng, sức cản chuyển động nhỏ, lực đặt lên vành tay lái bé không quá 2,5 kG và khi đó vành tay lái chỉ cần dao động nhỏ quanh vị trí giữa nó làm cho con trượt 12 nằm ở vị trí trung gian và đóng hết các cửa dầu từ đường ống 5 vào trong van phân phối, do vậy áp suất chất lỏng ở hai phía của xy lanh lực là cân bằng nhau Lúc đó coi như bộ cường hóa không làm việc

dẫn dầu 4, đóng cửa thông khoang A với bình chứa 8 Dưới áp suất lớn dầu từ ống dẫn 5

đi vào trong khoang B đẩy cần sinh lực về bên trái, dầu ở buồng bên trái xy lanh sinh lực qua ống dẫn 14 và 7 trở về thùng chứa Nhờ vậy, bánh xe sẽ quay về bên trái đồng thời kéo thanh kéo 2( 2 làm nhiệm vụ liên hệ ngược) làm dịch chuyển vỏ cơ cấu phân phối

về vị trí ban đầu so với con trượt, do đó làm dấu ngừng chảy vào xy lanh lực 1, muốn quay bánh xe dẫn hướng một góc lớn hơn cần tiếp tục quay vành lái 11

Khi quay vành lái 11 sang phải, con trượt 12 của cơ cấu phân phối sẽ đi lên làm

mở cửa khoang A thông với bơm dầu, đóng cửa thông khoang A với đường dẫn dầu 7,

mở cửa thông khoang B với đường dẫn dầu 4 Dưới áp suất lớn, dầu từ bơm 9 đi vào trong khoang A (van phân phối) đến khoang A (xy lanh lực) đẩy cần piston xy lanh lực

đi sang phải, do đó bánh xe dẫn hướng 3 sẽ quay về bên phải Dầu bên phải xy lanh lực theo ống dẫn 13 và 4 trở về bình chứa 8

+ Sơ đồ nguyên lý

1

B A

2.4.2 Động học quay vòng của các bánh xe

2.4.2.1 Động học quay vòng lý thuyết xe một cầu dẫn hướng

Hình 2.17: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô có hai bánh xe dẫn hướng

Khi xe vào đường vòng để đảm bảo các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lết hoặc bị trượt quay thì đường vuông góc với các véctơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó chính là tâm quay vòng tức thời của

xe

Từ hình vẽ sơ đồ ta rút ra được biểu thức về mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai bánh xe dẫn hướng để đảm bảo chúng không bị trượt khi xe vào đường vòng Cotgα1 - Cotgα2 = L B (2-14)

Ở đây: α1, α2: Góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng của xe

B - Khoảng cách giữa hai đường tâm trụ quay đứng

L - Chiều dài cơ sở của xe

2.4.2.2 Động học quay vòng lý thuyết xe hai cầu dẫn hướng

Hình 2.18: Sơ đồ quay vòng của ô tô hai cầu dẫn hướng

Quan hệ động học quay vòng của hai bánh xe hai cầu dẫn hướng xác định trong mặt phẳng bằng (mặt phẳng chứa các trục các cầu )

Từ sơ đồ động học quay vòng ta có quan hệ động học quay vòng của các bánh xe hai cầu dẫn hướng xác định trong mặt phẳng bằng như sau:

Đối với bánh xe trên cầu dẫn hướng thứ nhất:

(2-15)

Trong đó:

C1- Khoảng cách hai tâm bánh xe của cầu dẫn hướng thứ nhất

L01- Chiều dài cơ sở (khoảng cách từ trục bánh xe dầm cầu dẫn hướng với trục của bánh xe với dầm cầu chủ động)

α1- Góc quay của bánh xe trong của dầm cầu dẫn hướng thứ nhất

β1- Góc quay của bánh xe ngoài của dầm cầu dẫn hướng thứ nhất

Đối với bánh xe trên cầu dẫn hướng thứ hai:

2 2

2 2

12 01

2 1 1 cot β cot α

α

tg L L

Trong đó:

C2- Khoảng cách hai tâm quay bánh xe của cầu dẫn hướng thứ hai

L01- Chiều dài cơ sở (khoảng cách từ trục bánh xe dầm cầu dẫn hướng với trục của bánh xe với dầm cầu chủ động)

L - Khoảng cách giữa hai dầm cầu dẫn hướng

1 1

1 1 01

1 1 1 cot β cot α

α

tg L

α2- Góc quay của bánh xe trong của dầm cầu dẫn hướng thứ hai

β2- Góc quay của bánh xe ngoài của dầm cầu dẫn hướng thứ hai

Đối với hai bánh xe dẫn hướng cùng quay trong α1, α2

2 12

01 1 01

01 1

01 cotgα (L L ) cotgα

L = − (2-18) Đối với hai bánh xe dẫn hướng cùng quay ngoài β1, β2:

2 12

01 1 01

1

2 cot ( ) cot

C − = − − (2-20) Đặc biệt: C1= C2

2 12

01 1

01 cotgβ (L L ) cotgβ

L = − (2-21)

2.4.3 Góc đặt trụ quay đứng và góc đặt bánh xe dẫn hướng

Độ ổn định của bánh xe dẫn hướng tốt hay xấu là do cách đặt trục đứng cam quay

và bánh xe dẫn hướng để cho khi ô tô chuyển động thì bánh không bị lệch sang một bên do vấp phải đá đường mấp mô, v v Như vậy người lái không phải quay vô lăng

để đưa bánh xe về vị trí chuyển động ổn định và như vậy đỡ mệt cho người lái Tính

ổn định của bánh xe dẫn hướng giúp cho bánh xe tự quay về vị trí trung tâm khi quay vòng xong Tính ổn định tốt giúp cho giảm dao động bánh xe dẫn hướng và giảm tải trọng tác dụng lên tay lái Tính ổn định bánh dẫn hướng tốt là khả năng giữ cho bánh

xe ở vị trí trung tâm nếu bánh xe lệch ra khỏi vị trí đó

Tính ổn định chủ yếu dựa vào các phản lực khác nhau của đất tác dụng lên bánh

xe để tạo ra các mô men ổn định, đối với trục quay đứng của bánh xe dẫn hướng vì thế bánh xe dẫn hướng người ta đặt có các góc độ khác nhau

2.4.3.1 Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng ngang

Góc nghiêng ngang làm cho bánh xe dẫn hướng quay quanh trục đứng đặt nghiêng đi một góc mà trục đứng không đặt đứng thẳng góc với mặt phẳng của đường

Hình 2.19: Góc nghiêng của trục quay đứng trong mặt phẳng ngang của xe

Góc β dao động trong giới hạn từ 50 ÷ 80 có trường hợp đặt biệt lấy tới 100 tuỳ thuộc vào kết cấu và bố trí trục đứng Đặt trục đứng có độ nghiêng sẽ làm cho khoảng cách cánh tay đòn (từ tâm đường trụ đứng giao với mặt đường đến tâm bánh xe giao với mặt đường) nhỏ và như vậy sẽ giảm mô men cần thiết để quay vòng bánh xe dẫn hướng làm cho người lái điều khiển ô tô nhẹ nhàng Ngoài ra khi có góc nghiêng này thì phần lực pháp tuyến tác dụng lên trục trước Z1 có tác dụng làm ổn định bánh xe dẫn hướng

Khi quay vòng bánh xe dẫn hướng quay quanh trục đứng, nhưng vì trục đứng đặt nghiêng nên điểm tiếp xúc của lốp với mặt đường sẽ phải dịch chuyển trong mặt phẳng b- b vuông góc với đường tâm của trục quay điều này có thể xảy ra hoặc là bánh xe bị lún xuống hoặc trục đứng của bánh xe bị nâng lên Để thấy rỏ ta phân Z1 là phản lực của đất tác dụng lên bánh xe ra hai thành phần Z1.cosβ song song với trục đứng và

Z1.sinθ vuông góc với trục đứng

Nếu gọi θ là góc quay của bánh xe dẫn hướng thì ta lại có Z1.sinβ.cosθ nằm trong mặt phẳng đi qua trục quay và vuông góc với bánh xe, Z1.sinβ.sinθ nằm trong mặt phẳng giữa của bánh xe

Như vậy ta sẽ có mô men ổn định do tác dụng của phản lực pháp tuyến của đặt lên bánh xe và góc đặt của trục là:

M = Z1.sinβ.sinθ.bn (2-22)

Trong đó:

Qua biểu thức trên ta lấy mômen ổn định M tăng lên khi tăng góc của bánh xe dẫn hướng Mô men này có ý nghĩa chủ yếu là khi quay vòng, bánh xe dẫn hướng tự quay về vị trí cũ Khi quay bánh xe thi mô men ổn định M sẽ trở thành mô men cản cho nên đòi hỏi phải tăng lực đặt vào lái Nếu tăng góc β thì mô men ổn định tăng nhưng mô men cản cũng tăng vì thế góc thường lấy từ 50 ÷80

2.4.3.2 Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc

Khi ô tô máy kéo chuyển động trên đường lúc quay vòng sẽ có lực ly tâm tác dụng, hoặc khi chuyển động có gió thổi ngang, hay đi trên mặt đường nghiêng có thành phần trọng lượng của xe sẽ gây nên phản lực ngang Phản lực ngang Py tác dụng lên bánh xe khi trục quay đứng đặt nghiêng trong mặt phẳng dọc cũng ảnh hưởng đến

Hình 2.20: Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc của xe

Góc nghiêng dọc α thường đối với ô tô và máy kéo bánh bơm thường nằm trong khoảng 0 ÷ 120 Mô men ổn định tăng lên khi tăng độ biến dạng của lốp Áp suất của lốp càng nhỏ và chiều rộng của lốp càng lớn thì mô men ổn định càng cao nhưng lực tác dụng của người lái khi quay vòng lại lớn Vì thế góc này thường lấy nhỏ

2.4.3.3 Góc doãng của bánh xe dẫn hướng

Góc doãng của bánh xe được xác định bởi góc α tạo nên bởi mặt phẳng quay của bánh xe với mặt phẳng thẳng góc đi qua trục dọc của ô tô Khi đó thì khoảng cách giữa các bánh xe dẫn hướng ở dưới nhỏ hơn ở phía trên

α

O

Hình 2.21: Góc doãng của bánh xe dẫn hướng phía trước

Góc doãng nằm trong trong giới hạn từ 00 ÷ 20 trong máy kéo bánh bơm giới hạn này rộng hơn 00 ÷ 50 Khi có góc doãng α phản lực của đường tác dụng lên bánh xe truyền chủ yếu lên ổ bi trong của moayơ bánh xe vì thế ổ bi trong thường có kích

thước lớn hơn ổ bi ngoài Ngoài ra góc doãng α ngăn ngừa khả năng nghiêng của bánh

xe vào trong vì dưới tác dụng của trọng lượng, do biến dạng và độ hở trong những chi tiết của trục trước và hệ thống treo trước, bánh xe dẫn hướng sẽ nghiêng vào trong và tạo ra lực hướng trục cân bằng với lực Z1sinβcosθ giữ bánh xe đứng trên trục quay Trong điều kiện sử dụng trị số góc doãng của bánh xe có thể thay đổi do độ uốn của dầm cầu trước do độ mòn của trục đứng, cam quay, do độ mòn và tình trạng lắp ghép của ổ bi kém Tất cả các nguyên nhân trên có thể phá huỷ độ ổn định của ô tô máy kéo khi chuyển động dẫn đến độ mòn của lốp xe trước không đều

Góc này có tác dụng để khắc phục những nhược điểm do góc doãng gây ra, chủ yếu là giảm lực ngang tác dụng vào điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường

Khi chọn đúng góc chụm và góc doãng thì hiện tượng trượt ngang sẽ không còn nữa

Điều chỉnh độ chụm của bánh xe dẫn hướng với dầm cầu liền thường được thay đổi bởi chiều dài của đòn kéo ngang trong cơ cấu hình thang lái, tuỳ theo loại xe

B

A

Hình 2.22: Độ chụm của bánh xe dẫn hướng

2.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống treo

2.5.1 Sơ đồ và nguyên lý của hệ thống treo phụ thuộc

Đặc điểm của hệ thống treo phụ thuộc

Dầm cầu liên kết cứng hai bánh xe ở hai bên.Ở cầu chủ động, dầm cầu chủ động liên kết hai bánh xe Ở hai cầu dẫn hướng, dầm cầu liền bằng thép định hình liên kết hai bánh xe

Hình 2.23: Trạng thái điển hình của hệ thống treo phụ thuộc

a) Xe chuyển động qua một gờ cao(z)

b) Xe chuyển động dưới tác dụng của lực bên