Hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hệ thống lái trợ lực thủy lực Bộ trợ lực thuỷ lực trợ lực sử dụng phần công suất động để tạo áp suất dầu thuỷ lực hỗ trợ cho trình xoay bánh xe dẫn hướng để chuyển hướng chuyển động ô tô >> Hệ thống lái trợ lực điện So với trợ lực khác trợ lực khí nén, trợ lực điện, trợ lực điện thủy lực trợ lực thủy lực có cấu tạo đơn giản, tác động nhanh hiệu suất trợ lực cao Với công nghệ chế tạo đại cho phép thiết kế trợ lực thủy lực có kết cấu nhỏ gọn nên sử dụng hầu hết loại xe ô tô Các phận trợ lực thuỷ lực bao gồm: Bơm thuỷ lực, van phân phối, xylanh lực, đường ống dẫn dầu H.1 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thuỷ lực Các phận trợ lực thuỷ lực a, Bơm thuỷ lực thiết bị phụ trợ Bơm thuỷ lực phận cấu thành trợ lực thuỷ lực Được dẫn động động đai puli, có chức tạo áp suất dầu đủ lớn để cung cấp cho van phân phối dẫn đến ngả xylanh lực hỗ trợ cho trình xoay bánh xe dẫn hướng Đây phận phức tạp chịu tải trọng lớn trợ lực, bơm làm việc với tốc độ cao (bằng với tốc độ động cơ), thay đổi cường độ làm việc môi trường xung quanh nên nhiệt độ bơm đạt tới 100 – 110 (0c), áp suất dầu tạo khoảng 55 – 80 (kG/cm2) Do yêu cầu áp suất tạo làm việc điều kiện môi trường bất lợi nên bơm trợ lực phận chế tạo xác tháo lắp, kiểm tra, sửa chữa có đầy đủ dụng cụ vệ sinh sẽ, van phải điều chỉnh theo tài liệu hướng dẫn có thiết bị đo áp suất Khơng cho phép điều áp suất lưu lượng bơm Cấu tạo nguyên lý hoạt động số loại bơm thuỷ lực sử dụng 1) Bơm phiến gạt Cấu tạo loại bơm phiến gạt thể hình (H 2) H Hình vẽ phối cảnh tháo rời bơm trợ lực kiểu phiến gạt - Bình chứa dầu - Rơto quay - Cụm van điều tiết - Van xả không khí - Trục quay - Vỏ bơm - Đĩa phân phối - Phiến gạt - Nắp bơm Bình chứa dầu (1) dập thép, nơi chứa dầu chịu áp suất cao cung cấp cho bơm làm việc, bình dầu lắp trực tiếp vào thân bơm hay lắp rời nối với bơm hai ống mềm, thông thường nắp bình có thước đo mức để kiểm tra mức dầu Rôto (4) lắp chặt với trục (5) then, rơto có rãnh rãnh có chứa phiến gạt, phiến gạt chạy tự rãnh giới hạn đĩa (3) mặt đĩa có dạng hình van, mặt ngồi có dạng hình trịn cố định với thân bơm (8) bu lông, thông thường thân bơm đúc gang Lưu lượng bơm ổn định băng cụm van điều tiết (7) Nguyên lý hoạt động bơm phiến gạt thể (hình 2.3) Khi Rơto (4) mang phiến gạt (3) quay, phiến gạt văng nhờ lực ly tâm tỳ vào bề mặt ô van vỏ Sự quay phiến gạt tạo nên thay đổi thể tích khoang chứa dầu tạo nên từ hai phiến gạt, rôto, bề mặt côn vỏ Ban đầu dầu nạp vào khoang lúc thể tích khoang cịn lớn, thể tích khoang nhỏ dầu ép ngồi Dầu đưa vào khoang theo rãnh dài ép theo lỗ ô van, phần dầu có áp suất cao đưa vào phía phiến gạt để ép thêm phiến gạt tỳ vào mặt để tăng độ kín khoang chứa dầu Phần lớn dầu áp suất cao đưa tới van điều áp, van điều tiết lưu lượng lượng dầu đưa vào trợ lực lái Như vịng quay rơto phiến gạt có hai lần nạp ép Áp suất dầu bơm điều chỉnh vít (6) H Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm thuỷ lực phiến gạt 1,5 - Cửa nạp 3,7 - Cửa xả - Rô to - Trục Rơ to - Vịng cam - Phiến gạt Trong trình hoạt động bơm dẫn động động lưu lượng bơm thay đổi theo tốc độ động Khi động quay chậm lưu lượng dầu nhỏ người lái cần tác động lực lớn hơn, động quay nhanh lưu lượng dầu lớn gấp nhiều lần người lái cần tác động lực nhỏ Nói cách khác yêu cầu lực đánh tay lái thay đổi theo tốc độ động điều bất lợi mặt ổn định lái Vì việc trì lưu lượng bơm không đổi, không phụ thuộc vào tốc độ động yêu cầu cần thiết loại bơm lắp thêm van điều tiết lưu lượng Mặt khác xe chạy tốc độ cao sức cản lốp xe nhỏ lực xoay bánh xe dẫn hướng nhỏ lực đánh tay lái nhỏ Vì yêu cầu trợ lực trợ lực điều kiện tốc độ cao mà đạt lực lái thích hợp Để đảm bảo yêu cầu trên, trợ lực thường gắn thêm van điều tiết lưu lượng Sau xin trình bầy loại van điều tiết lưu lượng loại nhậy cảm với tốc độ Với loại van điều tiết lưu lượng loại tốc độ động tăng lên lượng dầu bơm tới cấu lái lại giảm xuống H Sơ đồ cấu tạo van điều tiết lưu lượng loại nhày cảm với tốc độ - Van điều tiết lưu lượng - Lò xo - Ống điều khiển - Tới cửa hút bơm 5,8,11 - Phớt làm kín - Vân an toàn - Từ cửa xả bơm tới - Tới hộp cấu lái 10 - Lò xo H Hoạt động van điều tiết tốc độ thấp - Van điều tiết lưu lượng - Tới hộp cấu lái - Ống điều khiển - Tới cửa hút bơm - Ống điều khiển - Lỗ tiết lưu - Từ cửa xả bơm tới - Lò xo kéo Ở tốc độ thấp (từ 650 - 1250 v/ph) áp suất xả P1 bơm tác động lên phía phải van điều tiết lưu lượng P2 tác động lên phía trái sau qua lỗ tiết lưu Khi tốc độ động tăng lên chênh lệch P1 P2 tăng theo, đến giá trị chênh lệch thắng sức căng lò xo van điều khiển van dịch chuyển sang trái mở đường mở đường dầu chảy sang phía cửa hút Do lưu lượng dầu bơm đến van phân phối ổn định theo cách H Hoạt động van tiết lưu tốc độ cao - Tới cửa hút bơm - Tới hộ cấu lái - Van an toàn - Từ cửa xả bơm - Ống điều khiển - Lỗ tiết lưu - Khoảng dịch chuyển ống điều khiển Khi tốc độ bơm vượt (2500 v/ph) ống điều khiển bị đẩy sang phải đóng nửa lỗ tiết lưu Lúc áp suất P2 lượng dầu qua lỗ định giảm đáng kể van điều khiển bị đẩy sang trái mở cửa rộng để lượng dầu chảy cửa hút bơm Như lượng dầu tới van phân phối trì khơng đổi với lượng định H Hoạt động van an toàn Van an toàn đặt van điều khiển lưu lượng, áp suất P2 vượt mức quy định van an toàn mở để giảm áp suất P2 Lúc van điều khiển lưu lượng bị đẩy sang trái điều chỉnh áp suất tối đa Lưu lượng bơm thể biểu đồ sau H Biểu đồ biểu thị mối quan hệ lưu lượng dầu tốc độ động Trong trình hoạt động ta quay vành tay lái hết cỡ sang phải hay sang trái, lúc bơm tạo áp suất dầu lớn nhất, phụ tải bơm tối đa làm giảm tốc độ không tải động Để giải vấn đề hầu hết bơm trợ lực trang bị thêm thiết bị bù không tải để tăng tốc độ không tải động Sơ đồ lắp đặt thiết bị bù không tải thể hình (H 9) H Sơ đồ bố trí thiết bị bù khơng tải bơm thuỷ lực phiến gạt Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị bù không tải - Bộ lọc khơng khí - Van điểu khiển khơng khí - Đường ống nạp - hộp cấu lái Thiết bị bao gồm van điều khiển điều khiển áp suất dầu bơm Một đường dẫn khơng khí từ trước bướm gió tới, đường dẫn khơng khí tới sau bướm gió Khi tốc độ động tăng lên làm tăng áp suất dầu trợ lực tăng, lúc bơm dầu làm tăng tải động kéo tốc độ động giảm xuống Thiết bị bù khơng tải có chức cung cấp lượng khí nạp cần thiết để ổn định tốc độ động Khi áp suất dầu đạt đến mức định van điều khiển mở làm thơng đường khơng khí từ trước tới sau bướm gió làm tăng lượng khí nạp Lị xo hồi vị có chức đóng van điều khiển khơng cần điều tiết lưu lượng khí nạp H 10 Cấu tạo thiết bị bù không tải - Xylanh, Pistong điều khiển van - Đường dẫn tới sau bướm gió - Lò xo hồi vị - Đường dẫn dầu áp lực tới van phân phối - Đường dẫn tới trước bướm gió Áp suất dầu thuỷ lực tác dụng lên pistong điều khiển, áp suất dầu đủ lớn (khi quay vành lái hết cỡ sang phải hay sang trái ) làm mở van điều khiển nối tắt đường khơng khí qua bướng gió làm tăng lượng khí nạp để điều chỉnh tốc độ động 2) Bơm dầu kiểu phiến trượt - Bơm phiến trượt tạo áp suất thuỷ lực lớn khoảng 90 (kG/cm2) [10] - Hiệu suất: 0.7 - 0.75.[10] Ưu điểm loại bơm kết cấu công nghệ đơn giản dễ chế tạo, khối lượng nhỏ, giá rẻ nhiên chi tiết không bền, nhanh hỏng hóc Cấu tạo bơm phiến trượt thể hình (H.11) Bình dầu (1) làm bằn chất dẻo hay dập thép, gắn trực tiếp lên bơm hay gắn rời nối với bơm hai ống mềm Vỏ bơm (2) gia cơng xác, thép, bên vỏ có rãnh, rãnh có phiến trượt (6), lị xo (3) phiến tỳ (4) Rơto (5) hình trụ có dạng lệch tâm đặt bên vỏ phiến trượt (2), bề mặt rôto gia công tinh đặt độ bóng cao Dưới sức ép lị xo (3) phiến trượt bị ép sát vào bề mặt rô to Khi rơ to (5) quay thể tích nằm phiến tỳ (4), phiến gạt (6) cỏ (2) thay đổi Khi thể tích tăng chất lỏng nạp vào khoang thể tích thể tích giảm chất lỏng ép ngồi Như vịng quay rô to phiến gạt thực hành trình làm việc H 11 Hình vẽ phối cảnh bơm dầu kiểu phiến trượt - Bình chứa dầu - Phiến tỳ - Cụm van điều tiết - Vỏ phiến trượt - Rôto lệch tâm quay - Vỏ bơm - Lò xo ép phiến trượt - Phiến trượt - Nắp bơm Bơm phiến trượt có cấu tạo gọn, chi tiết bền có hiệu suất làm việc cao Tuy nhiên giá thành chế tạo loại bơm cao Áp suất dầu tạo khoảng 60 - 80 (kG/cm2) [10] Cũng giống bơm phiến gạt, để đảm bảo cho trình làm việc bơm phiến trượt yêu cầu lắp đặt thiết bị phụ trợ khác như: van an toàn, van điều khiển lưu lượng thiết bị bù khơng tải Ngồi hai loại bơm giới thiệu số loại bơm thuỷ lực khác sử dụng trợ lực thuỷ lực nhiên đặc điểm kỹ thuật nên không sử dụng phổ biến loại trợ lực ngày như: Bơm piston, bơm bánh răng, bơm trục vít b, Van phân phối Van phân phối phận bố chí hộp cấu lái, có chức thay đổi đường dẫn dầu áp lực cao, thay đổi lượng dầu áp lực cao đến xylanh lực tuỳ theo vị trí vành lái Có bốn loại van phân phối sử dụng phổ biến loại trợ lực thuỷ lực là: Van quay, van ống, van cánh, van trượt [3] H 12 Cấu tạo van phân phối kiểu van trượt - Thân van - Vòng chặn - Bạc trượt 13 - Nêm - Thanh xoắn - Ổ bi 10 - Thân cấu lái 14 - Thanh - Mặt bích 7- Trục vít 11 - Lị xo 15 - Đường dầu tới - Đường dầu hồi - Chốt khóa 12 - Bulong điều chỉnh 16 - Phớt làm kín Thân van (1) nối với trục chủ động khớp then cố định với xoắn (2) khóa Thanh xoắn (2) cố định với trục vít chốt khóa (8) Khi trục chủ động quay làm trục (1) quay làm xoắn thân van quay theo quay, xoắn khơng quay hồn tồn nên truyền phần mơ men từ trục chủ động xuống trục vít Khi thân van quay làm thay đổi đường dầu từ bơm dẫn tới buồng xylanh H 13 Cấu tạo loại van cánh - Cánh số - Trục rẻ quạt - Xylanh - Cánh số1 - Thanh xoắn - Piston - Trục vít H.14 Cấu tạo loại van ống - Van ống - Đường ống dầu dẫn tới bình chứa - Van ống - Đường dầu từ bơm trợ lực tới 3, - Đường ống dầu dẫn tới xylanh lực - Trục van điều khiển - Thanh xoắn H 15 Cấu tạo loại van quay - Thanh xoắn - Van quay - Thanh - Trục vít Trong loại van nói loại van quay sử dụng nhiều loại xe ô tô du lịch đại ngày Dưới xin trình bầy cấu tạo hoạt động loại van quay này.[1] H.16 Hình dáng bên ngồi vị trí nắp đặt loại van quay cấu lái kiểu bánh H 17 Cấu tạo loại van quay - Chốt cố định - Van quay 13 - Thanh khóa - Trục van điều khiển - Ống nối A 14 - Phớt làm kín - Thanh xoắn - Ống nối B 15 - Cửa nạp - Phớt làm kín 10 - Ống nối C 16 - Cửa hồi bình chứa - Ổ đỡ 11 - Ổ dỡ - Than van 12 - Trục vít Van điều khiển đặt cấu lái, định đưa dầu bơm trợ lực lái vào buồng xy lanh trợ lực Trục van điều khiển có tác động mơ men quay từ vơ lăng trục vít nối với xoắn Van quay trục vít cố định chốt quay liền với Khi khơng có áp suất thuỷ lực từ bơm tác động xoắn trạng thái xoắn hoàn toàn, lúc trục van điều khiển trục vít tiếp xúc với nhău cữ chặn mô men quay vành lái tác động trực tiếp lên trục vít thơng qua trục van điều khiển Thanh xoắn có chức lị xo liên kết trục vít trục van điều khiển, có xu hướng ln kéo hai chi tiết tư ban đầu Khi vô lăng quay làm trục lái quay theo, làm quay trục vít qua xoắn Ngược lại với trục vít, xoắn xoắn tỉ lệ với lực bề mặt đường, trục van điều khiển quay theo mức độ xoắn quay sang phải hay sang trái tạo hạn chế lỗ dẫn dầu tới buồng xy lanh, tạo chênh lệch áp suất buồng xy lanh Chuyển động quay trục van điều khiển van quay tạo giới hạn mạch dầu thuỷ lực Khi vô lăng quay sang phải áp suất bị hạn chế lỗ dẫn dầu vào buồng phải xy lanh vơ lăng quay sang trái áp suất bị hạn chế lỗ dẫn dầu vào buồng trái xy lanh Van điều khiển có ba trạng thái làm việc xe thẳng, xe quay vòng sang trái xe quay vòng sang phải Khi xe thẳng (tại vị trí trung gian) H 18 Hoạt động van điều khiển vị trí trung gian Khi vành tay lái vị trí trung gian, lúc trục van điều khiển khơng quay nằm vị trí trung gian so với van quay, dầu bơm cung cấp quay trở lại bình chứa qua cổng “D” buồng “D”.Các buồng trái phải xy lanh bị nén nhẹ khơng có chênh lệch áp suất nên khơng có tác động dầu thuỷ lực lên piston Khi xe quay vòng sang phải Khi vành lái quay sang phải, xoắn bị xoắn trục van điều khiển theo quay sang phải Các lỗ X, Y hạn chế dầu từ bơm để ngăn dòng chày vào cổng “C” “D” Kết dầu chảy từ cổng “B” tới ống nối “B” sau tới buồng xy lanh phải làm dịch chuyển sang trái tạo trợ lực cho trình xoay bánh xe dẫn hướng Lúc dầu buồng trái xy lanh chảy bình chứa qua ống nối “C”, qua cổng “C”, cổng “D” buổng “D” H 19 Hoạt động van điều khiển xe quay vòng sang phải Khi xe quay vòng sang trái Tương tự xe quay vòng sang phải, xe quay vòng sang trái xoắn bị xoắn trục điều khiển bị quay sang trái Các lỗ “X’”, “Y’” hạn chế dầu từ bơm chảy vào cổng “B” “C” Do dầu chảy từ cổng “C” tới ống nối “C” sau tới buồng xy lanh trái tạo trợ lực Lúc dầu buồng xu lanh trái chảy bình chứa qua ống nối “B” cổng “B”, cổng “D” buồng “D” H 20 Hoạt động van điều khiển xe quay vòng sang trái c, Xy lanh lực Cặp chi tiết xy lanh piston lực hệ thống trợ lực thuỷ lực phận tiếp nhận lực đẩy dầu thuỷ lực cao áp chuyền cho cấu dẫn động lái hỗ trợ cho trình xoay bánh xe dẫn hướng Tuỳ theo kết cấu hộp cấu lái phận dẫn động lái có dạng piston xy lanh khác Trên loại xe du lịch nhỏ đại ngày thường sử dụng cấu dẫn động lái kiểu bánh với cặp piston xy lanh thiết kế trực tiếp Ưu điểm kiểu trợ lực có kết cấu nhỏ gọn dễ lắp đặt loại xe nhỏ, trợ lực có tác động nhanh, chi tiết có cấu tạo đơn giản H 21 Cấu tạo xylanh lực cấu lái kiểu bánh - Trục van điều khiển - Bánh nghiêng - Piston - Thanh 4, 5, - Phớt dầu - Vỏ xylanh Pistong cấu lái kiểu bánh chế tạo liền với để đảm bảo cho cấu lái nhỏ gọn hiệu tác động nhanh chóng Thanh bánh chế tạo kiểu nghiêng hình để đảm bảo độ cho cấu lái H 22 Cấu tạo pistong, bánh - Vị trí lắp phớt làm kín - Thanh - Pistong - Bánh d, Đường ống dẫn dầu Đường ống dẫn dầu làm cao su chịu áp lực hay kim loại đồng có chức dẫn dầu cao áp từ bơm trợ lực tới van phân phối, buồng xylanh quay trở bình chứa Thơng thường đường ống dẫn dầu từ bình chứa tới bơm tới van phân phối làm cao xu chịu áp lực trình vận hành cấu lái dịch chuyển khoảng định so với bơm bình chứa nhiên liệu, đường ống dẫn từ van phân phối đến buồng xylanh làm đồng [1] H.23 Ống dẫn dầu chịu áp lực cao xu H 24 Cấu tạo ống dẫn dầu kim loại số loại đầu nối ống dẫn dầu  ...H.1 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thuỷ lực Các phận trợ lực thuỷ lực a, Bơm thuỷ lực thiết bị phụ trợ Bơm thuỷ lực phận cấu thành trợ lực thuỷ lực Được dẫn động động đai puli,... piston lực hệ thống trợ lực thuỷ lực phận tiếp nhận lực đẩy dầu thuỷ lực cao áp chuyền cho cấu dẫn động lái hỗ trợ cho trình xoay bánh xe dẫn hướng Tuỳ theo kết cấu hộp cấu lái phận dẫn động lái. .. nhỏ lực xoay bánh xe dẫn hướng nhỏ lực đánh tay lái nhỏ Vì yêu cầu trợ lực trợ lực điều kiện tốc độ cao mà đạt lực lái thích hợp Để đảm bảo yêu cầu trên, trợ lực thường gắn thêm van điều tiết