Thiết kế hệ thống lái cho xe ô tô Hyundai 3,5 tấn

Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với xilanh lực

Ở phương án này, van phân phối được bố trí chung trong cơ cấu lái, còn xilanh lực nằm riêng rẽ. Trong kiểu bố trí này đòi hỏi các đường ống dẫn phải dài nhưng ưu điểm chính của nó lại là cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi tác động của trợ lực lái, công suất của trợ lực lái dễ dàng thay đổi do xilanh lực có thể thay đổi tự do cách bố trí. Trong trường hợp này ta bố trí xilanh lực trên hình thang lái để giảm thiểu lực tác dụng lên cơ cấu lái và lên dẫn động lái do vậy nó làm giảm kích thước của dẫn động lái và làm giảm dao động ở hệ thống dẫn động do lực cản quay vòng sinh ra.

Van phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau

“Thiết kế hệ thống lái có cơ cấu lái loại Trục vít – con lăn, dẫn động lái có đòn ngang của hình thang lái loại liền và trợ lực lái loại thủy lực”. Mô hình bố trí chung của hệ thống lái lựa chọn thiết kế như hình dưới đây.

Tỷ số truyền của hệ thống lái

Tính động học hình thang lái

Nó bao gồm các khâu được nối với nhau bằng các khớp cầu và các đòn bên được bố trí nghiêng một góc so với dầm cầu trước.

Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết

Đồng thời ta lấy thêm một vài giá trị lân cận với góc θ để so sánh. Dựa vào các số liệu trong bảng trên ta vẽ được đồ thị đặc tính động học hình. Nhận thấy rằng độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và góc quay vòng lý thuyết đều nhỏ hơn 10 trong phạm vi có thể quay vòng của bánh xe dẫn hướng do đó các thông số của hình thang lái xe thiết kế là thoả mãn.

Tính bền cơ cấu lái trục vít – con lăn

Đối với loại truyền động trục vít - con lăn phải đảm bảo cho các răng có độ bền cao. Bởi vậy trong tính toán cần phải chú ý tới độ chống mài mòn và độ bền tiếp xúc. Vậy cơ cấu lái thoã mãn điều kiện bền uốn và độ bền ứng suất.

Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái

Lưu lượng của bơm được xác định từ điều kiện là làm thế nào để xilanh lực của trợ lực phải kịp làm quay các bánh xe dẫn hướng nhanh hơn điều mà người lái có thể làm được.Nếu không đảm bảo được điều kiện này thì ứng với trường hợp quay vòng nhanh thì người lái sẽ phải tiêu hao một lực lớn không những để thắng được lực cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng mà còn để đẩy dầu di chuyển từ khoang bên này sang khoang bên kia của xilanh lực vì bơm không đủ lưu lượng. Thực tế lưu lượng của bơm còn phải lớn hơn như vậy để bù vào sự dò dỉ dầu ở van phân phối. Năng suất tính toán của bơm ở đây phải đạt được ở số vòng quay của động cơ cao hơn số vòng quay không tải là 25% và áp suất đạt được là 0,5Pmax.

Bơm trợ lực là cụm phức tạp và chịu tải lớn nhất của hệ thống trợ lực thuỷ lực.Điều kiện làm việc của bơm gây nên bởi chế độ tải trọng thay đổi lớn, ứng suất nhiệt cao và sự ảnh hưởng của môi trường xung quanh. Bơm được sử dụng cho trợ lực có nhiều loại như bơm piston, bơm trục vít, bơm bánh răng, bơm cánh gạt. Hiện nay trên các xe hiện đại người ta sử dụng chủ yếu hai loại bơm là bơm bánh răng và bơm cánh gạt.

Căn cứ vào lưu lượng thực tế của bơm ta đã tính toán ở phần trước ta chọn loại bơm cánh gạt tác dụng kép có lưu lượng riêng là 90 (cm3/s).

Tính toán các chi tiết của van phân phối

Độ nhạy cảm tác động của bộ trợ lực ở một mức độ lớn phụ thuộc vào bề rộng tiết diện lưu thông của cặp con trượt và vỏ của van phân phối và được đặc trưng bằng trị số hành trình của con trượt mà trong đó áp suất thay đối từ giá trị cực tiểu đến giá trị cực đại. Trên hình 2.14 biểu thị đường đặc tính của van phân phối có nghĩa là những đường cong thay đổi áp suất phụ thuộc vào sự di chuyển của con trượt của những kết cấu khác nhau và ứng với bề rộng khác nhau của tiết diện lưu thông. Nếu chọn đường đặc tính của van phân phối là đường cong 1 và 2 thì áp suất dầu trong hệ thống sẽ có sự thay đổi đột ngột gây nên tải trọng va đập trong hệ thống làm giảm tuổi thọ các chi tiết trong hệ thống cường hoá.

Đường cong 3 là tối ưu hơn cả, nó gần như không có độ chậm tác dụng, áp suất tăng ngay khi con trượt di chuyển và trong suốt quá trình di chuyển của con trượt áp suất dầu trong hệ thống thay đổi đều cho nên không có sóng áp suất sinh ra đảm bảo sự làm việc bền lâu của hệ thống. Nguyên lý: Ở trạng thái bình thường khi trợ lực chưa làm việc con trượt van phân phối được giữ ở trạng thái trung gian nhờ lò xo định tâm, dầu từ bơm dầu qua cửa 6 vào trong van phân phối, lượng dầu thừa sẽ được hồi về bình chứa qua cửa số 5. Khi người lái muốn quay vòng trái hoặc quay vòng phải nhờ lực dọc trục của cần đẩy con trượt sẽ được đưa sang trái hoặc đưa sang phải, dầu từ đường cửa 6 sẽ đi vào trong cửa 7 hoặc cửa 8, và làm cho xilanh lực chuyển dịch sang bên trái hoặc sang bên phải.

Nếu dùng kết cấu có lò xo thì trong quá trình di chuyển trên những mặt đường không bằng phẳng, các dao dộng từ mặt đường sẽ tác dụng lên van phân phối và làm sai lệch vị trí van ảnh hưởng đến quá trình trợ lực hệ thống lái.