B. HỆTHỐNG TREO
3.7.2. Cấu tạo chung
a) Các công tắc.
Công tắc chọn chế độ giảm chấn: Công tắc này có thể thay đổi lực giảm chấn của
bộ giảm chấn. Vị trí của công tắc và chi tiết cài đặt tùy thuộc vào từng kiểu xe, nhƣng nhìn chung, khi chuyển từ chế độ thì đều chuyển đổi lực giảm chấn từ mềm sang cứng.
Công tắc điều khiển chiều cao: Công tắc này dùng để thay đổi cài đặt chiều cao
xe. Vị trí của công tắc và chi tiết cài đặt tùy thuộc vào từng kiểu xe.
Đèn báo chế độ giảm chấn và đèn báo chiều cao xe: Chế độ giảm chấn nào đƣợc
chọn (bằng công tắc chọn) thì đèn báo chế độ giảm chấn đó sẽ sáng lên. Chế độ chiều cao nào đƣợc chọn (bằng công tắc chọn chiều cao) thì đèn báo chế độ chiều cao đó sẽ sáng lên. Ngoài ra, những đèn báo này sẽ nhấp nháy khi hệ thống có trục trặc.
Công tắc đèn phanh. Công tắc đèn cửa.
b) Các cảm biến.
Cảm biến quay vô lăng: các cảm biến góc lái đƣợc đặt trong cụm ống trục lái. Để phát hiện góc và hƣớng quay.
Cảm biến điều chỉnh chiều cao: Trong mỗi bánh xe đều có lắp một cảm biến điều chỉnh chiều cao. Cảm biến này chuyển đổi các biến động về chiều cao của xe thành những thay đổi về góc quay của thanh liên kết. Khi đó kết quả thay đổi đƣợc phát hiện
Hình 3.35. Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống treo khí
1. Bộ chấp hành hệ thống treo 2. ECU của EMS/ hệ thống treo khí 3. Cảm biến góc xoay vô lăng 4. Cảm biến giảm tốc
5. Van điều chỉnh chiều cao 6. Xy lanh khí nén cùng với bộ giảm chấn 7. Cảm biến chiều cao 8. Cụm máy nén khí và thiết bị làm khô
dƣới dạng thay đổi điện áp. Khi xe trở nên cao hơn thì điện áp tín hiệu cũng cao hơn; khi xe trở nên thấp hơn thì điện áp tín hiệu cũng tụt xuống.
Cảm biến giảm tốc: Khi gia tốc của xe hƣớng lên trên, nghĩa là lực hƣớng lên trên, thì điện áp tín hiệu tăng lên; khi lực hƣớng xuống dƣới thì điện áp tín hiệu giảm xuống.
c) ECU/ Bộ chấp hành.
ECU của EMS và Hệ thống treo khí: Bộ phận này đóng vai trò sử lý các tín hiệu nhận đƣợc từ các cảm biến và từ công tắc chọn, chuyển đổi những tín hiệu này thành tín hiệu điều khiển các van và bộ chấp hành.
Bộ chấp hành hệ thống treo: Bộ kích hoạt điều khiển hệ thống treo đƣợc lắp trên đầu của mỗi bộ giảm chấn/ xylanh khí nén. Nó làm thay đổi lực giảm chấn bằng cách quay van xoay của bộ giảm chấn. Góc quay của van này đƣợc điều khiển bằng các tín hiệu từ ECU của EMS/ hệ thống treo khí.
Xy lanh khí nén cùng bộ giảm chấn: Xylanh khí nén bao gồm có một ống giảm chấn có lực giảm chấn thay đổi, trong đó chứa khí nitơ áp suất thấp, và một khoang chứa không khí có dung tích chứa khí nén lớn để đảm bảo độ êm tuyệt hảo. Xylanh đƣợc trang bị một van giảm chấn cứng và một van giảm chấn mềm để chuyển đổi lực giảm chán của bộ giảm chấn. Lực giảm chấn đƣợc điều chỉnh bằng van xoay( làm thay đổi lƣu lƣợng dầu chảy qua van).
Cụm máy nén khí và thiết bị làm khô: Có cầu tạo liền môt khối, trong đó máy nén và môtơ tạo ra khí nén phục vụ cho việc nâng chiều cao của xe, còn thiết bị làm khô thì tách hơi ẩm ra khỏi khí nén, và van xả dùng để xả khí nén ra khỏi xylanh khí nén.
Van điều chỉnh chiều cao: Van này điều chỉnh luồng khí nén đi vào và ra khỏi các xylanh, tùy theo các tín hiệu từ ECU của hệ thống treo khí. Có hai van điều chỉnh chiều cao, một van cho phần trƣớc của xe, một van cho phần sau.
Chƣơng IV HỆ THỐNG LÁI 4.1. Các dạng bố trí bánh xe dẫn hƣớng.
4.1.1. Khái quát chung.
Việc bố trí bánh xe dẫn hƣớng liên quan trực tiếp tới điều khiển, tính ổn định chuyển động. Các yêu cầu chính của việc bố trí là điều khiển hƣớng chuyển động nhẹ nhàng, chính xác, đảm bảo ổn định khi chạy thẳng cũng nhƣ khi quay vòng kể cả khi có sự cố của hệ thống khác. Đối với ô tô con các yêu cầu này càng nâng cao vì tốc độ chuyển động không ngừng tăng lên. Trên cầu dẫn hƣớng, các bánh xe đƣợc bố trí và quan tâm thích đáng, ở các bánh xe không dẫn hƣớng cũng đƣợc để ý, song bị giới hạn giá thành chế tạo và sự phức tạp của kết cấu nên cách bố trí vẫn tuân thủ các điều kiện truyền thống.
Các bố trí của bánh xe dẫn hƣớng đó là: - Góc nghiêng ngang của bánh xe - Góc chụm bánh xe
- Góc nghiêng ngang của trụ đứng và bán kính quay bánh xe - Góc nghiêng dọc trụ đứng và độ lệch trụ đứng
Cần chú ý khi xác định các thông số trên, xe phải ở trạng thái không tải và đặt thẳng hƣớng chuyển động.
Góc đặt bánh xe gồm 5 yếu tố sau đây: - Góc nghiêng ngang (góc camber). - Góc nghiêng dọc trụ đứng (Góc caster). - Góc nghiêng ngang trụ đứng (góc kingpin ). - Độ chụm bánh xe - Bán kính quay vòng
Nếu một trong các yếu tố này không thích hợp có thể xuất hiện các vấn đề:
- Khó lái.
- Lái không ổn định.
- Trả lái trên đƣờng vòng kém.
- Giảm tuổi thọ của lốp.
4.1.2. Góc nghiêng ngang của bánh xe (Góc camber).
Góc nghiêng ngang của bánh xe (góc camber) là góc xác định trên mặt phẳng ngang của xe, đƣợc tạo thành bởi hình chiều mặt phẳng đối xứng dọc của lốp xe và phƣơng thẳng đứng.
Khi phần trên của bánh xe nghiêng ra phía ngoài gọi là góc “ camber dƣơng”, ngƣợc lại khi bánh xe nghiêng vào trong cho ta “camber âm”. Trong các kiểu xe trƣớc đây, bánh xe thƣờng có camber dƣơng để tăng tăng độ bền của trục trƣớc và để cho lốp tiếp xúc thẳng góc với mặt đƣờng nhằm ngăn ngừa hiện tƣợng mòn không đều vì phần tâm lốp cao hơn phần dìa đƣờng.
Trong các kiểu xe hiện đại hệ thống treo và trục có độ bền cao hơn trƣớc, mặt đƣờng lại bằng phẳng lên bánh xe không cần nghiêng dƣơng nhiều nhƣ trƣớc nữa. Vì vậy góc camber giảm xuống gần đến “không”( một số xe băng không). Trên thực tế bánh xe có camber âm đang đƣợc áp dụng phổ biến để tăng tính năng chạy đƣờng vòng của xe.
a) Camber âm.
Khi tải trọng thẳng đứng tác dụng lên một bánh xe nghiêng sẽ sinh ra một lực theo phƣơng nằm ngang. Lực này gọi là lực đẩy ngang nó tác động theo chiều vào trong khi bánh xe có camber âm, và theo chiều ngƣợc lại khi xe có camber dƣơng.
Khi xe chạy trên đƣờng vòng vì, vì xe có xu hƣớng nghiêng ra phía ngoài lên camber của lốp xe trở lên dƣơng hơn, lực đẩy ngang về phía trong cùng giảm xuống và lực quay vòng cũng giảm xuống. Góc camber âm của bánh xe giữ cho xe không bị nghiêng dƣơng khi chạy vào đƣờng vòng và duy trì lực quay vòng thích hợp.
b) Camber dương.
- Camber dƣơng có các tác dụng sau:
- Giảm tải trọng thẳng đứng: khi có camber dƣơng tải trọng tác dụng theo hƣớng cam lái nhờ thế mômen tác dụng lên bánh xe và cam lái giảm xuống.
- Ngăn ngừa tuột bánh xe khỏi trục.
- - Ngăn ngừa pháp sinh camber âm ngoài ý muốn do tải trọng: giữ cho phía trên của xe không bị nghiêng về phía trong do sự biến dạng của các bộ phận của hệ thống treo và bạc lót gây ra bởi trọng lƣợng của hàng hoá và hành khách.
Hình 4.3. Camber âm
Phía trong Phía ngoài Phía ngoài
Lực đẩy ngang Lực đẩy ngang
Hình 4.4. Ảnh hưởng của góc camber âm
Hình 4.5. Góc camber dương
Hình 4.6. Góc camber dương
- Giảm lực đánh lái.
c) Camber bằng không.
Lý do chính để có camber bằng không là nó giúp cho lôp xe mòn đều. Lốp xe có camber âm hoặc dƣơng sẽ làm cho bán kính quay vòng ở phía trong và phía ngoài khác nhau làm cho lốp xe mòn không đều và camber bằng không khắc phục đƣợc điều này.
4.1.3. Góc nghiêng dọc của trụ đứng ( góc caster và khoảng caster)
Góc caster là góc nghiêng về phía trƣớc hoặc phía sau của trụ xoay đứng, đƣợc xác định bằng góc nghiêng giữa trục xoay đứng và đƣờng thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe.
Khi trục xoay đứng nghiêng về phía sau gọi là “ caster dƣơng”, ngƣợc lại khi trục xoay đứng nghiêng về phía trƣớc gọi là “caster âm”.
Khoảng cách từ giao điểm giữa đƣờng tâm trục xoay đứng và mặt đƣờng đến tâm điểm tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đƣờng đƣợc gọi là “khoảng caster”.
Góc caster có ảnh hƣởng đến độ ổn định khi xe chạy trên đƣờng thẳng và khoảng caster ảnh hƣởng đến tính năng hồi vị bánh xe khi xe chạy trên đƣờng vòng.
4.1.4. Góc nghiêng ngang của trụ đứng (góc kingpin). kingpin).
Trục mà trên đó bánh xe có thể xoay về phía phải hoặc phía trái đƣợc gọi là „trục xoay đứng”. Trục này đƣợc xác định bằng cách vạch một đƣờng thẳng tƣởng tƣợng đi qua tâm của ổ bi đỡ trên của bộ giảm chấn và khớp cầu của đòn treo dƣới. Nhìn từ phía trƣớc xe, đƣờng thẳng này nghiêng về phía
Hình 4.8. Góc Caster Hình 4.7. Camber bằng không
trong, góc nghiêng này đƣợc gọi là góc nghiêng trục lái-góc kingpin và đƣợc đo bằng độ. Khoảng cách L từ giao điểm trục xoay đứng và mặt đƣờng đến giao điểm giữa đƣờng tâm bánh xe và mặt đƣờng gọi là độ lệch kingpin.
Vai trò của góc kingpin.
- Giảm lực đánh lái.
Vì các bánh xe quay sang phải hoặc sang trái với tâm quay là trục xoay đứng còn bán kính quay là khoảng lệch, nên khoảng lệch càng lớn thì mômen cản quay càng lớn vì vậy lực lái cũng tăng lên. Do vậy có thể giảm khoảng lệch để giảm lực lái.
Có thể áp dụng hai phƣơng pháp để giảm khoảng lệch.
- Giảm lực phản hồi và lực kéo lệch sang một bên.
Nếu khoảng lệch quá lớn, lực dẫn động hoặc lực hãm sẽ tạo ra một mômen quay quanh trục xoay đứng tỉ lệ với khoảng lệch. Mặt khác, mọi tác động lên bánh xe sẽ làm cho bánh xe bị dật lại hoặc phản hồi. Những hiện tƣợng này có thể đƣợc cải thiện bằng cách giảm khoảng lệch. Nếu góc nghiêng của trục bên trái và bên phải khác nhau thì xe sẽ bị kéo lệch về bên có góc nghiêng nhỏ hơn (có khoảng lệch lớn hơn).
Hình 4.10. Giảm lực đánh lái
- - Tăng độ ổn định chạy trên đƣờng thẳng
Góc nghiêng của trục lái giúp cho bánh xe tự đông quay trở lại vị trí đƣờng thẳng sau khi đã chạy vòng.
4.1.5. Độ chụm bánh xe.
Độ chụm là độ lệch của phần trƣớc và phần sau bánh xe khi nhìn từ trên xuống. Góc lệch của bánh xe gọi là góc chụm. Khi phần phía trƣớc của các bánh xe gần nhau hơn so với phần phía sau thì đƣợc gọi là “độ chụm”, ngƣợc lại gọi là độ choãi
Vai trò của góc chụm: khử bỏ lực
đẩy ngang do góc camber tạo ra vị vậy góc chụm ngăn ngừa bánh xe mở ra hai bên do có camber dƣơng. Tuy nhiên trong những năm gần đây do áp dụng camber âm và do hiệu quả của hệ thống treo và lốp tăng lên nên nhu cầu khử bỏ lực đẩy ngang không con nữa. Do vậy, mục đích của góc chụm đã chuyển thành đảm bảo độ ổn định chạy trên đƣờng thẳng.
4.1.6. Bán kính quay vòng (góc bánh xe, góc quay vòng).
Bán kính quay vòng góc quay của bánh xe phía trƣớc bên trái và bên phải khi chạy trên đƣờng vòng. Với góc quay của bánh xe bên phải và bên trái khác nhau, phù hợp với tâm quay của cả bốn bánh xe thì độ ổn định của xe chạy trên đƣờng vòng sẽ tăng lên.
Nều bán kính quay không đúng, lốp xe bên trong hoặc ngoài sẽ bị trƣợt về một bên và không thể quay xe một cách nhẹ nhàng. Điều này cũng làm cho lốp xe mòn không đều
B. HỆ THỐNG LÁI.
4.2. Sơ đồ cấu tạo của hệ thống lái.
Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hƣớng chuyển động của xe. Nó có tác dụng là dùng để thay đổi hƣớng chuyển động nhờ quay các bánh xe dẫn hƣớng cũng nhƣ để giữ hƣớng chuyển động thẳng hoặc cong của ôtô khi cần thiết. Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hƣởng lớn đến sự an toàn chuyển động nhất là ở tốc độ cao do đó hệ thống lái không ngừng đƣợc hoàn thiện.
Cấu tạo của hệ thống lái miêu tả (hình 4.13) và bao gồm các bộ phận chính sau đây: vành lái, trục lái, cơ cấu lái, các đòn dẫn động lái, bánh xe dẫn hƣớng.
Vành lái nhận lực từ cánh tay ngƣời điều khiển để tạo ra chuyển động quay vòng của nó và truyền mômen xoắn tới trục lái.
Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái chính đƣợc làm thon và xẻ hình răng cƣa và vô lăng đƣợc xiết vào trục lái bằng một đai ốc.
Tại cơ cấu lái nhận mômen từ trục lái và thay đổi tỷ số truyền cơ cấu lái để đƣa tới các thanh dẫn động lái.
Thanh dẫn động lái là sự kết hợp giữa các thanh nối và tay đòn để truyền chuyển động của cơ cấu lái tới các bánh xe trái và phải.
1. Vành lái. 2. Trục lái. 3. Đòn quay.
4. Hộp cơ cấu lái. 5. Đòn kéo dọc.
6. Đòn ngang liên kết. 7.Đòn dẫn bánh xe. 8. Đòn ngang bên. 9. Trục bánh xe.
4.2.1. Sự quay vòng của bánh xe và các trạng thái quay vòng của nó.
Sự quay vòng của bánh xe trong và ngoài quanh trụ đứng đƣợc thực hiện không bằng nhau nhằm đảm bảo khả năng không xảy ra trƣợt của các bánh xe. Các bánh xe quay vòng xung quanh tâm quay vòng O. Tâm quay vòng O tốt nhất là nằm trên đƣờng kéo dài của tâm trục cầu sau.
Trên các hệ thống treo độc lập, tâm trụ đứng O1, O2 có sự thay đổi nhỏ do vậy nhất thiết ở đòn ngang 10 phải có khớp cầu phân chia đòn ngang làm nhiều đoạn, thỏa mãn khả năng di động của tâm O1, O2.
Góc quay vành lái các xe hiện nay là từ 1,5 đến 2,5 vòng về một phía, góc quay bánh xe dẫn hƣớng tƣơng ứng từ 300 đến 400 nhằm đảm bảo lực đánh lái nhỏ, điều khiển chính xác.
Sự chuyển động và thay đổi hƣớng chuyển động của xe trên đƣờng là một quá trình phức tạp. Nếu chúng ta cho xe chuyển động trên đƣờng vòng với tốc độ rất chậm, thì cứ ứng với mỗi vị trí góc quay vành lái nhất định , xe sẽ quay vòng với bán kính R0 tƣơng
Hình 4.14. Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái
O1, O2: đường tâm trụ đứng O: tâm quay vòng R Bán kính quay vòng 1. Vành lái 2. Trục lái 3. Bánh xe dẫn hướng 4. Đòn quay dẫn động 5. Đòn kéo dọc 6. Trụ đứng
7.Đòn bên 8. Khớp cầu (rôtuyl lái) 9. Cơ cấu lái 10. Đòn ngang liên kết
ứng. Trạng thái quay vòng này có thể coi là “quay vòng tĩnh”. Mối tƣơng quan giữa góc quay vành lái với bán kính R0 là mối tƣơng quan lý thuyết (xem hình 4.14). Trạng
thái quay vòng này đƣợc gọi là “quay vòng đủ”. Trong thực tế quá trình quay vòng là “động”, trạng thái “quay vòng đủ” rất ít xảy ra. Chúng ta thƣờng gặp trạng thái “quay vòng thiếu và quay vòng thừa”. Các trạng thái quay vòng động xảy ra trên cở sở của việc tăng tốc độ chuyển động và sự đàn hồi của bánh xe, hệ thống lái.
Với góc quay vành lái vẫn thực hiện là song bán kính quay vòng thực tế lại lớn hơn bán kính R0, đó là trƣờng hợp “quay vòng thiếu”. Khi đó để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R0, ngƣời lái phải tăng góc quay vành lái một lƣợng tƣơng ứng . Khi góc quay vành lái là , bán kính quay vòng thực tế nhỏ hơn bán kính R0, là trƣờng hợp