II. Nguồn cung cấp (Bơm)
c. Nguyên lý hoạt động của hệ thống trợ lự
Trạng thái trung gian:
Sơ đồ hoạt động ở trạng thái trung gian được thê hiện trên hình 3.33
Hình 3.33 sơ đồ của hệ thống trợ lực ứng với trạng thái trung gian xe MAZ – 6422
1 – thân van trong; 2 – thanh xoắn ; 3 – thân van ngồi; 4 - ổ bi đỡ; 5 – con trượt; 6 – bi hình trụ; 7 - trục vít; 8 - đường dầu tới buồng bên phải xi lanh; 9 – bi; 10 – bình chứa dầu; 11 - đường dầu tới van phân phối; 12 - đuờng dầu tới buồng bên phải xi lanh; 13 - đường dầu hồi; 14 – địn quay đứng; 15 – địn kéo ngang; 16 - trục piston; 17 – xi lanh lực; 18 – bơm bánh răng; piston
Ở trạng thái trung gian tương ứng với trường hợp xe đi thẳng người lái giữ vành tay lái. Khi đĩ vị trí tương đối của thân van trong và thân van ngồi đảm bảo con trượt ở vị trí sao cho các đường dầu (11,12,13,8) đều mở. Khi đĩ bơm bánh răng sẽ đưa dầu tới van phân phối và tới các khoang bên trái và bên phải của xi lanh.
đồng thời mở đường dầu hồi về thùng chứa. Do đĩ sẽ khơng cĩ sự chênh lệch áp suất giữa các buồng bên trái và bên phải của xi lanh lực. Nên khơng cĩ sự dịch chuyển của piston. Do đĩ piston sẽ giữ nguyên ở trạng thái trung gian. Ở trạng thái này hệ thống hoạt động như là một hệ thống cơ khí bình thường.
Khi quay vịng sang trái:
sơ đồ khi quay vịng sang phải thể hiện trên hình 3.34:
Hình 3.34 trạng thái quay vịn sang trái của xe MAZ - 6422
Khi muốn quay vịng sang trái thì người lái sẽ đánh vành tay lái sang trái.Tại thời điểm ban đầu do cung răng bị cản lại bởi sức sức cản quay vịng của mặt đường nên ecu bi tạm thời đứng yên do đĩ trục vít vơ tận khơng di chuyển dọc trục, do đĩ trục vít vơ tận sẽ khơng quay. Do thân van trong liên kết cố định với trục lái và liên kết thân van ngồi bới các khía dạng răng. Do đĩ khi quay vịng tay lái thì hệ thống trợ lực sẽ bắt đầu làm việc. do đĩ khi quay vành tay lái sẽ làm thân van trong quay, do do đĩ sẽ làm cho thân van trong quay theo. Thân van trong quay sẽ làm cho thân van ngồi dịch chuyển sang phải làm con trượt dịch chuyển theo chiều ngược lại. khi con trượt dịch chuyển sẽ đĩng các cửa dầu 8,13 và mở các cửa dầu 12,11. Khi mơmen quay vịng trên trục răng lớn hơn mơmen kháng xoắn của thanh xoắn thì cung răng quay sẽ làm cho trục vít vừa di chuyển tịnh tiến dọc trục vừa quay cùng với chiều quay của vành tay lái. Khi đĩ thanh xoắn quay sẽ làm cho trục vít quay theo( do trục vít liên kết cứng với thanh
lực và lực được tạo ra từ cụm chi tiết trục vít êcu bi, đẩy ecu tịnh tiến sang trái. Lúc này dầu áp lực thấp sẽ từ buồng bên trái piston sẽ theo đường dầu về cửa 8 và theo đường dầu hồi về bình chứa.
Ở thời điểm ngừng quay vịng, thân van trong sẽ ngừng quay,dưới tác động đàn hồi của thanh xoắn, khi đĩ thanh xoắn cĩ xu hướng trả về vị trí ban đầu.Mặt khác đầu dưới của thanh xoắn liên kết cứng với trục vít vơ tận. Mà lúc này bản thân trục vít vẫn cịn dịch chuyển. do đĩ thân van trong sẽ chịu tác động của mơmen kháng xoắn cĩ xu hướng trả lại vị trí ban đầu trước khi quay vịng. Mặt khác tại thời điểm dừng quay vịng vành tay lái thân van trong đã dừng lại nhưng đường dầu vẫn mở vào thời điểm đĩ, do đĩ dầu áp lực cao sẽ tác động ngược trở lại, làm thân van ngồi cĩ xu hướng dịch chuyển theo chiều ngược lại làm con trượt dịch chuyển theo và cĩ xu hướng trả về vị trí trung gian. Khi đĩ trợ lực sẽ kết thúc và đảm bảo bánh xe khơng quay vịng tiếp nữa.
Khi quay vịng sang phải:
sơ đồ khi quay vịng sang phải như trên hình vẽ 3.35
Hình 3.35 trạng thái quay vịn sangphải của xe MAZ - 6422
Khi quay vịng sang bên phải, tức là người lái đánh vành tay lái cùng chiều kim đồng hồ. Do cung răng bị cản lại bởi sức cản quay vịng nên êcu tạm thời đứng yên ở thời điểm ban đầu. Lúc đĩ trục vít vơ tận khơng chuyển động dọc trục, do đĩ trục vít chỉ quay. Khi trục lái quay thì tại thời điểm đĩ hệ thống trợ lực bắt đầu hoạt động. Do thân van ngồi liên kết dạng ren với thân van tron nên thân van ngồi cùng với con trượt dịch chuyển khi thân van trong quay. Khi con trượt dịch chuyển sang phải sẽ mở các đường dầu 8,13 và đĩng các đường dầu 11,12. hệ thống trợ lực bắt đầu làm việc.
Khi đĩ dầu áp suất cao sẽ từ bơm qua đường dầu 11 qua van phân phối tới buồng bên trái xi lanh lực, tạo ra áp lực trên bề mặt piston và đẩy piston dịch chuyển
sang phải. Đồng thời dưới tác động của buồng bên trái sẽ làm cho dầu áp suất thấp từ buồng bên phải của piston theo đường dầu 12 về van phân phối và theo đường dầu hồi trở về bình chứa dầu
Trong trường hợp khi xe đi trên đường gặp vật cản làm bánh xe quay vịng ngồi ý muốn của người lái. Khi đĩ người lái vẫn giữ vành tay lái khơng quay. Khi bánh xe quay ngồi ý muốn sẽ làm cho piston dịch chuyển . khi piston dịch chuyển sẽ làm cho êcu chuyển động tịnh tiến làm quay trục vít do trục vít và thanh xoắn. Trong khi thân van trong vẫn đứng yên. Lúc sẽ tạo ra gĩc xoắn khác biệt giữ hai đầu của thanh xoắn. đầu trên gắn với thân van trong thì gĩc xoắn bằng 0 cịn đầu dưới gắn với trục vít cĩ gĩc xoắn khác 0. Khi piston dịch chuyển sẽ làm chênh lệch áp lực giữa hai buồng của xi lanh . Do đĩ làm con trượt dịch chuyển, sẽ đĩng mở các đường dầu qua van phân phối tới xi lanh lực. để đưa bánh xe về vị trí trước khi gặp vật cản.
4. Trợ lực trên xe Kamaz với cơ cấu lái kiểu trục vít – ecu – thanh răng
Sơ đồ cơ cấu lái cĩ trợ lực của xe KAMAZ được thể hiện trên hình 3.36
a. cấu tạo
Hình 3.36 sơ đồ chung cơ cấu lái cĩ trợ lực trên xe KAMAZ
1 – van xả khí - trục rẽ quạt cung răng; 3 – khoang sau trợ lực;4 – piston thanh răng; 5 - đường dầu tới khoang sau trợ lực; 6 - trục đứng; 7 - nút từ tính; 8 – đai ốc bi cầu; 9 - trục vít; 10 – cacte cơ cấu lái; 11 - đường dầu tới khoang sau trợ lực; 12 – van một chiều; 13 – van an tồn cơ cấu lái;
cấu khác cơ cấu lái loại cơ khí một chút do cĩ bố trí hệ thống trợ lực. Ở đây trục vít – êcu bi đĩng vai trị như là một piston xi lanh, di chuyển nhờ quay vành tay lái và sự dịch chuyển của dịng chất lỏng do sự chênh lệch áp suất giữa hai dịng chất lỏng ở hai bên của piston thanh răng.
Cơ cấu lái cĩ trợ lực trên xe KAMAZ cĩ một vài điểm khác so với cơ cáu lái cĩ trợ lực sử dụng trên xe Z130: nếu như trên xe Z130 trục lái được nối thẳng với trục vít. Trong khi đĩ xe Kamaz thì trục lái đuợc nối với cơ cấu lái thơng qua một cặp bánh răng ăn khớp như trên hình vẽ 3.35. Sở dĩ cơ sự khác nhau này chính là do kết cấu của từng loại xe khác nhau do đĩ mà cách bố trí cúng khác nhau.
Cịn về kết cấu của cơ cấu lái thì tương đối giống nhau. Nguyên lý hoạt động cũng tương tự xe Z130
b. Nguyên lý hoạt động:
Trạng thái trung gian:
Sơ đồ hệ thống trợ lực ở trạng thái trung gian như hình vẽ dưới (hình 3.37)
Hình 3.37 trạng thái trung gian của trợ lực xe KAMAZ
Ở trạng thái trung gian ứng với trường hợp xe đi thẳng. khi con trượt của van phân phối ở vị trí trung gian sẽ mở đường dầu tới van 17, đường dầu hồi 12 và 2 đường dầu tới xi lanh 5, 11 thơng nhau. Khi đĩ dầu sẽ từ bơm trợ lực tới van phân phối. đồng thời sẽ cĩ dầy hồi về thùng chứa bằng đường 14. và hai đường dầu tới 2 khoang của xi lanh trợ lực thơng nhau. Áp suất dầu giữa hai khoang trước và sau của xi lanh là cân bằng nhau. Do đĩ trong trường hợp này piston khơng dich chuyển mà ở trạng thái đứng yên. hệ thống trợ lực sẽ khơng làm việc.
Trạng thái khi quay vịng sang phải :
Hình 3.38 trạng thái khi quay vịng sang phải của trợ lực Kamaz
Khi quay vịng sang phải người lái sẽ đánh vành tay lái sang phải. khi đĩ bộ trợ lực sẽ bắt đầu làm việc. Khi đĩ mơmen quay từ vành tay lái sẽ làm chuyển động êcu và piston thanh răng 4 sang phải như hình vẽ. Tuy nhiên ban đầu trước khi đẩy êcu chuyển động thì cung răng 2 bị cản trở chuyển động quay, do truyền động lái bị cản trở bở lực ma sát mặt đường và trong các khớp của truyền động lái do đĩ cung răng 2 khơng cho piston 4 dịch chuyển sang phải.
Do sự cản trở này sẽ làm bản thân trục vít khơng thể đẩy êcu 8 sang phải được mà vấn tồn tại chuyển động quay tương đối của trục vít trong êcu 8 nên bản thân trục vít tự bị đẩy sang trái cịn êcu tại thời điểm này vẫn đứng yên.
Việc dịch chuyển sang trái của trục vít làm cho con trượt 15 dịch sang trái. Khi đĩ đương dầu 5 tới khoang sau bị đĩng lại đồng thời đường dầu 11 tới khoang trước được mở thơng. Dầu từ van phân phối được đưa dầu vào khoang 21 tạo áp suất lên bề mặt pittong cĩ xu hướng đẩy pittong 4 sang bên phải Sau khi lực đẩy pittong thắng được lực cản ban đầu thì pittong 4 bắt đầu dịch chuyển sang phải.. Như vậy tại thời điểm này lực đẩy pittong bao gồm lực của hệ thống cơ khí ( chuyển động tịnh tiến do trục vít gây ra) và lực đẩy thuỷ lực ( lực do dầu cĩ áp suất tác động lên mặt trái pittong ). Thơng qua sự ăn khớp các răng của cung răng 2 và răng trên pittong làm cho cung răng quay thơng qua dẫn động lái làm quay bánh xe dẫn hướng sang phải.
Sau khi người lái đánh tay lái một gĩc quay nhất định và giữ ở vị trí đĩ thì bánh dẩn hướng cần quay đi một gĩc nhất định và dừng lại để thực hiện quay vịng. Để khơng xảy ra hiện tượng dầu trợ lực tiếp tục bơm vào khoang 21 làm
- Sự tác động của lị xo cân bằng 18 lên van phân phối nhằm tạo ra xu hướng trở về vị trí cân bằng của van chia dầu
- Cặp bánh răng cơn đứng yên, trục vít khơng quay, áp lực dầu tác dụng lên mặt bên trái của pittơng 4 làm pittong kéo trục vít sang phải khắc phục lại hành trình tự đẩy sang trái lúc trước của trục vít kéo theo van chia dầu hồi về vị trí trung gian.
Trạng thái khi quay vịng sang trái:
sơ đồ quay vịng sang trái như hình vẽ 3.39
Hình 3.39 trạng thái quay vịng sang phải của trợ lực xe Kamaz
Trường hợp khi quay vịng sang trái tương tự như trường hợp quay vịng sang trái nhưng cĩ chiều ngược lại.
Việc sử dụng hệ thống cĩ trợ lực sẽ giúp dập tắt các dao động từ đường tác dụng lên vành tay lái. Ngồi ra, việc bố trí cơ cấu lái ,bộ phân phối , bộ phận chấp hành trong một cụm sẽ tạo ra sự gọn nhẹ, chỉ cần bố trí hai đường dầu: Một đường dầu áp suất cao và một đường dầu hồi. Tuy nhiên điều đĩ cĩ mặt khơng thuận lợi là khĩ khăn cho việc chế tạo, việc sửa chữa các bộ phận trong cụm do kết cấu phức tạp.
Ta xét các tính năng của hệ thống này trong các trường hợp cụ thể.
Khi bánh xe dịch chuyển ngồi ý muốn người lái.
Khi cĩ một tác động vào bánh xe làm bánh xe dịch chuyển làm chuyển hướng ngồi ý muốn của người lái. Nhờ hệ thống trợ lực sẽ giúp bánh xe nhanh chĩng trở về vị trí cũ, tránh những rủi ro do khơng làm chủ được tay lái. Trường hợp này hệ thống sẽ làm việc như sau:
Hình 3.40 trạng thái khi bánh xe dịch chuyển ngồi ý muốn của người lái
Giả sử khi bánh xe bị tác động làm chuyển hướng, gây tác động đến địn quay đứng làm địn quay đứng quay sang phải, làm cho cung răng 2 kéo pittong 4 sang phải. Lúc này do bánh lái khơng quay nên trục vít khơng chuyển động tương đối với êcu, do đĩ khi pittong 4 dịch sang phải thì trục vít sẽ dịch sang phải kéo theo con trượt 15 dịch sang phải mở đường dầu 5 đưa dầu trợ lực sang khoang phải của pittong 4 đẩy pittong 4 ngược trở lại so với hướng của bánh xe tác động, do đĩ địn quay đứng được kéo về vị trí ban đầu, sau đĩ con truợt sẽ dịch chuyển trở về vị trí trung gian, áp lực dầu đưa về cả hai phái của pittong , hệ thống lái trở về vị trí ban đầu.
Tương tự khi địn quay đứng bị gạt về bên trái sẽ làm cho cung răng 2 kéo piston 4 sang trái. Lúc này do bánh lái khơng quay nên trục vít khơng chuyển động tương đối với êcu, do đĩ khi pittong 4 dịch sang trái thì trục vít sẽ dịch sang trái kéo theo con trượt 15 của van phân phối dịch sang trái mở đường dầu trái đưa dầu trợ lực sang khoang trái của piston 4 đẩy piston 4 ngược trở lại so với hướng của bánh xe tác động, do đĩ địn quay đứng được kéo về vị trí ban đầu, sau đĩ con trượt 15 lại trở về vị trí trung gian, áp lực dầu đưa về cả hai phái của piston 4, hệ thống trở về vị trí trung gian.
Hình 3.41 trạng thái dịch chuyển về vị trí ban đầu khi bánh xe dịch chuyển ngồi ý muốn
Như vậy bánh xe lại được đưa về vị trí trung gian, tránh việc quay vịng ngồi ý muốn của người lái.
Trường hợp gạt tay lái đột ngột hoặc bơm dầu khơng làm việc. • Khi gạt tay lái đột ngột :
Giả sử gạt tay lái đột ngột sang phải .Piston 4 đột ngột dịch chuyển sang phải, dầu ở hai khoang khơng kịp cung cấp và hồi về làm cho:
+ Khoang 3 thể tích giảm đột ngột , làm tăng áp suất ở khoang. Địi hỏi cần phải đưa dầu thốt ra nhanh chĩng.
+ Khoang 21 thể tích tăng đột ngột , dầu cấp đi vào khơng kịp do đĩ trong khoang sẽ cĩ chân khơng. Địi hỏi phải cĩ dầu cấp vào kịp thời.
*Giả sử gạt tay lái đột ngột sang trái .
Piston 4 đột ngột dịch chuyển sang trái, dầu ở hai khoang khơng kịp cung cấp và hồi về làm cho:
+ Khoang 21 thể tích giảm đột ngột , làm tăng áp suất ở khoang. Địi hỏi cần phải đưa dầu thốt ra nhanh chĩng.
+ Khoang 3 thể tích tăng đột ngột , dầu cấp đi vào khơng kịp do đĩ trong khoang sẽ cĩ chân khơng. Địi hỏi phải cĩ dầu cấp vào kịp thời.
Tình trạng trên khiến cho người lái khơng thể đánh tay lái tiếp được nghĩa là bánh dẩn hướng khơng thể chuyển hướng được.
•Khi bơm dầu khơng làm việc:
Đường dầu 14 khơng hồi về được, đường dầu 19 khơng cĩ dầu cấp vào.
Do đĩ đảm bảo hệ thống vẩn làm việc được. khơng sảy ra tình trạng một bên khoang bị nén và một bên khoang cĩ chân khơng làm người lái khơng điều khiển
được cần phải cĩ đường dầu để hai khoang hai bên piston 4 thơng với nhau , lúc đĩ hệ thống sẽ làm việc khơng cĩ trợ lực.
Để giải quyết vấn đề trên người ta bố trí van 13 để nối thơng hai khoang khi xảy ra tình trạng trên. Nguyên lý như sau:
+Trường hợp 1: giả sử gạt tay lái đột ngột sang phải hoặc bơm dầu khơng làm việc và đánh tay lái sang phải.
+ Khoang 3 thể tích giảm đột ngột , làm tăng áp suất ở khoang. Địi hỏi cần phải đưa dầu thốt ra nhanh chĩng.
+ Khoang 21 thể tích tăng đột ngột , dầu cấp đi vào khơng kịp do đĩ trong khoang