4. KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE THIẾT KẾ
4.2 KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI XE THIẾT
4.2.1 Vành tay lái
+ Chức năng: có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền cho trục lái.
+ Cấu tạo: vành tay lái có dạng hình tròn, có nan hoa được bố trí xung quanh vành trong của vành tay lái. Bán kính ngoài của vành tay lái là 190 mm.
Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điều khiển còi, túi khí an toàn...
Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nylon phủ neoprene, được xếp lại và đặt trong phần giữa của vành tay lái. Khi xe đâm thẳng vào một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnh khắc để hình thành một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái.Túi khí an toàn chỉ được sử dụng một lần. Sau khi hoạt động túi khí phải được thay mới.
Hình 4-2 Kết cấu vành tay lái.
1-Vành trong bằng thép,2-vành ngoài bằng nhựa
Mặc dù ngày nay hệ thống lái được trang bị trợ lực lái nhưng vành tay lái cần phải đủ vững chắc để truyền mô men đủ lớn khi bộ trợ lực bị hỏng. Ngoài ra vành tay lái phải đảm bảo tính thẩm mỹ .
4.2.2 Trục lái
Trục lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền momen lái từ vô lăng đến cơ cấu lái. Một trục lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái và các bộ phận bao che trục lái. Trục lái trên xe thiết kế có cấu tạo phức tạp hơn nó cho phép thay đổi độ nghiêng của vành tay lái hoặc cho phép trụ lái chùm ngắn lại khi người lái va đập trong trường hợp xảy ra tai nạn để hạn chế tác hại đối với người lái. Ngoài ra trụ lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ôtô như : cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điều khiển hộp số, hệ thống dây điện và các đầu nối điện,...
Trục các đăng là bộ phận nối chuyển tiếp giữa trục lái và cơ cấu lái. Trên trục các đăng có khớp nối chữ thập. Khớp chữ thập cho phép có độ lệch giữa trục lái và trục vít của cơ cấu lái khi hai trục này không đồng trục với nhau.
2 11 3 4 9 1 12 13 14 5 6 7 10 8 Hình 4-3 Kết cấu trục lái.
1- Đầu trục nối với vô lăng; 2- Vòng chặn; 3- Ổ bi; 4- Trục trượt; 5- Ống trượt trục; 6- Tấm hãm; 7- Vòng bi; 8- Trục chính; 9- Giá đỡ trên trục; 10- Khớp các đăng;
11- Trục các đăng; 12- Vòng chặn; 13- Bu lông hãm; 14- Cần khoá
4.2.3 Cơ cấu lái
Các bộ phận của hộp cơ cấu lái gồm : van điều khiển và xi lanh trợ lực lái, van
điều khiển là loại van quay.
Van điều khiển trong cơ cấu lái quyết định đưa dầu từ bơm trợ lực đi đến buồng nào của xilanh trợ lực. Trục van điều khiển và trục vít được nối với nhau bằng một thanh xoắn, chúng được cố định bằng một chốt làm cho chúng luôn quay cùng nhau.
Nguyên lý hoạt động của hộp cơ cấu lái như sau : piston trong xilanh trợ lực được đặt trên thanh răng, thanh răng dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái theo các đường ống dẫn đến piston tác động lên làm piston dịch chuyển theo 2 hướng.
Cơ cấu lái kiểu thanh răng-bánh răng có các ưu điểm sau : + Cơ cấu lái đơn giản, kết cấu gọn
+ Làm việc tin cậy, độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp. + Sức cản trượt, cản lăn nhỏ, khả năng truyền mômen tốt nên tay lái nhẹ .
A A 1 2 3 4 5 6 18 19 7 8 9 10 11 12 14 20 21 15 16 17 13
Hình 4-4 Kết cấu van phân phối
1- Chốt cố định thanh xoắn và trục van điều khiển; 2- Thanh xoắn; 3- Van điều khiển; 4- Vòng bít; 5- Ổ bi đũa; 6-Vòng chắn dầu; 7-Then hoa; 8-Ổ bi đũa; 9-Vỏ cơ
cấu lái; 10- Ổ bi kim; 11- Chốt; 12-Con lăn; 13,14-Chốt; 15-Van xoay; 16-Vỏ van xoay; 17- Then hoa; 18- Đường dầu từ bơm tới; 19- Đường dầu hồi về bình chứa; 20- Đường dầu đến khoang bên trái xy lanh ; 21- Đường dầu đến khoang bên phải
4.2.3.1 Nguyên lý làm việc của bánh răng – thanh răng
Cơ cấu bánh răng – thanh răng có nhiệm vụ xoay các van điều khiển để điều
khiển dòng dầu thủy lực từ bơm vào 2 phía của piston thanh răng. Các piston thanh răng sẽ chuyển đổi áp lực dầu thành chuyển động tịnh tiến để dịch chuyển thanh răng sang phải hoặc trái. Chuyển động này thông qua các thanh rô tuyn và rô tuyn tới khuỷu lái rồi làm quay các bánh xe dẫn hướng .
3
4
2 1
Hình 4-5 Kết cấu thanh răng
1- Thanh răng; 2- Lỗ ren; 3- Piston; 4- Vòng làm kín
Khi không có sự hỗ trợ của hệ thống trợ lực lái, cơ cấu bánh răng – thanh răng sẽ được điều khiển bằng tay nhưng với lực nặng hơn. Chuyển động quay từ vô lăng sẽ truyền xuống bánh răng, bánh răng ăn khớp với thanh răng và biến chuyển động quay của bánh răng thành chuyển động tịnh tiến của thanh răng làm thanh răng dịch chuyển sang 2 phía.
4.2.3.2 Nguyên lý làm việc của trợ lực lái
a. Khi xe đi thẳng
+ Khi xe đi thẳng, vành tay lái ở vị trí trung gian, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4-6. Chất lỏng từ bơm đến chạy qua các thân van trong theo các đường ống dẫn dầu đến 2 buồng I và II, áp suất chất lỏng ở buồng II và buồng I của xylanh lực là như nhau, do đó piston không dịch chuyển. Thanh răng giữ nguyên vị trí với xe đi thẳng. Trong trường hợp này các va đập truyền từ bánh xe được giảm bớt nhờ chất lỏng ở áp suất cao.
II I 1 2 3 4 5 6
Hình 4-6 Van xoay ở vị trí trung gian
1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm; 6- Bình chứa
b. Khi xe quay sang vòng sang trái
+ Khi xe quay vòng sang trái, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4-7. Thân van
trong xoay mở đường dầu đi từ bơm theo các đường ống dẫn dầu vào buồng I của xylanh và dầu ở buồng II theo các đường ống dẫn dầu về trong lõi thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch về bên trái đẩy bánh xe quay sang trái, thực hiện quay vòng sang trái.
+ Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưng dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng I, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn trả lại, các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa hai buồng I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp.
II I 1 2 3 4 5 6
Hình 4-7 Van hoạt động quay trái
1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm; 6- Bình chứa
II I 1 2 3 4 5 6
Hình 4-8 Van hoạt động quay phải
1-Xy lanh; 2-Thân van ngoài; 3-Thân van trong; 4-Thanh xoắn; 5-Bơm; 6- Bình chứa
+ Khi xe quay vòng sang phải, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4-8. Thân van trong xoay mở đường dầu đi từ bơm theo các đường ống dẫn dầu vào buồng II của xylanh và dầu ở buồng I theo các đường ống dẫn dầu về trong lõi thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch về bên trái đẩy bánh xe quay sang phải, thực hiện quay vòng sang phải.
+ Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưng dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng II, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn
trả lại, các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa hai buồng I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp.
+ Khả năng trợ lực của hệ thống lái thực hiện nhờ quá trình biến dạng thanh xoắn, mở thông các đường dầu, do vậy kết cấu này cho phép tạo nên khe hở nhỏ bằng cách gia công chính xác các miệng rãnh đường dầu của thân van trong và thân van ngoài của van phân phối và khả năng biến dạng thanh xoắn. Thanh xoắn càng nhỏ khả năng trợ lực càng sớm. Thanh xoắn được cố định đầu trên với trục van điều khiển và đầu dưới với bánh răng bởi chốt cố định.
+ Kết cấu van xoay cho phép khả năng tạo nên góc mở thông các đường dầu bé, do vậy độ nhạy của cơ cấu cao.
4.2.4 Dẫn động lái 4 1 2 3 5 6
Hình 4-9 Kết cấu khớp cầu của thanh kéo bên
1- Đai ốc hãm; 2-Vòng kẹp ; 3- Khớp cầu; 4- Cao su giảm chấn; 5-Bạc lót; 6-Lò xo Dẫn động lái trên xe thiết kế gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗng quay của các bánh xe. Bộ phận cơ bản và quan trọng nhất của dẫn động lái là hình thang lái, được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang, và các cạnh bên. Nó có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe không bị trượt lê khi quay vòng. Do đó làm giảm mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất và tăng tính ổn định khi quay vòng.
4.2.5 Bơm trợ lực lái
Bơm trợ lực lái lắp trên xe tham khảo là loại bơm cánh gạt tác dụng kép, nghĩa là trong một vòng quay bơm thực hiện hai lần hút và hai lần đẩy, số cánh gạt là 10 cánh. Bơm cánh gạt có ưu điểm là kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ chế tạo, làm việc tin cậy, ít hư hỏng và có khả năng điều chỉnh được lưu lượng.
3 4 2 1 5 11 12 13 8 7 9 10 6 16 17 15 14 18
Hình 4-10 Kết cấu bơm trợ lực lái xe thiết kế
1-vỏ bơm; 2-vòng lệch tâm; 3-cánh gạt ; 4-roto; 5-trục ; 6-ống dẫn dầu ; 7,8-đệm kín; 9 – chốt;10-đĩa chặn,11-bạc lót;12-đệm chặn dầu;13-bu lông;14-ecu hãm;15-
then bằng;16-buly;17-phe cài;18-ổ bi Nguyên lý hoạt động của bơm trợ lực thủy lực :
Khi roto quay, dưới tác dụng của lực ly tâm các cánh gạt này bị văng ra và tì sát vào một không gian kín hình ô van. Dầu thủy lực bị hút từ đường ống có áp suất thấp và bị nén tới một đầu ra có áp suất cao. Lượng dầu được cung cấp phụ thuộc vào tốc độ của động cơ. Bơm luôn được thiết kế để cung cấp đủ lượng dầu ngay khi động cơ chạy không tải, và do vậy nó sẽ cung cấp quá nhiều dầu khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao. Để tránh quá tải cho hệ thống ở áp suất cao, người ta lắp đặt cho hệ thống một van giảm áp. Khi áp suất dầu quá lớn thì hệ thống sẽ mở van giảm áp và cho dầu chạy về khoang chứa dầu.
5. CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI XE THIẾT KẾ VÀBIỆN PHÁP KHẮC PHỤC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
Hệ thống lái phải đảm bảo cho ôtô chạy đúng hướng mong muốn, ở bất kỳ điều kiện đường xá nào và bất kỳ tốc độ nào của ôtô. Người lái không phải mất nhiều công sức để điều khiển vành tay lái, khi xe chạy thẳng cũng như khi thao tác lái. Trong quá trình vận hành sử dụng xe, các chi tiết của hệ thống lái thường xuyên làm việc. Các chi tiết chịu ma sát sẽ bị mòn, dẫn đến rơ lỏng do đó làm sai lệch động học quay vòng, lốp sẽ bị mòn nhanh và có thể dẫn đến không an toàn trong chuyển động.Vì vậy, phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra nhằm kịp thời phát hiện, sửa chữa, điều chỉnh để phục hồi trạng thái kỹ thuật, điều kiện làm việc bình thường cho hệ thống lái, nhằm đảm bảo an toàn chuyển động cho xe.
5.1 ĐỘ RƠ VÀNH TAY LÁI
Độ rơ vành tay lái lớn nhất cho phép là 30[mm], nếu lớn hơn có thể do các nguyên nhân sau:
- Vòng bi trục bánh xe bị mòn. - Các khớp cầu (rô tuyn) bị mòn. - Ổ bi trong cơ cấu lái bị mòn. - Bánh răng và thanh răng bị mòn. - Bu lông bắt vỏ của cơ cấu lái bị hỏng.
5.2 LỰC TRÊN VÀNH TAY LÁI GIA TĂNG HAY KHÔNG ĐỀU
Vành tay lái quay nặng là do các nguyên nhân sau:
- Điều chỉnh không đúng sự ăn khớp của bánh răng và thanh răng. - Bơm trợ lực bị hỏng hoặc thiếu dầu.
- Rơ ổ bi, thiếu dầu bôi trơn: Các cơ cấu lái luôn được bôi trơn bằng mỡ, cần hết sức lưu ý đến sự thất thoát dầu mỡ của cơ cấu lái thông qua sự chảy dầu mỡ. Nguyên nhân thiếu dầu bôi trơn có thể là do rách nát đệm kín, joăng phớt làm kín, các bạc mòn tạo nên khe hở hướng tâm lớn mà phớt không đủ khă năng làm kín. - Dây đai bơm trợ lực tay lái hỏng.
- Ổ trụ đứng bị mòn làm sai lệnh các góc đặt bánh xe.
- Lốp xe bơm không đủ áp suất: Áp suất lốp thấp và không đều làm tăng lực người lái vào vô lăng khi điều khiển xe.
5.3 ÁP SUẤT CỦA CƯỜNG HÓA LÁI THỦY LỰC HỆ THỐNG LÁI KHÔNG ỔN ĐỊNH ĐỊNH
+ Van lưu thông của bơm bị bẩn:
- Van lưu thông hạn chế việc nạp dầu vào bộ cường hoá khi số vòng quay của động cơ tăng lên. Van bị bẩn sẽ làm cho bộ cường hoá làm việc không bình thường . Áp suất trở nên không đều.
- Chỉ được phép đổ vào hệ thống cường hoá loại dầu sạch và đúng tiêu chuẩn, khi đổ phải dùng phểu lọc sạch. Trong thùng dầu trên đường dầu về phải có lưới lọc. Dùng dầu bẩn sẽ làm cho các chi tiết của bơm và bộ cường hoá thuỷ lực bị mòn nhanh chóng.
+ Ống dẫn dầu của bơm bị vỡ:
- Áp suất dầu không đồng đều của bộ cường hoá thuỷ lực hệ thống lái phát sinh do dầu bị chảy rò mạnh qua những đoạn ống dẫn hỏng.
+ Bơm dầu không làm việc hoặc làm việc không ổn định:
- Kiểm tra dây đai xem có bị chùng hay hỏng không, nếu bị hỏng phải thay dây đai mới. Lưu ý: Dùng dưỡng do độ căng dây đai dẫn động; đai mới: 45-55 kg, đai cũ: 25-35 kg. Nếu độ căng đai không như tiêu chuẩn hãy thay nó.
+ Không khí lọt vào hệ thống cường hóa lái:
- Không khí có thể lọt vào bộ cường hoá thuỷ lực khi thay thế dầu. Điều đó sẽ làm cho áp suất bộ cường hoá thuỷ lực không đồng đều.
+ Mức dầu của bơm trong bình dầu không đủ hoặc có bọt:
- Mức dầu đúng quy định trong bình dầu phải lên tới mức đánh dấu. Mức dầu thấp làm cho khí lọt vào hệ thống. Do vậy phải luôn luôn kiểm tra mức dầu trên bình dầu. Kiểm tra xem có bọt hoặc vẩn đục không, nếu có bọt hoặc vẩn đục thì xả khí hệ thống lái.
+ Đế van an toàn của bơm không xiết chặt:
- Van an toàn giới hạn áp suất dầu trong hệ thống cường hoá lái khi xe chạy ở tốc độ cao hay quá tải. Cũng có trường hợp bơm bắt đầu làm việc không đều, ảnh hưởng xấu tới việc điều khiển. Thông thường hiện tượng này là do đế van an toàn của bơm bị lỏng. Điều này có thể do siết đế van không chặt trong quá trình lắp ráp. Để phục hồi lại áp suất quy định của bơm, cần thiết phải siết lại đế van an toàn.