II. Lựa chọn phương án bố trí trợ lực lái
2.1. Một số phương án bố trí trợ lực hệ thống lái
Hệ thống trợ lực lái là một hệ thống tự điều khiển, nó bao gồm: nguồn năng lượng, van phân phối và xilanh lực. Tuỳ thuộc vào việc sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái có thể chia ra các phương án sau:
✓ Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái.
✓ Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.
✓ Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với xilanh lực
✓ Van phân phối, xilanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau.
2.1.1 Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái.
Với phương án bố trí này, xilanh lực và van phân phối đều nằm trong cơ cấu lái tạo thành một cụm bao gồm: xilanh lực – van phân phối – cơ cấu lái.
Ưu điểm của phương án này là bố trí gọn gàng, tốn ít đường ống, độ chậm tác dụng nhỏ, giảm được va đập truyền từ bánh xe lên vành lái. Tránh được khả năng phát sinh dao động của các bánh xe dẫn hướng do sự không ổn định động lực của trợ lực gây nên.
Nhược điểm là cơ cấu lái phức tạp, các chi tiết trong dẫn động lái chịu ứng suất biến dạng lớn. Do đó phải tăng khối lượng của các chi tiết của hệ thống dẫn động lái. Mặt khác, hầu như tất cả các chi tiết của hệ thống lái phải chịu tác dụng của mômen cản quay vịng tồn bộ của bánh xe dẫn hướng, điều này làm tăng độ biến dạng đàn hồi của hệ thống lái và hậu quả là làm tăng khả năng phát sinh dao động của các bánh xe dẫn hướng với các xe có tải trọng lớn. Do vậy, phương án bố trí này chỉ sử dụng cho các loại xe ơtơ có khối lượng đặt trên các bánh xe dẫn hướng từ 2 đến 4 tấn.
Với xe 7 chỗ dùng cơ cấu lái trục vít - êcu bi- thanh răng bánh răng, ta có thể sử dụng phương án bố trí trợ lực này.
CC B 2 1 4 3 10 11 7 6 5 12 9 11 8 1 - Đòn quay đứng. 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang.
4 - Cơ cấu xilanh lực, van phân phối, cơ cấu lái.
5 - Cầu dẫn hướng.
6, 9, 10 - Cơ cấu hính thang lái. 7 - Trục lái.
8 - Vành tay lái.
11 - Bánh xe dẫn hướng. 12 – Trụ xoay đứng.
Hình 3.1 Bộ trợ lực lái bố trí cơ cấu lái van phân phối và xilanh lực thành một cụm.
2.1.2. Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.
1 - Cơ cấu lái 2 - Thanh kéo dọc.
3 - Đòn quay ngang.
4 - Cơ cấu xilanh lực và van phân phối. 5 - Cầu trước của bánh xe dẫn hướng. 6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái.
8 - Vành tay lái.
11 - Bánh xe dẫn hướng. 12 - Trụ xoay đứng. 7 - Trục lái
Trong phương án này van phân phối và xilanh lực được bố trí chung thành một cụm trên thanh kéo dọc. Kiểu bố trí như thế này cho phép ta ta có thể sử dụng nhiều cơ cấu lái khác nhau. Tuy nhiên khuynh hướng gây nên sự dao động của các bánh xe dẫn hướng sẽ cao hơn so với kiểu bố trí cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực thành một cụm và các đường ống dẫn có chiều dài lớn.
2.1.3. Van phân phối, cơ cấu lái đặt thành một cụm tách biệt với xilanh lực
CC B 2 1 4 3 10 11 7 6 5 12 9 11 8
Hình 3.2 Bộ trợ lực bố trí cơ cấu lái riêng xilanh lực và van phân phối thành một cụm.
1 - Van phân phối. 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang. 4 - Cơ cấu lái.
5 - Cầu trước của bánh xe dẫn hướng. 6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái.
7 - Trục lái. 8 - Vành tay lái.
11 - Bánh xe dẫn hướng. 12 – Trụ xoay đứng. 13 - 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 địi 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. 11 8 13 7 10 6 9 2 3 5 12 CC 1 4 B 11
Hình 3.3: Trợ lực bố trí van phân phối cơ cấu lái thành cụm tách biệt với xilanh lanh lực
Nhược điểm của phương án này là địi hỏi phải có chiều dài đường ống lớn, độ chậm tác dụng lớn hơn phương án 1.
2.1.4. Van phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau.
1 - Cơ cấu lái. 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang. 4 - Vân phân phối.
5 - Cầu trước của bánh xe dẫn hướng. 6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái.
7 - Trục lái. 8 - Vành tay lái.
11 - Bánh xe dẫn hướng. 12 – Trụ xoay đứng. 13 - Xilanh lực.
Trong phươg án này ta bố trí các cụm cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực nằm tách biệt với nhau. Nó cũng có đầy đủ những ưu điểm của các phương án bố trí trước như là cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi lực tác động của trợ lực, công suất của trợ lực dễ dàng thay đổi do xilanh lực có thể thay đổi tự do cách bố trí. Tuy nhiên lực tác động lên van phân phối thay đổi do cánh tay địn thay đổi.
5 7 8 11 10 6 4 3 1 2 CC B 12 9 11 13
Hình 3.4: Bộ trợ lực bố trí van phân phối, cơ cấu lái, xilanh lực nằm riêng rẽ với nhau
Vì kết cấu các cụm chi tiết của xe nhỏ gọn, để phù hợp với hình dáng kích thước của xe ta phải lựa chọn phương án thiết kế cụm trợ lực đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đảm bảo được tính năng trợ lực, nhưng vẫn phải tạo được “cảm giác” lực cản của mặt đường cho người lái.
- Cách bố trí của phương án phải phù hợp với xe thiết kế. - Giá thành sản xuất, thay thế phải đảm bảo tính kinh tế. - Dễ dàng tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa.
Qua đánh giá và phân tích các ưu, nhược điểm của các phương án bố trí trợ lực. Ta thấy phương án 1 là phương án thích hợp nhất để tính tốn và thiết kế.
2.1.5 Chọn van phân phối:
Van phân phối có hai dạng được dùng phổ biến là loại van trượt và loại van xoay. Loại van trượt có kết cấu phức tạp. Với cơ cấu lái liên hợp của xe thiết kế, loại van xoay có kết cấu gọn, khơng có độ dịch chuyển dọc.
2.1.6 Nguyên lý làm việc của van phân phối kiểu van xoay.
Van ống ngoài( van xoay): Dng = 40(mm); dtr = 26(mm).
Có đường dầu đến d = 7mm, được khoan thẳng, hai lỗ trợ lực được khoan chéo góc d = 4mm. Đục mỗi mặt 4 lỗ cách đều nhau, có tất cả 12 lỗ trên mặt van. Mặt ngồi có kht rãnh vng và mặt trong có kht rãnh êlíp. Van được lắp chặt với trục vít bằng chốt đường kính 3(mm)
Van ống trong ( trục van phân phối): Dng = 26(mm); dtr = 13(mm).
Van này chỉ có hai loại lỗ: một lỗ trung gian (khi xe đi thẳng) và một lỗ nằm trên cao để hồi dầu về. Van làm rỗng bên trong. Thanh xoắn nằm cố định trong van. Cả van ống trong và thanh xoắn được lắp với trục vít bằng một chốt đường kính 4(mm), đầu cịn lại của thanh xoắn lắp chặt với van ống trong bằng chốt 4(mm). Mặt bên ngồi van ống trong có rãnh êlíp để dẫn dầu đi trợ lực.
Khi xe đi thẳng: lúc này ba lỗ trung gian trùng nhau. Dầu đi từ bơm qua lỗ trung gian vào van ống trong rồi qua cửa hồi về bình chứa. Buồng trái và buồng phải xi lanh bị nén nhẹ nhưng khơng có sự chênh lệch áp suất giữa chúng nên khơng có sự trợ lực lái
Khi xe rẽ về một bên: Van ống trong có phần vỏ nối với các đăng của vành lái. Khi các đăng xoay, van ống trong cũng xoay, thanh xoắn bị xoắn một góc làm cho van ống trong và van ống ngồi lệch nhau một góc nhỏ (khoảng gần 3 độ) chỉ đủ để đường dầu đi thẳng của van ống ngồi có thể đi đến bên đường dầu cần trợ lực, đồng thời hướng mặt bên không cần trợ lực vào khoang trống để dầu bên khơng trợ lực có thể đi về bình chứa.
Khi đang đánh lái mà giữ nguyên vành lái, khi đó thanh xoắn vẫn đang bị xoắn, dầu trợ lực tiếp tục trợ lực cho một buồng (trái hoặc phải) của xi lanh lực tuỳ theo đang quay vòng theo hướng nào. Vì giữ nguyên vành lái nên thanh răng đứng yên. Do đó trục vít bị quay theo chiều ngược lại, tức là thanh xoắn không bị xoắn nữa, các van trở về vị trí trung gian như khi xe đi thẳng. Khi người lái tiếp tục đánh lái, quá trình lại diễn ra như khi xe quay vịng về một phía đã trình bày ở trên.
VỊ A Van ống trong Van ống ngoài Thanh xoắn Về B Hình 3.5: Khi xe đi thẳng