4.1.6.1 Phân loại
- Theo phương pháp chuyền hướng:
+ Chuyên hướng hai bánh xe trên cầu trước.
+ Chuyền hướng tất cả các bánh xe.
- Theo đặc điểm truyền lực:
+ Hệ thống lái cơ khí
+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực.
- Theo kết câu của cơ cau lái:
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít thanh răng + Cơ cấu lái trục vit bi tuần hoàn + Cơ cấu lái trục vít chốt quay + Cơ cấu lái trục vít con lăn - Theo cách bố trí vành lái
+ Bố trí vành lái bên trái ( theo luật đi đường bên phải).
+ Bố trí vành lái bên phải ( theo luật đi đường bên trái).
4.1.6.2 Mô tả
Các bánh răng của cơ cấu lái không những chỉ lái các bánh trước mà còn tác dụng như các bánh răng giảm tốc, chúng giảm lực đánh tay lái bằng cách tăng momen dau ra. Tỷ số giảm tốc còn gọi là tỷ số truyền của cơ cấu lái thường bằng 18 đến 20:1.
Tỷ số lớn hơn sẽ giảm lực lái nhưng sẽ phải quay vô lăng nhiều hơn khi
vao cua.
Có nhiều kiểu cơ cau lái nhưng kiểu trục răng thanh răng và kiểu bi tuần hoàn được dùng phổ biến nhất trên các loại xe hiện nay.
Tỷ số truyền của các cơ cấu:
+ Ti số truyền của cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn được tinh bằng cách chia góc quay của vô lăng cho góc dịch chuyền của đòn lắc .
-17.-
+ Tỉ số truyền của hệ thống lái được tính bằng cách chia góc quay của
vô lăng cho góc quay của bánh trước.
4.1.6.3 Hệ thống lái thường dùng trên ô tô.
4.1.6.3.1 Vành lái và trục lái.
Vành lái và trục lái đặt trong buồng lái và là bộ phận cần thiết để điều khiển chuyển động của xe. Trục lái và vành lái truyền lực điều khiển từ vành lái tới cơ cấu lái. Vì vậy chúng cần phải cứng vững để truyền momen tới cơ cấu lái, nhưng phải đảm bảo giảm rung động trong hệ thống lái, tránh gây ồn trong buồng lái. Ngoài ra trên trục lái và vành lái còn có thêm nhiều cơ cấu như : Cần điều khiển hộp số, tín hiệu đèn, gat nước mua, CÒI ...
a) Vành lái :
Đa số vành lái sử dụng trên ô tô ngày nay đều có thê điều chỉnh nghiêng, lên xuống hay chỉnh cao thấp được, điều này giúp cho người lái xe ở trạng thái
thoải mái khi điêu khiên xe và ra vào xe dê dàng .
Hình 4.15 Vành lái của xe Lada, Daihasu va Toyota Hiace.
b) Trục lái :
Đa số ô tô đời mới đều trang bị trục lái có thể chùn ngắn được. Trục lái được chế tạo theo kiểu ống lồng vào nhau , có thé chui lọt vào nhau như hình (4.17).
nôi các đăng. Trên một sô xe có thê có phân trục băng cao su đủ cứng dé truyên
= {R=
momen điều khién, nhưng bao đảm va đập giúp cho người lái được an toàn hơn
trong trường hợp ô tô bi tai nạn.
4.1.6.3.2 Kiểu trục vít thanh răng.
Hình 4.17 Cơ cấu lái kiểu trục vít thanh răng.
1: Vành lái
2: Trục lái chính và ống trục chính
3: Cơ cấu lái 4: Vỏ thanh răng
5: Trục vít 6: Thanh răng
1. Cấu tạo.
Trục răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanh răng. Khi vô lăng
quay trục răng làm thanh răng dịch chuyền sang trái hoặc sang phải. Sự dịch chuyền của thanh răng truyền đến cam quay tác dụng làm đổi hướng chuyên
động của xe.
2. Ưu nhược điểm.
- Uudiém:
+ Cấu trúc đơn giản gọn nhẹ. Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng tác dụng như thanh dẫn động lái không cần các thanh ngang như cơ cau lái kiểu bi tuần hoàn.
+ Ăn khớp răng là trực tiếp nên có độ nhạy cao.
+ Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên không cần phải
bảo dưỡng.
- Nhược điểm:
= Tô...
+ Do ma sát giữa trục răng và thanh răng khá lớn nên loại này có
hiệu suất khá thấp.
+ Chóng mòn do ma sát lớn.
3. Ty số truyền có thé thay đối.
Bước răng giảm từ từ về phía hai đầu của thanh răng và độ sâu mà tại đó răng của trục răng ăn khớp với răng của thanh răng trở nên lớn hơn. Điều đó nghĩa là với cùng một góc quay vô lăng như nhau , ở phần giữa của thanh răng nó sẽ di chuyên một khoảng dai hơn khi nó ăn khớp ở hai dau.
Nhờ đó so với kiểu tỷ số truyền không thay đổi thì kiêu tỷ số truyền thay đổi có lực lái thay đồi rất ít nên điều khiển lái nhẹ nhàng hơn.
4.1.6.3.3 Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn.
Obi liếp Ô đỡ tiếp
XÚC góc Hy ví — Đaiốcbi nc
: al
NI EN |
[LÍ || |tlill I ii
a
Vit điều chỉnh Viên bi
Hôp cơ cấu lái — Trục vành rẻ quat
Hình 4.18 Cơ cấu lái loại trục vít đai ốc bi tuần hoàn.
1: Các viên bi thép 2: Đai ốc bi
3: Trục rẽ quạt 4: Trục vít
a) Cấu tạo:
Cả hai đầu trục vít được đỡ bằng một 6 bi đỡ chặn. Một đai ốc bi chạy trên trục vít nhờ rất nhiều các viên bi ở trong các rãnh xoắn trên trục vít và bên trong các dai ốc. Các viên bi lăn trong những rãnh này .
Trục rẽ quạt được gan vào hộp cơ cấu lái qua các 6 bi kim. Phan rẽ quat ăn khớp với răng của dai Ốc bi, và khi trục vit quay đai ốc bi chạy doc trục vít. Chuyển động nay làm quay trục rẽ quạt dẫn đến quay đòn lắc.
b) Ưu nhược điễm
- Ưu điểm: Lực ma sát rất thấp, tay lái nhẹ nên được dùng rộng rãi trên
(oy) oto>
-20-
- Nhược điểm: Cấu tao phức tạp, dé mòn bi.
4.1.6.3.4 Co cấu lái loại trục vít chốt quay.
a) Cấu tạo
- Trục đòn quay đứng G liên kết với đòn quay đứng (16) được lắp ráp thang góc với trục vit (12). Đầu trục G gắn cố định với cần (9) có chốt (10).
Chốt 10 luôn luôn khớp vào rãnh của răng trục vít. Hai đầu trục vít tựa lên hai vòng bi (19) (20) trong hộp lái. Độ rơ lỏng của trục vít và trụ lái được điều
chỉnh bởi các shims (22). Trục của đòn quay đứng xoay tới xoay lui trong bạc thau hay đạn kim.
Hình 4.19 Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay.
- Hoạt động : Trụ lái (12) và trục vít xoay, nhờ chốt (10) luôn luôn khớp trong rãnh của trục vít nên cần (9) bị đây tới đây lui điều khiển trục quay đứng
(16).
b) Ưu nhược điểm
- Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, lái nhẹ.
- Nhược điêm: mau mon.
ia ee
4.1.6.3.5 Cơ cấu lái loại trục vit con lăn a) Cấu tạo
Cấu tạo và hoạt động của cơ cấu lái loại trục vít con lăn được nêu ở phan 6.1.1.1.3.
b) Uu nhuge diém.
- Ưu điểm :
+ Chiu tải trọng lớn + Lái nhẹ
+ Lâu mòn hơn
- Nhược điểm : phức tap.
4.1.6.3.6 Các thanh dẫn động lái
Cơ cấu dẫn động lái là sự kết hợp của các thanh và các đòn để truyền chuyên động của cơ cấu lái đến các bánh xe trước bên trái và bên phải.
Các thanh dẫn động lái phải truyền chính xác chuyên động của vô lăng đến bánh trước khi chúng dịch chuyển trong khi xe đang chạy. Dé thực hiện việc này có rất nhiều kiểu bồ trí thanh dẫn động lái và các kiểu khớp nối đã được thiết kế.
4.1.6.3.7 Các kiểu dẫn động lái.
a) Dẫn động lái cho hệ thống treo trước độc lập.
Do bánh trước trái và phải dịch chuyền lên xuống độc lập với nhau nên khoảng cách giữa các đòn cam quay thay đổi. Có nghĩa là nếu nối cả 2 bánh xe bằng một thanh lái thì sẽ gây ra độ chụm không chính xác khi các bánh xe dịch chuyền lên xuống. Vì vậy dẫn động lái cho hệ thống treo trước độc lập phải dùng hai thanh nối. Chúng được nối với nhau bởi một một thanh ngang. Một ống điều chỉnh được gắn giữa thanh lái và đầu thanh lái dé điều chinh độ chum.
Loại bi tuần hoàn
(3) Tay don cam cE Cơ cau lái
Xe (4) Tay đòn thanh truyền
=. wen
(2) Đàu a] nee Roar
(1) Thanh nói Cần rơ le
u chỉnh} (1) A: ake sa Cam lái
Hình 4.20 Dẫn động lái cho hệ thống treo trước độc lập.
ơ...
b) Dẫn động lái cho hệ thống lái treo trước phụ thuộc.
Dẫn động lái cho hệ thống treo trước phụ thuộc bao gồm: đòn quay,thanh kéo, đòn quay cam, thanh lái và các đầu lái. Trong dẫn động lái của hệ thống treo phụ thuộc sự dịch chuyền đứng của thân xe không gây ra sự thay đổi chiều
rộng cơ sở (khoảng cách giữa các bánh phải và trái) nên đòn cam quay phải và
trái có thể nối với nhau bằng một thanh lái .
Do cơ cau lái được gắn cố định vào khung nên thanh kéo (nối đòn quay với đòn cam quay) . Được gắn 2 khớp cầu ở hai đầu để cho phép nó dịch chuyên lên
xuông cùng với sự chuyên của nhíp (lò xo).
Hình 4.21 Dẫn động lái cho hệ thống treo trước phụ thuộc 4.1.6.3.8 Các chỉ tiết của dẫn động lái
* Đòn quay
Đòn quay truyền chuyên động của cơ cấu lái đến thanh ngang hay thanh kéo. Dau to của đòn được gia công then hoa dé bắt vào trục rẻ quạt của cơ cầu lái và được giữ chặt bằng đai ốc. Đầu nhỏ nối với thanh ngang hay thanh kéo bằng khớp cầu.
* Thanh ngang
Thanh ngang được nối với đòn quay và thanh lái bên trái và bên phải, nó truyền động của đòn quay đến các thanh lái.
* Thanh lái
Đầu thanh lái được vặn vào đầu thanh răng trong cơ cấu lái kiểu trục răng thanh răng hay vặn vào ống điều chỉnh trong cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn , để có thé điều chỉnh được khoảng cách giữa các khớp cầu.
* Đầu thanh lái
Đầu thanh lái được gắn ở phần đầu của các thanh lái để nối thanh lái với đòn cam quay, thanh ngang... Nó thực ra là một khớp cầu. Do đầu thanh lái trên các xe du lịch thường là loại ít bị mòn, tính bao kín của vỏ che bụi phải tốt
=F
hon loại bình thường và phải sử dụng mỡ không bi thoái hoa. Người ta cũng sử
dụng loại đầu thanh lái có lò xo dé tạo tải trọng ban đầu và bù lại độ mòn.
Khớp cầu dùng cho hệ thống lái có hai loại : khớp cầu loại bôi trơn thường xuyên và loại bôi trơn một lần.
Trước đây chi dùng loại bôi trơn thường xuyên. Ở loại này có vú mỡ dé
thường xuyên bơm mỡ bôi trơn. Ngày nay chỉ dùng cho xe tải xe dùng địa hình
xâu ( nhiều cát, bụi...). Các loại khớp cầu dùng cho xe con ngày nay là loại bôi trơn một lần ( bôi trơn vĩnh cữu) . Chúng ta có thể gặp khớp cầu bạc kim loại , bạc nhựa hay bạc cao su. Bạc kim loại được dùng trên các xe thé thao vì cần độ bên cao. Bạc nhựa và bạc cao su cách âm tốt hơn bạc kim loại, có độ biến dạng nhỏ chịu ma sát tốt và giá thành hạ. Chính vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trên
các loại xe con hiện nay.
* Đòn cam quay
Don cam quay truyền chuyên động của thanh lái hay thanh kéo đến các
bánh xe trước qua cam quay.
* Cam quay
Cam quay chịu các tải trong tác dụng lên bánh trước va nó cũng đóng vai
trò như trục quay của bánh xe. Cam quay quay xung quanh các khớp cầu hay chốt xoay đứng của các đòn treo dé lái các bánh trước, cau tạo của cam quay va moay ơ bánh xe khác nhau tuỳ thuộc vào loại xe : cầu sau , cầu trước hay cả 2 cầu chủ động.
-24-
* Đòn đỡ
Trục xoay của đòn đỡ được gắn vào thân xe, còn đầu kia của đòn được nối với thanh ngang qua một khớp lắc . Don này đỡ một đầu của thanh ngang và chỉ cho phép thanh ngang di chuyên trong một khoảng chính xác.Bạc của đòn đỡ có thé là kiểu trượt hay kiểu xoắn. Ở kiểu đòn đỡ với bạc xoắn , giữa trục và đòn có bạc cao su dé giúp hồi vị tay lái dễ dàng .Hiện nay kiểu bạc trượt được dùng rộng rãi nhất do nó giảm được ma sát quay
* Thanh kéo
Thanh kéo nối đòn quay với đòn cam quay, nó truyền chuyên động sang phải, sang trái, về phía trước, phía sau của đòn quay.
* Giảm chắn lái
Dé nâng cao chất lượng của xe, trên một số loại xe còn dùng giảm chan cho hệ thống lái. Giảm chấn được đặt song song giữa đòn dẫn động lái và cơ cấu lái. Đa số các xe ngày nay đều đặt bộ giảm chấn vào đầu đòn ngang phía không có cơ cấu lái. Tác dụng của giảm chắn là dập tắt những xung lực từ mặt đường
lên vành lái, giữ yên vành lái khi đi trên đường xau .
4.1.6.3.9 Trợ lực hệ thống lái :
Ngày nay do nhu cầu vận chuyên về tải trọng, ô tô ngày càng được chế tạo lớn, tốc độ cao, bánh xe có bề rộng lớn hơn nên người lái cần phải tác dụng lực lái lớn hơn, điều kiện lái nặng nề hơn. Để khắc phục hiện tượng này người ta
trang bị thêm bộ phận trợ lực lái .
Khi gặp tình huống hệ thống trợ lực bị hỏng vẫn có thể điều khiển lái xe bình thường như hệ thống lái không trợ lực .
Ta thường gặp các dạng trợ lực như khí nén, điện lực, thuỷ lực. Hiện nay người ta thường dùng trợ lực thuỷ lực .
Khi sử dụng loại này người ta cần trang bị thêm, bơm thuỷ lực, piston, van điều khiển và xylanh lực. Hệ thống trợ lực bằng thuỷ lực có hai loại chính sau :
- Loại cùng khối : trong loại nay piston và xylanh được đặt trực tiếp cùng khối với cơ cấu lái (hình 4.24 a).
- Loại cần day : piston và xylanh lực được lắp ráp ở giữa sườn xe và cơ cau dẫn động lái (hình 4.24 b).
= DS =
a) Loại cùng khối b) Loại cần đây Hình 4.23 Sơ đồ hệ thống lái có trợ lực bằng thuỷ lực.
*Loại cùng khối:
1: Cơ cấu lái với piston trợ lực và van phân phối
2: Ông dầu về 3: Ống dầu áp suất
5: Bơm thủy lực
*Loại cân đây:
1: Cơ cấu lái 2: Xy lanh lực 3,7: Ong dầu xy lanh lực
4,5: Ong dầu 6: Van phân phối
8: Khung xe 9: Bom thuy luc
Bộ trợ lực cùng khối có cấu trúc tuỳ thuộc vào loại co cấu lái, chúng ta thường gặp cơ cấu lái có trợ lực loại bánh răng thanh răng và trục vít - đai Ốc bi tuần hoan .
* Các bộ phận chính trong hệ thống :
a) Bơm thuỷ lực :
Bơm thuỷ lực có các dạng : bơm bánh răng , bơm roto , bom piston...
nhưng trên ô tô con thường dùng bơm roto vi chúng có những đặc điểm áp suất và lưu lượng én định, cấu tạo don giản gọn nhẹ....
b) Van điều khiển lưu lượng :
- Khi xe chạy ở tốc độ cao dẫn đến các hiệu quả sau :
+ Lưu lượng của bơm trợ lực lái tăng lên dẫn đến người lái tác động lực lái nhỏ hơn khi xe chạy nhanh , nhìn về góc độ ồn định lái thì đây là điều không tot .
+ Khi xe chạy nhanh thi ma sát bánh xe với mặt đường nhỏ hơn nên can lực
đánh tay lái nhỏ hơn
a 7Ó ==
Van điều khiến
lưu | Tới cửa hút Từ cửa xả Lò xo "B"
của bơm của bom
ee -— À Tớihộp
+xOCQGG& CO CO 11111111
1001 101001
Liiilite
Lò xo "A" Van an toàn Ong điều khiến
Hình 4.24 Cấu tạo van điều khiển lưu lượng loại nhạy cảm với tốc độ.
Tóm lại khi xe chạy ở tốc độ cao người ta cần trợ lực lái ít hơn (lưu lượng bom tăng lên nhưng lượng dau đến hộp cơ cấu lái giảm) dé đáp ứng yêu cầu này người ta sử dung van điều khiển lưu lượng loại nhạy cảm với tốc
độ.
- Hoạt động :
+ Ở tốc độ thấp ( 650- 1250 vòng/phút)
Áp suất xã Pi của bơm tác động lên phía phải của van điều khiển lưu lượng và P2 tác động lên phía bên trái sau khi đi qua các lỗ tiết lưu . Chênh lệch áp suất giữa P¡ và P2 thang sức căng của van điều khiển thì van nay sẽ dịch chuyền sang trái , mở đường chảy sang cửa hút vì vậy dầu chảy sang cửa hút . Lượng dầu đến hộp cơ cấu lái được duy trì không đôi theo cách này .
Van điêu khié : é
ee Tới cửa hút Từ cửa xả Ông điều khiển Lỗ tiết lưu
Lò xo kéo "A" Ông điều khiển
Hình 4.25 Van điều chỉnh lưu lượng ở tốc độ thấp.
+ Ở vận tốc trung bình ( 1250-2500 vòng/phút)
Áp suất xả của bơm P) tác động lên phía trái ống điều khiển . Khi tốc độ bơm trên 1250 vòng/phút . Áp suất Pi thắng sức căng lò so (B) và đây ống điều khiển sang phải do đó lượng dau qua lỗ giảm dẫn đến giảm áp suất P›. Kết
Ti
quả sự chênh lệch giữa P; va Pa tang . Van điều khiển lưu lượng dich sang
trái và lượng dâu vào hộp cơ câu lái giảm , lượng dâu qua cửa hút tăng lên.