HỆ THỐNG LÁI CƠ BẢN
Hệ thống lái là bộ phận quan trọng trong ô tô, giúp điều khiển hướng di chuyển, cho phép xe đi thẳng, quay vòng hoặc rẽ trái, rẽ phải dựa vào sự tác động của người lái lên vô lăng.
Hệ thống lái đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển ô tô, phối hợp với các hệ thống khác để đảm bảo an toàn giao thông trong quá trình di chuyển.
- Các bộ phận chính của hệ thống lái.
+ Cơ cấu lái, vô lăng, trục lái: Truyền momen do người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái.
+ Dẫn động lái: Truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo động học quay vòng đúng.
+ Trợ lực lái: Có thể có hoặc không Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng của người lái.
Thường được sử dụng trên các xe đời mới, xe tải trọng lớn
Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau.
- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định, không bị nhao lái sang hai bên khi đang chuyển động thẳng:
+ Các bánh xe dẫn hướng phải đảm bảo về áp suất, độ mòn và ổn định.
+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiện làm việc, mọi chế độ chuyển động.
- Đảm bảo tính cơ động cao: tức là xe có khả năng quay vòng tốt, bán kính quay vòng nhỏ thuận tiện trên diện tích nhỏ.
- Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp, giảm tính ổn định của xe.
- Giảm các va đập từ đường lên vô lăng khi xe chuyển động trên đường xóc, gồ ghề hay chướng ngại vật.
- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện giúp người lái thoải mái và không tốn nhiều sức lực trong việc lái xe.
- Cơ cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sửa chữa.
1.1.3 Phân loại hệ thống lái
- Theo phương pháp quay vòng.
+ 2 bánh trước dẫn hướng: được sử dụng phổ biến nhất trên xe con, xe du lịch, xe tải nhỏ và vừa
+ 4 bánh trước dẫn hướng: Sử dụng trên các xe tải có trọng tải lớn.
+ 4 bánh trước và sau dẫn hướng.
+ Kiều bẻ gãy thân xe.
-Theo vị trí vô lăng.
+ Vô lăng bố trí bên trái.
+ Vô lăng bố trí bên phải.
Tùy thuộc vào luật của các nước mà bố trí khác nhau nhằm thuận lợi cho người lái dễ quan sát, nhất là khi vượt xe.
- Theo kết cấu cơ cấu lái.
+ Thanh răng liên hợp ( Trục vít – liên hợp ecu bi – cung răng ).
- Theo cơ cấu trợ lực.
+ Trợ lực hóa khí ( khí nén hoặc chân không ).
+ Trợ lực thủy lực – điện.
1.1.4 Cấu trúc cơ bản và nguyên lý làm việc hệ thống lái thông thường.
Hệ thống lái ô tô hiện đại rất đa dạng về nguyên lý và cấu trúc, bao gồm các loại xe con, xe tải, và xe sử dụng treo độc lập hoặc phụ thuộc Tuy nhiên, tất cả đều có bốn bộ phận chính: vành lái, trục lái, cơ cấu lái và dẫn động lái.
+ Sơ đồ kết cấu 1 hệ thống lái đơn giản.
Hình 1 1: Hệ thống lái đơn giản.
3 Cơ cấu lái 4 Khung xe
5 Các cơ cấu dẫn động lái 1.1.4.2 Cách bố trí hệ thống lái trên xe.
Hình 1 2: Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe.
Các bộ phận chính của hệ thống lái
Vành tay lái là bộ phận quan trọng trên buồng lái, có nhiệm vụ tiếp nhận momen quay từ người lái và truyền tải đến trục lái Cấu trúc của vành tay lái thường giống nhau trên các loại xe, bao gồm vành hình tròn bằng thép, được bọc bằng nhựa hoặc da Vành tay lái được lắp ghép với trục lái thông qua các chi tiết như then hoa, ren và đai ốc Ngoài chức năng chính, vành tay lái còn tích hợp nhiều bộ phận khác như còi, túi khí và các nút điều khiển.
+ Vành lái phải đảm bảo vững chắc và tính thẩm mỹ với nội thất xe.
Trục lái chính có vai trò quan trọng trong việc truyền momen từ vành lái đến cơ cấu lái Phần đầu trên của trục được thiết kế thon và có răng cưa, giúp vành lái được gắn chặt bằng đai ốc Ở đầu dưới, trục lái chính kết nối với cơ cấu lái thông qua khớp nối mềm hoặc khớp nối các đăng, nhằm giảm thiểu chấn động từ mặt đường truyền lên vành tay lái.
+ Ngoài chức năng trên trục lái còn là nơi bố trí các cần điều khiển đèn chiếu sáng, xi nhan, gạt mưa và nước rửa kính.
Trục lái cần có độ cứng cao để truyền momen từ vành lái đến cơ cấu lái, đồng thời giảm thiểu rung động từ mặt đường lên vành lái Thiết kế của trục lái cũng phải gọn gàng và bố trí hợp lý để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
+ Hiện nay kết cấu trục lái rất đa dạng, đa số các xe sử dụng loại trục gãy được cấu tạo từ các trục có khớp nối các đăng.
Hình 1 3: Các chi tiết của trục lái.
1 Phần vành lái 2 Các cần điền khiển đèn, gạt mưa.
3 Cụm khóa điện 4 Vỏ trục lái.
5 Khớp các đăng 6 Trục các đăng 7 Khớp cao su.
Cơ cấu lái có chức năng biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động thẳng dẫn đến các đòn kéo dẫn hướng.
Cơ cấu lái trên xe ô tô hiện nay rất đa dạng, nhưng để thực hiện tốt chức năng của chúng, cần đảm bảo đáp ứng các yêu cầu nhất định.
Tỉ số truyền của cơ cấu lái cần được điều chỉnh phù hợp với từng loại ô tô, đảm bảo tính hiệu quả trong việc điều khiển Bên cạnh đó, cơ cấu này nên có kết cấu đơn giản, tuổi thọ cao, giá thành thấp và dễ dàng trong việc tháo lắp cũng như điều chỉnh.
+ Độ rơ của cơ cấu lái phải nhỏ.
- Các kiểu cơ cấu lái:
Cơ cấu lái kiểu bánh răng thanh răng là một hệ thống đơn giản và phổ biến trên nhiều loại ô tô hiện nay Hệ thống này bao gồm một bánh răng nghiêng gắn liền với trục lái, kết hợp với một thanh răng nghiêng Hai đầu của thanh răng có thể liên kết trực tiếp với các đòn dẫn động lái qua khớp trụ hoặc thông qua hai thanh dẫn động khác được cố định bằng bu lông.
Cơ cấu lái này có thiết kế gọn nhẹ, với tỉ số truyền nhỏ, rất phù hợp cho các loại xe nhỏ Đặc biệt, độ dơ tay lái thấp nhờ vào hệ thống dẫn động trực tiếp, mang lại cảm giác lái chính xác hơn so với các loại cơ cấu lái khác.
Cơ cấu lái kiểu trục vít con lăn là một hệ thống điều khiển xe chuyển hướng hiệu quả, sử dụng cặp ăn khớp trục vít và con lăn Ưu điểm nổi bật của cơ cấu này bao gồm thiết kế gọn nhẹ, độ bền cao và khả năng chống mòn tốt, giúp tăng cường hiệu suất lái xe.
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít êcu bi thanh răng bánh răng.
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít chốt khớp.
- Cơ cấu dẫn động lái
Cơ cấu dẫn động lái truyền chuyển động từ hộp cơ cấu lái đến hai ngõng quay của bánh xe, đảm bảo góc quay chính xác cho các bánh xe dẫn hướng trong quá trình quay vòng Mối quan hệ này được duy trì nhờ vào kết cấu của hình thang lái, giúp cải thiện khả năng điều khiển và ổn định của xe.
Cơ cấu dẫn động lái của xe bao gồm các thanh dẫn động và khớp liên kết, được thiết kế khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc khung gầm của từng loại xe.
- 1 số cơ cấu khác trên hệ thống lái
Bộ phận giảm chấn trong xe có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ người lái khi xảy ra tai nạn Nó hoạt động bằng cách ngăn chặn trục lái chính gây thương tích cho người lái thông qua hai cơ chế: gãy ngay lập tức khi va chạm (shock sơ cấp) và hấp thụ lực tác động từ cơ thể người lái va vào vô lăng do quán tính (shock thứ cấp).
Cơ cấu "gật gù" cho phép điều chỉnh vô lăng theo hướng thẳng đứng, giúp người lái xe dễ dàng lựa chọn vị trí ngồi thoải mái và phù hợp nhất.
Cơ cấu tay lái nghiêng được phân loại thành loại điểm tựa trên và loại điểm tựa dưới
HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC
1.2.1 Khái niệm hệ thống lái có trợ lực
Hệ thống lái có trợ lực giúp tạo ra lực phụ để hỗ trợ người lái khi quay vòng tay lái Việc trang bị hệ thống này mang lại nhiều lợi ích, bao gồm việc giảm bớt sức lực cần thiết khi điều khiển xe, tăng cường khả năng kiểm soát và cải thiện trải nghiệm lái xe tổng thể.
Hệ thống hỗ trợ lái giúp giảm nhẹ cường độ lao động của người lái, đặc biệt khi xe chở tải trọng lớn hoặc di chuyển ở tốc độ cao, làm cho việc quay vòng tay lái trở nên dễ dàng hơn.
+ Nâng cao tính an toàn cho xe nhờ sự chính xác và dễ dàng trong lái xe.
+ Giảm nhẹ những va đập từ đường lên vành tay lái do đường xóc, mấp mô.
Bộ trợ lực lái cần đảm bảo lực điều khiển trên bành lái vừa đủ nhẹ để giảm cường độ lao động cho người lái, nhưng cũng phải đủ để mang lại cảm giác điều khiển chính xác và an toàn.
- Khi hệ thống trợ lực hỏng thì hệ thống lái vẫn có thể điều khiển được như hệ thống lái thông thường.
- Kết cấu đơn giản, dễ sửa chữa.
- Bất kì trợ lực lái nào cũng có 3 bộ phận chính sau: Nguồn năng lượng, bộ phận phân phối và cơ cấu chấp hành.
Nguồn năng lượng cho hệ thống trợ lực có thể được cung cấp từ bơm dầu kết hợp với bình chứa trong các thiết bị thủy lực, hoặc từ ắc quy và máy phát trong các thiết bị điện.
Bộ phận phân phối có vai trò quan trọng trong việc phân phối năng lượng cho các cơ cấu chấp hành, đồng thời đảm bảo tỷ lệ chính xác giữa góc quay của vô lăng và góc quay của bánh xe Các thành phần của bộ phận này có thể bao gồm đường dầu, van hoặc các mạch điện.
+ Cơ cấu chấp hành dùng để tạo lực tác dụng hỗ trợ cho việc quay vành tay lái.
1.2.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực.
Hình 1 6: Cụm bơm của hệ thống lái trợ lực thủy lực
1-Bình chứa; 2-Van điều khiển lưu lượng;
3-Thân bơm; 4- Thiết bị bù không tải
Bình chứa dầu trợ lực lái có chức năng chứa và cung cấp dầu cho hệ thống, có thể được lắp trực tiếp vào thân bơm hoặc tách biệt với nó Trong trường hợp không lắp trực tiếp, bình chứa sẽ được kết nối với thân bơm qua hai ống mềm Nắp bình chứa được trang bị thước đo mức dầu để theo dõi lượng dầu trong bình.
Bơm thuỷ lực là thành phần chính của hệ thống trợ lực thuỷ lực, hoạt động nhờ động cơ thông qua đai và puli Chức năng của bơm là tạo ra áp suất dầu lớn, cung cấp cho van phân phối để dẫn dầu đến các xylanh, hỗ trợ quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng.
Lưu lượng bơm phụ thuộc vào tốc độ động cơ, trong khi lưu lượng dầu vào hộp cơ cấu lái được điều chỉnh thông qua một van điều khiển lưu lượng Đồng thời, lượng dầu thừa sẽ được đưa trở lại đầu hút của bơm.
Cấu tạo của loại bơm phiến gạt.
Hình 1 7: Hình tháo rời của bơm trợ lực kiểu phiến gạt
1 - Bình chứa dầu 4 - Rôto quay 7 - Cụm van điều tiết.
2 - Van xả không khí 5 - Trục quay 8 - Vỏ bơm.
3 - Đĩa phân phối 6 - Phiến gạt 9 - Nắp bơm.
Bình chứa dầu được dập bằng thép, cung cấp dầu chịu áp suất cao cho bơm Rôto được gắn chặt với trục qua then, với các rãnh chứa phiến gạt có khả năng di chuyển tự do và được giới hạn bởi đĩa hình ô van Đĩa này được cố định với thân bơm bằng bu lông, trong khi thân bơm thường được đúc bằng gang Lưu lượng bơm được điều chỉnh ổn định nhờ cụm van điều tiết.
- Van điều khiển lưu lượng.
Van điều khiển lưu lượng có chức năng điều chỉnh dòng chảy dầu từ bơm đến hộp cơ cấu lái, giúp duy trì lưu lượng ổn định mà không bị ảnh hưởng bởi tốc độ của bơm.
1.2.4.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực thủy lực.
Hệ thống lái trợ lực sử dụng công suất động cơ để điều khiển bơm trợ lực, tạo ra áp suất thủy lực Khi người lái xoay vô lăng, van điều khiển sẽ chuyển mạch đường dẫn dầu, giúp áp suất dầu đẩy pít tông trong xi lanh trợ lái, từ đó giảm lực cần thiết để điều khiển vô lăng.
Hình 1 8: Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lực
Hoạt động của bơm trợ lực diễn ra khi rô to quay bên trong vòng cam gắn chặt với vỏ bơm Rô to được thiết kế với các rãnh để gắn cánh bơm, tạo ra khe hở giữa rô to hình tròn và vòng cam hình ô van Khe hở này được cánh gạt ngăn cách, từ đó hình thành buồng chứa dầu, giúp bơm hoạt động hiệu quả.
Cánh bơm được giữ chặt vào bề mặt trong của vòng cam nhờ lực ly tâm và áp suất dầu tác động từ phía sau, tạo thành một phớt dầu hiệu quả ngăn ngừa rò rỉ áp suất giữa cánh gạt và vòng cam trong quá trình bơm tạo áp suất dầu.
Dung tích buồng dầu thay đổi khi rô to quay, với việc dầu được hút vào buồng qua cổng hút khi dung tích tăng Khi dung tích giảm, dầu trong buồng sẽ được ép ra qua cổng xả Hệ thống có 02 cổng hút và 02 cổng xả, cho phép dầu được hút và xả hai lần trong một chu kỳ quay của rô to.
Hình 1 9: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của bơm
Van điều khiển lưu lượng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống lái trợ lực, đảm bảo lưu lượng dầu từ bơm không thay đổi theo tốc độ xe Khi tốc độ động cơ tăng, lưu lượng bơm cũng tăng, dẫn đến việc cung cấp nhiều dầu trợ lực hơn, giúp người lái cần ít lực đánh lái hơn Tuy nhiên, điều này có thể gây bất lợi cho sự ổn định lái Ở tốc độ cao, sức cản lốp xe thấp, do đó yêu cầu lực lái cũng giảm, và một số hệ thống lái trợ lực cung cấp ít trợ lực hơn nhưng vẫn đảm bảo lực lái phù hợp.
Nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe TOYOTA INNOVA 2019 2.0V
Khi lái xe, người lái có thể giữ yên hoặc xoay vô lăng để duy trì hoặc thay đổi hướng chuyển động, với vô lăng dẫn động trục lái Cơ cấu khóa tay lái nghiêng cho phép điều chỉnh độ nghiêng của trục lái, phù hợp với vị trí ngồi và chiều cao của người lái Cơ cấu hấp thụ va đập giúp giảm thiểu thương tích cho người lái trong trường hợp tai nạn, bao gồm các loại như giá đỡ uốn, bi cao su, ăn khớp và ống xếp Cơ cấu điều chỉnh độ nghiêng tay lái dẫn động trục lái trung gian và cơ cấu lái biến đổi hướng chuyển động của trục lái, qua đó dẫn động các thanh đòn và cam lái, cuối cùng điều khiển các bánh xe theo hướng mong muốn.
Kết luận
Chương này cung cấp thông tin cơ bản về thông số kỹ thuật của xe TOYOTA INNOVA 2019 2.0V, bao gồm các thông số và chi tiết về các bộ phận của hệ thống lái Hệ thống lái của xe TOYOTA INNOVA 2019 2.0V được thiết kế để đảm bảo sự ổn định và an toàn trong quá trình vận hành.
Mẫu xe 2019 2.0V được trang bị hệ thống trợ lực lái thủy lực, mang lại cảm giác lái chân thực và chính xác hơn cho người điều khiển Hệ thống lái hoàn toàn cơ khí giúp phản ứng với mặt đường một cách tự nhiên nhất.
Chương này cung cấp thông tin về nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trên xe TOYOTA INNOVA 2019 2.0V Để tìm hiểu sâu hơn về hệ thống lái trợ lực thủy lực của xe này, hãy tiếp tục khám phá ở chương tiếp theo.
Vành tay lái
1- Vành trong vô lăng bằng thép; 2- Vành ngoài vô lăng bằng nhựa
+ Chức năng: có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền cho trục lái.
Vành tay lái ô tô TOYOTA INNOVA 2019 2.0V có thiết kế hình tròn với ba nan hoa được sắp xếp xung quanh vành trong Bán kính ngoài của vành tay lái là 195 mm, mang lại cảm giác cầm nắm thoải mái cho người lái.
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 giống như cây nấm và được làm từ nylon phủ neoprene, được xếp gọn trong phần giữa của vành tay lái Khi xảy ra va chạm với xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên ngay lập tức, tạo ra một lớp đệm mềm bảo vệ giữa người lái và vành tay lái Lưu ý rằng túi khí an toàn chỉ sử dụng được một lần và cần phải được thay thế sau khi đã hoạt động.
Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái TOYOTA INNOVA 2019
Kết cấu trục lái bao gồm nhiều thành phần quan trọng như đầu trục nối với vô lăng, vòng chặn, ổ bi, trục trượt, ống trượt trục, tấm hãm, vòng bi, trục chính, giá đỡ trên trục và khớp các đăng Những bộ phận này cùng nhau tạo nên hệ thống lái hiệu quả, đảm bảo sự ổn định và an toàn cho phương tiện.
Trục các đăng; 12- Vòng chặn; 13- Bu lông hãm; 14- Cần khoá.
Trục lái là thành phần quan trọng trong hệ thống lái, có nhiệm vụ truyền mô men lái từ vô lăng đến cơ cấu lái Trục lái trên xe Toyota Innova có cấu tạo phức tạp, cho phép điều chỉnh độ nghiêng của vành tay lái và thu ngắn trụ lái trong trường hợp va chạm, nhằm giảm thiểu tác hại cho người lái Ngoài ra, trụ lái còn tích hợp nhiều bộ phận khác như cần điều khiển hệ thống đèn, cần gạt nước, cần điều khiển hộp số, cùng với hệ thống dây điện và các đầu nối điện.
Trục các đăng là bộ phận quan trọng kết nối giữa trục lái và cơ cấu lái, giúp truyền động một cách hiệu quả Nó được trang bị khớp nối chữ thập, cho phép điều chỉnh độ lệch giữa trục lái và trục vít của cơ cấu lái khi hai trục không đồng trục.
HÌnh 3 4: Hình ảnh tổng thể của trục lái
Cơ cấu lái
Trên ô tô Toyota Innova người ta lắp cơ cấu lái kiểu Bánh răng-Thanh răng kết hợp dùng trợ lực thủy lực trực tiếp.
Cơ cấu lái này nổi bật với tỷ số truyền nhỏ và kết cấu đơn giản, mang lại hiệu suất cao, do đó được ưa chuộng trong các loại ô tô con và ô tô tải nhỏ Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái đạt giá trị η th = η ng = 0,99, thể hiện tính hiệu quả vượt trội của nó.
Van phân phối bao gồm nhiều thành phần quan trọng như chốt cố định thanh xoắn và trục van điều khiển, thanh xoắn, trục van điều khiển, vòng bít, và ổ bi đũa Hệ thống cũng có vòng chắn dầu, đường dầu cao áp từ bơm, và đường dầu hồi về bình chứa Các bộ phận khác bao gồm then hoa, ổ bi kim, chốt, con lăn, và các chốt 3x22, 3x9 Đường dầu được phân phối đến khoang bên trái và bên phải của xy lanh, cùng với van xoay và vỏ van xoay Tất cả những thành phần này tạo nên cấu trúc hoàn chỉnh của van phân phối.
HÌnh 3 6: Kết cấu thanh răng1- Thanh răng; 2- Lỗ ren; 3- Piston; 4- Vòng làm kín.
Nguyên lý làm việc của trợ lực lái
HÌnh 3 7: 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; a- Đường dầu hồi.
Khi xe di chuyển thẳng, vành tay lái ở vị trí trung gian và cụm van xoay ở vị trí ổn định, chất lỏng từ bơm sẽ chảy vào lõi và trở về bình dầu Áp suất chất lỏng trong khoang bên trái và bên phải của xylanh lực là như nhau, khiến piston không dịch chuyển và thanh răng giữ nguyên vị trí Nhờ đó, các va đập từ bánh xe được giảm thiểu nhờ áp suất cao của chất lỏng.
3.4.2 Khi xe quay vòng sang trái
HÌnh 3 8: Van hoạt động quay trái 1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;
6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.
Khi xe quay vòng sang trái, cụm van xoay sẽ ở vị trí như hình 3.9 Thân van trong xoay sang trái, cho phép dầu từ bơm chảy vào khoang I của xylanh, đồng thời mở đường dầu ở khoang II để hồi về bình chứa Quá trình này khiến thanh răng dịch chuyển sang trái, đẩy bánh xe quay sang trái, thực hiện việc quay vòng hiệu quả.
Khi dừng quay vô lăng ở một vị trí nhất định, thân van trong giữ nguyên, trong khi dầu vẫn tiếp tục chảy vào khoang I Điều này làm cho bánh răng quay ngược chiều, giúp thanh xoắn trở về vị trí ban đầu Các cửa van mở ở trạng thái cố định, tạo ra sự chênh lệch áp suất ổn định giữa khoang I và II, đảm bảo ô tô không tiếp tục quay.
3.4.3 Khi xe quay vòng sang phải
HÌnh 3 9: Van hoạt động quay phải 1- Xy lanh; 2-Thân van ngoài; 3-Thân van trong; 4-Thanh xoắn; 5-Bơm;
6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.
Khi xe quay vòng sang phải, van xoay ở vị trí xác định cho phép dầu từ bơm chảy vào khoang II của xylanh, đồng thời mở đường cho dầu ở khoang I trở về bình chứa Quá trình này làm cho thanh răng di chuyển sang bên phải, từ đó đẩy bánh xe quay sang phải và thực hiện việc quay vòng.
Khi dừng quay vô lăng ở một vị trí nhất định, thân van trong giữ nguyên, trong khi dầu vẫn tiếp tục chảy vào buồng II Điều này làm cho bánh răng quay ngược chiều, giúp thanh xoắn trở về vị trí ban đầu Các cửa van mở ở trạng thái cố định, tạo ra sự chênh lệch áp suất ổn định giữa hai khoang I và II, đảm bảo rằng ô tô không tiếp tục quay.
+ Độ rơ kết cấu của hệ thống lái phụ thuộc nhiều vào độ rơ của cơ cấu lái.
Sự trợ lực trong hệ thống lái phụ thuộc vào độ cứng của thanh xoắn đàn hồi, cho phép biến dạng thanh xoắn và mở thông các đường dầu Kết cấu này được thiết kế với khe hở nhỏ thông qua việc gia công chính xác các miệng rãnh đường dầu ở thân van trong và ngoài, cùng với khả năng biến dạng của thanh xoắn Thanh xoắn nhỏ sẽ mang lại khả năng trợ lực sớm hơn Đầu trên của thanh xoắn được cố định với trục van điều khiển, trong khi đầu dưới được gắn với bánh răng qua chốt cố định.
Thanh xoắn đàn hồi có khả năng xoay 70 độ từ vị trí trung gian sang hai bên, tạo ra sự quay tương đối giữa thân van trong và thân van ngoài, giúp đóng mở tối đa đường dầu.
+ 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.
Dẫn động lái
Dẫn động lái trên ôtô Toyota Innova bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗng quay của bánh xe Hình thang lái, bao gồm cầu trước, đòn kéo ngang và các cạnh bên, là bộ phận cơ bản và quan trọng nhất Nó đảm bảo động học quay vòng chính xác cho bánh xe, ngăn chặn hiện tượng trượt lê khi quay, từ đó giảm mài mòn lốp, tổn hao công suất và tăng cường tính ổn định khi xe quay vòng.
HÌnh 3 10: Kết cấu khớp cầu của thanh kéo bên1- Vòng kẹp; 2- Bạc lót; 3- Khớp cầu; 4- Cao su giảm chấn; 5- Lò xo.
Bơm trợ lực lái
Bơm trợ lực lái trên xe Toyota Innova là loại bơm cánh gạt tác dụng kép, thực hiện hai lần hút và hai lần đẩy trong mỗi vòng quay với 10 cánh gạt Loại bơm này nổi bật với kết cấu nhỏ gọn, đơn giản và dễ chế tạo, đồng thời làm việc tin cậy, ít hư hỏng và có khả năng điều chỉnh lưu lượng hiệu quả.
Bơm trợ lực lái loại cánh bơm gạt bao gồm các thành phần chính như trục bơm, vỏ bơm, stato và roto Hệ thống còn có đường dẫn dầu và đường dầu tới van điều chỉnh lưu lượng, cùng với cánh gạt, chốt định vị và bu lông lắp Các bộ phận này phối hợp chặt chẽ để đảm bảo hoạt động hiệu quả của bơm trợ lực lái.
Bơm cánh gạt hoạt động nhờ mômen từ động cơ thông qua hệ thống truyền động puly-đai Thiết kế của bơm bao gồm 10 cánh gạt, cho phép chúng di chuyển trong các rãnh của roto theo hướng kính.
Nguyên lý hoạt động của bơm trợ lực thủy lực
Khi roto quay, lực ly tâm làm các cánh gạt văng ra và tiếp xúc với không gian kín hình ô van Dầu thủy lực được hút từ đường ống áp suất thấp và nén đến đầu ra áp suất cao Lượng dầu cung cấp phụ thuộc vào tốc độ động cơ, với thiết kế bơm luôn đảm bảo đủ dầu ngay cả khi động cơ không tải Tuy nhiên, khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao, bơm có thể cung cấp quá nhiều dầu Để ngăn ngừa quá tải hệ thống ở áp suất cao, van giảm áp được lắp đặt để mở khi áp suất dầu vượt mức cho phép, cho phép dầu trở lại khoang chứa.
Kết luận
Hệ thống lái trợ lực thủy lực trên xe TOYOTA INNOVA 2.0V có cấu trúc chi tiết, với các bộ phận đặc trưng như bơm trợ lực lái và van phân phối Những thành phần này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất và độ chính xác của hệ thống lái.
Hệ thống lái trợ lực thủy lực trên xe TOYOTA INNOVA 2.0V hoạt động dựa trên nguyên lý của van phân phối và bơm trợ lực Để đảm bảo hoạt động ổn định, hệ thống này cần được bảo dưỡng thường xuyên và không thể tránh khỏi hư hỏng trong quá trình sử dụng Chương tiếp theo sẽ trình bày một số hư hỏng thường gặp cũng như quy trình sửa chữa hệ thống lái trợ lực thủy lực.
BẢO DƯỠNG SỮA CHỮA HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ TOYOTA INNVA 2.0V
Hệ thống lái ôtô cần đảm bảo xe di chuyển đúng hướng trong mọi điều kiện và tốc độ, giúp người lái dễ dàng điều khiển Trong quá trình sử dụng, các chi tiết của hệ thống lái thường xuyên hoạt động, dẫn đến mòn và rơ lỏng, ảnh hưởng đến động học quay vòng và gây mòn lốp nhanh chóng, làm giảm an toàn khi di chuyển Do đó, việc theo dõi và kiểm tra định kỳ là cần thiết để phát hiện, sửa chữa và điều chỉnh hệ thống lái, đảm bảo xe hoạt động an toàn và hiệu quả.
4.1 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục
+ Lốp trước không đủ căng hay mòn không đều;
+ Góc đặt bánh trước không đúng;
+ Kiểm tra áp suất lốp;
+ Điều chỉnh lại góc đặt bánh xe;
+ Kiểm tra các khớp cầu.
4.1.2 Hành trình tự do lớn
+ Khe hở ăn khớp trong cơ cấu lái và độ rơ của các chi tiết trong dẫn động lái quá lớn;
+ Có khe hở trong ổ bi đỡ trục răng;
+ Đai ốc bắt vô lăng xiết không đủ chặt;
+ Điều chỉnh lại khe hở ăn khớp, độ căng của ổ bi trong cơ cấu lái và độ rơ khớp cầu trong dẫn động lái.
4.1.3 Trợ lực lái làm việc nhưng lực trợ lực nhỏ
+ Có không khí và nước trong hệ thống;
+ Chảy dầu trong cơ cấu lái do mòn các khớp bao kín;
+ Van an toàn lưu lượng bị kênh;
+ Lò xo van an toàn áp suất bị liệt hay quá yếu.
+ Xả khí và thay dầu;
+ Kiểm tra bơm dầu, sửa chữa nếu hỏng;
+ Thay thế các phớt bao kín;
+Tháo bơm ra kiểm tra độ dịch chuyển của các van an toàn lưu lượng;
+ Kiểm tra thay thế lò xo của van an toàn áp suất.
4.1.4 Lực trợ lực nhỏ và không đều khi quay vòng về hai phía
+ Có không khí và nước trong hệ thống;
+ Dính con trượt van phân phối;
+ Xy lanh trợ lực hỏng.
+ Thay dầu và xả khí;
+ Tháo bơm kiểm tra sửa chữa;
+ Tháo rửa con trượt van phân phối;
+ Kiểm tra sự dịch chuyển xy lanh, lực để dịch chuyển không quá 6 KG.
+ Lỏng đế van an toàn;
+ Tháo bơm kiểm tra các van;
+ Điều chỉnh lại dây đai.
4.1.6 Có tiếng ồn khi bơm làm việc
+ Thiếu dầu trong bình dầu;
+ Tắc và hỏng lưới lọc;
+ Có không khí trong hệ thống.
+ Rửa lưới lọc và kiểm tra;
+ Xả không khí trong hệ thống.
4.1.7 Có tiêng gõ trong cơ cấu lái
+ Khe hở ăn khớp quá lớn;
+ Vỡ, mẻ, sứt trong cặp bánh răng ăn khớp.
+ Điều chỉnh ăn khớp trong cơ cấu lái;
+ Điều chỉnh, thay thế các ổ đỡ bị mòn;
+ Thay thế các chi tiết hỏng trong cơ cấu lái.
4.1.8 Dầu chảy qua lỗ thông hơi của bơm
+ Tháo bớt dầu đến mức quy định;
+ Kiểm tra rửa lưới lọc.
4.1.9 Dầu nóng quá gây lọt dầu
+ Do ma sát làm nóng dầu;
+ Do chất lượng dầu không đảm bảo;
+ Do quá trình làm việc độ nhớt của dầu giảm.
+ Thay thế toàn bộ dầu bằng loại dầu đúng tiêu chuẩn.
+ Khi lắp bơm không kiểm tra điều chỉnh.
+ Điều chỉnh đệm bánh đai để căng lại dây đai đúng tiêu chuẩn.
+ Do quá trình sử dụng không kiểm tra điều chỉnh;
4.1.12 Chảy dầu ở các đệm phớt
+ Các đệm bị lão hóa;
+ Do chuyển động các chi tiết bị cọ xát;
+ Sức căng lò xo giảm nên độ kín của phớt giảm.
+ Thay thế các phớt đệm mới.
4.2 Một số nội dung bảo dưỡng, sửa chữa chính
Hành trình tự do của vành tay lái là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ an toàn khi di chuyển của xe Để kiểm tra hành trình này, cần sử dụng thước đo khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải và bánh trước được đặt ở vị trí thẳng.
Hình 4 1: Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái
- Các bước tiến hành để đo hành trình tự do
+ Kẹp thước đo hành trình tự do vành tay lái vào vỏ trục lái;
+ Đánh tay lái sang trái cho đến khi bánh trước của xe bắt đầu dịch chuyển thì dừng lại, đánh dấu vị trí lên thước;
Để điều chỉnh tay lái, hãy quay vành tay lái theo hướng ngược lại cho đến khi bánh xe di chuyển Góc quay của kim sẽ phản ánh hành trình tự do của vành tay lái Nếu xe không khởi động, hành trình tự do của vành tay lái cần phải nhỏ hơn 30 mm.
Để đảm bảo hành trình tự do không bị quá lớn, cần điều chỉnh khớp của thanh nối và cơ cấu lái, đồng thời điều chỉnh độ rơ trục các đăng lái Ngoài ra, cần siết chặt đai ốc bắt trục các đăng và điều chỉnh moay ơ bánh xe để tăng cường hiệu suất lái.
4.2.2 Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng
- Kiểm tra xem vô lăng có bị lệch tâm hay không.
- Dán băng dính che lên tâm bên trên của vô lăng và nắp trên của trục lái.
- Lái xe theo đường thẳng trong 100 m với tốc độ không đổi 56 km/h, giữ vô lăng để duy trì hướng chạy.
- Vẽ một đường thẳng trên băng che, như được chỉ ra trong hình 4.2 :
Hình 4 2: Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng
- Quay vô lăng đến vị trí thẳng.
- Vẽ một đường thẳng khác lên băng dính che dán trên vô lăng, như trên hình 4.2
- Đo khoảng cách giữa hai đường thẳng trên băng dính ở trên vô lăng.
- Chuyển khoảng cách đo được thành góc đánh lái Khoảng cách là 1mm Khoảng 1 độ góc lái.
4.2.3 Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp
- Kiểm tra các lốp xem có bị mòn hay áp suất lốp chính xác chưa.
- Áp suất lốp lúc nguội: + Phía trước 220 kPa
Hình 4 3: Kiểm tra áp suất lốp
- Dùng đồng hồ so, kiểm tra độ đảo của lốp.
- Độ đảo lốp: 1,4 mm (0,055 in) hay nhỏ hơn.
4.2.4 Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm
Hình 4 4: Kiểm tra độ chụm
Hình 4 5: Điều chỉnh độ chụm
+ Đo các độ dài ren của các đầu thanh răng bên phải và bên trái Tiêu chuẩn chiều dài ren chênh lệch 1.5 mm hay nhỏ hơn;
+ Tháo các kẹp bắt cao su chắn bụi thước lái;
+ Nới lỏng các đai ốc hãm đầu thanh nối;
Điều chỉnh các đầu thanh răng khi phát hiện sự chênh lệch về chiều dài ren giữa các đầu thanh răng bên phải và bên trái vượt quá tiêu chuẩn là rất cần thiết.
+ Kéo dài đầu thanh răng ngắn hơn nếu độ chụm đo được lệch về hướng ra ngoài;
+ Thu ngắn đầu thanh răng dài hơn nếu độ chụm đo được hướng vào trong;
+ Vặn các đầu thanh răng bên phải và bên trái một lượng bằng nhau để điều chỉnh độ chụm;
+ Phải đảm bảo rằng chiều dài của đầu nối thanh răng trái và phải là giống nhau;
+ Xiết chặt đai ốc hãm đầu thanh nối đến mômen xiết tiêu chuẩn: 75 Nm.
4.2.5 Bảo dưỡng bộ phận trợ lực lái a Kiểm tra điều chỉnh độ võng dây đai của bơm dầu trợ lực lái
Để kiểm tra dây đai, hãy dùng một ngón tay ấn với lực từ 3 đến 3.5 KG, đảm bảo độ võng đạt từ 8 đến 13 mm; nếu không đạt yêu cầu, cần điều chỉnh bằng cách thay đổi vị trí bơm hoặc vành căng dây đai Bên cạnh đó, để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống lái, người dùng cần thường xuyên kiểm tra mức dầu trong bình dầu theo chỉ dẫn, giúp hệ thống trợ lực hoạt động hiệu quả.
+ Đỗ xe ở nơi bằng phẳng;
+ Tắt máy kiểm tra mức dầu trong bình chứa;
+ Kiểm tra mức dầu nằm trong vùng HOT LEVEL trên vỏ bình chứa Nếu dầu nguội thì kiểm tra mức dầu nằm trong vùng COLD LEVEL;
+ Khởi động động cơ và để động cơ chạy không tải;
+ Đánh tay lái hết cỡ từ bên này sang bên kia để làm nóng dầu Nhiệt độ dầu 75÷80 0 C;
+ Kiểm tra xem có bọt hoặc vẩn đục không;
+ Để động cơ chạy không tải, đo mức dầu trong bình chứa;
+ Tắt máy, chờ vài phút và đo mức dầu trong bình chứa;
+ Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải mức dầu cần thấp hơn mặt trên của bầu dầu 5 mm;
+ Nếu cần thiết thì bổ xung dầu dầu đúng chủng loại. c Thay dầu trợ lực lái
Tiến hành thay dầu trợ lực lái: việc thay dầu trợ lực lái có thể tiến hành 2 lần 1 năm nếu xe hoạt động liên tục
+ Khi thay dầu phải kích bánh trước của xe lên và đỡ bằng giá để xe không chạm đất;
+ Tháo ống dầu hồi ra khỏi bình chứa rồi xả dầu vào khay;
+ Cho động cơ chạy không tải, đánh lái hết cỡ sang hai bên trong khi đang xả dầu;
+ Tắt máy, đổ dầu sạch vào bình - Nổ máy và chạy ở 1000 v/p Sau 1÷2(s) thì tắt máy;
+ Lắp ống dầu hồi vào bình dầu;
+ Xả khí khỏi hệ thống trợ lực lái. d Kiểm tra áp suất dầu trợ lực lái
- Tháo ống cấp dầu cao áp ra khỏi hộp cơ cấu lái;
- Xả khí hệ thống trợ lực lái;
- Khởi động động cơ và để hệ thống chạy không tải;
- Đánh tay lái hết cỡ từ bên này sang bên kia vài lần để làm nóng dầu;
- Áp suất dầu nhỏ nhất: 60 kgf/cm 2
4.3 Tháo, lắp và kiểm tra cơ cấu lái
+ Đế từ của đồng hồ đo;
+ Đồng hồ đo đường kính xy lanh;
+ Bộ dụng cụ tháo vít.
+ Cờ lê lực 200 kgf.cm (20 Nm);
+ Cờ kê lực loại nhỏ 8 – 13 kgf.cm (0,8 – 1,3 Nm).
-Bôi trơn và keolàm kín.
- Dầu trợ lực lái, keo.
Bảng 4.1 Bảng quy trình tháo,lắp và kiểm tra cơ cấu lái
Stt Nội dụng công việc
Dụng cụ Kiểm tra Hình vẽ minh hoạ Chú ý
1 Kẹp hộp lái trên êtô. Êtô, kẹp chuyên dùng
- Đánh dấu trên đai ốc hãm với thanh đòn cuối.
- Tháo đai ốc hãm ra
Kiểm tra rô tuyn lái
- Tháo các ống dẫn dầu
- Tháo rắc co đưa đường ống dẫn ra
KIểm tra ống dẫn dầu
- Tháo bọc cao su bảo vệ thanh răng
- Tháo đai giữ và lò xo kẹp
- Đưa bọc cao su ra ngoài
Kiểm tra đai cao su Không làm rách bọc cao su
5 Tháo phớt chắn bụi Bằng tay Kiểm tra phớt chắn bị
- Tháo đòn ngang bên, khớp cầu và vòng đệm
- Kẹp chặt đòn ngang lên ê tô
- Đưa đệm, đòn ngang ra
- Kẹp hộp lái trên ê tô
- Nới lỏng và tháo đai ốc hãm ra
- Tháo đai ốc điều chỉnh độ rơ ngang, lò xo tỳ, vòng làm kín, đệm bạc tỳ và bạc tỳ ra dùng
- Đánh dấu trên vỏ van và vỏ hộp lái
- Nới lỏng hai đai ốc cố định trục với vỏ rồi tháo ra
- Tháo trục chính cùng cụm van
- Tháo vòng đệm làm kín
Kiểm tra cụm van phân phối
- Kẹp van phân phối lên ê tô
- Tháo đai ốc điều chỉnh ra
Kiểm tra van phân phối Cong trục
- Tháo gối đỡ bạc ra tháo vỏng làm kín dầu xylanh ra
Kiểm tra gối đỡ bạc dẫn hướng và phớt chắn dầu
- Tháo vòng chắn dầu và ống cách
12 Lắp cơ cấu lái ngược lại với các bước tháo
+Bổ sung dầu bôi trơn cho cơ cấu lái;
+Siết chặt các mối lắp ghép của cơ cấu lái, các mối lắp ghép của cơ cấu lái với ô tô;
+Điều chỉnh độ rơ của bộ truyền động cơ cấu lái;
+ Thay các phốt chắn dầu.
Trong chương 4, chúng ta nhận diện một số hư hỏng phổ biến ở hệ thống lái trợ lực thủy lực, chủ yếu liên quan đến dầu như thiếu dầu, rò rỉ dầu, sử dụng dầu không đúng tiêu chuẩn, và hở van khiến không khí lọt vào Ngoài ra, còn có những hư hỏng liên quan đến bơm và van phân phối, nhưng bộ phận quan trọng nhất vẫn là hệ thống lái Việc kiểm tra định kỳ các chi tiết này sẽ giúp đảm bảo quá trình vận hành xe ổn định và tránh những hư hỏng không mong muốn.
Hệ thống lái trợ lực thủy lực thường gặp nhiều hư hỏng trong quá trình vận hành hơn so với hệ thống trợ lực điện Tuy nhiên, do hệ thống này đã phổ biến từ lâu, chi phí bảo trì và giá thành của nó thường thấp hơn.
Qua quá trình nghiên cứu đồ án, em đã nâng cao kiến thức thực tế và cơ bản về hệ thống lái, đặc biệt là hệ thống lái của xe TOYOTA INNOVA 2019 2.0V Em hiểu rõ các kết cấu mới và nguyên lý hoạt động của từng bộ phận trong hệ thống này, cũng như những ưu điểm và nhược điểm của hệ thống lái trợ lực thủy lực Bên cạnh đó, em đã tìm hiểu về các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục, bảo dưỡng hệ thống lái trợ lực thủy lực và hệ thống lái nói chung Từ đó, em đã khái quát được các kiến thức chuyên ngành cốt lõi liên quan đến hệ thống lái trên xe ô tô.