Thiết kế, mô phỏng hệ thống lái ô tô sử dụng phầm mềm Catia

Đối với một sinh viên cuối khóa, việc chuẩn bị những hành trang và một tỉnh thần sẵn sàng đến với một chương mới trong cuộc sống là một trong những nhiệm vụ bắt buộc. Và trước khi đến với một chương mới đầy những thử thách ấy, mỗi người đều phải trải qua một cánh cửa, đây có thể gọi là một bài tập cuối cùng trong cuộc đời của một người học sinh sinh viên, đó chính là thực hiện luận văn tốt nghiệp. Đối với em, luận văn tốt nghiệp không hẳn là một bài kiểm tra cuối cùng mà nó chỉ mang tính chất của việc tự bản thân nhìn nhận lại khả năng của bản thân. Và để hoàn thành bài luận văn, sức lực của mỗi mình em là không đủ, mà còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy.

VIỆN ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ SỬ DỤNG PHẦM MỀM CATIA

Ngành: CƠ KHÍ

Chuyên ngành: CƠ KHÍ Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn : ThS Phạm Văn Thức Sinh viên thực hiện : Hoàng Quốc Mỹ MSSV : 19H1080129 Lớp: CO19CLCC

TP Hồ Chí Minh, 2023

PIDEU GIAO DE T Al DO AN TOT NGmiP

(Phieu nay QUQ'C dong O' trang adu tien cua quyin bao cao Thuyit minh L VJ'NIDATN)

1 HQ va ten sinh vien/nbom sinh vien duvc giao ('ff tai:

Nganh : Ky th~t o to Chuyen nganh : Ccr khi o to

3 Cac dir lifu ban diu:

5 K@t qui t6i thi@u phii co: 1) Thuy~t minh LVTN/DATN theo dung d~ tai duqc giao (tren 65 trang); 2) Ban ve thi~t k~ (n~u c6); 3) Da trai qua quet trung lip dung theo guy djnh (xac nh~ cua don vi chuc nang); Ngay giao d~ tai: 01/07/2023 Ngay bao cao: 09/09/2023 KT VI1$N TRUONG ( K Y v i l ~ TS NGUffiN THANH SA TP HCM, ngay thang niim

Giang vien htr6ng din

BANN~ XET CUA GIANG VIEN HUONG DAN LU~ VAN T6T NGHltP

(Phiiu nay Qrr(JC dong sau Phiiu giao a¤ tai cua quydn thuyit minh bao cao LVTN)

Nganh : Co khi

Chuyen nganh : Co khi o to

2 Ten di tai: Thi~t k~, mo phong h~ thdng lai o to su d\lllg phfui m~m catia

···

3 T6ng quat v~ LVTN: : ,

So trang: 85 So chuong: 6

S: b' o ang so : 1· •~u: 6 S" hinh o ve: ~ 57

S: ·· 1·~ o ta1 •~u am ao: th kh 4 Ph:i an mem t :i inh , toan:

S6 ban ve kem theo: Hinh thuc ban ve:

Hi~n v~t (san ph§.rn) kem theo:

4 NhJn xet: a) Vi tinh thdn, thai ilp lam viic cua sinh vien: b) Nhimg kit qua ilpt ilirf)'c cua L VTN: Dugc bao ve (hoic llQP 1YTN d~ chdm) Khong dUQ'C bao ve 6 Di~m thi (n~u co): ~ ' TP HCM, ngay thang nam

Giang vien h1r6ng din

(K.Yv~ten)

~ 11

BAN NH~ XET CUA GIANG VIEN PHAN BI$N

(PhiJu nay ilwc ilong sau PhiJu giao iJJ tai cua quyJn bao cao L VTN)

1 HQ va ten sinh vien/ nhom sinb vien 4uvc giao d~ tai (si s6 trong nh6m ):

(1) Hoang Qu6c My MSSV: 19Hl080129 Lap: CO19CLCC

2 Ten d~ tai: Thi~t k~, mo ph6ng he th Ong lai O to SU d\lflg phiin m8m catia E>ugc bao v~ B6 sung them d~ bao v~ Khong dugc bao v~ 5 Cac cau hoi sinh vien cin tri Joi trmrc H9i d6ng: Ghi chu: Dinh kem PhiBu chim diem L VTN TP HCM, ngay thang niim

Giang vien phan bifn

(Ky va ghi ro h9 ten)

LỜI CẢM ƠN

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, thì các ngành công nghiệp nặng được nhà nước ưu ái và đẩy mạnh Công nghiệp ô tô nhờ vậy mà phát triển mạnh dựa vào chính sách của nhà nước Cho đến hiện tại thì Việt Nam đã sở hữu riêng cho mình một thương hiệu về ô tô Đối với các hệ thống trên ô tô thì hệ thống lái là một trong những hệ thống quan trọng bậc nhất

Hệ thống này đóng vai trò cực kỳ quan trọng trên ô tô, nó là công cụ duy nhất điều hướng ô tô, giúp ô tô đi chuyển động theo một hướng mong muốn một cách chính xác Bởi vậy, người ta không ngừng ưu tiên phát triển và cải tiến hệ thống này để nâng cao các tính năng của nó, năng cao độ ổn định của nó giúp cho việc điều khiển phương hướng của xe ngày càng dễ dàng hơn Xuất phát từ những đặc điểm đó nên em đã chọn đề tài này để thực hiện và nghiên cứu đồ án tốt nghiệp

“Thiết kế, mô phỏng hệ thống lái sử dụng phầm mềm CATIA” Nhằm mục

nghiên cứu sâu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống lái, từ đó tính toán, mô phỏng để đưa ra một hệ thống lái an toàn, giảm lực lao động của người điều khiển Đây

là đề tài tương đối mới mẻ và chưa có nhiều tài liệu phổ biến

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo và các bạn đã nhiệt tình hướng dẫn và hỗ trợ em hoàn thành tốt bài luận này Tuy nhiên, không thể tránh khỏi thiếu sót vì đây là lần đầu em nguyên cứu về vấn đề này cũng như sự hạn chế về thời gian Do đó, kính

mong sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để em hiểu rõ hơn

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên

TÓM TẮT

Tên đề tài:

Thiết kế, mô phỏng hệ thống lái ô tô sử dụng phần mềm CATIA Nội dung đề tài:

Đề tài sẽ được giới hạn vào dòng xe Toyota, mà cụ thể là TOYOTA INNOVA 2015

Dựa vào các thông số có được từ catalog của nhà sản xuất và số liệu, hình ảnh có được từ thực tế qua đó tính toán thiết kế và mô phỏng hệ thống lái của xe ô tô TOYOTA INNOVA 2015 Xây dựng bản vẽ lắp và bản vẽ kết cấu các cơ cấu của hệ thống hệ thống lái Xây dựng quy trình chẩn đoán, sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống treo và hệ thống lái của xe TOYOTA INNOVA 2015 Bố cục luận văn gồm 6 chương, như sau:

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương 2: Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô Chương 3: Hệ thống lái trên xe toyota innova 2015 Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống lái toyota innova

Chương 5: Thiết kế, lắp ráp mô phỏng hệ thống lái bằng phần mềm catia Chương 6: Chuẩn đoán hư hỏng, sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống lái

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 3

2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 3

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA INNOVA 2015 13

3.1 Giới thiệu về xe TOYOTA INNOVA 2015 13

3.1.1 Giới thiệu chung về xe TOYOTA INNOVA 13

3.1.2 Kết cấu các cụm và hệ thống chính của xe TOYOTA INNOVA 14

3.2 Đặc tính kỹ thuật cua xe TOYOTA INNOVA 17

3.3 Đặt điểm kết cấu hệ thống lái trên xe Innova 2015 21

3.3.1 Đặt điểm hệ thống lái trên xe Innova 2015 21

3.3.2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Innova 22

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI TOYOTA INNOVA 31

4.1 Sơ đồ chi tiết hệ thống lái: 31

4.2 Các thông số đầu vào: 31

4.3 Xác định mômen cản quay vòng của ô tô: 32

4.4 Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng: 36

4.5 Tính toán kiểm tra động học hình thang lái: 37

4.5.1 Cơ sở lý thuyết 37

4.5.2 Tính toán kiểm tra động học quay vòng 40

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ, LẮP RÁP MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI BẰNG PHẦN MỀM CATIA 44

5.1 Giới thiệu về phần mềm Catia 44

5.1.1 Lịch sử ra đời và các tính năng của phần mềm Catia 44

5.1.2 Tính năng của phần mềm Catia 44

5.1.3 Thiết kế chi tiết 3D trong modul part design 49

5.1.4 Trình ứng dụng lắp ráp asembly design 52

5.2 Sử dụng phần mềm Catia thiết kế các chi tiết 55

5.2.1 Thiết kế các chi tiết bằng phần mềm Catia 56

5.2.2 Lắp ráp hệ thống lái 56

5.2.3 Mô phỏng chuyển động hệ thống lái 57

CHƯƠNG 6: CHUẨN ĐOÁN HƯ HỎNG, SỬA CHỮA VÀ BẢO DƯỠNG HỆ

6.1.4 Lực trợ lực nhỏ và không đều khi quay vòng về hai phía 63

6.1.5 Mất trợ lực lái 63

6.1.6 Có tiếng ồn khi bơm làm việc 64

6.1.7 Có tiêng gõ trong cơ cấu lái 64

6.1.8 Dầu chảy qua lỗ thông hơi của bơm 64

6.1.9 Dầu nóng quá gây lọt dầu 65

6.1.10 Dây đai quá căng 65

6.1.11 Dây đai chùng 65

6.1.12 Chảy dầu ở các đệm phớt 65

6.2 Một số nội dung bảo dưỡng, sửa chữa chính 66

6.2.1 Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái 66

6.2.2 Kiểm tra đầu thanh nối 67

6.2.3 Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng 67

6.2.4 Điều chỉnh góc quay vôlăng 68

6.2.5 Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp 69

6.2.6 Kiểm tra góc quay bánh xe 70

6.2.7 Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin 70

6.2.8 Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm 71

6.2.9 Bảo dưỡng bộ phận trợ lực lái 73

6.3 Tháo lắp cơ cấu lái 76

KẾT LUẬN 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

Bảng 6.3 Tháo cơ cấu lái 76

Bảng 6.4 Lắp cơ cấu lái 79

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Hệ thống lai 3

Hình 2.2: Biến dạng của lốp 6

Hình 2.3: Góc Caster và khoảng Caster 7

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái có trợ lực 7

Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực 8

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điên bố trí trên trục lái 10

Hình 2.7: Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện 11

Hình 3.1: Hình dáng bên ngoài xe TOYOTA INNOVA 13

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Toyota Innova 21

Hình 3.3 Cơ cấu lái bánh răng trụ- thanh răng 22

Hình 3.4 Trục lái 24

Hình 3.5 Bố trí trục lái loại điểm tựa dưới 24

Hình 3.6 Bơm kiểu phiến gạt 25

Hình 3.7 Xi lanh lực trên xe Toyota Innova 26

Hình 3.8 Van phân phối kiểu quay 27

Hình 3.9 Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí trung gian 28

Hình 3.10 Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí quay vòng sang phải 28

Hình 3.11 Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí quay vòng sang trái 29

Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống lái 31

Hình 4.2 Sơ đồ tính toán mô men cản quay vòng do tác dụng của lực cản lăn 33

Hình 4.3 Sơ đồ xác định mô men cản quay vòng do lực ngang gây ra 34

Hình 4.4 Sơ đồ bánh xe đàn hồi khi có và không có lực ngang tác dụng 34

Hình 4.5 Động học quay vòng lý tưởng và thực tế khi dùng hình thang lái 37

Hình 4.6 Sơ đồ hình thang lái và đồ thị biểu diễn quan hệ x=f(m/L) 39

Hình 4.7 Sơ đồ tính toán động học quay vòng 40

Hình 5.1 Mô đun chính của Catia 45

Hình 5.2 Mô hình tạo bằng Mechanical Design 45

Hình 5.3: Mô hình tạo bằng Shape Design and Styling 46

Hình 5.4 Mô hình vật thể và mô phỏng động học 46

Hình 5.5 Thể hiện sự mô tả tính chất vật lý của vật liệu 47

Hình 5.6 Thể hiện modul trong Catia 47

Hình 5.7 Thể hiện modul phay trong Catia 47

Hình 5.8 Thể hiện thiết kế robot 48

Hình 5.9 Mô hình thể hiện khả năng thiết kế đường ống 48

Hình 5.10 Mô hình tạo bằng Structural design and Stellwak 49

Hình 5.11 Màn hình giao diện sketch 49

Hình 5.12 Môi trường làm việc Part Design 50

Hình 5.13 Dựng khối trong Catia 50

Hình 5.14 Tạo chi tiết bằng lệnh Multi-Section Solid 51

Hình 5.15 Mô tả thuật toán Surface 51

Hình 5.16 Tạo gân chịu lực bằng lệnh Stiffener 52

Hình 5.17 Môi trường làm việc Assembly Design 53

Hình 5.18 Ràng buộc đối tượng đồng trục 54

Hình 5.19 Ràng buộc đối tượng tiếp xúc 54

Hình 5.20 Ràng buộc khoảng cách 54

Hình 5.21 Sơ đồ quy trình thiết kế hệ thống lái 55

Hình 5.22 Các chi tiết hệ thống lái 56

Hình 5.23 Mô hình sau lắp ráp 57

Hình 6.1 Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái 66

Hình 6.2: Kiểm tra đầu thanh nối 67

Hình 6.3 Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng 68

Hình 6.4 Điều chỉnh góc quay vô lăng 69

Hình 6.5 Kiểm tra áp suất lốp 69

Hình 6.6 Kiểm tra góc quay bánh xe 70

Hình 6.7 Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin 70

Hình 6.8 Kiểm tra độ chụm 71

Hình 6.9 Điều chỉnh độ chụm 72

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Mục đích, ý nghĩa đề tài:

Tính cấp thiết của đề tài: Trong các năm vừa qua, số người chết vì tai nạn giao thông đã chạm tới một con số rất lớn ở Việt Nam nói riêng và cả thế giới nói chung Nguyên nhân dẫn đến tai nạn giao thông chủ yếu là do sử dụng bia rượu, các chất kích thích khi điều khiển phương tiện; chạy quá tốc độ cho phép; phóng nhanh vượt ẩu; ý thức tham gia giao thông kém, không tuân thủ luật giao thông và còn rất nhiều nguyên nhân khách quan, chủ quan khác nữa Trong đó nguyên nhân xuất phát từ hệ thống treo và hệ thống lái cũng chiếm một phần không nhỏ gây ra những vụ tai nạn giao thông Điều đó cho thấy hệ thống treo và hệ thống lái là một trong những hệ thống quan trọng nhất quyết định sự an toàn của một chiếc ô tô Chính vì vậy, em đã tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái để từ đó có thể hiểu và áp dụng cho quá trình làm việc sau này

Làm rõ nguyên lý hoạt động, kết cấu hệ thống lái, đánh giá được các nguy cơ và tần suất hư hỏng các bộ phận đồng thời đưa ra được quy trình Chẩn đoán kỹ thuật, bảo dưỡng, sửa chữa

Có khả năng tính toán thiết kế, mô hình mô phỏng phục vụ giảng dạy bằng phần mềm

Sơ đồ quy trình chuẩn đoán, sửa chữa

1.2 Phạm vi nghiên cứu:

Tìm hiểu chung về hệ thống lái trên ô tô

Tìm hiểu và hệ thống lái trên ô tô Toyota Innova 2015 Tìm nguồn tài liệu liên quan đến đề tài để tham khảo Hiểu và phân tích các chi tiết trên hệ thống lái

Tính toán thiết kế các chi tiết trên hệ thống lái

Thiết kế và mô phỏng hệ thống lái trên phần mềm Catia

1.3 Mục tiêu nghiên cứu: 1.3.1 Mục tiêu chung

Hiểu rõ được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái So sánh được ưu nhược điểm của các hệ thống lái

Thiết kế mô hình và mô phỏng hệ thống lái

Biết được cách tìm tài liệu phục vụ cho quá trình thực hiện đề tài

1.3.2 Mục tiêu cụ thể

Hiểu rõ được cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trên ô tô Toyota Innova 2015

Tính toán kiểm nghiệm các thông số trên hệ thống lái của xe Toyota Innova 2015

Thiết kế mô hình và mô phỏng hệ thống lái trên phần mềm catia

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

2.1.1 Công dụng

Hệ thống lái dùng để điều khiển hướng chuyển động của ô tô khi ô tô đang hoạt động Các cách thay đổi hướng chuyển động:

+ Thay đổi phương của bánh xe dẫn hướng + Thay đổi chiều xoay ở bánh sau chủ động + Kết hợp đồng thời cả hai cách trên

Hình 2.1: Hệ thống lái

Có đa dạng hệ thống lái, bao gồm các bộ phận chính như:

Vành lái: được đặt trong buồng lái, là bộ phận chịu sự điều khiển trực tiếp đến từ

người lái phương tiện

Cơ cấu lái: là bộ phận giảm tốc được gắn trên khung hoặc vỏ của ôtô, nối với trục

vành lái và đảm nhận tỉ số truyền của hệ thống lái

Dẫn động lái: bao gồm đòn quay đứng, hình thang lái, đòn quay ngang, đòn kéo

dọc, có tác dụng liên kết cơ cấu lái với bánh xe và điều hướng cho bánh xe dẫn hướng

Trợ lực lái: Có thể có hoặc không Dùng để hỗ trợ lực cho người lái điều khiển hướng của bánh xe chủ động Vì lực để cần thay đổi phương cho bánh xe khi quay vành tay lái là rất lớn

2.1.2 Phân loại

Dựa theo từng đặc điểm mà người ta chia thành các loại sau:

Theo cách bố trí vành lái

- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái, được dùng trên ô tô của các nước có luật giao thông là đi đường bên phải như ở Việt Nam và một số nước khác như Ghana, Nigeria, Gambia,

- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải, được dùng trên ô tô của các nước có luật giao thông đi đường bên trái như ở Anh, Nhật, Thuỵ Điển, …

Theo số lượng cầu dẫn hướng

- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng được bố trí ở cầu trước - Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng được bố trí ở cầu sau - Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu

Theo kết cấu của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái theo loại trục vít – bánh vít - Cơ cấu lái theo loại trục vít – cung răng - Cơ cấu lái theo loại trục vít – con lăn - Cơ cấu lái theo loại trục vít – chốt quay

- Cơ cấu lái theo loại liên hợp (gồm trục vít, êcu, cung răng) - Cơ cấu lái theo loại bánh răng trụ – thanh răng

Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cường hoá (trợ lực)

- Hệ thống lái có tích hợp trợ lực thuỷ lực

- Hệ thống lái có tích hợp trợ lực khí nén - Hệ thống lái có tích hợp trợ lực liên hợp

2.1.3 Yêu cầu

Các yêu cần chính mà hệ thống lái cần đảm bảo:

- Đảm bảo chuyển động theo phương thẳng ổn định:

+ Hành trình tự do của vô lăng (hay còn gọi là độ rơ) tức là khe hở bên trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian phải nhỏ (không lớn hơn 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực)

+ Độ ổn định của các bánh xe dẫn hướng phải đạt chất lượng cao

+ Không có hiện tượng tự dao động của các bánh dẫn hướng khi ô tô ở các điều kiện làm việc và chế độ chuyển động khác nhau

- Đảm bảo tính cơ động cao: nghĩa là xe có thể quay vòng dứt khoát và chính xác, trong một khoảng thời gian rất ngắn, ở một diện tích bé

- Đảm bảo động học quay vòng đúng: mục đích là để các bánh xe không bị trượt gây mòn lốp, tiêu hao công suất và giảm đặc tính ổn định của xe

- Kết cấu phải giảm được các va đập từ đường tác động lên vô lăng khi xe chạy trên đường

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Phụ thuộc vào tiêu chuẩn quốc gia về lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô lăng (Plmax):

+ Đối với xe du lịch và tải nhỏ: Plvmax nằm trong khoảng 150  200 N; + Đối với xe tải và khách không vượt qua 500 N

- Đảm bảo lực tác dụng lên các bánh xe dẫn hướng và vô lăng (để đảm bảo cảm giác đường của người lái) cũng như sự tương ứng động lực học giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng

2.2 Tính dẫn hướng của ô tô

Tính dẫn hướng của ô tô là khả năng giữ cho ô tô chuyển động theo sự điều khiển của người lái và chịu được sự tác dụng của các lực bên ngoài Yêu cầu đặt ra đối với hệ

thống lái khi rẽ là phải đảm bảo sự chuyển động và quay vòng ổn định của xe Người lái quay vành tay lái một góc, thông qua dẫn động lái và cơ cấu lái làm bánh xe dẫn hướng quay đi một góc tương tự

Quỹ đạo chuyển động của ô tô có liên quan mật thiết đến tính dẫn hướng của xe Sự chuyển động của ôtô trên đường phụ thuộc vào rất nhiều các ngoại vật trên đường tác dụng lên bánh xe Khi ô tô di chuyển trên các con đường khác nhau, và chất lượng của lốp xe đã ảnh hưởng không nhỏ tới khả năng điều khiển và độ ổn định của ô tô Khi đó, tại bánh xe luôn luôn xuất hiện góc lăn lệch do chịu đồng thời lực kéo và lực bên Hình 1.2 thể hiện sự biến dạng của lốp do chịu tác động của lực, biến dạng này làm lệch quỹ đạo chuyển động của xe Do đó người ta đã tạo ra một cơ cấu bố trí trong hệ thống

lái để khắc phục hiện tượng này

Hình 2.2: Biến dạng của lốp

Ở hệ thống lái trên ô tô có một đặc điểm đặc biệt là sau khi thực hiện quay vòng, vành tay lái sẽ tự trả về vị trí trung gian mà không cần người điểu khiển bỏ lực để tác động vào Điều này được thực hiện nhờ mômen trả lái về Msat Mômen này được tạo ra là nhờ vào các quan hệ hình học trong hệ thống lái, đặc biệt là góc Caster được thể hiện trên hình 1.3 Sau đó là do khi quay vòng xuất hiện một lực cản tác dụng lên bánh xe, lực này gọi là lực ngang Lực ngang này làm biến dạng lốp cao su, sự biến dạng đàn hồi của cao su sẽ làm cho xuất hiện mômen để lốp quay về trạng thái ổn định, nghĩa là quay về trạng thái của lốp khi ô tô chuyển động thẳng

Hình 2.3: Góc Caster và khoảng Caster

Để chuyển động an toàn hơn, người ta thường tăng diện tích tiếp xúc của lốp với mặt đườg và giảm áp suất lốp Nhưng như vậy cần phải bỏ ra một lực lớn hơn dùng để đánh lái Vì vậy để giảm cường độ làm việc cho người lái và tăng tính an toàn cho hệ

thống điều khiển lái nên hầu hết các xe đều được trang bị trợ lực lái

2.3 Các hệ thống có trợ lực lái

Mục đính chính là giảm lực bỏ ra để người lái có thể dễ dàng điều khiển ô tô cũng như tăng tính an toàn trong quá trình điều khiển lái trên ô tô

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái có trợ lực

Yêu cầu đặt ra đối với trợ lực là:

+ Hệ thống lái vẫn có thể hoạt động khi trợ lực lái hỏng Người điều

khiển

Trợ lực lái

+ Trợ lực lái phải giữ được cảm giác tiếp xúc đường cho người lái Điều này đồng nghĩa với việc trợ lực lái sẽ tăng lực khi mô men cản quay vòng lớn và ngược lại giảm lực khi xe chuyển động với tốc độ cao

Các loại hệ thống trợ lực lái trên xe hiện đại: trợ lực khí nén, trợ lực thủy lực, trợ lực điện

2.3.1 Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực

Hệ thống lái trợ lực thủy lực là bộ trợ lực sử dụng dầu thủy lực và một phần công suất của động cơ để tạo ra áp suất, hỗ trợ lực cho việc đánh lái của người điều khiển ô tô Khi xoay vô lăng, dưới sự đóng mở của van điều khiển sẽ tạo ra các mạch chuyển động cho đường dầu, chủ yếu là có 2 mạch chính và sự đóng mở của van phụ thuộc vào chiều xoay của vô lăn

Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hệ thống gồm 3 phần chính: bơm dầu trợ lực, van điều khiển, xy lanh lực

Ưu nhược điểm của hệ thống:

Thông qua đặc điểm làm việc của hệ thống lái trợ lực thuỷ lực ta có thể thấy hệ thống có các ưu điểm, nhược điểm như sau:

+ Ưu điểm:

Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực đã giúp người lái điều khiển nhẹ nhàng hơn so với hệ thống lái không có trợ lực vì có thêm trợ lực do áp suất dầu của bơm trợ lực gây ra tác động lên cơ cấu điều khiển hướng của bánh xe Trong trường hợp lốp xe bị hỏng thì hệ thống đảm bảo được an toàn về hướng trong quá trình chuyển động

+ Nhược điểm:

Trong hệ thống lái trợ lực thuỷ lực, nguồn năng lượng chính được tạo thành là do sự làm việc bơm dầu Mà bơm dầu lại được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ, do đó trợ lực sử dụng một phần công suất của động cơ Bơm dầu vẫn làm việc kể cả trong quá trình chuyển động thẳng Vì vây, điều này gây lãng phí công suất động cơ trong khi hệ thống lái không cần nguồn trợ lực Để đảm bảo tốt áp suất dầu trợ lực thì trong hệ thống cần yêu cầu cao về độ kín khít ở trên đường ống, van do đó việc thường xuyên kiểm tra sự rò rỉ dầu là điều tất yếu Hệ thống làm việc gây ồn do âm thanh của bơm dầu và dầu chảy qua các đường ống, van Ngoài ra, ảnh hưởng của dầu trợ lực lái khi thải ra môi trường ngoài cũng không kém

Hạn chế:

+ Hệ thống làm việc theo momen va góc quay trục lái do người lái tác dụng nên chỉ đáp ứng được mặt trợ lực mà chưa đáp ứng được tỉ số truyền lực thay đổi khi tốc độ của xe thay đổi theo thời gian

+ Bơm áp suất của hệ thống lái trợ lực thủy lực phụ thuộc vào tốc độ của động cơ Trong trường hợp xe chuyển động ở tốc độ thấp, quay vòng ngoặt, lúc này cần trợ lực lớn nhưng áp suất dầu sẽ không đủ do tốc độ động cơ chậm, do đó lực của trợ lực lái sẽ giảm Khi xe ôtô chuyển động ở tốc độ cao, áp suất của bơm trợ lực lớn, trong khi điều khiển ô tô ở tình trạng này không cần nhiều trợ lực

+ Về mặt tỷ số truyền động học bị hạn chế rất lớn đó là ở tốc độ thấp cần tỷ số truyền thấp và ở tốc độ cao cần có tỷ số truyền động học cao nhưng hệ thống chưa đáp ứng được

+ Người điều khiển vẫn đánh lái khá nhiều trong trường hợp quay vòng ngoặc

+ Khi hệ thống trợ lực bị hỏng, so với hệ thống không có trợ lực thì người điều khiển cần phải bỏ ra một lực lớn hơn, vì lúc này có thêm lực cản của dầu trong hệ thống trợ lực

2.3.2 Hệ thống lái trợ lực điện

Hệ thống lái trợ lực điện tạo ra mômen trợ lực nhờ vào môtơ trợ lực

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điên bố trí trên trục lái 1: ECU điểu khiển; 2: Mô tơ trợ lực; 3: Cảm biến mô men

Các bộ phận chính của hệ thống lái trợ lực điện:

+ ECU: là bộ điều khiển trung tâm, dựa vào các thông số tín hiệu của các cảm biến mô men, cảm biến tốc độ động cơ, tín hiệu IG, tín hiệu tốc độ xe sau đó tính toán và điều khiển mô tơ trợ lực

+ Mô tơ trợ lực: được nối với trục lái bằng bộ giảm tốc trục vít – bánh vít Tùy theo mức độ đánh lái của người lái và mô men cản quay vòng mà mô tơ có thể đảo chiều và quay ở các tốc độ khác nhau

+ Cảm biến mô men: cảm biến mô men được gắn vào phía trong trục lái, dựa vào hiệu ứng Hall để đưa ra điện áp Điện áp ra của cảm biến sẽ được gửi vào ECU để điều khiển mô tơ trợ lực

Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.7: Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện

Nguyên lý làm việc ECU tiếp nhận các tín hiệu chính như tín hiệu đưa vào từ cảm biến mômen của trục lái và tín hiệu của cảm biến tốc độ của xe, chế độ không tải, tín hiệu B+ , để tính toán điều khiển mô tơ trợ lực phù hợp với điều kiện lái Khi lực đánh lái càng lớn thì trợ lực càng nhiều, nhưng trợ lực sẽ giảm khi tốc độ xe tăng

+ Trạng thái quay vòng: khi đánh lái hiện tượng xoắn giữa hai đầu thanh lái sẽ xuất hiện ở trạng thái này, cảm biến mô men sẽ thay đổi điện áp tùy theo chiều quay và độ lệch giữa hai đầu thanh xoắn sau đó truyền tín hiệu về ECU, ECU kết hợp với tín hiệu tốc độ xe sẽ tính toán ra dòng điện điều khiển và chiều quay của mô tơ trợ lực cho phù hợp

+ Trạng thái đi thẳng: không có hiện tượng xoay tương đối giữa hai đầu thanh xoắn, cảm biến mô men không thay đổi điện áp, ECU không điều khiển mô tơ trợ lực và trạng thái đi thẳng được giữ nguyên

Ưu nhược điểm của hệ thống lái trợ lực điện:

Ta thấy hệ thống lái trợ lực trợ lực điện làm việc dựa trên nhiều thông số: tốc độ xe, momen trục lái, tốc độ động cơ, chế độ không tải, góc quay trục lái vì vậy có những

ưu điểm của hệ thống trợ lực như sau:

+ Ưu điểm;

Tỉ số truyền lực của hệ thống thay đổi khi tốc độ của xe thay đổi: Xe ở tốc độ thấp thì tỉ số tryền nhỏ và ngược lại xe ở tốc độ cao thì tỉ số truyền lớn

So với trợ lực thủy lực thì hệ thống lái trợ lực điện không sử dụng bơm dầu để tạo ra lực mà sử dụng một motor điện một chiều, do đó giảm tổn hao nhiên liệu

Hệ thống không sử dụng các đường ống dẫn và van phức tạp như hệ thống lái trợ lực thuỷ lực

Làm việc êm hơn vì không có tiếng kêu của bơm trợ lực và kết cấu gọn hơn vì vậy mà trọng lượng của hệ thống được giảm đáng kể so với trợ lực thủy lực

Nhờ vào việc sử dụng motor điện một chiều, hệ thống lái trợ lực điện dễ dàng điều khiển được chiều quay của motor điện cũng như thay đổi mômen xoắn của motor bằng cách thay đổi cường độ dòng điện cấp vào motor

Khi trợ lực điện hỏng thì lực điều khiển của người lái tương tự như xe không có trợ lực

+ Nhược điểm:

Kết cấu chế tạo phức tạp, giá thành cao, chịu va đập kém

Đánh giá:

Ngoài những ưu điểm vượt trội khi so sánh với hệ thống lái trợ lực thủy lực thì hệ thống lái trợ lực điện đã đáp ứng được yêu cầu quan trọng về tỉ số truyền lái thay đổi Nhờ việc dễ dàng thay đổi tỉ số truyền lái mà hệ thống lái trợ lực điện giúp nâng cao tính năng an toàn chuyển động của xe khi xe đi ở tốc độ cao Hơn thế nữa, hệ thống còn giúp cho người lái dễ dàng điều khiển phương tiện khi xe đi vào những đường hẹp, đòi hỏi về yêu cầu quay vòng với bán kính nhỏ

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA INNOVA 2015 3.1 Giới thiệu về xe TOYOTA INNOVA 2015

3.1.1 Giới thiệu chung về xe TOYOTA INNOVA

TOYOTA INNOVA là loại ôtô đa dụng 7 chỗ TOYOTA INNOVA là sản phẩm chiến lược của Ford tại thị trường châu Á, sản xuất theo nghiên cứu nhu cầu khách hàng trong khu vực châu Á - Thái Bình Dương Khi thiết kế nó được chú ý nhiều đến việc đảm bảo chất lượng động lực học tốt, tính ổn định chuyển động, điều khiển nhẹ nhàng, đảm bảo độ tin cậy cao và thuận tiện cho việc chăm bảo dưỡng Với giá thành phù hợp với thu nhập của người dân Việt Nam nên xe TOYOTA INNOVA được nhiều gia đình sử dụng để đi lại và du lịch

Hình 3.1: Hình dáng bên ngoài xe TOYOTA INNOVA

Điều nổi bật về công nghệ của TOYOTA INNOVA 4x2 và 4x2 động cơ xăng là được trang bị động cơ Turbo Xăng 2.5, 4 xi-lanh, trục cam đơn có hệ thống làm mát khí nạp intercooler Cũn TOYOTA INNOVA 4x2 động cơ xăng là trang bị động cơ xăng 2.6 lít, trục cam đơn với hệ thống phun xăng điện tử EFI

TOYOTA INNOVA được trang bị động cơ khoẻ mang lại sự hài lũng cao nhất khi vận hành trong cỏc điều kiện đường sá và địa hình, nhưng lại rất tiết kiệm nhiên liệu Xe TOYOTA INNOVA 4x2 trung bình tiêu hao khoảng 8 lít Xăng/100km Trang bị 5 số tay, ly hợp được thiết kế với đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thuỷ lực, lò xo đĩa mang đến hiệu quả động cơ cao nhất và đảm bảo vận hành êm ái ở mọi tốc độ

3.1.2 Kết cấu các cụm và hệ thống chính của xe TOYOTA INNOVA 3.1.2.1 Động cơ

TOYOTA INNOVA 4x2 là động cơ Xăng được trang bị động cơ Turbo Xăng 2.5, 4 xi-lanh, trục cam đơn có hệ thống làm mát khí nạp intercooler.Dung tích thùng nhiên liêu lớn với 71 lít cho phép các chuyến đi dài mà không phải đổ nhiều lần.TOYOTA INNOVA động cơ khoẻ mang lại sự hài hòa cao nhất khi vận hành trong các điều kiện đường sá và địa hình, nhưng lại rất tiết kiệm nhiên liệu, trung bình tiêu hao khoảng 8 lít

Xăng/100km

Hệ thống động cơ kiểu cam đơn SOHC đó được thay thế bằng kiểu trục cam kép DOHC Công nghệ phun nhiên liệu đơn đường tăng áp TCDi (Turbo Direct Common - Rail Injection) và tăng áp turbin VGT có làm mát khí nạp chưa được trang bị cho các phiên bản trước đó nay đó được Ford Việt Nam tích hợp trờn phiên bản mới

TOYOTA INNOVA mới cũng được trang bị động cơ Xăng mới sử dụng công nghệ phun nhiên liệu đơn đường common-rail.TOYOTA INNOVA có hai phiên bản động cơ: 3,0 lít và 2,5 lít cùng thuộc loại dẫn động 4 bánh Với bản 3.0 TDCi, động cơ có công suất cực đại 156 mó lực tại vũng tua 3.200 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 380 Nm tại 1.800 vòng/phút Bản 2.5 cú cụng suất 143 mó lực, mô-men xoắn cực đại 330 Nm Không chỉ mạnh mẽ hơn so với các mẫu cùng phân khúc, TOYOTA INNOVA tự tin với phiên bản 2.5 có mức tiêu hao nhiên liệu thấp hơn 22% so với phiên bản cũ và đáp ứng tiêu chuẩn Euro 2

Hệ thống làm mát: có hệ thống làm mỏt khớ nạp intercooler Hệ thống làm mát bằng phương pháp làm mát bằng nước theo phương pháp tuần hoàn cưỡng bức

Hệ thống bôi trơn hỗn hợp cưỡng bức: bôi trơn cưỡng bức kết hợp bơm và vung té, có dung lượng 4,7 lít

3.1.2.2 Hệ thống truyền lực

Kiểu cơ khí có cấp gồm: Ly hợp, hộp số, truyền lực chính, vi sai và các đăng Ly hợp: Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thủy lực với lò xo đĩa

Hộp số: Hệ thống truyền động với hộp số AT 5 cấp Ngoài ra, hộp số tự động 5 cấp của Everest mới được tích hợp module kiểm soát thông minh TCM (Transmission Control Module) TCM có thể tự phát hiện và nhảy số một cách nhanh chúng theo vòng tua động cơ và điều kiện lái Hơn nữa, TCM sẽ giữ hệ thống truyền động luôn luôn ở trạng thái ít tổn hao năng lượng nhất khiến xe hoạt động hiệu quả, giảm mức nhiên liệu trên đường trường cũng như trong thành phố

Truyền lực chính và vi sai: Vì đây là loại xe du lịch động cơ và hộp số đặt ngang, cầu trước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai cũng được bố trí luôn trong cụm hộp số Xe TOYOTA INNOVA sử dụng truyền lực chính một cấp bánh răng trụ răng nghiêng vi sai thường

Các đăng: Xe sử dụng các đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa và Tripot để truyền lực cho bánh xe chủ động ở cầu trước (cầu dẫn hướng)

3.1.2.3 Hệ thống lái

Hệ thống lái xe TOYOTA INNOVA bao gồm cơ cấu lái bánh răng-thanh răng, dẫn động lái và trợ lực lái Cơ cấu lái loại bố trí trên thanh lái ngang Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang, cam đơn và các khớp nối

Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụng phổ biến trên các xe ô tô du lịch và xe tải nhỏ, xe SUV Nó là một cơ cấu cơ khí khá đơn giản Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ống kim loại Một thanh nối nối với hai đầu mút của thanh răng

3.1.2.4 Hệ thống phanh

Hệ thống phanh xe là hệ thống phanh dẫn dộng thuỷ lực, sử dụng cơ câú phanh đĩa ở cầu trước, cơ cấu phanh tang trống ở cầu sau Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) kết hợp hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake Force Distribution) cùng thiết bị cảm biến trọng để đảm bảo tối ưu hóa trên mọi địa hình

3.1.2.5 Hệ thống treo, lốp, khung

Hệ thống treo trên xe:

+Trước: Hệ thống treo độc lập bằng thanh xoắn kép và ống giảm chấn

+ Sau: Loại nhớp với ống giảm chấn

Lốp xe gồm 4 lốp và 1 lốp dự phòng (Vành (mâm) đúc hợp kim),Cỡ lốp/ áp suất lốp( kg/cm3): 245/ 70R16

Phần chịu lực là khung vỏ xe

3.1.2.6 Hệ thống điện

Thiết bị đo đạc: đồng hồ đa tầng, đồng hồ đo tốc độ

Hệ thống đèn: đèn khu vực chính bên trong, đèn si nhan, đèn phanh, đèn khi xe đi thẳng, đèn sương mù, đèn pha tự động tắt mở

Thiết bị điều hoà: máy lạnh, bộ lọc khí

3.1.2.7 Thiết bị phụ

Thiết kế nội thất xe làm nổi bật tính đa dụng và tăng tính tiện nghi Chỗ ngồi được bố trí hợp lý với ba đáy ghế, hàng ghế thứ ba thiết kế cho hai người ngồi, có thể gập đôi và nằm gọn sau hàng ghế thứ hai hoặc dễ dàng tháo bỏ khi cần chuyên chở hàng hoá

Với một cánh cửa sau của khoang hành lý, có khả năng mở tối đa rất tiện khi vận chuyển hàng hoá lên, xuống

TOYOTA INNOVA có bình xăng với dung tích lớn 71 lít, tiện cho chuyến đi dài mà không phải đổ xăng nhiều lần Dàn CD 1 đĩa cho xe 4x2 và dàn CD 6 đĩa cho xe 4x2, TOYOTA INNOVA mang lại sự thư giãn qua âm nhạc trên đường xa

Hệ thống điều hoà cao cấp được trang bị cho xe TOYOTA INNOVA có khả năng làm mát nhanh các khu vực trong xe, phía trước, băng ghế giữa và băng ghế sau Hệ thống điều hòa với 2 cửa gió riêng, người ngồi ở băng ghế thứ hai có thể điều chỉnh vận tốc quạt và hướng gió riêng cho mình sao cho thoải mái nhất

Các trang thiết bị an toàn cao cấp gồm có: dây đai an toàn, hai túi khí bảo vệ Ghế lái được thiết kế với điểm gập phần hông (H-point) bố trí cao, tạo tầm quan sát tối đa cho người ngồi lái, nhất là ở hai phía trái, phải của đầu xe

Trang thiết bị của TOYOTA INNOVA AT 2.5 gồm khoá cửa điều khiển từ xa, gương kính điều khiển điện, đèn sương mù

Kính trước được thiết kế hai lớp với một lớp nhựa mỏng ở giữa, không bị vỡ vụn khi va chạm, giảm tối đa thương tích có thể gây ra cho người ngồi trong xe Các vùng biến dạng được thiết kế để hấp thụ lực va chạm, tự biến dạng trong trường hợp có va chạm mạnh, giảm thiểu ảnh hưởng lên khoang hành khách

Thiết kế kết cấu thân xe siêu cứng, có thêm các thanh gia cường hai bên nhằm giảm tối đa những tác động lên người ngồi trong xe Hai bên thành xe cũng được gia cường với các thanh siêu cứng bảo vệ khi có va chạm từ hai phía

TOYOTA INNOVA có 6 màu: xanh đại dương và vàng ánh kim là hai màu mới; bạc ánh trăng, đen kim loại, đỏ ánh dương và trắng kim cương

3.2 Đặc tính kỹ thuật cua xe TOYOTA INNOVA

Bảng 3.1 Thông số của xe toyota innova 2015

Hành trình tự do bàn đạp chân phanh

3.3 Đặt điểm kết cấu hệ thống lái trên xe Innova 2015 3.3.1 Đặt điểm hệ thống lái trên xe Innova 2015

Hệ thống lái trên ô tô Toyota Innova gồm : cơ cấu lái, dẫn động lái, trợ lực lái Sơ đồ bố trí chung của hệ thống lái xe Toyota Innova, hình 3.2

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Toyota Innova

1.Vành lái(vô lăng); 2 Trục lái; 3 Thanh răng lái; 4 Xi lanh trợ lực; 5 Cảm biến tốc độ; 6.Bơm trợ lực; 7 Bình chứa dầu; 8 Van điều khiển; 9 Thanh nối;10 Làm mát dầu trợ

lực; 11 Rô tuyn

- Vành lái (vô lăng): vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực của người lái từ vành lái đến trục răng của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái: cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Innova là cơ cấu lái bánh răng trụ và thanh răng Cơ cấu này có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng

- Dẫn động lái: dẫn động lái bao gồm trục lái, thanh ngang, trục rô tuyn, cam quay Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc của đòn quay đứng thành chuyển động của trục bánh xe dẫn hướng

-Hệ thống trợ lực lái: có nhiệm vụ làm giảm lực điều khiển trên vành tay lái để giảm cường độ lao động cho người lái và để tăng tính an toàn của hệ thống điều khiển lái

So với hệ thống lái không có trợ lực, cấu tạo chung của hệ thống lái có trợ lực gồm hai phần chính: phần lái cơ khí có cấu tạo và nguyên lý giống với các hệ thống lái thông thường, phần trợ lực với các bộ phận chính sau:

- Nguồn năng lượng của trợ lực (Bơm thủy lực) - Van phân phối (Van điều khiển)

- Cơ cấu chấp hành (Xi lanh lực)

3.3.2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Innova 3.3.2.1 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Innova là loại bánh răng trụ - thanh răng

Hình 3.3 Cơ cấu lái bánh răng trụ- thanh răng

1 Bạc lệch tâm; 2 Ổ bi đỡ; 3 Trục răng; 4 Vít điều chỉnh; 5 Dẫn hướng thanh răng; 6 Lò xo nén; 7 Thanh răng; 8 Vỏ thanh răng; 9 Kẹp; 10 Bạc lót; 11.Cao su chắn bụi; 12

Đầu thanh răng; 13 Thanh nối

Phạm vi sử dụng của cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng chủ yếu trên các xe công suất nhỏ Vỏ của cơ cấu lái được làm bằng gang, trong vỏ là các bộ phận chi tiết của cơ cấu lái, gồm trục răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanh răng Trục răng được

chế tạo bằng thép, trục răng quay trơn nhờ 2 ổ bi đặt trong vỏ của cơ cấu lái Các ổ này được điều chỉnh bằng cách dùng một êcu lớn ép chặt các ổ bi, trên vỏ êcu có phớt che bụi Sử dụng răng nghiêng cho thanh răng để đảm bảo trục răng quay nhẹ nhàng Thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái khi vô lăng quay thông qua trục răng Sự chuyển dịch của thanh răng được truyền xuống thanh cam quay qua các đầu thanh răng và đầu thanh lái

Khi quay vành tay lái thì trục răng 3 sẽ làm dịch chuyển thanh răng 7 qua trái hoặc phải Tiếp đến hai đầu thanh răng được nối với bánh xe dẫn hướng sẽ làm quay bánh xe dẫn hướng thông qua các khớp cầu và thanh nối Vít điều chỉnh 4 để điều chỉnh khoảng hở mặt bên Dẫn hướng thanh răng 5 giúp giữ thanh răng không bị quay trong vỏ cơ cấu lái Bạc lệch tâm 1 để điều chỉnh ăn khớp giữa trục vít và thanh răng

* Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng có các ưu điểm sau:

- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng có tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần gắn thêm các thanh ngang như ở các cơ cấu lái khác

- Độ nhạy cao do các răng ăn khớp trực tiếp

- Lực điều khiển trên vành lái nhẹ do ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt

- Ít phải bảo dưỡng do cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên

Tỉ số truyền có thể được thay đổi Bước răng (khoảng cách giữa các răng) giảm dần về hai phía đầu của thanh răng Do đó, đường kính ăn khớp thực tế của trục răng giảm khi nó tiến gần tới hai đầu của thanh răng nghĩa là, cùng với một góc quay của vô lăng như nhau, ở phần giữa sẽ di chuyển thoải mái hơn so với phần cuối

3.3.2.2 Dẫn động lái

Dẫn động lái của xe Toyota Innova bao gồm trục lái chính và các thanh dẫn động Trục lái bao gồm trục lái chính và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính có nhiệm vụ truyền chuyển động tay lái tới cơ cấu lái, vô lăng được xiết vào trục lái

Trục lái của xe Toyota Innova dạng ống lồng liên kết với cơ cấu lái nhờ khớp các đăng

Hệ thống lái trên xe Toyota Innova được có khả năng thay đổi góc nghiêng của tay lái Cấu tạo của hệ thống này như trên hình 3.5

Hình 3.5 Bố trí trục lái loại điểm tựa dưới

Cơ cấu này có cấu tạo cơ bản bao gồm một cặp cữ chặn nghiêng, cần nghiêng

bulông khoá nghiêng, giá đỡ kiểu dễ vỡ v.v

Các cữ chặn nghiêng và cần nghiêng xoay đồng thời với nhau Giá đỡ dễ vỡ và bộ gá nghiêng bị khóa chặt khi cần nghiêng ở vị trí khoá Khi cần gạt nghiêng được chuyển sang vị trí tự do thì sự chệnh lệch độ cao của các cữ chặn nghiêng sẽ được loại bỏ và

trục lái có thể điều chỉnh theo hướng thẳng đứng

3.3.2.3 Trợ lực lái

Xe Toyota Innova sử dụng hệ thống trợ lực thủy lực Các van phân phối, xy lanh lực được đặt chung trong cơ cấu lái Thanh răng của cơ cấu lái và xy lanh lực của hệ thống trợ lực lúc này là một

- Kiểu bố trí này có ưu điểm là kích thước nhỏ gọn, và có độ nhạy cao

- Kiểu bố trí này có nhược điểm là kết cấu phức tạp, các chi tiết của hệ thống chịu tải trọng lớn

Các chi tiết chính của hệ thống trợ lực thủy lực:

a) Bơm thủy lực:

Xe Toyota Vios sử dụng bơm kiểu phiến gạt cho hệ thống trợ lực lái Bơm được

đặt phía trên động cơ và được dẫn động từ động cơ bằng bộ truyền đai

Hình 3.6 Bơm kiểu phiến gạt

1 Trục rô to; 2 Rô to; 3 Cánh bơm; 4 Vòng cam; 5 Sau cánh bơm; 6 Van điều khiển lưu lượng; 7 Lỗ tiết lưu; 8.Cửa hút; 9 Cửa xả

Vỏ bơm và rô to quay được gắn với nhau Rô to được tạo rãnh để gắn các cánh bơm Chu vi mặt trong của vòng cam hình ô van nhưng vòng ngoài của rô to hình tròn do vậy tạo ra một khe hở giữa vòng cam và rô to Khe hở này bị ngăn cách bằng cánh gạt để tạo thành một buồng chứa dầu

Lực ly tâm và áp suất dầu tác động sau cánh bơm giúp cho cánh bơm ép chặt vào bề mặt trong của vòng cam, từ đó hình thành một phớt dầu ngăn rò rỉ áp suất giữa cánh gạt và vòng cam Dung tích của buồng dầu tăng tại cổng hút nhờ vậy mà dầu từ bình chứa sẽ được hút vào buồng dầu Bên phía xả lượng dầu trong buồng chứa giảm và khi đạt đến 0 thì dầu trong buồng bị ép qua cổng xả Trong một chu kỳ quay của rô to dầu sẽ hút và xả 02 lần

b) Xi lanh lực

Thanh răng có vai trò như pit tông trợ lực và áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tông làm thanh răng dịch chuyển theo cả hai hướng Khi vô lăng ở vị trí trung gian (xe chạy thẳng) thì van phân phối cũng ở vị trí trung gian Do đó dầu từ bơm trợ lực lái sẽ quay trở lại bình chứa Tuy nhiên, khi vô lăng quay thì van phân phối sẽ đóng mở các cửa tương ứng theo chiều quay do vậy dầu chảy vào một trong các buồng và trong buồng đối diện bị đẩy ra ngoài và chảy về bình chứa theo van phân phối

Hình 3.7 Xi lanh lực trên xe Toyota Innova

1 Trục van phân phối; 2 Thanh răng; 3 Pít tông; 4 Buồng trái; 5 Buồng phải; 6 phớt dầu

c Van phân phối

Van quay là loại van phân phối được lựa chọn sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Innova, bao gồm phần tử định tâm và phần tử phản lực Van phân phối được chế tạo với độ chính xác rất cao, ngoài ra còn được bố trí các van an toàn để tránh cho áp suất dầu tăng quá cao và đảm bảo cho hệ thống lái làm việc một các bình thường, an toàn khi bơm dầu bị hỏng

Hình 3.8 Van phân phối kiểu quay

1.Thanh xoắn; 2 Trục van; 3 Van quay; 4 Vỏ van phân phối; 5 Trục răng; 6 Chốt cố định; 7 Cửa nạp; 8 Cửa hồi; 9 Miếng hãm (trục răng)

Van phân phối trong cơ cấu lái điều khiển dầu đi vào các buồng của hệ thống trợ lực lái Trục răng và trục van phân phối được nối với nhau bằng một thanh xoắn Có một chốt giữ van quay và trục răng để cho chúng quay liền với nhau Thanh xoắn sẽ ở trạng thái hoàn toàn xoắn nếu không có áp suất của bơm tác động, mômen của trục van phân phối trực tiếp tác động lên trục răng, trục răng và trục van phân phối tiếp xúc với nhau ở miếng hãm

* Nguyên lý hoạt động

Vị trí trung gian