KHẢO sát và KIỂM NGHIỆM hệ THỐNG lái ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS 20

Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 1 MỤC LỤC Trang MỤC LỤC........................................................................................................... 1 1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI ................................................................... 3 2. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI ............................................ 5 2.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu. ................................................................. 5 2.1.1. Công dụng. ......................................................................................... 5 2.1.2. Phân loại. ........................................................................................... 6 2.1.3. Yêu cầu. .............................................................................................. 6 2.2. Các sơ đồ hệ thống lái. .............................................................................. 7 2.2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc. ................................ 7 2.2.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập. .................................... 9 2.3. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái........................................ 10 2.3.1. Vô lăng.............................................................................................. 10 2.3.2. Trục lái. ............................................................................................ 10 2.3.3. Cơ cấu lái. ........................................................................................ 10 2.3.4. Các loại cơ cấu lái thông dụng. ....................................................... 14 2.3.5. Dẫn động lái. .................................................................................... 22 2.3.6. Hình thang lái................................................................................... 23 2.3.7. Hình học lái. ..................................................................................... 24 2.4. Cường hoá lái. ......................................................................................... 29 2.4.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu......................................................... 29 2.4.2. Các thông số đánh giá...................................................................... 30 2.4.3. Các sơ đồ bố trí. ............................................................................... 31 2.5. Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo.............................................. 34 3. GIỚI THIỆU ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0............................ 35 3.1. Các thông số kỹ thuật chính của ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.38 4. HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. ................... 41Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 2 4.1. Giới thiệu tổng quát về hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. .................................................................................................................. 41 4.1.1. Các thông số kỹ thuật chính của các chi tiết của hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS............................................................................... 43 4.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS......................................................................................... 44 4.2.1. Vành tay lái....................................................................................... 44 4.2.2. Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái TOYOTA COROLLA ALTIS.................................................................................................................. 46 4.2.3. Cơ cấu lái. ........................................................................................ 47 4.2.4. dẫn động lái...................................................................................... 52 4.2.5. Bơm trợ lực lái.................................................................................. 53 5. TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS........................................................................................... 56 5.1. Các thông số chính của hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS. ........................................................................................................................ 56 5.2. Xác định mômen cản quay vòng và lực lái lớn nhất............................... 57 5.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng. ........................................... 60 5.4. Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái................................................ 60 5.4.1. Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ. ............................................................................................................................ 61 5.4.2. Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái khi ô tô phanh với cường độ cao. ..................................................................................................................... 64 5.5. Tính toán kiểm tra hình thang lái. ........................................................... 65 5.5.1. Cơ sở lý thuyết.................................................................................. 65 5.5.2. Tính toán kiểm tra động học quay vòng........................................... 68 6. CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC. .......... 71 6.1. Độ rơ vành tay lái tăng ............................................................................ 72Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 3 6.2. Lực trên vành tay lái gia tăng hay không đều ......................................... 72 6.3. Áp suất của cường hóa lái thủy lực hệ thống lái không ổn định............. 72 7. BẢO DƯỠNG SỮA CHỮA HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0..................................................................................... 75 7.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái ............................................................. 75 7.2. Sữa chữa các chi tiết trong hệ thống lái .................................................. 75 8. KẾT LUẬN. .................................................................................................. 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 78 1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI . Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển. Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàn cao.Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết. Việc điều khiển chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái tiếp nhận lực lái tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới các thanh dẫn động lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng. Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng chủng loại xe. Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửa chữa. Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu và nguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái. Đề tài: Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 mong muốn đáp ứng một phần nào mục đích đó. Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề sau: Khảo sát hệ thống lái.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 4 + Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái. + Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo. Tính toán kiểm tra. + Xác định mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng. + Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng. + Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái. + Tính toán kiểm tra hình thang lái. Bảo dưỡng sửa chữa. Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứu kết cấu và nguyên lí làm việc cũng như công dụng, phân loại, yêu cầu chung của các chi tiết cũng như từng cụm chi tiết. Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từng cụm chi tiết đến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảo cho ôtô vận hành an toàn trên đường. Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đề bảo dưỡng sửa chữa một số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ thống lái. Đề tài này còn có thể giúp các cơ sở hình thành các tài liệu giảng dạy, đào tạo nghề và giúp cho bạn đọc hiểu biết thêm về hệ thống lái của ôtô. Đặc biệt là ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 5 2. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI . 2.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu. 2.1.1. Công dụng. Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô máy kéo chuyển động theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe. Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau: Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen do người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái. Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng. Cường hóa lái: Thường sử dụng trên các xe tải trọng lớn và vừa. Nó dùng để giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài. Trên các xe cỡ nhỏ có thể không có.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 6 2.1.2. Phân loại. Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra: + Vô lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những nước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,... + Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như: Anh, Thuỵ Điển ... Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khi vượt xe. Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra: + Trục vít Cung răng + Trục vít Chốt quay; + Trục vít Con lăn; + Bánh răng Thanh răng; + Thanh răng liên hợp (Trục vít Liên hợp êcu bi Thanh răng Cung răng). Theo số lượng bánh xe chuyển hướng, chia ra: + Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu; + Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu; Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái, chia ra: + Cường hoá thuỷ lực + Cường hoá khí (khi nén hoặc chân không) + Cường hoá điện + Cường hoá cơ khí + Ngoài ra còn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (các bánh dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí cường hóa lái. 2.1.3. Yêu cầu. Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau: Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định:Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 7 + Để đảm bảo yêu cầu này thì hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn hơn 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực). + Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt. + Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiện làm việc và mọi chế độ chuyển động. Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt trong một khoảng thời gian rất ngắn trên một diện tích thật bé. Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe. Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc chướng ngại vật. Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô lăng (Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành: + Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Plvmax không được lớn hơn 150  200 N; + Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N. + Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng. 2.2. Các sơ đồ hệ thống lái. 2.2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc. Với hệ thống treo phụ thuộc, cả hai bánh xe được đỡ bằng một hộp cầu xe hoặc dầm cầu xe, vì thế cả hai bánh xe sẽ cùng dao động với nhau khi gặp chướng ngại vật. Trên hình 2.1. Trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc:Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 8 Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 1 Vô lăng; 2 Trục lái; 3 cơ cấu lái; 4 Trục ra của cơ cấu lái; 5 Đòn quay đứng; 6 Đòn kéo dọc; 7 Đòn quay ngang; 8 Cam quay; 9 Cạnh bên của hình thang lái; 10 Đòn kéo ngang; 11 Bánh xe; 12 Bộ phận phân phối ; 13 Xi lanh lực. Loại hệ thống treo này có những đặc tính sau: + Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo dưỡng. + Có độ cứng vững cao nên có thể chịu được tải nặng. + Vì có độ cứng vững cao nên khi xe đivào đường vòng, thân xe ít bị nghiêng. + Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng, nhờ thế mà các bánh xe ít bị mòn. + Vì có khối lượng không được treo lớn nên tính êm dịu của xe khi sử dụng hệ thống treo phụ thuộc kém.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 9 + Do chuyển động của bánh xe bên trái và bên phải có ảnh hưởng lẫn nhau nên dễ xuất hiện dao động và rung động. 2.2.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập. Trên hình 2.2. trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 1Vô lăng; 2Trục lái; 3 Cơ cấu lái; 4Trục ra của cơ cấu lái; 5 Đòn quay đứng; 6 Bộ phận hướng của hệ thống treo; 7 Đòn kéo bên; 8 Đòn lắc ; 9 Bánh xe. Hệ thống treo độc lập là một phần nằm trong kết cấu chung của hệ thống treo nó sẽ làm các nhiệm vụ : Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô. Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh. Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong mọi điều kiện chuyển động. Và phải đảm bảo các yêu cầu sau : Đảm bảo tính êm dịu. Dập tắt nhannh các dao động. Đảm bảo tính ổn định khi xe chuyển động.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 10 2.3. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái. 2.3.1. Vô lăng. Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng để tạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái. Các nan hoa có thể bố trí đối xứng hoặc không, đều hay không đều tuỳ theo sự thuận tiện khi lái. Bán kính vô lăng được chọn phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chổ ngồi của người lái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải và xe khách cở lớn ). 2.3.2. Trục lái. Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vô lăng xuống cơ cấu lái. Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vô lăng, nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển. 2.3.3. Cơ cấu lái. Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn của vô lăng thành chuyển động góc (lắc) của đòn quay đứng và bảo đảm tăng mô men theo tỷ số truyền yêu cầu. 2.3.3.1. Các thông số đánh giá cơ bản. a. Tỷ số truyền động học.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 11 Hình 2.3. Các quy luật đặc trưng cho sự thay đổi tỷ số truyền động học Tỷ số truyền động học: v n d d i           0  (21) Ở đây: ,  Các góc quay tương ứng của trục vào (vô lăng) và trục ra (đòn quay đứng). 0, : Các vận tốc góc tương ứng. Tỷ số truyền động học i được chọn xuất phát từ điều kiện là: đảm bảo cho góc quay cần thiết của vô lăng để quay các bánh xe dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên không lớn hơn 1,8 vòng đối với ô tô du lịch và không lớn hơn 3 vòng đối với ô tô tải và ô tô khách, nhằm đảm bảo yêu cầu cơ động cao và thuận tiện điều khiển khi xe quay vòng. Giá trị của i phụ thuộc vào loại và cở xe, thường nằm trong giới hạn 1322 đối với ôt tô du lịch và 2025 đối với ô tô tải và khách, trong một số trường hợp có thể tới 40. Tỷ số truyền động học i có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo góc quay của vô lăng. Cơ cấu lái có i thay đổi thường được dùng trong hệKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 12 thống lái không có cường hoá. Mặc dù kết cấu không phức tạp nhưng tính công nghệ kém hơn nên đắt hơn so với loại cơ cấu lái có i không đổi. Qui luật thay đổ i có một số dạng khác nhau tuỳ thuộc vào loại, kích cỡ và tính năng của xe. Đối với các xe thông thường: Qui luật thay đổi i có dạng như trên hình 23 đường 4 là hợp lý nhất. Trong phạm vi góc quay  9001200, tỷ số truyền i cần phải lớn để tăng độ chính xác điều khiển và giảm lực cần tác dụng lên vô lăng. Khi xe chạy trên đường thẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống lái làm việc với góc quay nhỏ của vô lăng quanh vị trí trung gian. Ngoài ra i tăng còn làm giảm được các va đập từ mặt đường. Ở các góc quay > 900 1200 tỷ số iω cần giảm để tăng tốc độ quay vòng, tăng tính cơ động của xe. Đối với các xe tốc độ thấp và trọng tải toàn bộ lớn, quy luật thay đổi iω được làm theo đường 2, để khi quay vòng không ngoặt tương đối thường xuyên thì lực cần tác dụng nhỏ. Trên các xe tốc độ rất lớn: thường sử dụng qui luật như đường 1. Khi đó, trong thời gian chuyển động thẳng với tốc độ rất lớn điều khiển ô tô được nhạy, còn khi quay vòng ngoặt với tốc độ vừa phải thì giảm được lực tác dụng. Đối với các xe có cường hoá lái: thì i được làm không đổi (đường 3) vì lúc này vấn đề cần giảm nhẹ điều khiển đã có cường hoá giải quyết. b. Tỷ số truyền lực. r v F M M i  (22) Ở đây: iF Tỷ số truyền lực. Mr Mô men ra khỏi cơ cấu lái (hay trên đòn quay đứng). M v Mô men vào cơ cấu lái (hay trên vô lăng). c. Hiệu suất. Hiệu suất của cơ cấu lái có thể xác định theo công thức sau:Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 13 t = r v M M r v   = i i F (23) Ở đây: Mr, Mv Các mô men đo ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái. r , r Các tốc độ góc tương ứng ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái. iF Tỷ số truyền lực. i  Tỷ số truyền động học. Do hiệu suất của cơ cấu lái có giá trị khác nhau tuỳ theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống hay từ dưới bánh xe dẫn hướng lên, nên người ta phân biệt: Hiệu suất thuận th: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống các bánh xe dẫn hướng. Hiệu suất nghịch ng: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ dưới bánh xe dẫn hướng lên vô lăng. Hiệu suất thuận của cơ cấu lái cần phải lớn để giảm tổn thất lực và giảm nhẹ lực điều khiển. Trong khi đó hiệu suất nghịch cần phải nhỏ để giảm các va đập truyền từ hệ thống chuyển động lên vô lăng. Tuy vậy hiệu suất nghịch không được quá thấp vì sẽ làm mất tác dụng của mô men ổn định và bánh dẫn hướng sẽ không tự trở về được vị trí trung gian khi bị lệch khỏi vị trí đó do va đập và người lái bị mất cảm giác đường. Khi sử dụng cường hoá thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi nhiều. Do lúc này cường hoá vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắc những va đập truyền từ bánh xe lên vô lăng. d. Khe hở trong cơ cấu lái. Khe hở trong cơ cấu lái cần phải nhỏ ở vị trí trung gian của vô lăng ứng với chuyển động thẳng của xe. Ở vị trí này, bề mặt làm việc các chi tiết của cơ cấu lái làm việc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tăng nhanh hơn ởKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 14 các vị trí khác. Do vậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ở các vị trí này được làm tăng lên bằng các biện pháp kết cấu và công nghệ. Trong quá trình sử dụng, chênh lệch giá trị khe hở sẽ giảm dần. Hình 2.4. Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái 1 cơ cấu lái còn mới; 2 cơ cấu lái đả sử dụng. 3 Sau khi đã điều chỉnh khe hở trung gian. 2.3.4. Các loại cơ cấu lái thông dụng. 2.3.4.1. Loại trục vít Cung răng. Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững. Tuy vậy có nhược điểm là hiệu suất thấp th= 0,50,7; ng=0,40,55, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít. Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít (hình 25) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 26). Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng. Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn. Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm). Khi trục vít có dạng glôbôit thì số răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn. Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều dài của trục vít.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 15 A 1 A 2 3 4 AA Hình 2.5. Trục vít lăn cung răng đặt giữa 1 Ổ bi; 2 Trục vít; 3 Cung răng; 4Vỏ. A A 1 2 3 4 AA Hình 2.6. Cơ cấu loại trục vít hình trụ cung răng đặt bên 1 Ổ bi ; 2 Trục vít; 3 Cung răng ; 4 Vỏ.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 16 Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng không đổi và xác định theo công thức: iω = 1 0 . 2 t  R (2 4) Ở đây: R0 Bán kính vòng lăn của cung răng; t Bước trục vít; Z1 Số mối ren trục vít. Góc nâng của đường ren vít thường từ 80 ÷ 120. Khe hở ăn khớp khi quay đòn quay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên, thay đổi từ 0,03  0,5 mm . Sự thay đổi khe hở được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của cung răng có bán kính khác. 2.3.4.2. Loại trục vít con lăn. 7 8 5 6 AA A A 1 3 2 4 Hình 2.7. Cơ cấu lái trục vít glôbôít con lăn hai vànhKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 17 1 Trục đòn quay đứng; 2 Đệm điều chỉnh; 3 Nắp trên; 4 Vít điều chỉnh; 5 Trục vít; 6 Đệm điều chỉnh; 7 Con lăn; 8 Trục con lăn. Cơ cấu lái loại trục vít con lăn (hình 27) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô do có ưu điểm: + Kết cấu gọn nhẹ; + Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn; + Hiệu suất thuận: ηt = 0,77 0,82; + Hiệu suất ngịch: ηn = 0,6; + Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần. Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn đươc bố trí lệch với đường trục của trục vít một khoảng 57 mm. Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục quay của đòn quay đứng thì khoảng cách A sẽ thay đổi. Do đó khe hở ăn khớp cũng thay đổi. Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng cách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít O1 một lượng x =2,55 mm. Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít con lăn được xác định theo công thức sau: 0 0 1 0 0 1 2 2 R R i R R tZ R tZ R i K K K        (25) Ở đây : t Bước của mối răng trục vít; Z1 Số đường ren trục vít; Rk Bán kính vòng (tiếp xúc) giữa con lăn và trục vít (khoảng cách từ điểm tiếp xúc đến tâm đường quay đứng); R0 Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít; i0 Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít. Theo công thức trên ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít. Tuy vậy sự thay đổi này không lớn khoảng từ 57% (từ vị trí giữa ra vị trí biên). Nên có thể coi như iω = const.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 18 2.3.4.3. Trục vít chốt quay. Trên hình 28 là kết cấu của cơ cấu lái trục vít chốt quay. Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cách chế tạo bước răng trục vít khác nhau. Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức: i = t 2R .cos (2 6) Ở đây :  Góc quay của đòn quay đứng. R2 Bán kính đòn dặt chốt. Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu loại này vào khoảng 0,7. Cơ cấu lái này dùng nhiều ở hệ thống lái không có cường hoá và chủ yếu trên các ôtô tải và khách. Tuy vậy do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sử dụng. 3 1 2 Hình 2.8. Cơ cấu lái trục vít chốt quay 1 chốt quay; 2 Trục vít; 3 Đòn quay.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 19 2.3.4.3. Bánh răng thanh răng D 3 2 1 4 5 6 7 Hình 2.9. Cơ cấu lái bánh răng thanh răng 1 Lỗ ren; 2 Bánh răng; 3 Thanh răng; 4 Bulông hãm; 5 Đai ốc điều chỉnh khe hở bánh răng thanh răng; 6 Lò xo; 7 Dẫn hướng thanh răng 1 2 1 Hình 2.10. Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng thanh răng 1 Khớp nối; 2 Thanh răng. Trên hình 210 là kết cấu của cơ cấu lái bánh răng thanh răng. Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống dẩn hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng bằng lò xo.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 20 + Ưu điểm: Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng rộng rãi trên các xe đua, du lịch, thể thao ... Hiệu suất cao. Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo. + Nhược điểm: Lực điều khiển tăng (do iω nhỏ). Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc. Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng. 2.3.4.5. Loại liên hợp trục vít êcu bi thanh răng cung răng. Trên hình 211 là kết cấu cơ cấu loại trục vít êcu bi thanh răng cung răng. Êcu (5) lắp lên trục vít (6) qua các viên bi nằm theo rảnh ren của trục vít cho phép thay đổi ma sát trượt thành ma sát lăn. Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thành thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục (4). BB 21 10 11 12 9 1 2 3 4 5 6 7 8Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 21 27 26 17 E 15 16 18 19 20 21 22 25 23 24 13 14 B B Hình 2.11. Cơ cấu lái liên hợp trục vít êcu bi thanh răng cung răng 1– Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2– Trục tròn quay đứng; 3– Vòng chặn dầu; 4, 6 Ổ bi kim; 5– Vỏ cơ cấu lái; 7– Tấm đệm; 8 Đai ốc điều chỉnh; 9– Vít điều chỉnh ăn khớp; 10– Đai ốc hãm; 11– Vòng làm kín; 12– Mặt bích bên cơ cấu lái; 13– Đai ốc tháo dầu; 14– Vòng làm kín; 15– Chốt định vị; 16– Tấm chặn; 17– Đai ốc điều chỉnh độ rơ của ổ bi; 18– Nắp dưới cơ cấu lái;19 Ổ đỡ chặn; 20– Êcu; 21– Ống dẫn hướng bi; 22– Bi; 23– Vít đậy lỗ rót ầu; 24 Ổ đỡ chặn; 25– Vòng chặn dầu; 26– Then bán nguyệt; 27– Cung răng. Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo công thức : i = R t 2 2 (2 7) Ở đây: R2 Là bán kính chia cung răng; t Bước răng trục vít. + Ưu điểm: Hiệu suất cao: hiệu suất thuận t = 0,7 0,85, hiệu suất nghịch n = 0,85.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 22 Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng ôtô có tính ổn định về hướng cao khi chuyển động thẳng. Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn không quan trọng. Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cở lớn. 2.3.5. Dẫn động lái. Bao gồm tất cả các chi tiết làm nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo cho các bánh xe có động học quay vòng đúng. Các thông số cơ bản: + Tỷ số truyền động học: Gọi i là tỷ số truyền động học của hệ thống lái. Xác định i theo công thức: 17,5 36 640    bx i vl    (28) Trong đó: vl là các góc quay của vô lăng,  vl phải đảm bảo cho góc quay cần thiết của vô lăng để quay các bánh dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên không lớn hơn 1,8 vòng (tương ứng với 6400), vl = 1,8 vòng; bx là góc quay của bánh xe dẫn hướng, bx = 360. + Tỷ số truyền của cơ cấu lái: Gọi ic là tỷ số truyền của cơ cấu lái thống lái. Xác định ic theo công thức: 17,5 1 17,5    dd c i i i  Trong đó: i là tỷ số truyền của hệ thống lái, i = 17,5 idd là tỷ số truyền của dẫn động lái, idd = 1 + Tỷ số truyền lực:    .i  17,5.0,99  17,3 M M M M i th vl dq r v F (29) Trong đó:Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 23 Mr (Mdq) Mômen trên trục ra (hay trên đòn quay đứng); M v (Mvl) Mômen trên trục vào (hay trên vô lăng). + Hiệu suất: Hiệu suất thuận (th ): tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống. Hiệu suất nghịch ( ng ): tính theo chiều truyền lực từ bánh xe lên. Với cơ cấu bánh răngthanh răng ta có: th = ng = 0,99 s (2 10) 2.3.6. Hình thang lái. Là bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái. Hình thang lái có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng. Mục đích làm cho các bánh xe khỏi trượt lê khi quay vòng, dẫn đến giảm sự mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất và tăng tính ổn định. Hình thang lái có nhiều dạng kết cấu khác nhau. Đòn ngang có thể cắt rời hay liền tuỳ theo hệ thống treo là độc lập hay phụ thuộc. Nhưng dù trường hợp nào thì kết cấu của hình thang lái củng phải phù hợp với động học bộ phận hướng của hệ thống treo, để dao động thẳng đứng của các bánh xe không ảnh hưởng đến động học của dẫn động, gây ra dao động của bánh xe dẩn hướng quanh trục quay. Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ việc chọn các thông số kỹ thuật của hình thang lái và không có khe hở trong dẫn động nhờ sử dụng các bản lề tự động khắc phục khe hở. Hình 2.12. Sơ đồ hình thang láiKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 24 2.3.7. Hình học lái. Hình học lái là thuật ngữ biểu đạt mối quan hệ hình học trong hệ thống mặt đường bánh xe các bộ phận của hệ thống lái các bộ phận của hệ thống treo. 2.3.7.1. Góc doãng. Góc doãng: là góc tạo bởi mặt phẳng quay bánh xe và mặt phẳng thẳng đứng, chiều dương ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn từ đầu xe. Hình 2.13. Góc doãng + Tác dụng của góc doãng dương: Giảm tải trọng thẳng đứng :Nếu góc doãng bằng không tải trọng tác dụng lên trục sẽ đặt vào giao điểm giữa đường tâm lốp và trục (F’ trên hình 214 b ). Nó dễ làm trục hay cam quay bị cong. Việc đặt góc doãng dương sẽ làm tải tác dụng vào phía trong của trục, ký hiệu F, giảm lực tác dụng lên trục và cam quay. Ngăn ngừa sự tụt bánh xe: Phản lực F (trên hình 214 a) có độ lớn bằng tải trọng xe, tác dụng lên bánh xe theo phương vuông góc với mặt đường. F được phân tích thành F1 vuông góc với đường tâm trục và F2 song song với đường tâm trục. Lực F2 đẩy bánh xe vào trong ngăn cản bánh xe tụt khỏi trục. Vì vậy ổ bi trong làm lớn hơn ổ bi ngoài để chịu tải trọng này. Ngăn cản góc doãng âm ngoài ý muốn do tải trọng gây ra: khi chất đầy tải lên xe, phía trên các bánh xe có xu hướng nghiêng vào trong do sự biến dạng củaKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 25 chi tiết của hệ thống treo và các bạc tương ứng. Góc doãng dương giúp chống lại hiện tượng này. Giảm lực đánh tay lái: Khi bánh xe quay sang phải hay trái quanh trục quay đứng với khoảng lệch là bán kính. Khoảng lệch lớn sẽ sinh ra mômen lớn quanh trục quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh tay lái. Do đó khi khoảng cách này nhỏ thì giảm lực đánh tay lái. a. b. Hình 2.14.Tác dụng của góc doãng dương + Tác dụng của góc doãng âm, 8: Ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác dụng của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước và hệ thống treo trước. Tạo nên thành phần chiều trục từ trọng lực xe và giữ cho bánh xe trên trục của cam quay. Giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến đối với trục trụ đứng, để làm giảm tải trọng tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái. khi bánh xe bị đặt nghiêng, nó có xu hướng lăn theo một cung tròn với tâm quay là giao điểm của đường tâm bánh xe và mặt đường.điều này dẫn đến làm nảy sinh ở vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường phản lực bên hướng về phía nghiêng của bánh xe. Như vậy, lực cản lăn đối với bánh xe nghiêng và độ mài mòn lốp sẽ tăng lên.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 26 Góc doãng cũng có thể bằng không. Lý do chính để đặt góc doãng bằng không là để ngăn cản sự mòn không đều của lốp. Cả góc doãng dương hay âm đều làm mòn lốp nhanh. Điều này dễ hiểu khi lốp đặt nghiêng trên đường, tải trọng sẽ tập trung một bên lốp. Khi tải thẳng đứng tác dụng lên lốp có đặt góc doãng, lốp có xu hướng lún xuống. Tuy nhiên do bị chặn bởi mặt đường nên gai lốp sẽ bị biến dạng. lúc đó tính đàn hồi của lốp sẽ chống lại sự biến dạng này và vì vậy tác dụng lên mặt đường theo hướng A. Kết quả là đường sinh ra phản lực B gọi là lực camber. Lực camber tăng cùng với sự tăng góc nghiêng với mặt đường cũng như khi tăng tải. Hình 2.15. Tác dụng của góc doãng âm 2.3.7.2. Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng. Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: là sự nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trục xoay so với đường thẳng góc với mặt đường. Nếu đầu trên trục xoay nghiêng ra phía sau bánh xe ta có độ nghiêng dọc dương. Nếu đầu trên trục xoay nghiêng ra phía trước bánh xe ta có độ nghiêng dọc âm. Hình 2.16. Góc nghiêng dọc dương của trụ xoay đứngKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 27 1 Đường tim trục xoay; 2 Góc nghiêng dọc caster dương; 3 Đường thẳng góc mặt đất; 4Khớp hình cầu; 5 Phía trước xe. Hình 2.17. Góc nghiêng dọc a Góc nghiêng dọc dương; b Góc nghiêng dọc âm. + Tác dụng của góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: Làm tăng hiệu quả trở về vị trí chuyển động thẳng của bánh xe dẫn hướng. 2.3.7.3. Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng. Là góc đo giữa trục xoay và đường thẳng góc với mặt đường khi ta nhìn từ đầu xe. + Tác dụng góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng: Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng có tác dụng làm giảm mômen cản quay vòng, tức là giảm khoảng cách từ tâm trụ xoay đứng đến điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Ô tô có khả năng tự ổn định trở về vị trạng thái chuyển động thẳng. Khi ô tô quay vòng với góc quay vành tay lái lớn (bán kính quay vòng càng nhỏ), lực tác động lên vành tay lái càng lớn, tức tạo điều kiện cảm nhận được mức độ quay vòng của ô tô trên vành tay lái và khả năng trả về chuyển động thẳng càng lớn.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 28 Hình 2.18. Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng 2.3.7.4. Độ chụm đầu. Khi phía trước của hai bánh xe gần nhau hơn phía sau của hai bánh xe khi nhìn từ trên xuống thì gọi là độ chụm đầu (sự bố trí ngược lại gọi là độ mở). Độ chụm được xác định bằng hiệu số của hai khoảng cách giữa các đầu nút sau (B) và trước (A) của vành bánh xe nằm ở chiều cao tâm bánh xe. + Tác dụng của độ chụm đầu: Ngăn ngừa khả năng gây ra độ chụm âm do tác động của lực cản lăn khi xuất hiện những khe hở và đàn hồi trong hệ thống trục trước và dẫn động lái. Làm giảm ứng suất trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường cho góc doãng của bánh xe dẫn hướng gây nên. Hình 2.19. Độ chụm của bánh xe dẫn hướngKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 29 2.4. Cường hoá lái. 2.4.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu. 2.4.1.1. Công dụng. Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hiện đại thường có trang bị cường hoá lái để: + Giảm nhẹ lao động cho người lái. + Tăng an toàn cho chuyển động. Khi xe đang chạy một tốc độ lớn mà một bên lốp bị thủng, cường hoá lái đảm bảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị lao sang một bên. Sử dụng cường hoá lái có nhược điểm là lốp mòn nhanh hơn (do lạm dụng cường hoá để quay vòng tại chỗ), kết cấu hệ thống lái phức tạp hơn và tăng khối lượng công việc bảo dưỡng. 2.4.1.2. Phân loại. Theo nguồn năng lượng: + Cường hoá thuỷ lực + Cường hoá khí (khí nén hoặc chân không) + Cường hoá điện + Cường hoá cơ khí Cường hoá thuỷ lực được dùng phổ biến nhất vì có kết cấu nhỏ gọn và làm việc khá tin cậy. Theo sơ đồ bố trí phân ra làm 4 dạng: + Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xylanh lực được bố trí chung thành một cụm + Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung + Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng + Xy lanh lực bố trí riêng, bộ phận phân phối và cơ cấu lái bố trí chung. 2.4.1.2. Yêu cầu. Cường hoá lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 30 + Khi cường hoá lái hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường cho dù lái nặng hơn. + Thời gian chậm tác dụng nhỏ. + Đảm bảo sự tỷ lệ giữa góc quay vô lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng. + Khi sức cản quay vòng tăng lên thì lực yêu cầu tác dụng lên vô lăng cũng tăng theo, tuy vậy không được vượt quá 100  150 N. + Không xảy ra hiện tượng tự cường hoá khi xe đi qua chổ lồi lỏm, rung xóc. Phải có tác dụng như thế nào để khi một bánh xe dẫn hướng bị hỏng, bị nổ thì người lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết của xe. 2.4.2. Các thông số đánh giá. Chỉ số hiệu dụng trợ lực: Khq = l h l l c p p p p p   (211) Ở đây : Pl lực tác dụng lên vành tay lái khi không có cường hoá; P c lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá trong những điều kiện quay vòng như trên; Ph Lực do bộ cường hoá đảm nhận qui về vành tay lái. Chỉ số phản lực của cường hoá lên vành tay lái:  = cq c dM dP (212) Ở đây: dPc số gia lực tác dụng lên vành tay lái đã có trợ lực; dMc moomen cản quay vòng của các bánh dẫn hướng. Trong bộ trợ lực hiện nay  = 0,02 0,05 NNm. Độ nhạy: độ nhạy của cường hoá lái đặc trưng bằng lực tác dụng lên vô lăng.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 31 2.4.3. Các sơ đồ bố trí. Bất kỳ cường hoá lái nào cũng có ba bộ phận sau: Nguồn lăng lượng: bơm dầu, máy nén + bình chứa hoặc ắc quy. Bộ phận phân phối: dùng để phân phối đều chỉnh năng lượng cung cấp cho bộ phận chấp hành. Đảm bảo sự tỷ lệ giữa các góc quay của bánh xe dẩn hướng. Cơ cấu chấp hành: tạo và truyền lực (trợ lực) lên cơ cấu lái và dẫn động lái. Các bộ phận trên có thể được bố trí theo 4 sơ đồ sau: + Cơ cấu lái, bộ phạn phân phối và xilanh lực bố trí chung thành một cụm như trên hình 220. + Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung như trên hình 221. + Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xi lanh lực bố trí riêng như trên hình 2 22. +Xi lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung như trên hình 223. Hình 2.20. Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung thành một cụm 1 Cơ cấu lái; 2 bộ phận phân phối; 3 xilanh lực.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 32 Hình 2.21. Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung 1 Cơ cấu lái; 2 bộ phận phân phối; 3 xilanh lực. Hình 2.22. Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí riêng 1 Cơ cấu lái; 2 bộ phận phân phối; 3 xi lanh lực.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 33 Hình 2.23. Sơ đồ bố trí xilanh lực riêng, cơ cấu phân phối và cơ cấu lái bố trí chung 1 cơ cấu lái; 2 bộ phận phân phối; 3 cơ cấu lái. Ưu nhược điểm của từng sơ đồ: Theo các sơ đồ hình 221; 222; 223. + Ưu điểm: dễ bố trí, tăng tính thống nhất của sản phẩm, giảm tải tác dụng lên các chi tiết hệ thống lái. + Nhược điểm: kết cấu kém cứng vững hơn, chiều dài các đường ống lớn, dẫn đến tăng khả năng dao động các bánh xe dẫn hướng. Theo sơ đồ hình 220. + Ưu điểm: Kết cấu gọn hơn, vững chắt hơn, chiều dài các đường ống nối ngắn, giảm hiện tượng dao động của bánh xe dẫn hướng. + Nhược điểm: tất cả các chi tiết của hệ thốïng lái điều chịu tải lớn, là tổng lực do người lái và cơ cấu chấp hành tác dụng. Vì vậy trên các xe tải trọng lớn người ta không dùng sơ đồ bố trí này.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 34 2.5. Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo. Hệ thống treo trước trên xe Toyota Corolla Altis là hệ thống treo độc lập gồm có cơ cấu dẫn hướng, phần tử đàn hồi, thiết bị giảm chấn và thiết bị giữ ổn định ngang. Bộ treo là cơ cấu nối giữa vỏ xe và các bánh xe. Toàn bộ các lực tác dụng lên bánh xe khi xe chạy đều được truyền lên khung vỏ xe qua bộ treo. Các chi tiết bộ treo có tác dụng làm dịu tải trọng động, làm giảm dao động của vỏ xe, đảm bảo độ ổn định tốt, xe chuyển động êm dịu. Ngoài ra bộ treo còn có tác dụng cùng với hệ thống lái bảo đảm khả năng quay vòng xe, điều khiển tay lái và điều chỉnh góc đặt bánh xe trước. Hình 2.24. Cấu tạo hệ thống treo trước 1 Lò xo; 2 Bộ giảm chấn ống; 3 Thanh nối của bộ cân bằng ngang. Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu dùng để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với các cầu hay hệ thống truyền động. Hệ thống treo nói chung, gồm có ba bộ phận chính là: Bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng và bộ phận giảm chấn. Mỗi một bộ phận đảm nhận một chức năng và nhiệm vụ riêng biệt.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 35 Bộ phận đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làm giảm va đập và tải trọng tác động dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho ôtô khi chuyển động. Bộ phận dẫn hướng: Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, ngang cũng như các mômen phản lực và mômen phanh tác dụng lên bánh xe, động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối với khung vỏ. Bộ phận giảm chấn: Cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt dao động của phần được treo và phần không được treo, biến cơ năng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh. Hệ thống treo hai cầu đều sử dụng hệ thống treo độc lập. Hệ thống treo trước kiểu Macpherson với thanh cân bằng làm tăng độ chắc chắn, độ êm và độ bám đường, giúp điều khiển xe dễ dàng và thoải mái hơn Hệ thống treo sau kiểu đòn treo kép độc lập với thanh cân bằng, tay đòn dưới được thiết kế dài hơn nhằm tăng độ chắc chắn và bám đường khi xe rẽ. Hình 2.25. Cơ cấu treo sau trên ôtô Toyota Corolla Altis 2.0 1– Lò xo trụ; 2 Ống giảm chấn; 3, 6– Các tay đòn; 4– Thanh cân bằng; 5– Thanh dẫn hướng. Hệ thống điều hòa không khíKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 36 + Hệ thống điều hoà nhiệt độ chủ yếu có tác dụng đưa không khí đã được làm lạnh vào trong xe khoảng 19oC ÷ 25oC (tuỳ theo mức độ hoạt động) để tăng tiện nghi cho hành khách đi đường xa, trời nóng (khi nhiệt bên ngoài trời lên trên 35oC ÷ 40oC). Ngoài ra, hệ thống điều hoà nhiệt độ trên xe còn có bộ sưởi đưa không khí đã sưởi nóng vào trong xe khi trời lạnh khoảng dưới 18oC. + Hệ thống điều hoà không khí được trang bị trên ôtô Toyota Corolla Altis 2.0 là loại hệ thống điều hoà một dàn lạnh, được bố trí ở bên dưới bản táp lô, có bộ lọc bụi, khử mùi. + Cảm biến nhiệt độ không khí trong xe là một cảm biến để hút khí trong xe và xác định nhiệt độ không khí trong khoang hành khách. + Cảm biến nhiệt độ không khí môi trường: cảm biến này được đặt kín trong một vỏ nhựa đúc được thiết kế để không không phản ứng với những thay đổi đột ngột về nhiệt độ, nó cho phép nhận biết chính xác nhiệt độ môi trường. Hình 2.26. Tổng quan bộ điều khiển hệ thống điều hoà không khí 1 Môi chất lạnh; 2 Ống hút về; 3 Ống bơm đi; 4 Máy nén; 5 Bộ ly hợp điện từ; 6 Bộ ngưng tụ; 7 Ống dẫn môi chất lỏng; 8 Van giãn nở; 9 Bình lọc hút ẩm; 10 Bộ bốc hơi. + Cảm biến giàn lạnh: cảm biến giàn lạnh phát hiện nhiệt độ của khí đi qua giàn lạnh, đặc biệt nó chỉ dùng cho điều hoà không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý. + Cảm biến nhiệt độ nước: cảm biến này được đặt dưới két sưởi để phát hiện nhiệt độ nước làm mát. + Bộ điều khiển điều hoà sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến này va truyền tín hiệu điều khiển: Điều khiển nhiệt độ;Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 37 Điều khiển tốc độ quạt thổi; Điều khiển chế độ thổi (điều khiển khí ra). 3. GIỚI THIỆU ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. Corolla Altis 2.0 là một trong ba mẫu sedan chủ lực của hảng Toyota: Camry, Altis, Vios Toyota Corolla Altis 2.0 mang phong cách thiết kế của dòng Corolla thế hệ thứ 10, được sản xuất vào năm 2008, 8. Corolla Altis 2.0 được trang bị động cơ xăng 3ZRFE dung tích 2 lít, đi kèm với hộp số tự động 4 cấp và ứng dụng nhiều công nghệ mới nên tăng cường cho xe khả năng vận hành mạnh mẽ những lúc cần bức phá tốc độ, và vẫn đảm bảo độ êm dịu tiện nghi cho người ngồi trên xe. Thiết kế nội và ngoại thất mang phong cách thể thao trẻ trung với nhiều điểm nhấn sang trọng và cao cấp hơn. Bên cạnh đó xe được trang bị nhiều hệ thống an toàn và tiện nghi: hệ thống túi khí, hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS. Danh tiếng toàn cầu với sức mạnh và độ tin cậy tuyệt đối, Toyota Corolla Altis 2.0 khẳng định những giá trị truyền thống dựa trên nền tảng mới của thiết kế và công nghệ một cách thiết phục. Hình dáng tổng thể của ô tô Toyota Corolla Altis 2.0 được thể hiện trên hình 3.1, hình 3.2.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 38 Hình 3.1. Hình dáng chụp tổng thể ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 955 2600 985 1520 1760 1465 Hình 3.2. Hình dáng tổng thể ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 3.1. Các thông số kỹ thuật chính của ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. Dưới đây là các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS. Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS. TT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều dài tổng thể L mm 4540 2 Chiều rộng tổng thể B mm 1760Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 39 3 Chiều cao tổng thể H mm 1465 4 Chiều dài cơ sở Lcs mm 2600 5 Chiều rộng cơ sở Trước mm 1520 Sau mm 1520 6 Trọng lượng toàn bộ G KG 1675 7 Số chỗ ngồi ( Kể cả người lái ) n Chỗ 05 8 Đường kính xi lanh mm 94 9 Hành trình piston mm 83 10 Dung tích xi lanh cc 1987 11 Công suất cực đại (Kwvph) 1395600 12 Mô men xoắn cực đại (Nmvph) 1894400 13 Tốc độ động cơ (kmh) 193 Bảng 3.2. Bảng giới thiệu về các hệ thống và các trang thiết bị của xe TOYOTA COROLLA ALTIS. TT Tên hệ thống, trang thiết bị Loại thiết bị 1 Hộp số 4 số tự động 2 Hệ thống treo Trước Kiểu McPherson Sau Thanh xoắn 3 Hệ thống phanh Trước Dĩa thông gió 15” Sau Dĩa 15” 4 Hệ thống lái Trợ lực thuỷ lực 5 Đèn trước Halogen 6 Đèn sau LED 7 Kính chiếu hậu Màu Cùng màu thân xe Gập điện CóKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 40 Tích hợp đèn bảo vệ Có 8 Hệ thống gạt nước mưa Gián đoạn, điều chỉnh bán thời gian 9 Tấm ốp hướng cản trước Có 10 Tấm ốp hướng gió sườn trái phải Có 11 Tấm ốp cản gió sau Có 12 Chụp ống xả mạ crôm Có 13 Tay lái Loại 3 chấu, bọc da có lẫy chuyển số Điều chỉnh 4 hướng Có 14 Các nút điều chỉnh Âm thanh Có Màn hình hiển thị đa thông tin Có 15 Bảng đồng hồ Loại Optrion 16 Cửa sổ điều chỉnh điện Có 17 Khoá cửa trung tâm Có 18 Khoá cửa từ xa Có 19 Tay nắm cần số ốp gỗ mạ bạc 20 Hệ thống âm thanh Loại AMFMMP3WMA 21 Hệ thống điều hoà nhiệt độ Chỉnh tay 22 Chất liệu ghế Da 23 Hàng ghế trước Trượt Có Ngả CóKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 41 Điều chỉnh độ cao mặt ghế Có 24 ABS với EBD Có 25 BA Có 26 Cảm biến lùi Có 27 Chốt an toàn cho trẻ em Có 28 Hệ thống chống trộm Có 29 Túi khí Có 30 Dây đai an toàn Có (tất cả các ghế) 31 Khung hấp thụ xung lực GOA Có . 4. HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. 4.1. Giới thiệu tổng quát về hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. + Hệ thốngs lái của ôtô Toyota Corolla Altis 2.0 là hệ thống lái có trợ lực. Cấu tạo của hệ thống lái bao gồm: vành tay lái, trục lái, các đăng truyền động, cơ cấu lái, bộ trợ lực thuỷ lực và dẫn động lái. Trên ôtô Toyota Corolla Altis 2.0 người ta bố trí cơ cấu lái và bộ trợ lực lái riêng thành hai cụm như trên sơ đồ hình 4.1. Phương án bố trí này có ưu điểm: Kết kấu cơ cấu lái nhỏ gọn Dễ bố trí bộ trợ lực lái Tăng tính thống nhất sản phẩm Giảm tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hệ thống láiKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 42 + Nhược điểm: Kết cấu kém cứng vững, chiều dài các đường ống lớn dẫn đến tăng khả năng dao động các bánh xe dẫn hướng. + Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm bớt lực điều khiển của người lái, làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng. Bộ trợ lực còn làm tăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó người lái đủ sức giữ tay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt. + Bơm trợ lực lái là loại bơm cánh gạt, được đặt trên thân động cơ và được truyền động từ trục khuỷu động cơ thông qua dây đai. + Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm nhẹ lực điều khiển của người lái, làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng. Bộ trợ lực còn làm tăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó người lái đủ sức giữ tay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt. + Tay lái có thể điều chỉnh theo 4 hướng: gật gù và xagần đến vị trí thích hợp làm tăng sự thoải mái cho người lái. + Cơ cấu lái là loại bánh răngthanh răng. Loại này có kết cấu nhỏ gọn, tỷ số truyền nhỏ, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản và hiệu suất cao. 8 7 6 5 9 10 11 13 14 18 16 15 23 24 17 25 12 4 26 1 3 2 20 19 22 21 Hình 4.1. Sơ đồ kết cấu hệ thống láiKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 43 1 Đai ốc hãm; 2 Khớp cầu; 3 Đòn quay đứng; 4 Đai ốc dầu; 5 Đường dầu từ bơm đến; 6 Đường dầu hồi về bình chứa; 7 Hộp điều khiển lái; 8 Vô lăng; 9 Trục lái; 10 Trục các đăng; 11 Khớp các đăng; 12 Đai ốc định vị trục van điều khiển; 13 Cơ cấu lái; 14 Gân tăng cứng; 15 Đường dầu nối giữa khoang phải xylanh với van xoay; 16 Đường dầu nối giữa khoang trái xylanh với van xoay; 17 Xylanh trợ lực; 18 Đai ốc dầu; 19 Thanh kéo ngang; 20 Thanh kéo bên; 21 Đai ốc hãm; 22 Bánh xe; 23 Puly; 24 Bơm; 25 Bình chứa dầu; 26 Đai ốc dầu. 4.1.1. Các thông số kỹ thuật chính của các chi tiết của hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. Dưới đây là bảng thông số kỹ thuật chính của các chi tiết trong hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 Bảng 4.1. Các thông số kỹ thuật chính của các chi tiết trong hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 STT Tên gọi Ký hiệu Giá trị Đơn vị 1 Bán kính vô lăng Rvl 195 mm 2 Tỷ số truyền cơ cấu lái ic 17,5 3 Tỷ số truyền động học iω 17,5 4 Tỷ số truyền động lực iF 17,3 5 Cơ cấu lái Đường kính vòng đỉnh bánh răng de 21 mm 6 Đường kính vòng chân bánh răng di 12 mm 7 Đường kính vòng chia bánh răng dc 17 mm 8 Số răng của bánh răng Z1 8 9 Góc riêng bánh răng β1 28 độKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 44 10 Chiều dài thanh răng lt 735 mm 11 Đường kính thanh răng dt 32 mm 12 Số răng trên thanh răng Z2 34 13 Góc nghiêng răng của thanh răng β2 5 độ 14 Môđun của thanh răng mt 2 mm 15 Môđun của bánh răng mb 2 mm 16 Đường kính vỏ ngoài xylanh trợ lực Dxl 58 mm 17 Đường kính pittông dp 50 mm 18 Chiều dày pittông b 8 mm 4.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. 4.2.1. Vành tay lái. 1 2 Hình 4.2. Vành tay lái 1 Vành trong vô lăng bằng thép; 2 Vành ngoài vô lăng bằng nhựa.Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 45 Hình 4.3. Hình ảnh chụp tổng thể vành tay lái + Chức năng: có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền cho trục lái. + Cấu tạo: vành tay lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS. có dạng hình tròn, với ba nan hoa được bố trí xung quanh vành trong của vành tay lái. Bán kính ngoài của vành tay lái là 195 mm. Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điều khiển còi, túi khí an toàn... Hình 4.4. Túi khí an toànKhảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 46 Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nylon phủ neoprene, được xếp lại và đặt trong phần giữa của vành tay lái. Khi xe đâm thẳng vào một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnh khắc để hình thành một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái.Túi khí an toàn chỉ được sử dụng một lần. Sau khi hoạt động túi khí phải được thay mới. 4.2.2. Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái TOYOTA COROLLA ALTIS. 8 7 6 5 4 3 2 1 9 10 11 12 13 14 Hình 4.5. Kết cấu trục lái 1 Đầu trục nối với vô lăng; 2 Vòng chặn; 3 Ổ bi; 4 Trục trượt; 5 Ống trượt trục; 6 Tấm hãm; 7 Vòng bi; 8 Trục chính; 9 Giá đỡ trên trục; 10 Khớp các đăng; 11 Trục các đăng; 12 Vòng chặn; 13 Bu lông hãm; 14 Cần khoá Trục lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng c