Luận văn: Phân tích hệ thống lái, treo xe Kia Morning 2012 & thiết kế mô hình

Phân tích chi tiết hệ thống lái, hệ thống treo Kia Morning 2012. Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý, cách bảo dưỡng và sửa chữa các hư hỏng thường gặp.

• Tác giả: Lê Thiện Triết
• Người hướng dẫn: Nguyễn Văn Thắng
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Khai thác hệ thống lái và hệ thống treo xe Kia Morning 2012. Thiết kế mô hình treo, phanh, cầu sau ô tô
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khái quát về hệ thống lái Kia Morning 2012

Hệ thống lái Kia Morning 2012 là một trong những thành phần quan trọng nhất của xe, chịu trách nhiệm điều khiển hướng đi và đảm bảo an toàn cho người lái. Hệ thống lái trợ lực điện EPS được trang bị trên dòng xe này giúp giảm sức lực và nâng cao trải nghiệm lái. Thiết kế của cơ cấu lái rack-pinion kết hợp với dẫn động lái 6 khâu tạo nên sự ổn định và chính xác khi vận hành. Hệ thống này không chỉ đơn thuần điều khiển mà còn tích hợp các tính năng an toàn hiện đại, đáp ứng nhu cầu lái xe an toàn và tiết kiệm năng lượng. Việc hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái điện EPS sẽ giúp chủ xe bảo dưỡng xe hiệu quả hơn.

1.1. Cơ cấu lái kiểu bánh răng thanh răng Rack Pinion

Cơ cấu rack-pinion là thiết kế tiêu chuẩn trên Kia Morning 2012, chuyển đổi chuyển động quay của vô lăng thành chuyển động tuyến tính để điều khiển bánh xe. Thiết kế này giúp tăng độ chính xác lái xe, giảm độ trễ phản ứng và cung cấp phản hồi tốt từ mặt đường. Hệ thống này bao gồm bánh răng nhỏ (pinion) được gắn trên trục lái và thanh răng (rack) kết nối với các cơ cấu dẫn động bánh trước, tạo nên sự liên kết trực tiếp giữa lái và bánh xe.

1.2. Hệ thống trợ lực lái điện EPS

Hệ thống EPS (Electric Power Steering) trên Kia Morning 2012 sử dụng động cơ điện để hỗ trợ lái, thay thế hoàn toàn trợ lực thủy lực truyền thống. Ưu điểm chính là tiết kiệm nhiên liệu, giảm phát thải khí thải và cải thiện độ ổn định. Nguyên lý hoạt động của EPS dựa trên việc cảm biến lực tác dụng lên vô lăng, sau đó điều khiển động cơ cung cấp lực hỗ trợ phù hợp, giúp giảm công sức lái xe trong các tình huống khác nhau.

II. Hệ thống treo Kia Morning 2012

Hệ thống treo trên Kia Morning 2012 được thiết kế hai cầu khác nhau để đạt hiệu suất tối ưu. Cầu trước sử dụng hệ thống treo độc lập Macpherson với thanh cân bằng ngang, trong khi cầu sau áp dụng hệ thống treo bán độc lập dầm xoắn. Những thành phần chính của hệ thống treo bao gồm lò xo, giảm chấn, các thanh ổn định và các khớp nối. Nhiệm vụ của hệ thống treo là hấp thụ những tác động từ mặt đường, duy trì sự thoải mái cho hành khách và đảm bảo sự ổn định của xe khi vận hành. Hệ thống này cũng giữ bánh xe tiếp xúc liên tục với mặt đường, góp phần nâng cao độ an toàn lái xe.

2.1. Hệ thống treo Macpherson ở cầu trước

Hệ thống treo Macpherson trên Kia Morning 2012 sử dụng cấu trúc đơn giản nhưng hiệu quả, gồm một chi tiết duy nhất (giảm chấn) tích hợp với lò xo cuộn. Thanh cân bằng ngang giúp kiểm soát sự chuyển động cạnh của thân xe khi quay. Ưu điểm chính là tiết kiệm không gian bên trong, giảm trọng lượng xe và chi phí sản xuất, nhược điểm là yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên để đảm bảo độ an toàn.

2.2. Hệ thống treo bán độc lập ở cầu sau

Hệ thống treo dầm xoắn ở cầu sau Kia Morning 2012 là loại treo bán độc lập, cho phép hai bánh sau có mức độ chuyển động phụ thuộc lẫn nhau. Dầm xoắn làm bằng thép cung cấp độ cứng mà vẫn cho phép uốn cong, giúp hấp thụ va đập tốt. Thiết kế này cân bằng giữa chi phí sản xuất, độ ổn định và tiện nghi lái xe, phù hợp với các dòng xe đô thị nhỏ gọn.

III. Bảo dưỡng hệ thống lái Kia Morning 2012

Bảo dưỡng hệ thống lái định kỳ là yếu tố thiết yếu để đảm bảo xe hoạt động an toàn và hiệu quả. Trên Kia Morning 2012, hệ thống lái trợ lực điện EPS yêu cầu sự chú ý đặc biệt trong quá trình bảo dưỡng. Các hư hỏng thường gặp bao gồm rò rỉ dầu phanh, hỏng các khớp nối, mòn vòng bi và sự lỏng lẻo của các chi tiết liên kết. Quy trình bảo dưỡng bắt đầu bằng kiểm tra trực quan, kiểm tra độ chơi vô lăng, kiểm tra áp suất và điều chỉnh các chi tiết nếu cần thiết. Việc thay dầu trợ lực lái, kiểm tra bộ lọc và vệ sinh các chi tiết cũng là những công việc quan trọng cần thực hiện định kỳ.

3.1. Các hư hỏng thường gặp của hệ thống lái

Những hư hỏng phổ biến trên hệ thống lái Kia Morning 2012 bao gồm: độ chơi vô lăng quá lớn, vô lăng khó lái hoặc cứng, có tiếng kêu khi quay vô lăng, và các cảm biến EPS bị lỗi. Các vấn đề này thường xuất phát từ lỗi điện tử, mòn các chi tiết cơ khí, hoặc rò rỉ dầu. Việc phát hiện sớm qua các tín hiệu cảnh báo sẽ giúp tránh các sự cố nguy hiểm.

3.2. Quy trình kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ

Quy trình kiểm tra hệ thống lái cần thực hiện theo lịch bảo dưỡng nhà sản xuất, thường là mỗi 10.000-15.000 km. Bắt đầu bằng kiểm tra máu (fluid check), kiểm tra các khớp nối, rồi lái xe thử nghiệm để đánh giá cảm giác lái. Bảo dưỡng định kỳ bao gồm thay dầu trợ lực, vệ sinh các chi tiết và điều chỉnh các thông số kỹ thuật nếu cần để đảm bảo an toàn tối đa.

IV. Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống treo Kia Morning 2012

Hệ thống treo trên Kia Morning 2012 yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên để duy trì hiệu suất và an toàn lái xe. Các hư hỏng thường gặp bao gồm giảm chấn mòn, lò xo bị gãy, các khớp trụ và chốt bạc bị lỏng hoặc hỏng. Dấu hiệu hư hỏng của hệ thống treo là xe bị rung giật khi vận hành, có tiếng ồn từ dưới gầm, hoặc xe có xu hướng lệch sang một bên. Quy trình bảo dưỡng bắt đầu với kiểm tra trực quan các chi tiết treo, kiểm tra độ sâu gai lốp, và lái xe thử để phát hiện bất thường. Các công việc sửa chữa có thể bao gồm thay thế lò xo, giảm chấn, hoặc các chi tiết liên kết như chốt cầu và vòng xi.

4.1. Hư hỏng và triệu chứng thường gặp

Các triệu chứng hư hỏng của hệ thống treo trên Kia Morning 2012 bao gồm: tiếng kêu kích kích khi qua các ổ gà, xe bị rung lắc và không ổn định khi quay, hoặc xe lún xuống một phía. Nguyên nhân thường là từ giảm chấn mòn mỏi, lò xo yếu, hoặc các khớp nối bị lỏng. Việc phát hiện kịp thời sẽ ngăn chặn tình trạng xấu đi và bảo vệ an toàn cho những người trên xe.

4.2. Trình tự tháo lắp và sửa chữa chi tiết

Trình tự tháo-lắp các chi tiết hệ thống treo cần tuân thủ theo hướng dẫn kỹ thuật nhà sản xuất. Bắt đầu bằng tháo bánh xe, sau đó tháo các chi tiết từ dưới lên trên theo thứ tự. Sửa chữa chi tiết như giảm chấn, lò xo hoặc chốt trụ cần thực hiện bởi những người có kỹ năng chuyên môn. Sau khi thay thế, cần kiểm tra lại các khớp nối, đảm bảo chúng được nối chặt và an toàn trước khi vận hành xe.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG LÁI VÀ HỆ THỐNG TREO CỦA XE Ô TÔ CON 1.1 Khái quát tổng quan về hệ thống lái trên xe ô tô con 1.1 Nhiệm vụ của hệ thống lái Hệ thống lái của ô tô dùng để điều khiển chuyển động của ô tô nhờ quay các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ô tô khi cần thiết.1 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điện 1.2 Cấu tạo của hệ thống lái - Trục lái: Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái chính được làm thon nhỏ, xẻ hình răng cưa và vô lăng được bắt vào trục lái bằng một đai ốc. Trong trục lái có một cơ cấu hấp thu va đập. Cơ cấu này sẽ hấp thu lực đẩy tác động lên người lái khi xe bị tai nạn.

Trục lái được gá với thân xe qua một giá đỡ kiểu dễ vỡ do vậy khi xe bị đâm trục lái có thể dễ dàng bị phá sập. Trang 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: LÊ THIỆN TRIẾT Đầu dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp nối mềm hoặc khớp các đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng. Cùng với cơ cấu hấp thụ va đập, trục lái chính trên một số xe còn có thế có một số kết cấu dùng để khống chế và điều chỉnh hệ thống lái: ví dụ cơ cấu khoá tay lái, cơ cấu tay lái nghiêng, cơ cấu trượt tay lái. - Cơ cấu hấp thụ va đập: Khi xe bị va chạm mạnh từ phía trước, cơ cấu này giúp người lái tránh được thương tích do trục lái chính gây ra bằng 2 cách: gãy tại thời điểm xe bị đâm (va đập sơ cấp); và giảm va đập thứ cấp tác động lên cơ thể người lái khi cơ thể người lái bị xô vào vô lăng do quán tính.

Trục lái hấp thụ va đập được phân loại như sau: + Kiểu giá đỡ uốn + Kiểu bi +Kiểu cao su silicôn +Kiểu ăn khớp +Kiểu ống xếp Do được thiết kế để hấp thụ va đập theo phương dọc trục nên khi tháo rời vô lăng không được dùng búa gõ vào trục lái chính vì có thể làm gãy các chốt trong cơ cấu hấp thụ va đập, thay vì đó nên sử dụng các bộ dụng cụ chuyên dùng (tools) để tháo ra. Và khi bị vỡ kết cấu không thể dùng lại hay sữa chữa mà chỉ có thay thế hoàn toàn bằng cái mới. - Cơ cấu khóa tay lái (hay ổ khóa): là cơ cấu dùng để khóa vô lăng để chống trộm bằng cách khóa trục lái chính vào ống trục lái khi rút chìa khóa ra ngoài. Chỉ dùng đối với các xe có hộp số sàn không dùng cho xe có hộp số tự động có cơ cấu khóa chuyển số.

Có hai loại cơ cấu khóa lái trên các ô tô hiện nay: + Ổ khóa điện loại bấm nút + Ổ khóa điện loại ấn: dùng chìa khóa cơ để cắm vào khi khởi động Về nguyên lý hoạt động: Trang 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: LÊ THIỆN TRIẾT - Khi chìa khoá điện ở vị trí ACC hoặc ON: thì cữ chặn khoá và thanh khoá bị cam của trục cam đẩy sang phải. Cần nhả khoá sẽ tụt vào rãnh trong cữ chặn khoá ngăn cữ chặn khoá và thanh khoá dịch chuyển sang trái và do vậy ngăn việc khoá vô lăng trong khi xe đang chạy. - Khi chìa khoá điện chuyển từ vị trí ON sang ACC (tắt động cơ) thì cần nhả khoá sẽ đập vào mép trái của rãnh trong cữ chặn khoá, ngăn cữ chặn khoá và thanh khoá dịch chuyển sang trái (và do vậy ngăn việc khoá vô lăng) - Khi khoá điện ở vị trí ACC : Khi chìa khoá điện không bị ấn vào trong khi khoá đang ở vị trí ACC, tấm đẩy sẽ bị lò xo phản hồi của rô to ổ khoá đẩy ra ngoài. Do đó, tấm chặn nhô ra ngoài và va vào thân khoá ngăn rô to và chìa khoá điện xoay về vị trí Khoá.

- Khi chuyển khoá điện từ ACC sang LOCK : Khi ta ấn chìa khoá vào trong khi ở vị trí ACC, rô to và tấm đẩy cũng bị đẩy vào. Phần trên của tấm chặn sẽ nhô lên vách chéo của rãnh trong tấm đẩy và phần thấp hơn của tấm đẩy chuyển động vào trong trục cam. Chìa khoá điện, tấm đẩy và trục cam sẽ tự do xoay theo một khối thống nhất từ vị trí ACC tới vị trí LOCK. Tuy nhiên do đầu của cần nhả khoá vẫn bị chìa khoá giữ xuống, cữ chặn khoá và thanh khoá không thể dịch chuyển được sang trái.

- Khi rút chìa khoá điện ra khỏi ổ khoá, cần nhả khoá tách ra khỏi (dịch chuyển lên) cữ chặn khoá, và thanh khoá sẽ chui vào rãnh trục lái chính và khoá trục lái chính. Trang 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: LÊ THIỆN TRIẾT Hình 1.2 Vị trí đặt và cấu tạo của cơ cấu khóa lái - Cơ cấu lái: (cơ cấu giảm tốc) là bộ giảm tốc có tác dụng đảm bảo tăng mô men điều khiển hướng chuyển động của người lái đến bánh xe dẫn hướng và có nhiệm vụ truyền và thay đổi hướng của lực trục lái Một số loại cơ cấu lái điển hình: + Trục vít – cung răng + Trục vít – con lăn + Trục vít – chốt quay + Bánh răng – thanh răng Trang 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: LÊ THIỆN TRIẾT Hình 1.3 Cơ cấu lái dạng Bánh răng – thanh răng - Hệ dẫn động lái: là sự kết hợp giữa các thanh nối và tay đòn để truyền chuyển động của cơ cấu lái tới các bánh xe trái và phải. Thanh dẫn động lái phải truyền chính xác chuyển động của vô lăng lên các bánh trước khi chúng chuyển động lên xuống trong khi xe chạy. Cấu tạo thanh dẫn động lái gồm các bộ phận: vô lăng, các đòn dẫn động cơ cấu lái và các đòn dẫn động từ cơ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng - Hình thang lái: gồm các chi tiết vành tay lái, trục lái, các đòn quay, thanh kéo dọc và hình thang lái.

Có nhiệm vụ truyền lực từ vô lăng xuống cơ cấu lái rồi xuống bánh xe dẫn hướng làm thay đổi hướng chuyển động cũng như giữ thẳng.4 Hình thang lái của hệ thống lái Trang 5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: LÊ THIỆN TRIẾT 1.3 Yêu cầu đối với hệ thống lái - Đảm bảo động lực học chuyển động và quay vòng của xe: Đảm bảo độ ổn định của bánh xe dẫn hướng, và tự trả về trạng thái chuyển động thẳng ban đầu sau khi thực hiện quay vòng. - Lực điều khiển phải nhẹ nhàng và phải tỉ lệ với mô men cản mặt đường: mô men cản lớn thì lực điều khiển phải lớn và ngược lại. - Tránh được các lực va đập từ mặt đường ảnh hưởng đến vành tay lái. - Giữ được tính ổn định khi chuyển động thẳng.

- Đảm bảo thiết kế không quá phức tạp, quá to gây cản trở tăng trọng lượng xe, và giá thành phải phù hợp kèm theo độ ổn định và tin cậy cao.4 Các loại trợ lực lái phổ biến hiện nay trên hệ thống lái ô tô con Để có cảm giác lái thoải mái nhất thì ngày nay người ta đã cải tiến thêm vào hệ thống lái những loại trợ lực nhằm giảm lực điều khiển từ người lái đến bánh xe. Có những loại trợ lực lái trong ngày nay: trợ lực khí nén, trợ lực thủy lực, trợ lực điện. Ngoài ra gần đây đã có hệ thống trợ lực Steer by Wire trên mẫu xe Infiniti Q50.1 Hệ thống lái trợ lực bằng thủy lực Trợ lực lái thủy lực là một thiết bị thủy lực đòi hỏi áp suất cao, thiết bị này sử dụng lực từ động cơ để dẫn động bơm trợ lực lái tạo ra áp suất thủy lực. Và trên ô tô có trợ lực này thường sử dụng bơm kiểu cánh gạt.

Cấu tạo - Máy bơm thủy lực: được làm bằng gang, thân bơm được thiết kế có các đường dẫn dầu, cửa dầu vào và ra. Hai đầu có gối đỡ trục rotor là các vòng bi. Trang 6 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: LÊ THIỆN TRIẾT Hình 1.5 Bơm trợ lực lái thủy lực - Bình chứa: Bình chứa cung cấp dầu trợ lực lái (dầu theo tiêu chuẩn DOT, thường là Dot3 hoặc Dot4), được lắp gần máy bơm thủy lực, nếu không được lắp trực tiếp với máy bơm thì sẽ được nối với bơm bằng hai đường dẫn).6 Bình dầu trợ lực lái - Rô tơ: Trên các rô tơ có xẻ rãnh song song với trục, nên các rãnh đó lắp các cánh gạt. Các cánh gạt này trượt tự do trong rãnh của rô to.

Khi rô tô quay, do lực ly tâm, các cánh này văng ra tỳ sát vào xilanh bơm và gạt dầu từ khoang nạp sang khoang xả của bơm. - Trục bơm: Được lắp trên hai vòng bi, đầu trục có vị trí lắp puly dẫn động. Puly được khóa chặt bằng đai ốc. - Van điều khiển lưu lượng Van điều khiển lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu từ bơm tới xilanh lực, duy trì lưu lượng không đổi mà không phụ thuộc tốc độ bơm (v/ph).

Do lưu lượng của bơm cánh gạt tăng tỷ lệ với tốc độ động cơ, mức độ trợ lực lái tạo bởi pittông lực của cơ cấu lái phụ thuộc vào lượng dầu từ bơm. Khi tốc độ bơm tăng thì lưu lượng dầu tăng và tạo ra mức độ trợ lực lớn làm giảm nhẹ lực lái. Nói cách khác, lực đánh lái thay đổi theo tốc độ động cơ gây ảnh hưởng đến tính ổn định lái. Vì vậy cần phải duy trì một lượng dầu cung cấp từ bơm không đổi, không phụ thuộc vào tốc độ động cơ.

Van điều khiển lưu lượng thực hiện yêu cầu này. Để thực hiện được nhiệm vụ này, người ta sử dụng một ống điều khiển để giảm lưu lượng dầu khi tốc độ bơm đạt đến một giá trị nhất định. Trợ lực lái này được gọi là trợ lực lái kiểu tốc độ (RPM) hay trợ lực lái kiểu cảm biến. Nó tạo ra một lực lái phù hợp ngay cả khi xe chạy Trang 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: LÊ THIỆN TRIẾT ở tốc độ cao.

Khi tốc độ động cơ tăng thì lưu lượng dầu của bơm tăng nhưng lượng dầu đưa đến xilanh lực lại giảm. Có ba loại van điều khiển lưu lượng: + Loại van cánh, + Loại van quay + Loại van ống (van ngăn kéo).7 Xe có trợ lực lái thủy lực Trang 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: LÊ THIỆN TRIẾT b. Nguyên lý làm việc của trợ lực lái thủy lực Hình 1.