CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 1. Mục đích, ý nghĩa đề tài Để đảm bảo được tính an toàn khi điều khiển ô tô trên đường, người điều khiển phải thông thạo các thao tác điều khiển và được trang bị kinh nghiệm xử lí. Mặt khác, để đáp ứng được các thao tác đó cho người điều khiển, đòi hỏi rằng ôtô phải đảm bảo được các tính năng an toàn cao. Mà hệ thống lái chính là một bộ phận quan trọng để đảm bảo tính năng an toàn đó.
Việc chuyển hướng hay quay vòng của ôtô khi gặp các chướng ngại vật trên đường yêu cầu hệ thống lái phải được làm việc một cách chuẩn xác. Tính ổn định của hệ thống lái phụ thuộc lớn vào phần công tác bảo dưỡng sửa chữa. Muốn đảm bảo được vấn đề này thì người kỉ sư kỹ thuật cần phải nắm rỏ kết cấu và nguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái. Đề tài: Khai thác và phân tích hệ thống lái ôtô Toyota Fortuner 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. - Phân tích kết cấu hệ thống lái. - Bảo dưỡng sửa chữa. Các nội dung trên được trình bày theo các phần, nhằm mục đích khai thác nghiên cứu kết cấu và nguyên lí hoạt động cũng như công dụng, yêu cầu, phân loại của các chi tiết cũng như từng bộ phận.
Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từng bộ phận đến quá trình hoạt động cũng như các thông số kỹ thuật, nhằm đảm bảo cho ôtô vận hành một cách an toàn trên đường. Ngoài ra đề tài còn đề cập đến việc bảo dưỡng sửa chữa một số vấn đề hư hỏng hay gặp của hệ thống lái. Đề tài này còn có thể giúp các cơ sở hình thành các tài liệu tham khảo, giúp cho bạn đọc hiểu biết thêm về hệ thống lái của ôtô. Đặc biệt là ô tô Toyota Fortuner.
1 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Minh Tâm 1. Lý thuyết chung về hệ thống lái 1. Công dụng, yêu cầu, phân loại. Công dụng Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu cho phép ôtô máy kéo thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết và chuyển động theo một hướng xác định nào đó theo yêu cầu cơ động của xe.
Yêu cầu Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau: - Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định: + 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: 2 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Minh Tâm + 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 được tỷ lệ giữa mô men quay các bánh xe dẫn hướng và lực tác dụng lên vô lăng (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.
Phân loại -Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra: + Vô lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) được dùng cho những nước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,. + Vô lăng bố trí bên phải: được 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 được 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 - Con lăn; Trục vít - Chốt quay; Thanh răng liên hợp; Bánh răng - Thanh răng; (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 trợ lái, chia ra: Trợ lực thuỷ lực; Trợ lực khí (khi nén hoặc chân không); Trợ lực điện; Trợ lực 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 trợ lực lái. 3 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Minh Tâm 1. Liên kết giữa hệ thống lái với hệ thống treo và hệ thống phanh 1. Hệ thống lái với hệ thống treo độc lập Treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu nến (macpherson), kích thước đòn treo trên của hệ thống treo này giảm về bằng 0.
Đầu trong đòn treo dưới được liên kết bản lề với dầm ôtô, đầu ngoài được liên kết với trục khớp nối dẫn hướng mà điểm liên kết nằm trên đường tâm của trụ xoay đứng. Đầu trên ống giảm chấn thuỷ lực liên kết với gối tựa trên vỏ ôtô. Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tì vào gối tựa trên vỏ ôtô. Vì đòn treo dưới của xe Toyota Fortuner chỉ có một thanh nén nên được bố trí thêm một thanh giằng ổn định.
Mặc khác đây là bánh xe dẫn hướng nên trụ đứng là vỏ giảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi xe quay vòng. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 1-Vô lăng; 2-Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4-Trục 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 lái với hệ thống treo phụ thuộc Hệ thống treo sau là hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi là lò xo trụ, vì lò xo trụ chỉ có khả năng chịu lực theo phương thẳng đứng nên ngoài lò xo trụ phải bố trí các phần tử hướng. 4 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Minh Tâm Hình 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. Mối liên hệ giữa hệ thống phanh – lái – treo. Hệ thống treo là cơ cấu nối giữa thân xe và các bánh xe, toàn bộ lực tác dụng lên bánh xe khi xe chạy đều 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 vỏ xe, đảm bảo độ ổn định, xe chuyển động êm dịu.
Ngoài ra hệ thống treo còn có tác dụng cùng với hệ thống lái đảm bảo khả năng quay vòng xe, điều chỉnh tay lái và điều chỉnh góc đặt bánh xe trước. Bên cạnh việc hệ thống lái và treo hoạt động ổn định cũng giúp quá trình thực hiện phanh diễn ra êm dịu và chính xác, đáp ứng được yêu cầu an toàn của hệ thống phanh, không bị trượt hoặc lệch trong quá trình phanh. Ngoài ra, hệ thống treo còn giúp đảm bảo độ bám và ma sát của bánh xe với mặt đường. Nhờ đó, xe có thể linh hoạt trong mọi tình huống như phanh, vào cua, tăng tốc hay chuyển hướng.
Đây là bộ phận giúp xe có thể vận hành êm ái, ổn định, đảm bảo an toàn và thoải mái nhất cho người ngồi trong xe. Vì vậy để 1 chiếc xe hoạt động ổn định cần phải đảm bảo cả 3 hệ thống phanh - lái - treo có sự liên kết chặt chẽ với nhau. 5 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Minh Tâm 1. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái Hình 1.
Một số bộ phận của hệ thống lái 1. Vô lăng Vô lăng hay còn gọi là vành tay 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 để điều khiển các hướng di chuyển của xe. Tuỳ theo sự thuận tiện khi lái mà các nan hoa có thể được bố trí đối xứng hoặc không đối xứng, đều hay không đều. Ngoài chức năng điều khiển, vành tay lái là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điều khiển còi, túi khí an toàn.vv Phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chổ ngồi của người lái mà bán kính vô lăng sẽ có kích cỡ khác nhau, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải và xe khách cở lớn).
Trục lái Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vô lăng đến cơ cấu lái. Góc nghiêng của vô lăng được quyết định bởi độ nghiêng của trục lái, góc nghiêng vô lăng ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển. 6 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Minh Tâm 1. 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.
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. 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.