Giáo trình Hệ thống truyền động trên ô tô - Bài 3: Hệ thống lái

ực lái thích hợp • Phục hồi vị trí êm • Giảm thiểu truyền các chấn động từ mặt đường lên vô lăng 3.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU LÀM VIỆC 3.1.3 PHÂN LOẠI Theo bố trí vành tay lái: • Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (Tay lái thuận) • Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (Tay lái nghịch) 3.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU LÀM VIỆC 3.1.3 PHÂN LOẠI Theo số lượng bánh dẫn hướng: • Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước. • Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở hai cầu. • Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu. 3.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU LÀM VIỆC 3.1.3 PHÂN LOẠI Theo kết cấu và nguyên lý của cơ cấu lái: • Cơ cấu lái loại trục vít – cung răng; • Cơ cấu lái loại trục vít – con lăn; • Cơ cấu lái loại đai ốc bi (bi tuần hoàn); • Cơ cấu lái loại trục vít – thanh răng 3.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU LÀM VIỆC 3.1.3 PHÂN LOẠI: Theo kết cấu bộ trợ lực • Loại trợ lực bằng khí nén. • Loại trợ lực bằng thủy lực. • Loại trợ lực bằng điện • Loại trợ lực liên hợp. 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.1 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CHUNG • Hệ thống lái bao gồm các bộ phận: • Vô lăng: điều khiển hoạt động lái • Trục lái: kết nối vô lăng với cơ cấu lái • Cơ cấu lái: chuyển đổi moment đánh lái và góc quay từ vô lăng , truyền tới bánh xe thông qua thanh dẫn động lái • Hệ dẫn động lái: gồm các thanh truyền và tay đòn, truyền chuyển động của cơ cấu lái tới các bánh dẫn hướng trái và phải 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.2 VÔ LĂNG • Vô lăng thường có dạng tròn, được gắn và trục lái để kết nối với phần còn lại hệ thống lái • Là bộ phận trong hệ thống lái tiếp nhận điều khiển trực tiếp từ người lái, được sử dụng trong hệ thống lái ô tô du lịch và thương mại • Ngoài ra, trên vô lăng còn bố trí túi khí, công tắc còi và các công tắc điều khiển khác. 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI • Trôc l¸i bao gåm: • Trôc l¸i chÝnh truyÒn chuyÓn ®éng quay cña v« lăng tíi c¬ cÊu l¸I • Ống ®ì trôc l¸i ®Ó cè ®Þnh trôc l¸i chÝnh vµo th©n xe. • Trong trôc l¸i cã mét c¬ cÊu hÊp thu va ®Ëp t¸c ®éng lªn ngưêi l¸i khi xe bÞ tai n¹n. • Trôc l¸i chÝnh cßn cã thể có mét sè kÕt cÊu dïng ®Ó khèng chÕ vµ ®iÒu chØnh hÖ thèng l¸i: c¬ cÊu kho¸ tay l¸i, c¬ cÊu tay l¸i nghiªng, c¬ cÊu trưît tay l¸i 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI 3.2.3.1 C¬ cÊu hÊp thô va ®Ëp • Khi xe bÞ ®©m, c¬ cÊu nµy gióp ngưêi l¸i tr¸nh thư¬ng tÝch do trôc l¸i chÝnh g©y ra b»ng 2 c¸ch: • G·y t¹i thêi ®iÓm xe bÞ ®©m (va ®Ëp s¬ cÊp) • Gi¶m va ®Ëp thø cÊp t¸c ®éng lªn c¬ thÓ ngưêi l¸i khi c¬ thÓ ngưêi l¸i bÞ x« vµo v« lăng do qu¸n tÝnh. 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI 3.2.3.1 C¬ cÊu hÊp thô va ®Ëp • Trôc l¸i hÊp thô va ®Ëp ®ưîc ph©n lo¹i như sau: • KiÓu gi¸ ®ì uèn • KiÓu bi • KiÓu cao su silic«n • KiÓu ăn khíp • KiÓu èng xÕp 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI 3.2.3.1 C¬ cÊu hÊp thô va ®Ëp kiểu gi¸ ®ì uèn 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI 3.2.3.2 Cơ cấu nghiêng vô lăng 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI 3.2.3.2 Cơ cấu nghiêng vô lăng 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI 3.2.3.3 Cơ cấu trượt vô lăng 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI 3.2.3.4 C¬ cÊu kho¸ tay l¸i 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI 3.2.3.4 C¬ cÊu kho¸ tay l¸i • Ổ khóa điện loại ấn: 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI • Ổ khóa điện loại ấn: 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI • Ổ khóa điện loại ấn: 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI • Ổ khóa điện loại ấn: 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 TRỤC LÁI • Ổ khóa điện loại ấn: 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.4 CƠ CẤU LÁI THÔNG THƯỜNG • Cơ cấu lái loại trục vít – thanh răng; • Cơ cấu lái loại đai ốc bi (bi tuần hoàn); • Cơ cấu lái loại trục vít – cung răng; • Cơ cấu lái loại trục vít – con lăn; 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.4.1 Loại trục vít – thanh răng 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.4.1 Loại trục vít – thanh răng 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.4.2 Loại bi tuần hoàn 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.4.3 Loại trục vít – bánh vít • 1-Vô lăng, 2-Trục lái • 3-Trục vít, 4-Bánh vít dạng hình quạt • 5-Đòn quay đứng, 6-Thanh kéo dọc, • 7-Đòn quay ngang, 8-Mặt bích, • 9-Thanh nối, 10-Thanh ngang • 11-Cầu trước hay dầm đỡ, 12-Trục ( trụ ) đứng) • 13-Trục hay ngỗng trục của bánh xe dẫn hướng 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.4.3 Loại trục vít – bánh vít • Khi người lái quay vô lăng, qua cơ cấu lái (trục vít 3 và bánh răng hình quạt 4), đòn quay 5, thanh kéo dọc 6, đòn quay ngang 7, làm cho mặt bích 8 và trục của bánh xe 13 ở bên trái quay quanh trục đứng 12 theo chiều quay của vô lăng,đồng thời qua thanh nối 9 và thanh ngang hay đòn đẩy 10, làm cho mặt bích và trục của bánh xe dẫn hướng bên phải cũng theo chiều quay của vô lăng. 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.4.3 Loại trục vít – con lăn • 1 - Trục chủ động, 2 - Vỏ cơ cấu lái. • 3, 13 - Trục vít lõm, 4 - Đệm điều chỉnh. • 5 - Nắp dưới, 6 - Trục con lăn • 7 - Con lăn, 8, 10 - Trục bị động. • 9 - Bạc trục bị động, 11 - Ốc đổ dầu. • 12 - Nắp. 14 - Đòn quay. 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.4.3 Loại trục vít – con lăn • Khi trục chủ động (1) quay làm trục vít lõm (3) quay theo. Do trục vít lõm (3) ăn khớp với con lăn (7) nên làm nó quay theo làm toàn bộ nạng (8) quay về hai phía tuỳ theo chiều quay của trục lái (1). Trục bị động (8) quay làm làm đòn quay đứng (14) quay theo và tác động vào cơ cấu dẫn động lái. 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.5 DẪN ĐỘNG LÁI 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.5 DẪN ĐỘNG LÁI • Hệ dẫn động lái gồm các bộ phận sau: • Thanh nối • Đầu thanh nối • Đòn cam lái • Đòn quay (loại bi tuần hoàn) • Thanh ngang (loại bi tuần hoàn) • Cam lái (loại bi tuần hoàn) • Tay đòn trung gian (loại bi tuần hoàn) • Thanh kéo (loại bi tuần hoàn) 3.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.6 HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.6.1 Hệ thống lái không trợ lực 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực Ngày nay càng nhiều ô tô trang bị hệ thống lái có trợ lực, kể cả xe tải và xe du lịch. Bộ trợ lực có nhiệm vụ sau: • Giảm lực quay vô lăng cho người lái • Bảo đảm chuyển động an toàn khi có sự số lớn ở bánh xe dẫn hướng • Giảm lực va đập từ bánh xe lên vành tay lái. 3.2.6 HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • Hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực về căn bản giống như một hệ thống lái thường, chỉ có thêm bộ trợ lực. Bộ trợ lực lái thủy lực có kết cấu nhỏ gọn, là hệ thống tự điều khiển khép kín bao gồm: • Bơm trợ lực lái • Van điều khiển • Xy lanh trợ lực lái. 3.2.6 HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI • Bơm thủy lực là nguồn cung cấp năng lượng cho bộ phận trợ lực lái. Bơm thuỷ lực thường dùng loại bơm kiểu rôto phiến gạt và được dẫn động bằng dây đai từ puly trục khuỷu. • Bơm có các phần chính là thân bơm, bình chứa và van điều khiển lưu lượng. 3.2.6 HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI 3.2.6 HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI 3.2.6 HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI 3.2.6 HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI • Hoạt động: • Bơm trợ lực lái 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI • Hoạt động: • Bơm trợ lực lái • Van điều khiển lưu lượng 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI • Hoạt động: • Bơm trợ lực lái • Van điều khiển lưu lượng • Ở tốc độ thấp 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI • Hoạt động: • Bơm trợ lực lái • Van điều khiển lưu lượng • Ở tốc độ thấp • Ở tốc độ trung bình 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI • Hoạt động: • Bơm trợ lực lái • Van điều khiển lưu lượng • Ở tốc độ thấp • Ở tốc độ trung bình • Ở tốc độ cao 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • BƠM TRỢ LỰC LÁI • Hoạt động: • Bơm trợ lực lái • Van điều khiển lưu lượng • Ở tốc độ thấp • Ở tốc độ trung bình • Ở tốc độ cao • Van an toàn 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • VAN ĐIỀU KHIỂN 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • VAN ĐIỀU KHIỂN LOẠI VAN QUAY • Cấu tạo 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • VAN ĐIỀU KHIỂN LOẠI VAN QUAY • Cấu tạo • Hoạt động 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • VAN ĐIỀU KHIỂN LOẠI VAN QUAY • Cấu tạo • Hoạt động • Ở vị trí trung gian 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • VAN ĐIỀU KHIỂN LOẠI VAN QUAY • Cấu tạo • Hoạt động • Ở vị trí trung gian • Khi xe quay phải 3.2.6.2 Hệ thống lái có trợ lực • VAN ĐIỀU KHIỂN LOẠI VAN QUAY • Cấu tạo • Hoạt động • Ở vị trí trung gian • Khi xe quay phải • Khi xe quay trái 3.3 HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (EPS) 3.3.1 HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ EPS LÀ GÌ? • EPS tạo moment trợ lực nhờ motor vận hành lái và giảm lực đánh lái. • Trợ lực lái thủy lực sử dụng công suất động cơ để tạo áp suất thủy lực và tạo moment trợ lực. EPS sử dụng motor điện nên không cần công suất động cơ và làm cho việc tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn 3.3 HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (EPS) 3.3.2 ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ EPS Trợ lực lái thủy lực Trợ lực lái điện Xe chạy càng nhanh tốc độ bơm thủy lực càng mạnh tay lái trở nên rất nhạy, dễ mất kiểm soát Mức độ trợ lực luôn thích hợp dựa vào cảm biến tốc độ và moment Phức tạp hơn, nặng hơn và chiếm không gian nhiều Nhỏ, gọn, dễ bố trí Bơm thủy lực phải hoạt động liên tục đòi hỏi động cơ cũng phải hoạt động liên tục. Chỉ khi đánh lái động cơ điện mới hoạt động nhờ ngồn điện cung cấp từ ắc quy Kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ Ít phải kiểm tra, sửa chữa Cảm giác lái chân thực hơn Sự phát triển mạnh của EPS ngày nay giúp cảm giác lái ngày một chân thực Chi phí sửa chữa thấp Khó sửa chữa, thường phải thay toàn bộ nên chi phí cao 3.3 HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (EPS) 3.3.2 ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ EPS • Hệ thống lái trợ lực điện sử dụng một mô-tơ điện để đẩy thanh răng của hệ thống lái khi xe được đánh lái, không sử dụng sức mạnh động cơ để hoạt động giúp manh đến khả năng tiết kiệm nhiên liệu từ 2-3% cho xe khi vận hành. • Kết cấu thiết kế đơn giản, có trợ lượng nhẹ hơn so với trợ lực lái thuỷ lực. Dễ dàng sửa chữa hơn (nhưng chi phí lại cao hơn) • Hệ thống lái trợ lực điện cho tay lái nhẹ nhang hơn khi xe chạy ở tốc độ thấp mang đến sự thoải mái cho người lái • Tay lái trợ lực điện nặng hơn và cho cảm giác thật hơn khi chạy ở tốc dộ cao, mang đến cảm giác an toàn và ổn định cho xe • Hệ thống lái trợ lực điện không sử dụng dầu thuỷ lực nên thân thiện với môi trường. 3.3 HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (EPS) 3.3.3 CẤU TẠO HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ EPS a. ECU EPS • ECU EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến, đánh giá tình trạng xe và quyết định dòng điện cần đưa vao motor điện để trợ lực. 3.3 HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (EPS) 3.3.3 CẤU TẠO HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ EPS b. CẢM BIẾN MOMENT • Khi người lái điều khiển vô lăng, moment lái tác dụng lên trục sơ cấp cảm biến thông qua trục lái chính • Vòng phát hiện 1 và 2 được bố trí trên trục sơ cấp (phía vô lăng), vòng 3 bố trí trên trục thứ cấp (phía cơ cấu lái), có cuộn dây phát hiện đặt ở vòng ngoài • Trục sơ cấp và thứ cấp nối với nhau bằng thanh xoắn. 3.3 HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (EPS) 3.3.3 CẤU TẠO HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ EPS b. CẢM BIẾN MOMENT • Khi tạo ra moment lái, thanh xoắn bị xoắn, tọa độ lệch pha giữa vòng 2 và 3. • Dựa vào độ lệch pha này, một tín hiệu điện áp tỉ lệ với moment được gửi về ECU • Dựa trên tín hiệu này, ECU tính toán moment trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động motor. 3.3 HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (EPS) 3.3.3 CẤU TẠO HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ EPS c. MOTOR ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CƠ CẤU GIẢM TỐC • Mtor DC gồm rotor, stator và trục chính, cơ cấu giảm tốc gồm trục vít và bánh vít • Moment do rotor tạo ra truyền tới cơ cấu giảm tốc, sau đó truyền tới trục lái. 3.3 HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (EPS) 3.3.3 CẤU TẠO HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ EPS d. ECU ABS: Tín hiệu tốc độ xe được đưa tới ECU EPS e. ECU động cơ: Tín hiệu tốc độ động cơ được đưa tới ECU EPS f. Đồng hồ tableau: trong trường hợp có sự cố trong hệ thống, đèn báo bật sáng 3.4 CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP Hiện tượng Nguyên nhân Kiểm tra, sửa chữa 1. Tay lái nặng Hệ thống trợ lực hỏng Xem sổ tay hướng dẫn để kiểm tra sửa chữa Áp suất hơi của các lốp xe dẫn hướng không đủ hoặc không đều Bơm đủ hơi Các chi tiết ma sát của hệ thống thiếu dầu mỡ bôi trơn Bổ sung dầu mỡ bôi trơn hộp tay lái và các khớp nối Chốt khớp chuyển hướng nghiêng về phía sau nhiều quá Điều chỉnh lại cho đúng quy định Khung xe bị cong Sửa chữa, nắn thẳng lại 2. Độ rơ vành tay lái quá lớn Độ rơ quá lớn ở hộp tay lái, ở các thanh nối, mòn các khớp cầu Điều chỉnh và thay chi tiết mòn Mòn ổ bi bánh xe dẫn hướng Điều chỉnh lại độ rơ 3.4 CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP Hiện tượng Nguyên nhân Kiểm tra, sửa chữa 3. Xe lạng sang hai bên Các thanh nối, khớp cầu và hộp tay lái có độ rơ lớn Điều chỉnh hoặc thay mới các chi tiết nếu cần Độ chụm bánh xe âm Điều chỉnh lại cho đúng Các thanh nối bị cong Nắn lại hình dạng ban đầu Áp suất lốp bánh xe dẫn hướng không đủ hoặc không đều Bơm đủ áp suất 4. Xe luôn lạng về một bên Áp suất lốp bánh xe dẫn hướng không đều Bơm đủ áp suất Độ nghiêng ngang và nghiêng dọc của chốt khớp chuyển hướng của hai bánh xe không đều Điều chỉnh lại cho bằng nhau và đúng tiêu chuẩn kỹ thuật Ổ bi bánh xe chặt Điều chỉnh lại hoặc thay chi tiết mòn hỏng 3.4 CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP Hiện tượng Nguyên nhân Kiểm tra, sửa chữa 5. Đầu xe lắc qua lại Áp suất lốp bánh xe dẫn hướng không đủ hoặc không đều Bơm hơi đủ áp suất Lỏng, rơ ở các thanh nối và hộp tay lái Điều chỉnh lại hoặc thay chi tiết mòn nếu cần Góc nghiêng ngang của chốt khớp chuyển hướng hai bánh xe không đều Điều chỉnh lại THANKS FOR LISTENING