Khai thác kỹ thuật hệ thống lái Toyota Camry

 

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

KHOA CƠ KHÍ

 

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

 

Tên đề tài : “KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI TOYOTA CAMRY

 

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành : Công nghệ kĩ thuật ô tô

 

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI4

1.1  Công dụng , yêu cầu và phân loại4

1.1.1 Công dụng4

1.1.2 Yêu cầu. 4

1.1.3  Phân loại4

1.2  Kết cấu hệ thống lái5

1.2.1  Một số cơ cấu lái điển hình7

1.2.2 Ưu nhược điểm của các hệ thống lái10

1.3 Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu. 12

Chương 2 : TÌM HIỂU KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN MỘT SỐ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI13

2.1 Giới thiệu về xe TOYOTA CAMRY. 13

2.2  Hệ thống lái trên xe TOYOTA CAMRY. 13

2.2.1 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện của xe TOYOTA CAMRY. 14

2.2.2    Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện của xe TOYOTA CAMRY. 16

2.2.3     Cảm biến tốc độ đánh lái16

2.2.4   Cảm biến mômen lái17

2.2.5   Cảm biến tốc độ ôtô:18

2.2.6  Đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lực điện19

2.2.6   Nguyên lí làm việc của hệ thống lái trợ lực điện21

2.3 Xác định mômen cản quay vòng và lực lái lớn nhất25

2.3.1 Thông số đầu vào. 25

2.3.2 Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota CAMRY. 26

2.3.3. Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái29

CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA  HỆ THỐNG LÁI43

3.1 Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái43

3.2 Kiểm tra chẩn đoán50

3.2.1 Kiểm tra hình thang lái50

3.2.2 Kiểm tra điều chỉnh độ chụm bánh xe51

3.2.3 Kiểm tra độ đảo vành bánh xe51

3.3 Bảo dưỡng và sửa chữa các hư hỏng trên hệ thống lái52

3.3.1 Quy trình tháo hệ thống lái52

3.3.2 Quy trình lắp hệ thống lái57

3.3.3 Bảo dưỡng hệ thống lái62

LỜI NÓI ĐẦU

Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế đó là sự thay da đổi thịt của quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và sự hội nhập của các ngành công nghiệp, kỹ thuật ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển. Thể hiện bởi các liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng phát triển rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: Nissan, Ford, Toyota, Kia, Daewoo… Một vấn đề lớn đặt ra đó là sự hội nhập, tiếp thu những công nghệ kỹ thuật tiên tiến của các nước có nền công nghiệp phát triển vào việc lắp ráp sản xuất cũng như sử dụng bảo dưỡng trên xe ô tô.

Một trong những hệ thống đặc biệt quan trọng của ô tô là hệ thống lái. Để đảm bảo an toàn khi ô tô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lý 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 ô tô phải đảm bảo tính năng an toàn cao. Mà hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó. Việc quay vòng hay chuyển hướng của ô tô khi gặp chướng ngại vật trên đường đòi hỏi hệ thống lái làm việc thật chuẩn xác.

      Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: " KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI TOYOTA CAMRY  "

Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

          Cuối cùng em xin cảm ơn thầy TẠ TUẤN HƯNG , cùng các thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn đã giúp em hoàn thành đề tài này.                                                                 

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI

1.1  Công dụng , yêu cầu và phân loại

  1.1.1 Công dụng

       - Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của ô tô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng, với nhiệm vụ thay đổi hoặc giữ nguyên hướng chuyển động theo ý muốn của người lái.

         - Trên ô tô có các phương pháp thay đổi hướng chuyển động :Chuyển hướng cả cầu xe (xe rơmoóc); chuyển hướng nhờ điều khiển tốc độ các bánh xe (máy kéo) ; điều khiển thông qua thay đổi hướng bánh xe .Ngày nay phổ biến là loại điều khiến hướng của các  bánh xe gọi là các bánh xe dẫn hướng.

        - Hệ thống lái có chức năng tiếp nhận tác động của người điều khiển thông qua các cơ cấu dẫn động thực hiện điều khiển các bánh xe chuyển động theo quỹ đạo mong muốn. Việc điều khiển này phải đảm bảo tính linh hoạt ,nhanh chóng và chính xácch

1.1.2 Yêu cầu

- Động học quay vòng đúng, các bánh xe của tất cả các cầu phải lăn theo những vòng tròn đồng tâm. Nếu điều kiện này không đảm bảo lốp sẽ trượt trên đường nên chóng mòn. Và công suất sẽ mất mát để tiêu hao cho lực ma sát trượt. Người lái ít tốn sức, đủ cảm giác để quay vòng tay lái.

1.1.3  Phân loại

a)    Phân loại theo phương pháp chuyển hướng:

-        Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước;

-         Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu sau;

-        Chuyển hướng tất cả các bánh xe .

b)    Phân loại hệ thống lái theo kiểu truyền lực:

-          Hệ thống lái cơ khí ;

-          Hệ thống lái cơ khí có trợ lực :

+ Trợ lực thủy lực với các loại van khác nhau;

+ Trợ lực khí ;

+ Trợ lực điện;

+ Trợ lực cơ khí;

-             Hệ thống lái điện.

c)      Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái:

-     Cơ cấu lái loại trục vít – bánh vít;

-     Cơ cấu lái loại trục vít - cung răng;

-     Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít , ê cu, cung răng);

-     Cơ cấu lái loại bánh răng trụ- thanh răng.

d)      Phân loại theo bố trí vành lái:

-        Bố trí vành lái bên trái (theo luât đi đường bên trái );

-        Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường bên phải ).

e)     Phân loại theo kết cấu đòn quay:

-    Trục vít và đòn quay với một chốt quay;

-    Trục vít và đòn quay với hai chốt quay.

1.2  Kết cấu hệ thống lái

        Cấu tạo chung của hệ thống lái:

    

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái

1. Vành lái, 2. Trục lái, 3.  Cơ cấu lái, 4.  Đòn quay đứng,

5. Thanh kéo dọc, 6.  Đòn quay ngang, 7.  Hình thang lái

   * Nguyên lý làm việc: khi đánh lái, người lái tác động lên vành tay lái (1) qua trục lái (2) dẫn đến cơ cấu lái (3). Chuyển động từ cơ cấu lái được đưa đến bộ phận dẫn động lái thông qua các  đòn quay đứng. Dẫn động lái gồm thanh kéo dọc (5), đòn quay bên (6) hình thang lái và các cam quay bên trái, bên phải làm quay bánh xe ở hai bên.

a) Vành lái: Vành lái có dạng hình tròn, có các gân nan hoa bố trí quanh vành trong của vành tay lái. Để quay vòng xe, người lái cần tác dụng một lực lên vô lăng để tạo ra mô men quay vòng, khi đó hệ thống lái sẽ làm việc.

b) Trục lái: Có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gồm có trục lái chính, có thể truyền chuyển động quay vô lăng xuống cơ cấu lái. Đầu phía trên của trục lái chính được gia công ren và lỗ lắp then hoa để lắp then hoa lên đó và được giữ chặt bằng một đai ốc.

c) Cơ cấu lái: Là một giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến các bánh xe dẫn hướng, chúng có chức năng giảm lực đánh lái bằng cách tăng mô men đầu ra. Tỷ số giảm tốc được gọi là tỷ số truyền của cơ cấu lái và thường bằng 21 – 25 đối với xe tải.

d) Dẫn động lái:

    -  Bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến trục đứng của bánh xe. Vì vậy nó cần đảm bảo các chức năng sau:

   + Nhận chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng;

   + Đảm bảo quay vòng các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiện tượng trượt ở tất cả các bánh xe dẫn hướng, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng;

   + Phần cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái được tạo bởi cầu trước, đòn ngang và đòn dọc. Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng đi một góc, các bánh xe dẫn động cũng sẽ quay đi một góc nhất định. Hình thang lái có thể bố trí  sau cầu dẫn hướng, tùy theo bố trí chung của từng xe.

      - Khi ôtô quay vòng với vận tốc rất chậm, có thể bỏ qua lực ly tâm gọi là trạng thái quay vòng tĩnh.

      - Khi ôtô quay vòng với vận tốc cao, ta xét đến lực ly tâm gọi là trạng thái quay vòng động.

       - Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy quay vòng động là chủ yếu, trong đó quay vòng thiếu, quay vòng thừa xảy ra do việc thay đổi tốc độ chuyển động, sự đàn hồi của lốp và hệ thống treo.

       - Vấn đề chất tải, độ đàn hồi của lốp có ảnh hưởng ở mức độ nhất định tới tính năng quay vòng và an toàn chuyển động của xe. Do vậy cần thiết phải hiểu rõ kết cấu của hệ thống lái

1.2.1  Một số cơ cấu lái điển hình

    Có nhiều loại cơ cấu lái nhưng dưới đây chỉ nêu một số loại phổ biến:

 

a. Kiểu bánh răng – thanh răng.

Hình 1.2  Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng.

      1. Trục lái.                                        7. Đai ốc .

      2. Chụp nhựa.                                      8. Đai ốc điều chỉnh .

      3. Đai ốc điều chỉnh.                           9. Lò xo.

      4. Ổ bi trên.                                       10. Thanh răng.

      5. Vỏ cơ cấu lái.                                 11. Trục răng.

      6. Dẫn hướng thanh răng .                12. Ổ bi dưới.

     * Đặc điểm:

         Thanh răng được cắt răng ở một phía, phần còn lại có tiết diện tròn. Thanh răng được trượt lên các bạc trượt hình vành khăn. Một bạc trượt nằm ở phía dưới không cắt răng và một bạc trượt nửa hình vành khăn tùy ở phía dưới thanh răng và có thể điều chỉnh thông qua ê cu điều chỉnh nằm phía dưới cơ cấu lái. Giữa bạc trượt và ê cu có khe hở để đảm bảo tác dụng của lò xo tỳ, tỳ sát bạc và thanh răng. Ê cu được khóa để tránh sự tự nối lỏng.

    * Ưu điểm :

-     Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ. Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo ngang như các cơ cấu lái khác;

-        Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp;

-        Sức cản trượt, cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái nhẹ.      

  *  Nhược điểm:

-       Chế tạo phức tạp nên giá thành cao;

-       Sử dụng cho xe có tải trọng bé.

b.Kiểu  trục vít –ê cu – cung răng

Hình 1.3  Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn

1. Vỏ cơ cấu lái                         6.  Phớt
2. Ổ bi dưới                               7.  Đai ốc điều chỉnh
3. Trục vít                                  8.  Đai ốc hãm
4. Êcu bi                                    9.  Bánh răng
5. Ổ bi trên                                10.  Bi

* Đặc điểm:

  - Trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn, trục vít quay quanh tâm và ê cu bi ôm ngoài trục vít thông qua các viên bi ăn khớp tạo nên bộ truyền trục vít- êcu bi. Bên ngoài ê cu có dạng thanh răng, trục bị động mang theo cung răng ăn khớp với thanh răng tạo nên bộ truyền thanh răng bánh răng. Trục vít đóng vai trò chủ động và cung răng đóng vai trò bị động;

 - Các viên bi nằm trong rãnh của trục vít ê cu, hoạt động theo vòng kín nhờ các rãnh dẫn bi;

 - Loại có tỷ số truyền không đổi thường đi kèm với bộ trợ lực lái và loại có tỷ số truyền thay đổi không lắp thêm bộ trợ lực.

*  Ưu điểm :

        Trọng lượng và kích thước nhỏ, song vẫn đảm bảo áp lực trên bề mặt răng   bé, có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp.

         Lực cản nhỏ, do ma sát trượt được thay thế bằng ma sát lăn(giữa bi và êcu, giữa bi và trục vít) .

         Đảm bảo tỷ số truyền của cơ cấu lái lớn và có tính chất trả lại tay lái khi quay vòng.

         Hiệu suất lớn hơn tất cả các loại cơ cấu lái loại khác(trừ thanh răng khía), h_thuận=h_nghịch=0,7- 0,85

*Nhược điểm:

-        Cơ cấu lái có tỷ số truyền không đổi.

-        Không điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa.

-        Hiệu suất nghịch tương đối cao nên có hiện tượng va đập lớn.

1. Kiểu trục vít lõm- con lăn.

            Loại cơ cấu lái kiểu trục vít lõm con lăn được áp dụng rộng rãi trên ôtô quân sự  có tải trọng bé và trung bình .

Hình 1.4  Cơ cấu lái trục vít con lăn

1. Vỏ cơ cấu lái, 2.  Trục bị động, 3.  Con lăn, 4.  Phớt, 5.  Trục vít lõm.

6.  Nắp đổ dầu, 9.  Trục vít con lăn, 10.  Trục chủ động,

 13.  Phớt, 14. Đòn quay đứng, 15: Ê cu

* Đặc điểm :

     - Trục lái của hệ thống được ép căng với trục vít lõm, nhận chuyển động từ vành lái. Trục vít lõm ăn khớp với con lăn đặt trên các ổ bi kim và có khả năng điều chỉnh dọc trục thông qua các lá căn ở trên mặt bích đầu trục. Con lăn có thể là 1, 2, 3 răng, tuy nhiên thường dùng loại 3 răng để giảm áp lực tác dụng lên con lăn. Con lăn quay trơn trên trục thông qua ổ bi kim. Con lăn có góc ren ăn khớp với trục vít . Trục con lăn mang theo con lăn quay trên trục bị động  của cơ cấu lái. Đầu ngoài của trục bi động có xẻ rãnh then hoa liên kết với đòn quay đứng của dẫn động lái. Toàn bộ cơ cấu lái làm việc trong dầu bôi trơn và vỏ cơ cấu lái được bắt chặt trên khung xe;

  - Để con lăn tiếp xúc với mặt xoắn ốc của trục vít , giữa tâm con lăn và trục vít có độ lệch tâm (5-7 mm) và để sử dụng khi chỗ ăn khớp bị mòn, khi đó có thể điều chỉnh ăn khớp bằng cách đẩy sâu con lăn vào ăn khớp với trục vít tạo nên khả năng ăn khớp mới với độ dơ cho phép thông qua đai ốc điều chỉnh ở đầu trục bị động;

   - Dùng trục vít lõm nên cho phép tỷ số truyền có thể thay đổi tuy nhiên mức độ thay đổi không lớn lắm (5% - 10%);

  - Hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch nên đảm bảo giảm va đập từ mặt đường lên tay lái. Con lăn quay trơn nhờ ổ bi kim, nên giảm được ma sát.;

  - Hiệu suất thuận 0,6 - 0,7 và hiệu suất nghịch 0,3 - 0,5.

*Ưu điểm:

-        Dạng lõm của trục vít kết hợp với con lăn cho góc quay lớn, đảm bảo ăn khớp tin cậy ở những vị trí ngoài;

-        Kích thước của bộ truyền nhỏ gọn, hiệu suất tương đối cao;

-        Tỉ số truyền thay đổi.

*Nhược điểm:

-        Gây mòn không đều  trên chiều dài ăn khớp do đó phải thường xuyên điều chỉnh ổ và khe hở ăn khớp.

1.2.2 Ưu nhược điểm của các hệ thống lái

 Bảng 1.1:Ưu nhược điểm của các hệ thống lái

Hệ thống lái	Ưu điểm	Nhược điểm
Cơ khí	Đáp ứng hầu hết các yêu cầu của hệ thống lái.	Khi quay xe người lái phải sử dụng lực tương đối lớn tác dụng lên vành lái để quay bánh dẫn hướng gây ra sự mệt mỏi cho người lái.
Trợ lực thủy lực	+Truyền động được công suất cao và lực lớn. +Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp. +Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau. +Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao. +Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh. +Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành. +Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn. +Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch. +Tự động hóa đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp bằng cách dùng các phần tử tiêu chuẩn hóa.	+Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng. +Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn. +Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi.
Trợ lực điện	+ Không cần dẫn động từ động cơ nên động cơ không phải mất công suất lại cho hệ thống trợ lực lái do vậy sẽ tiết kiệm 2%-3% nhiên liệu khi hoạt động. + Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ. +Cho cảm giác lái thật hơn với người lái. +Không sử dụng môi chất nên đảm bảo vệ sinh môi trường.	Chi phí sửa chữa lớn (Khi hỏng các chi tiết bên trong cụm trợ lực thì thay toàn bộ cụm trợ lực để đảm bảo an toàn khi lái xe, không bị mất lái đột ngột)
Trợ lực điện - thủy lực	+ Loại bỏ sự cần thiết cho máy bơm thủy lực riêng và các loại ống, đơn giản hóa kiến trúc hệ thống lái, cải thiện an toàn và độ tin cậy cao. + Giảm trọng lượng, điện năng sử dụng trên hệ thống.	+ Dễ rò rỉ dầu ở phớt thước lái.

 

1.3 Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu

- Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu khai thác kỹ thuật hệ thống lái trên xe Toyota Camry với kết quả là tính toán được môt vài chế độ làm việc của hệ thống và xây dựng được quy trình chuẩn đoán ảo dưỡng sửa chữa .

- Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp lý thuyết, sử dụng các công thức tính toán kết cấu tính toán ô tô trong các tài liệu có độ tin cậy cao , kết hợp với việc đo đạc, quan sát trên loại xe thật để có thể nghiên cứu một cách chính xác và thực tế nhất .

- Nội dung nghiên cứu:

+ Chương 1 : Tổng quan hệ thống lái

+ Chương 2 : Tìm hiểu kết cấu và một số chế độ làm việc của hệ thống lái

+ Chương 3 : Chuẩn đoán sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống lái

Chương 2 : TÌM HIỂU KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN MỘT SỐ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI

2.1 Giới thiệu về xe TOYOTA CAMRY

Dòng xe Toyota Camry là đại diện tiêu biểu của nhóm phân khúc ô tô hạng trung cao cấp (D) rất được ưa chuộng tại Việt Nam. Chiếc Toyota Camry được đánh giá là một chiếc ô tô hội tụ đủ 3 yếu tố: sang trọng, đáng tin cậy, độ an toàn cao. Hiện nay các dòng xe Camry ở Việt Nam khá đa dạng.Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhằm nâng cao tiện ích cho người sử dụng, cũng như tính cạnh tranh trên thị trường nên các đặc tính kỹ thuật của xe không ngừng được nâng cao để phục vụ lợi ích của con người, bảo vệ môi trường. Kiểu dáng mới, sắc sảo với những chi tiết mạ Crôm. . Nội thất xe sử dụng nhiều thiết kế mới như đồng hồ, chiếu sáng khi mở cửa, ghế da sang trọng và các lỗ thông hơi tăng cảm giác thoải mái kết hợp với điều chỉnh ghế theo ý muốn, bảng điều khiển ốp vân gỗ.

Bảng 2.1 Các thông số chính của hệ thống lái trên ô tô TOYOTA CAMRY

STT	Thông số đầu vào	Giá trị	Đơn vị
1	Chiều dài cơ sở xe (L).	2618	mm
2	Khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng (B).	1470	mm
3	Tải trọng phân bố lên cầu trước dẫn hướng (G1).	1050	kg
4	Tỉ số truyền của cơ cấu lái (iw).	17.4
5	Tỉ số truyền của dẫn động lái (id).	0.984
6	Kích thước lốp xe.	205/65R15
7	Khoảng cách giữa đòn ngang với trục trước trong hình thang lái	200	mm
8	Chiều dài thanh kéo bên (m).	140	mm
9	Chiều dài đòn bên (cam quay) (p).	400	mm
10	Góc hợp bởi đòn bên hình thang lái và đường tâm cầu trước (q).	78	độ

2.2  Hệ thống lái trên xe TOYOTA CAMRY

Hình 2.1. Hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện.

1. Vô lăng (lực tay đánh lái)      3. Phản lực từ mặt đường lên lốp xe

             2. Mô tơ trợ lực điện                 1+2. Trợ lực khi đánh lái​

     Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện được dựa trên tín hiệu về cảm biến mô men nằm trong cụm trợ lực lái. Khi người lái tác dụng lên vô lăng thực hiện việc chuyển hướng, dưới tác dụng của phản lực từ mặt đường qua bánh xe, thước lái tác dụng lên thanh xoắn nằm trong cụm trợ lực điện. Cảm biến mô men có tác dụng đo mô men đánh lái (độ biến dạng của thanh xoắn) từ đó gửi tín hiệu về hộp điều khiển. Căn cứ vào tín hiệu của cảm biến mô men hộp điều khiển đưa ra dòng điện điều khiển mô tơ trợ lực đủ lớn để hỗ trợ việc xoay trục tay lái theo chiều của người lái điều khiển, vì vậy lực đánh lái sẽ được hỗ trợ và trở lên nhẹ hơn rất nhiều.

2.2.1 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện của xe TOYOTA CAMRY

Trợ  lực lái được điều khiển theo các bản đồ được lưu trữ sẵn trong bộ nhớ của ECU. EPS ECU có thể lưu trũ 16 bản đồ, các bản đồ này được kích hoạt ở nhà máy phụ thuộc vào các yêu cầu cho trước (ví dụ trọng lượng của ô tô).

   Hình 2.2. Hệ thống lái EPS.

         Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) có kết cấu bố trí chung trình bày trên hình. Hệ thống lái giữ nguyên cấu trúc của hệ thống lái bánh răng – thanh răng và bố trí thêm: Mô tơ điện DC 2, hộp số truyền 3, bộ cảm biến lái 4, cảm biến tốc độ 5, bộ vi xử lý 6. Động cơ điện sử dụng nguồn điện 1 chiều điều khiển bằng tín hiệu xung, được bố trí mắc song song với vành lái điều khiển qua hộp số 3.

Ngoài ra các bản đồ này cũng được kích hoạt bằng những công cụ quét  ECU hoặc hệ thống lái sau khi  bảo dưỡng hoặc thay thế ECU hoặc hệ thống lái. Với bất kì một cái xe đã cho thì cả hai bản đồ tương ứng với xe hạng nặng và hạng nhẹ được chọn. Mỗi bản đồ có 5 đặc tính khác nhau tương ứng với các vận tốc chuyển động của ô tô. Các bản đồ này xác định vùng trợ lực lái có thể làm việc.

Hình 2.3. Bản đồ điều khiển ECU trong hệ thống trợ lực lái điện.

Nguyên lý làm việc của trợ lực lái gồm các bước:

     - Bước 1: Trợ lực lái bắt đầu làm việc khi người lái tác dụng lực để quay vô lăng.

     - Bước 2: Lực tác dụng lên vành lái sẽ làm cho thanh xoắn trong cơ cấu lái xoay. Cảm biến mô men lái sẽ xác định góc quay của thanh xoắn và gửi các lực lái đã được tính toán đến ECU.

     - Bước 3: Cảm biến góc quay của vô lăng sẽ thông báo góc quay vành lái và tốc độ đánh lái hiện thời.

     - Bước 4: Phụ thuộc vào lực lái, tốc độ chuyển động, tốc độ động cơ, góc quay vô lăng, tốc độ đánh tay lái và bản đồ được lưu trữ trong ECU, EPS ECU sẽ tính toán lực trợ lực cần thiết và gửi đến động cơ điện.

     - Bước 5: Trợ lực lái sẽ tác động lên cơ cấu lái một lực trợ lực song song với lực đặt lên vành lái.

     - Bước 6: Tổng của lực đặt lên vành lái và lực trợ lực sẽ tác động lên cơ cấu lái để quay vòng xe.

2.2.2    Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện của xe TOYOTA CAMRY

Trong trợ lực lái điện, có một phần tử rất quan trọng không thể thiếu đó là các cảm biến. Các cảm biến này có nhiệm vụ truyền thông tin đến ECU để ECU sử lý thông tin và quyết định vòng quay của môtơ trợ lực.

Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện – điện tử gồm: Cảm biến mômen lái, cảm biến tốc độ đánh lái ( tốc độ quay vành lái ), cảm biến tốc độ ôtô.

2.2.3     Cảm biến tốc độ đánh lái

Xe Toyota Camry sử dụng cảm biến tốc độ đánh lái loại hiệu ứng Hall (Hình 2.4):

Có cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt và đặc tính ra là dạng xung số. Vì vậy các xe ngày nay thường sử dụng loại cảm biến này.

Cấu tạo của cảm biến gồm 1 rôto nam châm nhiều cực gắn với trục lái. Một IC Hall được đặt đối diện với vành nam châm ( Cách 1 khe hở nhỏ: 0,2 ÷ 0,4 mm). Cảm biến được cấp nguồn điện 12v một chiều. Khi đánh tay lái,vành nam châm sẽ quay và từ trường của nam châm tác động vào IC Hall tạo ra chuỗi xung vuông 0v ÷ 5v. Số xung tăng dần theo góc quay trục lái. Tín hiệu này sẽ được gửi về EPS ECU và phân tích thành góc quay trục lái và tốc độ đánh lái ( nếu đặt vào mạch đếm thời gian).

      Hình 2.4.  Cảm biến tốc độ đánh lái ( góc đánh lái) loại Hall.

a- Cấu tạo      b- Xung của cảm biến

1- Vỏ; 2- Rô to nam châm; 3- Ổ bi; 4- IC Hall; 5-  Giắc điện; 6- Nhựa từ tính

2. 2.4   Cảm biến mômen lái

Xe Toyota Camry sử dụng cảm biến mômen lái loại lõi thép xoay ( hình 2.5):

Gồm trục vào ( gắn với phần trên trục lái), trục ra ( gắn với phần nối tiếp của trục lái tới cơ cấu lái), giữa trục vào và trục ra được liên kết bằng 1 thanh xoắn. Trên trục vào lắp 1 vành cảm ứng số 1 có các rãnh để cài với các răng của vành cảm ứng số 2. Còn vành cảm ứng số 3 cũng có các răng và rãnh được lắp trên trục ra. Phía ngoài các vòng cảm ứng là các cuộn dây được chia ra các cuộn dây cảm ứng và cuộn dây bù. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến và đặc tính được trình bày trên hình 2.5.

:

Hình 2.5  Vị trí lắp, cấu trúc và đặc tính của cảm biến mômen lái loại lõi thép xoay.

1- Cảm biến mô men; 2- Trục lái chính; 3- Bộ giảm tốc; 4- Vô lăng; 5- Vành cảm ứng 1; 6- Trục sơ cấp;7-  Cuộn dây bù;8- Cuộn dây cảm ứng ; 9- Vành cảm ứng 3; 10- Trục thứ cấp; 11- Từ trục lái; 12- Từ cơ cấu lái; 13-Vành cảm ứng 2

2. 2.5   Cảm biến tốc độ ôtô:

Xe Toyota Camry sử dụng cảm biến tốc độ ô tô loại từ - điện 

Hình 2.6  Cảm biến loại từ điện.

1-    Rô to; 2-     Cảm biến tốc độ 3-    Trục thứ cấp

Gồm 1 cánh phát xung được lắp ở trục thứ cấp hộp số và 1 cuộn phát xung với 3 phần tử: Lõi thép, nam châm và cuộn dây. Được đặt cách cánh phát xung một khe hở 0,5 ÷ 1,0 mm. Mỗi lần cánh phát xung lướt qua đầu cuộn phát xung thì ở cuộn dây sẽ cảm ứng ra 1 cặp.

2.2.6  Đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lựcđiện

a  Sơ đồ tín hiệu vào ra của hệ thống

- Sơ đồ tín hiệu vào ra của hệ thống.

Hình 2.7 Sơ đồ tín hiệu vào ra.

b  Đặc điểm kết cấu của hệ thống

1: bánh vít ,   2: trục 1     3: thanh xoắn 

6: trục vít        4: cảm biến momen    5: mô tơ

Hình 2.8. Kết cấu cụm trợ lực điện.

+ Trục 1: Là trục bắt vào vành lái, có nhiệm vụ nhận và truyền lực của người lái từ vành lái xuống dưới.

+ Thanh xoắn: Nối giữa trục 1 và trục 2 bằng chốt, có nhiệm vụ đảm bảo cho trục 1 và trục 2 chuyển động quay tương đối với nhau.

+ Cảm biến mô-men: Được gắn trên trục 1, có nhiệm vụ xác định mô-men mà người lái tác dụng lên trục 1, từ đó gửi tín hiệu đến ECU.

+ Trục 2: Là trục bên dưới, được nối xuống cơ cấu lái, có nhiệm vụ truyền lực xuống cơ cấu lái.

+Mô tơ điện 1 chiều: Có nhiệm vụ tạo ra mô-men trợ lực vào trục 2.

+ Trục vít – bánh vít: Bánh vít chế tạo liền với trục 2, trục vít nối với mô tơ điện 1 chiều bằng khớp nối.

+ ECU: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu của cảm biến mô-men và cảm biến tốc độ xe, từ đó tính toán dẫn động mô tơ điện trợ lực vào trục 2.

2. 2.6   Nguyên lí làm việc của hệ thống lái trợ lực điện

+ Lực cản quay vòng (chưa có trợ lực): Với mô-men cản ở mặt đường nhỏ hơn 44N.m (hay lực tác động lên vành lái nhỏ hơn 20N) thì hệ thống làm việc như hệ thống cơ khí đơn thuần không có trợ lực.

+ Lực cản quay vòng lớn (có trợ lực): Khi mô-men cản lớn hơn 44N.m (hoặc lực tác dụng lên vành lái lớn hơn 20N), thì ECU nhận tín hiệu từ cảm biến mô-men và cảm biến tốc độ xe. Từ đó tính toán rồi điều khiển mô tơ trợ lực phù hợp cho hệ thống bằng bộ truyền trục vít – bánh vít cho đến khi lực tác dụng lên vành lái cực đại là 60N thì mô tơ trợ lực cực đại cho hệ thống.

+ Khi lực cản quay vòng không đổi: Khi đó mô-men tác dụng lên trục lái là không đổi, cảm biến mô-men xác định trạng thái này, cảm biến gửi tín hiệu đến ECU, ECU điều khiển mô tơ trợ lực mô-men không đổi vào trục 2.

+ Trạng thái quay vòng: Khi người lái quay vành lái sang, cảm biến mô-men xác định được chiều quay và mô-men tác dụng lên trục lái, ECU điều khiển mô tơ trợ lực phù hợp theo chiều quay của vành lái.

+ Nguyên lý chép hình: Khi ta quay vành lái, dựa vào tín hiệu của cảm biến mô-men mà ECU tính toán điều khiển mô tơ trợ lực phù hợp. Khi ta giữ nguyên vành lái không quay nữa, cảm biến mô-men xác định được trạng thái này, thì ECU điều khiển mô tơ trợ lực đến đó không quay nữa. Khi ta quay tiếp cảm biến mô-men xác định được tín hiệu này, ECU điều khiển mô tơ trợ lực tiếp tục trợ lực phù hợp tác dụng lên vành lái và vận tốc của xe. Khi ta quay vành lái càng mạnh thì mô tơ trợ lực cho hệ thống càng nhiều.

Cảm biến mô men trục lái

Cấu tạo:

- Rôto là bộ phận ghép vào trục lái bằng then hoa.

 1 : mạch cảm ứng          2 : vỏ dưới                    3: roto        4: vỏ trên                                

                1: nam châm vĩnh cửu   ;   2: then    

                                              Hình 2.9. Cấu tạo rôto.

+ Trên vỏ rôto có gắn các nam châm vĩnh cửu ở vành trên và vành dưới.

+ Rôto có nhiệm vụ tạo ra từ trường biến thiên khi ta quay trục lái.

- Mạch điện cảm ứng.

            1: Vỏ nhựa   2:  Bán dẫn   3: Nam châm vĩnh cửu

Hình 2.10. Bộ phận cảm ứng và mạch điện.

+ Cấu tạo gồm các phần: Vỏ nhựa, các lớp bán dẫn, nam châm vĩnh cửu, mạch điện.

+ Vỏ: Có nhiệm vụ giữ và bảo vệ các chi tiết bên trong, vỏ trên và vỏ dưới được ghép với nhau bằng các nẫy.

Nguyên lý hoạt động: Khi tác dụng mô-men lên trục lái, rôto quay cùng trục lái (nhờ then hoa), lúc này từ thông đi qua các lớp bán dẫn biến thiên, dẫn đến trong mạch bán dẫn xuất hiện suất điện động cảm ứng hall, và giá trị suất điện động này thay đổi tỷ lệ với mô-men tác dụng lên trục lái. E_h = kBi/.

Đặc tính làm việc của cảm biến mô-men trục lái

Hình 2.11. Tín hiệu ra của cảm biến.

+ Trên hình thể hiện hiệu điện thế đầu ra của cảm biến ở 2 trạng thái trục lái quay phải và quay trái:

- Khi trục lái quay phải hiệu điện thế tăng từ 2,5 đến 4 vol.

- Khi trục lái quay trái hiệu điện thế giảm từ 2,5 đến 1 vol.

+ Cảm biến có 2 tín hiệu ra: Chính và phụ, để đảm bảo tính an toàn, tin cậy của hệ thống.

Sơ đồ mạch điện:

Hình 2.12. Sơ đồ mạch điện hệ thống lái điện.

Nguyên lý làm việc: Bật công tắc đánh lửa, cung cấp điện cho hộp điều khiển. Nếu cung cấp điện cho hộp điều khiển chưa đủ thì sẽ lấy điện từ ắc quy. Hộp điều khiển qua cực nối mát sẽ cấp điện cho các cảm biến và mô tơ. Từ các hoạt động của xe, các cảm biến sẽ gửi tín hiệu về ECU. ECU tiếp nhận tín hiệu và sẽ điều khiển mô tơ hoạt động để trợ lực cần thiết cho hoạt động của xe. Giúp người lái vận hành xe thoải mái. Các tín hiệu gửi về ECU, qua hệ thống giao tiếp CAN sẽ báo cho hệ thống cảnh báo để biết hệ thống lái bị sự cố ở thiết bị nào và tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng giúp việc lái xe được an toàn nhất.

2.3 Xác định mômen cản quay vòng và lực lái lớn nhất

2.3.1 Thông số đầu vào

Thông số đầu vào cho tính toán kiểm tra động học hình thang lái, và tính bền hệ thống lái được cho trong bảng 2.2

Bảng 2.2. Thông số đầu vào

STT	Thông số đầu vào	Giá trị	Đơn vị
1	Chiều dài cơ sở xe (L).	2618	mm
2	Khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng (B).	1470	mm
3	Tải trọng phân bố lên cầu trước dẫn hướng (G1).	1050	kg
4	Tỉ số truyền của cơ cấu lái (iw).	17.4
5	Tỉ số truyền của dẫn động lái (id).	0.984
6	Kích thước lốp xe.	205/65R15
7	Khoảng cách giữa đòn ngang với trục trước trong hình thang lái	200	mm
8	Chiều dài thanh kéo bên (m).	140	mm
9	Chiều dài đòn bên (cam quay) (p).	400	mm
10	Góc hợp bởi đòn bên hình thang lái và đường tâm cầu trước (q).	78	độ

 

 

 

2.3.2 Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota CAMRY

2.3.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra động học hình thang lái

Theo lý thuyết quay vòng của các bánh xe dẫn hướng: điều kiện quay vòng lý tưởng để các bánh xe không bị trượt bên là:

                             cotgb_i - cotga_i  =                                                       (2.1)

         Trong đó:

                  b_i  –  góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên trong (độ);

           a_i  –  góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng ngoài (độ);

           B₀  –  khoảng cách giữa 2 đường tâm trụ đứng (mm);

           L   –  chiều dài cơ sở của xe (mm).

Hình 2.14  Sơ đồ quay vòng của ô tô.

Từ hình vẽ 3.1 ta có:góc () = α (góc quay của bánh xe dẫn hướng ngoài).

Ta có: cotg α_i =  thay vào (3.1) ta được:

                              - cotg β_i =

                          Þ cotg β_i  =

Như vậy góc quay của bánh xe dẫn hướng trong β bằng góc (). Từ đó ta có ứng với các cặp (a_i, b_i) của công thức (3.1) đưa vào hình vẽ trên ta được các giao điểm E_i nằm trên đường thẳng GC, thì động học hình thang lái đã có đảm bảo cho xe quay vòng mà các bánh xe không xảy ra trượt ngang.

       Nhưng thực tế thì các hình thang lái không thoả mãn được điều kiện trên, tức là các giá trị cặp (a_i,b_i) thực tế không thoả mản điều kiện (3.1) nên các bánh xe dẫn hướng vẫn xảy ra trượt ngang. Mức độ trượt ngang càng ít nếu các giao điểm E_i tạo ra càng gần đường thẳng GC.

2.3.2.2. Trình tự tính toán kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học

                Hình 2.15  Sơ đồ kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học.

 

- Vẽ hình thang lái theo tỷ lệ tương ứng.

- Xác định các cặp góc (a_i,b_i).

- Dựng hình chữ nhật ABCD với: AD = L; CD = B₀.

- Xác định các trung điểm G, G’ của AB và CD.

- Nối G với C →GC là đường lý thuyết theo phương trình (3.1).

- Kéo dài các cạnh của các cặp góc (a_i,b_i) cắt nhau tại các điểm E_i.

Để hạn chế sự trượt ngang của các bánh xe dẩn hướng thì các điểm E_i càng gần GC càng tốt.

2.3.2.3. Kiểm tra bằng phương pháp đại số

        Phương pháp đại số đánh giá mức độ trượt bên thông qua hệ số d_i được xác định theo công thức sau:

                                        d_i=                                                 (2.2)

* Trình tự kiểm tra như sau:

- Cho các góc quay của bánh xe bên trong những giá trị b_i khác nhau.

- Bằng phương pháp đồ thị (hình vẽ) xác định các góc quay α_i tương ứng của bánh xe bên ngoài.

                             Hình 2.16  Các vị trí của hình thang lái.         

- Xác định các giá trị của hệ số d_i tương ứng với từng cặp góc (a_i, b_i) khác nhau theo công thức (3.2).

- Các giá trị d_i càng gần bằng 1 thì khi ô tô quay vòng với các bán kính khác nhau, các bánh xe dẫn hướng không bị trượt bên hoặc có trượt bên không đáng kể.

- Kết quả tính toán cụ thể theo công thức (3.2) được lập thành bảng dưới đây:

Bảng 2.3. Kết quả tính toán góc δ

bi(độ)	ai (độ)	di
5	4,75	0,92
10	9,07	0,94
15	13,03	0,95
20	16,69	0,95
25	20,1	0,95
30	23,31	0,95
35	26,38	0,96
40	29,33	0,95

 

Đối với các ô tô hiện đang sử dụng hệ số dao động d_i trong khoảng d = 0,9 ÷ 1,07. Như vậy dựa theo kết quả tính toán có thể thấy hình thang lái của xe Toyota Camry SXV đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.

2.3.3. Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái

2.3.3.1. Xác định mômen cản quay vòng

Lực tác động lên vành tay lái của ôtô sẽ đạt giá trị cực đại khi ta quay vòng ôtô tại chỗ. Lúc đó mômen cản quay vòng trên bánh xe dẫn hướng M_c sẽ bằng tổng số của mômen cản chuyển động M₁, mômen cản M₂ do sự trượt lết bánh xe trên mặt đường và mômen cản M₃ gây nên bởi sự làm ổn định các bánh xe dẫn hướng.

                                                                                (2.3)

1. Mômen cản M₁

 Mômen cản quay vòng được xác định theo công thức:

                                                                                          (2.4)

             

Trong đó:

                        G_bx – Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng 

                                  (N)

G1: Tải trọng tác dụng lên cầu xe dẫn hướng

             a – cánh tay đòn của bánh xe dẫn hướng. a = 0,03 (m); 

                         f – hệ số cản lăn. f = 0,015.

                Vậy:

                          (Nm)

b. Mômen cản M₂  

Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp và đường sẽ bị lệch đi đối với trục bánh xe. Nguyên nhân lệch này là do sự đàn hồi bên của lốp. Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu của trục bánh xe một đoạn X về phía sau. Đoạn X được thừa nhận bằng nửa khoảng cách của tâm diện tích tiếp xúc đến rìa ngoài của nó theo công thức sau:

 

Trong đó:

                                 r – bán kính tự do của bánh xe;

                                           

                                  Với bánh xe có cỡ lốp là: 205/65R15

                                             (mm)

  r_bx – bán kính làm việc của bánh xe.

                                     r_bx = 0,96r = 0.96323.75 = 310.8 (mm)

                        Þ        ==0.045325

                 Do đó mômen cản do bánh xe trượt lết là:

                                   

                                   - Với j là hệ số bám ngang. Lấy j = 0,7

                Vậy:

 

1. Mômen ổn định ở các bánh xe M₃   

Mômen ổn định tạo nên bởi độ nghiêng ngang, nghiêng dọc của trụ đứng. Giá trị của M₃ thường rất nhỏ lấy M₃ = 0.

d. Hiệu suất dẫn động của trụ đứng và hình thang lái

                                   

            Trong đó:

                            h_k- hiệu suất của các khớp thanh kéo. Chọn h_k = 0,8;

                 h_t- hiệu suất của trụ đứng. Chọn h_t = 0,9.

                 Þ  

* Thay các giá trị M₁, M₂, M₃ và h vào công thức (3.3) ta được:

                      (Nm)

2.3.3.2. Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái

Khi đánh lái trong trường hợp ôtô đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng là lớn nhất. Lực lớn nhất đặt lên vành tay lái được xác định theo công thức:

                                                                                     (2.5)

           Trong đó:

                M_c - mômen cản quay vòng.  ­M_c =  234.624 (Nm);

                R   - bán kính vành lái. R = 0,18 (m);

                 i_c  - tỷ số truyền cơ cấu lái. i_c = 17,4;

               h_th  - hiệu suất thuận của cơ cấu lái. h_th = 0,75;

                 i_d  - tỷ số truyền của truyền động lái. i_d  = 0.984.

* Thay vào công thức (3.6):

                                 (N)

2.3.3.3. Tính bền cơ cấu lái bánh răng trụ – thanh răng

Đối với loại truyền động bánh răng trụ – thanh răng phải đảm bảo cho các răng có độ bền cao.

• Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ – thanh răng

            -  Lực vòng tác dụng lên bánh răng trụ:

             (N)

            -  Lực hướng tâm tác dụng lên bánh răng trụ:

            (N)

Trong đó

 a: góc ăn khớp của bánh răng (a=20)

: góc ăn khớp của thanh răng (b=18)

           - Lực dọc tác dụng lên bánh răng trụ:

      (N)

           - Mômen tác dụng lên bánh răng trụ:

                                      (N.mm)

•    Xác định ứng suất cho phép

Trong quá trình làm việc bánh răng trụ, thanh răng chịu ứng suất uốn tiếp xúc và chịu tải trọng va đập từ mặt đường. Vì vậy thường gây ra hiện tương rạn nứt chân răng, do đó ảnh hưởng lớn tới sự tin cậy và tuổi thọ của cơ cấu lái. Để đảm bảo được những yêu cầu làm việc của cơ cấu lái thì vật liệu chế tạo bánh răng trụ  thanh răng được dùng là thép XH được tôi cải thiện, có:

                                 

                                  HB = 260 ¸ 290

a. Ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng:

              

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng:

                                                 (2.6)

          Trong đó:

          S_H   - hệ số an toàn; lấy  S_H = 1,1;

          Z_R   - hệ số xét ảnh hưởng của độ nhám; Z_R = 0,95;

          Z_V   - hệ số xét ảnh hưởng của vận tốc vòng; Z_V = 1,1;

               K_XH - hệ số xét ảnh hưởng của kích thước bánh răng; K_XH = 1;

               K_F   - hệ số xét ảnh hưởng của độ độ bôi trơn; K_F = 1.

* Thay các thông số vào công thức (3.7) ta được:

            

- Giới hạn bền mỏi uốn của bánh răng:

                                                                          (2.7)

+ Chọn  K_FL = 1; Với bộ truyền quay hai chiều chọn  K_FC = 0,7

                  Þ     

- Ứng suất uốn cho phép của bánh răng

                                                                                  (2.8)

      

  Trong đó:

                Y_R = 1; K_XF = 1;

                S_F  - hệ số an toàn; lấy S_F = 1,7;

                Y_S  - hệ số xét tới ảnh hưởng của mô đun với m = 5; chọn Y_S = 1,03.    

                            Þ     

b. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

 - Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc theo công thức:

                           (2.9)

         Trong đó:

        Z_M - hệ số xét đến cơ tính của vật liệu. Z_M = 275 (MPa)^1/2 (đối với bánh răng bằng thép);

        Z_H - hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, tính theo công thức: 

                                   

Z_ε - hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc.

Với e_a là hệ số trùng khớp ngang, e_a được tính theo công thức sau:

 

Z1: Số răng bánh răng trụ (Z1=9)

Z2: Số răng thanh răng (Z2=27)    

              - hệ số tải trọng động.  tính theo công thức:

                                 

             Trong đó:

        K_Hα - hệ số phân bố không đều tải trọng giữa các răng. K_Hα = 1,02;

       K_Hβ  - hệ số tập trung tải trọng. K_Hβ = 1,08;

                   T     - mômen xoắn trên bánh răng (Nmm).

                   = 1,1;  b_w = j_d  d_w = 0,650 =30

                 Þ         

* Thay các thông số vào công thức (2.9) được:

 Vậy: Thoả mãn điều kiện tiếp xúc.( 379.74<560,5 MPa)

c. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

- Ứng suất uốn được tính theo công thức:

                                                            (2.10)

- Hệ số dạng răngY_F1, Y_F2 xác định theo đồ thị trên hình 10.21[3] với hệ số dạng răng dịch chỉnh x = 0.647 và số răng tương đương. 

                           

- Hệ số K_FB =  1,25 (tra theo đồ thị 10.14[3]) 

- Hệ số K_F: Tính theo công thức: 

                               

- Hệ số:

* Thay các thông số vào công thức (3.11) ta được:

           Vậy điều kiện Đảm bảo bộ truyền bánh răng trụ thanh răng đủ bền trong quá trình làm việc.

2.3.3.4. Tính bền trục lái   

Trục lái làm bằng thép 20 có ứng suất cho phép . Trục lái chế tạo đặc có đường kính d = 20 mm.

       Ứng suất xoắn gây nên tại tiết diện nguy hiểm được xác định bằng công thức:

                                                                                           (2.11)

Trong đó: 

             P­_vl – lực cực đại tác dụng lên vành tay lái. P­_vl = 114,9 (N);

             R  –  bán kính vành tay lái. R = 180 (mm);  

                      W_x – mô đuyn chống xoắn

                              (mm³)

* Thay số vào công thức (3.12)

                                   (N/mm²)                      

            Với vật liệu chế tạo trục lái là thép nhiệt luyện có ứng suất xoắn cho phép là: N/mm²

      Vậy  , trục lái đủ bền.

* Trong quá trình làm việc trục lái chịu ứng suất xoắn truyền từ vô lăng xuống. Tính trục lái theo góc xoắn, góc xoắn của trục được tính theo công thức:

                                                                                         (2.12)

             Trong đó:     

                     

                      L - chiều dài trục lái. L = 700 mm  = 0,7 m;

                      G - mô đun đàn hồi dịch chuyển. G = 810⁴ N/mm².

* Thay các giá trị vào công thức(3.13):

                                         

              Góc xoắn tương đối không vượt quá (5,5^°¸ 7,5^°)/m.

                                j==1^°

Suy ra: , vậy trục lái đảm bảo góc xoắn tương đối. Như vậy trục lái đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

2.3.3.5.  Tính bền đòn kéo ngang

Trong quá trình làm việc đòn kéo ngang chỉ chịu kéo nén theo phương dọc trục. Do vậy khi tính bền ta chỉ cần tính kéo, nén và lực tác dụng từ bánh xe. Tính bền đòn kéo ngang theo chế độ phanh cực đại.

                                                                                 (2.13)

               Trong đó:

       G₁    - tải trọng  trong trạng thái tĩnh. G₁ = 10500 (N);

       M_1p  - hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu trước khi phanh. M_1p= 1,4;

j     - hệ số bám giữa lốp và mặt đường. j = 0,8. 

* Thay vào công thức (2.13) ta được: 

                             (N)

                       

  

                               Hình 2.17.  Sơ đồ phân bố lực phanh.

                Qua sơ đồ phân tích lực trên ta có:

 (N)                                   (2.14)

           

Trong đó:

             C - là kích thước trên hình  3.4; (mm);

              m - chiều dài thanh bên hình thang lái; m = 140 (mm).                                   

Ta lại có:

         

Với n: Chiều dài thanh lái ngang (n=910 mm)

                          

             (N)

             (N)

- Ứng suất nén dọc của thanh ngang liên kết được xác định theo công thức:

                                                                                                (2.15)

            Trong đó:

                  P  - lực tác dụng theo phương của đòn ngang. P = Q₂ = 2072,9 (N);

                  F_t - tiết diện của thanh

                  

Đòn kéo ngang được chế tạo bằng thép ống CT20 có đường kính trong và ngoài lần lượt là: D = 20 mm; d = 10mm.

                        [s_b] = 350 (kg/cm²) = 35 (MN/m²)

                  + Với hệ số dự trữ bền ổn định n = 2 ta có:

                        [s_b] = 17,5 (MN/m²)

* Thay số vào công thức (3.16)

                                   (N/mm²)

Vậy đòn kéo ngang đảm bảo độ bền và độ ổn định.

2.3.3.6. Tính bền đòn kéo dọc

Để đảm bảo an toàn và tính ổn định trong quá trình làm việc, đòn bên được làm bằng thép 20X. Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn. Do vậy ta tính bền theo điều kiện uốn:

                               

           Kiểm tra ứng suất uốn tại vị trí nguy hiểm nhất tại chỗ giao nhau giữa hai tiết diện.

                                                   (2.16)

Trong đó:

                                   

      Với  b = 30 mm; h = 20 mm

              Theo tài liệu [3], lấy hệ số an toàn n = 1,5 và với thép 20X thì ta có:

                                   

                  Þ             

Vậy: Nên thoả mãn điệu kiện bền uốn.

2.3.3.7. Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái

Thanh nối của dẫn động lái 6 khâu do ở hai đầu là khớp nên chỉ chịu kéo nén đúng tâm. Ta tính thanh nối trong trường hợp chịu lực phanh cực đại:

 - Thanh uốn chịu lực nén: Q₁ = 1814,98 (N)

 + Ứng suất uốn của thanh nối

                                                                                                (2.17)

           Trong đó:

 

                      Þ                                

    Thanh nối được làm bằng vật liệu thép 20X có

Vậy: .

Do đó đòn nối bên của dẫn động lái đủ bền trong quá trình làm việc.

2.3.3.8. Tính bền khớp cầu

Khớp cầu được bố trí trên đòn kéo dọc, đòn ngang hệ thống lái. Chúng là khâu quan trọng của dẫn động lái. Khớp cầu có lò xo nén đặt hướng kính.

Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 20XH có cơ tính:

                              

Với điều kiện là khớp làm việc ở chế độ tải trọng động và chịu va đập. Khớp cầu được kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc và kiểm tra độ bền cắt tại vị trí có tiết diện nguy hiểm.

 * Kiểm tra bền khớp cầu

 - Lực tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực phanh cực đại P_pmax.

                                        (N)

a. Tính ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu

                                                                                                   (2.18)

                         F – là diện tích tiếp xúc giữa mặt cầu và đệm rô tuyn

                                            (N)

               Trong đó:

                         d – là đường kính khớp cầu. D = 20 (mm)

                                          

                      Þ   Hệ số an toàn:    

Như vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện chèn dập tại bề mặt làm việc. 

b. Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện cắt

     Kiểm tra độ bền cắt khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất. Ứng suất cắt được tính theo công thức

                                                                                                        (2.19)

              Trong đó:

                         F_c - là tiết diện của rô tuyn tại vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất 

                                                                                              

                         d -  là đường kính tại chỗ thắt của rôtuyn. d = 12 (mm)

                                            

                   Þ     Hệ số an toàn:

 Như vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện cắt tại tiết diện nguy hiểm.

 

 

CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA  HỆ THỐNG LÁI

Việc bảo quản, bảo dưỡng xe là việc làm thường xuyên liên tục của người lái xe và thợ nhất là đối với chủ xe, có như vậy mới đảm bảo giữ tốt, dùng bền, an toàn tiết kiệm.

Hệ thống lái trên xe luôn có thể xảy ra hư hỏng làm mất khả năng điều khiển xe, do đó có thể gây nên những tai nạn bất ngờ. Chính vì vậy việc thường xuyên kiểm tra hệ thống lái là một việc làm cần thiết bảo đảm tính an toàn sử dụng cho xe. Mặt khác hệ thống lái nằm trong nhóm các hệ thống có tỷ lệ hư hỏng do mòn cao cho nên ta phải chú ý bảo dưỡng sửa chữa bôi trơn đúng chế độ. Bảo quản thay thế và bổ xung dầu trợ lực kịp thời đúng quy định.

Dưới đây là một số yêu cầu chung và một số nội dung cụ thể trong chăm sóc bảo dưỡng hệ thống lái, một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục.

3.1 Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái

Hệ thống lái trên xe luôn có thể xảy ra những hư hỏng làm mất khả năng điều khiển của xe. Do đó có thể gây ra nhiều tai nạn bất ngờ gây thiệt hại đến tính mạng tài sản của mọi người. Chính vì vậy mà việc thường xuyên kiểm tra phát hiện những hư hỏng của hệ thống lái là một việc rất cần thiết, bảo đảm tính an toàn khi sử dụng xe.

Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục được thể hiện trong bảng

Bảng 3.1. Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái

Hư hỏng thường gặp	Nguyên nhân	Biện pháp khắc phục
Lái nặng	Lốp trước không đủ áp suất, mòn	Bơm đủ áp suất hoặc thay lốp
	Khớp cầu treo trước rơ	Kiểm tra , thay thế
	Lắp ráp cơ cấu lái không đúng	Kiểm tra cơ cấu lái
	Mô tơ trợ lực hỏng	Thay mô tơ trợ lực
	Hệ thống nguồn và ắc qui hư hỏng	Kiểm tra ắc qui, thay nếu cần
	Nguồn của ECU không đủ	Kiểm tra nguồn ECU
	ECU hỏng	Thay ECU
Hiệu quả lái khi quay phải và quay trái khác nhau	Vị trí “không “ của vành lái báo không chính xác.	Chỉnhlại cảm biến mô men
	Lốp trước không đủ áp suất, mòn	Bơm đủ áp suất hoặc thay lốp
	Khớp cầu treo trước rơ	Kiểm tra , thay thế
	Lắp ráp cơ cấu lái không đúng	Kiểm tra cơ cấu lái
	Càm biến mô men trong cọc lái hỏng	Thay thế
	Cọc lái trục trặc	Kiểm tra
	Mô tơ trợ lực hỏng	Thay thế
	ECU hỏng	Thay thế
Khi chuyển động lực lái không thay đổi theo vận tốc chuyển động hoặc vành lái không trả về vị trí trung gian	Khớp cầu treo trước rơ	Kiểm tra , thay thế
	Cảm biến tốc độ hỏng	Thay thế
	Điều khiển ECU bị trượt	Kiểm tra
	Cảm biến mô men trong cọc lái hỏng	Thay thế
	Cọc lái trục trặc	Kiểm tra
	Mô tơ trợ lực hỏng	Thay thế
	Hệ thống mạng CAN hỏng	Kiểm tra, sửa chữa
Có ma sát khi quay vành lái ở vận tốc thấp	Mô tơ trợ lực hỏng	Thay thế
	Cọc lái trục trặc	Kiểm tra
Có tiếng kêu khi đánh vành lái với tốc độ chậm khi xe dừng	Mô tơ trợ lực hỏng	Thay thế
Vành lái rung và có tiếng ồn khi quay vành lái  khi xe đứng yên	Mô tơ trợ lực hỏng	Thay thế
	Cọc lái trục trặc	Kiểm tra
Đèn P/S luôn bật	Điện áp nguồn của ECU
	Giắc báo tín hiệu P/S chập
	Nguồn ECU không đủ
Không thể chỉnh “không “ cho cảm biến mô men	Đoản mạch giữa hai đầu TS và CG
	Nguồn ECU không đủ

 

Bảng 3.2. Quy trình bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống lái trên xe toyota camry

STT	Nguyên công, bước	Hình vẽ ,nguyên công	Dụng cụ ,thiết bị vật liệu	Các yêu cầu, kỹ thuật
1	Kiểm tra hành trình tự do ,vành tay lái Độ an toàn chuyển động của xe phụ thuộc vào hành trình tự do vành tay lái .hành trình tự do vành tay lái , kiểm tra bằng thước khi động cơ làm việc ở chế độ không tải, và bánh trước ở vị trí thẳng * các bước tiến hành để đo hành trình tự do Kẹp thước đo hành trình tự đo vành tay lái vào vỏ trục lái -đánh tay lái sang trái cho đến khi  bánh trước của xe  bắt đầu dịch chuyển thì dừng lại ,đánh dấu vị trí trên thước - quay vành tay lái theo hướng ngược lại  cho đến khi bánh xe dịch chuyển		Thước	- góc quay của kim, sẽ tương ứng với hành trình tự do,của vành tay lái lúc này nếu xe không nổ máy thì hành trình tự do vành tay lái phải nhỏ hơn 30mm   -nếu hành trình tự do quá lớn thì phải điều chỉnh khớp của thanh nối ,cơ cấu lái ,điều chỉnh độ rơ trục các đăng lái ,siết chặt đai ốc bắt trục các đăng ,điều chỉnh moay ơ bánh xe
2	Kiểm tra,điều chỉnh độ chụm Kiểm tra độ chụm theo tiêu chuẩn ,nếu độ chụm không đạt tiêu chuẩn ,cần điều chỉnh các đầu thanh nối - đo các độ dài  ren của các  đầu thanh  răng bên phải và bên trái - tháo các kẹp bắt cao su chắn bụi thước lái -Nới lỏng các đai ốc hãm đầu thanh nối Điều chỉnh các đầu thanh răng  nếu sựchênh lệch về chiều dài ren giữa các đầu thanh răng bên phải và bên trái không nằm trong phạm vi tiêu chuẩn Kéo dài đầu thanh răng ngắn hơn ,nếu độ chụm đo được lệch về hướng ra ngoài Thu ngắn đầu thanh răng dài hơn nếu độ chụm đo được hướng vào trong - vặn các đầu thanh răng bên phải và bên trái một lượng bằng nhau để điều chỉnh độ chụm		Thước mét cờ lê	Kiểm tra độ chụm theo tiêu chuẩn .nếu độ chụm không  đạt tiêu chuẩn ,cần điều chỉnh các đầu thanh nối -đo các độ dài ren của các đầu thanh răng bên phải và bên trái .tiêu chuẩn chiều dài ren chênh lệch 1,5mm hay nhỏ hơn - phải đảm  bảo rằng chiều dài của  đầu nối thanh răng trái và phải là giống nhau siết chặt đai ốc hãm đầu thanh nối  đến momen siết tiêu chuẩn : 75Nm
3	Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng -kiểm tra xem vô lăng có bị lệch tâm hay không -dán băng dính che lên tâm bên trên của vô lăng và nắp trên của trục lái - lái xe theo đường thẳng trong 100m với tốc độ không đổi ,giữ vô lăng để duy trì hướng chạy . Vẽ một đường thẳng trên băng che như được chỉ ra trong hình -đo khoảng cách giữa hai đường thẳng trên băng dính ở trên vô lăng -chuyển khoảng cách đo được thành góc đánh lái.khoảng cách 1mm= khoảng 1 độ góc lái		Băng dính thước dây bút	Vô lăng thẳng tâm
4	Điều chỉnh góc quay vô lăng -vẽ một đường thẳng trên thanh nối và đầu thanh răng ở chỗ có thể nhìn thấy dễ dàng - dùng thước dây đo khoảng cách giữa đầu thanh nối và ren đầu thanh răng -tháo 2 kẹp cao su chắn bụi bên trái và bên phải ra khỏi thanh răng -nới lỏng các đai ốc hãm bên trái và bên phải - quay đầu thanh răng phải và trái với một lượng như nhau (nhưng ngược chiều nhau ) theo góc lái Lắp các kẹp cao su chắn bụi bên trái và bên phải	Cờ lê thước dây bút đánh dấu
5	Kiểm tra đầu thanh nối : * các bước tiến hành kiểm tra - bắt chặt cụm thanh nối lên eto ( không được siết eto quá chặt) - lắp đai ốc vào vít cấy -lắc khớp cầu ra trước và sau 5 lần hay hơn - đặt cân lực vào đai ốc,quay khớp cầu liên tục với tốc độ từ 3 đến 5 giây cho một vòng quay và kiểm tra momen quay ở vòng quay thứ5 -momen quay tiêu chuẩn 0,29 đến 1,96Nm -nếu momen quay không nằm trong giá trị tiêu chuẩn phải thay đầu thanh nối bằng chiếc mới		Ê tô Cờ lê Cân lực	Momen  quay tiêu chuẩn :0,29 đến 1,96 Nm -Nếu mo men quay không nằm trong giá trị tiêu chuẩn,phải thay đầu thanh nối bằng chiếc mới
6	Kiểm tra góc camber ,caster và góc kingpin - để bánh trước trên tâm của dụng cụ đo góc đặt bánh xe, -tháo ốp bánh xe -đặt dụng cụ đo góc Camber- caster- king pin và gắn nó vào tâm của moay ơ cầu xe hoặc bán trục. -Kiểm tra camber, caster và góc kingpin -Tiến hành kiểm tra trong khi xe trống( không có lốp dự phòng hay dụng cụ trên xe)	Dụng cụ đo góc đặt bánh xe Khẩu 21 tay vặn Đồng hồ đo	Dung sai cho sự chênh lệch giữa bánh xe trái và phải  là 0 độ 30 phút hay nhỏ hơn cho cả hai góc camber và caster.   -nếu góc caster và góc king pin không nằm trong vùng tiêu chuẩn sau khi đã điều chỉnh đúng góc camber,phải kiểm tra lại các chi tiết của hệ thống treo xem có bị hỏng hoặc mòn không
7	Kiểm tra góc quay bánh xe -quay vô lăng hoàn toàn sang trái và phải,và đo góc quay -Nếucác góc bánh xe phía trong bên phải và bên trái khác với giá trị tiêu chuẩn, phải kiểm tra chiều dài đầu thanh răng bên trái và bên phải		Thước mét	- góc quay bánh xe :+ Bánh bên trong 41°01` +/− 2°   +Bánh xe bên ngoài 35°21`

3.2 Kiểm tra chẩn đoán

3.2.1 Kiểm tra hình thang lái

* Kiểm tra độ mòn, lỏng của các khớp cầu, bằng cách lắc và xoay chúng, nếu vượt quá tiêu chuẩn thì thay cái mới

Hình 3.1: Kiểm tra khớp cầu

1- Kiểm tra khớp cầu đầu thanh lái; 2- Kiểm tra khớp cầu giữa thanh kéo bên và thanh răng;

- Kiểm tra độ cong vênh của thanh kéo bên.

3.2.2 Kiểm tra điều chỉnh độ chụm bánh xe

* Kiểm tra

- Cho xe đỗ trên nền bằng phẳng theo hướng xe chạy thẳng

- Đánh dấu đường tâm phía sau của hai lốp trước ở vị trí ngang bằng với tâm bánh xe và đo khoảng cách này (B)

- Cho xe tiến về phía trước một đoạn sao cho vị trí đánh dấu tâm lốp nằm ở phía trước của lốp và có độ cao ngang bằng tâm bánh xe, đo khoảng cách của hai đường tâm đánh dấu này (A)

- Tính độ chụm bánh xe:  = B – A. So sánh với độ chụm tiêu chuẩn là 0 , nếu độ chụm không đảm bảo cần phải điều chỉnh lại.

Hình 3.2: Kiểm tra độ chụm bánh xe

* Điều chỉnh

- Nới đai ốc khóa đầu thanh lái, xoay thanh kéo bên để thay đổi chiều dài của thanh kéo bên nhằm điều chỉnh độ chụm. Khi tăng chiều dài thanh kéo bên sẽ làm tăng độ chụm bánh xe và ngược lại.

- Vừa thay đổi chiều dài thanh kéo bên vừa kiểm tra lại độ chụm đến khi đạt yêu cầu thì siết chặt đai ốc khóa của đầu thanh lái.

3.2.3 Kiểm tra độ đảo vành bánh xe

Dùng đồng hồ so để kiểm tra độ đảo: Gá chân đồng hồ so vuông góc với phía ngoài vành bánh xe, xoay bánh xe một vòng, số vạch kim đồng hồ dao động cho ta độ đảo vành bánh xe. Độ đảo cho phép < 1,2 mm.

3.3 Bảo dưỡng và sửa chữa các hư hỏng trên hệ thống lái

3.3.1 Quy trình tháo hệ thống lái

a. Tháo vành tay lái và trục lái

* Bước 1: Tháo các đầu cực của ắc quy ra để đảm bảo an toàn

* Bước 2: Tháo vành tay lái

Hình 3.3: Tháo vành tay lái

1-    Dụng cụ chuyên dùng; 2- Lấy dấu.

Tháo nắp còi trên vành tay lái sau đó uốn thẳng các vấu đệm khóa rồi tháo đai ốc và đệm khóa vành tay lái, để việc lắp đặt vành tay lái và trục lái chính được chính xác thì trước khi tháo vành tay lái phải lấy dấu tại vị trí ghép trên trục lái chính và vành tay lái (2).

Sử dụng dụng cụ kéo vô lăng (1) kết hợp với búa để tháo vô lăng, trong quá trình tháo chú ý không để xảy ra va đập giữa đỉnh của trục lái chính với búa. Sau đó ta tháo các tấm vỏ của trục lái.

* Bước 3: Tháo bộ điều khiển đèn xi nhan và bộ điều khiển gạt nước

Tháo kết nối giữa bộ điều khiển xi nhan và trục lái bằng cách đẩy khoá trong hộp điều khiển (1), tháo đầu nối của dây điện với bộ điều khiển (2) rồi tháo bộ điều khiển ra khỏi trục lái. Bằng các thao tác tương tự ta tháo bộ điều khiển gạt nước.

Hình 3.4: Tháo bộ điều khiển xi nhan

1-    Khóa trên hộp điều khiển; 2- Đầu nối điện đèn xi nhan

Hình 3.5: Tháo bộ điều khiển gạt nước

1- Khóa trên hộp điều khiển; 2- Đầu nối điện gạt nước

* Bước 4: Tháo ổ khóa điện (hình 3.6)

Hình 3.6: Tháo ổ khóa điện

1-    Khóa điều khiển; 2- Clê lỗ 6 cạnh loại 2,5mm

Vặn khoá khởi động quay về vị trí số I (1), tháo ổ khoá điện bằng cách ấn vào định vị lò xo bằng clê lỗ 6 cạnh loại 2,5 mm (2) hoặc công cụ thích hợp khác, và kéo ổ khoá ra khỏi ống hộp điều khiển.

* Bước 5: Tháo hộp điều khiển (hình 3.7)

Tháo đầu nối điện của còi (1), tháo các vít giữ hộp điều khiển (2) rồi tháo hộp điều khiển.

Hình 3.7: Tháo hộp điều khiển

1- Đầu nối điện còi; 2- vít;

* Bước 6: Tháo trục lái

Đánh dấu vị trí lắp ráp giữa trục trung gian và trục lái chính (1), sau đó tháo bulông siết đầu trục trung gian với trục lái chính (2) rồi tháo các đai ốc (3) của giá đỡ dưới bắt trục lái với vỏ xe. Tiếp theo là tháo các đai ốc (4) của giá đỡ trên và tháo trục lái và trục trung gian.

Hình 3.8: Tháo giá đỡ dưới của trục lái

1-    Lấy dấu; 2- Bulông siết; 3- Đai ốc dưới;

Hình 3.9: Tháo giá đỡ trên của trục lái

4- Đai ốc trên

* Bước 7: Tháo trục lái chính từ ống trục lái

Hình3.10: Tháo trục lái chính

1-    Vòng hãm; 2,4- Long đen; 3- Lò xo; 5- Bi định vị; 6- Tháo trục lái chính;

Sau khi tháo trục lái ra khỏi vỏ xe ta tháo trục lái chính từ ống trục lái. Theo thứ tự ta tháo vòng hãm (1), long đen (2), lò xo (3), long đen (4), cuối cùng tháo bi định vị (5) và rút trục lái chính xuống.

b. Tháo cơ cấu lái và hình thang lái

* Bước 1: Tháo hai bánh xe của cầu trước (cầu dẫn hướng), rồi tháo mối ghép giữa đầu trục bánh răng trụ răng xoắn với trục trung gian.

* Bước 2: Tháo các liên kết của cụm cơ cấu lái

Hình 3.11: Tháo khớp nối giữa đầu thanh lái và cam quay

1- Chốt hãm; 2- Đai ốc hoa; 3- Thiết bị tháo liên kết khớp cầu

Ta tháo chốt hãm (1), tháo đai ốc hoa (2) rồi sử dụng dụng cụ tách đầu thanh lái ra khỏi cam quay (hình 3.11).

Hình 3.12: Tháo bulong và giá giữ bộ cơ cấu lái

3- Bu lông; 4- Giá giữ;

* Bước 3: Tháo bộ điều chỉnh ăn khớp bánh răng trụ răng xoắn và thanh răng

Hình 3.13: Bộ điều chỉnh ăn khớp bánh răng trụ răng xoắn và thanh răng

1- Đai ốc chỉnh; 2- Nêm chỉnh; 3- Lò xo chỉnh;

Tháo đai ốc chỉnh, nêm chỉnh, lò xo chỉnh và dẫn hướng thanh răng.

* Bước 4: Tháo trục bánh răng trụ răng xoắn

 

Hình 3.14: Tháo nắp che bụi, và vòng hãm

1- Nắp che bụi; 2- Vòng hãm;

Tháo nắp che bụi (1), vòng hãm (2), nắp che dưới trục răng (3) và đai ốc khóa trục bánh răng trụ răng xoắn (4) Chú ý khi tháo đai ốc khóa cần giữ trục răng nếu không có thể làm hỏng răng của bánh răng trụ răng xoắn.

Dùng búa đóng đột dẹt (5) để tháo trục bánh răng trụ răng xoắn, khi đóng cần giữ cho đột thẳng hàng với trục bánh răng. Sau đó dùng búa cao su tháo ổ bi dưới rồi tháo lần lượt đệm kín (7), ổ bi trên (8), vòng hãm (9).

Hình 3.15: Tháo nắp che dưới và đai ốc khóa trục bánh răng trụ răng xoắn

3-Nắp che dưới; 4-Đai ốc khóa;

Hình 3.16: Tháo trục bánh răng trụ răng xoắn

5, 6- Đột dẹt; 7- Đệm kín; 8- Ổ bi trên; 9 -Vòng hãm;

* Bước 5: Tháo thanh răng

Hình 3.17: Tháo thanh răng

1- Thanh răng; 2- Thanh kéo bên; 3- Đầu thanh lái

            Trước tiên tháo ống cao su che bụi thanh răng (1), để cho dễ tháo thì trước khi tháo bôi một lớp mỡ lên thanh kéo bên (2). Tiếp đó là tháo đầu thanh lái (3), nhưng trước khi tháo đầu thanh lái phải lấy dấu trên thanh kéo bên, đai ốc khóa đầu thanh lái và đầu thanh lái vị trí lắp ráp của chúng để sau này dễ dàng điều chỉnh độ chụm của xe, sau đó vặn đai ốc khoá ngược chiều kim đồng hồ, tháo đầu thanh nối rồi tháo đai ốc khóa. Để tháo khớp cầu giữa thanh răng và thanh kéo bên thì kẹp thanh răng vào bàn kẹp (êtô), trước khi kẹp phủ lên thanh răng một tấm vải và không kẹp thanh răng vàobàn kẹp quá hai mặt răng tránh làm hư hỏng răng rồi dùng mỏ lết để tháo.

3.3.2 Quy trình lắp hệ thống lái

Quy trình lắp đặt ngược lại với quá trình tháo nhưng cần chú ý những điểm sau:

- Trước khi lắp đặt cần kiểm tra hư hỏng và sửa chữa hoặc thay thế nếu cần sau đó làm sạch tất cả các chi tiết và bôi trơn đầy đủ.

- Đối với những mối ghép có ren cần chú ý đến momen siết phù hợp tránh làm hỏng mối ghép.

- Quá trình lắp phải đảm bảo chính xác, sau khi lắp các chi tiết vận hành tốt và có độ tin cậy cao.

Bảng 3.3. Lắp cơ cấu lái

 

STT	CÔNG VIỆC	HÌNH VẼ
1	Bôi dầu trợ lực hoặc mỡ lên các chi tiết cần thiết. - Lắp phớt dầu vỏ xilanh và đệm cách. - Dùng búa nhựa lắp cả cụm vào xilanh.
2	Lắp thanh răng. - Lắp dụng cụ vào thanh răng. - Bôi dầu trợ lực lên dụng cụ. - Lắp thanh răng vào xilanh. - Tháo dụng cụ.
3	Lắp ống chặn đầu xilanh, phớt dầu và đệm cách. - Lắp dụng cụ vào đầu kia của thanh răng. - Bôi dầu trợ lực lên dụng cụ. - Lắp phớt dầu mới lên thanh răng - Tháo dụng cụ. - Dùng dụng cụ, lắp phớt dầu, đệm cách và ống chặn đầu xilanh vào xilanh. - Dùng kìm tháo phanh, lắp phanh hãm.
4	Kiểm tra kín khít. - Lắp dụng cụ vào cút nối của vỏ xi lanh. - Tạo độ chân không 400 mmHg trong khoảng 30 giây. - Kiểm tra rằng không có sự thay đổi độ chân không.
5	Lắp van điều khiển vào vỏ. - Lắp ổ bi trên. - Dùng dụng cụ và máy ép lắp ổ bi trên.
6	Lắp phớt dầu và phanh hãm. - Dùng dụng cụ lắp phớt dầu mới. - Dùng kìm tháo phanh, lắp phanh hãm.

 

7	Lắp đệm cách, ổ bi dưới và đai ốc tự hãm lên trục van điều khiển. - Lắp đệm cách và ổ bi lên trục van điều khiển. - Dùng dụng cụ để giữ van điều khiển, lắp và xiết đai ốc tự hãm mới. - Mômen xiết:  59 Nm.
8	Lắp nắp vỏ thanh răng. - Bôi keo làm kín lên các ren của nắp vỏ thanh răng. - Keo: mã số 08833 – 00080, THREE BOND 1344, LOCTITE 242 hay loại tương đương. - Lắp và xiết nắp vỏ thanh răng. Mômen xiết 69 Nm.
9	Lắp đế dẫn hướng thanh răng, dẫn hướng thanh răng, lò xo dẫn hướng thanh răng. - Điền mỡ vào và bôi mỡ lên bề mặt trượt, lưng và các bề mặt bên.
10	Điều chỉnh tải trọng ban đầu. - Bôi keo lên 2 hoặc 3 ren của nắp lò xo. - Keo: mã số 08833 – 00080, THREE BOND 1344, LOCTITE 242 hay loại tương đương. - Dùng dụng cụ lắp và xiết nắp lò xo. Mômen xiết 25 Nm. - Dùng dụng cụ xoay nắp lò xo dẫn hướng thanh răng 150. - Xoay trục van điều khiển sang phải và sang trái một hay 2 lần.   - Nới lỏng nắp lò xo đến khi lò xo nén dẫn hướng thanh răng không còn tác dụng.
	- Dùng dụng cụ và cờ lê lực, xiết nắp lò xo dẫn hướng thanh răng đến khi tải trọng ban đầu nằm trong tiêu chuẩn. -Tải trọng ban đâu khi quay:          8 ÷ 13 kgf.cm (0.8 ÷ 1.3 Nm).
11	Lắp đai ốc hãm nắp lò xo dẫn hướng thanh răng. - Bôi keo lên 2 hay 3 ren của đai ốc hãm. - Keo: mã số 08833 – 00080, THREE BOND 1344, LOCTITE 242 hay loại tương đương. - Dùng dụng cụ lắp và xiết đai ốc hãm. Mômen xiết 38 Nm. - Kiểm tra lại tải trọng ban đầu.
12	Lắp đệm răng và đầu thanh răng - Lắp đệm răng mới. - Dùng dụng cụ lắp và xiết đầu thanh răng. Mômen xiết 72 Nm. - Dùng thanh đồng thau và búa, bẻ gập đệm răng.
13	Lắp cao su che bụi thanh răng và các kẹp. - Chắc chắn rằng lỗ trên cao su che bụi không bị bịt bởi mỡ.
	- Lắp cao su che bụi. - Lắp các kẹp trong. - Lắp các kẹp ngoài với các đầu kẹp hướng ra ngoài.
14	Lắp đầu thanh lái. - Vặn đai ốc hãm và đầu thanh lái vào đầu thanh răng đến khi khớp với dấu ban đầu. - Sau khi điều chỉnh độ chụm, xiết chặt đai ốc hãm. Mômen xiết     20 Nm.
15	Lắp ống dầu cao áp quay trái và quay phải. - Dùng dụng cụ lắp và xiết các ống. Mômen xiết 20 Nm. - Lắp van điều khiển không khí.

 

3.3.3 Bảo dưỡng hệ thống lái

Thường xuyên kiểm tra siết chặt các bu lông, đai ốc ghép giữa các bộ phận của hệ thống lái với vỏ xe cũng như trong hệ thống lái và quan sát xem có sự rò rỉ dầu trợ lực lái sau mỗi lần xe vận hành.

a. Vành tay lái

Kiểm tra hành trình tự do và lực cần thiết để làm quay hệ thống lái, độ bắt chặt vành lái trên trục. Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái bằng cách xoay vành tay lái về bên phải và bên trái đến khi bánh xe bắt đầu xoay đi, hành trình tự do cho phép là 0 20 mm. Nếu hành trình tự do vượt quá qui định cần kiểm tra, sửa chữa và điều chỉnh các bộ phận liên quan như các khớp các đăng trục lái chính hoặc trục trung gian, khe hở ăn khớp cơ cấu lái, các khớp cầu dẫn động lái.

b. Cơ cấu lái

Kiểm tra khe hở ăn khớp giữa trục răng và thanh răng và độ dơ dọc trục của trục bánh răng. Nếu khe hở ăn khớp không đảm bảo cần điều chỉnh lại bằng đai ốc chỉnh, còn độ dơ dọc trục điều chỉnh lại bằng thay đổi chiều dày đệm kín (7) phía trước ổ bi trên

Khi tháo các chi tiết của cơ cấu lái ra thì:

- Quan sát các phớt làm kín của cụm xi lanh lực xem có bị rách biến cứng và hư hỏng không.

- Dùng panme đo, kiểm tra độ mòn của xi lanh, piston, van phân phối.

- Kiểm tra khe hở miệng của vòng găng tương tự như kiểm tra vòng găng ở động cơ chính.

- Kiểm tra mòn, nứt, tróc rỗ các vòng bi.

- Dùng dưỡng kiểm tra độ mòn của các thanh răng, bánh răng.

- Dùng đồng hồ so và đồ gá kiểm tra độ cong của thanh răng, độ cong tối đa cho phép là 0,3 mm.

- Cần bổ sung dầu mỡ bôi trơn cho cơ cấu lái trước khi lắp đặt.

Hình 3.18: Hình minh họa dùng đồng hồ so và đồ gá kiểm tra độ cong của thanh răng

1- Khối V; 2- Thanh răng; 3- Đồng hồ so; 4- Mặt răng

 

 

 

 

KẾT LUẬN

Trong bối cảnh đất nước trên đà phát triển kinh tế cùng với quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá ngày càng cao. Công nghiệp chế tạo và sản suất ô tô đang dần trở thành một ngành công nghiệp phát triển. Là một phương tiện giao thông có tốc độ cao, một vấn đề lớn đặt ra đó là cần tiếp thu trình độ khoa học kỹ thuật trong chế tạo, lắp ráp cũng như công tác bảo dưỡng, sửa chữa ô tô.

Hệ thống lái là một trong những hệ thống quan trọng trên ô tô .Ở mọi tốc độ hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động của ô tô hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một hướng nhất định. Một hệ thống hoàn thiện về kết cấu, điều khiển dễ dàng sẽ giúp người lái điều khiển dễ dàng và thoải mãi đảm bảo an toàn của ô tô trong quá trình sử dụng. Đồng thời còn nâng cao tính tiện nghi, hiện đại của ô tô.

Để vận dụng những hiểu biết và những kiến thức tiếp trong quá trình học tập. Em được giao nhiệm vụ “Khai thác hệ thống lái trên xe Toyota Camry ”.Trong quá trình thực hiện đồ án em đã đi sâu vào ba nội dung chính, tương ứng với  ba chương thuyết minh:

Chương 1 Tổng quan về hệ thống lái.

Chương 2 Kết cấu hệ thống lái trợ lực điên trên xe TOYOTA CAMRY

Chương 3  Chẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lái

Do thời gian ngắn, khẳ năng tham khảo tài liệu còn hạn chế, việc trực tiếp tiếp xúc với xe còn ít do vậy đồ án của em không tránh khỏi các thiếu sót. Rất mong sự quan tâm đóng góp chỉ bảo chân tình của các thầy, các bạn đối với đồ án của em

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, PHạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài,                   Lê Thị Vàng, 2009, Lý thuyết ô tô máy kéo – Nhà xuất bản giáo dục.

[2]. Nguyễn Trọng Hoan, Tập 1, tập II, năm 2018, thiết kế tính toán ô tô – máy kéo – đại học Bách Khoa Hà Nội.

[3]. Nguyễn Trọng Hiệp, 2019, Chi Tiết Máy Tập I, Tập II, Nhà xuất bản giáo dục.

[4]. Nguyễn Khắc Trai, 2018. Cấu tạo gầm máy , Nhà xuất bản giao thông vận tải.

[5]. Trần Văn Địch, Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy – máy kéo bánh xe, trường đại học Bách Khoa Hà nội năm 2014.

[6]. Bài giảng cấu tạo ô tô năm 2012 - Phạm Vy, Dương Ngọc Khánh.