View Full Version: Cấu Tạo ô Tô- Hệ Thống Lái

(¯`·.º-:¦:-♥ Diễn đàn xóm trọ buồn ♥-:¦:-º.·´¯) > [ Chuyên nghành CKDL ] > Cấu Tạo ô Tô- Hệ Thống Lái


Title: Cấu Tạo ô Tô- Hệ Thống Lái
Description: HỆ THỐNG LÁI


xomtrobuon - June 2, 2007 09:21 AM (GMT)
1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU

1.1. Công dụng

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ôtô chuyển động theo một quỹ đạo xác định nào đó.


1.2. Phân loại

Tuỳ thuộc vào yếu tố căn cứ để phân loại, hệ thống lái được chia thành các loại sau:

* Theo cách bố trí vành lái

- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (theo chiều chuyển động của ôtô) được dùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên phải như ở Việt nam và một số các nước khác;

- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (theo chiều chuyển động của ôtô) được dùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên trái như ở Anh, Nhật, Thuỵ Điển, ...

* Theo số lượng cầu dẫn hướng

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước;

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau;

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu.

* 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 trục vít - con lăn;

- Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay;

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

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

* Theo kết cấu và nguyên lư làm việc của bộ cường hoá

- Hệ thống lái có cường hoá thuỷ lực;

- Hệ thống lái có cường hoá khí nén;

- Hệ thống lái có cường hoá liên hợp.


1.3. Yêu cầu

Hệ thống lái phải bảo đảm các yêu cầu sau:

- Quay ṿng ôtô thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé;

- Điều khiển lái phải nhẹ nhàng thuận tiện;

- Động học quay ṿng phải đúng để các bánh xe không bị trượt khi quay ṿng;

- Tránh được các va đập từ bánh dẫn hướng truyền lên vành lái;

- Giữ được chuyển động thẳng ổn định.


2. CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI


2.1. Hệ thống lái với cầu dẫn hướng loại liền (hệ thống treo phụ thuộc)

Bố trí chung của hệ thống lái loại này được chỉ ra trên h́nh 10.1.








1 - vành lái; 2 - trụ lái; 3 - trục vít; 4 - cung răng; 5 - đ̣n quay đứng; 6 - đ̣n kéo dọc; 7 - cam quay; 8, 9, 10 - h́nh thang lái; 11 - trục bánh xe.


Hệ thống lái này thường được bố trí trên ôtô tải nhỏ và trung b́nh.

Hệ thống bao gồm các bộ phận chính như sau:

- Vành lái: vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay ṿng của người lái từ vành lái đến trục vít của cơ cấu lái.

- Cơ cấu lái: cơ cấu lái ở sơ đồ trên gồm trục vít 3 và cung răng 4. Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động góc của đ̣n quay đứng và khuyếch đại lực điều khiển trên vành lái.

- Dẫn động lái: dẫn động lái bao gồm đ̣n quay đứng 5, thanh kéo dọc 6, cam quay 7. Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc của đ̣n quay đứng 5 thành chuyển động góc của trục bánh xe dẫn hướng.

- H́nh thang lái: h́nh thang lái bao gồm các đ̣n 8, 9 và 10. Ba khâu này hợp với dầm cầu dẫn hướng tạo thành bốn khâu dạng h́nh thang nên gọi là h́nh thang lái.

H́nh thang lái có nhiệm vụ tạo chuyển động góc của hai bánh xe dẫn hướng theo một quan hệ xác định bảo đảm các bánh xe không bị trượt khi quay ṿng.


2.2. Hệ thống lái với bánh dẫn hướng trong hệ thống treo độc lập

Bố trí chung của hệ thống lái loại này được chỉ ra trên h́nh 10.2.

Ở hệ thống lái cầu liền (hệ thống treo phụ thuộc) khi ôtô hoặc cầu dao động th́ toàn bộ các chi tiết của h́nh thang lái dao động cùng một khối với cầu dẫn hướng. Nhưng ở hệ thống lái với hệ thống treo độc lập (h́nh 10.2), các bánh xe dẫn hướng bên trái hoặc bên phải có thể dao động độc lập với nhau nên cấu tạo của dẫn động lái và h́nh thang lái có khác so với loại cầu liền. Đó là thanh ngang của h́nh thang lái không thể làm liền mà phải cắt rời thành nhiều đoạn và liên kết với nhau bằng các khớp cầu.

C̣n lại các bộ phận khác như vành lái, trục lái, cơ cấu lái cũng có cấu tạo và nguyên lư làm việc như đă mô tả trong mục 2.1.


2.3. Hệ thống lái có cường hoá




so với hệ thống lái không có cường hoá đă tŕnh bày ở trên, cấu tạo chung của hệ thống lái có cường hoá gồm hai phần chính: phần lái cơ khí có cấu tạo và nguyên lư giống như các trường hợp đă tŕnh bày trên; phần cường hoá với các bộ phận chính sau:

- Nguồn năng lượng của bộ cường hoá, trong sơ đồ h́nh 10.3 là bơm thuỷ lực;

- Van phân phối (van điều khiển);

- Cơ cấu chấp hành (xi lanh lực).

xomtrobuon - June 2, 2007 09:22 AM (GMT)
3. CẤU TẠO CỦA CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG LÁI


3.1. Trục lái

Trục lái có hai loại: loại cố định không thay đổi được góc nghiêng (h́nh 10.4.a) và loại thay đổi được góc nghiêng


Đối với loại không thay đổi được góc nghiêng th́ trục lái gồm một thanh thép h́nh trụ rỗng. Đầu trên của trục lái được lắp bằng then hoa với moayơ của vành lái (vô lăng) c̣n đầu dưới được lắp cũng bằng then hoa với khớp các đăng. Trục chính được đỡ trong ống trục lái bằng các ổ bi. Ống trục lái được cố định trên vỏ cabin bằng các giá đỡ. Vành lái có dạng một thanh thép h́nh tṛn với một số nan hoa (hai hoặc ba) nối vành thép với moayơ vành lái cũng bằng kim loại. Moayơ có làm lỗ với các then hoa để ăn khớp then với đầu trên của trục lái.

Đối với loại trục lái thay đổi được góc nghiêng th́ ngoài những chi tiết kể trên, trục chính không phải là một thanh liên tục mà được chia thành hai phần có thể chuyển động tương đối với nhau trong một góc độ nhất định nhờ kết cấu đặc biệt của khớp nối (h́nh 10.4.b). Tuỳ thuộc vào tư thế và khuôn khổ của người lái mà vánh lái có thể được điều chỉnh với góc nghiêng phù hợp.


3.2. Cơ cấu lái

Cơ cấu lái là hộp giảm tốc đảm bảo tăng mômen quay của người lái từ vành lái tới các bánh xe dẫn hướng.

Cơ cấu lái có các thông số đặc trưng cho tính năng kỹ thuật sau:

* Tỉ số truyền ic:

Trong đó:

dq , dW - là các góc quay nguyên tố tương ứng của vánh lái và trục đ̣n quay đứng;

w q , w W - góc quay tương ứng của vành lái và trục đ̣n quay đứng.


Tỉ số truyền của cơ cấu lái có thể thay đổi hoặc không thay đổi. Tỉ số truyền cơ cấu lái có phạm vi thay đổi rộng, cao ở vùng vị trí trung gian và thấp ở các vị trí ŕa thường được dùng ở hệ thống lái không có cường hoá.

* Hiệu suất thuận:

Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống. Hiệu suất thuận càng cao th́ lái càng nhẹ. V́ vậy nói chung khi thiết kế cơ cấu lái yêu cầu phải có hiệu suất thuận cao.

* Hiệu suất nghịch:

Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ dưới đ̣n quay đứng lến trục lái. Thông thường yêu cầu hiệu suất nghịch phải có trị số bé hơn hiệu suất thuận. Nếu hiệu suất nghịch rất bé th́ các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển động của ôtô sẽ không truyền đến vành lái được v́ chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái. Đây là một tính chất rất quư của cơ cấu lái. Tuy nhiên không thể đưa hiệu suất nghịch xuống quá thấp v́ lúc đó bánh xe dẫn hướng sẽ không tự trả lại được về vị trí ban đầu dưới tác dụng của các mômen ổn định. V́ vậy để đảm bảo khả năng tự trả bánh xe dẫn hướng từ vị trí đă quay về vị trí ban đầu và để hạn chế các va đập từ đường lên vành lái trong một phạm vi nào đấy th́ cơ cấu lái được thiết kế với một hiệu suất nghịch nhất định.


3.2.1. Cơ cấu lái loại trục vít cung răng (h́nh 10.5)

Cơ cấu lái loại trục vít cung răng có ưu điểm là giảm được trọng lượng và kích thước so với loại trục vít bánh răng. Cung răng có thể là cung răng thường (h́nh 10.5.a) hoặc cung răng bên (h́nh 10.5.b). Cung răng bên có ưu điểm là tiếp xúc theo toàn bộ chiều dài răng, do đó giảm được ứng suất tiếp xúc và răng ít hao ṃn cho nên thường dùng ở ôtô tải cỡ lớn. Tỉ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng được xác định như sau:

Trong đó:

ro - bán kính ṿng tṛn cơ sở của cung răng

t - bước trục vít


Tỉ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị không đổi. Hiệu suất thuận khoảng 0,5 c̣n hiệu suất nghịch khoảng 0,4.


3.2.2. Cơ cấu lái loại trục vít con lăn (h́nh 10.6)

Cơ cấu lái loại trục vít con lăn có những ưu điểm sau:

- Nhờ trục vít có dạng glôbôít cho nên mặc dù chiều dài trục vít không lớn nhưng sự tiếp xúc của các răng ăn khớp được lâu hơn và trên diện rộng hơn, có nghĩa là giảm được kích thước chung và giảm ứng suất tiếp xúc của các răng;

- Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc với nhau được phân tán, tuỳ theo loại ôtô mà có thể làm con lăn có từ hai đến bốn ṿng ren;

- Tổn thất do ma sát ít hơn nhờ thay ma sát trượt bằng ma sát lăn;

- Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp của các bánh răng.

Đường trục của con lăn nằm lệch với đường trục của trục vít một khoảng

e = 5 - 7 mm. Điều này cho phép điều chỉnh lại khe hở ăn khớp sau một thời gian làm việc các chi tiết bị hao ṃn.

Tỉ số truyền của cơ cấu lái trục vít con lăn tại vị trí trung gian xác định theo công thức:

Trong đó:

r2 - bán kính ṿng tṛn ban đầu của h́nh glôbôít của trục vít

t - bước của trục vít

z1 - số mối ren của trục vít


Tỉ số truyền của cơ cấu lái loại này sẽ tăng lên từ vị trí giữa đến vị trí ŕa khoảng từ 5-7% nhưng sự tăng này không đáng kể nên có thể bỏ qua và coi như tỉ số truyền không thay đổi.

Hiệu suất thuận vào khoảng 0,65 và hiệu suất nghịch khoảng 0,5.

Cơ cấu lái loại này được sử dụng rộng răi trong các loại ôtô khác nhau.

3.2.3. Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay (h́nh 10.7)

Cơ cấu lái loại này có ưu điểm cơ bản là có thể thiết kế tỉ số truyền thay đổi theo các quy luật khác nhau tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng.

Nếu bước của trục vít t không đổi th́ tỉ số truyền được xác định theo công thức:



Trong đó:

W - góc quay của đ̣n quay đứng

r2 - bán kính từ chốt quay đến trục đ̣n quay


Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái loại này đều vào khoảng 0,7. Cơ cấu lái loại này thường được sử dụng ở hệ thống lái không có cường hoá trên ôtô tải và ôtô khách.

3.2.4. Cơ cấu lái loại trục vít êcu bi cung răng (h́nh 10.8)

Hai đầu trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn, một đai ốc bi chạy trên trục vít nhờ rất nhiều các viên bi ở trong các rănh xoắn trên trục vít và bên trong đai ốc. Các viên bi lăn trong các rănh này, các rănh được thiết kế để cho phép các viên bi tuần hoàn một cách liên tục.

Một trục với bánh răng rẻ quạt được lắp trong hộp cơ cấu lái bằng các ổ bi kim. Phần răng rẻ quạt ăn khớp với răng của đai ốc bi. Khi trục vít quay đai ốc bi chạy dọc trục vít, chuyển động tịnh tiến này làm cung răng rẻ quạt quay dẫn đến trục đ̣n quay đứng quay.


Ưu điểm của cơ cấu lái loại trục vít êcu bi cung răng là tổn thất ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt rất nhỏ nhờ biến ma sát trượt thành ma sát lăn.

Cơ cấu lái loại trục vít êcu bi cung răng có thể thiết kế với tỉ số truyền không đổi (h́nh 10.9.a) hoặc tỉ số truyền thay đổi (h́nh 10.9.b).

Đặc điểm của cơ cấu lái có tỉ số truyền không đổi là các bán kính ăn khớp c1, c2, c3 của các răng trục rẻ quạt là bằng nhau và các bán kính ăn khớp D1, D2, D3 của các răng đai ốc cũng bằng nhau.




Đối với cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi được thiết kế sao cho bán kính ăn khớp của các răng trục rẻ quạt giảm dần về phía tâm (C1 > C2 > C3). Mặt khác bán kính ăn khớp của các răng đai ốc lại tăng dần về phía tâm (D1 < D2 < D3).

Nhờ vậy mà tỉ số truyền của cơ cấu lái được thay đổi theo quy luật chỉ ra trên h́nh 10.9.


3.2.5. Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng (h́nh 10.10)

Bánh răng trụ được chế tạo liền với trục lái nên c̣n gọi là trục răng. Khi quay vành lái trục răng quay làm thanh răng dịch chuyển sang phải hoặc sang trái. Sự dịch chuyển của thanh răng được truyền tới cam quay qua các đầu thanh răng và khớp cầu.

Cơ cấu loại trục răng thanh răng có các ưu điểm sau:

- Cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng có tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các thanh ngang như ở cơ cấu lái khác;

- Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao;

- Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiển trên vành lái nhẹ;

- Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải chăm sóc bảo dưỡng.


3.3. Dẫn động lái


3.3.1. Đ̣n quay

Đ̣n quay có nhiệm vụ truyền mômen từ trục đ̣n quay của cơ cấu lái tới các đ̣n kéo dọc hoặc kéo ngang được nối với cam quay của bánh xe dẫn hướng.

Cấu tạo của đ̣n quay có dạng thanh gồm thân đ̣n quay, đầu to và đầu nhỏ. Đầu to là lỗ h́nh trụ hoặc côn có then hoa bên trong để ăn khớp then hoa với đầu trục đ̣n quay. Đầu nhỏ đ̣n quay cũng có lỗ trơn h́nh côn để bắt với rôtuyn. Thân đ̣n quay có tiết diện nhỏ dần từ đầu to đến đầu nhỏ và h́nh dạng tiết diện phù hợp với phương chịu lực. Tuỳ theo loại cơ cấu lái và dẫn động lái mà đ̣n quay có thể quay trong mặt phẳng đứng (h́nh 10.11.b) hoặc mặt phẳng ngang (h́nh 10.11.a).


3.3.2. Đ̣n kéo

Đ̣n kéo được dùng để truyền lực từ đ̣n quay của cơ cấu lái đến cam quay bánh xe dẫn hướng. Tuỳ theo phương đặt đ̣n kéo mà người ta có thể gọi đ̣n kéo dọc hoặc đ̣n kéo ngang. Đ̣n kéo cũng được sử dụng nối và truyền lực giữa hai cam quay của hai bánh xe dẫn hướng. Nó là khâu thứ ba (trừ dầm cầu dẫn hướng) trong h́nh thang lái nên c̣n được gọi là thanh "ba ngang".

Cấu tạo chung của đ̣n kéo gồm một thanh thép h́nh trụ rỗng hai đầu có bố trí các rôtuyn với liên kết cầu. V́ trong quá tŕnh làm việc vị trí của các đ̣n kéo có thể thay đổi trong không gian nên các điểm nối giữa các đ̣n kéo phải là liên kết cầu để tránh cưỡng bức (h́nh 10.12).

H́nh 10.12


Liên kết cầu bao gồm một rôtuyn với một đầu có dạng cầu và các bát rôtuyn có bề mặt lắp ghép là một phần chỏm cầu lơm được lắp ráp với mặt cầu của rôtuyn. Một yêu cầu đối với dẫn động lái là phải chính xác, không có độ dơ, đồng thời để dập tắt các lực va đập truyền qua dẫn động lái nên hầu hết các khớp rôtuyn đều dùng ḷ xo để ép bát rôtuyn với mặt cầu của rôtuyn. Lực ép của các ḷ xo này lên rôtuyn được điều chỉnh bằng các nút t́ có ren. Để bôi trơn các bề mặt làm việc của rôtuyn và bát rôtuyn th́ người ta thường bố trí một vú mỡ và các đường dẫn mỡ từ vú mỡ tới các rôtuyn. Trên một đ̣n kéo có hai rôtuyn th́ việc bố trí ḷ xo ở các đầu rôtuyn này phải bảo đảm sao cho khi lực truyền từ chốt rôtuyn này đến chốt rôtuyn kia chỉ có một trong hai ḷ xo làm việc.


3.3.3. H́nh thang lái

* Đặt vấn đề

Chúng ta xét sự quay ṿng của một ôtô hai cầu với cầu trước là cầu dẫn hướng (h́nh 10.13).

Khi muốn thực hiện quay ṿng ôtô người lái phải thông qua hệ thống lái để điều khiển các bánh xe dẫn hướng quay một góc nào đó theo hướng quay ṿng. Động học quay ṿng đúng xảy ra khi tất cả các bánh xe đều quay quanh một tâm quay tức thời (điểm O trên h́nh 10.13.a). Nếu bảo đảm được điều kiện này th́ các bánh xe sẽ chuyển động lăn mà không có sự trượt xảy ra. Muốn vậy góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trái và bên phải là khác nhau (a < b ).


Chúng ta xét trường hợp nếu hai bánh xe dẫn hướng quay cùng một góc như nhau (a = b ) khi đó bánh xe phía ngoài có xu hướng quay quanh tâm O1 c̣n bánh xe phía trong có xu hướng quay quanh tâm O2. Khi này quỹ đạo của bánh xe phía ngoài sẽ theo đường cong 1 c̣n quỹ đạo của bánh xe phía trong sẽ theo đường cong 2. Mặt khác nếu bảo đảm động học quay ṿng đúng th́ bánh xe phía trong cũng phải quay quanh tâm O1 có nghĩa quỹ đạo của nó phải là đường cong 3. Giả sử bánh xe dẫn hướng phía ngoài bám tốt không bị trượt th́ bánh xe phía trong sẽ bị trượt mà vệt trượt của nó tạo thành diện tích bôi đen giữa hai đường cong 2 và 3.

Qua nghiên cứu hai ví dụ trên chúng ta thấy để bảo đảm ôtô quay ṿng đúng th́ bánh xe phía trong bao giờ cũng phải quay một góc lớn hơn. Nói một cách chính xác hơn, muốn đảm bảo động học quay ṿng đúng th́ góc quay của bánh xe bên trong và bên ngoài phải tuân theo một quan hệ xác định, quan hệ này do h́nh thang lái đảm nhận.

* Cấu tạo của h́nh thang lái

H́nh thang lái thực chất là một h́nh tứ giác gồm bốn khâu (h́nh 10.14): dầm cầu, thanh lái ngang và hai thanh bên (cánh bản lề). Ở vị trí trung gian tứ giác này có dạng h́nh thang nên được gọi là h́nh thanh lái. Trừ dầm cầu ra các khâu c̣n lại của h́nh thang lái có cấu tạo như các đ̣n kéo đă nghiên cứu ở trên. V́ vậy ở đây chúng ta không xét thêm về mặt cấu tạo mà chủ yếu đưa ra h́nh dạng và kích thước của h́nh thang lái. Để bảo đảm quan hệ giữa góc quay của bánh xe bên trong và bánh xe bên ngoài để các bánh xe cùng quay trên một tâm quay tức thời th́ kích thước của các thanh lái ngang, cánh bản lề và góc q phải có những giá trị xác định.


Ở một số ôtô do kết cấu của hệ thống treo và hệ thống lái khác nhau nên h́nh thang lái cũng được suy biến theo.

Trên h́nh 10.15, hệ thống treo phụ thuộc dầm cầu liền nên các chi tiết và h́nh dạng của h́nh thang lái tương tự như ở sơ đồ h́nh 10.14. trong h́nh thang lái, kích thước của dầm liền và hai cánh bản lề bên là cố định. V́ vậy để điều chỉnh được góc q bảo đảm mối quan hệ giữa góc quay của bánh xe ngoài và bánh xe trong th́ thanh lái ngang có kết cấu sao cho có thể điều chỉnh được kích thước của nó.


C̣n trên ôtô hệ thống treo trước độc lập và cơ cấu lái loại trục răng thanh răng th́ có thể kết hợp thanh răng làm luôn chức năng của thanh lái ngang trong h́nh thang lái (h́nh 10.17).


4. GÓC ĐẶT BÁNH XE

Các góc đặt của bánh xe và trụ quay đứng nhằm các mục đích sau:

- giảm lực cản quay ṿng ở các bánh xe dẫn hướng;

- Tạo độ ổn định của bánh xe dẫn hướng, có nghĩa là khi bánh xe dẫn hướng lệch khỏi vị trí trung gian th́ nó có khả năng tự động quay trở lại.

Các góc này bao gồm góc nghiêng ngang của bánh xe (camber), góc nghiêng dọc của trụ quay đứng (caster), góc nghiêng ngang của trụ quay đứng (kingpin) và độ chụm của bánh xe.


4.1. Góc nghiêng ngang của bánh xe (camber)

Góc nghiêng ngang của bánh xe được lắp đặt với phía trên nghiêng ra ngoài hay nghiêng vào trong. Góc này c̣n gọi là góc "camber" và được đo bằng độ nghiêng so với phương thẳng đứng. Khi phía trên bánh xe nghiêng ra ngoài, th́ gọi là "camber dương". Ngược lại khi nghiêng vào trong th́ gọi là "camber âm" (h́nh 10.18).

H́nh 10.18


Chức năng của camber:

Ở những ôtô trước kia, các bánh xe được đặt camber dương để cải thiện độ bền cầu trước và để các lốp tiếp xúc vuông góc với mặt đường nhằm ngăn cản sự ṃn không đều của lốp trên loại đường có phần giữa cao hơn hai mép. Ở những ôtô hiện nay, hệ thống treo và cầu cứng vững hơn mặt khác kết cấu mặt đường cũng bằng phẳng v́ vậy ít cần camber dương, thậm chí ở một vài loại ôtô góc camber có thể bằng 0. Một vài loại ôtô bố trí có camber âm để cải thiện điều kiện chịu lực khi ôtô quay ṿng.

Dưới đây chúng ta sẽ xét công dụng của các góc camber khác nhau:

* Camber dương

Camber dương có các tác dụng như sau:

- Giảm tải theo phương thẳng đứng (h́nh 10.19.a);

Nếu camber bằng 0, phản lực tác dụng lên trục sẽ đặt vào giao điểm giữa đường tâm lốp và trục, kư hiệu lực F' trên h́nh vẽ. Nó dễ làm trục hay cam quay bị cong đi. Việc đặt camber dương sẽ làm phản lực tác dụng vào phía trong của trục, lực F trên h́nh vẽ, sẽ giảm mômen tác dụng lên trục bánh xe và cam quay.


- Ngăn cản sự tuột bánh xe (h́nh 10.19.b);

Phản lực F từ đường tác dụng lên bánh xe có thể chuyển về trục bánh xe. Lực này được phân thành hai lực thành phần: lực F1 vuông góc với trục bánh xe; lực F2 song song với trục bánh xe. Lực F2 có xu hướng đẩy bánh xe vào trong ngăn cản bánh xe tuột ra khỏi trục. V́ vậy thường ổ bi trong được chọn lớn hơn ổ bi ngoài để chịu tải trọng này.

- Giảm mômen cản quay ṿng

Khi quay ṿng bánh xe dẫn hướng sẽ quay quanh tâm là giao điểm của đường trục trụ quay đứng kéo dài với mặt đường. Khi bố trí góc camber dương th́ khoảng cách giữa tâm bánh xe với tâm quay sẽ nhỏ nên giảm mômen cản quay ṿng.

* Camber 0

Lư do chính đặt camber 0 là để ngăn cản sự ṃn không đều của lốp.

Nếu bánh xe được đặt camber dương, phía ngoài lốp sẽ quay với bán kính nhỏ hơn phía trong (h́nh 10.20). Do vậy tốc độ dài của lốp tại khu vực tiếp xúc với mặt đường ở phía trong sẽ lớn hơn ở phía ngoài, nên phía ngoài sẽ bị trượt trên mặt đường và sẽ bị ṃn nhiều hơn. Nếu camber bằng 0 th́ hiện tượng trên sẽ được khắc phục.


* Camber âm

Ở ôtô có camber dương, khi ôtô quay ṿng xuất hiện lực ly tâm, lực ly tâm này có xu hướng làm camber dương tăng thêm nên biến dạng chung của cả lốp và hệ thống treo làm thân ôtô nghiêng nhiều hơn.

Đối với ôtô có camber âm, khi ôtô quay ṿng xuất hiện lực ly tâm, lực ly tâm này có xu hướng làm giảm camber âm và bánh xe có thể trở về trạng thái camber 0 hoặc dương. V́ vậy giảm sự biến dạng của bánh xe và hệ thống treo nên thân ôtô bị nghiêng ít hơn (h́nh 10.21).


4.2. Góc nghiêng dọc của trụ quay đứng (caster)

Caster là sự nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trụ quay đứng. Caster được đo bằng độ giữa trụ quay đứng và phương thẳng đứng khi nh́n từ cạnh xe. Nếu nghiêng về phía sau th́ gọi là caster dương, nếu nghiêng về phía trước gọi là caster âm (h́nh 10.22).


Khoảng cách từ giao điểm của đường tâm trụ quay đứng với mặt đất đến tâm vùng tiếp xúc giữa lốp với đường được gọi là khoảng cách caster.

Caster có các công dụng sau hồi vị bánh xe do khoảng caster:

Để giải thích công dụng này chúng ta dựa vào sơ đồ h́nh 10.23.a. Khi khoảng caster dương có nghĩa là trụ quay đứng (a) của mỗi bánh xe ở phía trước tâm vùng tiếp xúc giữa lốp và đường. Như vậy có thể thấy rằng các bánh xe bị kéo ở phía sau trụ quay đứng khi ôtô chuyển động, giống như các bánh xe con của các xe đẩy bị kéo về phía sau đường tâm các trục xoay của bánh xe.

Sự hồi vị này là do mômen sinh ra quanh trục xoay đứng a và a' (h́nh 10.23.b) khi các bánh xe quay khỏi vị trí trung gian. Giả sử khi quay ṿng sang trái, lực kéo chủ động là P và P' tác dụng tại điểm a và a' c̣n lực cản lên bánh xe dẫn hướng tác dụng tại tâm O và O' của vùng tiếp xúc giữa lốp với đường đó là các lực F và F'. Phản lực F được phân thành hai thành phần F1 và F2 c̣n F' được phân thành F'1 và F'2. Thành phần F2 và F'2 tạo ra mômen T và T' có xu hướng làm bánh xe quay trở về vị trí trung gian quanh trục a và a'. Những mômen này chính là mômen hồi vị bánh xe.




4.3. Góc nghiêng ngang của trụ quay đứng (kingpin)

Góc kingpin là góc nghiêng của trụ quay đứng trong mặt phẳng ngang vào phía trong so với đường thẳng đứng (h́nh 10.24).


Khoảng cách l từ giao điểm của trụ quay đứng với mặt đường đến tâm vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường gọi là độ lệch.

Công dụng của góc kingpin:

- Giảm mômen cản quay ṿng


Khi quay ṿng, mômen cản tạo ra tại bánh dẫn hướng bằng tích số của lực cản đặt tại tâm vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường với độ lệch tâm. Nếu góc camber bằng 0 và góc kingpin cũng bằng 0 (h́nh 10.25.a) th́ khoảng lệch này là lớn nên mômen cản quay ṿng cũng lớn. Để giảm mômen cản quay ṿng người ta giảm độ lệch bằng cách tạo góc camber dương của bánh xe và tạo góc kingpin của trụ quay đứng (h́nh 10.25.b). Do có hai góc này nên độ lệch tâm rất nhỏ v́ vậy mômen cản quay ṿng giảm đáng kể.

- Cải thiện tính ổn định khi ôtô chạy thẳng

Khi quay khỏi vị trí trung gian, bánh xe có xu hướng quay quanh đường tâm trụ quay đứng. Nếu trục trụ quay đứng là cố định th́ bánh xe bị lún sâu xuống mặt đường. Tuy nhiên thực tế trụ quay đứng không cố định và bánh xe không thể lún sâu xuống mặt đường nên trụ quay đứng mang dầm cầu sẽ bị nâng lên một đoạn tương ứng. Chính trọng lượng của thân ôtô được nâng lên sẽ có xu hướng đẩy cam quay dịch xuống phía dưới v́ vậy trục bánh xe có xu hướng quay về vị trí chuyển động thẳng ban đầu của nó.


4.4. Độ chụm (độ mở) bánh xe

Khi nh́n từ trên xuống nếu phía trước của các bánh xe gần nhau hơn phía sau th́ gọi là độ chụm. C̣n nếu bố trí ngược lại th́ gọi là độ mở.

Độ chụm thường được thể hiện bằng các khoảng cách B và A và giá trị của độ chụm được tính bằng B - A (h́nh 10.26.a).

Tác dụng của độ chụm là để khử lực camber sinh ra khi có camber dương. Điều đó được giải thích qua h́nh 10.26.b.

Khi bánh xe bố trí góc camber dương tức là bánh xe bị nghiêng ra phía ngoài nên nó có xu hướng quay quanh tâm là giao điểm của tâm trục bánh xe với mặt đường. Như vậy tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường có hai thành phần vận tốc: một thành phần có phương trùng với phương chuyển động thẳng của ôtô; một thành phần có phương nghiêng ra phía ngoài theo hướng quay của bánh xe do có góc camber dương. Hiện tượng này sẽ làm ṃn nhanh lốp xe. Để khắc phục hiện tượng nói trên người ta bố trí độ chụm của các bánh xe dẫn hướng nhằm khử thành phần vận tốc có phương nghiêng ra phía ngoài. Khi đó tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường chỉ c̣n lại thành phần vận tốc theo phương thẳng.

Hiện nay do phần lớn trên ôtô có góc camber gần bằng 0 nên độ chụm của bánh xe cũng trở nên nhỏ hơn thậm chí ở một vài loại xe độ chụm bằng 0.

xomtrobuon - June 2, 2007 09:22 AM (GMT)
5. HỆ THỐNG LÁI CÓ CƯỜNG HOÁ


5.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu


5.1.1. Công dụng

Hệ thống cường hoá lái trước hết có nhiệm vụ làm giảm lực điều khiển trên vành tay lái để giảm cường độ lao động cho người lái và sau nữa là để tăng tính an toàn của hệ thống điều khiển lái.


5.1.2. Phân loại

* Dựa vào kết cấu và nguyên lư của van phân phối người ta chia ra:

- Hệ thống lái cường hoá với kiểu van trụ tịnh tiến;

- Hệ thống lái cường hoá với kiểu van trụ xoay;

- Hệ thống lái cường hoá với kiểu van cánh.

* Dựa vào vị trí của van phân phối và xi lanh lực người ta chia ra:

- Hệ thống lái cường hoá kiểu van phân phối và xi lanh lực kết hợp trong cơ cấu lái;

- Hệ thống lái cường hoá kiểu van phân phối và xi lanh lực kết hợp trong đ̣n kéo;

- Hệ thống lái cường hoá kiểu van phân phối và xi lanh lực bố trí riêng rẽ.


5.1.3. Yêu cầu

- Bộ cường hoá phải có lực điều khiển trên vành tay lái đủ nhỏ để giảm cường độ lao động nhưng cũng đủ gây cảm giác điều khiển cho người lái;

- Khi hệ thống cường hoá hỏng th́ hệ thống lái vẫn điều khiển được như hệ thống lái cơ khí thông thường;

- Kết cấu bộ cường hoá phải đơn giản, dễ chăm sóc bảo dưỡng.


5.2. Các sơ đồ hệ thống lái có cường hoá tiêu biểu

Sơ đồ bố trí chung của hệ thống cường hoá lái tuy có khác nhau nhưng chúng đều gồm ba bộ phận chính sau: bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực. V́ bơm dầu trong các hệ thống cường hoá lái đều giống nhau nên sẽ được nghiên cứu trong một mục độc lập sau.


5.2.1. Loại van phân phối và xi lanh lực bố chí chung trong cơ cấu lái

* Cấu tạo


Cấu tạo của hệ thống lái cường hoá loại này bao gồm hai phần chính:

- Van phân phối: van phân phối gồm có vỏ van 17 và con trượt phân phối 16. Vỏ van được bắt cố định với vỏ cơ cấu lái c̣n con trượt phân phối dạng pittông bậc được điều khiển bởi phần trên của trục vít thông qua ổ chặn 13. Từ van phân phối có các cửa dầu nối từ bơm tới và các kênh dẫn dầu đến các khoang làm việc của pittông xi lanh;

- Cơ cấu pittông xi lanh: đây là cơ cấu chấp hành, nhằm tạo lực để cường hoá khi lái. Nó gồm một xi lanh và một pittông. Xi lanh 4 chính là vỏ của cơ cấu lái, c̣n pittông 5 đồng thời cũng là êcu bi có răng ăn khớp với cung răng rẻ quạt 23.

* Nguyên lư làm việc


Nguyên lư làm việc được mô tả trên h́nh 10.28, được chia thành ba trạng thái sau:

- Ở vị trí trung gian: khi ôtô chuyển động thẳng, vành lái ở vị trí trung gian th́ van phân phối cũng ở trạng thái trung gian chưa làm việc. Khi này dầu từ bơm đến cửa vào van phân phối thông với các khoang của pittông và thông với đường ra của van phân phối để hồi về b́nh chứa dầu. V́ áp suất trong hệ thống là áp suất đường dầu hồi nên không có sự chênh lệch áp suất giữa hai phía pittông nên hệ thống cường hoá không làm việc.

- Khi quay ṿng phải: khi vành lái quay sang phải trục vít có xu hướng đẩy pittông sang phía trái. Nhưng lúc này do pittông ăn khớp với cung răng đ̣n quay, bị mômen cản quay ṿng giữ lại nên pittông đứng yên c̣n trục vít bị tịnh tiến theo hướng ngược lại sang bên phải. Do phần trên của trục vít mang con trượt phân phối nên con trượt phân phối cũng dịch chuyển sang phải so với vỏ van phân phối. Kết quả là van phân phối mở cửa dầu cấp đến khoang phải của pittông làm pittông dịch chuyển sang trái thực hiện trợ lực để quay đ̣n quay đứng và qua dẫn động lái để quay bánh xe dẫn hướng sang phải. Dầu ở khoang phía trái của pittông theo đường dẫn qua van phân phối để trở về b́nh chứa.

- Khi quay ṿng trái: khi quay ṿng sang trái từ vị trí trung gian hoặc từ vị trí đă quay ṿng sang phải th́ quá tŕnh sẽ diễn ra ngược lại với khi quay ṿng sang phải. Lúc này trục vít 8 sẽ bị dịch chuyển sang trái mang theo cả van phân phối dịch chuyển sang trái theo. Van phân phối sẽ mở cửa dầu cấp đến khoang bên trái của pittông làm pittông dịch chuyển sang phải kéo đ̣n quay đứng và qua dẫn động lái làm các bánh xe dẫn hướng quay sang trái. Dầu ở khoang bên phải của pittông sẽ theo đường dẫn trở về van phân phối rồi trở về b́nh chứa.


5.2.2. Loại van phân phối và xi lanh lực bố trí chung trong đ̣n kéo

* Cấu tạo

Cấu tạo của hệ thống cường hoá loại này được mô tả trên h́nh 10.29.

Hệ thống cường hoá cũng bao gồm hai phần chính:

- Van phân phối: van phân phối gồm vỏ van 1 nối liền khối với các khớp rôtuyn và vỏ xi lanh lực; con trượt phân phối dạng pittông bậc được liên kết với ống dẫn động 3 bằng một bulông. Ống dẫn động 3 được nối với rôtuyn của đ̣n quay đứng;

- Cơ cấu pittông xi lanh: vỏ xi lanh 5 được nối liền với vỏ van phân phối 1, c̣n pittông 6 được nối với cần pittông. Một đầu cần pittông được cố định trên khung hoặc dầm cầu. Vỏ xi lanh 5 cũng có rôtuyn 8 để nối với đ̣n kéo dọc 7.

* Nguyên lư làm việc

Nguyên lư làm việc của hệ thống cũng được chia thành ba trạng thái:

- Trạng thái I - vị trí trung gian:

Ở vị trí này do bánh lái ở vị trí trung gian nên con trượt phân phối dưới tác dụng của ḷ xo định tâm cũng ở vị trí trung gian so với vỏ phân phối. V́ vậy dầu từ bơm đến van phân phối được thông với hai khoang của pittông và thông với đường dầu hồi để trở về b́nh chứa. Do đó hệ thống cường hoá chưa làm việc.

- trạng thái II - quay ṿng trái:

Khi vành lái quay sang trái thông qua cơ cấu lái đ̣n quay đứng tác động làm rôtuyn 9 dịch chuyển sang trái (theo hướng của bản vẽ). do vỏ xi lanh và vỏ phân phối được nối với đ̣n kéo dọc 7 bằng rôtuyn 8, lúc này đang có sức cản quay ṿng từ cam quay nên c̣n đứng yên. Do đó rôtuyn 9 mang ống dẫn 3 sẽ nén ḷ xo định tâm để dịch chuyển sang trái. Do ống 3 liên kết với con trượt phân phối bằng bulông nên con trượt phân phối cũng dịch chuyển sang trái. Kết quả van phân phối mở cửa dầu từ bơm dẫn tới khoang bên trái của pittông. Khi này áp suất của dầu sẽ tác dụng lên pittông và do đầu cần pittông đă cố định nên vỏ xi lanh sẽ dịch chuyển sang trái. Khi xi lanh dịch chuyển sang trái sẽ kéo đ̣n kéo dọc 7 dịch chuyển theo trợ lực cho lực quay ṿng của người lái. C̣n dầu ở khoang bên phải của pittông sẽ theo đường ống về van phân phối để theo cửa hồi về b́nh chứa.

- Trạng thái III - quay ṿng phải:

Khi quay ṿng sang phải từ vị trí trung gian hoặc từ vị trí đă quay ṿng sang trái th́ quá tŕnh sẽ diễn ra ngược lại với trạng thái II.


5.2.3. Loại van phân phối và xi lanh lực bố trí riêng rẽ

* Cấu tạo

Cấu tạo chung của hệ thống lái cường hoá loại này cũng bao gồm bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực.

Van phân phối được đặt ở đầu đ̣n kéo dọc có kết cấu tương tự như ở loại van phân phối bố trí chung với xi lanh lực trong đ̣n kéo. Vỏ van 4 được nối cố định với đ̣n kéo dọc 6 c̣n con trượt phân phối 3 được nối với ống dẫn động 7 bằng bulông 2. Ống dẫn động 7 được điều khiển bằng rôtuyn 8 của đ̣n quay đứng. Con trượt phân phối có thể dịch chuyển tương đối trong vỏ van.

Xi lanh lực bố trí độc lập nên nó có kết cấu như một xi lanh b́nh thường: gồm vỏ xi lanh, pittông và cần pittông. Một đầu vỏ xi lanh được nối với dầm cầu c̣n một đầu cần pittông được nối với thanh lái ngang.

Bố trí chung của cả hệ thống được thể hiện trên h́nh 10.30.b.


* Nguyên lư làm việc:

Nguyên lư làm việc của hệ thống được mô tả trên h́nh 10.31.

- Trạng thái trung gian (đi thẳng), h́nh 10.31.a:

Khi ôtô chuyển động thẳng vánh lái ở vị trí trung gian, do đó con trượt dưới tác động của ḷ xo định tâm cũng nằm ở vị trí trung gian so với vỏ van. Khi này dầu từ bơm đến van phân phối sẽ thông với các khoang của xi lanh lực và thông với đường hồi dẫn về b́nh chứa dầu do đó hệ thống cường hoá chưa làm việc.

- Trạng thái quay ṿng phải, h́nh 10.31.b:

Khi vành lái quay sang phải, thông qua cơ cấu lái đ̣n quay đứng dịch chuyển xuống phía dưới (theo hướng h́nh vẽ). Lúc này do vỏ van phân phối nối liền với đ̣n kéo dọc đang chịu lực cản quay ṿng nên c̣n đứng yên. Do đó đ̣n quay đứng mang ống dẫn động sẽ kéo con trượt phân phối chuyển động tương đối xuống dưới so với vỏ van. Kết quả van phân phối mở cửa dầu từ bơm dẫn tới khoang bên phải của pittông làm pittông dịch chuyển sang trái kéo theo thanh lái ngang kéo cam quay làm bánh xe quay sang phải trợ lực cho lực quay ṿng của người lái. Dầu ở khoang bên trái của pittông theo đường dẫn qua van phân phối hồi về b́nh chứa.

Khi quay ṿng sang trái quá tŕnh diễn ra ngược lại.


a - trạng thái trung gian (đi thẳng); b - trạng thái quay ṿng phải

1 - con trượt phân phối; 2 - vỏ van phân phối; 3 - bơm dầu; 4 - đ̣n quay đứng; 5 - đ̣n kéo dọc; 6 - thanh lái ngang; 7 - xi lanh lực.


5.2.4. Loại van phân phối kiểu xoay

* Sơ đồ cấu tạo chung

Hệ thống lái cường hoá loại van phân phối kiểu xoay được bố trí ở nhiều hệ thống lái với cơ cấu lái khác nhau. Tuy nhiên chúng đều gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực. Trong phần này chúng ta lấy một ví dụ hệ thống lái cường hoá trong cơ cấu loại trục răng thanh răng (h́nh 10.320).


Van phân phối được bố trí trong cơ cấu lái cùng với trục răng. Xi lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng có nghĩa là kết hợp trong đ̣n lái ngang.

* Cấu tạo của van phân phối

Cấu tạo của van phân phối kiểu xoay được mô tả trên h́nh 10.33.


Trên h́nh 10.33.a cho thấy trục van phân phối (trục van điều khiển) và trục răng được nối với nhau bằng một thanh xoắn. Thanh xoắn có vai tṛ như ḷ xo định tâm trong van phân phối kiểu tịnh tiến. Vỏ van phân phối (van quay) được nối với trục răng bằng một chốt định vị, có nghĩa là van quay và trục răng luôn chuyển động cùng với nhau. Qua h́nh 10.33.c cho thấy trục van phân phối và trục răng ngoài việc ghép bằng thanh xoắn c̣n được khớp với nhau bởi miếng hăm trục răng nhưng có khe hở. Trên h́nh 10.33.b cho ta thấy kết cấu và vị trí tương đối giữa các cửa van được tạo bởi trục van điều khiển và van quay.

* Nguyên lư làm việc

- Vị trí trung gian


Khi ôtô chuyển động thẳng vành lái ở vị trí trung gian nên trục van điều khiển cũng ở vị trí trung gian so với van quay. Do vậy dầu từ bơm đến cửa A của van phân phối được thông với các khoang của xi lanh lực và thông với cửa D và khoang D để trở về b́nh chứa. do không có sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của pittông nên cường hoá chưa làm việc.

- Quay ṿng phải

Khi quay ṿng phải, vành lái được đánh sang phải. Do trục răng bị cản lại bởi sức cản của mômen cản quay ṿng nên trục răng tạm đứng yên. Mặt khác trục răng nối với trục điều khiển bằng thanh xoắn và mômen cản quay ṿng trên trục răng lớn hơn mômen kháng xoắn của thanh xoắn nên thanh xoắn bị biến dạng. Do đó có sự chuyển động tương đối giữa trục van điều khiển và van quay. Dầu từ bơm bị cản bởi cửa X và Y của cạnh van điều khiển nên ngắt ḍng dầu vào cửa C và D. C̣n dầu từ cửa B theo ống B và sau đó đến buồng xi lanh bên phải làm pittông gắn liền với thanh răng dịch chuyển sang bên trái tạo ra trợ lực lái làm quay bánh xe dẫn hướng. Đồng thời dầu ở buồng xi lanh bên trái qua ống C tới cửa C, tới cửa D, tới buồng D để hồi về b́nh chứa.


- Quay ṿng trái

Tương tự như khi ôtô quay ṿng phải, khi quay ṿng trái thanh xoắn bị biến dạng góc và xoay sang trái do đó có sự chuyển động tương đối giữa trục van điều khiển và van quay. Lúc này dầu từ bơm bị cản bởi cửa X' và Y' của cạnh van điều khiển để cắt ḍng dầu vào cửa B và D. c̣n dầu từ cửa C vào ống C và sau đó dẫn tới buồng xi lanh bên trái của pittông gắn liến với thanh răng làm thanh răng dịch chuyển sang phải tạo ra sự trợ lực lái làm quay các bánh xe. Đồng thời dầu ở buồng xi lanh bên phải qua ống B tới cửa B, tới cửa D, tới buồng D để hồi về b́nh chứa.


5.2.5. Loại van phân phối kiểu cánh

* Cấu tạo

Cấu tạo của hệ thống lái cường hoá với van phân phối kiểu cánh được mô tả trên h́nh 10.37. Trong đó h́nh 10.37.a là cấu tạo chung c̣n h́nh 10.37.b là sơ đồ nguyên lư.

Ở loại này van phân phối và xi lanh lực cũng được bố trí chung trong cơ cấu lái. Van phân phối gồm trục điều khiển trên đó có các van cánh. Trục van điều khiển cũng được nối với trục vít qua thanh xoắn. Giữa trục van điều khiển và trục vít ngoài liên kết bằng thanh xoắn cũng khớp với nhau bằng mặt hăm có khe hở.

Pittông của xi lanh lực cũng đồng thời là êcu bi, ăn khớp với trục vít bằng các bi tuần hoàn. Mặt dưới của pittông có dạng thanh răng để ăn khớp với cung răng rẻ quạt của trục đ̣n quay đứng.

Theo sơ đồ nguyên lư h́nh 10.37.b th́:

- Các van V1 và V2 của cánh số 1 đóng vai tṛ như van điều khiển hướng để lựa chọn ḍng dầu hoặc: P - A - T hoặc P - B - T tuỳ thuộc vào sự quay của vành lái.

- Van V3 và V4 của cánh số 2 đóng vai tṛ như van điều khiển lưu lượng để điều khiển áp suất tại điểm A và B phụ thuộc vào lực quay ṿng trên vành lái. Ở vị trí trung gian tất cả các van V1, V2, V3, V4 đều mở do đó không có sự chênh lệch áp suất giữa điểm A và điểm B.


* Nguyên lư làm việc

- Vị trí trung gian (h́nh 10.38)

Khi ôtô chuyển động thẳng, vành lái ở vị trí trung gian nên các cánh van cũng ở vị trí trung gian. Do vậy dầu từ bơm tới van phân phối sẽ qua các cửa van V1, V2, V3, V4 để trở về b́nh chứa. Khi này các điểm A và B đều có đường dầu thông với hai khoang của pittông nhưng do không có chênh lệch áp suất nên hệ thống chưa làm việc.




- Quay ṿng phải (h́nh 10.39)

Khi vành lái đánh sang phải trục điều khiển thông qua thanh xoắn làm quay trục vít. Nhưng do pittông (đồng thời là êcu bi) đang ăn khớp với cung răng rẻ quạt nên chịu sức cản của mômen cản quay ṿng do đó thanh xoắn sẽ bị biến dạng góc. Khi thanh xoắn biến dạng trục điều khiển mang các cánh van sẽ đóng mở các cửa van. Trạng thái cụ thể của các cửa van như sau: V1 đóng; V2 mở; V3 mở; V4 mở một phần (tuỳ thuộc lực đánh trên vành lái). Khi này áp suất tại cửa B sẽ tăng do đó pittông dịch chuyển sang trái thực hiện sự trợ lực. Đồng thời dầu ở khoang bên trái của pittông sẽ theo cửa van V3 để hồi về b́nh chứa.


- Quay ṿng trái (h́nh 10.40)

Khi đánh vành lái sang trái, sau khi gặp sức cản tại trục vít, thanh xoắn biến dạng góc và trục điều khiển mang cánh van bắt đầu đóng mở các cửa dầu. Cụ thể các van ở trạng thái sau: V1 mở; V2 đóng; V3 mở một phần; V4 mở. Do đó áp suất tại điểm A sẽ tăng làm pittông dịch chuyển sang phải thực hiện quá tŕnh trợ lực. Đồng thời dầu ở khoang bên phải của pittông qua cửa van V4 để hồi về b́nh chứa.

xomtrobuon - June 2, 2007 09:33 AM (GMT)
Hệ thống lái thông minh
Active Steering Hệ thống lái thông minh

Hăng BMV vừa mới giới thiệu hệ thống điều khiển ô tô mới – Active Steering hay c̣n được hiểu là “Tay lái chủ động”. Theo nhận xét của nhà sản xuất, hệ thống này sẽ tạo ra một cuộc cách mạng trong thế giới đó.

Theo BMW thông báo, công việc nghiên cứu và thử nhiệm đă kéo dài 5 năm, c̣n khoản tiền đầu tư trong suốt thời gian đó được giữ bí mật. Trong quá tŕnh nghiên cứu Activa Steering, ngoài các kỹ sư hăng BMW c̣n có sự tham gia của các chuyên gia ZF và Bosch. Tháng 9 năm nay đă đánh dấu sự tŕnh làng đầu tiên của kỹ thuật mới này ở băi thử xe Munich. Hệ thống tay lái mới được gắn cho BMW 530 i với hộp truyền cơ học. Để so sánh, người ta có thể đi thử xe với cả tay lái thường. Bằng cách đó các nhà báo có thể dễ dàng cảm nhận sự khác nhau giữa 2 loại xe và thấy rơ tầm quan trọng của Active Steering bằng kinh nghiệm của bản thân.

Vậy th́, hệ thống Active Steting có tác dụng ǵ và nó hoạt động ra sao?

Trước hết, hệ thống này cho phép giảm căng thẳng đối với người lái xe, làm cho quá tŕnh điều khiển trở nên thuận tiện dễ dàng hơn và cũng an toàn hơn trong những t́nh huống thông thường: đi trong thành phố, đường núi, đường xa lộ…Bên cạnh đó, Active Steering c̣n cho phép dễ dàng xử lư những trường hợp nguy hiểm thường xảy ra. Trong phần lớn những trường hợp đó, người lái xe chỉ cần xoay nhẹ vô- lăng để thoát hiểm. Trong khi những nhà sản xuất khác tập trung sự cải tiến của ḿnh vào hệ thống điều khiển bằng điện, bỏ qua mối liên kết cơ giữa tay lái và bánh xe th́ tay lái của BMW lại có được sự liên kết này. Điều đó đảm bảo giữ được tất cả các chức năng của tay lái khi một trong những hệ thống phụ trợ bị hỏng hóc. Bộ tay lái mới bao gồm các bộ phận cơ bản: cơ cấu hành tinh, bộ điều khiển độc lập, bộ trợ lái thuỷ lực và các cảm biến nhằm theo dơi t́nh trạng của xe. Trong số đó, bộ phận quan trọng nhất của Active Steering là cơ cấu lại điều khiển kép với “2 đầu vào 1 đầu ra”. Một đầu vào là trục tay lái, đầu vào thứ 2 là động cơ điện bổ trợ điều khiển nối với dầm chuyển hướng. Đầu ra là trục bánh lái với góc quay bánh bằng tổng góc quay tay lái và góc quay do động cơ điều khiển. Có thể thấy rằng động cơ bổ trợ không thể tự ḿnh quay các bánh xe mà cần đến sự giúp đỡ của bộ trợ lái thuỷ lực như ở những tay lái thông thường khác. Phần bên ngoài của Active Steering nối với bộ điều khiển và kiểm tra tính ổn định động của ô tô (DSC). Hệ thống này sẽ được kích hoạt khi bộ tay lái không c̣n làm chủ được t́nh huống. Tuỳ thuộc vào từng trường hợp cụ thể, Active Steering sẽ tăng hoặc giảm bớt góc quay của bánh trước so với góc quay tay lái. ở vận tốc thấp, động cơ bổ trợ giúp cho tài xế đánh tay lái dễ dàng hơn, đồng thời tăng góc quay, làm nhẹ tay lái. Điều này khiến cho xe cơ động hơn. C̣n ở vận tốc cao, động cơ bổ trợ quay theo chiều ngợc lại, góc quay của bánh trước giảm bớt khi đó tay lái sẽ dằm hơn đồng thời xe cũng ổn định hơn. Trong những trường hợp khẩn cấp Active Steering tự động xác định và điều chỉnh góc quay tay lái nhằm giuyps xe cân bằng nhanh hơn nhiều so với phản xạ của con người. Như vậy, với sự trợ giúp kỹ thuật mới, người ta đă giải quyết được vấn đề nan giải của tay lái từ trước tới nay: tăng độ nhạy tay lái ở vận tốc trung b́nh và nhỏ nhưng lại giảm nó khi ở vận tốc cao.

C̣n thực tế th́ sao?

Hăy tưởng tượng như khi ta đi đường men theo sườn núi, ta phải đánh hết tay lái về một phía nhằm để vào ṿng cua gấp. Khi đó người lái xe buộc phải đảo tay để giữ lái. C̣n nếu có sự trợ giúp của Active Steering, góc quay tay lái sẽ nhỏ hơn nhiều và tay người lái cũng chỉ quay dịch chuyển một góc rất nhỏ so với vị trí ban đầu. Một ví dụ khác: khi “đảo luồng” – với sự có mặt của tay lái thế hệ mới này, công việc trên có thể thực hiện nhanh hơn, chính xác hơn và với vận tốc cao hơn nhiều. Active Steering c̣n đắc dụng trong những t́nh huống phức tạp hơn. Thí dụ, đang đi ở vận tốc cao ta đột ngột đổi hướng vượt rồi lại trở lại ngay luồng cũ, khi đó xe ô tô dễ bị văng trượt ngay theo hướng trượt và c̣n có thể bị đảo lái dẫn đến lật xe. Cơ cấu lái Active Steering sẽ giúp cân bằng xe một cách dễ dàng và nhanh chóng ngay khi người lái xe c̣n chưa kịp nhận thấy có sự đảo lái. Và nếu trong trường hợp vẫn không làm chủ được xe, bộ điều khiển tính ổn định động (DSC) sẽ hoạt động ngay lập tức. Vậy, Acticve Steering là không thể thiếu cho xe hiện đại, nhất là khi chạy trên những đoạn đường ướt và trơn.

Nói một cách khác, hệ thống tay lái chủ động này sẽ giúp đỡ một cách thiết thực cho người lái xe trong những t́nh huống đơn giản cũng như phức tạp trên đường. Từ thành tựu kỳ diệu của khoa học kỹ thuật hiện đại, chúng ta hăy trở lại với hiện thực: bao giờ kỹ thuật này mới được áp dụng đại trà và giá thành của nó là khoảng bao nhiêu? Theo lời của nhà sản xuất, hệ thống mới này sẽ được tung ra thị trường vào đầu năm tới. Theo tin không chính thức, Active Steering được lắp cho xe BMW sirrie 5, loại xe đă được giới “sành điệu” chờ đón từ lâu. Giá của xe có gắn Active Steering sẽ đắt hơn xe tay lái thường khoảng 1.000USD.






* Hosted for free by zIFBoards