MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA HIACE. 4

1.1 Giới thiệu chung về xe  Toyota Hiace. 4

1.1.1. Phiên bản Hiace commuter 6

1.1.2. Phiên bản Hiace Super Wagon. 6

1.2. Một số đặc tính kỹ thuật của xe Toyota Hiace. 7

1.2.1. Động cơ. 7

1.2.2. Hệ thống truyền lực. 8

1.2.3. Hệ thống phanh. 8

1.2.4.  Hệ thống lái 9

1.2.5. Phần vận hành. 9

1.2.6. Hệ thống điện. 10

Chương 2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI  XE TOYOTA HIACE. 12

2.1. Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô. 12

2.1.1. Công dụng, yêu cầu. 12

2.1.2. Sơ đồ một số hệ thống lái sử dụng trên xe ôtô du lịch và xe con. 13

2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái trên xe Toyota Hiace. 14

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trên xe Toyota Hiace. 14

2.2.2.  Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Hiace. 17

2.3. Nguyên lý hoạt động bộ trợ lực trên xe Toyota Hiace. 28

2.3.1. Trường hợp xe đi thẳng. 28

2.3.2. Trường hợp xe rẽ phải 29

2.3.3. Trường hợp xe rẽ trái 30

2.3.4. Cảm giác mặt đường và tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Hiace  30

Chương 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE  32

3.1. Thông số đầu vào. 32

3.2. Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota Hiace. 33

3.2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra động học hình thang lái 33

3.2.2. Trình tự kiểm nghiệm hình thang lái xe TOYOTA HIACE. 34

3.3. Tính toán kiểm bền các chi tiết cơ bản hệ thống lái 36

3.3.1. Xác định mômen cản quay vòng. 36

3.3.2. Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 38

3.3.3. Tính bền cơ cấu lái trục vít  – thanh răng. 38

3.3.4. Tính bền trục lái 42

3.3.5.  Tính bền đòn kéo ngang. 43

3.3.6. Tính bền đòn kéo dọc. 45

3.3.7. Tính bền thanh nối bên. 45

3.3.8. Tính bền khớp cầu. 46

Chương 4 HƯỚNG DẪN KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE  48

4.1. Nhưng chú ý trong quá trình khai thác, bảo dưỡng. 48

4.2. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái xe Toyota Hiace. 49

4.2.1. Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái 49

4.2.2. Nôi dung kiểm tra, điều chỉnh. 49

4.3. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục. 57

4.3.1. Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục. 57

4.3.2. Qui trình tháo lắp cơ cấu lái 60

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI MỞ ĐẦU

    Ngành ô tô giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Ô tô được dùng phổ biến trong nền kinh tế quốc dân ở nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng an ninh…

   Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế ngành công nghiệp 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: FORD, TOYOTA, DAEWOO ... Một vấn đề lớn đặt ra đó là việc nắm vững lý thuyết, kết cấu của các loại xe hiện đại, của từng hệ thống trên xe để từ đó khai thác và sử dụng xe một cách có hiệu quả cao, đáp ứng yêu cầu giữ tốt, dùng bền, an toàn, tiết kiệm.

   Một trong những hệ thống quan trọng của ô tô là hệ thống lái. Hệ thống này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó.

   Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA HIACE”

   Nội dung phần thuyết minh đồ án bao gồm:

Lời mở đầu.

Chương 1. Giới thiệu chung về xe Toyota Hiace.

Chương 2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Hiace.

Chương 3. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Hiace.

Chương 4. Hướng dẫn, khai thác, sử dụng hệ thống lái xe Toyota Hiace.

Kết luận.

Tài liệu tham khảo.

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA HIACE

1.1 Giới thiệu chung về xe  Toyota Hiace

Toyota Hiace là xe ôtô du lịch từ 10 – 16 chỗ. Kể từ lần ra mắt đầu tiên vào năm 1967 tại Nhật Bản, đến nay, xe Hiace đã có mặt tại 131 nước. Thị trường chủ yếu của Toyota cho dòng xe này là: Bắc Mỹ, Châu Âu, Trung Quốc, Đông  Nam Á, Úc. Tại Việt Nam, Hiace được giới thiệu vào năm 1996, ngay trong năm đầu tiên có mặt tại Việt Nam, Hiace đã nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường với 109 xe được tiêu thụ. Hiace là dòng xe Commuter được ưa chuộng nhất trong các dòng xe thương mại, và phiên bản Toyota Hiace 2005 đựơc người ta biết đến nhiều nhất với nhiều tính năng nổi trội. Hình dáng bên ngoài của xe Toyota Hiace được biểu diễn trên hình 1.1.

Hình 1.1. Hình dáng ngoài xe Toyota Hiace.

 Kích thước bên ngoài của xe Toyota Hiace được biểu diễn trên hình 1.2:

Hình 1.2. Kích thước bên ngoài xe Toyota Hiace.

Các phiên bản xe mới kiểu Hiace commuter và Hiace Super Wagon được thiết kế với thân xe rộng hơn (+ 190mm), cao hơn (+ 170 mm) và rộng hơn (+ 10mm) Hiace cũ. Với 2 loại: Động cơ sử dụng nhiên liệu xăng và Động cơ sử dụng nhiên liệu Diesel.

1.1.1. Phiên bản Hiace commuter

Kích thước xe bên ngoài phiên bản xe Toyota Commter được biểu diễn trên hình 1.3.

Hình 1.3. Kích thước bên ngoài phiên bản Toyota Commuter.

* Với động cơ sử dụng nhiên liệu Diesel.

Thân xe được thiết kế kiểu: commuter 16 chỗ.

Động cơ Diesel I4, 2.5L, 2 KD-FTV công suất 102 mã lực với hệ thống phun Diesel trực tiếp sử dụng đường dẫn chung (Common Rail System) và turbo tăng áp tạo mômen xoắn lớn đảm bảo lượng hỗn hơp khí- nhiên liệu được  hoà tộn tốt, phun vào buồng đốt qua từng xi lanh, có khả năng tiết kiệm nhiên liệu nhiên liệu và giảm thiểu lượng khí xả.

* Với động cơ sử dụng nhiên liệu xăng.

Thân xe được thiết kế kiểu: commuter 16 chỗ.

Động cơ xăng thế hệ mới I4, 2,7L, 2TR-FE công suất 151 mã lực. sử dụng xăng không chì với hệ thống điều khiển van thông minh VVT-i (variable valve timing with intelligence ) giúp tối ưu hoá thời gian đóng mở van, tăng công suất động cơ.

1.1.2. Phiên bản Hiace Super Wagon

Thân xe được thiết kế cùng kích cỡ với 2 loài trên nhưng chỉ có 10 chỗ.

Sử dụng động cơ xăng tương tự động cơ phiên bản Hiace commuter nhưng phần nội thất cao cấp hơn.

Toyota Hiace 2005 trang bị an toàn và tiện nghi cải tiến hơn như: hệ thống điều hoà công suất lớn với của tạo gió đến từng khách và cải thiện tính năng sưởi ấm, khung xe GOA hấp thụ xung lực tốt phanh đĩa, tất cả các ghế hành khách đều được trang bị dây đai an toàn, có trang bị  đèn sương mù, cửa kính được điều khiển bằng điện có chức năng chống kẹt.

1.2. Một số đặc tính kỹ thuật của xe Toyota Hiace

1.2.1. Động cơ

- Với động cơ xăng.

Động cơ xăng sử dụng trên xe Toyota Hiace là loại động cơ 4 kỳ, với 4 xy lanh đặt thẳng hàng, thứ tự làm việc 1- 3- 2- 4. Động cơ sử dụng trục cam kép (DOHC) (double overhead camshafts), dẫn động bằng đai với công nghệ điều khiển đóng mở xu páp thông minh (VVT-i) (variable valve timing with intelligence), giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.

+  Dung tích công tác (cc): 2694.

+  Công suất tối đa: 151HP(111kw)/4800rpm.
+  Mô men xoắn tối đa: 24.6KG.m/3800rpm.

+  Hệ thống nhiên liệu: EFI (tronic fuel Injection) (Phun xăng điện tử).

+  Tỷ số nén: 16.

+  Dung tích bình xăng(l): 70.

-  Với động cơ Diesel.

Động cơ Diesel sử dụng trên xe Toyota Hiace là loại động cơ 4 kỳ , với 4 xy lanh đặt thẳng hàng, thứ tự làm việc 1- 3- 2- 4. Động cơ sử dụng trục cam kép (DOHC) (double overhead camshafts) để dẫn động dàn xupap, có bộ nén khí turbo, giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.

+  Dung tích công tác (cc): 2692.

+  Công suất tối đa: 102HP(75kw)/3600rpm.
+  Mô men xoắn tối đa: 26.5kG.m(260Nm) /1600rpm-2400rpm.

+  Dung tích bình xăng(l): 70.

-  Hệ thống nhiên liệu: Phun dầu trực tiếp có đường dẫn chung (Common rail fuel supply system).

-  Hệ thống làm mát: hệ thống làm mát bằng nước theo phương pháp tuần hoàn cưỡng bức nhờ bơm nước.

-  Hệ thống bôi trơn: theo nguyên lý hoạt động hỗn hợp bao gồm bôi trơn cưỡng bức kết hợp với vung té. Xe sử dụng các loại dầu bôi trơn như: SAE 5W30, SAE 10W30, SAE 15W40.

1.2.2. Hệ thống truyền lực

-  Ly hợp: Loại 1 đĩa ma sát khô, thường đóng, sử dụng lò xo dạng đĩa hình côn, từ đó có thể tận dụng kết cấu này để đóng mở ly hợp mà không cần phải có đòn mở riêng. Mặt đáy của lò xo được tì trực tiếp vào đĩa ép, phần giữa của lò xo được liên kết với vỏ. Mặt đỉnh của lò xo sẽ được sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở ép lên nó. Ly hợp được đẫn động thuỷ lực.

-  Hộp số chính: Là hộp số cơ khí 2 trục kiểu R135 cho động cơ xăng, kiểu G55 cho động cơ Diesel, cả hai kiểu hộp số này đều có 5 số tiến và 1 số lùi.

-  Truyền động các đăng: loại 2 khớp nối đồng tốc.

-  Cầu xe: Cầu chủ động xe của Hiace đặt ở phía sau, truyền lực chính loại đơn, tỷ số truyền cầu xe của từng loại xe: Với xe sử dụng động cơ xăng (2TR- FE): 4,3, với xe sử dụng động cơ diesel (2KD-FTV): 4,1.

1.2.3. Hệ thống phanh

        Gồm hệ thống phanh chính (phanh chân), hệ thống phanh dừng (phanh tay).

-  Hệ thống phanh chính (phanh chân):

+  Đặc điểm: Hệ thống phanh chính trên xe Hiace làm nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ của ôtô trong điều kiện chuyển động bất kỳ. Được điều khiển bằng chân. Gồm cơ cấu phanh, dẫn động phanh.

+  Cơ cấu phanh: Phanh trước dùng cơ cấu phanh đĩa, phanh sau dùng cơ cấu phanh guốc có chốt tựa khác phía và lực đẩy lên guốc là như nhau.

+ Dẫn động phanh: là tập hợp các thiết bị đảm bảo cung cấp năng lượng cho cơ cấu phanh và điều khiển năng lượng này trong quá trình truyền tới các bánh xe.

-   Hệ thống phanh trên xe Hiace dẫn động bằng thuỷ lực gồm các cơ cấu chính sau:

1.     Cơ cấu điều khiển – là xi lanh chính (xi lanh sinh áp) được liên kết với bàn đạp.

2.     Cơ cấu chấp hành – là xi lanh bánh xe (xi lanh sinh lực) được đặt trong các cơ cấu phanh, có tác dụng tạo lực đẩy.

3.     Cơ cấu truyền – là các đường ống dẫn chất lỏng từ xi lanh chính đến xi lanh bánh xe.

-  Hệ thống phanh tay (phanh dừng).

+ Đặc điểm: Dùng để giữ xe cố định trên đường khi dừng xe trong gian tuỳ ý, được điều khiển bằng tay, dẫn động bắng cơ khí.

1.2.4.  Hệ thống lái

Hệ thống lái trên xe Toyota Hiace là hệ thống lái cơ khí trợ lực thủy lực, giúp tay lái nhẹ hơn, cải thiện điều kiện làm việc cho lái xe.

Hệ thống lái xe Toyota Hiace bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, và trợ lực lái.

-  Cơ cấu lái loại trục vít - thanh răng. Trong đó thanh răng làm luôn chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái.

 -  Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, bộ truyền bánh răng côn, thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối. Số vòng quay tối đa của vô lăng: 4,11 vòng.

 -  Trợ lực lái  gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực, dầu trợ lực ATF Dextron II (III).

1.2.5. Phần vận hành

-  Hệ thống treo trên xe gồm: treo trước và treo sau.

    +  Treo truớc: đòn kéo với thanh xoắn bên trên và thanh cân bằng, như vậy thanh xoắn làm nhiệm vụ hấp thụ dao động có tần số cao.

     +  Treo sau là treo phụ thuộc sử dụng phần tử đàn hồi là các lá nhíp, như vậy các lá nhíp làm luôn 2 nhiệm vụ là thấp thụ dao động và phần tử hướng.

     +   Lốp xe gồm 4 lốp chính và 1 lốp dự phòng loại 195/R7015.

     +   Các bộ phận chính đều được lắp đặt trên khung xe nên đặc điểm chịu lực của xe là khung chịu lực.

1.2.6. Hệ thống điện

-  Điện áp mạng: 12 V.

-  Máy phát: 12V- 65A.

-  Động cơ khởi động: kiểu SD 80, công suất 0,8 KW.

-  Ắc quy(mf): 12V- 35Ah.

-  Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu bao gồm: đèn pha, đèn si nhan, đèn phanh, đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp suất dầu, đèn báo nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp...

-  Hệ thống thông gió, sưởi ấm, điều hoà nhiệt độ, bộ gạt nước, rửa kính.

-  Hệ thống âm thanh gồm có radio, cassette và dàn loa.

-  1 số thông số kỹ thuật của xe Toyota Hiace được thể hiện ở bảng 1.1.

 Các thông số kỹ thuật của xe Toyota Hiace             Bảng 1.1

Chương 2

ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI  XE TOYOTA HIACE

2.1. Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô

2.1.1. Công dụng, yêu cầu.

a. Công dụng của hệ thống lái ô tô.

           Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ  quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng  hay chuyển động quay vòng của ôtô khi cần thiết.

          Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện nhờ vô lăng (vành lái), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái), cơ cấu lái, và các thanh dẫn động lái (truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng).

b. Yêu cầu của hệ thống lái ô tô.

Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:

-  Có khả năng quay vòng với bán kính bé, thoả mãn được tính cơ động của ôtô theo yêu cầu theo đường thực tế.

-  Đảm bảo lực đặt lên vành tay lái nhỏ, giữ ổn định vành lái tốt mà vẫn tạo cảm giác mặt đường cho người lái khi điều khiển.

-  Có độ rơ vành tay lái nhỏ, nhằm tăng độ nhạy và điều khiển chính xác khi cần chuyển hướng liên tục.

-  Đảm bảo động học quay vòng tốt (bố trí góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng hợp lý, sự trượt dọc và trượt bên của các bánh xe là nhỏ nhất).

-  Đảm bảo bánh xe dẫn hướng có khả năng tự ổn định cao, tức là có khả năng tự trở về vị trí trung gian (đi thẳng) và giữ được hướng quay vòng theo ý muốn.

-  Giảm được va đập truyền từ bánh xe tới vành lái, đồng thời đáp ứng tính tuỳ động của ôtô.

-  Đảm bảo phù hợp giữa hệ thống lái và hệ thống treo về mặt động học và động lực học, phù hợp với các góc đặt bánh xe dẫn hướng.

-  Đảm bảo khả năng giảm chấn thương cho người lái khi ôtô bị va đập mạnh.

-  Áp dụng khoa học kỹ thuật trong chế tạo, đơn giản kết cấu và giá  thành thấp.

2.1.2. Sơ đồ một số hệ thống lái sử dụng trên xe ôtô du lịch và xe con

Trên xe ôtô du lịch hiện nay thường sử dụng hệ thống lái có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ. Dưới đây là một số hệ thống lái sử dụng trên xe ôtô du lịch hiện nay.

Matiz là dòng xe của hãng Daewoo kích thước nhỏ gọn, có tính cơ động cao và hệ thống lái sử dụng trên xe Matiz  được thể hiện trên hình 2.1.

Hình 2.1. Bố trí chung hệ thống lái xe Matiz.

1- Vành tay lái; 2- ống trục lái; 3- Trục trung gian;

4- Hộp cơ cấu lái: 5- Đòn kéo bên; 6- Cam quay;

Qua vào hình 2.1 ta thấy hệ thống lái sử dụng trên xe Matiz là: hệ thống lái cơ khí, cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng, dẫn động lái cơ khí có trợ trợ lực bằng thủy lực.

Ngoài hãng Deawoo sử dụng hệ thống nhỏ gọn thì các hãng khác cũng đi theo xu hướng này trong đó có hãng Toyota, trong những năm qua hãng xe Toyota cũng cho ra mắt nhiều dòng xe du lịch và xe con. Một trong số đó là Toyota Vios và hệ thống lái sử dụng trên dòng xe này được thể hiện trên hình 2.2.

Hình 2.2. Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Toyota Vios.

1.Vành lái(vô lăng); 2. Trục lái; 3. Thanh răng lái; 4. Xi lanh trợ lực;

5. Cảm biến tốc độ; 6.Bơm trợ lực; 7. Bình chứa dầu; 8. Van điều khiển;

9. Thanh nối;10. Làm mát dầu trợ lực; 11. Rô tuyn.

Nhìn vào hình 2.2 ta thấy hệ thống lái sử dụng trên xe Toyota Vios là: hệ thống lái cơ khí có cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng và dẫn động lái cơ khí có trợ trợ lực bằng thuỷ lực.

2.2. Đặc điểm cấu tạo hệ thống lái sử dụng trên xe Toyota Hiace

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trên xe Toyota Hiace

Hệ thống lái ngày nay có nhiều thay đổi so với những năm trước nhưng những bộ phận chính trong hệ thống vẫn được kế thừa. Với hệ thống cơ khí có trợ lực thuỷ lực thì các bộ phận chính được thể hiện trong nguyên lý chung trên hình 2.3.

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái có dẫn động cơ khí trợ lực thuỷ lực.

      1- Vành lái; 2- trục lái; 3- Hộp cơ cấu lái; 4- thanh lái ngang; 5-cơ cấu hấp thụ va đập; 6- bộ bánh răng côn; 7- vỏ xy lanh lực; 8- khớp cầu; 9- rô tuyn; 10- bơm; 11- bình dầu.

     Hệ thống lái xe Toyota Hiace được bố trí ở cầu trước, sơ đồ bố trí chung của hệ thống lái được thể hiện trên hình 2.4. Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính là vành tay lái, hộp lái và trục lái, cơ cấu lái, hình thang lái và trợ lực lái.

Hình 2.4. Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Toyota Hiace.

1- Vành tay lái; 2- trục lái; 3- Bộ bánh răng côn; 4- Cơ cấu lái và van phân phối; 5- vỏ thanh răng; 6- bơm trợ lực; 7- Rôtuyn lái; 8- Bình dầu.

a.  Vành lái và trục lái.

Nhìn trên hình 2.4 ta thấy vành lái của xe Hiace cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng của người lái từ vành lái đến trục vít của cơ cấu lái. Vành tay lái có dạng vành tròn, có nan hoa bố trí không đều quanh vành trong của vành lái. Trục lái gồm có trục lái chính và ống trục lái, trục lái chính có dạng trục đặc còn ống trục lái có dạng trục rỗng, ống trục lái là nơi chứa trục lái chính và lắp đặt trục lái vào vỏ xe. Trục lái xe Toyota là loại thay đổi được góc nghiêng, trên trục lái có bố trí cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va chạm trực diện. Ngoài ra trên trục lái còn bố trí bộ bánh răng nghiêng để chuyển hướng quay.

b.  Cơ cấu lái.

Cơ cấu lái của xe Toyota Hiace là cơ cấu lái loại trục vít - thanh răng. Cơ cấu lái đóng vai trò là hộp giảm tốc biến chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động tịnh tiến qua lại của thanh lái ngang đồng thời đảm bảo truyền và tăng mômen quay của người lái từ vành lái tới các bánh xe dẫn hướng.

c.  Hình thang lái.

Nhiệm vụ của hình thang lái là truyền động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo quan hệ quay của các bánh xe dẫn hướng để không xảy ra hiện tượng trượt bên ở tất cả các bánh xe khi xe quay vòng giúp điều khiển ô tô nhẹ nhàng và lốp xe ít mài mòn. Trên xe Toyota sử dụng hệ thống treo trứơc độc lập, các bánh xe dẫn hướng bên trái hoặc bên phải có thể dao động độc lập với nhau nên cấu tạo của hình thang lái có khác so với loại xe sử dụng hệ thống treo phụ thuộc. Đó là thanh lái ngang của hình thang lái không thể làm liền mà phải cắt rời thành nhiều đoạn và liên kết với nhau bằng các khớp cầu nhằm đảm bảo các bánh xe dẫn hướng dịch chuyển độc lập, nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học của cơ cấu hình thang lái. Chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái do thanh răng của cơ cấu lái cùng với thanh kéo bên của hình thang lái đảm nhiệm.

d.  Trợ lực lái.

Xe sử dụng trợ lực lái thủy lực với van phân phối kiểu van xoay, có nhiệm vụ làm giảm lực điều khiển trên vành tay lái để giảm cường độ lao động cho người lái và để tăng tính an toàn của hệ thống điều khiển lái. So với hệ thống lái không có trợ lực, cấu tạo chung của hệ thống lái có trợ lực gồm hai phần chính: phần lái cơ khí có cấu tạo và nguyên lý giống với các hệ thống lái thông thường, phần trợ lực với các bộ phận chính sau:

- Nguồn năng lượng của trợ lực (Bơm thủy lực).

- Van phân phối (Van điều khiển).

- Cơ cấu chấp hành (Xi lanh lực).

2.2.2.  Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Hiace

2.2.2.1 Hệ thống lái trên xe Toyota Hiace có một số đặc điểm sau:

-  Cơ cấu lái kiểu trục vít - thanh răng nằm tại hình thang lái và thanh răng làm nhiệm vụ là thanh lái ngang. Tỷ số truyền của hệ thống là  20,84.

-  Trên trục lái có kết cấu hấp thụ va đập, hộp bánh răng côn trên trục lái làm nhiệm vụ nối trục lái với trục trung gian và đổi hướng quay của trục lái.

-  Bơm dầu trợ lực kiểu phiến gạt, dẫn động bơm bằng đai từ động cơ, dầu trợ lực là ATF Dextron II (III).

-  Van phân phối kiểu van xoay nằm trên trục vít, cùng với xy lanh lực chúng được đặt chung trong cụm cơ cấu lái .

* Ưu điểm

+ Kết cấu 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 các 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 bảo dưỡng.

* Nhược điểm

- Chế tạo phức tạp nên giá thành cao.

2.2.2.2 Phân tích đặc điểm kết cấu một số cụm cơ bản:

*  Cơ cấu lái trên xe oto cần đảm bảo các yêu cầu sau :

-  Khả năng đảm bảo tỷ số truyền hợp lý, giảm nhẹ lực đặt trên vành tay lái.

-  Tổn hao công suất điều khiển thấp.

-  Độ dơ cơ cấu lái nhỏ.

-  Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, tuổi thọ cao.

-  Chiếm ít không gian, dể dàng tháo lắp, điều chỉnh.

*  Phân tích kết cấu cơ cấu lái trên xe TOYOTA HIACE :

Cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Hiace là loại trục vít - thanh răng được thể hiện trên hình 2.5.  

Hình 2.5. Đặc điểm kết cấu cơ cấu lái xe Toyota Hiace.

1- Nắp che bụi; 2- Van phân phối; 3- Trục vít; 4- Vỏ thanh răng; 5- Dẫn hướng thanh răng; 6- Đai ốc chỉnh; 7- Thanh răng; 8- Thanh kéo bên; 9- Đầu thanh lái; 10- Cao su che bụi; 11- ổ bi trên;

Nhìn vào hình 2.5 ta thấy cơ cấu lái sử dụng trên xe Hiace gồm: trục vít (3) được chế tạo bằng thép, đầu trên nối với van phân phối (2) của bộ trợ lực thông qua thanh xoắn bằng mối ghép then hoa. Trục vít dạng trụ có các rãnh vít vô tận, được quay trơn trên hai ổ bi. Hai ổ bi này không cho phép trục vít di chuyển dọc trục. Ăn khớp trực tiếp với trục vít trong cơ cấu lái là thanh răng (7), cấu tạo răng nghiêng của thanh răng để đảm bảo trục vít quay nhẹ nhành. Phần mặt cắt của thanh răng nằm ở phía bên phải và phần còn lại là tiết diện tròn. Dẫn hướng thanh răng (5) giữ thanh răng không bị quay khi làm việc, nó chỉ cho phép thanh răng dịch chuyển dọc trục. Hai đầu thanh răng được nối với các bánh xe dẫn hướng qua các thanh kéo bên (8), và đầu thanh lái (9). Để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng thì trục vít đặt nghiêng ngược chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ăn khớp của bộ truyền lớn làm việc êm và phù hợp với việc bố trí vành lái trên xe.

Để điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa trục vít và thanh răng, người ta vặn đai ốc chỉnh (6) tác động vào lò xo tỳ lên dẫn hướng thanh răng (5) đẩy thanh răng vào ăn khớp khít với bánh răng trụ răng xoắn. Độ dơ của hai vòng bi đỡ trục vít điều chỉnh bằng tấm đệm đặt phía trước ổ bi trên.

* Nguyên lý làm việc của cơ cấu lái:

Khi vô lăng quay, trục vít quay làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên bạc trượt. Sự dịch chuyển của thanh răng được truyền xuống cam quay qua các thanh kéo bên và đầu thanh lái, nhờ vậy mà xoay các bánh xe dẫn hướng theo ý muốn của người lái.

* Đánh giá – nhận xét:

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

+ Kết cấu 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 các 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 bảo dưỡng.

- Cơ cấu lái loại trục vít - thanh răng có nhược điểm sau:

          +Các chi tiết phải được chế tạo ở trình độ cao nên giá thanh cao.

a. Dẫn động lái.

Dẫn động lái của xe Toyota Hiace bao gồm trục lái chính và các thanh dẫn động.

Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái chính được làm thon và xẻ hình răng cưa, vô lăng được xiết vào trục lái bằng một đai ốc.

 Trục lái của xe Toyota Hiace dạng ống lồng liên kết với cơ cấu lái nhờ khớp các đăng, bộ bánh răng côn. Trên trục lái có cơ cấu hấp thụ va đập kiểu tấm hấp thụ.

* Cơ cấu hấp thụ va đập kiểu tấm hấp thụ.

 Cơ cấu này có thể tránh gây thương tích cho người lái bằng hai cách: gãy tại thời điểm xe bị đâm (va đập sơ cấp); và giảm va đập thứ cấp tác động lên cơ thể người lái khi cơ thể người lái bị xô vào vô lăng do quán tính. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu này được thể hiện trên hình 2.6. và hình 2.7.

Cơ cấu hấp thụ va đập bao gồm một giá đỡ phía dưới, giá đỡ dễ vỡ, trục trung gian và tấm hấp thụ va đập. Trục lái được thiết kế để hấp thu va đập theo phương hướng trục, lắp với thanh tăng cứng thông qua giá đỡ phía dưới và giá đỡ dễ vỡ. Trục lái và hộp cơ cấu lái được nối với trục trung gian, và bộ bánh răng côn.

Nguyên lý hoạt động: Khi hộp cơ cấu lái làm việc khi đó sẽ có sự va đập nhất định trong hệ thống thì trục trung gian co lại, do đó làm giảm khả năng trục lái và vô lăng nhô lên trong buồng lái. Khi một lực va đập được truyền vào vô lăng trong sự cố đâm xe  thì cơ cấu hấp thụ va đập và túi khí của người lái giúp hấp thu va đập. Hơn nữa, giá đỡ dễ vỡ và giá đỡ phía dưới tách ra làm cho toàn bộ trục lái đổ về phía trước. Lúc này tấm hấp thụ va đập bị biến dạng để giúp hấp thụ tác động của va đập thứ cấp.

Hình 2.6. Cơ cấu hấp thụ trước khi bị va đập.

Hình 2.7. Cơ cấu sau khi bị va đập.

 Trên xe Toyota Hiace được trang bị hệ thống lái có khả năng thay đổi góc nghiêng của tay lái. Cấu tạo của hệ thống này như trên hình 2.8.

Hình 2.8. Cơ cấu thay đổi góc nghiêng tay lái.

Nhìn vào hình 2.8 ta thấy: cấu tạo cơ bản của cơ cấu này bao gồm một cặp cữ chặn nghiêng, bulông khoá nghiêng, giá đỡ kiểu dễ vỡ, cần nghiêng v.v...

 Các cữ chặn nghiêng xoay đồng thời với cần nghiêng. Khi cần nghiêng ở vị trí khoá, đỉnh của các cữ chặn nghiêng được nâng lên và đẩy sát vào giá đỡ dễ vỡ và gá nghiêng, khoá chặt giá đỡ dễ vỡ và bộ gá nghiêng. Mặt khác, khi cần gạt nghiêng được chuyển sang vị trí tự do thì sẽ loại bỏ sự chênh lệch độ cao của các cữ chặn nghiêng và có thể điều chỉnh trục lái theo hướng thẳng đứng.

*  Hình thang lái.

Hình thang lái được bố trí phía sau đường tâm trục cầu trước. Sơ đồ bố trí hình thang lái được thể hiện trên hình 2.9. Hình thang lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng. Bộ phận chính của hình thang lái là cơ cấu hình thang lái, đó là cơ cấu 8 khâu bao gồm: hai thanh kéo bên, hai đầu thanh lái (rôtuyn), thanh răng, hai đòn quay bên và dầm cầu là đường thẳng tưởng tượng nằm trên đường tâm trục cầu trước vì hệ thống treo trước của xe là hệ thống treo độc lập.

Các thanh kéo bên nối với thanh răng qua các khớp cầu, ở đầu thanh kéo bên có ren để nối với đầu thanh lái (chi tiết 9- hình 2.5), trên đầu thanh lái có khớp cầu để nối với cam quay. Các thanh  kéo bên có độ dài như nhau, chúng có cơ cấu điều chỉnh chiều dài để thay đổi độ chụm của hai bánh xe dẫn hướng, cơ cấu điều chỉnh chiều dài thanh kéo bên thường dùng ống ren, có đai ốc hãm. Đặc điểm của khớp cầu trên đầu thanh lái là loại khớp cầu chỉ bôi trơn một lần, trong quá trình sử dụng không cần phải bảo dưỡng.

Hình 2.9. Sơ đồ bố trí hình thang lái.

1- Khớp cầu; 2- Thanh răng; 3- Thanh kéo bên; 4- Cam quay;

Khi quay vành tay lái, thanh răng dịch chuyển kéo hai thanh kéo bên tác động đến các cam quay làm cam quay quay xung quanh đường tâm của trụ đứng và xoay hai bánh xe dẫn hướng.

b. Trợ lực lái.

        Trợ lực lái trên xe Toyota Hiace là hệ thống trợ lực thủy lực. Trong đó van phân phối,  xy lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái.  Thanh răng của cơ cấu lái cũng đồng thời là xy lanh lực của hệ thống trợ lực. Việc bố trí như vậy có ưu điểm sau:

-     Do xi lanh lực và van phân phối đặt trong cơ cấu lái nên kết cấu của bộ trợ lực lái rất nhỏ gọn làm tăng không gian bố trí các bộ phận khác trên xe rất phù hợp với xe có cầu trước chủ động dẫn hướng, động cơ đặt trước.

-     Do xi lanh lực đồng thời cũng chính là vỏ thanh răng, pít tông được lắp kết hợp luôn với thanh răng, van phân phối kết hợp với trục vít nên khối lượng công việc thiết kế các chi tiết này sẽ giảm đi nhiều.

-     Đặt các chi tiết trong cùng một khối như vậy sẽ đảm bảo hệ thống trợ lực lái tác động nhanh tức thì do pít tông, xi lanh đặt trực tiếp trên cơ cấu lái và giảm quãng đường dịch chuyển của dầu cao áp tránh tổn hao áp suất dầu.

Các cụm chi tiết chính trong trợ lực lái gồm :

*  Bơm thủy lực:

          Bơm trợ lực sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Hiace là bơm kiểu cánh gạt. Bơm thủy lực được đặt phía trên động cơ và được dẫn động từ động cơ bằng bộ truyền đai. Kết cấu bơm trơ lực được thể hiện trên hình 2.10.

Hình 2.10. Đặc điểm kết cấu bơm trợ lực.

1- Cánh gạt; 2- Rô to; 3- Trục bơm; 4- Stato; 5- Van điều chỉnh lưu lượng;

Rô to quay trong một vòng cam được gắn chắc với vỏ bơm. Rô to có các rãnh để gắn các cánh bơm. Chu vi vòng ngoài của rô to hình tròn nhưng mặt trong của vòng cam hình ô van do vậy tồn tại một khe hở giữa rô to và vòng cam. Cánh gạt sẽ ngăn cách khe hở này để tạo thành một buồng chứa dầu.

          Cánh bơm bị giữ sát vào bề mặt trong của vòng cam bằng lực ly tâm và áp suất dầu tác động sau cánh bơm, hình thành một phớt dầu ngăn rò rỉ áp suất từ giữa cánh gạt và vòng cam khi bơm tạo áp suất dầu. Dung tích buồng dầu có thể tăng hoặc giảm khi rô to quay để vận hành bơm. Nói cách khác, dung tích của buồng dầu tăng tại cổng hút do vậy dầu từ bình chứa sẽ được hút vào buồng dầu từ cổng hút. Lượng dầu trong buồng chứa giảm bên phía xả và khi đạt đến 0 thì dầu trước đây được hút vào buồng này bị ép qua cổng xả.

*  Xi lanh lực.

Cụm xi lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng, nó biến đổi năng lượng chất lỏng thành năng lượng cơ khí. Đặc điểm kết cấu của cụm xi lanh lực thể hiện trên hình 2.11.

Hình 2.11. Kết cấu xi lanh lực trên  xe Toyota Hiace.

1. Trục van phân phối; 2. Thanh răng; 3. Pít tông; 4. Buồng trái;

5. Buồng phải; 6. phớt dầu;

Nhìn vào hình 2.11 ta thấy kết cấu của xy lanh lực gồm: xi lanh lực đồng thời cũng chính là vỏ thanh răng, trên xi lanh có khoan các lỗ để bắt với các đường ống cao áp từ van phân phối xuống. Pít tông (3) được đặt trên thanh răng (2), và thanh răng dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tông theo cả hai hướng. Một phớt dầu (6) đặt trên pít tông có tác dụng như vòng găng để ngăn dầu khỏi lọt giữa hai bên của khoan công tác làm giảm hiệu suất của trợ lực lái. Ngoài ra, ở hai đầu xi lanh có lắp thêm 2 phớt làm kín để ngăn dầu rò rỉ ra ngoài.

 *  Van phân phối.

Van phân phối sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Hiace là loại van quay. Van phân phối được chế tạo với độ chính xác rất cao, trong đó có các van an toàn để tránh cho áp suất dầu tăng quá cao và đảm bảo cho hệ thống lái làm việc bình thường khi bơm dầu bị hỏng. Kết cấu van phân phối được thể hiện trên hình 2.12.

Hình 2.12. Van phân phối kiểu quay.

1.Thanh xoắn; 2. Trục van; 3. Van quay; 4. Vỏ van phân phối; 5. Trục vít; 6. Chốt cố định; 7. Cửa nạp; 8. Cửa hồi; 9.Miếng hãm;

Qua hình 2.12 ta thấy: van phân phối được bố trí trong cơ cấu lái. Trục van phân phối (2) và trục vít (5) được nối với nhau bằng một thanh xoắn(1). Van quay (3) và trục vít được cố định bằng một chốt cố định (6) và quay liền với nhau. Trên mặt cắt A-A cho ta thấy kết cấu và vị trí tương đối giữa các cửa van được tạo bởi trục van (2) và van quay (3). Trên trục van có mặt vát, trên mặt vát có lỗ xuyên tâm để dẫn dầu vào lõi trục van, dầu từ cửa vào qua các lỗ hướng tâm trên van quay (3) thông với lõi trục van qua các mặt vát này. Trên trục van cũng có lỗ xuyên tâm để dẫn dầu ra cửa hồi (8) về bình chứa. Ngoài ra trên trục van và van quay còn có các vòng găng cao su để ngăn cách dầu giữa các cửa. Mặt cắt B-B cho thấy trục van phân phối và trục vít ngoài việc ghép bằng thanh xoắn còn được khớp với nhau bởi miếng hãm nhưng có khe hở.

2.3. Nguyên lý hoạt động bộ trợ lực trên xe Toyota Hiace

 Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực lái xe Hiace được chia ra làm 3 trường hợp: trường hợp xe đi thẳng, trường hợp xe rẽ phải, trường hợp xe rẽ trái.

2.3.1. Trường hợp xe đi thẳng

 Nguyên lý hoạt động trong trường hợp xe đi thẳng được thể hiện trên hình 2.13.

Hình 2.13.Ttrường hợp xe đi thẳng.

Cửa A - cửa dầu vào; Cửa B - cửa dẫn đến buồng phải của xilanh lực;
Cửa C - cửa dẫn đến buồng trái của xilanh lực; Cửa D - cửa dầu hồi;

 Nhìn vào hình 2.13 ta thấy nguyên lý hoạt động khi xe đi thẳng là: khi trục van phân phối không quay nó sẽ nằm ở vị trí trung gian so với van quay. Dầu do bơm cung cấp quay trở lại bình chứa qua cổng "D" và buồng "D". Các buồng trái và phải của xi lanh bị nén nhẹ nhưng do không có sự chênh lệch áp suất nên không có lực trợ lái.

2.3.2. Trường hợp xe rẽ phải

Nguyên lý hoạt động trong trường hợp xe rẽ phải được thể hiện trên hình 2.14.

Hình 2.14. trường hợp xe rẽ phải

Cửa A - cửa dầu vào; Cửa B - cửa dẫn đến buồng phải của xilanh lực;
Cửa C - cửa dẫn đến buồng trái của xilanh lực; Cửa D - cửa dầu hồi;

Nhìn vào hình 2.14 ta thấy nguyên lý hoạt động khi xe rẽ phải là: vành tay lái được đánh sang phải, mômen xoắn được truyền đến cơ cấu lái thông qua trục lái và bộ bánh răng côn. Do trục vít bị cản lại bởi sức cản của mômen cản quay vòng nên trục vít tạm đứng yên. Mặt khác trục vít nối với trục van bằng thanh xoắn và mômen cản quay vòng trên trục vít lớn hơn mômen kháng xoắn của thanh xoắn nên thanh xoắn bị biến dạng và xoay sang phải. Do đó có sự chuyển động tương đối giữa trục van và van quay. Sự chuyển động tương đối giữa trục van và van quay sẽ đóng các đường dầu cấp từ cửa vào A đến cửa C và cửa D, đồng thời các đường dầu từ cửa C dẫn vào lõi trục van và các đường dầu từ cửa A dẫn đến cửa B được nối thông. Dầu từ bơm đi qua cửa A vào cửa B 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 cửa C tới cửa D để hồi về bình chứa.

2.3.3. Trường hợp xe rẽ trái:

Nguyên lý hoạt động trong trường hợp xe rẽ trái được thể hiện trên hình 2.15.

Hình 2.15. Trường hợp xe rẽ trái.

Cửa A - cửa dầu vào; Cửa B - cửa dẫn đến buồng phải của xilanh lực;
Cửa C - cửa dẫn đến buồng trái của xilanh lực; Cửa D - cửa dầu hồi;

Nhìn vào hình 2.15 ta thấy nguyên lý hoạt động khi xe rẽ trái tương tự như khi ôtô quay vòng phải, khi quay vòng trái thanh xoắn bị biến dạng góc và xoay sang trái do đó có sự chuyển động tương đối giữa trục van và van quay. Lúc này các đường dầu cấp từ cửa vào A đến cửa B, và cửa D sẽ bị đóng lại đồng thời các đường dầu từ cửa B dẫn vào lõi trục van điều khiển và các đường dầu từ cửa A dẫn đến cửa C được nối thông. Dầu từ bơm đi qua cửa A vào cửa C đến buồng xi lanh bên trái làm pittông gắn liền với thanh răng dịch chuyển sang bên phải tạo ra trợ lực lái làm quay bánh xe dẫn hướng. Đồng thời dầu ở buồng xi lanh bên phải qua cửa B tới cửa D để hồi về bình chứa.

2.3.4. Cảm giác mặt đường và tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Hiace

* Cảm giác mặt đường.

Trong quá trình quay vòng, áp suất trong khoang làm việc của xi lanh lực tăng tỉ lệ với mômen cản quay vòng bánh xe và sự dịch chuyển tương đối giữa trục van điều khiển và van quay, hay nói cách khác là độ biến dạng của thanh xoắn. Khi mômen cản quay vòng tăng đòi hỏi áp suất trong khoang làm việc của xi lanh lực cũng phải tăng và độ biến dạng của thanh xoắn ngày càng lớn. Chính độ biến dạng của thanh xoắn sẽ tác động lên vành tay lái của người điều khiển tạo cảm giác cho người lái.

*  Tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Hiace.

Muốn giữ nguyên góc quay của xe, người lái ngừng đánh tay lái và giữ nguyên lực tác dụng đặt lên vành tay lái. Tại thời điểm này thì van phân phối ở vị trí mở để cung cấp dầu cao áp cho một khoang của xi lanh lực. Do có tác dụng của dầu có áp suất cao ở khoang công tác vẫn tiếp tục đẩy xi lanh lực chuyển động, làm cho thanh răng chuyển động, đồng thời lúc này trục vít đứng im do người lái ngừng đánh tay lái. Như vậy sự dịch chuyển của thanh răng sẽ làm trục vít và van phân phối chuyển động cho tới khi van phân phối ở vị trí trung gian, nối thông khoang công tác của xi lanh lực với đường hồi dầu về bình chứa dầu thì dừng lại. Lúc này dầu ở hai khoang công tác của xi lanh lực có áp suất bằng nhau, xi lanh lực sẽ dừng ở vị trí này, vị trí tương ứng với góc quay vành tay lái, và góc quay của bánh xe dẫn hướng được giữ nguyên, do vậy đảm bảo được tác dụng tùy động trong hệ thống lái tùy theo góc quay vành tay lái. Nếu muốn quay vòng với góc quay vòng lớn hơn thì người lái phải tiếp tục tác dụng quay vành tay lái.

Sau khi quay vòng muốn cho xe trở về trạng thái chuyển động thẳng nhanh chóng thì người lái đánh nhẹ vành tay lái ngược với góc quay ban đầu, lúc này dưới tác dụng của áp suất dầu ở buồng phản lực sẽ đưa và giữ van phân phối ở vị trí trung gian, đảm bảo cho dầu ở các khoang của xi lanh lực thông nhau và thoát về bình chứa. Đồng thời dưới tác dụng của mômen ổn định bánh xe dẫn hướng sẽ làm cho xe nhanh chóng trở về trạng thái chuyển động thẳng.

Chương 3
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE

         Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái bao gồm tính toán kiểm tra động học của dẫn dộng lái và tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái.

         Tính toán kiểm tra động học của dẫn động lái nhằm kiểm tra dẫn động lái theo điều kiện trượt bên của các bánh xe dẫn hướng khi ô tô quay vòng. Có hai phương pháp kiểm tra động học hình thang lái là phương pháp hình học và phương pháp đại số.

         Tính bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái bao gồm trục vít, thanh răng, trục lái, thanh lái dọc, thanh lái ngang và các khớp cầu.

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 3.1.

     Các thông số đầu vào tính toán kiểm nghiệm HTL xe Toyota Hiace   Bảng 3.1

3.2. Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota Hiace

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 theo tài liệu [8] tr 211 ta có:

                              Cotgb_i - cotga_i  =                                                 (3.1)

         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 3.1. 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.

3.2.2. Trình tự kiểm nghiệm hình thang lái xe TOYOTA HIACE

a) Trình tự kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học:

Hình 3.2. Sơ đồ kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học.

Kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học được tính theo trình tự sau :

- 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.

b) 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 trong tài liệu [1] như sau:

                                         d_i=                                                  (3.2)

* 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 3.3. 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 đối với xe Toyota Hiace theo công thức (3.2) được lập thành bảng dưới đây:

Kết quả tính toán góc δ của hình thang lái theo phương pháp đại số    Bảng 3.2

  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 Hiace đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.

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

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. Theo tài liệu [7] tr152 ta có

                                                                       (3.3)

Trong đó

* M ₁ Mômen cản lăn  (Nm)

 Mômen cản lăn được xác định theo công thức trong tài liệu [7] tr152 ta có:

                                                                               (3.4)

              Trong đó:

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

                                      (N)

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

                        f – Hệ số cản lăn. f = 0,015;

                Vậy:

                                     (Nm)

* M­₂: Mômen cản gây nên bởi sự trượt lê của bánh xe dẫn hướng (Nm)

M₂  được xác định theo công thửc trong tài liệu [7] tr 152.

                                     M­₂ = G_bx­. × φ×x                                                 (3.5)

        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 (mm);

                                  Với bánh xe có cỡ lốp là: 195/70R15;

                                 (mm)

                                 r_bx – bán kính làm việc của bánh xe.(mm);

                                 r_bx = 0,96r = 0.96378,33 = 364 (mm)

                Þ

                 Do đó mômen cản do bánh xe trượt lết là:

                                   - Với j là hệ số bám ngang. Lấy j = 0,8;

                Vậy:

 (Nm)

*  Mômen ổn định ở các bánh xe M₃ (Nm)

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

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)

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 trong tài liệu [7]

                                                                                (3.6)         

  Trong đó:

                M_c - mômen cản quay vòng.  ­M_c = 551,1 (Nm);

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

                 i_c  - tỷ số truyền cơ cấu lái. i_c = 22,4;

                 h_th  - hiệu suất thuận của cơ cấu láih_th = 0,6;

                 i_d  - tỷ số truyền của truyền động lái i_d  = 1,22;

* Thay vào công thức (3.6):

                         (N)

3.3.3. Tính bền cơ cấu lái trục vít  – thanh răng

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

·        Xác định lực tác dụng lên bộ truyền trục vít– thanh răng.

            -  Lực vòng tác dụng lên trục vít:

 (N)

            -  Lực hướng tâm tác dụng lên trục vít:

(N)

           - Lực dọc tác dụng lên trục vít:

 (N)

           - Mômen tác dụng lên trục vít:

                    (N.m)

·         Xác định ứng suất cho phép.

Trong quá trình làm việc trục vít, 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 trục vít - thanh răng được dùng là thép XH được tôi cải thiện có.

*  Ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng: (1 MPa= 10­⁶ N/m²)

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng:

                                                (3.7)

          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:

                                                                               (3.8)

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

Þ

- Ứng suất uốn cho phép của bánh răng.

                      (3.9)

          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

* Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

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

                                     (3.10)

         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:

 - 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 (3.10) được:

      (MPa)

 Vậy:  Do đó thoả mãn điều kiện tiếp xúc.

* Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

- Ứng suất uốn được tính theo công thức:

                                                       (3.11)

- 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 trục vít thanh răng đủ bền trong quá trình làm việc.

3.3.4. Tính bền trục lái  

Trục lái làm bằng thép 20 có ứng suất . d= 20 mm.

       Ứng suất xoắn gây nên tại tiết diện nguy hiểm được xác định bằng công thức: (theo tài liệu [7] tr153).

                                                                                                         (3.12)

Trong đó: 

             P­_vl – lực cực đại tác dụng lên vành tay lái. P­_vl = 160 (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) = 18 MN/m²

            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: (theo tài liệu [7] tr153).

(3.13)                        Trong đó:     

;

                      L - chiều dài trục lái. L = 700 mm  = 7,4 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.

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

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.

                                         (3.14)

               Trong đó:

       G₁    - tải trọng  trong trạng thái tĩnh. G₁ = 18550 (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 (3.14) ta được: 

 (N)       

Hình 3.4.  Sơ đồ phân bố lực phanh.

Qua sơ đồ phân tích lực trên ta có:

                          (N)                              (3.15)                                                         

              Trong đó:

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

                   m - chiều dài thanh bên hình thang lái; m = 160 (mm);

Ta lại có:

 (N)

 (N)

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

                                                                                                               (3.16)

            Trong đó:

             P  - lực tác dụng theo phương của đòn ngang. P = Q₂ = 2485,4 (N);

             F_t - tiết diện của thanh (mm²);

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.

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.

                                                                   (3.17)

                     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.

3.3.7. Tính bền thanh nối bên

     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 = 2249,9 (N).

          + Ứng suất uốn của thanh nối:

                                                                                                  (3.18)

           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.

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.

                                                                                              (3.19)

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.

                                                                                                    (3.20)

              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.

Kết luận:  Qua kiểm nghiệm, xe Toyota Hiace hoạt động bình thường trong điều kiện tại Việt Nam.

Chương 4
HƯỚNG DẪN KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE

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.

4.1. Nhưng chú ý trong quá trình khai thác, bảo dưỡng

Trên cơ sở nắm vững đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống lái, trong quá trình sử dụng bảo dưỡng sửa chữa ta phải tuân thủ một số yêu cầu sau đây:

-  Phải thường xuyên kiểm tra mức dầu trong trợ lực, thông rửa các phần tử lọc của bơm, thường xuyên kiểm tra độ kín khít của các mối ghép và đường ống trong trợ lực.

-  Không tự ý tháo cơ cấu lái, van phân phối hay bơm trợ lực. Khi tháo lắp các chi tiết của các bộ phận này phải đảm bảo thợ có tay nghề cao và đảm bảo vệ sinh công nghiệp.

-  Dầu dùng trong trợ lực lái phải đúng chủng loại và sạch.

* Khi bảo dưỡng sửa chữa phải tuân thủ một số quy định sau:

- Tháo lắp đúng thứ tự, sử dụng đúng dụng cụ và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật.

- Làm đúng, làm hết nội dung bảo dưỡng sửa chữa.

- Không làm bừa làm ẩu.

- Đảm bảo vệ sinh công nghiệp, các chi tiết tháo lắp phải để đúng nơi quy định.

4.2. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái xe Toyota Hiace

4.2.1. Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái

a.  Bảo dưỡng thường xuyên.

Bảo dưỡng thường xuyên là những công việc do lái xe, phụ xe chịu trách nhiệm và được thực hiện trước hoặc sau khi xe hoạt động, những công việc đó như sau: kiểm tra các chỗ nối, các ổ có bị lỏng ra không và còn chốt chẻ không, kiểm tra độ rơ vành tay lái và xem có bị kẹt không, kiểm tra mức dầu trong hộp cơ cấu lái, kiểm tra trạng thái làm việc của bộ trợ lực lái, hình thang lái.

b. Bảo dưỡng 1 (sau 6500 Km).

Ngoài những công việc trong bảo dưỡng thường xuyên còn làm thêm những công việc sau: kiểm tra và xiết lại ổ, các khớp nối, kiểm tra các chốt chẻ. Kiểm tra độ rơ vành tay lái và của các khớp thanh lái ngang. Kiểm tra và bổ sung dầu trợ lực lái, bơm mỡ các khớp. Kiểm tra độ căng dây đai bơm dầu.

c. Bảo dưỡng 2 (sau 12500 Km).

Ngoài những công việc trong bảo dưỡng 1 còn làm thêm những công việc sau: kiểm tra dầu trợ lực lái, nếu cần thiết thì thay dầu. kiểm tra điều chỉnh độ rơ ở các khớp cầu của thanh lái dọc, ngang. Bơm mỡ đầy đủ vào các vú mỡ.

Thông rửa các phần tử lọc của bơm dầu, kiểm tra áp suất trong hệ thống trợ lực, điều chỉnh độ căng dây đai. Kiểm tra xiết chặt vỏ của cơ cấu lái với khung xe, trục lái với giá đỡ trong buồng lái, kiểm tra, điều chỉnh  độ rơ và lực quay vành tay lái. Kiểm tra, điều chỉnh khe hở ăn khớp trong cơ cấu lái trục vít thanh răng.

4.2.2. Nôi dung kiểm tra, điều chỉnh.

a.  Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái.

     Độ an toàn chuyển động của xe phụ thuộc vào hành trình tự do của vành tay lái. Hành trình tự do của vành tay lái được kiểm tra bằng thước khi động cơ làm việc ở chế độ không tải và bánh trước ở vị trí thẳng. Sơ đồ kiểm tra hành trình tự do vành tay lái được thể hiện trên hình 4.1:

Hình 4.1.Sơ đồ kiểm tra hành trình tự do vành tay lái.

* Các bước tiến hành để đo hành trình tự do.

-  Kẹp thước đo hành trình tự do 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 lên thước.

-  Quay vành tay lái theo hướng ngược lại cho đến  khi bánh xe dịch chuyển.

-  Góc quay của kim sẽ tương ứng với hành trình tự do của vành tay lái, nếu xe không nổ máy thì hành trình tự do vành tay lái phải nhỏ hơn 30 mm. 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, xiết chặt đai ốc bắt trục các đăng, điều chỉnh moay ơ bánh xe.

b.  Kiểm tra đầu thanh nối (hình 4.2).

* Các bước tiến hành kiểm tra.

-  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 mômen quay ở vòng quay thứ 5.

-  Mômen quay tiêu chuẩn: 0,29 đến 1,96 Nm.

 Nếu mômen quay không nằm trong giá trị tiêu chuẩn, phải thay thế đầu thanh nối mới.

c.  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 100 m với tốc độ không đổi 56 km/h, giữ vô lăng để duy trì hướng chạy.

-   Vẽ một đường thẳng trên băng che, như được chỉ ra trong hình 4.3.

-  Quay vô lăng đến vị trí thẳng.

-  Vẽ một đường thẳng khác lên băng dính che dán trên vô lăng, như trên hình 4.3

-  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 là 1mm = Khoảng 1 độ góc lái.

d.  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.

e.  Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp.

-  Kiểm tra các lốp xem có bị mòn hay áp suất lốp chính xác chưa.

-  Áp suất lốp lúc nguội:          + Phía trước 220 kPa.

+ Phía sau 210 kPa.

Hình 4.5. Kiểm tra độ đảo lốp.

-  Dùng đồng hồ so, kiểm tra độ đảo của lốp.

-  Độ đảo lốp: 1,4 mm (0,055 in) hay nhỏ hơn.

f. Kiểm tra góc quay bánh xe( hình 4.6):

             Hình 4.6. Kiểm tra góc quay bánh xe.

-  Quay vô lăng hoàn toàn sang trái và phải, và đo góc quay.

-  Góc quay bánh xe:  + Bánh Bên Trong 41°01’ +/- 2°.

                             + Bánh xe bên ngoài 35°21’.

-  Nếu các 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.

g. Kiểm tra góc doãng của bánh xe (camber), góc nghiêng dọc của trụ đứng (caster) và góc nghiêng ngang của trụ đứng (kingpin).

Hình 4.7. 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 moayơ 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).

-  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.

-  Tháo đồng hồ đo các góc camber-caster và kingpin và miếng gá.

-  Lắp ốp moay ơ bánh xe.        

Nếu góc caster và góc kingpin 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 và hoặc mòn không. Các góc tiêu chuẩn được ghi trong bảng 4.1.

               Góc Camber, caster và góc kingpin                     Bảng 4.1.

h. Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm( hình 4.8):

Hình 4.8. Kiểm tra độ chụm.

Kiểm tra độ chụm tiêu chuẩn theo bảng 4.2. Nếu độ chụm không đảm bảo tiêu chuẩn, phải điều chỉnh các đầu thanh nối.

* Điều chỉnh độ chụm: Điều chỉnh độ chụm được thể hiện trên hình 4.9.

       Hình 4.9. Điều chỉnh độ chụm.

- Đo các độ dài ren của các đầu thanh răng bên phải và bên trái. Tiêu chuẩn chiều dài ren chênh lệch 1.5 mm hay nhỏ hơn.

- 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 sự chênh 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.

- Phải đảm bảo rằng chiều dài của đầu nối thanh răng trái và phải là giống nhau.

- Xiết chặt đai ốc hãm đầu thanh nối đến mômen xiết tiêu chuẩn: 75 Nm.

i.  Kiểm tra, điều chỉnh bộ phận trợ lực lái.

*  Kiểm tra điều chỉnh độ căng dây đai dẫn động bơm dầu trợ lực lái.

Kiểm tra bằng cách dùng một ngón tay ấn một lực từ 3÷3.5 KG vào chính giữa dây đai (khoảng cách độ võng phải đạt tới 8÷13 mm). Nếu không đúng điều chỉnh lại bằng cách thay đổi vị trí bơm hoặc vành căng dây đai.

*  Kiểm tra dầu trợ lực

Để nâng cao độ tin cậy của hệ thống lái, trong quá trình sử dụng phải thường xuyên kiểm tra mức dầu trong bình dầu một cách định kỳ theo chỉ dẫn. Việc kiểm tra thường xuyên đảm bảo hệ thống trợ lực làm việc tốt.

-  Các bước tiến hành:

+ Đỗ xe ở nơi bằng phẳng.

+ Tắt máy kiểm tra mức dầu trong bình chứa.

+  Kiểm tra mức dầu nằm trong vùng HOT LEVEL trên vỏ bình chứa. Nếu dầu nguội thì kiểm tra mức dầu nằm trong vùng COLD LEVEL.

+  Khởi động động cơ và để động cơ chạy không tải.

+  Đánh tay lái hết cỡ từ bên này sang bên kia để làm nóng dầu. Nhiệt độ dầu  75÷80⁰ C.

+  Kiểm tra xem có bọt hoặc vẩn đục không.

+  Để động cơ chạy không tải, đo mức dầu trong bình chứa.

+  Tắt máy, chờ vài phút và đo mức dầu trong bình chứa.

+  Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải mức dầu cần thấp hơn mặt trên của bầu dầu  5 mm.

+  Nếu cần thiết thì bổ sung dầu dầu đúng chủng loại ATF DEXRON^© II hoặc III

* Thay dầu trợ lực lái.

Tiến hành thay dầu trợ lực lái: việc thay dầu trợ lực lái có thể tiến hành 2 lần 1 năm nếu xe hoạt động liên tục.

-  Các bước tiến hành:

+ Khi thay dầu phải kích bánh trước của xe lên và đỡ bằng giá để xe không chạm đất.

+  Tháo ống dầu hồi ra khỏi bình chứa rồi xả dầu vào khay.

+  Cho động cơ chạy không tải, đánh lái hết cỡ sang hai bên trong khi đang xả dầu.

+  Tắt máy, đổ dầu sạch vào bình (dầu ATF DEXRON^© II hoặc III).

+  Nổ máy và chạy ở 1000 v/p. Sau 1÷2 (s) thì tắt máy.

+  Lắp ống dầu hồi vào bình dầu.

+  Xả khí khỏi hệ thống trợ lực lái.

*  Kiểm tra áp suất dầu trợ lực lái

-  Tháo ống cấp dầu cao áp ra khỏi hộp cơ cấu lái.

-  Xả khí hệ thống trợ lực lái.

-  Khởi động động cơ và để hệ thống chạy không tải.

-  Đánh tay lái hết cỡ từ bên này sang bên kia vài lần để làm nóng dầu.

-  Áp suất dầu nhỏ nhất: 60 kgf/cm².

*  Kiểm tra lực lái.

-  Để vô lăng ở vị trí trung tâm.

-  Tháo cụm nút nhấn còi.

-  Khởi động động cơ và để động cơ chạy không tải.

-  Đo lực lái ở cả hai phía.

- Lực lái: 60 kgf.cm hay nhỏ hơn.

* Kiểm tra sự làm việc của bơm.

  Để kiểm tra cần tháo bơm ra khỏi xe, xả dầu, làm sạch bên ngoài. Bơm làm việc tốt khi áp suất lớn hơn 60 KG/cm² ở số vòng quay 800 ÷ 1000 v/p.

- Tiến hành kiểm tra bơm trên giá thử động cơ có dẫn động băng dây đai, có bộ phận trợ lực đồng hồ áp lực van bi để đóng tức thời đường nén của bơm, khi đóng hoàn toàn van bi nếu bơm làm việc tốt phải đạt 65 KG/cm².

- Nhiệt độ dầu khi thử nghiệm nếu hệ thống trợ lực làm việc tốt thì nhiệt độ trong khoảng 75÷80⁰ C.

4.3. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục

   4.3.1. Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục

Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái trên xe Hiace được thể hiện trong bảng 4.2.

 Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái xe Hiace  Bảng 4.1

4.3.2. Qui trình tháo lắp cơ cấu lái

a. Dụng cụ cần thiết.

- Kìm tháo phanh.

- Đế từ của đồng hồ đo.

- Panme ngoài 25 – 50 mm.

- Đồng hồ đo đường kính xi lanh.

- Bộ dụng cụ tháo vít.

- Búa, đột, kìm.

* Dụng cụ đo:

- Cờ lê lực 200 kgf.cm (20 Nm).

- Cờ kê lực loại nhỏ 8 – 13 kgf.cm (0,8 – 1,3 Nm).

* Bôi trơn và keo làm kín - Dầu trợ lực lái, keo có mã số 08833 – 00080, THREE BOND 1344, LOCTITE 242 hoặc loại tương đương.

b. Qui trình tháo:

*  Những chú ý trước tháo cơ cấu lái:

-  Tháo cụm cơ cấu lái ra khỏi hệ thống lái.