Nghiên cứu đặc điểm kết cấu gầm xe Toyota Lan Cruiser

ể cắt được động lực, đó là do ly hợp đã bị mòn hoặc hành trình tự do của bàn đạp ly hợp không chuẩn. Cần phải thay thế hoặc điều chỉnh lại hành trình tự do. Nếu lò xo chịu xoắn bị mòn và tấm đệm bị vỡ sẽ gây ra va đập và tiếng ồn lớn khi vào ly hợp, khi đó cần kiểm tra lại và sửa chữa hoặc thay thế. Đối với trục các đăng: khi tháo phải cẩn thận, không được tác động một lực quá mạnh vào các khớp nối mềm và phải đảm bảo hộp số, trục cac đăng và bộ vi sai luôn thẳng. Sau khi lắp phải kiểm tra các góc của khớp nối Một số dạng hư hỏng của hộp số thường: Sang số khó, vào số nặng: thanh trượt bị cong, mòn; khớp cầu mòn; bộ đồng tốc mòn nhiều. Răng đồng tốc mòn, ổ bi trục sơ cấp mòn gây sà trục; các khớp dẫn động trung gian cần số bị rơ, cong. Tự động nhảy số: bi, hốc hãm mất tác dụng (do mòn nhiều); lò xo bị yếu hoặc bị gãy; rơ dọc trục thứ cấp. Có tiếng va đập mạnh: bánh răng bị mòn, ổ bị mòn, dầu bôi trơn thiếu hoặc không đúng loại. Khi vào số có tiếng va đập do hốc hãm đồng tốc mòn quá giới hạn làm mất tác dụng của đồng tốc. Dầu bị rò rỉ: gioăng đệm cacte hộp số bị hỏng, các phớt chắn dầu bị mòn, hở. Bảo trì và bảo dưỡng hộp số Tất cả các bộ phận như bánh răng, các trục hộp số, bộ... được lắp ráp với yêu cầu về độ chính xác vô cùng cao và làm việc ở chế độ thường ăn khớp. Vì thế, ma sát xuất hiện sẽ làm mòn các chi tiết, khiến cho độ chính xác giảm, hộp số kêu, có thể dẫn tới hư hại các răng số... Để tránh các tác hại của lực ma sát, các chi tiết trong hộp số được bôi trơn bởi dầu. Dầu bôi trơn sẽ giúp cho các bánh răng làm việc trong điều kiện nhiệt độ ổn định và làm sạch các mạt kim loại có thể được tạo ra trong quá trình các chi tiết làm việc. Nếu được bảo dưỡng đúng cách, một hộp số có thể dễ dàng làm việc suốt đời cùng với chiếc xe. Tuy nhiên, những thói xấu vì thiếu hiểu biết (kiểm tra lượng dầu khi đã cạn!) sẽ dẫn đến những tác hại cho xe. CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG TREO VÀ DI ĐỘNG 4.1 Hệ thống treo 4.1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại a) Công dụng Hệ thống treo nối thân xe với các bánh xe và có các chức năng sau: - Khi xe chuyển động, nó cùng với vỏ xe hấp thụ và cản lại các rung động, các dao động và các va đập tác dụng lên xe do mặt đường không bằng phẳng, để đảm bảo hành khách, hành lý và cải thiện tính ổn định chuyển động. - Truyền lực kéo và lực thắng sinh ra do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, đến gầm và thân xe. - Đỡ thân xe trên các cầu và đảm bảo mối liên hệ hình học chính xác giữa thân và các bánh xe. Hình 4.1 Sơ đồ bố trí hệ thống treo b) Yêu cầu - Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe như chạy trên đường tốt hay chạy trên nhiều loại địa hình khác nhau. - Bánh xe có khả năng chuyển dịch trong một không gian giới hạn. - Không ảnh hưởng đến quan hệ động học và động học của bánh xe. - Không gây tải trọng lớn tại các mối liên kết với vỏ. - Có độ bền cao. - Đảm bảo tính điều khiển và ổn định chuyển động của xe ở tốc độ cao. c) Phân loại - Theo kết cấu của hệ thống, hệ thống treo được chia ra các loại: + Hệ thống treo phụ thuộc + Hệ thống treo độc lập - Theo phần tử đàn hồi chia ra các loại: Loại nhíp, loại lò xo, loại thanh xoắn, loại cao su, loại khí - Theo kết cấu của giảm chấn, gồm có: giảm chấn ống, giảm chấn đòn - Dựa vào khả năng thay đổi đặc tính làm việc, gồm có: Hệ thống treo tự động điều chỉnh và hệ thống treo không điều chỉnh. 4.1.2 Cấu tạo hệ thống treo của xe Lan Cruiser Bộ treo trước Hệ thống treo trước của xe Lan Cruiser là hệ thống treo độc lập. Trên hệ thống treo độc lập, dầm cầu được chế tạo rời, giữa chúng liên hệ với nhau bằng các khớp nối, bộ phận đàn hồi là lò xo trụ, bộ giảm chấn là giảm chấn ống. Ưu điểm của hệ thống treo độc lập - Khối lượng phần không được treo là nhỏ, đặc tính bám đường của bánh xe là tốt, vì vậy sẽ êm dịu trong khi di chuyển và có tính ổn định tốt. - Các lò xo trong hệ thống treo độc lập chỉ làm nhiệm vụ đỡ thân ôtô mà không có tác dụng định vị các bánh xe (Đó là chức năng của các thanh liên kết), điều có có nghĩa là có thể dùng các lò xo mềm hơn. - Do không có sự nối cứng giữa các bánh xe phía trái và phía phải nên có thể hạ thấp sàn ôtô và vị trí lắp động cơ, do đó có thể hạ thấp được trọng tâm của ôtô. - Kết cấu của hệ thống treo phức tạp hơn - Khoảng cách bánh xe và các vị trí đặt bánh xe thay đổi cùng với sự dịch chuyển lên xuống của các bánh xe. - Nhiều kiểu ôtô được trang bị thanh ổn định để giảm sự lắc ngang khi ôtô chuyển động quay vòng, cải thiện được tính ổn định và các tính năng khác. Hình 4.2 Hệ thống treo độc lập cầu trước của Toyota Lan Cruiser Hệ thống treo độc lập cũng được chia làm nhiều loại khác nhau tuỳ thuộc vào đặc điểm kết cấu, vị trí lắp ráp và nguyên lý hoạt động của chúng, mà có các loại: - Kiểu thanh giằng McPherson. - Kiểu hình thang với chạc kép. - Kiểu chạc xiên. Hệ thống treo trước của xe Toyota Lan Cruiser là loại thanh giằng McPherson Hình 4.3 Hệ thống treo loại McPherson Đây là hệ thống treo độc lập sử dụng rộng rãi nhất ở hệ thống treo trước của các xe du lịch nhỏ và trung bình. Ưu điểm của hệ thống treo loại này là: + Cấu tạo tương đối đơn giản, ít chi tiết nên nó nhẹ, vì vậy có thể giảm được khối lượng không được treo. + Do hệ thống treo chiếm ít không gian, nên có thể tăng không gian sử dụng của khoang động cơ. + Do khoảng cách giữa các điểm đỡ hệ thống treo là khá lớn, nên có sự thay đổi nhỏ của góc đặt bánh xe trước do lỗi lắp hay lỗi chế tạo chi tiết. Vì vậy, trừ độ chụm, bình thường không cần thiết điều chỉnh các góc đặt bánh xe. Bộ treo sau Hệ thống treo sau của xe Lan Cruiser là hệ thống treo phụ thuộc. Ở hệ thống treo phụ thuộc, dầm cầu được chế tạo liền do vậy dao động của hai bánh xe phụ thuộc vào nhau. Hệ thống treo phụ thuộc có các đặc điểm: * Ưu điểm: - Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe được cố định do đó không xảy ra mòn lốp nhanh như ở hệ thống treo độc lập. - Khi chịu lực bên (Lực ly tâm, đường nghiêng, gió bên…) hai bánh xe liên kết cứng bởi vậy hạn chế được hiện tượng thân xe bị nghiêng, trượt bánh xe. - Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ tháo lắp, sửa chữa và bảo dưỡng. - Có độ cứng vững để chịu được tải nặng. * Nhược điểm: - Vì khối lượng không được treo (các bánh xe và các cầu xe…) lớn, nên khi xe chạy trên đường không bằng phẳng tải trọng động sinh ra sẽ gây va đập mạnh giữa phần treo và phần không treo do đó tính êm dịu chuyển động kém. Mặt khác bánh xe va đập mạnh trên nền đường làm xấu sự tiếp xúc giữa bánh xe với đường. - Vì sự chuyển động của các bánh xe bên trái và bên phải ảnh hưởng lẫn nhau nên sự rung động và sự dao động dễ xảy ra hơn. Hình 4.4 Hệ thống treo sau kiểu đòn kéo có thanh giằng ngang Bộ treo sau của xe LANCRUISER là kiểu đòn kéo có thanh giằng ngang. Cả hai bánh xe đều được nối cứng với hộp cầu sau. Hộp cầu sau được bắt vào khung xe qua hai bộ lò xo xoắn, các thanh giằng cầu trên, dưới, dọc, ngang, hai giảm xóc thuỷ lực và thanh cân bằng. Bộ treo kiểu này đảm bảo khoẻ, có độ êm dịu cần thiết cho xe kiểu lữ hành việt dã. Cầu sau được nối với khung xe bằng bốn thanh giằng dọc và hai thanh giằng ngang. Các thanh giằng đều có một đầu nối vào dầm cầu sau, còn đầu kia được nối vào khung xe, các đầu nối đều có ống lót cao su chịu xoắn. Bộ thanh giằng làm nhiệm vụ của cơ cấu dẫn hướng. Phần tử đàn hồi là lò xo trụ, thiết bị giảm chấn của bộ treo sau là giảm chấn loại ống đơn. Kết cấu các chi tiết trong hệ thống treo Bộ phận đàn hồi a) Lò xo (spring) Lò xo thường dùng là lò xo trụ, ngoài ra còn có các loại như: lò xo xoắn, lò xo phi kim loại (vấu cao su, đệm khí). Lò xo trụ được làm từ thép dây lò xo đặc biệt. Lò xo trụ có ưu điểm là kết cấu đơn giản, kích thước gọn gàng, nhất là khi giảm chấn ống nằm lồng trong lò xo. Hình 4.5 Lò xo trụ trong hệ thống treo b) Thanh xoắn Hình 4.6 Thanh xoắn trong hệ thống treo Thanh xoắn là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn của nó để cản lại sự xoắn. Một đầu thanh xoắn được bắt chặt vào khung hay một dầm nào đó của thân xe, đầu kia được gắn vào một kết cấu chịu xoắn. Thanh xoắn cũng được dùng làm thanh ổn định. Ưu điểm: Thanh xoắn có trọng lượng nhỏ, chiếm ít không gian, ít phải chăm sóc nhất là có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe. Bộ phận giảm chấn Khi xe chịu va đập từ mặt đường, các lò xo nén và giãn để hấp thu những va đập đó. Tuy nhiên, vì lò xo có đặc điểm dao động liên tục và nó chỉ tắt hẳn sau một khoảng thời gian dài, nên tính êm dịu sẽ kém đi. Do đó, công dụng chính của hệ thống giảm chấn là dập tắt dao động, ngoài ra hệ thống giảm chấn còn giúp bánh xe bám đường tốt hơn và cải thiện tính ổn định lái. Hình 4.7 Giảm chấn và tác dụng của giảm chấn Giảm chấn của xe Lan Cruiser là loại giảm chấn ống đơn, bên trong có chứa một dung dịch đặc biệt gọi là dầu giảm chấn. Ở kiểu giảm chấn này, lực cản sinh ra bởi sự cản dòng dầu khi nó bị nén qua các lỗ nhỏ bởi sự di chuyển của piston. Cấu tạo Đây là loại giảm chấn DuCarbon, nó được nạp khí Nitơ áp suất cao (20-30 kgf/cm2. Cấu tạo cơ bản gồm: một xylanh hình trụ chứa đầy dầu, bên trong có một piston chuyển động lên xuống. Khi piston chuyển động lên xuống dầu chảy qua một lỗ nhỏ trong piston, kết quả là sự dao động của lò xo được giới hạn. Hình 4.8 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bộ giảm chấn Nguyên tắc hoạt động *) Quá trình nén (ép) Trong quá trình nén, cần piston chuyển động xuống làm cho áp suất trong buồng dưới cao hơn áp suất trong buồng trên. Vì vậy chất lỏng trong buồng dưới bị ép lên buồng trên qua van piston. Lúc này lực giảm chấn được sinh ra do sức cản dòng chảy của van. Khí cao áp tạo ra một sức ép rất lớn lên chất lỏng trong buồng đốt và buộc nó phải chảy nhanh và êm lên buồng trên trong hành trình nén. Điều này đảm bảo duy trì ổn định lực giảm chấn. Hình 4.13 Quá trình nén (ép)và quá trình bật lại (giãn nở) *) Quá trình bật lại (giãn nở) Trong hành trình giãn, cần piston chuyển động lên làm cho áp suất trong buồng đốt trên cao hơn áp suất trong buồng dưới. Vì vậy chất lỏng trong buồng trên bị ép xuống buồng dưới qua van piston, và sức cản dòng chảy của van có tác dụng như lực giảm chấn. Vì cần piston chuyển động lên, một phần cần dịch chuyển ra khỏi xylanh nên thể tích choán chỗ trong chất lỏng của nó giảm xuống. Để bù cho khoảng hụt này, piston tự do được đẩy lên (nhờ có khí áp cao ở dưới nó) một khoảng tương đương với phần hụt thể tích. Bộ giảm chấn DuCarbon có cấu tạo kiểu ống đơn, ống này không cho phép bị biến dạng, vì biến dạng sẽ làm cho piston và piston tự do không chuyển động tự do được. Bộ giảm chấn được trang bị một vỏ bảo vệ để ngăn đá bắn vào, khi lắp ráp bộ giảm chấn phải đặt cho vỏ bảo vệ hướng về phía trước của xe. 4.2 Bộ phận di động Bộ phận di động của xe là hệ thống các bánh xe Công dụng - Bánh xe có tác dụng đỡ toàn bộ trọng lượng của xe, biến chuyển động quay của bánh xe thành chuyển động tịnh tiến của xe - Thu hút một phần chấn động do mặt đường gây ra nhờ tính đàn hồi của lốp xe và không khí bên trong - Tạo lực bám đường tốt để khi xe tăng tốc, phanh hay quay vòng khả năng trượt bánh xe ít xảy ra Cấu tạo: Bánh xe gồm có vành bánh xe và lốp xe 4.2.1 Vành bánh xe Các loại vành bánh xe hay sử dụng bao gồm: - Vành phẳng dùng cho xe tải - Vành lõm sống trâu dùng cho xe du lịch Vành bánh xe gồm hai phần: Vành ngoài hình thành vành và phần trong là đĩa được tán đinh, hàn hay chế tạo liền vành. Trên đĩa có khoan các lỗ để bắt vành bánh xe vào với moayơ. Mặt ngoài của đĩa có các lỗ dạng côn để định tâm bánh xe trên moayơ. Vành bánh xe thường có lõm sống trâu để lắp ráp hay tháo lốp. Loại vành phẳng có hai vòng, một vòng được dập liền, một vòng có thể tháo lắp được gọi là vòng nạp, vòng nạp đúc liền vào vành bánh xe nhờ vòng hãm mở miệng. Một vành có thêm hai sống an toàn để ngăn cho mép lốp không tụt xuống rãnh lõm, tránh hiện tượng lốp bật ra khỏi vành trong trường hợp bị mất hơi. Hình 4.14 Cấu tạo vành bánh xe Moayơ: Moayơ là chi tiết giúp bánh xe quay trên trục. Để bánh xe quay trơn và không có độ dơ, moayơ lắp trên hai vòng bi đũa hay vòng bi côn. Trên moayơ có bố trí tang trống hay đĩa phanh, tang trống hay đĩa phanh được bắt chặt với moayơ bằng vít. Vành bánh xe bắt vào moayơ bằng cách - Dùng gu giông cấy vào moayơ và lắp xuyên qua đĩa vành - Dùng bulông có đầu cố định trên moayơ 4.2.2 Lốp xe Lốp xe có nhiệm vụ tạo lực bám mặt đường tốt và giảm sự va đập khi xe chạy trên đường không bằng phẳng. Lốp xe được chia làm hai loại chính: Lốp có săm và lốp không có săm. Hình 4.15 Cấu tạo lốp xe Hình 4.16 Kích thước của lốp xe Lốp được làm từ cao su, sợi vải và kim loại, kết cấu gồm thân lốp, mặt lốp, cạnh lốp và mép lốp. Lốp vải bố được đan bằng sợi bông sau đó được thay bằng sợi nhân tạo hoặc sợi kim loại. Cấu trúc lớp vải bố có hai loại: loại đan sợi chéo và loại đan sợi hướng tâm. Để tăng độ bền người ta thêm sợi kim loại. Số lượng lớp vải bố tuỳ theo khả năng chịu tải và áp suất hơi của lốp. Mặt lốp là một lớp cao su bền có tính đàn hồi cao, dai và ít bị mài mòn. Để cho lốp bám tốt trên mặt đường, trên mặt lốp có rãnh lõm tạo thành hoa lốp. Các loại hoa lốp: +, Kiểu gân dọc: Kiểu gân dọc gồm một số rãnh hình chữ chi chạy dọc theo chu vi của lốp. Kiểu này thích hợp nhất khi xe chạy trên mặt đường lát ở tốc độ cao. Đặc điểm: Kiểu gân dọc này làm giảm sức cản lăn của lốp Sức cản trượt ngang lớn có lợi cho khả năng điều khiển xe Giảm tiếng ồn của lốp, lực kéo có phần kém Hình 4.17 Các kiểu hoa lốp +, Kiểu vấu: Các rãnh ở kiểu vấu gần như vuông góc với vòng ngoài của lốp. Loại này thích hợp với việc chạy trên đường không lát. Đặc điểm: - Kiểu vấu tạo ra lực kéo tốt - Sức cản lăn của lốp hơi cao - Sức cản trượt ngang thấp hơn - Hoa lốp ở khu vực vấu có thể bị mòn không đều - Tiếng ồn của lốp lớn hơn +, Kiểu gân dọc và vấu kết hợp: kiểu này kết hợp gân dọc và vấu để tạo ra tính năng chạy ổn định ở cả đường lát và đường không lát. Đặc điểm: - Kiểu gân dọc theo đường tâm của lốp làm cho xe ổn định do giảm được độ trượt ngang của lốp, còn kiểu vấu ở hai bên đường tâm lốp thì nâng cao tính năng dẫn động và phanh - Phần có vấu của kiểu này dễ bị mòn không đều hơn +, Kiểu khối: trong kiểu này hoa lốp được chia thành các khối độc lập, sử dụng ở trên đường có tuyết. Đặc điểm: - Kiểu khối tạo ra tính năng dẫn động và phanh cao hơn. Kiểu khối làm giảm trượt dài và trượt quay trên các đường có bùn và tuyết - Các lốp loại này thường mòn nhanh hơn lốp kiểu gân dọc và vấu - Sức cản lăn lớn - Kiểu hoa lốp này dễ bị mòn bất thường, nhất là khi chạy trên các bề mặt cứng. Nhằm nâng cao chất lượng bám khi đi trên đường trơn, lớp hoa lốp có đúc thêm các đinh kim loại, chiều cao của đinh tán nhô lên khỏi lớp cao su thường từ 1-1,5 mm, đầu trong có tán và cách lớp cao su trong cùng khoảng 3mm. Bên trong mép lốp làm bằng sợi dây thép, tanh lốp có tác dụng làm tăng thêm cường độ bám chặt của mép lốp trên vành bánh xe. Hình 4.18 Bề mặt lốp có đinh tán Săm là một ống cao su hình vòng tròn, ở săm có lắp van để bơmkhông khí vào săm hoặc xả không khí trong trường hợp cần thiết. Yếm lót là một vòng cao su bảo vệ cho săm khỏi bị hư hỏng do vành gây nên. 4.2.3 Các góc đặt bánh xe Việc điều khiển xe sẽ trở lên dễ dàng hơn nếu các bánh xe được đặt theo một góc một cách chính xác theo yêu cầu thiết kế. Các góc đặt bánh xe đúng sẽ ngăn cản việc mài mòn lốp. Nếu như các góc đặt bánh xe không đúng thì có thể dẫn đến các hiện tượng sau: Khó lái. Tính ổn định lái kém. Trả lái trên đường vòng kém. Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh). Góc đặt bánh xe gồm các góc sau: Góc Camber (góc doãng α) Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với đường tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc Camber, và đo bằng độ. Khi bánh xe dẫn hướng nghiêng ra ngoài thì gọi là góc “Camber dương”, và ngược lại gọi là góc“Camber âm”. Bánh xe không nghiêng thì Camber bằng không (bánh xe thẳng đứng). Hình 4.19 Góc Camber Chức năng của góc Camber: Trên đa số ôtô hiện nay góc doãng của bánh hướng dẫn được thiết kế để điều chỉnh được, góc này thay đổi và có trị số từ 0 ÷ 3 độ (theo quy định của nhà sản xuất), việc điều chỉnh đúng góc doãng bánh xe sẽ làm tăng tuổi thọ của lốp, lốp xe mòn đều và lái xe nhẹ nhàng hơn. Góc Camber còn đảm bảo sự lăn thẳng của các bánh xe, giảm va đập của mép lốp với mặt đường. Khi góc Camber bằng không hoặc gần bằng không có ưu điểm là khi đi trên đường vòng bánh xe nằm trong vùng có khả năng truyền lực dọc và lực bên tốt nhất. Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước và hệ thống treo trước. Góc Camber và khoảng Caster Góc Caster là góc nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trục xoay đứng. Góc caster được xác định bằng góc nghiêng giữa trục xoay đứng và đường thẳng đứng, nhìn từ cạnh xe. Khi trục xoay đứng nghiêng về phía sau thì được gọi là “góc caster dương”, còn trục nghiêng về phía trước thì được gọi là “góc caster âm”. Khoảng cách từ giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng và mặt đường đến tâm điểm tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường được gọi là “khoảng caster” của trục quay đứng. Góc caster có ảnh hưởng đến độ ổn định khi xe chạy trên đường thẳng, còn khoảng caster thì ảnh hưởng đến tính năng hồi vị bánh xe sau khi chạy xe trên đường vòng. Hình 4.20 Góc Camber và khoảng Caster Góc Kingpin (Góc nghiêng ngang của trục chuyển hướng β) Góc nghiêng ngang của trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của xe. Góc Kingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt cắt ngang đó và phương thẳng đứng với mặt đường. Hình 4.21 Góc Kingpin Tác dụng của góc KingPin: a) Giảm lực đánh lái: Vì bánh xe quay sang phải hoặc sang trái, với tâm quay là trục xoay đứng còn bán kính quay là khoảng lệch, nên khoảng lệch càng lớn thì mômen cản quay càng lớn (do sức cản quay của lốp xe), vì vậy lực lái cũng tăng lên. b) Giảm lực phản hồi và lực kéo lệch sang một bên Nếu khoảng lệch quá lớn, lực dẫn động (lực đẩy xe) hoặc lực hãm sẽ tạo ra một mômen quay quanh trục xoay đứng lớn, tỷ lệ thuận với khoảng lệch. Mặt khác, mọi chấn động tác dụng lên bánh xe sẽ làm cho vô lăng bị dật lại hoặc phản hồi. Những hiện tượng này có thể được cải thiện bằng cách giảm khoảng lệch. Nếu góc nghiêng của các trục xoay đứng bên phải và bên trái khác nhau thì xe sẽ bị kéo lệch về phía có góc nghiêng nhỏ hơn (có khoảng lệc lớn hơn) c) Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc KingPin sẽ làm cho các bánh xe tự động quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng. Tức là khi quay vòng, quay vô lăng để quay vòng xe, người lái phải tăng lực đánh lái, nếu bỏ lực tác dụng lên vô lăng thì bánh xe tự trả về vị trí trung gian (vị trí đi thẳng). Hình 4.22 Tác dụng của góc KingPin Góc nghiêng ngang tổng hợp (α + β): Góc nghiêng ngang tổng hợp là tổng góc doãng bánh hướng dẫn và góc nghiêng ngang của trục chuyển hướng. Trị số của góc này quyết định vị trí giao điểm của mặt phẳng đối xứng dọc bánh xe với đường tâm trục chuyển hướng. Vị trí giao điểm này quyết định đến độ chụm hay độ loe của hai bánh hướng dẫn khi xe chuyển động. Hình 4.23 Giao điểm mặt phẳng đối xứng dọc bánh xe và trục chuyển hướng Giao điểm nằm dưới mặt đường; b) Giao điểm nằm trên mặt đường; c) Lực đẩy của khung xe vào khớp cầu F và lực cản mặt đường vào bánh xe Độ chụm và độ loe của bánh hướng dẫn Độ chụm hay độ loe của hai bánh hướng dẫn là hiệu khoảng cách B-A của bánh hướng dẫn nhìn từ trên xuống theo chiều tiến của xe, nếu hiệu này dương xe có độ chụm, còn nếu âm xe có độ loe. Khi xe ở trạng thái tĩnh độ chụm hay độ loe gọi là độ chụm hay độ loe tĩnh. Khi xe chuyển động độ chụm hay độ loe này sẽ thay đổi và người ta gọi chúng là độ chụm hay độ loe động. Hình 4.24 Độ chụm của bánh hướng dẫn A - Khoảng cách phía trước hai bánh xe theo chiều tiến; B - Khoảng cách phía sau hai bánh xe Độ chụm của các bánh hướng dẫn có tác dụng là khi chuyển động ở vận tốc lớn, hoặc lực cản chuyển động tác dụng vào hai bánh dẫn hướng lớn, hai bánh hướng dẫn sẽ có xu hướng chuyển động song song nhau trên mặt đường (khi đó xe có độ chụm 0), nhờ vậy ổn định được việc lái xe, tránh hiện tượng trượt rê sang ngang và giúp lốp xe không bị mòn nhanh. Bán kính quay vòng (góc bánh xe, bán kính quay vòng) Khi vào đường cong, đảm bảo các bánh xe dẫn hướng không bị trượt nết hoặc trượt quay thì đường vuông góc với véctơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó gọi là tâm quay tức thời của xe. Để đạt được góc lái chính xác của bánh dẫn hướng bên phải và bên trái thì các thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đồng thời đạt được bán kính quay vòng mong muốn. Sự quay vòng của xe kèm theo lực ly tâm, lực này có xu hướng bắt xe quay với bán kính lớn hơn bán kính dự định của người lái trừ khi xe có thể sinh ra một lực ngược lại đủ lớn để cân bằng với lực ly tâm. Lực này là lực hướng tâm. Lực hướng tâm sinh ra bởi sự biến dạng và sự trượt bên của lốp do ma sát giữa lốp và mặt đường, lực này là lực quay vòng và làm ổn định xe khi quay vòng. Một số lưu ý về kiểm tra, điều chỉnh trong sử dụng * Hệ thống treo: Vì phớt chắn dầu, cần pittông, và các chi tiết khác của bộ giảm chấn được chế tạo với độ chính xác rất cao nên khi sử dụng phải chú ý: Không được để phần cần pittông nằm ngoài xy lanh bị cào xước để chống rò rỉ dầu trong xy lanh. Ngoài ra, cần pittông không được dính sơn, dầu. Để tránh làm hỏng phớt chắn dầu do tiếp xúc với van pittông, không được quay cần pittông và xy-lanh khi bộ giảm chấn giãn ra hết cỡ. Cần đặc biệt thận trọng đối với các bộ giảm chấn nạp khí, vì cần pittông luôn luôn bị áp lực khí đẩy lên. Không tìm cách tháo các bộ giảm chấn kiểu không tháo (bao gồm các kiểu giảm chấn DuCarbon cũng như kiểu nạp khí áp suất thấp, trong đó đai ốc hãm đã được gắn chặt). Khi loại bỏ các bộ giảm chấn nạp khí, trước hết phải xả khí ra. * Hệ thống di động: áp suất lốp xe không nên để quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng đến độ mòn không đều của lốp. Không được dùng lốp có hoa lốp đã mòn. Khi lốp mòn, hoa lốp sẽ ở trạng thái mà các rãnh của nó không thể xả nước giữa lốp và đường đủ nhanh để tránh hiện tượng lướt nổi. CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG LÁI 5.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại 5.1.1 Công dụng Công dụng của hệ thống lái là cho phép người lái điều khiển hướng chuyển động của xe bằng cách quay các bánh xe trước. Việc này được thực hiện nhờ vô-lăng, trục lái (truyền chuyển động quay của vô-lăng đến cơ cấu lái), cơ cấu lái (tăng lực quay của vô-lăng để truyền mô-men lớn hơn đến các thanh dẫn động lái), các thanh dẫn động lái (truyền chuyển động của cơ cấu lái đến các bánh). Kết cấu của hệ thống lái phụ thuộc vào thiết kế của xe (hệ thống truyền lực và hệ thống thắng được sử dụng, xe tải hay xe du lịch….). 5.1.2 Yêu cầu - Khả năng quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng trên đường hẹp, đường gấp khúc, hệ thống lái phải có thể quay gấp các bánh trước 1 cách dễ dàng và êm dịu. - Lực lái thích hợp: Bình thường, lực lái cần thiết sẽ lớn hơn khi xe đứng yên và sẽ giảm khi tốc độ xe tăng. Vì vậy, để đảm bảo lái dễ dàng và cảm giác về mặt đường tốt hơn, tay lái phải nhẹ hơn ở tốc độ thấp và nặng hơn ở tốc cao. - Phục hồi vị trí êm: Trong khi xe đổi hướng, lái xe phải giữ vô lăng chắc chắn. Sau khi đổi hướng, sự phục hồi - nghĩa là quay bánh xe trở lại vị trí chạy thẳng – phải diễn ra êm khi lái xe thôi tác động lực lên vô lăng. Trong khi xe quay vòng, người lái phải giữ vô-lăng chắc chắn. Tuy nhiên, sau khi quay vòng xong hồi vị (sự quay về vị trí chuyển động thẳng của vô-lăng) phải xảy ra êm dịu khi người lái nới lỏng vô-lăng. - Giảm tối thiểu sự truyền các va đập từ mặt đường : Không để các va đập từ mặt đường xấu làm mất điều khiển vô-lăng cũng như sự nẩy ngược của vô-lăng. 5.1.3 Phân loại + Theo phương pháp chuyển hướng - Chuyển hướng hai bánh xe trên cầu trước. - Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS). + Theo đặc điểm truyền lực có: Hệ thống lái cơ khí, hệ thống lái có trợ lực + Theo kết cấu cơ cấu lái - Cơ cấu lái kiểu trục vít - con lăn. - Cơ cấu lái kiểu trục vít - êcu - cung răng. - Cơ cấu lái kiểu trục vít - chốt - đòn quay. - Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng. + Theo cách bố trí vành tay lái: Vành tay lái bên trái và vành tay lái bên phải 5.2 Cấu tạo chung của hệ thống lái 5.2.1 Cơ cấu lái Trục lái gồm: trục lái chính để truyền chuyển động quay của vô-lăng xuống cơ cấu lái và ống trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái chính được gia công ren và then hoa để gắn vô-lăng lên đó và giữ chặt nhờ một đai ốc. Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có tai nạn. Trục lái được gắn lên thân xe qua một giá đỡ. Đầu dưới trục lái chính được nối với cơ cấu lái, nhìn chung thường nối bằng khớp mềm hay khớp các-đăng để giảm tối thiểu sự truyền các va đập của mặt đường từ cơ cấu lái lên vô-lăng. Hình 5.1. Các bộ phận của hệ thống lái Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập, trục lái chính còn có một số hệ thống điều khiển lái như: - Cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái chính. - Cơ cấu nghiêng trục lái, để người lái có thể điều chỉnh vị trí vô-lăng theo phương đứng. - Hệ thống trục lái trượt, để người lái có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái nhằm đạt được vị trí ngồi lái tốt nhất. a) Cơ cấu hấp thụ va đập trục lái Khi xe bị tai nạn, cơ cấu này giúp người lái tránh được thương tích gây bởi trục lái theo 2 cách: bị bẻ gãy tại thời điểm va đập và giảm va đập lên thân người lái khi anh ta đập vào vô-lăng do quán tính. b) Cơ cấu nghiêng trục lái Cơ cấu nghiêng trục lái cho phép chọn vị trí vô-lăng để phù hợp với tư thế lái của người điều khiển. Để nghiêng vô-lăng ta kéo cần nghiêng tay lái xuống dưới và điều chỉnh vô-lăng, sau khi điều chỉnh vô-lăng, ta đẩy cần nghiêng lên trên, trục lái bị khoá lại vào giá đỡ. Độ nghiêng của vô-lăng cực đại là 50 so với vị trí trung hoà để người lái có thể dễ dàng ra vào xe. Hình 5.3 Cơ cấu nghiêng trục lái c) Cơ cấu trượt vô-lăng Hình 5.4 Cơ cấu trượt vô-lăng Cơ cấu trượt vô-lăng cho phép điều chỉnh vào và ra vị trí của vô-lăng nhằm đạt được tư thế ngồi phù hợp của nghiêng người lái . d) Cơ cấu khoá tay lái: Cơ cấu khoá tay lái dùng để bảo vệ xe khỏi bị trộm khi người lái rời khỏi xe. Cơ cấu này khoá trục lái chính vào ống trục lái khi chìa khoá bị rút ra khỏi ổ khoá. Vì vậy, xe không thể lái được ngay cả khi khởi động được động cơ mà không dùng chìa khoá. Để tránh cho vô-lăng không bị khoá cứng đột ngột khi xe đang chạy, chìa khoá được thiết kế để sao cho đầu tiên phải ấn nút nhả khoá hoặc chìa trước khi chìa có thể quay được từ vị trí ACC sang vị trí LOCK. Hình 5.5 Các kiểu khoá tay lái 5.2.2 Cơ cấu lái Cơ cấu lái của Lan Cruiser thường là loại trục vít – thanh răng, ngoài ra còn có loại bi tuần hoàn. Loại trục vít-thanh răng a) Cấu tạo Trục vít tại đầu thấp hơn của trục lái chính ăn khớp với thanh răng. Khi vô lăng quay thì trục vít quay làm cho thanh răng chuyển động sang trái hoặc phải. Chuyển động của thanh răng được truyền tới các đòn cam lái thông qua các đầu của thanh răng và các đầu của thanh nối. b) Ưu điểm - Cấu tạo đơn giản và gọn nhẹ, góc hoạt động rộng. Do hộp truyền động nhỏ nên thanh răng đóng vai trò thanh dẫn động lái - Các răng ăn khớp trực tiếp nên độ nhạy của cơ cấu lái rất chắc chắn. - Ít quay trượt và ít sức cản quay, và việc truyền mô - men tốt hơn vì vậy lái nhẹ. Cụm cơ cấu lái hoàn toàn kín nên không cần phải bảo dưỡng. g Hình 5.6 Cơ cấu lái trục vít – thanh răng Loại bi tuần hoàn a) Cấu tạo Các rãnh hình xoắn ốc được cắt trên trục vít và đai ốc bi và các viên bi thép chuyển động lăn trong rãnh trục vít và rãnh đai ốc. Cạnh của đai ốc bi có răng để ăn khớp với các răng trên trục rẻ quạt. b) Các đặc điểm - Do bề mặt tiếp xúc lăn của các viên bi truyền chuyển động quay của trục lái chính nên lực ma sát trượt của đai ốc rất nhỏ. - Cấu tạo này có thể chịu được phụ tải lớn. - Sức cản trượt nhỏ do ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt cũng nhỏ nhờ có các viên bi. Hình 5.7 Cơ cấu lái loại bi tuần hoàn 5.2.3 Hệ dẫn động lái Hệ dẫn động lái là sự kết hợp giữa các thanh nối và tay đòn để truyền chuyển động của cơ cấu lái tới các bánh xe trái và phải. Hệ dẫn động lái phải truyền chính xác chuyển động của vô lăng lên các bánh khi chúng chuyển động lên xuống trong khi xe chạy. Hệ dẫn động lái gồm các bộ phận sau: Thanh nối, đầu thanh nối, đòn cam lái, đòn quay, thanh ngang, cam lái, tay đòn trung gian, thanh kéo. Hình 5.8 Các bộ phận của hệ dẫn động lái Cấu tạo một số bộ phận của hệ dẫn động lái Đòn quay Hình 86. Đòn quay Hình 87. Thanh ngang Hình 5.9. Đòn quay và thanh ngang Đòn quay truyền chuyển động của cơ cấu lái đến thanh ngang hay thanh kéo. Đầu to của đòn được gia công then hoa để bắt vào trục rẽ quạt của cơ cấu lái và được giữ chặt bằng đai ốc. Đầu nhỏ nối với thanh ngang hay thanh kéo bằng khớp cầu. Thanh ngang Thanh ngang được nối với đòn quay và thanh lái bên trái và phải. Nó truyền chuyển động của đòn quay đến các thanh lái, nó cũng được nối với các đòn đỡ. Thanh lái Hình 5.10 Thanh lái Đầu thanh lái được vặn vào đầu thanh răng trong cơ cấu lái kiểu trục vít – thanh răng hay vặn vào ống điều chỉnh trong cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn, để có thể điều chỉnh được khoảng cách giữa các khớp cầu. Thanh kéo Thanh kéo nối đòn quay với đòn cam quay, nó truyền chuyển động sang phải, sang trái, về phía trước, phía sau của đòn quay. Hình 5.11 Thanh kéo Cam lái : dạng cam quay Hình 5.12 Đòn cam quay và cam quay Đòn cam quay truyền chuyển động của thanh lái hay thanh kéo đến các bánh xe trước qua cam quay. 5.3 Hệ thống lái có trợ lực 5.3.1 Sự cần thiết của hệ thống lái có trợ lực Để tăng khả năng lái xe, hầu hết các xe ô tô hiện đại đều có lốp rộng áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc giữa bề mặt đường và lốp xe. Do vậy đòi hỏi nhiều lực đánh lái hơn. Nếu tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái thì có thể giảm được lực đánh lái. Tuy nhiên, điều này sẽ khiến phải quay vô lăng nhiều hơn khi xe quay vòng và không thể quay góc ngoặt gấp được. Do đó để việc lái được nhạy mà lực lái nhỏ thì cần phải có một số thiết bị trợ lái. Nói cách khác lái có trợ lực trước đây chủ yếu sử dụng trong các xe lớn thì này cũng được dùng cho các xe du lịch nhỏ. 5.3.2 Hoạt động của của trợ lái thuỷ lực Hệ thống lái có trợ lực sử dụng công suất của động cơ để dẫn động bơm trợ lực lái tạo áp suất thuỷ lực. Khi xoay vô lăng, sẽ chuyển mạch một đường dẫn dầu tại van điều khiển. Vì áp suất dầu đẩy pít tông trong xi lanh trợ lái, lực cần đề điều khiển vô lăng sẽ giảm. Cần phải định kỳ kiểm tra sự rò rỉ dầu. Hình 5.13 Hoạt động của hệ thống lái có trợ lực 5.3.3 Phân loại và cấu tạo các loại trợ lực lái Có hai loại bao gồm loại trợ lái thuỷ lực và trợ lái điện. Xe Lan Cruiser sử dụng trợ lái thuỷ lực. Ba bộ phận chính của trợ lái thuỷ lực là bơm, van điều khiển và xi lanh trợ lực. Hình 5.14 Các loại lái có trợ lực Bơm trợ lực Trợ lực lái là một thiết bị thuỷ lực đòi hòi áp suất cao. Thiết bị này sử dụng lực của động cơ để dẫn động bơm trợ lực lái tạo áp suất thuỷ lực. Trong bơm sử dụng các cánh gạt nên loại trợ lái này có tên như trên. Bơm được dẫn động bằng puli trục khuỷu động cơ và dây đai dẫn động, và đưa dầu bị nén vào hộp cơ cấu lái. Lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ của động cơ nhưng lưu lượng dầu đưa vào hộp cơ cấu lái được điều tiết nhờ một van điều khiển lưu lượng và lượng dầu thừa được đưa trở lại đầu hút của bơm. Hình 5.15. Bơm trợ lực lái Bình chứa cung cấp dầu trợ lực lái. Nó được lắp trực tiếp vào thân bơm hoặc lắp tách biệt. Nếu không lắp với thân bơm thì sẽ được nối với bơm bằng hai ống mềm. Thông thường, nắp bình chứa có một thước đo mức đề kiểm tra mức dầu. Nếu mức dầu trong bình chứa giảm dưới mức chuẩn thì bơm sẽ hút không khi vào gây ra lỗi trong vận hành. Van điều khiển lưu lượng Van điều khiển lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu từ bơm tới hộp cơ cấu lái, duy trì lưu lượng không đổi mà không phụ thuộc tốc độ bơm (v/ph). Van điều khiển lưu lượng thường là loại van quay có cấu tạo (hình 5.18) Hình 5.18 Van quay Xy lanh trợ lái Xi lanh trợ lái có tác dụng tạo áp suất để đẩy pít tông di chuyển theo cả hai hướng để đẩy lượng dầu đi. Hình 5.19 Xy lanh trợ lái Một số lưu ý về kiểm tra, điều chỉnh trong sử dụng Do trục lái hấp thụ va đập được thiết kế để hấp thu va đập theo phương hướng trục nên khi tháo vô lăng không được cố gắng gõ búa vào trục lái vì có thể làm gãy các chốt trong cơ cấu hấp thụ va đập. Ngoài ra trong quá trình hoạt động còn có các hiện tượng sau: Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục Khó lái Lốp non Góc chụm Khớp nối hệ thống lái mòn Khớp nối cột tay lái Chỉnh hộp tay lái sai Mức dầu trợ lực thấp Bộ trợ lực lái có trục trặc Bơm lốp Kiểm tra góc chụm Thay các khớp nối Kiểm tra cột tay lái Chỉnh lại hộp tay lái Kiểm tra hộp dầu trợ lực Kiểm tra bộ trợ lực lái Rẽ kém Lốp non Thiếu dầu bôi trơn bộ treo Góc đặt bánh xe sai Khớp nối tay lái mòn Hộp tay lái sai điều chỉnh Bơm lốp Thêm dầu cho bộ treo Chỉnh lại góc đặt Kiểm tra cột tay lái Chỉnh lại hộp tay lái Độ rơ tay lái lớn Vòng bi bánh xe mòn Khớp cầu tay lái mòn Hộp tay lái điều chỉnh sai Khớp chạc nối bị mòn Thay vòng bi trục trước Thay khớp cầu tay lái Chỉnh lại hộp tay lái Thay chạc mới Tiếng ồn không bình thường Khớp cần lái lỏng Khớp nối hệ thống lái mòn Xiết lại khớp cần lái Thay khớp nối hệ thống lái CHƯƠNG 6. HỆ THỐNG PHANH 6.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại 6.1.1 Công dụng - Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó và giữ cho ôtô đứng yên trên đường dốc. - Hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng, nó đảm bảo cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, nâng cao năng suất vận chuyển. Hình 6.1 Công dụng của hệ thống phanh 6.1.2 Yêu cầu Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho xe. Do vậy nó chấp nhận những yêu cầu sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe (đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh gấp) - Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của xe khi phanh - Điều khiển nhẹ nhàng - Đảm bảo lực phanh phân bố đều trên các bánh xe - Không có hiện tượng tự xiết phanh - Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt - Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao, ổn định trong mọi điều kiện sử dụng - Dễ bảo dưỡng, sửa chữa, độ bền cao 6.1.3 Phân loại + Theo cơ cấu điều khiển trên xe - Phanh chân điều khiển bằng bàn đạp - Phanh tay điều khiển bằng cần + Theo vị trí bố trí của cơ cấu phanh - Phanh bánh xe: Bố trí trong lòng bánh xe - Phanh truyền lực: Bố trí cạnh cầu xe + Theo kết cấu của cơ cấu phanh gồm có: Phanh guốc, phanh dải, phanh đĩa + Theo dẫn động phanh: Phanh cơ khí, phanh khí nén, phanh thuỷ lực, phanh điện, phanh liên hợp + Theo kết cấu truyền lực điều khiển - Dẫn động điều khiển một dòng - Dẫn động điều khiển hai dòng + Theo mức độ hoàn thiện chất lượng phanh - Hệ thống phanh có điều chỉnh lực phanh - Hệ thống phanh có bộ phận chống hãm cứng bánh xe (ABS) 6.2 Cấu tạo chung của hệ thống phanh Hệ thống phanh gồm: Hệ thống phanh tay và hệ thống phanh chân 6.2.1 Hệ thống phanh tay Hình 6.2 Phanh tay với cơ cấu phanh đặt ở hai bánh xe sau - Là hệ thống phanh có chức năng chính đảm bảo cho xe không dịch chuyển khi đang đứng yên tại chỗ kể cả trên những đoạn đường dốc. Ngoài ra hệ thống phanh tay còn được xem như là một hệ thống phanh dự phòng, nghĩa là hệ thống phanh tay được dùng để phanh xe khi hệ thống phanh chính gặp sự cố trong quá trình phanh. - Cấu tạo gồm hai bộ phận chính + Dẫn động phanh: Sử dụng dẫn động bằng cơ khí + Cơ cấu phanh: Là cơ cấu phanh tang trống - Khi người điều khiển kéo tay phanh, tay phanh liên kết với thanh kéo làm cho cần điều khiển cùng với cơ cấu cam điều chỉnh làm cho các má phanh cùng guốc phanh ép sát vào trống phanh, làm giảm hoặc ngừng hẳn tốc độ quay của trống phanh. Khi người điều khiển buông tay khỏi phanh thì cơ cấu con cóc hãm sẽ ăn khớp với bánh răng rẻ quạt. Như vậy, má phanh luôn ép sát vào trống phanh làm cho ôtô không di chuyển được. Để ôtô có thể di chuyển được, người điều khiển phải tách con cóc hãm và đưa tay phanh về trở lại ban đầu, lúc đó phanh hết tác dụng. 6.2.2 Hệ thống phanh chân Hình 6.3 Sơ đồ hệ thống phanh thuỷ lực - Hệ thống phanh chân gồm có bộ dẫn động thuỷ lực và bốn cơ cấu phanh tại các bánh xe. Bộ dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không. Cơ cấu phanh của bánh trước là phanh đĩa còn bánh sau là cơ cấu phanh trống. Ngoài ta hệ thống phanh xe Lan Cruiser còn được trang bị thêm hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) và hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD). Phanh sau còn được lắp thêm van điều hoà lực phanh. Bộ trợ lực chân không Hình 6.4 Bộ trợ lực chân không 1. Cửa nối thông với bơm chân không; 2. Vỏ sau; 3. Piston bộ trợ lực lái; 4. Cửa chân không; 5. Thanh đẩy của bàn đạp phanh; 6. Bàn đạp phanh; 7. Áp suất khí quyển; 8. Cửa khí quyển; 9. Màng ngăn; 10. Áp suất chân không; 11. Lò xo; 12. Thanh đẩy piston; 13. Vỏ trước - Khi đạp phanh, dầu phanh có áp từ xylanh tổng phanh kéo sẽ theo hai nhánh tới bánh sau và bánh trước riêng biệt. Để tăng lực phanh trên xe có lắp hộp trợ lực chân không (đồng trục với xylanh tổng phanh). Hộp trợ lực chân không hoạt động nhờ chân không từ bơm chân không được lắp trước máy phát điện. Van điều hoà lực phanh Van điều hoà lực phanh theo tải được lắp dưới gầm khung xe có thanh đàn hồi nối với cầu sau. Khi tải trọng thay đổi, khoảng cách giữa khung xe và cầu xe thay đổi. Thanh đàn hồi bị biến dạng sẽ tác động lên đầu tỳ của piston van, làm dịch chuyển đóng (hoặc mở) đường dầu tới xy lanh bánh xe. Cơ cấu điều hoà lực phanh có tác dụng điều chỉnh áp suất phanh sau tuỳ theo tải trọng, phân bổ lực phanh các bánh xe trước và sau khác nhau, tránh hãm cứng, trượt bánh sau. Khi xe có tải ít thanh đàn hồi tác dụng chỉ hơi đóng van điều chỉnh, làm giảm áp lực phanh bánh sau. Khi có tải lớn, thanh đàn hồi sẽ mở van điều chỉnh, tăng lực phanh cho các bánh sau. Hình 6.5 Mặt cắt của van điều hoà lực phanh theo tải 6.3 Cấu tạo hệ thống phanh của xe Toyota Lan Cruiser Cơ cấu phanh trước của xe Toyota Lan Cruiser thường là phanh đĩa và phanh sau là phanh tang trống, được bố trí như hình 6.6 Hình 6.6. Sơ đồ hệ thống phanh của xe Toyota Lan Cruiser 6.3.1 Cơ cấu phanh sau của xe Lan Cruiser Cơ cấu phanh sau của xe Toyota Lan Cruiser là hệ thống phanh tang trống (phanh guốc). Phanh tang trống là loại phanh sử dụng má phanh áp vào mặt của guốc phanh mà khi tác động lực sẽ ép vào mặt trong của trống phanh, bộ phận thanh được liên kết với bánh xe. Phanh trống có cấu tạo (hình 6.7) gồm có các bộ phận sau: Guốc phanh: Hầu hết guốc phanh được cấu tạo bởi hai miếng ghép lại. Độ cong của vành guốc phù hợp với mặt trong của trống phanh, bề mặt của vành guốc được gắn với má phanh. Guốc phanh được chế tạo từ nhôm đúc, có trọng lượng nhẹ và tản nhiệt tốt. Hình 6.7 Cơ cấu phanh tang trống Trống phanh: Trống phanh được gắn vào trục bánh xe hoặc mặt bích của moayơ, ở ngay bên trong bánh xe và cùng quay với bánh xe. Trống phanh có bề mặt cứng chịu được mài mòn, có độ bền vật liệu tốt để không bị biến dạng và hoạt động như một bộ phận tiêu nhiệt. Hầu hết trống phanh được chết tạo bằng gang xám, chống mài mòn khá tốt. Tuy nhiên nhược điểm là nó khá nặng và dễ nứt vỡ, vì vậy mà nhiều trống phanh được cải tiến bằng cách chế tạo trong có nhiều thành phần: phần giữa làm bằng thép dập, phần vành và bề mặt ma sát làm bằng gang. Guốc phanh: Guốc phanh được chế tạo từ hai miếng thép dập, có mặt cắt hình chữ T. Vành guốc được làm cong hình bán nguyệt để phù hợp với độ cong của trống phanh và hẹp hơn chiều rộng bề mặt của trống phanh một chút. Vành guốc tạo bề mặt để gắn má phanh. Gân của guốc được hàn với vành guốc để tăng độ cứng vững cho vành guốc, cơ cấu tác động phanh, lò xo trả về và lò xo giữ guốc, cơ cấu phanh dừng xe và cơ cấu điều chỉnh. Hình 6.8 Các bộ phận của guốc phanh bằng thép Má phanh: Má phanh được gắn vào guốc phanh bằng keo bền nhiệt. Má phanh được gắn chặt vào vành guốc phanh bằng lớp keo. Sau đó guốc được đặt vào lò nhiệt độ cao để tác động nhiệt vào lớp keo dán. Hình 6.9 Má phanh gắn lên guốc phanh bằng keo dán 1. Mối hàn; 2. Thân bằng thép; 3. Má phanh; Nguyên tắc hoạt động Khi phanh người điều khiển tác động một lực vào hệ thống dẫn thủy lực hoặc hơi, truyền lực này tới xy lanh nằm bên trong moayơ, đẩy pittông ra, tác động vào guốc phanh, ép má phanh chặt vào trống phanh. Khi trống phanh quay, guốc phía trước (gọi là guốc dẫn động, sơ cấp) được kích hoạt và kéo chặt vào trống phanh, guốc phía sau (guốc bị dẫn, thứ cấp) bị đẩy dang ra hay bị khử kích hoạt. Loại phanh sử dụng guốc dẫn động và bị dẫn thường được gọi là phanh không trợ động. Ưu điểm và nhược điểm phanh guốc: Ưu điểm: - Phanh guốc có kết cấu đơn giản - Dễ bố trí phanh đỗ xe - Dùng lực nhỏ khi phanh (ở cơ cấu phanh loại bơi) nên ở một số loại xe nhỏ không cần booster trợ lực. Nhược điểm: - Có nhiều chi tiết và cần sự điều chỉnh phức tạp - Phanh dễ bị dính hoặc trượt khi có thay đổi nhỏ trong cụm phanh, làm xe bị đâm lệch một bên khi phanh. 6.3.2 Cơ cấu phanh trước của xe Lan Cruiser Cơ cấu phanh trước của Lan Cruiser là phanh đĩa gồm: đĩa phanh (1) gắn chặt với moay ơ của bánh xe. Má phanh (3) và guốc phanh (4) được định vị ở hai bên của mặt đĩa phanh và gắn trên giá đỡ (2). Trên giá đỡ có các xy lanh bánh xe (5) bên trong có các piston thuỷ lực. Hình 6.10 Cơ cấu phanh đĩa 1. Đĩa phanh; 2. Giá đỡ; 3. Má phanh; 4. Guốc phanh; 5. Xy lanh bánh xe; 6. Ống dẫn dầu Đĩa phanh Hình 6.11 Đĩa phanh đặc Cũng giống như trống phanh, đĩa phanh hay còn gọi là đĩa tạo ra bề mặt ma sát với má phanh và được chế tạo bằng thép đúc. Đệm phanh và má phanh Hình 6.12 Đệm phanh và má phanh Đệm phanh dạng tấm phẳng được chế tạo từ thép lá dầy từ (2~3) mm. Má phanh của phanh đĩa cũng giống như má phanh của phanh tang trống, được làm từ vật liệu ma sát dày từ (9~10) mm. Má phanh được gắn với đệm phanh bằng keo bền nhiệt. Bề mặt má phanh phải phẳng, đảm bảo điều kiện tiếp xúc đều giữa má phanh và đĩa phanh. Nguyên lý hoạt động Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh, áp suất dầu trong hệ thống phanh tăng lên. Áp suất này được truyền đến các xy lanh bánh xe làm piston thuỷ lực di chuyển đẩy guốc phanh và má phanh ép chặt vào đĩa phanh làm giảm hoặc ngừng hẳn đĩa phanh đang quay cùng với bánh xe để thực hiện quá trình phanh. Khi người điều khiển nhấc chân khỏi bàn đạp phanh, áp suất dầu trong xy lanh bánh xe giảm, lực ép của piston thủy lực lên má phanh không còn nữa. Lúc này giữa má phanh và đĩa phanh có khe hở, đĩa phanh quay tự do cùng bánh xe, quá trình phanh kết thúc. Cơ cấu phanh đĩa hiện tại đang dần thay thế cơ cấu phanh tang trống nhờ những ưu điểm vượt trội của nó. Ưu điểm: - Đầu tiên, phanh đĩa có khả năng làm mát tốt hơn bởi dòng không khí qua bề mặt vật liệu ma sát dễ hơn. - Ưu điểm khác của phanh đĩa là các chất gây hại bị loại bỏ khỏi bề mặt đĩa một cách dễ dàng. Nước, dầu hay khí từ vật liệu ma sát dễ dàng thoát ra ngoài, giúp phanh hoạt động tốt hơn. - Một ưu điểm nữa có lẽ là quan trọng nhất của phanh đĩa là : kết cấu chắc chắn, mômen phanh không phụ thuộc vào chiều quay. Do không có tác dụng trợ động nên luôn tạo ra lực phanh bằng nhau ở hai cơ cấu phanh trên cùng một trục đảm bảo tính dẫn hướng trong quá trình phanh. Nhược điểm: - Nhược điểm lớn nhất của phanh đĩa là các chất bẩn có thể bám vào gây ăn mòn hoá học nhanh nên thường xuyên phải bảo dưỡng. Đĩa phanh trước được làm mát tốt trong khi phanh sau hứng chịu toàn bộ chất bẩn và mảnh vỡ văng ra từ lốp trước nên nhanh mòn hơn. Hiện nay trên hệ thống phanh của xe Lan Cruiser còn bố trí hệ thống chống bó cứng phanh ABS. Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking Systems) Nguyên lý hoạt động: Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ giảm dần, khi bánh xe đạt tới giá trị gần bó cứng tín hiệu của các cảm biến gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU). ECU tiếp nhận và lựa chọn chế độ đưa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất các đường dầu từ xylanh chính đến xylanh bánh xe do vậy lực phanh ở cơ cấu phanh không tăng được nữa, bánh xe lại có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu từ cảm biến lại đưa về bộ điều khiển trung tâm, bộ điều khiển điều khiển van điều chỉnh mở đường dầu tăng thêm áp suất dẫn ra xylanh bánh xe thực hiện tăng lực phanh gây ra do cơ cấu phanh. Nhờ đó bánh xe bị phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bị bó cứng, quá trình xảy ra được lặp lại theo chu kỳ liên tục cho tới khi bánh xe dừng hẳn. Một chu kỳ thực hiện khoảng 1/10s, nhờ các bộ tích áp suất thấp, cao, van một chiều và bơm dầu độ chậm trễ tác động chỉ nhỏ hơn 1/1000s do vậy ABS làm việc rất hiệu quả tránh được bó cứng bánh xe. Hình 6.13 Sơ đồ hệ thống phanh ABS 1. Bàn đạp; 2. Xylanh chính; 3. Xylanh bánh xe; 4. Cảm biến tốc độ; 5. Bộ điều khiển trung tâm(ECU); 6. Bộ điều khiển thuỷ lực; 7. Bình chứa dầu; 8. Đĩa phanh; 9. Trống phanh Ưu điểm của hệ thống phanh ABS - Bánh xe không bị trượt lết. - Quãng đường phanh sẽ ngắn hơn, dễ dàng thực hiện chuyển hướng bánh xe cầu trước Nhược điểm: giá thành xe cao. Để hệ thống hoạt động tin cậy cần thiết có một chút hiểu biết về nó, nhằm chăm sóc đúng chế độ. Một số lưu ý về kiểm tra, điều chỉnh trong sử dụng Trong quá trình hoạt động, hệ thống phanh có thể xảy ra các hiện tượng sau: Hiện tượng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục 1. Bó phanh a. Phanh tay bị sai điều chỉnh. b. Dây cáp phanh bị tuột. c. Đầu cần trợ lực chân không bị sai điều chỉnh. d. Lò xo kéo hoặc lò xo hồi bị hỏng. e. Dây phanh kẹt. f. Guốc phanh nứt vỡ, bị vặn. g. Má phanh nứt vỡ, bị vặn. h. Xy lanh phanh bị kẹt. i. Cơ cấu điều chỉnh bị hỏng. k. Xy lanh tổng phanh bị hỏng. - Điều chỉnh lại phanh tay. - Sửa chữa nếu cần. - Chỉnh lại đầu cần trợ lực chân không. - Thay lò xo. - Sửa chữa nếu cần. - Thay guốc phanh. - Thay má phanh. - Thay thế nếu cần. - Thay thế cơ cấu điều chỉnh. - Thay thế xy lanh tổng phanh. 2. Phanh hai bên ăn không đều a. Lốp non hơi. b. Guốc, má phanh dính dầu. c. Guốc phanh bị vặn, mòn , mặt guốc trơn lỳ. d. Má phanh bị vặn, mòn, mặt má phanh trơn lỳ. e. Tang trống hoặc đĩa bị méo. f. Lò xo phanh và hồi vị bị hỏng. g. Xy lanh phanh bánh xe hỏng. h. Xy lanh phanh đĩa hỏng. i. Quả nén kẹt trong xy lanh. k. Má phanh hỏng. - Bơm lốp đúng quy định. - Làm sạch, thay thế guốc hoặc má phanh. - Thay thế guốc phanh. - Thay thế má phanh. - Thay tang trống hoặc đĩa. - Thay lò xo. - Thay xy lanh phanh bánh xe. - Thay xy lanh phanh đĩa. - Sửa chữa xy lanh. - Thay má phanh. 3. Đạp phanh nặng nhưng không có hiệu quả. a. Có dầu mỡ dính trong guốc phanh, má phanh. b. Guốc phanh bị vặn, mòn hoặc trơn lỳ, tang trống mòn. c. Má phanh bị vặn, mòn hoặc trơn lỳ. d. Quả nén phanh kẹt. e. Hộp trợ lực phanh hỏng. f. Bơm chân không hỏng. g. Hở chân không. h. Dây phanh đứt. - Làm sạch, thay guốc phanh và má phanh. - Thay guốc phanh. - Thay má phanh. - Thay xy lanh phanh. - Thay hộp trợ lực phanh. - Thay bơm chân không. - Sửa chữa nếu cần. - Sửa chữa nếu cần. 4. Khi phanh có tiếng lạch cạch. * Phanh tang trống : a. Khớp nối guốc phanh trên mâm khô. b. Lò xo giữ guốc phanh bị hỏng hoặc mất. c. Các bu lông giữ mâm phanh bị lỏng. * Phanh đĩa : a. Tấm kẹp giữ má phanh bị tuột mất. b. Bu lông bắt giá xy lanh bị hỏng. c. Ổ dẫn hướng bị mòn. - Bôi trơn. - Thay thế và bôi trơn. - Thay lò xo giữ guốc phanh. - Xiết lại bu lông. - Thay tấm kẹp giữ má phanh. - Bắt lại xy lanh. - Thay ổ dẫn hướng. 5. Khi phanh có tiếng cọ sát mài. a. Guốc phanh, má phanh bị mòn. b. Xy lanh phanh chạm vào đĩa phanh. c. Nắp che bụi chạm đĩa hoặc mâm chạm tang trống. d. Chi tiết khác của hệ thống phanh bị hỏng. - Thay hoặc gia công lại tang trống và đĩa phanh. - Thay thế nếu cần. - Điều chỉnh lại hoặc thay thế. - Sửa chữa hoặc thay thế nếu cần. 6. Khi phanh có tiếng ken két, rít a. Tang trống, guốc phanh, đĩa và má phanh bị mòn hoặc tróc. b. Guốc phanh, má phanh bẩn dính dầu mỡ, trơn lỳ. c. Guốc phanh, má phanh không đúng chủng loại. d. Bàn đạp và cần trợ lực phanh bị sai điều chỉnh. * Phanh đĩa : - Thiếu hoặc mất đệm chống rít. - Má phanh mòn hoặc cữ chỉ thị mòn bị cọ vào đĩa. - Xy lanh phanh bị kẹt gỉ. * Phanh tang trống :- Lò xo giữ guốc phanh bị mòn chốt lò xo hỏng, gẫy. - Kiểm tra sửa chữa hoặc thay thế. - Làm sạch hoặc thay thế. - Kiểm tra, thay thế. - Kiểm tra, điều chỉnh. - Thay mới. - Thay mới. - Thay mới. - Kiểm tra, sửa chữa hoặc thay thế. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp với sự cố gắng của bản thân và đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế trong bộ môn em đã hoàn thành đồ án: “ Nghiên cứu đặc điểm kết cấu gầm xe TOYOTA LANCRUISER” Trong đồ án này em đã làm được những việc sau: Nêu lên đặc điểm các bộ phận trong hệ thống gầm của xe Lan Cruiser. Cấu tạo các bộ phận cơ bản của hệ thống gầm xe Lan Cruiser. Một số phép điều chỉnh trong quá trình khai thác và sử dụng. Vì điều kiện thời gian có hạn, trình độ kinh nghiệm còn bị hạn chế nên chất lượng đồ án còn hạn chế, còn nhiều thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy trong bộ môn để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn. Đề nghị Tiếp tục nghiên cứu, tìm hiểu đặc điểm kết cấu các bộ phận cơ bản của gầm xe ôtô, đặc biệt chú ý đến những cải tiến về hệ thống truyền lực, hệ thống điều khiển và những ứng dụng điều khiển điện tử trong gầm ôtô thế hệ mới, những phép kiểm tra và điều chỉnh chính trong sử dụng nhằm khai thác sử dụng ôtô thế hệ mới đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao. TÀI LIỆU THAM KHẢO Võ Tấn Đông (2002), Hướng dẫn sử dụng xe Toyota Lan Cruiser, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. Nguyễn Ngọc Quế (2007), Giáo trình Ôtô máy kéo và xe chuyên dụng, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội. Bùi Hải Triều, Nông Văn Vìn, Đặng Tiến Hoà, Hàn Trung Dũng (2001), Ô tô - Máy kéo, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. www.toyota.com.vn Một số tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của hãng Toyota MỤC LỤC