Cơ chế lái là gì? Cơ cấu lái kiểu giun

Bộ Giáo dục và Khoa học Liên bang Nga

FSBEI HPE "Đại học Kỹ thuật Nhà nước Volgograd"

Khoa Vận tải ô tô

Sở Vận tải ô tô

bài tập trong học kỳ

trong chuyên ngành "Chứng nhận phương tiện"

Về chủ đề: “Đảm bảo mức độ lái xe an toàn”

Đã hoàn thành: nghệ thuật. gr. AT – 500

Javadov A.A.

Người kiểm tra: Shustov A.V.

Volgograd 2013

Lời giới thiệu………………………………………3

1. Mục đích chỉ đạo…………..5

2. Thiết kế hệ thống lái……………………………………………………7

3. Các loại cơ cấu lái và dẫn động chính……………………….9

3.1.Cơ chế chỉ đạo…………………..9

3.2.Truyền động lái……………………………………………10

4. Triển vọng và hạn chế của việc phát triển chỉ đạo…………..12

4.1 Trợ lực lái (trợ lực lái)………….12

4.2 Bộ khuếch đại điện……………………………………………………..14

4.3 Ưu điểm và nhược điểm………………………………..……15

5. Cơ cấu lái an toàn……………………….17

6. Yêu cầu kỹ thuật về lái theo GOST R 41.12-2001..18

Kết luận…………………………………….22

Danh sách các nguồn được sử dụng.................................................................23

Giới thiệu

Nhu cầu của con người về nhu cầu di chuyển nhanh chóng trên khắp trái đất đã đưa nhân loại đến sự sáng tạo máy móc khác nhau và máy móc, trong đó tiện lợi và được yêu thích nhất là ô tô.

Từ “ô tô” có nghĩa là “xe tự hành”, mặc dù theo nghĩa hiện đại, chỉ những phương tiện được trang bị động cơ tự hành (đốt trong, điện, hơi nước) mới được gọi là ô tô.

Cơ cấu lái của ô tô đã có một lịch sử phát triển thú vị. Bây giờ bạn sẽ không làm ai ngạc nhiên về vị trí của nó - đối với giao thông bên phải - ở bên trái, đối với giao thông bên trái - ở bên phải. Nhưng vị trí vô lăng này chưa được xác định ngay lập tức. Sự phân chia đường nghiêm ngặt thành hai bên trái và bên phải chỉ xuất hiện trong thế kỷ 20, và trên những đường phố có lượng phương tiện giao thông không quá đông đúc, họ vẫn tiếp tục lái xe khi cần thiết. Cho đến những năm 60 của thế kỷ 20, việc lái xe ở một phía đường nhất định vẫn chưa được ưu tiên. Anh, các thuộc địa cũ của nó, Nhật Bản vẫn theo cánh tả, Thụy Điển chỉ sắp xếp lại từ trái sang phải vào năm 1967, Áo, Hungary và Tiệp Khắc - vào những năm 30. Ở Milan, chúng tôi lái xe bên trái và ở phần còn lại của Ý, chúng tôi lái xe bên phải. Với nhiều quy tắc như vậy, không thể có một góc nhìn duy nhất về vị trí của vô lăng. Đòn bẩy xuất hiện khi nào? cần tay lái, lẽ ra phải được đặt ngay phía trước người lái xe, các nhà thiết kế đã nhất trí - vô lăng chỉ nên được lắp ở bên phải. Đó là lý do tại sao tay lái của hầu hết các xe đời đầu đều ở bên phải. Đặc biệt quan tâm là phương pháp lái những chiếc ô tô đầu tiên của thế kỷ XX. Nơi làm việc Khoang lái chứa một số lượng lớn các tay cầm và cần điều khiển khác nhau đến mức không có gì đáng ngạc nhiên khi bị nhầm lẫn trong đó. Chỉ có ba cần phanh - trên trục truyền động, trên bánh sau và trên cái gọi là "chặn núi" - một thanh nhọn được hạ xuống đường khi lái xe lên dốc, vì phanh không giữ được xe trên mặt đường. độ dốc (nguyên mẫu của "phanh đỗ xe" hiện đại). Cần gạt có thể chạm tới được không, sử dụng có thuận tiện không - nhà thiết kế không mấy quan tâm đến vấn đề này. Đòn bẩy đã được lắp đặt ở nơi thiết kế yêu cầu. Vì vậy, người lái xe đã phải thực hiện những động tác nhào lộn. Nhưng nó không kéo dài lâu. Xe ngày càng nhiều, cơ hội lựa chọn xuất hiện và không phải tài xế nào cũng đồng ý với những màn “nhào lộn” như vậy. Sẽ hợp lý hơn nếu tập trung các cần gạt và tay cầm vào một chỗ, gần tay người lái hơn. Cột lái được chọn làm nơi như vậy. Khi nó bị nghiêng (lần đầu tiên trên xe Latil vào năm 1898), người ta không thể điều khiển các bánh răng từ cột được nữa. Đồng thời, người ta phát hiện việc tích tụ cần gạt, tay cầm gần vô lăng tạo ra sự nhầm lẫn. Một số trong số chúng đã được thay thế bằng bàn đạp.

Vào đầu thế kỷ XX, việc lái ô tô đòi hỏi người lái phải có thể lực tốt. Giải pháp tự nhiên là tăng tỷ số truyền lái, nhưng điều này không giải quyết được vấn đề. Năm 1925, Francis Davis người Mỹ đã được cấp bằng sáng chế cho một thiết bị đặc biệt gọi là “tay lái trợ lực thủy lực”. Đúng là thiết kế đã không đạt được thành công ngay lập tức. Tuy nhiên, một nguyên tắc và con đường cải tiến đã xuất hiện: từ cuối những năm 30 đến đầu những năm 40 ở Mỹ và sau đó là ở Châu Âu, các nhà thiết kế bắt đầu lắp hệ thống lái trợ lực trên một số mẫu ô tô của họ. Ngày nay, tất cả vận chuyển hàng hóa và một lượng lớn xe ô tô chở khách.

1. Mục đích chỉ đạo

Việc thay đổi hướng chuyển động của ô tô được thực hiện bằng cách quay các vô lăng so với trục dọc của nó, theo quy luật, là bánh trước.

Do các bánh lái quay, vectơ tốc độ của mỗi bánh xe song song với trục dọc của ô tô không còn trùng với mặt phẳng quay của các bánh xe. Kết quả là lực ngang xuất hiện khi bánh xe tiếp xúc với mặt đường, vuông góc với mặt phẳng quay của bánh xe. Các lực ngang này làm cho các bánh lái và toàn bộ xe bị lệch khỏi chuyển động thẳng và chuyển hướng.

Hệ thống lái cung cấp hướng chuyển động cần thiết của xe bằng cách quay riêng biệt và phối hợp các bánh lái của nó. Tập hợp các cơ cấu dùng để quay các bánh lái được gọi là cơ cấu lái.

Tay lái dùng để thay đổi hướng chuyển động của ô tô. Khi trục trước đứng yên, hướng chuyển động của xe được thay đổi bằng cách quay các bánh lái trước.

Cơ cấu lái bao gồm một vô lăng được nối với nhau bằng trục với cơ cấu lái và một bánh lái. Đôi khi tay lái được trợ lực.

Cơ cấu lái là một bánh răng hãm có tác dụng chuyển chuyển động quay của trục vô lăng thành chuyển động quay của trục hai chân. Cơ cấu này làm tăng lực của người lái tác dụng lên vô lăng và giúp thao tác dễ dàng hơn.

Cơ cấu lái là một hệ thống các thanh và đòn bẩy cùng với cơ cấu lái làm quay ô tô.

Để ô tô có thể rẽ khi đang di chuyển mà bánh xe không trượt sang một bên, tất cả chúng phải lăn dọc theo các vòng cung có độ dài khác nhau được mô tả từ tâm vòng rẽ “O” (Hình 1). Trong trường hợp này, các bánh dẫn động phía trước sẽ quay theo hướng góc độ khác nhau. Bánh xe bên trong so với tâm quay phải quay một góc alpha B, bánh xe bên ngoài - qua một góc nhỏ hơn alpha H. Điều này được đảm bảo bằng cách kết nối các thanh lái và đòn bẩy theo hình thang. Đáy của hình thang là một thanh trục trướcô tô, hai bên là cánh tay đòn bên trái và bên phải, phần trên của hình thang được tạo thành bởi một thanh ngang, được nối với các cánh tay theo trục xoay. Trục lái của bánh xe được gắn chặt vào đòn bẩy.

Hình 1 - Sơ đồ quay đầu ô tô

trong đó: 1 - dầm cầu trước của ô tô, 2 và 4 - tay quay; Thanh 3 bên; 5 trục bánh xe quay; 6 thanh dọc.

2. Thiết kế lái

Vị trí và sự tương tác của các bộ phận lái không có trợ lực lái có thể được xem trên sơ đồ (Hình 2.a). Ở đây, cơ cấu lái bao gồm một vô lăng, một trục lái và một bánh lái được hình thành do sự ăn khớp của bánh răng sâu (trâu) với một cữ chặn răng, trên trục có gắn bipod của bánh lái. Bipod và tất cả các bộ phận lái khác: thanh dọc, tay trên của trục lái bên trái, tay dưới của trục lái trái và phải, thanh ngang tạo thành cơ cấu lái.

Các bánh lái quay khi vô lăng quay, truyền chuyển động quay đến bánh lái thông qua trục. Trong trường hợp này, sâu truyền, tham gia vào khu vực này, bắt đầu di chuyển khu vực lên hoặc xuống dọc theo luồng của nó. Trục khu vực bắt đầu quay và làm lệch chân máy hai chân, đầu trên của nó được gắn trên phần nhô ra của trục khu vực. Độ lệch của bipod được truyền tới thanh dọc, thanh này di chuyển dọc theo trục của nó. Thanh dọc được nối qua tay lái trên với trục lái nên chuyển động của nó làm cho trục lái bên trái quay. Từ đó, lực quay được truyền qua tay đòn dưới và thanh ngang tới trục bên phải. Bằng cách này, cả hai bánh xe đều quay.

Các bánh lái được điều khiển lái quay theo một góc giới hạn 28-35°. Hạn chế được đưa ra nhằm ngăn bánh xe chạm vào các bộ phận của hệ thống treo hoặc thân xe khi quay đầu.

Thiết kế của vô lăng phụ thuộc rất nhiều vào loại hệ thống treo của vô lăng. Tại đình chỉ phụ thuộc về nguyên tắc, bánh trước, sơ đồ lái như trong (Hình 2.(a)) được giữ lại, với hệ thống treo độc lập(Hình 2.(b)) Thiết bị lái trở nên phức tạp hơn một chút.

Hình 2-Sơ đồ lái:

a) với hệ thống treo phụ thuộc của bánh trước

trong đó: bánh lái số 1; trục 2 lái; vô lăng 3 bánh; 4- trục quay; cần số 5 và 7 vòng; lực đẩy 6 bên; lực đẩy 8 chiều dọc; 9 – hai chân;

b) với hệ thống treo độc lập

trong đó: 1-bipod; Tay trục 2 trục; 3 và 6 - thanh bên; Lực đẩy ngang 4 chính; đòn bẩy 5 con lắc.

Loại cơ cấu lái này được lắp đặt riêng biệt xe kháchđiện thoại di động lớp điều hành, cũng như nặng xe tảiđiện thoại di động và xe buýt.

Cơ cấu lái trục vít của ô tô bao gồm các bộ phận chính sau: vít lắp trên trục vô lăng; đai ốc di chuyển dọc theo vít; một cái giá có răng cắt thành đai ốc; khu vực bánh răng được kết nối với giá đỡ; chân máy lái, nằm trên trục khu vực, tức là có hai cặp làm việc tham gia vào hoạt động của cơ cấu - đai ốc và khu vực răng cưa.

Vít và đai ốc được sử dụng trong cơ cấu lái trục vít khác với cặp vít thông thường ở chỗ các khoang được chế tạo đặc biệt giữa các bề mặt bên của cặp vít được lấp đầy bằng các quả bóng.
Các rãnh dẫn bi là các rãnh xoắn ốc được làm trên thân vít và trong đai ốc. Khi vặn vít, các viên bi di chuyển trong đai ốc theo một vòng tròn khép kín, lăn ra khỏi rãnh vít qua một lỗ ở một bên của đai ốc và quay trở lại đai ốc qua kênh rẽ nhánh ở phía đối diện.

Việc sử dụng các bi tuần hoàn có thể thay thế ma sát trượt trong cặp đai ốc bằng ma sát lăn, giúp tăng hiệu suất truyền động, như trong hướng về phía trước, và ngược lại. Điều này cải thiện điều kiện ổn định bánh lái nhưng cũng làm cho cơ cấu khá nhạy cảm với các cú sốc từ mặt đường. Vì vậy, phải lắp đặt bộ giảm xóc hoặc trợ lực lái để làm dịu các chấn động.
Độ sâu của rãnh xoắn ốc có thể thay đổi và độ dày của răng giữa của cung được tăng lên so với các răng khác để tránh kẹt cơ cấu lái ở những vị trí khắc nghiệt.

Về cơ bản, hoạt động của cơ cấu lái trục vít khác rất ít so với hoạt động của bánh răng trục vít. Việc quay vô lăng đi kèm với chuyển động quay của vít, làm di chuyển đai ốc khớp với nó. Trong trường hợp này, các quả bóng quay tròn, làm giảm đáng kể ma sát giữa các bề mặt vít.
Đai ốc, thông qua một thanh răng, sẽ di chuyển khu vực bánh răng và cùng với nó là chân lái.

Khe hở khi tiếp xúc giữa giá piston với khu vực trục hai chân được điều chỉnh bằng chuyển động dọc trục của trục hai chân bằng vít điều chỉnh đặc biệt.
Khe hở trong cặp đai ốc vít không thể điều chỉnh được, do đó độ tin cậy cao và tuổi thọ cần thiết trong mối liên kết này được đảm bảo bằng cách sử dụng thép hợp kim chất lượng cao.

So với bánh răng trục vít, cơ cấu lái trục vít có hiệu suất cao hơn và có khả năng truyền lực lớn hơn.
Một trong những nhược điểm của thiết kế này là khó lắp các bộ phận bánh răng trục vít khi sử dụng bi tuần hoàn trong thiết kế.

Cơ cấu lái của ô tô ZIL-431410

Thiết kế cơ cấu lái trục vít của ô tô ZIL-431410 được thể hiện trên hình 2. 3.

Hộp số được nối với trục vô lăng bằng trục các đăng với hai bản lề. Carter 3 Hộp số được đúc từ gang và có hộp số thấp hơn 1 , trung cấp 9 , đứng đầu 14 và bên 19 bao gồm.
Cácte chứa giá đỡ piston 4 , trong đó đai ốc bi được lắp cố định 6 . Đai ốc bi được lắp ráp bằng vít sao cho tạo thành các rãnh vít để lắp các bi vào đó. 8 .
Hai rãnh dập được lắp vào rãnh của đai ốc bi, được nối với nhau bằng hai lỗ bằng rãnh vít của nó. 7 , tạo thành một ống mà qua đó các viên bi lăn ra khi vặn vít 5 từ một đầu của đai ốc quay trở lại đầu kia của nó.

Giá đỡ piston 4 phù hợp với lĩnh vực bánh răng 18 trục 21 bipod, quay trên ống lót bằng đồng được ép vào cacte. Chuyển động dọc trục của trục hai chân được thực hiện bằng cách xoay vít điều chỉnh 20 , đầu của nó vừa với lỗ của trục hai chân.
Khi gói bu lông điều chỉnh khoảng cách trong sự gắn kết của khu vực răng cưa giảm đi và do đó, mômen cản quay tăng lên không được vượt quá 500 N. Một chân máy được lắp đặt ở đầu có rãnh bên ngoài của trục 23 .

Khi vô lăng quay, lực của người lái được truyền qua trục vô lăng và truyền dẫn cardan trên vít 5 . đai ốc 6 di chuyển dọc theo trục vít, mang theo giá đỡ piston 4 , làm quay khu vực bánh răng 18 với trục 21 bipod quanh trục của nó.
Lực hai chân 23 truyền tới bánh lái làm quay bánh lái.

Cơ cấu lái của xe KamAZ, KrAZ, MAZ và BelAZ hoạt động theo cách tương tự.

Trong bài viết trước có tựa đề "", chúng ta đã tìm hiểu lý do tại sao cần có cơ cấu lái trên ô tô và tại sao lại đặt ra những yêu cầu như vậy. Bây giờ chúng ta hãy xem xét các loại điều khiển lái được tích cực cài đặt trên ô tô hiện đại.

Trong một thời gian dài, các nhà thiết kế ô tô thậm chí còn không nghĩ đến trợ lực lái. Yêu cầu thấp về khả năng xử lý và sự thoải mái cũng như miếng dán tiếp xúc tương đối nhỏ lốp hẹpđã có thể thực hiện được chỉ bằng sức người ngay cả khi lái xe tải hạng nặng. Chỉ có một cách để giảm bớt lực cho vô lăng: tăng tỷ số truyền động và đường kính của vô lăng. Và người lái xe đã phải chấp nhận thực tế là người lái sẽ phải quay năm hoặc sáu vòng vô lăng khổng lồ từ bật lên sang nhả ra, và độ chính xác điều khiển sẽ thấp.

Tay lái trợ lực lần đầu tiên xuất hiện trên các thiết bị hạng nặng - xe tải khai thác mỏ. Điều này xảy ra vào cuối những năm 30, trước chiến tranh. Đúng vậy, lúc đầu họ bắt đầu sử dụng bộ khuếch đại khí nén - chúng đơn giản và được cấp nguồn từ máy nén hoặc ống nạp. Nhưng thủy lực, mặc dù phức tạp hơn và đắt tiền hơn khí nén, nhưng lại hoạt động êm ái và chính xác hơn. Các nhà thiết kế xe khách đã quyết định điều đó. Năm 1951, những chiếc xe sản xuất của Chrysler Crown Imperial lần đầu tiên được trang bị bộ tăng áp thủy lực Hydraguide như một động cơ thiết bị tiêu chuẩn. Và ở châu Âu vào năm 1954, Citroen DS 19 đã có được bộ trợ lực thủy lực.

Thiết bị lái.
Cơ cấu lái có tác dụng tăng và truyền lực lái do người lái tác dụng lên vô lăng về phía lái. Trong ô tô khách, cơ cấu lái loại sâu, thanh răng và bánh răng chủ yếu được sử dụng. Ưu điểm của cơ cấu con lăn sâu bao gồm: xu hướng truyền tác động do mặt đường không bằng phẳng thấp, góc quay bánh xe lớn và khả năng truyền lực lớn. Nhược điểm là số lượng lớn các thanh và khớp nối với các phản ứng ngược ngày càng tích tụ, vô lăng “nặng” và thiếu thông tin. Những nhược điểm cuối cùng hóa ra lại đáng kể hơn những lợi thế. TRÊN xe ô tô hiện đại Những thiết bị như vậy thực tế không bao giờ được sử dụng.

Phổ biến nhất hiện nay là cơ cấu lái thanh răng và bánh răng. Trọng lượng thấp, nhỏ gọn, giá thấp, số lượng thanh và bản lề tối thiểu - tất cả những điều này đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi. Cơ cấu thanh răng và bánh răng lý tưởng cho cách bố trí dẫn động cầu trước và mang lại khả năng điều khiển dễ dàng và chính xác hơn. Tuy nhiên, cũng có những nhược điểm: do thiết kế đơn giản nên mọi lực đẩy từ bánh xe đều được truyền đến vô lăng. Và cơ chế như vậy không hoàn toàn phù hợp với xe hạng nặng.

Thiết bị lái.

Cơ cấu lái được thiết kế để truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh lái, đồng thời đảm bảo chúng quay ở những góc không đều nhau. Nếu cả hai bánh được quay như nhau, bánh bên trong sẽ bị ma sát dọc đường (trượt sang một bên), làm giảm hiệu quả đánh lái. Sự trượt này cũng tạo thêm nhiệt và mài mòn bánh xe, có thể được loại bỏ bằng cách quay bánh xe bên trong một góc lớn hơn bánh xe bên ngoài. Khi vào cua, mỗi bánh xe mô tả một vòng tròn riêng, khác với bánh xe kia và bánh xe bên ngoài (xa nhất tính từ tâm vòng quay) di chuyển dọc theo bán kính lớn hơn bánh xe bên trong. Và vì chúng có tâm quay chung nên bánh xe bên trong phải quay một góc lớn hơn bánh xe bên ngoài. Điều này được đảm bảo bằng thiết kế của cái gọi là "liên kết lái", bao gồm tay đòn và thanh lái có bản lề. Tỷ lệ góc quay bánh xe yêu cầu được đảm bảo bằng cách chọn góc nghiêng của tay lái so với trục dọc của xe và chiều dài của tay lái và thanh ngang.

- Thiết bị lái loại sâu bao gồm:
- vô lăng có trục,
- vỏ bánh răng sâu,
- cặp “con lăn giun”,
- chân lái hai chân.

Trong vỏ hộp số lái có một cặp “con lăn sâu” hoạt động liên tục. Con sâu không gì khác chính là đầu dưới của trục lái, và con lăn lần lượt nằm trên trục của chân máy lái. Khi vô lăng quay, con lăn bắt đầu di chuyển dọc theo ren vít của sâu dẫn đến chuyển động quay của trục hai chân lái. Cặp sâu, giống như bất kỳ kết nối bánh răng nào khác, cần được bôi trơn, và do đó dầu được đổ vào vỏ hộp số lái, nhãn hiệu của loại dầu này được ghi rõ trong hướng dẫn sử dụng ô tô. Kết quả của sự tương tác của cặp “con lăn sâu” là sự chuyển đổi chuyển động quay của vô lăng thành chuyển động quay của bipod lái theo hướng này hay hướng khác. Sau đó lực được truyền tới cơ cấu lái và từ đó đến các bánh lái (phía trước). Ô tô hiện đại sử dụng trục lái an toàn có thể gập hoặc gãy nếu người lái va chạm vô lăng khi xảy ra tai nạn để tránh chấn thương ngực nghiêm trọng.

Cơ cấu lái sử dụng cơ cấu dạng sâu bao gồm:
- thanh bên phải và bên trái,
- lực kéo trung bình,
- đòn bẩy con lắc,
- tay lái bên phải và bên trái của bánh xe.

Mỗi Thanh cà vạt Nó có bản lề ở các đầu để các bộ phận chuyển động của cơ cấu lái có thể xoay tự do tương đối với nhau và với thân xe trong các mặt phẳng khác nhau.

- Cơ cấu lái thanh răng và bánh răng.

Cơ cấu lái này Lực được truyền tới các bánh xe bằng cách sử dụng một bánh răng trụ hoặc bánh răng xoắn ốc gắn trong các ổ trục và một giá răng di chuyển trong ống lót dẫn hướng. Để đảm bảo sự ăn khớp không có phản ứng ngược, giá đỡ được ép vào bánh răng bằng lò xo. Cơ cấu lái được nối bằng trục với vô lăng, thanh răng được nối với hai thanh ngang, có thể gắn ở giữa hoặc ở hai đầu thanh răng. Những cơ chế này có ít tỉ số truyền, giúp có thể nhanh chóng quay các bánh lái đến vị trí cần thiết. Việc quay hoàn toàn các vô lăng từ vị trí cực trị này sang vị trí cực trị khác được thực hiện trong 1,75...2,5 vòng quay của vô lăng.

Một trong những hệ thống chính đảm bảo di chuyển an toàn trên ô tô là Hệ thống lái. Mục đích của việc đánh lái trên ô tô là khả năng thay đổi hướng chuyển động, rẽ và di chuyển khi tránh chướng ngại vật hoặc vượt. Thành phần này quan trọng như hệ thống phanh. Bằng chứng cho điều này là quy định giao thông, việc vận hành ô tô có cơ chế quy định bị lỗi đều bị nghiêm cấm.

Các tính năng của đơn vị và thiết kế

Ô tô sử dụng phương pháp động học để thay đổi hướng chuyển động, ngụ ý rằng việc chuyển hướng xảy ra bằng cách thay đổi vị trí của các bánh lái. Thông thường trục trước được dẫn động, mặc dù cũng có những chiếc xe được trang bị cái gọi là hệ thống lái. Điều đặc biệt khi làm việc trên những chiếc xe như vậy là bánh xe trục sau Chúng cũng quay khi đổi hướng, mặc dù ở một góc nhỏ hơn. Nhưng cho đến nay hệ thống này vẫn chưa được sử dụng rộng rãi.

Ngoài phương pháp động học, kỹ thuật còn sử dụng phương pháp công suất. Điểm đặc biệt của nó là khi rẽ, các bánh xe ở một bên giảm tốc độ, trong khi ở phía bên kia chúng tiếp tục chuyển động với tốc độ như cũ. Và mặc dù phương pháp chuyển hướng này chưa trở nên phổ biến trên ô tô du lịch, nhưng nó vẫn được sử dụng trên ô tô, nhưng với một chức năng hơi khác - như một hệ thống ổn định hướng.

Việc lắp ráp ô tô này bao gồm ba yếu tố chính:

cần tay lái;
thiết bị lái;
dẫn động (hệ thống thanh truyền và đòn bẩy);

Đơn vị lái

Mỗi thành phần có nhiệm vụ riêng.

Cần tay lái

Truyền lực quay mà người lái tạo ra để đổi hướng. Nó bao gồm một vô lăng nằm trong cabin (người lái tác động lên nó, xoay nó). Nó được gắn chắc chắn trên trục cột. Thiết kế bộ phận lái này thường sử dụng một trục được chia thành nhiều phần nối với nhau bằng khớp cardan.

Thiết kế này được thực hiện vì một lý do. Thứ nhất, điều này cho phép bạn thay đổi góc của vô lăng so với cơ cấu, chuyển nó theo một hướng nhất định, điều này thường cần thiết khi lắp ráp các thành phần tự động. Ngoài ra, thiết kế này còn giúp tăng sự thoải mái cho cabin - người lái có thể thay đổi vị trí của vô lăng về tầm với và độ nghiêng, đảm bảo tư thế thoải mái nhất.

Thứ hai, cột lái composite có xu hướng “gãy” trong trường hợp xảy ra tai nạn, giảm khả năng gây thương tích cho người lái xe. Điểm mấu chốt là: khi có va chạm trực diện, động cơ có thể di chuyển về phía sau và đẩy cơ cấu lái. Nếu trục cột chắc chắn thì việc thay đổi vị trí cơ cấu sẽ dẫn đến trục có vô lăng thoát vào trong cabin. Trong trường hợp cột hỗn hợp, chuyển động của cơ cấu sẽ chỉ đi kèm với sự thay đổi góc của một bộ phận của trục so với bộ phận thứ hai và bản thân cột vẫn đứng yên.

Thiết bị lái

Được thiết kế để chuyển đổi chuyển động quay của trục cột lái thành chuyển động tịnh tiến của các bộ phận dẫn động.

Cơ cấu phổ biến nhất trên ô tô du lịch là loại “giá đỡ”. Trước đây, một loại khác đã được sử dụng - "con lăn sâu", hiện nay chủ yếu được sử dụng trên xe tải. Một lựa chọn khác cho xe tải là “loại vít”.

"giá đỡ và bánh răng"

Loại thanh răng và bánh răng trở nên phổ biến nhờ tính năng tương đối thiết bị đơn giản cơ cấu lái. Đơn vị cấu trúc này bao gồm ba yếu tố chính - vỏ trong đó đặt bánh răng và giá đỡ vuông góc với nó. Giữa hai phần tử cuối cùng có một bánh răng không đổi.

Loại cơ cấu này hoạt động như sau: bánh răng được nối chắc chắn với cột lái nên quay cùng với trục. Do kết nối bánh răng, chuyển động quay được truyền tới giá đỡ, dưới tác động đó sẽ di chuyển bên trong vỏ theo hướng này hay hướng khác. Nếu người lái quay vô lăng sang trái, sự tương tác của bánh răng với giá đỡ sẽ khiến giá đỡ di chuyển sang bên phải.

Thông thường, ô tô sử dụng cơ cấu thanh răng và bánh răng có tỷ số truyền cố định, tức là phạm vi quay của vô lăng để thay đổi góc của bánh xe là như nhau ở tất cả các vị trí của chúng. Ví dụ, giả sử để quay bánh xe một góc 15° bạn cần thực hiện 1 lượt đầy đủ vô lăng Vì vậy, bất kể bánh lái ở vị trí nào (cực, thẳng), để quay theo góc xác định bạn sẽ phải quay 1 vòng.

Nhưng một số nhà sản xuất ô tô lại lắp đặt các cơ cấu có tỷ số truyền thay đổi trên ô tô của họ. Hơn nữa, điều này đạt được khá đơn giản - bằng cách thay đổi góc của răng trên giá đỡ ở một số khu vực nhất định. Tác dụng của việc sửa đổi cơ cấu này như sau: nếu bánh xe thẳng thì cần 1 vòng để thay đổi vị trí của chúng một góc 15° (ví dụ). Nhưng nếu chúng ở vị trí cực trị thì do tỷ số truyền thay đổi nên các bánh xe sẽ quay về một góc xác định sau nửa vòng quay. Kết quả là, phạm vi lái từ mép này sang mép kia của bánh xe ít hơn đáng kể so với cơ cấu tỷ lệ cố định.

Giá tỷ lệ thay đổi

Ngoài tính đơn giản của thiết bị, loại thanh răng và bánh răng cũng được sử dụng vì trong thiết kế như vậy có thể lắp đặt các bộ truyền động của bộ trợ lực thủy lực (GUR) và hệ thống lái trợ lực điện (EUR), cũng như hệ thống trợ lực điện. -thủy lực (EGUR).

"con lăn giun"

Loại tiếp theo, "con lăn sâu", ít phổ biến hơn và hiện nay thực tế không được sử dụng trên ô tô du lịch, mặc dù nó có thể được tìm thấy trên những chiếc xe VAZ thuộc dòng cổ điển.

Cơ chế này dựa trên một bánh răng sâu. Một con sâu là một ốc vít có ren biên dạng đặc biệt. Vít này nằm trên một trục nối với cột lái.

Tiếp xúc với ren của con sâu này là một con lăn được nối với một trục trên đó gắn chân máy - một đòn bẩy tương tác với các bộ phận truyền động.

Thiết bị lái giun

Bản chất của cơ chế như sau: khi trục quay, vít sẽ quay, dẫn đến chuyển động dọc của con lăn dọc theo ren của nó. Và vì con lăn được gắn trên trục nên sự dịch chuyển này đi kèm với sự quay của con lăn quanh trục của nó. Điều này lại dẫn đến chuyển động hình bán nguyệt của bipod, ảnh hưởng đến bộ truyền động.

Cơ cấu kiểu “con lăn sâu” trên ô tô du lịch đã bị loại bỏ để chuyển sang “thanh răng và bánh răng” do không thể tích hợp bộ trợ lực thủy lực vào nó (xe tải vẫn có nó, nhưng bộ truyền động thì ở xa), cũng như thiết kế khá phức tạp của ổ đĩa.

Loại đinh ốc

Thiết kế của cơ cấu trục vít thậm chí còn phức tạp hơn. Nó cũng có một vít có ren, nhưng nó không tiếp xúc với con lăn mà tiếp xúc với một đai ốc đặc biệt, trên ngoài có một khu vực răng tương tác với cùng một khu vực, nhưng được chế tạo trên trục hai chân. Ngoài ra còn có các cơ cấu có con lăn trung gian giữa đai ốc và khu vực bánh răng. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu như vậy gần giống với cơ cấu trục vít - do sự tương tác, trục quay và kéo chân máy, và đến lượt nó là bộ truyền động.

Cơ cấu lái xoắn ốc

Bộ trợ lực thủy lực có thể được lắp trên cơ cấu trục vít (đai ốc đóng vai trò như một pít-tông), nhưng nó không được sử dụng trên ô tô du lịch do kết cấu lớn nên chỉ được sử dụng trên xe tải.

Bộ truyền động

Bộ truyền động trong thiết kế lái dùng để truyền chuyển động của thanh răng hoặc chân chống tới các bánh lái. Hơn nữa, nhiệm vụ của thành phần này là thay đổi vị trí của các bánh xe ở các góc khác nhau. Điều này là do các bánh xe di chuyển dọc theo các bán kính khác nhau khi quay. Do đó bánh xe với bên trong khi thay đổi quỹ đạo chuyển động phải quay một góc lớn hơn quỹ đạo bên ngoài.

Thiết kế của bộ truyền động phụ thuộc vào cơ chế được sử dụng. Vì vậy, nếu ô tô sử dụng “giá đỡ và bánh răng”, thì bộ truyền động chỉ bao gồm hai thanh được nối với khớp lái (vai trò của thanh này được thực hiện bởi thanh chống giảm xóc) thông qua một đầu bi.

Những thanh này có thể được gắn vào đường ray theo hai cách. Ít phổ biến hơn là việc cố định cứng nhắc của chúng bằng kết nối bắt vít (trong một số trường hợp, kết nối được thực hiện thông qua một khối im lặng). Để kết nối như vậy, một cửa sổ dọc được tạo ra trong thân cơ chế.

Một phương pháp kết nối thanh phổ biến hơn là kết nối cứng nhưng có thể di chuyển được với các đầu của đường ray. Để đảm bảo kết nối như vậy, một đầu bi được làm ở cuối cả hai thanh. Bằng đai ốc, quả bóng này được ép vào đường ray. Khi cái sau di chuyển, thanh sẽ thay đổi vị trí của nó, điều này đảm bảo kết nối hiện có.

Trong các bộ truyền động sử dụng cơ cấu trục vít, thiết kế phức tạp hơn nhiều và bao gồm toàn bộ hệ thống đòn bẩy và thanh truyền, được gọi là liên kết lái. Vì vậy, ví dụ, trên VAZ-2101, bộ truyền động bao gồm hai thanh bên, một thanh giữa, một tay con lắc và các khớp tay lái có đòn bẩy. Đồng thời, đảm bảo khả năng thay đổi góc vị trí bánh xe nắm tay trònđược gắn vào tay treo bằng hai khớp bi (trên và dưới).

Một số lượng lớn các phần tử thành phần, cũng như các kết nối giữa chúng, làm cho loại ổ đĩa này dễ bị mài mòn và phản ứng dữ dội hơn. Thực tế này là một lý do khác cho việc từ bỏ bánh răng trục vít để chuyển sang sử dụng cơ cấu thanh răng và bánh răng.

"Nhận xét"

Điều đáng chú ý là trong cơ cấu lái còn có cái gọi là “ Nhận xét" Người lái xe không chỉ tác động lên các bánh xe mà thông qua đó còn nhận được thông tin về đặc điểm chuyển động của các bánh xe trên đường. Điều này thể hiện ở dạng rung, giật, tạo ra các lực có hướng rõ ràng lên vô lăng. Thông tin này được coi là rất quan trọng để đánh giá chính xác hành vi của chiếc xe. Bằng chứng cho điều này là trên những chiếc xe được trang bị trợ lực lái và lái điện, các nhà thiết kế đã giữ lại "phản hồi".

Phát triển nâng cao

Đơn vị này tiếp tục được cải tiến nên những thành tựu mới nhất là các hệ thống sau:

Lái chủ động (động). Nó cho phép bạn thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu tùy thuộc vào tốc độ của ô tô. Cũng thực hiện chức năng bổ sung– điều chỉnh góc bánh trước khi vào cua và khi phanh trên đường trơn trượt.
Hệ thống lái thích ứng (lái bằng dây). Đây là hệ thống mới nhất và hứa hẹn nhất. Không có kết nối trực tiếp giữa vô lăng và các bánh xe, mọi thứ đều hoạt động nhờ cảm biến và cơ cấu chấp hành (servo). Hệ thống này vẫn chưa trở nên phổ biến do các yếu tố tâm lý và kinh tế.

Hệ thống lái bằng dây

Phần kết luận

Nhìn chung, cơ chế này là một bộ phận khá đáng tin cậy và không cần bảo trì. Nhưng đồng thời, hoạt động của hệ thống lái trên ô tô đòi hỏi phải có sự chẩn đoán kịp thời để xác định những trục trặc.

Thiết kế của bộ phận này bao gồm nhiều yếu tố với các khớp di chuyển được. Và ở những nơi tồn tại những kết nối như vậy, theo thời gian, do các bộ phận tiếp xúc bị mài mòn, các phản ứng ngược sẽ xuất hiện trong chúng, điều này có thể ảnh hưởng đáng kể đến việc vận hành của ô tô.

Khó khăn trong việc chẩn đoán tình trạng lái phụ thuộc vào thiết kế. Vì vậy, trong các bộ phận có cơ cấu thanh răng và bánh răng, không có quá nhiều kết nối cần phải kiểm tra: các đầu, sự ăn khớp của bánh răng với thanh răng, trục các đăng của cột lái.

Nhưng với cơ chế worm, do thiết kế phức tạp của ổ đĩa nên có nhiều điểm chẩn đoán hơn.

Về việc công việc sửa chữa nếu thiết bị gặp trục trặc thì lời khuyên khi mặc nặngđược thay thế một cách đơn giản. Trong cơ cấu lái, ở giai đoạn đầu, có thể loại bỏ trò chơi bằng cách điều chỉnh khớp nối và nếu điều này không hiệu quả, hãy xây dựng lại thiết bị bằng bộ dụng cụ sửa chữa. Các trục truyền động cột cũng như các đầu được thay thế một cách đơn giản.

Autoleek

Có nhiều loại cơ cấu lái, bạn biết rằng khi bạn quay vô lăng thì các bánh xe ô tô sẽ quay. Nhưng giữa việc quay vô lăng và quay bánh xe, một số hành động nhất định sẽ xảy ra.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét đặc điểm của hai loại thiết bị lái phổ biến nhất: thiết bị lái thanh răng và thiết bị lái đai ốc bi. Chúng ta cũng sẽ nói về trợ lực lái và tìm hiểu về những công nghệ thú vị trong việc phát triển hệ thống lái có thể giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Nhưng trước tiên, chúng ta sẽ xem xét sự chuyển hướng xảy ra như thế nào. Không phải mọi thứ đều đơn giản như nó có vẻ.

Quay xe

Bạn có thể ngạc nhiên khi biết rằng các bánh xe ở trục trước đi theo những đường khác nhau khi rẽ.

Để đảm bảo chuyển động trơn tru, mỗi bánh xe phải vẽ một đường tròn khác nhau. Do bánh xe bên trong mô tả bánh xe có bán kính nhỏ hơn nên nó quay gấp hơn bánh xe bên ngoài. Nếu bạn vẽ đường vuông góc với mỗi bánh xe, các đường thẳng sẽ cắt nhau tại điểm rẽ ở giữa. Hình dạng quay làm cho bánh xe bên trong quay nhiều hơn bánh xe bên ngoài.

Có một số loại thiết bị lái. Phổ biến nhất là thiết bị lái thanh răng và bánh răng và thiết bị lái đai ốc bi.

Thanh răng và bánh răng lái

Hệ thống lái thanh răng và bánh răng được sử dụng rộng rãi trên ô tô, xe tải hạng nhẹ và SUV. Trên thực tế, cơ chế này khá đơn giản. Bánh răng thanh răng và bánh răng nhỏ được đặt trong một ống kim loại có thanh răng nhô ra mỗi bên. Đầu lái kết nối với mỗi bên của giá đỡ.

Bánh răng truyền động được nối với trục lái. Khi bạn xoay vô lăng, bánh răng bắt đầu quay và khiến giá chuyển động. Đầu lái ở cuối thanh răng được nối với chân lái trên trục quay (xem hình).

Chức năng của thanh răng và bánh răng như sau:

Cô ấy biến hình chuyển động quay vô lăng vào chuyển động thẳng cần thiết để quay bánh xe.
Nó cung cấp một tỷ số truyền để tạo điều kiện cho bánh xe quay.

Hầu hết các ô tô đều được thiết kế sao cho phải quay hết 3 đến 4 vòng vô lăng mới có thể xoay bánh xe từ khóa này sang khóa khác.

Tỷ số truyền của bánh lái là tỷ số giữa mức độ lái và mức độ quay của các bánh xe. Ví dụ: nếu quay hết một vòng vô lăng (360 độ) thì bánh lái quay 20 độ thì tỷ số truyền của bánh lái là 18:1 (360 chia cho 20). Tỷ lệ này càng cao thì góc lái càng lớn. Hơn nữa, tỷ lệ càng cao thì càng cần ít nỗ lực.

Theo nguyên tắc, trong phổi ô tô thể thao tỷ số truyền của bánh lái thấp hơn so với xe ô tô lớn và xe tải. Với tỷ số lái thấp, phản hồi lái sẽ nhanh hơn nên bạn không cần phải bẻ lái quá mạnh để rẽ. Làm sao xe nhỏ hơn, khối lượng của nó càng nhỏ và ngay cả với tỷ số truyền thấp, nó không cần thêm nỗ lực để quay.

Ngoài ra còn có những chiếc xe có tỷ số lái thay đổi. Trong trường hợp này, thanh răng và bánh răng có bước răng khác nhau (số răng trên mỗi inch) ở giữa và ở hai bên. Kết quả là, xe phản ứng với việc quay vô lăng nhanh hơn (giá đỡ nằm gần trung tâm hơn) và lực khi quay hết vô lăng sẽ giảm đi.

Thanh răng trợ lực và bánh răng lái

Nếu bạn có cơ cấu lái thanh răng và bánh răng có trợ lực thì thanh răng có thiết kế hơi khác.

Phần thanh răng bao gồm một hình trụ có piston ở giữa. Piston được kết nối với giá đỡ. Có hai lỗ ở hai bên của piston. Cung cấp chất lỏng dưới áp suất caoở một bên của piston làm cho piston chuyển động, nó làm quay thanh răng, tạo lực gia cố cho cơ cấu lái.

Thiết bị lái có đai ốc

Thiết bị lái đai ốc bi có thể được tìm thấy trên nhiều xe tải và SUV. Hệ thống này hơi khác so với cơ cấu thanh răng và bánh răng.

Cơ cấu lái đai ốc bi bao gồm một bánh răng trục vít. Thông thường, bánh răng sâu có thể được chia thành hai phần. Phần đầu tiên là một khối kim loại có lỗ ren. Khối này có các răng ở bên ngoài ăn khớp với một bánh răng dẫn động tay lái (xem hình). Vô lăng được nối với một thanh ren, tương tự như bu lông, lắp vào lỗ ren trên khối. Khi vô lăng quay thì chốt cũng quay theo. Thay vì bắt vít vào khối như bu lông thông thường, bu lông này được giữ chặt để khi quay, nó dẫn động khối, từ đó dẫn động bánh răng trục vít.

Bu lông không tiếp xúc với các ren của khối vì nó chứa đầy các ổ bi tuần hoàn qua cơ cấu. Vòng bi được sử dụng cho hai mục đích: Chúng làm giảm ma sát và mài mòn trên bánh răng và giảm ô nhiễm cơ cấu. Nếu không có bi trong cơ cấu lái, trong một thời gian, các răng sẽ không chạm vào nhau và bạn sẽ có cảm giác vô lăng mất đi độ cứng.

Bộ trợ lực thủy lực trong cơ cấu lái đai ốc bi hoạt động theo cách giống hệt như trong cơ cấu lái thanh răng và bánh răng. Gia cố được cung cấp bằng cách cung cấp chất lỏng dưới áp suất cao cho một bên của khối.

Tay lái trợ lực

Ngoài cơ cấu lái, trợ lực lái còn bao gồm một số bộ phận chính.

Bơm

Bơm cánh gạt cung cấp năng lượng thủy lực cho cơ cấu lái (xem hình minh họa). Động cơ dẫn động máy bơm bằng dây đai và ròng rọc. Máy bơm bao gồm các cánh gạt chìm quay trong một buồng hình bầu dục.

Khi các cánh quay sẽ đẩy chất lỏng thủy lực ra ngoài áp lực thấp từ đường hồi lưu tới cửa xả áp suất cao. Cường độ dòng chảy phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ ô tô. Thiết kế của máy bơm cung cấp áp suất cần thiết ngay cả khi tốc độ không tải. Kết quả là máy bơm di chuyển nhiều chất lỏng hơn khi động cơ chạy ở tốc độ cao hơn. tốc độ cao.

Máy bơm có van xả để đảm bảo áp suất thích hợp, điều này đặc biệt quan trọng ở tốc độ động cơ cao khi cung cấp một lượng lớn chất lỏng.

van xoay chiều

Bộ trợ lực thủy lực chỉ giúp ích cho người lái khi có lực tác dụng lên vô lăng (khi rẽ). Trong trường hợp không có lực (ví dụ: khi lái xe trên đường thẳng), hệ thống sẽ không hỗ trợ. Thiết bị xác định lực tác dụng lên vô lăng được gọi là van quay.

Thành phần chính của van quay là thanh xoắn. Thanh xoắn là một thanh kim loại mỏng quay dưới tác dụng của mô men xoắn. Đầu trên của thanh xoắn được nối với vô lăng, còn đầu dưới được nối với một bánh răng hoặc bánh răng sâu (làm quay các bánh xe), với mômen xoắn của thanh xoắn bằng với mômen do người lái tác dụng để quay các bánh xe. Mô-men xoắn tác dụng càng cao thì vòng quay của thanh xoắn càng lớn. Đầu vào trục lái tạo thành bên trong van quay. Nó cũng được kết nối với đầu thanh xoắn. Phần dưới của thanh xoắn được nối với phần bên ngoài của van quay. Thanh xoắn còn làm quay bánh lái, nối với bánh răng côn hoặc bánh răng sâu tùy theo loại bánh lái.

Khi quay, thanh xoắn làm quay phần bên trong của van quay, còn phần bên ngoài đứng yên. Do phần bên trong của van cũng được nối với trục lái (và do đó là vô lăng), nên số vòng quay của phần bên trong van phụ thuộc vào mô-men xoắn do người lái tác dụng.

Khi vô lăng đứng yên, cả hai ống thủy lực đều cung cấp áp suất bằng nhau lên bánh răng. Nhưng khi vặn van, các kênh sẽ mở ra để cung cấp chất lỏng áp suất cao cho ống tương ứng.

Thực tế cho thấy kiểu trợ lực lái này không hiệu quả lắm.

Tay lái trợ lực cải tiến

Vì bơm trợ lực lái trên hầu hết các loại xe liên tục bơm chất lỏng nên gây lãng phí điện năng và nhiên liệu. Thật hợp lý khi tin tưởng vào một số cải tiến sẽ cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Một trong những ý tưởng thành công nhất là hệ thống điều khiển bằng máy tính. Hệ thống này loại bỏ hoàn toàn sự kết nối cơ học giữa vô lăng và cơ cấu lái, thay thế nó hệ thống điện tử sự quản lý.

Trên thực tế, vô lăng hoạt động giống như vô lăng chơi game trên máy tính. Vô lăng sẽ được trang bị các cảm biến để cung cấp cho ô tô các tín hiệu về hướng chuyển động của bánh xe và động cơ nhằm phản hồi các hành động của ô tô. Đầu ra từ các cảm biến như vậy sẽ được sử dụng để điều khiển cơ cấu lái điện. Trong trường hợp này, nhu cầu về trục lái được loại bỏ, điều này làm tăng không gian trống trong khoang động cơ.

General Motors đã giới thiệu mẫu xe ý tưởng Hy-wire đã được lắp đặt hệ thống như vậy. Tính năng đặc biệt một hệ thống như vậy với điều khiển điện tử từ GM là bạn có thể tự mình tùy chỉnh cách xử lý của ô tô bằng máy tính mới phần mềm mà không cần thay thế các bộ phận cơ khí. Trên những chiếc ô tô điều khiển điện tử trong tương lai, bạn sẽ có thể điều chỉnh hệ thống điều khiển phù hợp với mình chỉ bằng một vài nút bấm. Mọi thứ đều rất đơn giản! Hệ thống lái không thay đổi nhiều trong 50 năm qua. Nhưng thập kỷ tới sẽ mở ra kỷ nguyên của ô tô tiết kiệm nhiên liệu hơn.