HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
BÙI THANH TÙNG
KHÓA 3
HỆ ĐÀO TẠO KỸ SƯ DÂN SỰ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH Ô TÔ
KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA VIOS
NĂM 2009
1
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
VIOS”.
2

chuộng phiên bản sử dụng động cơ nhỏ hơn với dung tích 1,3 lít.
Phiên bản đầu tiên của Vios được chế tạo dựa trên mẫu Toyota Platz. Nhờ
một số cải tiến về ngoại thất, những chiếc Vios mang một dáng vẻ khác biệt,
đặc biệt là với phiên bản 2006. Phiên bản này được chỉnh sửa đáng kể với lưới
tản nhiệt, đèn pha, đèn hậu được làm mới cùng vành đúc và nội thất mới.
Thế hệ thứ 2 (từ năm 2007 đến nay)
Kiểu thiết kế thân xe: sedan 4 chỗ
Động cơ: 1.5 lít
Chiếc Toyota Vios mới là sự tái hiện lại mẫu Toyota Belta sedan trình
làng tháng 11/2005. Toyota Belta còn có tên gọi khác là Toyota Yaris (tên này
chỉ có ở Mỹ, Nhật và Australia), Toyota Echo (tên gọi tại Canada) và Toyota
Vitz. Nếu Vios chỉ có phiên bản sedan thì Belta có thêm phiên bản hachtback.
Toyota Vios 2007 vẫn sử dụng động cơ cũ (ra mắt vào tháng 8/2003) I4
ký hiệu 1NZ-FE 1.5L DOHC tích hợp công nghệ điều khiển van biến thiên
VVT-i. Công suất cực đại của động cơ là 107 mã lực, mô-men xoắn tối đa 144
Nm. Tuy nhiên, khung gầm thiết kế hoàn toàn mới.
Phiên bản Vios 1.5E mới (5 số sàn) được nâng cấp từ xe Vios 2003 1.5G
(5 số sàn), còn phiên bản Vios 1.5G mới (4 số tự động) lần đầu tiên được giới
thiệu tại thị trường Việt Nam.
Xe Vios 2007 có kích thước lớn hơn xe đời cũ. Trang bị an toàn và tiện
nghi có nhiều cải tiến. Về ngoại thất, thay đổi lớn nhất là lưới tản nhiệt có cấu
trúc hình chữ V, cụm đèn hậu nhô ra ngoài, đèn xi-nhan tích hợp trên gương
(gương có thể gập lại khi không sử dụng), vành hợp kim thiết kế mới
5
1.2. Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios
1.2.1 Động cơ 1NZ-FE (DOHC 16 xu páp với VVT-i).
Động cơ sử dụng trên xe Toyota Vios là loại động cơ xăng 4 kỳ , với 4 xy
lanh đặt thẳng hàng, thứ tự làm việc 1- 3- 2- 4. Động cơ sử dụng trục cam kép,
dẫn động bằng đai với công nghệ điều khiển đóng mở xu páp thông minh
(VVT- i), giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.

dòng chéo nhau, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cả bánh trước và bánh sau. Bộ trợ
lực phanh và xi lanh chính được ghép với nhau thành một khối. Ty đẩy của
bàn đạp phanh trước khi tác dụng vào pittông trong xi lanh chính có liên hệ
với van phân phối của bộ cường hoá nên khi phanh lực tác dụng lên pittông xi
lanh chính bao gồm cả lực của người lái và lực của bộ trợ lực phanh.
- Xe Toyota Vios còn được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh ABS, với
cơ chế phân bố lực phanh điện tử EBD, giúp bánh xe không bị bó cứng và ổn
định ngay cả khi phanh gấp trên đường trơn trượt.
1.2.4. Hệ thống lái
Hệ thống lái trên xe Toyota Vios là hệ thống lái cơ khí với tay lái trợ lực
thủy lực, giúp tay lái nhẹ hơn khi chạy xe ở tốc độ thấp và trở lại mức bình
thường khi xe chạy ở tốc độ cao.
Hệ thống lái xe Toyota Vios bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, và trợ lực
lái.
7
- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ 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, thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối.
- Trợ lực lái gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực
- Bán kính quay vòng: Bán kính quay vòng tối thiểu 4,9 m.
1.2.5. Phần vận hành
Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau
- Treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu nến (mcpherson), kích thước đòn
treo trên của hệ thống treo này giảm về bằng 0. Còn đầu trong của đòn treo
dưới được liên kết bản lề với dầm ôtô, đầu ngoài liên kết với trục khớp nối dẫn
hướng mà điểm liên kết nằm trên đường tâm của trụ xoay đứng. Đầu trên của
giảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên vỏ ôtô. Phần tử đàn hồi
là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tì
vào gối tựa trên vỏ ôtô. Trên xe Toyota Vios vì đòn treo dưới chỉ gồm một

1 Động cơ 1.5 lít (1NZ-FE)
2 Hộp số 4 số tự động 5 số tay
3 Kích thước tổng thể
(dài x rộng x cao)
mm 4300 x 1700 x 1460
4 Kích thước nội thất
(dài x rộng x cao)
mm 1965x1390x1200
5 Chiều dài cơ sở mm 2550
6 Chiều rộng cơ sở
(trước/sau)
mm 1470/1460
7 Khoảng sáng gầm
xe
mm 150
8 Trọng lượng không
tải
kg 1055-1110 1030 -1085
9 Trọng lượng toàn
tải
kg 1520 1495
10 Hệ thống phanh Trước Đĩa thông gió
Sau Đĩa
11 Vỏ và mâm xe 185/60R15 Mâm đúc
12 Bán kính quay vòng
tối thiểu
m 4,9
13 Dung tích bình
nhiên liệu
Lít 42

* Theo kết cấu của cơ cấu lái
- Cơ cấu lái loại trục vít- bánh vít;
- Cơ cấu lái loại trục vít- cung răng;
- Cơ cấu lái loại trục vít- con lăn;
- Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay;
11
- Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, ê cu, cung răng);
- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng.
* Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực
- Hệ thống lái có trợ lực thủy lực;
- Hệ thống lái có trợ lực khí nén;
- Hệ thống lái có trợ lực điện.
c. Yêu cầu của hệ thống lái ô tô
- Đảm bảo quay vòng ô tô thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một
diện tích rất bé.
- Đảm bảo lực đặt lên vành tay lái bé.
- Đảm bảo động học quay vòng đúng trong đó các bánh xe của tất cả các cầu
phải lăn theo những vòng tròn đồng tâm.
- Đảm bảo ô tô chuyển động thẳng ổn định.
- Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn
hơn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô
lăng.
- Đảm bảo tính tùy động.
12
2.1.2. Bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios
Hệ thống lái ô tô Toyota Vios bao gồm : cơ cấu lái, dẫn động lái, trợ lực lái. Sơ
đồ bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios được cho trên hình 2.1
Hình 2.1. 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

việc của cơ cấu lái, gồm trục răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanh
răng, vỏ của cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng kết hợp làm luôn chức năng
của thanh lái ngang trong hình thang lái. Trục răng được chế tạo bằng thép,
trục răng quay trơn nhờ 2 ổ bi đặt trong vỏ của cơ cấu lái. Điều chỉnh các ổ
này dùng một êcu lớn ép chặt các ổ bi, trên vỏ êcu có phớt che bụi. Để đảm
bảo trục răng quay nhẹ nhàng thanh răng có cấu tạo răng nghiêng, phần cắt
răng của thanh răng nằm ở phía trái, phần thanh còn lại có tiết diện tròn. Khi
vô lăng quay, trục răng quay làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải
hoặc sang trái trên hai bạc trượt. Sự dịch chuyển của thanh răng được truyền
xuống thanh cam quay qua các đầu thanh răng và đầu thanh lái. Cơ cấu lái đặt
trên vỏ xe, để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng thì trục răng đặt
nghiêng ngược chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ăn khớp của bộ
truyền lớn, làm việc êm.
Khi quay vành tay lái thông qua trục lái thì trục răng 3 sẽ làm dịch
chuyển thanh răng 7 qua trái hoặc phải. Hai đầu thanh răng được nối với bánh
xe dẫn hướng qua các khớp cầu và thanh nối sẽ làm quay bánh xe dẫn hướng
tương ứng với góc đánh vành tay lái. Dẫn hướng thanh răng 5 giúp giữ thanh
răng không bị quay trong vỏ cơ cấu lái. Bạc lệch tâm 1 để điều chỉnh ăn khớp
giữa trục vít và thanh răng, còn vít điều chỉnh 4 để điều chỉnh khoảng hở mặt
bên.
* Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - 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.
15
- 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 kiểu này thì tỉ số truyền có thể thay đổi được. Bước răng

17
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 chệnh lệch độ
cao của các cữ chặn nghiêng và có thể điều chỉnh trục lái theo hướng thẳng
đứng.
2.2.3. Trợ lực lái
Hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Vios 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.
- Ưu điểm của kiểu bố trí này là kích thước nhỏ gọn, và có độ nhạy cao.
- Nhược điểm của kiểu bố trí này là kết cấu phức tạp, các chi tiết của dẫn động
lái chịu tải trọng lớn.
Các chi tiết chính của hệ thống trợ lực thủy lực:
a. Bơm thủy lực:
Bơm thủy lực sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Vios là
bơm kiểu phiến gạt. Bơm thủy lực được đặt phía trên động cơ và được dẫn
động từ động cơ bằng bộ truyền đai.
18
Hình 2.5. Bơm kiểu phiến gạt.
1. Trục rô to; 2. Rô to; 3. Cánh bơm; 4. Vòng cam; 5. Sau cánh
bơm; 6. Van điều khiển lưu lượng; 7. Lỗ tiết lưu; 8.Cửa hút; 9. Cửa xả.
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

1.Thanh xoắn; 2. Trục van; 3. Van quay; 4. Vỏ van phân phối; 5. Trục
răng; 6. Chốt cố định; 7. Cửa nạp; 8. Cửa hồi; 9. Miếng hãm (trục răng).
Van phân phối trong cơ cấu lái quyết định đưa dầu từ bơm trợ lực lái đi
vào buồng nào. Trục van phân phối (trên đó tác động mô men vô lăng) và trục
răng được nối với nhau bằng một thanh xoắn. Van quay và trục răng được cố
định bằng một chốt và quay liền với nhau. Nếu không có áp suất của bơm tác
động, thanh xoắn sẽ ở trạng thái hoàn toàn xoắn và trục van phân phối và trục
răng tiếp xúc với nhau ở miếng hãm và mômen của trục van phân phối trực
tiếp tác động lên trục răng.
21
* Nguyên lý hoạt động
• Vị trí trung gian

Hình 2.8. Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí trung gian.
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.
22
• Vị trí quay vòng sang phải
Hình 2.9. Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí quay vòng sang phải.
Khi xe quay vòng sang phải, thanh xoắn bị xoắn và trục van phân phối
theo đó quay sang phải. Các lỗ X và Y hạn chế dầu từ bơm để ngăn dòng chảy
vào các cổng "C"và cổng "D". Kết quả là dầu chảy từ cổng"B" tới ống nối "B"
và sau đó tới buồng xi lanh phải, làm thanh răng dịch chuyển sang trái và tạo
lực trợ lái. Lúc này, dầu trong buồng xi lanh trái chảy về bình chứa qua ống
nối "C" → cổng "C" → cổng "D" → buồng "D".
23
• Vị trí quay vòng sang trái
Hình 2.10. Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí quay vòng sang trái.

25