Đề tài: Nghiên cứu hệ thống lái điện trên xe MAZDA CX5 mong muốn đáp ứng một phần nào mục đích đó. Nội dung đề tài đề cập đến các vấn đề sau: • Nghiên cứu tổng quan về hệ thống lái điên. • Cấu tạo, nguyên lí làm việc, kết cấu, đặc điểm của hệ thống lái điện. • Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái điện.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
Khái quát chung về hệ thống lái có trợ lực
1.1.1 Vai trò của trợ lực lái
Hệ thống trợ lực lái giúp giảm cường độ lao động và mệt mỏi cho người lái, đặc biệt là trên những chiếc xe có tốc độ cao, nâng cao tính an toàn khi gặp sự cố như nổ lốp Để cải thiện êm dịu chuyển động, các xe hiện đại thường sử dụng lốp bản rộng với áp suất thấp, tuy nhiên điều này yêu cầu lực lái lớn hơn Tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái có thể giảm lực lái nhưng lại làm khó khăn khi quay vòng gấp Do đó, việc sử dụng trợ lực lái là cần thiết để duy trì tính nhạy bén của hệ thống lái trong khi vẫn yêu cầu lực lái nhỏ.
Yêu cầu cơ bản đối với trợ lực lái:
- Đảm bảo tính tùy động
Trợ lực lái cần phải đảm bảo lực điều khiển trên vành tay lái đủ nhẹ để giảm bớt sức lao động của người lái, đồng thời vẫn phải tạo ra cảm giác điều khiển chính xác và an toàn.
- Khi hệ thống trợ lực lái hỏng thì hệ thống lái vẫn điều khiển được như hệ thống lái cơ khí thông thường;
- Kết cấu hệ thống trợ lực phải đơn giản, dễ chăm sóc bảo dưỡng, sửa chữa.
Các hệ thống lái có trợ lực được tổng kết tại bảng 1 và chia thành 2 nhóm chính:
+ Nhóm trợ lực thủy lực đơn thuần( HPS) : toyota collora altis 2.0 , hyundai hd 370 , honda cruze LTZ 1.8l , hyundai grand i10 1.2,
+ Nhóm trợ lực có điều khiển điện – điện tử : kia morning 2012 , toyota altis 1.8at 2015 , mazda 3 , chevrolet colorado , toyota vios g 2016 ,honda accord
Hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS-Hydraulic Power Steering)
Hệ thống lái trợ lực thủy lực là một cải tiến vượt bậc so với hệ thống lái cơ khí truyền thống, giúp giảm bớt nỗ lực của người lái khi điều khiển xe, mang lại cảm giác thoải mái hơn Tùy thuộc vào thiết kế và chế độ vận hành, hệ thống này có thể cung cấp tới 80% năng lượng cần thiết cho việc đánh lái, giúp người lái tiết kiệm năng lượng khi quay vòng Ngoài ra, hệ thống còn giảm thiểu va đập từ bánh xe lên vô lăng và nâng cao tính an toàn trong trường hợp bánh xe gặp sự cố, làm nổi bật những ưu điểm của hệ thống lái trợ lực thủy lực.
Hình 1.1 Bố trí hệ thống lái với trợ lực lái
Bộ tản nhiệt là một phần quan trọng trong hệ thống làm mát, giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho các linh kiện Bình chứa dầu trợ lực giữ vai trò cung cấp dầu cho hệ thống, đảm bảo hoạt động hiệu quả Bơm dầu trợ lực cung cấp áp lực cần thiết để vận hành các bộ phận khác Bộ phận cảm biến mô men cản quay điều khiển van trợ lực thủy lực giúp điều chỉnh lực hỗ trợ lái, mang lại trải nghiệm lái an toàn hơn Cuối cùng, thước lái và xylanh thủy lực là những thành phần thiết yếu giúp điều khiển chính xác hướng di chuyển của phương tiện.
Tỷ lệ trợ lực lái cần được điều chỉnh phù hợp với điều kiện di chuyển và góc đánh lái Cụ thể, khi xe di chuyển ở vận tốc thấp, cần nhiều trợ lực, trong khi ở tốc độ cao, trợ lực cần được hạn chế Tại vị trí vô lăng trung hòa (chạy thẳng), lượng trợ lực sẽ ít, và khi đánh lái xa khỏi vị trí trung hòa, tỷ lệ trợ lực sẽ tăng lên Do đó, hệ thống trợ lực thủy lực cần thiết kế để thay đổi tỷ lệ trợ lực dựa trên hai yếu tố chính: góc đánh lái và vận tốc xe.
Hệ thống lái trợ lực thủy lực hoạt động dựa vào thanh xoắn (torsion bar) trên trục lái, là bộ phận cảm biến mô men Khi góc đánh lái tăng, mô men xoắn cũng tăng, dẫn đến sự biến dạng của thanh xoắn và làm mở rộng cửa van dầu trợ lực, từ đó tăng áp lực dầu Khi vận tốc xe tăng, mô men cản tại bánh xe dẫn hướng giảm, dẫn đến giảm biến dạng thanh xoắn và độ mở van trợ lực, làm giảm lực trợ lực, hạn chế khả năng trợ lực khi tốc độ xe tăng lên một cách tự nhiên.
Hệ thống trợ lực lái mang lại cảm giác nhẹ nhàng khi lái xe, nhưng vẫn còn một số nhược điểm cần cải tiến Việc điều khiển các van dầu trợ lực thông qua thanh xoắn bị giới hạn, đặc biệt khi xe chạy ở tốc độ cao, khiến công suất bơm dầu tăng và áp lực dầu gia tăng, gây khó khăn trong việc hạn chế trợ lực và làm mất cảm giác lái Hơn nữa, bơm dầu hoạt động liên tục do được nối trực tiếp với động cơ, dẫn đến tổn hao năng lượng trong những tình huống không cần trợ lực.
Trên thị trường Việt Nam hiện nay, nhiều dòng xe được trang bị hệ thống lái giá rẻ, phù hợp với tốc độ chạy xe hạn chế dưới 120km/h.
Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử (EHPA)
Hệ thống lái trợ lực thủy lực là phiên bản cải tiến của hệ thống lái thủy lực truyền thống, phát triển từ thập kỷ 90 Nó bao gồm hai bộ phận chính là cơ cấu lái và dẫn động lái, nhưng có sự cải tiến đáng kể Điểm nổi bật của hệ thống này là thanh xoắn cảm biến mô men đánh lái, không trực tiếp điều khiển van trợ lực Độ biến dạng của thanh xoắn được chuyển thành tín hiệu điện gửi đến hộp MCU, nơi điều khiển trợ lực Hộp MCU tổng hợp các tín hiệu từ xe, tính toán và xác định tỷ lệ trợ lực, từ đó quyết định áp lực trợ lực lái.
Hệ thống lái trợ lực điện tử vượt trội hơn hệ thống lái trợ lực thủy lực nhờ vào dải làm việc đa dạng, phù hợp với nhiều tốc độ khác nhau, đặc biệt là ở tốc độ cao, mang lại cảm giác lái tốt hơn và sự thoải mái cho người điều khiển xe.
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử
Hình 1.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử (hãng BMW)
Hệ thống lái trợ lực điện tử (ESP)
Hệ thống lái trợ lực điện ra đời cùng thời điểm với hệ thống trợ lực lái thủy lực điều khiển điện tử, nhưng có nhiều ưu điểm vượt trội Khác với hệ thống thủy lực, hệ thống điện tử không sử dụng bơm thủy lực gắn với động cơ, giúp tiết kiệm công suất khi không cần trợ lực lái Hơn nữa, hệ thống này giảm thiểu ô nhiễm môi trường do không sử dụng dầu trợ lực Bên cạnh đó, kết cấu của hệ thống lái trợ lực điện tử cũng gọn nhẹ hơn, mang lại hiệu quả sử dụng tốt hơn cho người lái.
Cải tiến quan trọng của hệ thống lái là việc thay thế lực tác dụng từ bơm dầu trợ lực bằng động cơ điện, cho phép điều chỉnh chế độ trợ lực linh hoạt qua hộp điều khiển ECU Hộp điều khiển này được lập trình dựa trên thuật toán và mô hình toán học điều khiển trợ lực, với sự khác biệt tùy thuộc vào từng hãng xe Điểm chung của các hệ thống này là các đặc tính trợ lực được xây dựng dựa trên đặc tính cản từ mặt đường Cảm biến mô men cản trên thanh xoắn sẽ xác định mô men cản từ mặt đường, kết hợp với cảm biến vận tốc và các thông số xe, từ đó điều chỉnh tỷ lệ trợ lực thông qua việc điều khiển trực tiếp mô tơ điện.
Hình 1.5 Mô hình khảo sát hệ thống lái trợ lực điện a) Đặc tính trợ lực hệ thống lái trợ lực điện; b)Mô hình hệ thống lái trợ lực điện
Trên thị trường xe Việt Nam hệ thống lái trợ lực điện được trang bị cho các dòng xe hạng trung và một số xe hạng sang
* So sánh trợ lực lái điện với trợ lực lái thủy lực
Hệ thống HPS (Hệ thống trợ lực lái thủy lực) yêu cầu nguồn năng lượng riêng biệt, bao gồm bơm thủy lực, xi lanh, van và đường dầu Việc thiết kế HPS đòi hỏi khối lượng công việc lớn do số lượng thiết bị cần thiết, khiến việc lắp đặt trên xe nhỏ gọn trở nên khó khăn Thêm vào đó, HPS tiêu thụ năng lượng trong mọi hoạt động của xe.
Hệ thống điều khiển HPS yêu cầu độ chính xác cao trong chế tạo Khi xảy ra sự cố, lực lái của người điều khiển sẽ lớn hơn khi không có hệ thống trợ lực do lực cản của chất lỏng Việc sử dụng dầu trợ lực cũng là một nhược điểm, vì khi thay thế hoặc sửa chữa, lượng dầu thải ra có thể ảnh hưởng đến môi trường Đây là một vấn đề được các nhà sản xuất ôtô toàn cầu đặc biệt quan tâm.
Hệ thống trợ lực lái EPS sử dụng môtơ điện một chiều gắn trên hệ thống lái, bao gồm hai thành phần chính: trục lái và môtơ điện một chiều.
Khái quát hệ thống lái trợ lực điện
1.2.1 Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện
Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về tốc độ, chất lượng và giảm tiêu thụ năng lượng trong phương tiện, việc nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển điện tử là rất cần thiết Hai đề xuất quan trọng bao gồm việc áp dụng lôgíc toán học và hệ thống lái chuyên sâu, điều chỉnh trợ lực phù hợp với điều kiện giao thông và bề mặt đường, nhằm nâng cao cảm giác lái Khả năng phản ứng tức thời của trợ lực lái là yếu tố then chốt, giúp người lái chú ý đến sự biến đổi do phản lực lái gây ra Hệ thống này cung cấp thông tin quan trọng về vận tốc, gia tốc và phản lực lái, không chỉ cải thiện mối quan hệ giữa người lái và phương tiện mà còn tạo sự đồng bộ giữa cảm giác lái và hệ thống Đồng thời, chức năng tự động bù cho những biến đổi không đồng đều do xáo trộn cũng được giải quyết hiệu quả.
Trợ lực lái điện (EPS - Electric Power Steering) là hệ thống điện giúp giảm sức cản trong việc điều khiển lái bằng cách cung cấp dòng điện từ mô tơ điện đến hệ thống lái Hệ thống này bao gồm cảm biến tốc độ xe, cảm biến lái (mômen, vận tốc góc), và bộ điều khiển điện tử ECU, giúp tính toán chế độ điều khiển để điều chỉnh hoạt động của mô tơ trợ lực Các thành phần chính của trợ lực lái điện bao gồm mô tơ điện một chiều, các cảm biến, bộ điều khiển trung tâm (ECU), và hộp giảm tốc.
Mô tơ điện của trợ lực lái là loại mô tơ một chiều với nam châm vĩnh cửu, được kết nối với bộ truyền động của hệ thống trợ lực lái Mô tơ chấp hành này có chức năng tạo ra mô men trợ lực theo sự điều khiển của ECU, đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cần thiết.
Mô tơ phải đưa ra được mô men xoắn và lực xoắn mà không làm quay vô lăng.
Mô tơ phải có cơ cấu đảo chiều quay khi có sự cố xảy ra.
Những dao động của mô tơ và mô men xoắn, lực xoắn phải trực tiếp chuyển đổi thông qua vành lái tới tay người lái phải được cân nhắc.
Do vậy Mô tơ điện có các đặc điểm:
Nhỏ, nhẹ, và có kết cấu đơn giản.
Lực, mô men xoắn biến thiên nhỏ thông qua điều khiển.
Dao động và tiếng ồn nhỏ.
Lực quán tính và ma sát nhỏ. Độ an toàn và độ bền cao
* Bộ điều khiển trung tâm (ECU)
Bộ điều khiển trung tâm (ECU) nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin để điều khiển mô tơ.
Yêu cầu đối với ECU gồm có: Đảm bảo tính tiện nghi khi lái (chức năng điều khiển dòng điện mô tơ) Các chức năng này gồm có:
(1) Điều khiển được dòng điện cấp cho Mô tơ theo qui luật xác định
Tạo ra lực trợ lực tương ứng với dòng điện cung cấp cho mô tơ, điều này giúp điều chỉnh lực lái phù hợp với tốc độ xe và mô-men tác động lên vành lái, đảm bảo sự ổn định và an toàn trong toàn bộ dải tốc độ.
Giảm thiểu sự biến động của lực lái bằng cách bù dòng điện cấp cho Mô tơ tương ứng với sự biến động mô-men xoắn đầu vào
Khi ô tô di chuyển với tốc độ thấp, hệ thống trợ lực lái điện hỗ trợ việc quay trở lại vị trí thẳng của vô lăng sau khi đã thực hiện vòng quay, thông qua việc điều chỉnh dòng điện của mô tơ.
Khi ô tô di chuyển với tốc độ cao, hệ thống trợ lực lái giúp duy trì lực tác động ổn định lên vành lái trong quá trình quay vòng, chẳng hạn như khi chuyển làn Điều này được thực hiện bằng cách điều chỉnh dòng điện cung cấp cho mô tơ, giúp vành lái dễ dàng trở về vị trí thẳng.
(5) Tối đa dòng điện cấp cho mô tơ
Để bảo vệ ECU và mô tơ khỏi hư hỏng do quá tải, giới hạn dòng điện của mô tơ được tối ưu hóa ECU được trang bị mạch tự chuẩn đoán và sửa lỗi, giúp theo dõi sự sai lệch của các phần tử trong hệ thống Khi phát hiện sai lệch, ECU sẽ điều khiển các chức năng EPS tương ứng và cảnh báo cho người lái xe Hệ thống cũng lưu trữ thông tin về các sai lệch để đảm bảo tính đối thoại và kiểm tra với các hệ thống khác.
Các cảm biến trong hệ thống trợ lực lái điện có vai trò quan trọng trong việc cung cấp tín hiệu mô men lái, vận tốc chuyển động xe và tốc độ trục khuỷu động cơ Hiện nay, hầu hết các hệ thống sử dụng cảm biến mô men lái, có thể được chia thành hai loại chính: có tiếp điểm và không có tiếp điểm Những cảm biến này chịu ảnh hưởng bởi dịch chuyển dọc trục và lệch trục, điều này cần được chú ý để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Giảm tốc có nhiệm vụ tăng lực lái và truyền mô men trợ lực đến cơ cấu lái.
1.2.2 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện
Trợ lực lái được điều khiển bởi các bản đồ lưu trữ trong bộ nhớ của ECU EPS ECU có khả năng lưu trữ 16 bản đồ, và các bản đồ này sẽ được kích hoạt tại nhà máy dựa trên các yêu cầu cụ thể, chẳng hạn như trọng lượng của ô tô.
Sơ đồ khối nguyên lý trợ lực lái điện mô tả các thành phần chính trong hệ thống, bao gồm dòng cấp mô tơ, tốc độ mô tơ và mô men lái Hệ thống điều khiển dòng tối đa cho mô tơ và điều khiển bù rung động giúp đảm bảo hiệu suất tối ưu Bên cạnh đó, các chức năng điều khiển phục hồi và điều khiển chính đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì ổn định Hệ thống cũng quản lý dòng đích và hạn chế dòng cấp áp tối đa ra mô tơ, đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động.
Các bản đồ này được kích hoạt thông qua công cụ quét ECU hoặc hệ thống lái, đặc biệt sau khi bảo dưỡng hoặc thay thế ECU Đối với mỗi loại xe, cả hai bản đồ tương ứng cho xe hạng nặng và hạng nhẹ đều được lựa chọn.
Khái quát về sự ra đời và phát triển của hệ thống lái trợ lực điện (EPS).
Cấu tạo chung của hệ thống lái điện
Biết được ưu điểm của hệ thống lái điện (EPS) so với hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS).
Hệ thống lái điện hiện nay được áp dụng trên nhiều mẫu xe nổi tiếng như TOYOTA, HONDA, BMW, NISSAN, MAZDA và LEXUS Trong bài nghiên cứu này, tôi tập trung vào hệ thống lái điện của xe MAZDA CX-5, một mẫu xe nổi bật với công nghệ hiện đại và thiết kế mạnh mẽ MAZDA CX-5 tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến như động cơ xăng Skyactiv-G, hộp số tự động Skyactiv-Drive, và thiết kế thân xe Skyactiv-Body Đặc biệt, công nghệ khung gầm Skyactiv-Chassis không chỉ mang lại độ bền vững mà còn giúp giảm trọng lượng, cùng với hệ thống lái trợ lực điện có tỷ số truyền cao, tối ưu hóa khả năng kiểm soát cho người lái.
CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN
Giới thiệu chung về xe MAZDA CX-5
2.1.1 Lịch sử ra đời của MAZDA CX-5
Mazda CX-5 ra mắt lần đầu tiên vào năm 2011, dựa trên mẫu xe Mazda Minagi, nhằm thay thế dòng SUV Tribute Ngay lập tức, CX-5 đã giành được giải thưởng Xe hơi Nhật Bản của năm 2012-2013 và đạt doanh số ấn tượng tại thị trường Bắc Mỹ, cùng nhiều giải thưởng Green Car Mazda CX-5 là chiếc xe tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ SkyActiv, mang lại hiệu suất nhiên liệu tối ưu và đảm bảo an toàn.
Hình 2.1 Hình dáng ngoài xe MAZDA CX-5.
CX-5 là mẫu xe thương mại đầu tiên của Mazda ứng dụng ngôn ngữ thiết kế Kodo – Soul of Motion, hay còn gọi là "linh hồn của chuyển động" Thiết kế này thể hiện sự tinh tế và năng động, mang đến trải nghiệm lái xe đầy cảm hứng.
Mẫu concept Minagi và Shinari được giới thiệu vào năm ngoái với thiết kế khí động lực học tối ưu, giúp giảm lực cản gió, tạo cảm giác chiếc xe luôn chuyển động Điểm nổi bật của ngôn ngữ thiết kế mới là mũi xe nhô lên và phong cách năng động, mang lại cảm giác sống động và nhanh nhẹn CX-5 có chiều dài cơ sở 2.6m (ngắn hơn CX-7 5cm) và rộng 1.8m, với hình dáng thon gọn nhưng chắc chắn, nhẹ hơn đàn anh CX-7 Xe được trang bị động cơ xăng SKYACTIV-G 2.0L DOHC.
Động cơ 16 van với 4 xylanh và hệ thống van biến thiên VVT của Mazda sản sinh công suất cực đại 155 mã lực tại 6.000 vòng/phút và momen xoắn cực đại 203Nm tại 4.000 vòng/phút Đây là động cơ mới nhất với tỉ số nén 13:1, kết hợp công nghệ phun xăng trực tiếp và đầu kim phun làm từ hợp kim nhôm siêu nhẹ.
Xe được truyền động bằng hộp số tự động 6 cấp tiêu chuẩn (Có ứng dụng cả công nghệ SKYACTIV).
2.1.2 Thông số kỹ thuật của xe MAZDA CX-5
Hình dáng tổng thể xe MAZDA CX-5
Hình 2.2 Hình dáng tổng thể xe ô tô MAZDA CX-5.
Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của xe MAZDA CX-5.
Loại xe Mazda CX-5 2WD Mazda CX-5 4WD
Dáng xe Gầm cao 5 chỗ Gầm cao 5 chỗ
Xăng, SkyActiv I4 DOHC 16 van với 4 xylanh
Xăng, SkyActiv I4 DOHC 16 van với 4 xylanh
Công suất cực đại 155 mã lực, tại 6.000 vòng/phút
155 mã lực, tại 6.000 vòng/phút
Momen xoắn cực đại 203Nm, tại 4.000 vòng/ phút
Hộp số Tự động 6 cấp Tự động 6 cấp
Kiểu dẫn động Cầu trước Dẫn động 4 bánh
Tốc độ cực đại 260km/h 260km/h
Mức tiêu hao nhiên liệu 7l/100km 7.50l/100km
Thể tích thùng nhiên liệu 56L 58L
Chiều dài cơ sở (mm) 2700 2700
Chiều rộng cơ sở trước
Chiều rộng cơ sở sau
Khoảng cách giữa hai đường tâm trục (mm) 1300 1300
Bán kính quay vòng tối thiểu (mm) 5600 5600
Hệ thống treo trước McPherson McPherson
Hệ thông treo sau Đa liên kết Đa liên kết
Hệ thống phanh trước Đĩa tản nhiệt Đĩa tản nhiệt
Hệ thống phanh sau Đĩa tản nhiệt Đĩa tản nhiệt
Mâm xe Đúc hợp kim nhôm 19” Đúc hợp kim nhôm 19” Đời xe 2014 2014
Chất liệu ghế Da Da
Chỉnh điện ghế Ghế lái chỉnh điện Ghế lái chỉnh điện
Màn hình DVD Có Có
Nút điều khiển trên tay lái Điều khiển hệ thống giải trí Điều khiển hệ thống giải trí
Cửa sổ trời 1 cửa sổ trời 1 cửa sổ trời
Gương chiếu hậu chỉnh điện Chỉnh, gập điện Chỉnh, gập điện
Star stop engine Có Có
Số lượng túi khí 6 túi khí 6 túi khí
Hệ thống phân bố lực phanh EBD Có Có
Cảm biến lùi Có Có
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của EPS
Có hai kiểu trợ lực điện tùy thuộc vào vị trí đặt hộp giảm tốc: kiểu thứ nhất là hộp giảm tốc được đặt trực tiếp trên trục lái ngay dưới vành lái, trong khi kiểu thứ hai là hộp giảm tốc tích hợp vào cơ cấu lái, thường là loại bánh răng – thanh răng, và được đặt trực tiếp trên thanh lái ngang.
2.2.1 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 1
Hệ thống trợ lực lái điện trên xe Kia Morning 2009 và Toyota Vios 2008 bao gồm một mô tơ điện trợ lực cùng với cơ cấu giảm tốc trục vít-bánh vít, được lắp đặt ở trục lái chính, trước đoạn các đăng Hệ thống này còn có cảm biến mô men lái và bộ điều khiển điện tử của trợ lực lái điện (EPS ECU) Cấu tạo hộp giảm tốc được minh họa trong hình 2.2.
Hình 2.1 Trợ lực lái điện với moto trợ lực trên trục lái
1- moto; 2- cảm biến mômen; 3- trục lái; 4- trục vít - bánh vít; 5- cơ cấu lái trục răng - thanh răng; 6- ly hợp điện từ
Hình 2.2 Hộp giảm tốc dùng cho trợ lực lái kiểu 1 1-vòng bi; 2- trục vít; 3- vỏ trục lái; 4- khớp nối; 5- roto; 6- stator; 7- trục môtơ; 8- trục lái chính; 9- bánh vít
Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống thể hiện trên hình 2.3
Hệ thống điều khiển theo sơ đồ tổng quát trong hình 2.3 cho thấy các tín hiệu đầu vào của EPS ECU được phân chia thành 4 nhóm tín hiệu chính.
Sơ đồ trợ lực lái kiểu 1 (Hình 2.3) bao gồm các thành phần chính như tín hiệu cảm biến mô men số 1 và số 2, cùng với các giắc nối đa năng và các thiết bị quan trọng khác như táp lô, ECU ABS+TRC, cảm biến tốc độ ô tô, ECU mô tơ, cảm biến vị trí trục khuỷu, đèn báo, mô tơ trợ lực và ECU EPS Các giắc kết nối dữ liệu số 1 và số 2 cũng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống này.
Bước 1 Nhóm tín hiệu (2 hoặc 4 tín hiệu) từ cảm biến mômen lái
Tín hiệu vận tốc chuyển động ô tô có thể được gửi trực tiếp đến ECU EPS hoặc thông qua ECU truyền lực, mạng điều khiển vùng (CAN - Controller Area Network) và các giắc nối kết nối với ECU EPS.
Tín hiệu tốc độ mô tơ, được biểu diễn bằng xung từ cảm biến trục khuỷu, được gửi qua ECU động cơ và mạng CAN đến ECU EPS.
Bước 4: Sử dụng giắc kết nối dữ liệu DLC3 để nhóm dữ liệu cài đặt và tra cứu thông tin làm việc của hệ thống, đồng thời kiểm tra và báo lỗi hệ thống.
Hình 2.4 Bố trí các cụm và Taplô thể hiện đèn báo lỗi P/S
1- Đèn báo; 2-EPS ECU; 3- ECU Mô tơ ; 4- Bảng táp lô;5- Trục lái(cảm biến mô men, Mô tơ điện 1 chiều,cơ cấu giảm tốc);6-ECU điều khiển trượt
Những sự cố trong quá trình vận hành hệ thống được ghi lại trong bộ nhớ của EPS ECU và cảnh báo bằng đèn P/S trên Bảng táp lô 4 ( Hình 2.4).
2.2.2 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 2
Kiểu này có 2 cách bố trí mô tơ trợ lực:
Thứ nhất là loại môtơ chế tạo rời lắp với trục bánh răng của cơ cấu lái ( hình 2.5) sử dụng trên xe Toyota Lexus.
Môtơ trợ lực lái liền khối là loại môtơ được chế tạo kết hợp với cơ cấu lái, thường thấy trên xe BMW Loại môtơ này không chỉ là một phần của hệ thống lái mà còn mang lại sự gọn gàng cho thiết kế, mặc dù chi phí của hệ thống này tương đối cao Hiện nay, phương án này cũng đang được áp dụng cho dòng xe Lexus từ năm 2006.
Hình 2.5 Môtơ trợ lực lắp rời trên cơ cấu lái 1- Khớp cầu; 2- Chụp cao su; 3- Thanh lái; 4- Mô tơ; 5- Giắc điện;
Mô tơ được cấu tạo với phần kéo dài của thanh răng 13 được chế tạo dưới dạng trục vít, kết nối với đai ốc 7 Đai ốc này liên kết cứng với rôto 10 của mô tơ trợ lực lái thông qua các viên bi tuần hoàn 9.
Hình 2.6 Sơ đồ trợ lực lái điện trên cơ cấu lái 1- Cảm biến mô men; 2- Vành tay lái; 3- Cảm biến góc quay; 4-
Mô tơ trợ lực; 5- Tăng điện thế.
Hình 2.7 Cụm mô tơ và trục vít, thanh răng và cảm biến góc quay
1-Cảm biến mô men; 2- Stator; 3- Cuộn dây; 4- Bi cầu; 5- Giắc điện;
6- Gioăng làm kín; 7- Đai ốc; 8-Chốt ; 9- Bi cầu; 10- Rô to; 11- Nam châm; 12- Vỏ thanh răng; 13- Thanh răng của cơ cấu lái; 14- Vòng bi
Cảm biến mô men là thiết bị không tiếp điểm được lắp đặt trên trục lái, như thể hiện trong hình 2.8 Nó có chức năng gửi tín hiệu giá trị mô men về ECU EPS để điều khiển chế độ trợ lực Dựa trên tín hiệu này, ECU EPS sẽ tính toán chế độ trợ lực theo chương trình đã được lập trình sẵn và điều khiển mô tơ trợ lực thông qua chuỗi xung, tạo ra các mức điện áp khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu trợ lực mạnh hay yếu.
Trong hệ thống điều khiển EPS, để nâng cao độ nhạy chấp hành và giảm kích thước, trọng lượng của mô tơ điều khiển, ECU được trang bị mạch tăng thế, giúp nâng điện áp điều khiển lên gấp đôi, đạt 24V.
Hình 2.8 Cụm mô tơ và trục vít, thanh răng và cảm biến góc quay
1- Trục bánh răng của cơ cấu lái; 2- Thanh xoắn; 3- Trục vào; 4- Thanh răng; 5- Cuộn phân tích 1; 6- Cuộn phân tích 2.
Các tín hiệu từ động cơ và hệ thống phanh được truyền qua mạng CAN đến EPS ECU, trong khi tín hiệu từ các cảm biến khác được gửi trực tiếp đến EPS ECU EPS ECU sẽ thực hiện tính toán và phát lệnh điều khiển cho mô tơ lực, trong đó tín hiệu từ cảm biến mômen đóng vai trò quan trọng nhất.
Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện
sử lý thông tin và quyết định vòng quay của môtơ trợ lực.
Trong hệ thống lái trợ lực điện – điện tử, các cảm biến quan trọng bao gồm cảm biến mômen lái, cảm biến tốc độ đánh lái (tốc độ quay vành lái) và cảm biến tốc độ ô tô Những cảm biến này đóng vai trò thiết yếu trong việc cải thiện hiệu suất lái xe và đảm bảo an toàn cho người điều khiển.
2.3.1 Cảm biến tốc độ đánh lái có 2 loại:
Máy phát điện được dẫn động từ trục lái qua các cặp bánh răng tăng tốc, giúp tăng tốc độ quay và tạo ra điện áp một chiều tuyến tính theo tỷ lệ với tốc độ quay của trục lái Tín hiệu phát ra từ máy phát sẽ được hiệu chỉnh và khuyếch đại thông qua một bộ khuyếch đại.
Cảm biến tốc độ đánh lái bao gồm nhiều thành phần quan trọng như trục răng, biến thế vi sai, mạch giao diện và trục vào Các bộ phận khác như thanh xoắn, bánh răng trung gian, mô tơ, cơ cấu cam, lõi thép trượt và cánh cũng đóng vai trò thiết yếu trong việc truyền tín hiệu và đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống.
Loại cảm biến tốc độ đánh lái loại hiệu ứng Hall (Hình 2.10):
Cảm biến dạng xung số có cấu tạo đơn giản và dễ lắp đặt, vì vậy chúng được sử dụng phổ biến trên các xe hiện đại ngày nay.
Cấu tạo của cảm biến gồm 1 rôto nam châm nhiều cực gắn với trục lái Một
IC Hall được lắp đặt đối diện với vành nam châm, cách nhau từ 0,2 đến 0,4 mm Cảm biến hoạt động với nguồn điện một chiều 12V Khi người lái đánh tay lái, vành nam châm quay, tạo ra từ trường tác động lên IC Hall, từ đó sinh ra chuỗi xung vuông từ 0V đến 5V Số lượng xung tăng theo góc quay của trục lái Tín hiệu này sau đó được gửi về ECU EPS để phân tích, xác định góc quay và tốc độ đánh lái.
Cảm biến tốc độ đánh lái (góc đánh lái) loại Hall bao gồm các thành phần chính như vỏ, rô to nam châm, ổ bi, IC Hall, giắc điện và nhựa từ tính Hệ thống này hoạt động dựa trên nguyên lý cảm biến Hall, giúp đo lường chính xác góc đánh lái của xe.
2.3.2 Cảm biến mômen lái có 3 loại:
Loại lõi thép trượt ( Hình 2.11):
Gồm 1 lõi thép được lắp lỏng trượt trên trục lái, trên đó có 1 rãnh chéo, rãnh này sẽ được lắp với 1 chốt trên trục lái Phía ngoài lõi thép là 3 cuộn dây quấn: 1 cuộn sơ cấp và 2 cuộn thứ cấp Cuộn sơ cấp được cấp 1 nguồn điện xoay chiều tần số cao Tùy thuộc vào vị trí của lõi thép mà suất điện động cảm ứng ra trong hai cuộn dây thứ cấp khác nhau Tín hiệu của 2 cuộn thứ cấp được chỉnh lưu và đưa về mạch so sánh để biến đổi thành điện áp tuyến trong van trợ lực thủy lực loại van xoay)
Ba trạng thái của rãnh chéo, chốt và lõi thép được thể hiện tương ứng với các trường hợp quay vòng phải, vị trí trung gian và quay vòng trái.
Cảm biến mômen lái loại lõi thép trượt có ba vị trí làm việc chính: lái phải, trung gian và lái trái Sơ đồ đặc tính của cảm biến này bao gồm cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp, giúp xác định chính xác mômen lái trong quá trình điều khiển.
Loại lõi thép xoay ( hình 2.12):
Trục vào và trục ra được kết nối qua một thanh xoắn, với trục vào gắn liền với phần trên trục lái và trục ra nối tiếp đến cơ cấu lái Trên trục vào có vành cảm ứng số 1 với các rãnh để kết nối với răng của vành cảm ứng số 2, trong khi vành cảm ứng số 3 cũng được trang bị các răng và rãnh trên trục ra Ngoài các vòng cảm ứng, hệ thống còn có các cuộn dây được phân chia thành cuộn dây cảm ứng và cuộn dây bù Sơ đồ nguyên lý của cảm biến cùng với các đặc tính được trình bày trong hình 2.12.
Cảm biến mô men lái loại lõi thép xoay được lắp đặt tại vị trí cụ thể trong hệ thống lái, bao gồm các thành phần như cảm biến mô men, trục lái chính, bộ giảm tốc và vô lăng Các vành phát hiện và cuộn dây bù đóng vai trò quan trọng trong việc cảm nhận và xử lý tín hiệu, giúp nâng cao hiệu suất và độ chính xác của hệ thống lái Hệ thống này bao gồm nhiều trục, bao gồm trục sơ cấp và trục thứ cấp, cùng với các vành cảm ứng, tạo nên một cấu trúc hoàn chỉnh để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả.
Từ trục lái; 12- Từ cơ cấu lái; 13-Vành cảm ứng 2
Hình 2.13 Cấu tạo cảm biến mômen lái loại 4 vành dây
1-Vành 2; 2-Thanh xoắn; 3- Vành 1; 4- Trục vào;5- Vành 1(phần Stator); 6- Vành 2(Stator);7- Trục ra
Cảm biến gồm 2 phần: định hình
Phần rôto của hệ thống bao gồm hai vành dây: một vành gắn với trục răng và vành còn lại gắn với các đăng trục lái Hai vành này có khả năng xoay lệch nhau một góc tương ứng với góc xoắn của thanh xoắn, khoảng 7 độ 58 phút.
Sơ đồ bố trí các cuộn dây và xung của cảm biến được trình bày trên hình 2.14
Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý và xung của cảm biến mômen lái loại 4 vành dây 2.3.3 Cảm biến tốc độ ôtô:
- Loại công tắc lưỡi gà
- Loại mạch từ trở MRE
Loại công tắc lưỡi gà (Hình 2.15):
Gồm 1 tiếp điểm lá đặt trong một ống thủy tinh nhỏ và đặt cạnh một mâm nam châm quay Mâm nam châm được dẫn động bởi dây côngtơmét
Khi ô tô di chuyển, bánh vít-trục vít ở trục thứ cấp hộp số sẽ làm cho dây côngtơmét quay, từ đó quay mâm nam châm Từ trường của nam châm kích hoạt công tắc lưỡi gà, đóng và mở theo nhịp quay của mâm nam châm, tạo ra chuỗi xung vuông Cảm biến này thường được lắp đặt ngay sau công tơ mét trên bảng táplô của ô tô.
Hình 2.15 Cảm biến loại công tắc lưỡi gà 1- Nối với cáp đồng hồ tốc độ; 2- Nam châm; 3- Công tắc lưỡi gà a Loại từ - điện (Hình 2.16):
Hình 2.16 Cảm biến loại từ điện 1- Rô to; 2- Cảm biến tốc độ; 3- Trục thứ cấp
Gồm 1 cánh phát xung được lắp ở trục thứ cấp hộp số và 1 cuộn phát xung với 3 phần tử: Lõi thép, nam châm và cuộn dây Được đặt cách cánh phát xung một khe hở 0,5 ÷ 1,0 mm Mỗi lần cánh phát xung lướt qua đầu cuộn phát xung thì ở cuộn dây sẽ cảm ứng ra 1 cặp. Được lắp ngay sau đồng hồ côngtơmét Nó gồm 1 cánh xẻ rãnh được dẫn động quay từ dây côngtơmét Cánh xẻ rãnh quay giữa khe của đèn LED và phototransittor ( Tranzito quang) Tốc độ quay của cánh sẻ rãnh tỉ lệ với tốc độ ô tô và lần lượt che và thông luồng ánh sáng từ đèn LED sang tranzito quang để tạo nên chuỗi xung vuông 0V– 5V tỷ lệ với tốc độ quay của trục thứ cấp hộp số phản ảnh tốc độ ôtô.
Hình 2.17 Cảm biến loại quang điện 1- Nối với cáp đồng hồ tốc độ; 2- Tranzito; 3- Cặp quang điện; 4- Bánh xe có khía rãnh
Loại mạch từ trở MRE (Hình 2.18):
Cảm biến được lắp đặt ở trục thứ cấp của hộp số, bao gồm một vòng nam châm nhiều cực Khi vòng nam châm quay, từ trường sẽ tác động lên mạch từ trở MRE, tạo ra các xung xoay chiều tại hai đầu mút của cảm biến.
Điều khiển động cơ điện
2.4.1 Vấn đề điều khiển mô tơ điện trợ lực
Theo thông số điều khiển môtơ trợ lực lái có thể được điều khiển theo 2 cách:
Mặt khác, có hai chế độ điều khiển mô tơ: ở vận tốc thấp và ở vận tốc cao của ô tô.
Trong phương pháp điều khiển điện áp, tốc độ quay và mômen của môtơ trợ lực được điều chỉnh chủ yếu dựa vào tín hiệu từ cảm biến mômen lái và cảm biến tốc độ đánh lái.
Phương pháp này sử dụng các thành phần như VM1 = R.i = kT.TM, trong đó kT là hệ số tỷ lệ cố định Mômen được tính toán từ tín hiệu đầu ra của cảm biến mômen và điện áp thành phần của motor (VM2 = k.N) Tốc độ của motor được xác định dựa trên tín hiệu đầu ra θ1 từ cảm biến vận tốc góc của bánh lái Hai điện áp thành phần được đưa vào và lấy ra trong quá trình này.
Hình 2.19 Sơ đồ mô phỏng quá trình điều khiển môtơ trợ lực lái theo phương pháp điều khiển điện áp
A- Hệ thống điều khiển; B- Hệ thống cảm biến; C- Hệ thống lái 1- Cảm biến tốc độ xe; 2- Cảm biến tốc độ đánh lái; 3-Cảmbiến mô men;4-
Vành lái; 5- Thanh xoắn; 6- Mô tơ DC; 7- Bánh xe
Phương pháp điều khiển dòng điện ( Curent Control Method)
Trong phương pháp này, dòng điện cung cấp cho mô-tơ được điều chỉnh sao cho mô-men ra của mô-tơ tương ứng với tín hiệu tốc độ phản hồi từ cảm biến tốc độ.
Hình 2.20 Sơ đồ mô phỏng quá trình điều khiển môtơ 1- Vành tay lái; 2- Thanh xoắn; 3- Mô tơ trợ lực; 4- Tải; 5- Bộ bù;
6- Mạch phản hồi dòng; 7- Tốc độ xe
Hai phương pháp điều khiển dựa trên mối quan hệ giữa các thông số của mô tơ Trong mạch tương đương của mô tơ, mối liên hệ giữa điện áp cực Vm, trở kháng L, điện trở R, sức điện động cố định K, tốc độ quay vòng N, cường độ dòng điện i và thời gian t được thể hiện qua một công thức cụ thể.
Trong đó cường độ dòng điện i tỉ lệ với mômen quay của môtơ Tm.
Khi ôtô di chuyển với vận tốc thấp, việc điều khiển thông thường được áp dụng để đảm bảo hiệu suất Giá trị của (R.i+k.N) đóng vai trò quan trọng, giúp điều chỉnh động cơ nhằm đạt được vận tốc phản hồi tốt cho hệ thống lái Điều này mang lại những tính năng tiện lợi cho người lái, cải thiện trải nghiệm điều khiển.
Hình 2.21 Mạch tương đương của môtơ
Khi ôtô đang chạy ở vận tốc cao thì có thể tiếp tục sử dụng hai loại điều khiển:
+ Một là: Điều khiển ngược, giá trị (k.N) được lấy giá trị nhỏ hơn do mômen chống rung thường tỉ lệ với với tốc độ động cơ được phát ra
+ Hai là: Điều khiển chống rung, mômen môtơ sinh ra sẽ ngược chiều với chiều quay của môtơ với Vm = 0 khi vành lái được tự do.
2.4.2 Các mạch điều khiển động cơ Động cơ điện dùng trong hệ thống trợ lực là loại động cơ điện một chiều dùng nguồn điện trực tiếp từ ắc quy của xe Do chế độ làm việc thay đổi liên tục, thích nghi với các điều kiện khác nhau của đường, tốc độ xe… do đó đặc tính của nó cũng được thay đổi theo để đáp ứng yêu cầu của hệ thống lái như tốc độ đánh lái, mômen cần cung cấp, công suất sinh ra, mômen khi đảo chiều, thời gian trễ khi đảo chiều động cơ…
Do vậy mạch điều khiển động cơ bao gồm:
- mạch điều khiển tốc độ
- mạch điều khiển chiều quay…
Trong hệ thống tự động điều chỉnh động cơ điện, việc đo lường các tham số điều chỉnh như điện áp, dòng điện, tốc độ và mô-men là bước đầu tiên quan trọng.
Độ chính xác của các bộ đo lường ảnh hưởng lớn đến chất lượng điều chỉnh, vì chúng có nhiệm vụ đo lường để điều khiển hệ thống Yêu cầu không bị trễ và không có thành phần dao động ký sinh là rất quan trọng Hơn nữa, các thiết bị cần phải không bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngoài như nhiệt độ, tần số và điện áp Trong thực tế, luôn tồn tại sai số trong các bộ phận đo lường, và những sai số này chủ yếu được chia thành hai loại.
Khi không đáp ứng được yêu cầu về tỷ lệ, gọi là sai số tĩnh, thì hàm truyền của nó sẽ bị ảnh hưởng bởi khâu quán tính bậc một, dẫn đến sai số động.
Sai số xoay chiều thường xuất hiện ở đầu ra của bộ đo lường, có thể do nhiễu xoay chiều với tần số không đổi hoặc thay đổi Điều này đặc biệt quan trọng khi thực hiện đo lường dòng điện một chiều.
Khuyếch đại từ sử dụng dòng một chiều chạy qua cuộn điều khiển để tạo ra tín hiệu điện áp xoay chiều Để tách tín hiệu này, bộ chỉnh lưu được áp dụng, giúp biến đổi tín hiệu ra tỷ lệ với dòng một chiều.
Hình 2.22 Mạch đo dòng điện một chiều
Mạch đo dòng một chiều trong hình 2.22 sử dụng hai khuyếch đại từ để phân biệt cực tính Điện áp đầu ra của mạch được xác định bằng tổng điện áp đầu ra của từng khuyếch đại từ, trong khi bộ lọc đầu ra được thiết kế để đạt giá trị sai lệch cực tiểu.
b, Mạch điều chỉnh mômen động cơ
Mômen là đại lượng cần điều chỉnh theo yêu cầu, có thể giữ mômen không đổi hoặc thay đổi theo quy trình đã định sẵn Các đại lượng liên quan như dòng điện và tốc độ từ thông trong mạch điều chỉnh mômen cũng được coi là những yếu tố điều chỉnh quan trọng.
Tín hiệu điện từ cảm biến điện thế được khuếch đại theo dòng điện, với dòng điện cao yêu cầu cản lớn và trợ lực lớn, dẫn đến mômen động cơ phải tăng Chương trình mômen của hệ chuyển động được thiết lập dựa trên nguyên tắc này.
Md: momen động cơ điện cần có
M: momen mà nó sinh ra
Khi xem xét tốc độ của xe, cần lưu ý rằng khi tốc độ cao, mô-men xoắn của động cơ trợ lực phải nhỏ, trong khi ở tốc độ thấp, mô-men xoắn này cần lớn hơn Một trạng thái quan trọng trong quá trình hoạt động là khi động cơ điện dừng lại với V = 0 và E = 0, lúc này lực giữ lại trên vành tay lái sẽ tạo cảm giác cho người lái về việc đánh lái.
KẾT CẤU TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN XE MAZDA CX-5
Các thông số cơ bản của hệ thống lái điện
3.1.1 Tỷ số truyền của hệ thống lái điện
Hệ thống lái điện là cơ cấu truyền động từ vành tay lái đến đòn chuyển hướng tại bánh xe dẫn hướng, cho phép điều khiển chính xác phương hướng của xe Trong hệ thống này, có thể phân biệt các tỷ số truyền khác nhau, ảnh hưởng đến hiệu suất và cảm giác lái.
Tỷ số truyền của dẫn động lái (i d) là yếu tố quan trọng trong việc xác định hiệu suất của hệ thống lái Khi các bánh dẫn hướng xoay, độ dài cánh tay đòn của các thanh và đòn trong dẫn động lái sẽ thay đổi Mặc dù tỷ số truyền phụ thuộc vào sơ đồ động học, nhưng thường không có sự biến đổi lớn trong các kiểu dẫn động lái hiện nay Giá trị tỷ số truyền thường dao động trong khoảng i d = 0,85 ÷ 1,1, với lựa chọn phổ biến là i d = 1,1.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái (iω) là tỷ số giữa góc quay của vành tay lái và góc quay của đòn lắc chuyển hướng, có thể có giá trị cố định hoặc thay đổi khi vành tay lái quay khỏi vị trí trung gian Đối với ô tô du lịch, tỷ số truyền iω dao động từ 12 đến 20, trong khi ô tô tải có tỷ số từ 16 đến 32 Chúng ta chọn iω = 20 cho ô tô du lịch.
Tỷ số truyền của mô tơ điện ( i đ ) : Mô tơ điện được trang bị vào trục lái với kết cấu trục vít - bánh vít Ta lấy i đ = 15.
Tỷ số truyền theo góc của hệ thống lái ( i g ): Là tỷ số truyền của góc quay vành tay lái chia cho góc quay của bánh dẫn hướng. i g = i ω i d (3-1)
Thay các giá trị vào (3-1) ta có tỷ số truyền của hệ thống lái: i g = 20.1,1 = 22
3.1.2 Điều kiện không trượt khi quay vòng Để các bánh xe ôtô không bị trượt khi quay vòng thì các đường thẳng đi qua trục các bánh xe phải cắt nhau tại một điểm Điểm này được gọi là tâm quay vòng tức thời của xe.
Hình 3.1 minh họa sơ đồ mô phỏng bán kính quay vòng của xe MAZDA CX-5 2WD Đối với mẫu xe này, tâm quay vòng O được xác định nằm trên đường tâm của cầu sau, điều này ảnh hưởng đến khả năng điều khiển và linh hoạt khi di chuyển.
Hình 3.2 Sơ đồ động học của xe MAZDA CX-5 2WD. α , β : Góc quay của các bánh xe dẫn hướng phía ngoài và phía trong.
B: Khoảng cách giữa hai đường tâm trục.
L: Chiều dài cơ sở của xe.
R: Bán kính quay vòng của xe. Để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng cần thỏa mãn: cot α - cot β = B L (3-2)
Tương tự ta có : cot α = cot β + B L = R−
Hình 3.3 Các yếu tố góc đặt bánh xe.
Góc đặt bánh xe gồm 5 yếu tố sau đây:
Góc nghiêng dọc (góc caster)
Góc nghiêng của trụ xoay đứng (góc gingpin)
Độ chụm của các bánh xe (góc chụm)
Góc đặt bánh xe đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo xe vận hành ổn định trên đường thẳng và khi vào cua, đồng thời giúp phục hồi khả năng chạy thẳng Ngoài ra, góc này còn có tác dụng làm giảm chấn động từ bánh xe truyền đến hệ thống treo Nếu điều chỉnh góc bánh xe không đúng, sẽ dẫn đến tình trạng lái không ổn định, khả năng trả lái kém trên đường vòng và tuổi thọ của lốp xe sẽ bị giảm sút.
Góc doãng là góc mà bánh xe nghiêng về bên phải hoặc bên trái so với mặt đường thẳng Khi đầu trên của bánh xe nghiêng ra ngoài, ta có góc doãng dương; ngược lại, nếu đầu trong của bánh xe nghiêng vào trong xe, ta có góc doãng âm.
Số đo được tính bằng độ và gọi là góc doãng của bánh xetrước.
- Tác dụng của góc doãng dương:
Giảm tải theo phương thẳng đứng là một yếu tố quan trọng trong thiết kế trục và cam quay Khi góc doãng bằng không, tải trọng tác dụng sẽ đặt vào giao điểm giữa đường tâm lốp và trục, dẫn đến nguy cơ cong vênh cho trục và cam quay Tuy nhiên, việc điều chỉnh góc doãng sang dương sẽ giúp tải tác dụng chuyển vào phía trong của trục, ký hiệu F, từ đó giảm lực tác động lên trục và cam quay, cải thiện độ bền và hiệu suất hoạt động.
Để ngăn ngừa sự tụt bánh xe, lực phản lực F có độ lớn tương đương với tải trọng xe, tác động vuông góc với mặt đường Lực này được phân tích thành hai thành phần: F1 vuông góc với đường tâm trục và F2 song song với đường tâm trục Lực F2 có tác dụng đẩy bánh xe vào trong, ngăn cản hiện tượng tụt khỏi trục Do đó, ổ bi trong cần phải lớn hơn ổ bi ngoài để chịu được tải trọng này.
Hình 3.5 Tác dụng của góc doãng dương.
Ngăn chặn góc doãng âm không mong muốn do tải trọng: Khi xe được chất đầy hàng hóa, các bánh xe có xu hướng nghiêng vào trong do sự biến dạng của hệ thống treo và các bạc liên quan Việc tạo ra góc doãng dương là cần thiết để khắc phục hiện tượng này.
Giảm lực đánh tay lái là một yếu tố quan trọng khi bánh xe quay sang phải hoặc trái quanh trục quay đứng Khi khoảng lệch lớn, momen quanh trục quay đứng tăng lên do sức cản lăn của lốp, dẫn đến việc tăng lực cần thiết để đánh tay lái.
Do đó khi khoảng cách nàynhỏ thì giảm lực đánh tay lái.
- Tác dụng của góc doãng âm:
Khi một tải trọng thẳng đứng tác động lên bánh xe nghiêng, sẽ sinh ra một lực ngang gọi là “lực đẩy ngang” Lực này hướng vào trong với bánh xe có camber âm và ra ngoài khi bánh xe có camber dương Khi xe di chuyển trên đường vòng, lực ly tâm khiến xe nghiêng ra ngoài, làm cho camber của lốp xe tăng lên, dẫn đến việc giảm lực quay vòng.
Nếu xe có góc camber âm, bánh xe sẽ không bị nghiêng dương khi vào đường vòng, giúp duy trì lực quay vòng thích hợp.
Hình 3.6 Tác dụng của góc doãng âm.
Góc camper có thể được đặt bằng không để ngăn ngừa mòn không đều của lốp Việc thiết lập góc camper dương hoặc âm đều có thể dẫn đến mòn lốp nhanh chóng, do lốp bị nghiêng khi tiếp xúc với mặt đường, gây áp lực tập trung vào một bên lốp.
3.1.5 Góc nghiêng dọc (góc caster)
Góc nghiêng dọc là sự nghiêng của trục xoay so với đường thẳng vuông góc với mặt đường, có thể phân loại thành độ nghiêng dọc dương và âm Độ nghiêng dọc dương xảy ra khi đầu trên trục xoay nghiêng ra phía sau bánh xe, trong khi độ nghiêng dọc âm xuất hiện khi đầu trên nghiêng về phía trước bánh xe Nếu khớp nối hình cầu phía trên nằm sau đường thẳng vuông góc với mặt đường, ta có độ nghiêng dọc dương, ngược lại, nếu nó nằm trước đường thẳng này, ta có độ nghiêng dọc âm Khi cả hai khớp nối hình cầu trên và dưới đều nằm trên đường thẳng đứng, góc nghiêng dọc của trục xoay sẽ là số không.
Hình 3.7 Góc nghiêng dọc dương.
1- Đường tìm trục xoay; 2- Góc nghiêng dọc dương;
3- Đường thẳng góc mặt đất; 4- Khớp hình cầu; 5- Phía trước xe
Xác định momen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng
Momen cản quay vòng là yếu tố quan trọng nhất khi thực hiện quay vòng ô tô tại chỗ Trong tình huống này, momen cản quay vòng bao gồm cả momen được tạo ra từ lực cản lăn.
M 1 , momen cản của các phản lực ngang ở vết tiếp xúc M 2 và momen ổn định các bánh xe dẫn hướng M 3.
Sơ đồ tính toán momen cản quay vòng do lực cản lăn được thể hiện trong Hình 3.16 Hệ số cản lăn f dao động từ 0,015 đến 0,018, áp dụng cho mặt đường nhựa tốt, theo thông tin trong Bảng II-1 trang 54 của tài liệu Lý thuyết ô tô máy kéo.
G bx – Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng;
G 1 – Trọng lượng phân bố lên cầu trước
Trọng lượng toàn tải P tt = 1968.9,8286,4 (N)
Thay vào (3-6) ta được: G bx = 0,5.9643,2 = 4821,6 (N) a – Cánh tay đòn, có thể xác định a theo công thức gần đúng a ≈ l - r bx π (α + β)
Bán kính làm việc của bánh xe (r bx) được tính theo công thức r bx = λ r 0, trong đó λ là hệ số điều chỉnh cho sự biến dạng của lốp, phụ thuộc vào áp suất lốp Đối với lốp có áp suất thấp, giá trị của λ nằm trong khoảng 0,930 đến 0,935.
Với lốp áp suất cao: = 0,945 ÷ 0,950 [Trang 38, Lý thuyết ô tô máy kéo]. r 0 – Bán kính thiết kế của bánh xe r 0 = 0,55.22,5 + 19.2,54 2 ≈ 36,5 (cm)
= 0,365 (m) r bx = 0,95.0,365 = 0,347 (m) α – Góc doãng bánh xe Lấy α = 2 ° β – Góc nghiêng của chốt chuyển hướng Lấy β = 8 ° l = B 1 −B
Với B1: Chiều rộng cơ sở của xe.
B: Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng.
Thay các giá trị vào (3-7) ta được a = 0,143 – 0,347 3,14(2+8 )
180 = 0,082 (m) Thay các giá trị vào (3-4) ta được
Lực ngang tổng hợp (Y) ảnh hưởng đến độ dịch chuyển (x) của điểm đặt lực so với tâm diện tích tiếp xúc giữa lốp và mặt đường Sự dịch chuyển này xảy ra do tính đàn hồi của lốp, góp phần vào hiệu suất và an toàn khi vận hành phương tiện.
Hình 3.17 Sơ đồ xác định momen cản quay vòng gây ra do lực ngang. x được tính theo công thức sau : x = √ r 0
Hệ số bám ngang φ n là yếu tố quan trọng trong an toàn giao thông, phụ thuộc vào loại và tình trạng mặt đường Đối với đường nhựa khô và sạch, hệ số bám này dao động từ 0,7 đến 0,8, cho thấy khả năng bám của bánh xe trên mặt đường tốt Tính toán cho thấy 2 − r bx 2 = √ 0,365 2 − 0,347 2 = 0,057 (m), minh chứng cho sự cần thiết phải hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám để đảm bảo an toàn khi tham gia giao thông.
Thay các giá trị vào (3-8) ta được
Khi thực hiện các phép tính, giá trị M3 có thể được bỏ qua do nó nhỏ hơn nhiều so với các momen thành phần khác, hoặc có thể được tính đến bằng một hệ số nhất định.
Nếu coi cầu trước có hai bánh xe dẫn hướng, thì momen cản quay của chúng sẽ được quy dẫn về trục của đòn quay đứng, từ đó ta có thể tính được momen cản quay tổng.
M ε = 2(M1 + M2) γ (3-9) γ : Hệ số tính đến ảnh hưởng của M3 gây ra do cấu trước ô tô bị nâng lên. γ = 1,07 ÷ 1,15 Lấy γ = 1,15.
Thay các giá trị vào (3-9) ta được:
Xác định lực tác dụng lên vành tay lái
Khi có trợ lực điện:
Bán kính vành tay lái cho ô tô con dao động từ 0,19m đến 0,275m cho ô tô tải và xe buýt, với giá trị R được chọn là 0,2m Tỷ số truyền của cơ cấu lái là i ω = 20, trong khi tỷ số truyền của dẫn động lái là i d = 1,1 và tỷ số truyền của mô tơ điện là i đ = 15 Hiệu suất do tiêu hao ma sát ở cam quay và các khớp nối trong truyền động lái được xác định là η l = 0,7, và hiệu suất thuận của cơ cấu lái là η th = 0,84.
Hiệu suất thuận của cơ cấu lái thanh răng – bánh răng η th 1 = 0,99
Hiệu suất thuận của cơ cấu trục vít - bánh vít trong mô tơ điện η th 2 0,8 ÷ 0,85 Lấy η th 2 = 0,85.
Thay các giá trị vào (3-10) ta được:
Khi không có trợ lực lái:
Chỉ số hiệu dụng trợ lực:
Khi có thêm trợ lực điện, người lái xe sẽ giảm bớt sức lực cần thiết để điều khiển phương tiện Điều này giúp việc lái xe trở nên nhẹ nhàng và thoải mái hơn, đặc biệt là trong những chuyến đi dài, giúp người lái không cảm thấy mệt mỏi.
Tính chọn mô tơ điện
Giá trịtrợ lực P ch = P ' vlmax - P vlmax = 171,21 – 13,45 = 157,76(N)
Công suất tính toán (cần thiết) của mô tơ điện:
Trong đó : v – Vận tốc đánh lái mà người lái tạo ra v = 2 πωR 60 = 2.3,14 80.0,2
60 = 1,67 (m/s) Với ω là vận tốc góc đánh lái cực đại mà người lái có thể tạo ra trên vành tay lái ω = 80 – 100 (v/ph) Chọn ω = 80 (v/ph).
Thay các giá trị vào (3-11) ta được:
Số vòng quay sơ bộ: n sb = n lv u t (3-12)
Trong đó : n lv – Số vòng quay của mô tơ điện Chọn n lv = 80 (v/ph) u t – Tỷ số truyền của mô tơ điện u t = 15
Thay các giá trị vào (3-12) ta được: n sb = 80.15 = 1200 (v/ph)
Mô tơ điện được chọn phải có công suất và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn điều kiện:
Theo [Bảng P1.3, Phụ lục, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập I], ta có thể chọn loại 4AA63B4Y3 thỏa mãn với:
Tính trục lái
Trục lái làm bằng ống thép rỗng được tính theo ứng suất xoắn do lực tác dụng lên vành lái gây ra: τ = W M x x = P
M x : Momen do lực tác dụng lên vành lái gây ra M x = P ' vlmax R
D Đa số trục lái trên các xe ngày nay có: Đường kính ngoài: D = 25 (mm) Đường kính trong: d = 17 (mm)
Trục lái thường được làm bằng thép cacbon 20, 30, 40 không nhiệt luyện Ứng suất tiếp xúc cho phép [ τ ] = 50 ÷ 80 (MN/m 2 )
Thay các gia trị vào (3-13) ta có: τ = 171,21.0,2 0,025
0,2(0,025 2 − 0,017 2 ) ≈ 12,74 (MN/m 2 ) τ < [ τ ] Trục lái đảm bảo độ bền.
Tính toán kiểm tra hình thang lái
Khi xe chuyển động thẳng
Sơ đồ hình thang lái khi xe đi thẳng được mô tả với các thông số quan trọng như khoảng cách y giữa đòn ngang và trục trước là 200 mm, chiều dài đòn thanh nối bên p là 250 mm, và chiều dài đòn bên m là 190 mm Góc θ giữa đòn bên và phương ngang được xác định là 78 độ, trong khi chiều dài đòn ngang x và góc γ giữa thanh nối bên và phương dọc cũng cần được xem xét trong thiết kế.
Từ hình vẽ ta có: x = B – 2(m cos θ + p cos γ ) (3-14)
Ta có: sin γ = y−m p sin θ cos γ = √ 1−(sin γ ) 2 = √ 1−( y −m p sin θ ) 2 = 1 p √ p 2 −( y−m sin θ) 2
Thay vào (3-14) ta được: x = B - 2(mcos θ + √ p 2 −( y−m sin θ) 2 ) (3-15)
Thay các giá trị vào (3-15) ta được: x = 1300 – 2(190 cos78 + √ 250 2 −(200−190 sin 78) 2 ) x ≈ 720 (mm)
Trường hợp xe quay vòng
Hình 3.19 Sơ đồ hình thang lái khi xe quay vòng.
Khi bánh xe bên trái quay một góc α và bánh xe bên phải quay một góc β, góc giữa đòn bên của bánh xe bên phải với phương ngang là (θ – β), trong khi đó bánh xe bên trái tạo thành góc (θ + α).
Từ sơ đồ ta có: AD = B – [x + p cos γ + m cos (θ− β) ] (3-16)
Thay các giá trị vào (3-16) ta được:
Tam giác ACD vuông tại D nên ta có:
Xét tam giác ABC ta có:
BC 2 = AB 2 + AC 2 – 2AB.AC cos ψ
Ta có: tan φ = CD AD = AD y → φ = arctg AD y
Mặt khác dựa vào hai sơ đồ ta có: θ+ α=ψ + φ
Thay các giá trị vào (3-18) ta được: α = arccos y
Dựa vào công thức (3-3) và (3-19), chúng ta có thể xây dựng các đường đặc tính hình thang lái lý thuyết và thực tế cho từng giá trị của góc β từ 0 ° đến 40 ° Các giá trị đã biết bao gồm y = 200 mm, m = 190 mm, p = 250 mm, và θ = 78 ° Ngoài ra, các thông số khác là L = 2700 mm và B = 1300 mm, trong khi giá trị AD được tính theo công thức (3-17).
Kết quả tính ra được thể hiện ở bảng dưới đây:
Với: α ¿ : Góc α tính theo lý thuyết, tính theo công thức (3-3) α tt : Góc α tính theo thực tế, tính theo công thức (3-19)
Bảng 3.1 Kết quả tính toán góc α tính theo lý thuyết và thực tế. β (độ) AD (mm) α ¿ (độ) α tt (độ) ∆ α (độ)
Dựa vào các thông số trong bảng, chúng ta có thể xây dựng đồ thị đặc tính động học của hình thang lái, so sánh giữa lý thuyết và thực tế trên cùng một hệ trục tọa độ.
Hình 3.20 Đồ thị đặc tính của hình thang lái.
Trên đồ thị hai đường giao nhau lúc góc β ≈ 32.3 ° nên α ¿ = α tt = 25.86 °
Các thông số kết cấu ảnh hưởng đến hệ thống lái nói chung và hệ thống lái điện nói riêng.
Quan hệ của của góc quay bánh xe ngoài và trong của xe.
Hệ thống lái trợ lực điện mang lại hiệu quả vượt trội so với các hệ thống lái không có trợ lực và cung cấp nhiều hỗ trợ hơn so với hệ thống lái trợ lực thủy lực Bên cạnh đó, cấu trúc của hệ thống lái điện cũng đơn giản hơn.
Hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS) yêu cầu nguồn năng lượng từ bơm thủy lực, xylanh thủy lực, các van và đường dầu, điều này làm cho việc thiết kế HPS trở nên phức tạp và không dễ dàng lắp đặt trên xe nhỏ gọn HPS đòi hỏi độ chính xác cao trong quá trình chế tạo; khi xảy ra sự cố, lực điều khiển của người lái sẽ lớn hơn khi không có trợ lực do lực cản của chất lỏng trong hệ thống Ngoài ra, việc sử dụng dầu trợ lực cũng gây ra nhược điểm, vì lượng dầu thải ra trong quá trình thay thế sửa chữa có thể ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.
Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) bao gồm mô tơ điện gắn trên hệ thống lái, được cấu thành từ hai phần chính: trục lái và mô tơ điện một chiều cùng với một ECU Nhờ thiết kế gọn nhẹ, hệ thống này dễ dàng lắp đặt và vận hành.
Mô tơ điện hoạt động hiệu quả cao, chỉ tiêu thụ năng lượng khi hệ thống lái cần thiết Trong khi đó, bơm trong hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS) vẫn hoạt động ngay cả khi không có yêu cầu trợ lực Hệ thống lái điện (EPS) mang lại khả năng cải tiến để tiết kiệm nhiên liệu cho ô tô.
QUY TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG
Các yêu cầu chung
Để đảm bảo hiệu quả sử dụng và bảo trì hệ thống lái điện, cần nắm vững cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó Trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa, việc tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật là rất quan trọng.
Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, việc kiểm tra thường xuyên mô tơ điện và tình trạng các cảm biến là rất quan trọng Ngoài ra, cần kiểm tra độ khít của các mối ghép và đường ống trong hệ thống trợ lực để phát hiện và khắc phục kịp thời các vấn đề.
Không được tự ý tháo rời cơ cấu lái, van phân phối hoặc mô tơ điện Việc tháo lắp các chi tiết của những bộ phận này cần phải được thực hiện bởi thợ có tay nghề cao và phải đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp.
Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái
Thường xuyên kiểm tra các chỗ nối và ổ để đảm bảo không bị lỏng và còn chốt chẻ Đồng thời, cần kiểm tra độ rơ của vành tay lái và xem có bị kẹt hay không.
Kiểm tra và xiết chặt các ổ, khớp nối và chốt chẻ Đánh giá độ rơ của vành tay lái cùng các khớp thanh lái ngang Thực hiện kiểm tra mô tơ điện và bơm mỡ cho các khớp nối.
Kiểm tra tình trạng mô tơ điện để phát hiện vấn đề Điều chỉnh độ rơ ở các khớp cầu của thanh lái dọc và ngang Đảm bảo bơm mỡ đầy đủ cho các vú mỡ.
Kiểm tra độ chắc chắn của vỏ cơ cấu lái với khung xe và trục lái với giá đỡ trong buồng lái Đánh giá độ rơ và lực quay của vành tay lái Điều chỉnh khe hở ăn khớp trong cơ cấu lái bánh răng và thanh răng để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Khi bảo dưỡng sửa chữa phải tuân thủ một số quy định sau:
Tháo lắp đúng thứ tự
Không làm bừa làm ẩu Đảm bảo vệ sinh công nghiệp, các chi tiết tháo lắp phải để đúng nơi quy định.
Một số hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục
Mô tơ điện bị hỏng → Kiểm tra ô mô tơ điên.
Lốp trước không đủ căng hay mòn không đều → Kiểm tra áp suất lốp.
Góc đặt bánh trước không đúng → Điều chỉnh lại góc đặt bánh xe.
Khớp cầu bị mòn → Kiểm tra các khớp cầu.
Các chi tiết ma sát của hệ thống thiếu dầu bôi trơn → Bôi trơn dầu mỡ bôi trơn cơ cấu lái và các khớp nối.
4.3.2 Độ rơ vành tay lái quá lớn Độ rơ quá lớn ở cơ cấu lái, ở các thanh nối, mòn các khớp cầu → Điều chỉnh thay thế các chi tiết mòn.
Mòn ổ bi bánh xe dẫn hướng → Điều chỉnh lại độ rơ.
4.3.3 Có tiếng gõ trong cơ cấu lái
Khe hở ăn khớp quá lớn → Điều chỉnh ăn khớp trong cơ cấu lái.
Mòn các ổ đỡ → Điều chỉnh, thay thế các ổ đỡ bị mòn.
Vỡ, mẻ, sứt trong cặp bánh răng ăn khớp → Thay thế các chi tiết hỏng trong cơ cấu lái.
Có không khí và nước trong hệ thống → Xả khí và thay dầu.
Mô tơ điện có thể bị hỏng → Kiểm tra mô tơ điên, sửa chưa nếu hỏng.
Chảy dầu trong cơ cấu lái do mòn các khớp bao kín → Thay thế các phớt bao kín.
Hỏng các cảm biến → Kiểm tra hỏng thì thay thế.
4.3.5 Xe lạng sang hai bên, hoặc luôn lạng về một bên Áp suất lốp bánh xe dẫn hướng không đủ hoặc không đều → Kiểm tra áp suất lốp. Độ chụm bánh xe âm → Điều chỉnh lại cho đúng
Để đảm bảo hiệu suất của xe, cần kiểm tra các thanh nối, khớp cầu và cơ cấu lái có độ rơ lớn và thực hiện điều chỉnh hoặc thay mới nếu cần thiết Ngoài ra, nếu ổ bi bánh xe chặt, cần điều chỉnh hoặc thay thế các chi tiết bị mòn hỏng để duy trì an toàn và ổn định khi lái xe.
4.3.6 Đầu xe lắc qua lại Áp suất lốp bánh xe dẫn hướng không đủ hoặc không đều → Kiểm tra áp suất lốp.
Long, rơ ở các thanh nối và cơ cấu lái → Điều chỉnh lại hoặc thay thế các chi tiết mòn nếu cần.
Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng của hai bánh xe không đều → Điều chỉnh lại.
Một số nội dung bảo dưỡng, sửa chữa chính
4.4.1 Kiểm tra hành trình tự do của vành tay lái Độ an toàn chuyển động của xe phụ thuộc vào hành trình tự do của vành tay lái Hành trình tự do của vành tay lái được kiểm tra bằng thước khi động cơ làm việc ở chế độ không tải và bánh trước ở vị trí thẳng.
Hình 4.1 Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái.
Các bước tiến hành để đo hành trình tự do:
Kẹp thước đo hành trình tự do vào vỏ trục lái và đánh tay lái sang trái cho đến khi bánh trước xe bắt đầu dịch chuyển Dừng lại và đánh dấu vị trí trên thước.
Quay vành tay lái theo hướng ngược lại cho đến khi bánh xe di chuyển Nếu xe không nổ máy, hành trình tự do của vành tay lái cần phải nhỏ hơn 30 mm.
Để đảm bảo hành trình tự do không bị quá lớn, cần điều chỉnh khớp của thanh nối và cơ cấu lái Bên cạnh đó, việc điều chỉnh độ rơ trục các đăng lái, xiết chặt đai ốc bắt trục các đăng và điều chỉnh moay ơ bánh xe cũng rất quan trọng.
4.4.2 Kiểm tra đầu thanh nối
Hình 4.2 Kiểm tra đầu thanh nối.
Các bước tiến hành kiểm tra:
Bắt chặt cụm thanh nối lên êtô (không được xiết êtô quá chặt)
Lắp đai ốc vào vít cấy.
Lắc khớp cầu về phía trước và phía sau ít nhất 5 lần Đặt trọng lượng lên đai ốc và quay khớp cầu liên tục với tốc độ từ 3 đến 5 giây cho mỗi vòng quay, sau đó kiểm tra mô-men xoắn ở vòng thứ 5.
Momen quay tiêu chuẩn: 0,29 đến 1,96 Nm
Nếu momen quay không nằm trong giá trị tiêu chuẩn, phải thay đầu thanh nối bằng chiếc mới.
4.4.3 Hiệu chỉnh lệch tâm vành tay lái
Kiểm tra xem vành tay lái có bị lệch tâm hay không, bằng cách:
Dán băng dính lên tâm trên vành tay lái cùng nắp trục lái Lái xe thẳng trong 100 m với tốc độ ổn định 56 km/h, đồng thời giữ vành tay lái để duy trì hướng di chuyển.
Vẽ một đường thẳng trên băng che, như hình dưới đây.
Hình 4.3 Hiệu chỉnh lệch tâm vành tay lái.
Quay vành tay lái đến vị trí thẳng.
Vẽ một đường thẳng lên băng dính trên vành tay lái và đo khoảng cách giữa hai đường thẳng này Chuyển đổi khoảng cách đo được thành góc đánh lái, với tỷ lệ 1 mm tương ứng với khoảng 1 độ góc lái.
4.4.4 Điều chỉnh góc quay vành tay lái
Vẽ một đường thẳng trên thanh nối và đầu thanh răng ở chỗ có thể nhìn thấy dễ dàng.
Dùng thước dây, đo khoảng cách giữa đầu thanh nối và ren đầu thanh răng.
Hình 4.4 Điều chỉnh góc quay vành tay lái.
Tháo 2 kẹp cao su chắn bụi bên trái và bên phải ra khỏi thanh răng.
Nới lỏng các đai ốc hãm bên trái và bên phải theo góc lái Đối với hệ thống lái điện, quay đầu thanh nối một vòng 360° sẽ dịch chuyển ngang 1.25 mm, trong khi vô lăng quay 10,5°.
Xiết chặt các đai ốc hãm bên trái và bên phải.
Lắp các kẹp cao su chắn bụi bên trái và bên phải.
4.4.5 Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp
Kiểm tra các lốp xem có bị mài mòn hay áp suất lốp chính xác chưa.
Bảng 4.1 Áp suất lốp lúc nguội.
Kích thước lốp Phía trước (kPa) Phía sau (kPa)
Dùng đồng hồ so, kiểm tra độ đảo của lốp. Độ đảo lốp: 1,4 mm (0,055 in) hay nhỏ hơn
Để kiểm tra áp suất lốp, bạn cần thực hiện đảo lốp theo hình vẽ (A) Nếu xe của bạn có lốp dự phòng giống như lốp chính, hãy đảo các lốp theo hình (B) để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Hình 4.6 Đảo lốp bánh xe.
4.4.6 Kiểm tra góc quay bánh xe
Hình 4.7 Kiểm tra góc quay bánh xe.
Quay vành tay lái hoàn toàn sang trái và phải, và đo góc quay.
Góc quay bánh xe: Bánh bên trong 41 ° 01’ +/-2 °
Nếu phát hiện các góc bánh xe phía trong bên phải và bên trái không đạt tiêu chuẩn, cần kiểm tra chiều dài đầu thanh răng bên trái và bên phải để đảm bảo hiệu suất lái xe.
4.4.7 Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin Để bánh trước trên tâm của dụng cụ đo góc đặt bánh xe.
Tháo ốp bánh xe. Đặt dụng cụ đo góc camber-caster-kingpin và gắn nó vào tâm của moayơ cầu xe hoặc bán trục.
Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin.
Hình 4.8 Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin.
Tiến hành kiểm tra trong khi xe trống (không có lốp dự phòng hay dụng cụ trên xe). hơn cho cả hai góc camber và caster
Tháo đồng hồ đo các góc camber-caster-kingpin và miếng gá.
Lắp ốp moayơ bánh xe.
Bảng 4.2 Góc camber, caster và góc kingpin tiêu chuẩn.
Kích thước lốp Camber Caster Kingpin
Nếu sau khi điều chỉnh đúng góc camber mà góc caster và góc kingpin không nằm trong vùng tiêu chuẩn, cần kiểm tra lại các chi tiết của hệ thống treo để xác định có bị hỏng hoặc mòn hay không.
4.4.8 Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm
Hình 4.9 Kiểm tra độ chụm.
Kiểm tra độ chụm tiêu chuẩn theo bảng 4.2 Nếu độ chụm không như tiêu chuẩn, phải điều chỉnh các đầu thanh nối.
Bảng 4.3 Độ chụm tiêu chuẩn.
Để điều chỉnh độ chụm, cần đo các độ dài ren của đầu thanh răng bên phải và bên trái Tiêu chuẩn cho phép độ dài ren chênh lệch tối đa là 1,5 mm hoặc nhỏ hơn.
Tháo các kẹp bắt cao su chắn bụi thước lái.
Nới lỏng các đai ốc hãm đầu thanh nối để điều chỉnh các đầu thanh răng Nếu chiều dải ren giữa các đầu thanh răng bên phải và bên trái không đạt tiêu chuẩn, cần điều chỉnh cho phù hợp Kéo dài đầu thanh răng ngắn hơn nếu độ chụm đo được lệch ra ngoài.
Khi độ chụm đo được hướng vào trong, thu ngắn đầu thanh răng sẽ dài hơn Để điều chỉnh độ chụm, hãy vặn các đầu thanh răng bên phải và bên trái một cách đồng đều.
Phải đảm bảo rằng chiều dài của đầu nối thanh răng trái và phải là giống nhau.
Xiết chặt đai ốc hãm đầu thanh nối đến momen xiết tiêu chuẩn: 75Nm.
4.4.9 Kiểm tra các chi tiết khác
Kiểm tra hư hỏng các chi tiết là rất quan trọng, bao gồm việc kiểm tra mòn thanh răng, bánh răng, ống lót, vòng bi và ổ lắp vòng bi Cần chú ý đến mặt bích của cacte có thể bị sứt mẻ hoặc nứt, cũng như tình trạng mòn bạc ở cacte dành cho ổ bi đỡ ổ trục đòn quay đứng Ngoài ra, cần kiểm tra các chi tiết của khớp cầu thanh chuyển hướng và tình trạng cong của thanh chuyển hướng.