Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Trang 9 i LỜI CẢM ƠN Để hồn thiện đồ án “THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN” nhóm chúng em đã nhận được không ít sự hướng dẫn, hỗ trợ và lời động
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Lý do chọn đề tài
Trong bối cảnh kinh tế phát triển, nhu cầu vận chuyển hàng hóa và di chuyển ngày càng tăng cao, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển phổ biến Các nhà sản xuất chú trọng phát triển hệ thống trên xe để đảm bảo độ tin cậy, an toàn và tiện nghi cho người sử dụng Hệ thống lái ô tô là yếu tố quan trọng đảm bảo an toàn khi di chuyển, nghiên cứu về hệ thống này giúp nâng cao hiệu quả lái xe và giảm thiểu rủi ro Đặc biệt, hệ thống lái trợ lực điện giúp người lái giảm lực đánh lái, đảm bảo an toàn và giảm mệt mỏi Với sự tiến bộ của khoa học - kỹ thuật, hệ thống lái trợ lực điện ngày càng nhỏ gọn, hoạt động chính xác và đáp ứng tốt với các điều kiện vận hành nhờ vào tín hiệu từ cảm biến.
Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện giúp hiểu rõ nguyên lý hoạt động, nâng cao hiệu quả sử dụng, sửa chữa và cải tiến Tuy nhiên, hạn chế thiết bị trong trường học gây khó khăn trong việc giảng dạy và tiếp cận mô hình thực tế Do nhu cầu học tập, sửa chữa và bảo dưỡng lớn, việc nắm vững kiến thức về hệ thống lái là rất cần thiết Dựa trên mô hình cũ và tài liệu có sẵn, nhóm đã khảo sát cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các hiện tượng trong quá trình hoạt động của hệ thống, làm cơ sở cho thiết kế thi công mô hình Do đó, nhóm đã chọn đề tài “THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN”.
Mục tiêu đề tài
- Hiểu biết tổng quan về hệ thống lái, hệ thống lái trợ lực điện
- Hiểu biết phương thức hoạt động và cách vận hành của hệ thống lái trợ lực điện
- Hiểu về các cảm biến có trong hệ thống lái trợ lực điện
- Khảo sát thi công mô hình hệ thống lái trợ lực điện
- Sử dụng mô hình cung cấp cho việc giảng dạy.
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu và xem xét phương thức hoạt động, các thông số kỹ thuật về hệ thống lái trợ lực điện
- Thi công mô hình hệ thống lái trợ lực điện
- Kiểm tra và vận hành mô hình, chỉnh sửa nếu có sai sót
- Thực hiện trình bày đồ án.
Phạm vi thực hiện
Mô hình được thiết kế nhằm mô phỏng các chức năng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống, đồng thời tạo ra các bài tập ứng dụng để người học có thể thực hành và nắm bắt kiến thức một cách hiệu quả.
Bố cục
Chương 1: Tổng quan Ở chương này, đưa ra lý do chọn đề tài, mục tiêu và giới hạn đề tài, nội dung nghiên cứu và bố cục
Chương 2: Cơ sở lý thuyết Ở chương này, trình bày các nội dung liên quan đến hệ thống lái và hệ thống lái trợ lực điện
Chương 3: Thi công mô hình Ở chương này, trình bày quá trình thiết kế và thi công các bộ phận và hoàn thiện mô hình
Chương 4: Vận hành hệ thống Ở chương này, trình bày kết quả nhận được sau khi vận hành
Chương 5: Tổng kết Ở chương này, đưa ra kết luận về đề tài và những kiến nghị nhằm phát triển đề tài sau này.
Phương pháp nghiên cứu
Để thành công trong việc thực hiện đề tài, cần áp dụng nhiều phương pháp nghiên cứu, bao gồm việc tìm hiểu các lý thuyết cơ bản từ giáo trình, bài giảng và tài liệu trực tuyến Thực nghiệm trên các mô hình cũ là cần thiết để phát triển ý tưởng thiết kế và vận hành mô hình mới Hơn nữa, việc tiếp thu ý kiến từ giảng viên sẽ giúp hoàn thiện mô hình và giảm thiểu sai sót.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI, HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN
Hệ thống lái
Vào năm 1876, Fitts, một thợ máy, đã phát minh ra hệ thống trợ lực cho ô tô, đánh dấu bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô Hệ thống này sau đó đã được nâng cấp và lắp đặt trên một chiếc xe tải của Colombia, cho thấy sự phát triển và ứng dụng của công nghệ trong vận tải.
Vào tháng 4 năm 1900, Robert E Twyford, cư trú tại Pittsburgh, Pennsylvania, đã nhận bằng sáng chế cho cơ cấu trợ lực cơ khí (số 646.477) và ứng dụng nó trên chiếc xe đầu tiên có hệ thống dẫn động bằng tất cả các cầu.
Năm 1926, kỹ sư Francis W Davis tại hãng Pierce-Arrow đã phát triển hệ thống trợ lực hiệu quả Sau đó, ông chuyển sang làm việc tại General Motors và thành công trong việc phát minh hệ thống trợ lực bằng thủy lực.
Hình 2.1 Kỹ sư Francis W Davis
Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, xe tăng và xe bọc thép có kích thước lớn và nặng là phương tiện chiến đấu chủ yếu, đòi hỏi cần có phương pháp điều khiển hiệu quả Để tăng cường khả năng linh hoạt và dễ dàng điều khiển, quân đội Hoa Kỳ và Anh đã lắp đặt hệ thống trợ lực lái cho các loại xe này.
Vào năm 1951, Chrysler giới thiệu mẫu xe khách thương mại đầu tiên trang bị hệ thống trợ lực lái mang tên “Hydraguide”, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong công nghệ ô tô.
Năm 1952, General Motors đã ra mắt chiếc Cadillac đầu tiên trang bị hệ thống trợ lực tay lái, đánh dấu sự khởi đầu cho xu hướng mới trong ngành công nghiệp ô tô Kể từ đó, nhiều hãng xe đã nhanh chóng áp dụng công nghệ này, khiến hệ thống lái trợ lực trở nên phổ biến và được ưa chuộng trên các mẫu xe hiện đại.
Hình 2.3 Chrysler Imperial Năm 1986, NSK đã đưa hệ thống trợ lực điện đầu tiên trên thế giới vào xe nâng Năm
Năm 1988, Koyo Seiko (nay là JTEKT) và NSK đã hợp tác phát triển hệ thống trợ lực điện cho xe mini tại Nhật Bản Đến năm 1990, hệ thống điều khiển hoàn toàn trực tiếp, không cần ly hợp, đã được áp dụng trên mẫu xe Honda NSX.
Ngoài ra, một số mẫu xe khác cũng được trang bị hệ thống trợ lực điện bao gồm Honda Prelude, Subaru SVX (1991), Nissan 300ZX, Honda S2000 (1999), Toyota Prius (2000) và BMW Z4 (2002).
Hiện nay, các nhà sản xuất ô tô đang trang bị hệ thống trợ lực lái hiện đại nhất nhằm mang đến trải nghiệm lái xe tối ưu cho người dùng Trong tương lai, những hệ thống này sẽ tiếp tục được cải tiến mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.
2.1.2 Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống lái
Hệ thống lái ô tô có nhiệm vụ thay đổi quỹ đạo chuyển động bằng cách xoay các bánh dẫn hướng Việc điều chỉnh này giúp thay đổi hoặc giữ hướng di chuyển của xe Để thực hiện điều này, vành lái cần nhận lực xoay từ người lái và truyền lực đến hệ thống lái Trục lái gắn với vành lái sẽ truyền moment đến cơ cấu lái, từ đó tăng moment quay và truyền lực đến các thanh dẫn động lái Các thanh này tiếp tục truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng.
Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Khả năng quay vòng hẹp của xe là yếu tố quan trọng, giúp xe dễ dàng di chuyển trên những con đường nhỏ hẹp và gấp khúc Hệ thống cần phải đảm bảo bánh xe dẫn hướng có thể quay một cách nhanh chóng, đơn giản và êm dịu để mang lại trải nghiệm lái xe mượt mà.
- Lực tác dụng lên vô lăng phải nhẹ, vô lăng phải mang đến cảm giác dễ chịu cho người lái
- Khi thay đổi hướng chuyển động, các bánh xe phải xoay một cách nhẹ nhàng, thoải mái
- Có khả năng tự trả lái
- Hạn chế các va đập truyền từ bánh xe lên vô lăng
- Đảm bảo động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt lết khi quay vòng
2.1.2.3 Phân loại hệ thống lái
❖ Theo cách bố trí vành lái (vô lăng lái):
- Bố trí vành lái bên phải
- Bố trí vành lái bên trái
❖ Theo kết cấu của cơ cấu lái:
- Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn
- Cơ cấu lái kiểu trục vít - thanh răng
❖ Theo số bánh xe dẫn hướng:
- Bánh xe dẫn hướng cầu trước
- Bánh xe dẫn hướng của tất cả các cầu
❖ Theo phương pháp cường hóa lái (trợ lực lái):
- Hệ thống lái trợ lực lái thủy lực
- Hệ thống lái trợ lực lái điện
- Hệ thống lái trợ lực lái thủy lực - điện tử
2.1.3 Cấu tạo chung của hệ thống lái trên ô tô
Hình 2.5 Cấu tạo cơ bản của hệ thống lái
Vô lăng, hay còn gọi là vành tay lái, là bộ phận thiết yếu trong buồng lái của xe, có thiết kế tương đồng giữa các loại xe Với hình dạng vành khăn, vô lăng thường được chế tạo từ thép và bọc bên ngoài bằng các vật liệu nhẹ, mềm mại như da hoặc nhựa Nó được kết nối với trục lái thông qua then hoa, ren và đai ốc, đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển xe.
Vô lăng không chỉ có nhiệm vụ chính là tạo moment lái khi người lái đánh lái mà còn tích hợp nhiều thành phần quan trọng khác trên xe như nút điều khiển còi, túi khí an toàn và công tắc tổng hợp.
Trục lái đóng vai trò quan trọng trong việc truyền moment quay từ vành lái đến cơ cấu lái, bao gồm trục lái chính và ống trục lái Đầu trên của trục lái chính được thiết kế nhỏ với các răng cưa để kết nối với vô lăng thông qua đai ốc, trong khi đầu còn lại liên kết với cơ cấu lái bằng khớp các đăng, giúp giảm thiểu chấn động từ mặt đường lên vô lăng.
Trục lái không chỉ truyền moment quay từ vành lái đến cơ cấu lái mà còn tích hợp nhiều thành phần quan trọng khác của ô tô như cơ cấu khóa trục lái, cần điều khiển hệ thống đèn và gạt mưa, cơ cấu nghiêng trục lái, cơ cấu hấp thụ va đập và cơ cấu trượt tay lái Những thành phần này góp phần mang lại sự thoải mái và an toàn cho người lái trong quá trình di chuyển.
Hình 2.7 Kết cấu của trục lái 1- Vành lái; 2- Cụm công tắc đèn - gạt mưa; 3-Cụm khóa điện; 4- Vỏ trục lái
5- Khớp các đăng; 6- Trục các đăng; 7-Khớp cao su
* Một số cơ cấu khác của trục lái:
Hệ thống lái trợ lực điện
Hệ thống lái trợ lực điện ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu về độ nhạy cao và an toàn khi di chuyển ở các tốc độ khác nhau, đồng thời giảm thiểu tiêu tốn năng lượng Được trang bị động cơ điện, cảm biến và bộ điều khiển trung tâm hiện đại, hệ thống này cho phép tính toán chính xác và nhanh chóng, mang lại trải nghiệm lái xe tối ưu.
2.2.1 Cách bố trí hệ thống
Hệ thống lái trợ lực điện được lắp đặt đa dạng dựa trên công suất và lực đánh lái cần thiết cho từng loại xe, mang lại sự ổn định, êm ái và an toàn cho cả tài xế lẫn hành khách.
* Đặc điểm: Motor trợ lực, bộ điều khiển và cảm biến moment xoắn được gắn vào trục lái
- Được đặt trong khoang hành khách giúp giảm tác động nhiệt từ động cơ
- Hệ thống này nhỏ gọn đơn giản và chi phí thấp và dễ dàng để gắn trên xe
- Hệ thống trợ lực có thể sử dụng cho các trục lái cố định, trục lái kiểu nghiêng và các loại trục lái khác
- Trục cung cấp hiệu suất độ bền lâu dài khi tải xoắn cao hơn nhiều
- Do đặt gần người lái nên có thể gây ra tiếng ồn rõ ràng
- Không thể truyền moment xoắn lớn
* Đặc điểm: Động cơ điện trợ lực được gắn vào trục bánh răng dẫn động do đó đạt được công suất lái cao hơn loại C-EPS
Bộ phận hỗ trợ điện được lắp đặt bên ngoài khoang hành khách, giúp tăng cường moment xoắn trợ lực mà không gây tiếng ồn trong xe.
Hệ thống này, kết hợp với thiết bị lái có tỷ lệ thay đổi, cho phép sử dụng động cơ nhỏ gọn mà vẫn mang lại đặc tính xử lý vượt trội.
- Chịu ảnh hưởng bởi yếu tố nhiệt độ, vị trí lắp đặt và độ rung
- Hạn chế về lực và moment khi đánh lái
- Cần đảm bảo không bị va đập vào khoảng trống của chân khi va chạm
Kiểu DP-EPS có động cơ điện được lắp đặt trên cơ cấu trục vít và thanh răng của hệ thống lái Thiết kế này cho phép thiết bị trợ lực hoạt động độc lập với trục lái, mang lại hiệu suất cao và độ chính xác trong việc điều khiển.
- Có hiệu suất lớn hơn từ 10 đến 15% so với C-EPS và P-EPS
- Bằng cách tách động cơ ra khỏi trục lái, cảm giác lái có thể được cải thiện
- Không gian lắp đặt hạn chế, cơ cấu phức tạp ảnh hưởng đến việc sửa chữa
2.2.2 Cấu tạo của hệ thống
2.2.2.1 Động cơ điện Động cơ điện là một động cơ một chiều sử dụng nam châm vĩnh cửu, bao gồm rô-to, sta- to, trục chính và cơ cấu giảm tốc Cơ cấu giảm tốc bao gồm trục vít và bánh vít, moment do rô-to tạo ra được truyền đến cơ cấu giảm tốc sau đó truyền đến trục lái chính Trục vít được gắn trên các giá đỡ để giảm tiếng ồn và tăng thời gian làm việc Trong trường hợp động cơ bị
27 hỏng, các khớp nối sẽ giúp trục lái chính và cơ cấu giảm tốc không bị khóa cứng đảm bảo hệ thống lái có thể hoạt động
Động cơ điện, như được mô tả trong Hình 2.31, có chức năng tạo ra moment trợ lực dưới sự điều khiển của ECU, đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cần thiết.
- Động cơ điện phải tạo ra được moment xoắn và lực xoắn mà không làm quay vành lái
- Động cơ điện phải có cơ cấu đảo chiều quay trong trường hợp xảy ra sự cố
- Rung động và tiếng ồn nhỏ, lực quán tính nhỏ
Bài viết mô tả cấu trúc của một hệ thống gồm trục đầu vào và trục đầu ra, được liên kết bằng một thanh xoắn Trên trục đầu vào, rô-to phát số 1 được lắp đặt với các rãnh để cài với răng của rô-to phát số 2 Rô-to phát số 3 cũng có các răng và rãnh, được lắp trên trục đầu ra Ngoài các rô-to phát, hệ thống còn bao gồm các cuộn dây, bao gồm cuộn phát hiện và cuộn hiệu chỉnh.
Cảm biến hoạt động khi lực tác động lên vành lái, tạo ra moment lái qua trục đầu vào Thanh xoắn bị xoay, làm thay đổi vị trí giữa rô-to phát số 1, 2 và rô-to phát số 3 Các vòng phát hiện chứa cuộn dây không tiếp xúc tạo thành mạch kích thích Khi có moment lái, thanh xoắn xoắn tạo ra độ lệch pha giữa rô-to phát số 2 và 3 Tín hiệu điện áp tỷ lệ với moment xoắn được gửi vào ECU, từ đó ECU tính toán moment trợ lực dựa trên tốc độ xe và điều khiển motor điện với cường độ, chiều và thời điểm phù hợp.
Hình 2.33 Tín hiệu của cảm biến
* Cảm biến moment xoắn loại từ tính
Bao gồm: Thanh xoắn, nam châm chĩnh cửu được gắn bên ngoài thanh xoắn, cảm biến HALL và vòng định vị
Cảm biến hoạt động khi lực tác động lên vành lái, khiến thanh xoắn quay và tạo ra từ trường từ nam châm vĩnh cửu Lúc này, cảm biến HALL và vòng định vị xác định góc đánh lái và tín hiệu moment, sau đó gửi thông tin về ECU để xử lý.
Hình 2.34 Cảm biến moment xoắn loại từ tính
* Cảm biến moment xoắn loại quang
Cảm biến quang bao gồm một đèn LED phát sáng và bộ phận thu nhận tín hiệu quang Ngoài ra, thanh xoắn của cảm biến được gắn với các đĩa cảm biến đã được xẻ rãnh.
Khi đèn LED phát sáng, thanh xoắn quay, làm thay đổi vị trí của đĩa cảm biến Bộ phận thu phát tín hiệu quang nhận tín hiệu cường độ sáng và xác định vị trí của thanh xoắn, sau đó gửi tín hiệu này đến ECU để xử lý.
Hình 2.35 Cảm biến moment xoắn loại quang
* Cảm biến moment xoắn không sử dụng thanh xoắn
Bao gồm điện cực kim loại và thạch anh, bộ thu phát RF, IC xử lý tín hiệu tần số
Cảm biến hoạt động dựa trên bộ cộng hưởng SAW, với các điện cực kim loại mỏng phủ thạch anh trên bề mặt trục lái Hai đầu của cảm biến có bộ thu phát tín hiệu Khi lực moment xoắn tác động lên trục lái, bề mặt trục và đế thạch anh thay đổi, dẫn đến sự biến đổi tần số cộng hưởng của các phần tử thạch anh Bộ thu phát sẽ đo sự sai lệch giữa tần số phát và thu, sau đó IC phân tích tín hiệu và tính toán moment xoắn cần thiết.
Hình 2.36 Cảm biến moment xoắn không sử dụng thanh xoắn
2.2.2.3 Bộ điều khiển trung tâm (EPS ECU)
Hệ thống nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin và đánh giá tình trạng xe để điều khiển động cơ điện một cách hiệu quả.
Yêu cầu đối với ECU gồm có:
- Điều khiển dòng cung cấp cho động cơ điện
- Điều khiển bù quán tính
- Điều khiển bảo vệ quá nhiệt
2.2.2.4 Tín hiệu tốc độ xe
Cảm biến tốc độ xe nhận biết tốc độ thực tế khi xe đang chạy và tạo ra tín hiệu gửi lên đồng hồ Táp-lô để người điều khiển theo dõi Hiện nay, tín hiệu tốc độ được gửi đến ECU ABS để tính toán, sau đó truyền tín hiệu tốc độ tới đồng hồ Táp-lô và các ECU khác qua mạng giao tiếp CAN.
Hình 2.37 Vị trí cảm biến tốc độ bánh xe trên xe
❖ Cảm biến tốc độ bánh xe loại cảm biến từ (Passive wheel speed sensor):
Hình 2.38 Cảm biến tốc độ bánh xe loại cảm biến từ
Hình 2.39 Cấu tạo của cảm biến tốc độ loại cảm biến từ Trong đó:
THI CÔNG MÔ HÌNH
Cơ sở thực hiện mô hình
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh là một trong những cơ sở đào tạo kỹ thuật hàng đầu miền Nam, nổi bật với trang thiết bị giảng dạy hiện đại và đa dạng, giúp giảng viên và sinh viên dễ dàng tiếp cận thực tiễn Tuy nhiên, sau thời gian dài sử dụng, một số mô hình đã xuống cấp và không còn phù hợp, đặc biệt là mô hình hệ thống lái trợ lực dầu Do đó, nhu cầu cần thiết phải thay thế bằng mô hình hệ thống lái trợ lực điện đã được xác định, và nhóm chúng em được giao nhiệm vụ thi công mô hình mới này để phục vụ cho việc giảng dạy và nghiên cứu của giảng viên và sinh viên.
Dựa trên mô hình hiện có từ giảng viên, chúng tôi nhận thấy mô hình vẫn hoạt động nhưng có một số hư hỏng như ống dầu bị hỏng và khung bị phai màu sơn, gỉ sét Do đó, chúng tôi quyết định sửa chữa các hư hỏng trên khung giá, thay thế hệ thống lái dầu bằng hệ thống lái điện, kiểm tra và vệ sinh các bộ phận của mô hình Đồng thời, chúng tôi thiết kế bảng hiển thị mới để hoàn thiện và nâng cao khả năng vận hành của mô hình.
Thiết kế mô hình
3.2.1 Vẽ khung giá bằng phần mềm SolidWorks
Chúng tôi đã quyết định tận dụng mô hình có sẵn trong xưởng, nhưng do hệ thống đã cũ và cần thiết kế lại hệ thống lái trợ lực điện, cùng với một số hư hỏng như gỉ sét và phai màu sơn trên phần khung, chúng tôi tiến hành kiểm tra và thay thế cụm hệ thống lái Đồng thời, chúng tôi cũng sửa chữa phần khung để tăng cường độ cứng cáp và sơn lại màu mới, nhằm hoàn thiện mô hình một cách tốt nhất.
Chúng em đã sử dụng phần mềm SolidWorks để vẽ lại khung giá, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế chi tiết và hàn gắn khung theo bản vẽ đã được xác định.
Hình 3.2 Bản vẽ hình chiếu đứng Hình 3.1 Mô hình vẽ bằng phần mềm SolidWorks
Hình 3.3 Bản vẽ hình chiếu cạnh
Hình 3.4 Bản vẽ hình chiếu bằng
- Hình vẽ khung giá sau khi được vẽ trên phần mềm SolidWorks:
Hình 3.5 Hình chiếu đứng vẽ trên SolidWorks
Hình 3.6 Hình chiếu cạnh vẽ trên SolidWorks
Hình 3.7 Hình chiếu bằng vẽ trên SolidWorks
Chúng em đã thiết kế bảng hiển thị cho mô hình ban đầu, vốn không có phần này Bảng hiển thị mới có bố cục rõ ràng, trực quan và nhỏ gọn, giúp thể hiện các nội dung cần thiết một cách hiệu quả.
Các chi tiết - thiết bị trên mô hình
Hình 3.9 Cụm cơ cấu lái Bảng 3.1 Các chi tiết trên mô hình
STT Tên chi tiết Số lượng
1 Hệ thống lái Cụm trục lái: Motor điện, cảm biến moment 1
Hệ thống treo Lò xo trụ và giảm chấn 2
3 Bảng hiển thị Công tắc, đèn báo, chân đo, dây điện, cầu chì, relay, … -
- Kiểm tra độ cứng cáp, răng ăn khớp của vô lăng với trục lái
- Tháo vô lăng bằng 2 con ốc hai bên, tháo nắp và kiểm tra bên trong vô lăng có bất kỳ hư hỏng nào không
- Vệ sinh vô lăng và sơn lại vành lái
Hình 3.10 Vô lăng của mô hình
- Kiểm tra độ cứng cáp của trục lái, sự ăn khớp của trục lái với vô lăng và đuôi chuột
- Tháo các bộ phận của trục lái để kiểm tra chi tiết bên trong:
+ Kiểm tra chân giắc nối có bị gãy không, kiểm tra bạc cao su của motor có bị hỏng không
- Kiểm tra các chân của ECU, cấp nguồn và kiểm tra
- Vệ sinh các chi tiết của trục lái
46 Hình 3.11 Trục lái của mô hình
* Các bộ phận trong trục lái:
Kiểm tra độ cứng cáp của thước lái là rất quan trọng, cùng với việc đánh giá độ ăn khớp giữa thước lái và đuôi chuột Ngoài ra, cần kiểm tra độ ăn khớp của thanh răng trục vít, cũng như thanh nối thanh răng và rô-tuyn lái để đảm bảo hệ thống lái hoạt động hiệu quả và an toàn.
- Thay thế cao su chắn bụi cũ
- Kiểm tra độ mòn của khớp cầu
- Đánh lái để kiểm tra mức độ liên kết của thanh răng trục vít có êm dịu không hay có tiếng động lạ
- Vệ sinh thước lái, bôi mỡ bò cho các khớp cầu và thanh răng trục vít
Hình 3.16 Thước lái của mô hình
Hình 3.17 Các bộ phận thước lái
3.3.2 Cụm cơ cấu giảm chấn
- Dùng dụng cụ tháo lò xo và kiểm tra các bộ phận:
+ Kiểm tra lò xo trụ: Quan sát các vòng lò xo có hiện tượng nứt gãy, biến dạng hay đặt sai vị trí không
+ Kiểm tra piston giảm chấn: Quan sát xem có bị chảy dầu không, thử piston có bị kẹt không
+ Kiểm tra bánh xe: Vệ sinh bánh xe, kiểm tra áp suất lốp và bơm bánh xe
+ Sơn lại các chi tiết
- Lắp các chi tiết lại sau khi sơn đã khô theo trình tự ban đầu
Hình 3.18 Hệ thống treo cầu trước của mô hình
Bao gồm cảm biến quang và thanh xoắn
Cảm biến moment xoắn nhận diện sự biến dạng của thanh xoắn thông qua ánh sáng bức xạ từ đèn LED, được truyền tới hai đĩa qua thanh dẫn ánh sáng.
52 Hình 3.19 Cảm biến moment loại cảm biến quang
Hình 3.20 Thanh dẫn ánh sáng của cảm biến moment
Hình 3.21 Đĩa đầu vào và đầu ra
(2, 2’) – vòng bên ngoài của các khe hở
(3, 3’) – chu vi khe hở vòng ngoài
(4, 4’) – vòng bên trong của các khe hở
(5, 5’) – chu vi khe hở vòng trong
Đĩa đầu ra (II) có hai khe hở vòng ngoài và vòng trong trùng nhau và cùng pha với nhau, trong khi đĩa đầu vào (I) có hai khe hở vòng ngoài và vòng trong lệch nhau, với khoảng cách giữa hai khe hở vòng ngoài bằng đúng chu vi của khe hở vòng trong.
Khi không có moment xoắn, đĩa đầu vào và đĩa đầu ra có hình dạng như trong Hình A, với khe hở vòng ngoài (3) và (3’) chồng lên nhau một phần Các cặp dò ánh sáng sẽ nhận được một lượng ánh sáng nhất định, từ đó tạo ra tín hiệu tương ứng.
Khi có moment xoắn xoay theo chiều kim đồng hồ, các khe hở vòng ngoài của hai đĩa chồng chéo nhau nhiều hơn, trong khi sự chồng chéo của các khe hở vòng trong giảm Điều này dẫn đến việc máy dò ở vòng ngoài nhận được nhiều ánh sáng hơn, tạo ra tín hiệu cao hơn, trong khi máy dò ở vòng trong nhận ít ánh sáng hơn và cho ra tín hiệu thấp hơn.
Khi có moment xoắn xoay ngược chiều kim đồng hồ, các khe hở vòng ngoài của hai đĩa sẽ chồng chéo nhau ít hơn, trong khi sự chồng chéo của các khe hở vòng trong lại tăng lên Kết quả là tín hiệu ra sẽ trái ngược với tín hiệu trong Hình B.
Bộ tách sóng (vòng trong và vòng ngoài) được thiết kế để đảm bảo tín hiệu đầu ra đồng nhất khi không có sự chênh lệch moment giữa các bộ phận đầu vào và đầu ra Các tín hiệu từ bộ tách sóng sẽ được chuyển đến bộ xử lý, từ đó tạo ra tín hiệu điều chỉnh cho moment xoắn tác dụng Tín hiệu đầu ra có dạng cụ thể.
S 0 : Tín hiệu từ bộ tách sóng bên ngoài
S I : Tín hiệu từ bộ tách sóng bên trong
K: Là hằng số + K: Khi xoay theo chiều kim đồng hồ
- K: Khi xoay ngược chiều kim đồng hồ
Trong đó S 0 + S I luôn không đổi nên nếu mẫu số thay đổi đáng kể thì bộ xử lý sẽ chỉ ra lỗi trong cảm biến.
Thi công mô hình
3.4.1 Tình trạng ban đầu của mô hình
Ban đầu mô hình là hệ thống trợ lực dầu đã có một số hư hỏng
Hình 3.23 Mô hình hệ thống lái dầu ban đầu Phần khung qua thời gian dài sử dụng đã bị cũ và có hiện tượng rỉ sét, phai sơn
Hình 3.24 Khung giá mô hình ban đầu
3.4.2 Thi công phần khung giá
Để chuyển đổi từ hệ thống lái trợ lực dầu sang hệ thống lái trợ lực điện, nhóm chúng tôi đã thực hiện việc thay thế các chi tiết trên khung xe nhằm đảm bảo tính tương thích với cấu trúc mới của hệ thống.
- Tiến hành cắt các phần dư của khung giá:
Hình 3 25 Cắt chi tiết dư của khung giá
- Cắt các thanh mới và tạo hình cho phù hợp:
Hình 3.26 Tạo hình, mài nhẵn các chi tiết khung giá
- Hàn các chi tiết vào khung:
Hình 3.27 Hàn các chi tiết vào khung giá
- Tiến hành sơn lại khung:
Hình 3.28 Sơn lại khung trong phòng sơn
3.4.3 Lắp các chi tiết lên khung giá
- Tiến hành lắp các chi tiết của lên khung giá
Sau khi lắp ráp các chi tiết, cần tiến hành kiểm tra độ cứng cáp và độ rơ của các khớp nối Đồng thời, việc căn chỉnh bánh xe cũng rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Thi công mạch điện và bảng hiển thị
Sau khi nghiên cứu sơ đồ mạch điện của hệ thống lái trợ lực điện, chúng tôi đã kết nối động cơ trợ lực điện với cảm biến moment và ECU EPS để tiến hành vận hành mô hình.
59 Hình 3.30 Sơ đồ mạch điện
- Xác định các chân tín hiệu trên hộp ECU EPS:
60 Hình 3.31 Sơ đồ chân jack ECU
- Sau khi tìm hiểu rõ sơ đồ mạch điện và các chân đấu nối, tiến hành đi đường dây điện cho hệ thống và đưa lên bảng hiển thị
- Mô hình sau khi hoàn thành:
63 Hình 3.33 Mô hình hoàn chỉnh
VẬN HÀNH HỆ THỐNG
Kiểm tra tổng thể trước khi vận hành
- Kiểm tra xem có dấu hiệu hư hỏng không? Xem xét vị trí đặt mô hình có bị ảnh hưởng bởi vật xung quanh không?
- Tiến hành đánh lái vô lăng xem có tiếng động lạ ở vô lăng hay các khớp nối không?
- Kiểm tra các jack kết nối của hộp ECU EPS
- Kiểm tra các đường dây điện, công tắc, đèn báo và các chân đo trên mô hình.
Vận hành hệ thống
- Kiểm tra điện áp của ắc-quy, sau đó nối 2 cực nguồn vào đúng các cực
- Tiến hành đánh lái và đo kiểm
4.2.1 Kiểm tra điện áp nguồn
- Cấp nguồn cho hệ thống, sau đó bật công tắc ON
- Dùng đồng hồ đo chỉnh sang thang đo Vôn
- Tiến hành đo kiểm chân BATT
Hình 4.1 Giá trị nguồn đo được
4.2.2 Kiểm tra lực đánh lái
Hình 4.2 Giá trị lực đánh lái đo được khi chưa có trợ lực Khi chưa có trợ lực, lực cần đánh lái sẽ lớn hơn (khoảng 2.5-3N/m)
Hình 4.3 Giá trị đánh lái đo được khi có trợ lực Khi có trợ lực lái, lực đánh lái giảm xuống (1-1.5 N/m)
4.2.3 Kiểm tra các chân cảm biến moment
- Cấp nguồn cho hệ thống, sau đó bật công tắc ON
- Dùng đồng hồ đo chỉnh sang thang đo Vôn
- Thực hiện đo kiểm các chân TRQ1 và TRQ2
Bảng 4.1 Giá trị cảm biến moment
Khoảng giới hạn Điều kiện đo Giá trị đo được
TRQ1 Giá trị đầu ra min
0V, max 2V Không đánh lái 0,787V-1,585V Đánh lái
TRQ2 Giá trị đầu ra min
0V, max 2V Không đánh lái 0.787V- 1,585V Đánh lái
Hình 4.4 Giá trị TRQ1 lớn nhất
Hình 4.5 Giá trị TRQ1 nhỏ nhất Giá trị TRQ1 nằm trong khoảng tiêu chuẩn
Hình 4.6 Giá trị TRQ2 lớn nhất
Hình 4.7 Giá trị TRQ2 nhỏ nhất
- Khi cấp điện cho hộp ECU giá trị điện áp TRQ đo được là 5,01V
Hình 4.8 Giá trị điện áp của TRQ
4.2.4 Kiểm tra điện áp motor
- Cấp điện cho hệ thống, bật công tắc sang vị trí ON
- Dùng đồng hồ điện đo ở thang đo Vôn
- Tiến hành đo các giá trị điện áp của M1 và M2
Giá trị đo M1 chưa có trợ lực:
Giá trị đo M1 khi có trợ lực:
Hình 4.9 Giá trị điện áp M1 khi chưa có trợ lực
Giá trị đo M2 khi chưa có trợ lực
Hình 4.11 Giá trị điện áp M2 khi chưa có trợ lực Hình 4.10 Giá trị điện áp M1 khi có trợ lực
Giá trị đo M2 khi có trợ lực:
Hình 4.12 Giá trị điện áp M2 khi có trợ lực
4.2.5 Kiểm tra tín hiệu mạng CAN
- Cấp điện cho hệ thống, bật công tắc sang vị trí ON
- Dùng đồng hồ điện đo ở thang đo Vôn
- Tiến hành đo các giá trị điện áp của CANH và CANL
Giá trị CANH đo được:
Hình 4.13 Giá trị điện áp CANH đo được Giá trị CANL đo được:
Hình 4.14 Giá trị điện áp CANL đo được
TỔNG KẾT
Kết luận
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án "Thi công mô hình hệ thống lái trợ lực điện", dựa trên mô hình đã nhận và sự hỗ trợ tận tình của giảng viên hướng dẫn, đề tài của chúng em đã đạt được những kết quả đáng khích lệ.
- Hiểu rõ về cơ sở lý thuyết của hệ thống lái, hệ thống lái trợ lực điện
- Hiểu được những ưu, nhược điểm của hệ thống lái trợ lực điện
- Khảo sát mô hình, mạch điện và thi công mô hình
- Vận hành mô hình và đưa vào quá trình giảng dạy
Trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và thi công mô hình, nhóm chúng em đã cơ bản hoàn thành nội dung theo đề tài được giao Tuy nhiên, do thiếu kinh nghiệm và thời gian thực hiện hạn chế, vẫn còn một số thiếu sót cần khắc phục.
- Chưa tối ưu được góc đánh lái so với yêu cầu được giao
- Chưa tiến hành giả lập được tín hiệu tốc độ để thay đổi lực đánh lái như thực tế.
Kiến nghị
Với sự tiến bộ liên tục của công nghệ, hệ thống lái trợ lực điện sẽ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển, mang lại sự an toàn và tiện nghi tối ưu cho người lái.
Mô hình đã đáp ứng một số chức năng vận hành trong giảng dạy như đánh lái có trợ lực và đo kiểm tín hiệu Tuy nhiên, vẫn còn nhiều cơ hội để cải tiến và phát triển mô hình này.
- Tối ưu hóa góc đánh lái theo đúng yêu cầu
- Giả lập tín hiệu tốc độ vào chân cảm biến của hộp ECU EPS để thay đổi lực đánh lái theo các tốc độ khác nhau