khai thác kỹ thuật hệ thống lái xe huyndai grand i10 hatchback 2022

Mục tiêu nghiên cứu đề tài  Tìm hiểu về một số loại trợ lực lái trên ô tô hiện nay  Tìm hiểu xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022  Tìm hiểu về hệ thống lái trợ lực điện trên xe Huynda

Mục tiêu nghiên cứu đề tài

 Tìm hiểu về một số loại trợ lực lái trên ô tô hiện nay

 Tìm hiểu xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

 Tìm hiểu về hệ thống lái trợ lực điện trên xe Huyndai Grand I10 Hatchback

 Khai thác kỹ thuật hệ thống lái xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022 theo các tiêu chuẩn đã được công bố nhằm đáp ứng yêu cầu khi làm việc thực tế của hệ thống.

Phương pháp tiến hành nghiên cứu

 Phương pháp lý thuyết: Tìm hiểu tổng quan về xe cơ sở và phân tích lựa chọn phương án tính toán phù hợp cho loại xe cơ sở từ đó tính toán kiểm nghiệm theo các tiêu chuẩn và tài liệu hiện hành đã được công bố

 Phương pháp thực tế: Quan sát, kiến tập tại xưởng thực tập tại trường và tại garage.

Bố cục tổng quát của khoá luận

 Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái

 Chương 2: Kết cấu hệ thống lái trên xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

 Chương 3: Tính toán và kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

 Chương 4 Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lái trên Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI

Lịch sử phát triển

1.1.1 Sự ra đời của vô lăng, hệ thống lái

Vào những năm đầu thế kỷ XIX, khi ý tưởng về một mẫu xe bốn bánh mới chỉ “nảy mầm” trong tâm trí của các nhà phát minh thời đó, thực sự chỉ có một phương tiện có thể điều hướng theo ý muốn là tàu thuyền Tàu hỏa cũng không thể chuyển hướng vì các đường ray đã được làm theo tuyến cố định từ điểm A đến điểm B Còn điều hướng một chiếc xe ngựa chỉ là kéo dây cương sang bên trái hoặc phải tùy theo ý muốn mà không cần đến một công cụ cơ khí nào cả

Những điều trên đã trở thành nguồn cảm hứng cho các nhà phát minh ô tô trong việc cố gắng tìm ra cách điều khiển một chiếc xe vì tàu thuyền khi ấy được con người điều hướng nhờ cần lái thuyền dạng thanh Tuy nhiên, đến năm 1894, việc sử dụng cần lái thuyền để điều khiển một chiếc xe ngày càng trở nên kém hiệu quả Lấy cảm hứng từ ngành công nghiệp hàng hải, các nhà chế tạo xe hơi bắt đầu thay thế các cần lái bằng các tay lái có dạng hình tròn tương tự như tay lái thuyền nhưng có thiết kế nhỏ và đơn giản hơn Vô lăng xe hơi ra đời từ đó, đồng thời ghi được dấu ấn trong cuộc đua Paris-Rouen, khi tay đua Alfred Vacheron sử dụng vô lăng để vượt qua các góc cua trên mẫu xe Panhard và về đích đầu tiên

Hình 1.1 Chiếc xe Panhard 24 (1963 – 1967) do tay đua Alfred Vacheron điều khiển

Sự dễ dàng và thuận tiện khi xử lý nhờ vô lăng thể hiện rõ ràng trong cuộc đua năm 1894, các mẫu xe Panhard et Levassor ra đời năm 1898 đều được trang bị tiêu chuẩn với vô lăng Fitts đã nhận được bằng sáng chế cho một thiết bị lái trợ lực vào năm 1876, trong khi đó một hệ thống khác dựa trên chân không được cấp bằng sáng chế vào năm 1904, và vào năm 1902, Frederick W Lanchester được công nhận là người sáng chế cho hệ thống trợ lực thủy lực ở Anh Tuy nhiên, không ai trong số họ đưa nó vào sản xuất

Những năm 1920, các thử nghiệm với nguyên mẫu của các hệ thống lái trợ lực bắt đầu diễn ra Francis W Davis, một kỹ sư của công ty ô tô Pierce Arrow, đã cố gắng để giúp các tài xế xe tải dễ dàng quay xe hơn một chút, qua đó phát minh ra hệ thống lái trợ lực đầu tiên được lắp vào xe hơi

Sau chiến tranh, Chrysler bắt đầu phát triển hệ thống lái trợ lực của riêng mình dựa trên một vài bằng sáng chế đã hết hiệu lực của Davis Hệ thống này được giới thiệu trên chiếc Chrysler Imperial và có tên là Hydraguide Vì cạnh tranh là động lực của ngành công nghiệp trong thời kỳ hòa bình, GM đã thỏa thuận với Davis để sử dụng hệ thống và đến năm 1953, 1 triệu xe có hệ thống lái trợ lực được chế tạo Thành công đến ngay lập tức và tạo ra làn sóng vô cùng lớn: vào năm 1956, cứ 4 chiếc xe trên đường thì có một chiếc được trang bị hệ thống lái trợ lực Đến thập kỷ tiếp theo, 3,5 triệu hệ thống lái trợ lực được bán ra

Kể từ đó, một số loại hệ thống lái trợ lực khác đã được phát triển Tùy thuộc vào thành phần được sử dụng để cung cấp năng lượng hỗ trợ cho vô lăng mà có thể chia thành các hệ thống khác nhau như: trợ lực bằng thủy lực, điện kết hợp thủy lực, điện Một số nhà sản xuất ô tô, như Citroen và AM General, cũng nhận được bằng sáng chế cho các công nghệ của riêng họ

Trong nhiều thập kỷ, ngoài chức năng điều khiển hướng lái thì vô lăng còn là nơi đặt nút bấm còi Chỉ đến năm 1960, một số nhà sản xuất ô tô mới bắt đầu lắp bộ điều khiển hành trình Cruise Control lên vô lăng Một chức năng khác cũng được thêm vào vô lăng là hệ thống túi khí vào những năm 1970 Đến đầu những năm 1990, những tiến bộ trong hệ thống tin giải trí và các công cụ trong xe mới thực sự phát triển phức tạp

Hình 1.2 Vô lăng trên xe Bentley Continental GT 2018

Sự xuất hiện ồ ạt của các nút và núm thiết yếu để điều khiển hệ thống âm thanh, hệ thống máy tính của ô tô khiến các nhà thiết kế nội thất ô tô khó khăn khi nhồi nhét tất cả vào bảng điều khiển trung tâm Ngoài không gian thì các nút và công tắc cần phải nằm trong tầm tay của người lái Vô lăng là bộ phận duy nhất trên xe đáp ứng cả hai yếu tố

Do đó, các vô lăng bắt đầu dần chuyển đổi từ "bánh lái" đơn thuần thành một trung tâm điều khiển Kích thước cũng thay đổi vì cần nhiều không gian hơn cho các nút điều khiển và dây đi kèm Đồng thời, thiết kế cũng thay đổi phụ thuộc vào những nhu cầu khác nhau của các kỹ sư mà nhà thiết kế sẽ tạo ra hình dạng phù hợp Và dĩ nhiên vẫn không có dấu hiệu về việc vô lăng sẽ dừng phát triển trong tương lai

1.1.2 Lịch sử phát triển của hệ thống lái

Sự phát triển của hệ thống lái trên ô tô đã định hình và thay đổi cách mọi người tương tác với phương tiện kể từ những ngày đầu của ngành công nghiệp ô tô Hệ thống lái là một bộ phận quan trọng của bất kỳ chiếc ô tô nào và đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và duy trì trải nghiệm lái xe an toàn Để hiểu rõ hơn về lịch sử phát triển của hệ thống lái ô tô, chúng ta phải nhìn lại qua nhiều giai đoạn phát triển từ sự khởi đầu đơn giản cho đến sự phức tạp và phức tạp ngày nay

6 Đi đầu trong ngành công nghiệp ô tô, hệ thống lái thường được thiết kế dựa trên các kết cấu cơ khí đơn giản Một ví dụ điển hình là hệ thống lái thanh răng

Hệ thống này sử dụng cần đẩy hoặc tay lái trực tiếp để quay bánh xe Mặc dù hệ thống này đơn giản và dễ bảo trì nhưng nó thường đòi hỏi nhiều nỗ lực để kiểm soát và không mang lại nhiều tính linh hoạt trong điều khiển

Hình 1.3 Hệ thống lái thanh răng

Sự phát triển công nghệ đã dẫn đến sự xuất hiện của các loại trợ lực lái cho hệ thống lái Trong những năm 1950 và 1960, kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi

Hệ thống trợ lực lái giúp giảm lực cần thiết để đánh lái, đặc biệt ở tốc độ thấp và khi đỗ xe Nó tạo sự thoải mái và thuận tiện cho người lái

Hình 1.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực

7 Thập niên 1990 chứng kiến sự ra đời của Hệ thống lái trợ lực điện tử (EPS – Electric Power Steering) Thay vì sử dụng bơm thủy lực để tăng thêm sức mạnh như trợ lực cơ học, EPS sử dụng motor điện và bộ điều khiển điện tử Điều này cung cấp một loạt các ưu điểm như tiết kiệm năng lượng, linh hoạt hơn trong việc điều chỉnh và tích hợp với các hệ thống lái tự động Ở những năm 2000 đánh dấu sự bùng nổ của công nghệ điện tử trong ngành ô tô Hệ thống lái trợ lực điện tử (EPAS – Electronic Power Assisted Steering) trở nên phổ biến hơn EPAS thay thế cơ chế thủy lực truyền thống bằng cách sử dụng một động cơ điện để cung cấp trợ lực cho người lái Điều này mang lại nhiều lợi ích hơn so với hệ thống trợ lực thủy lực, bao gồm tiết kiệm năng lượng, tích hợp dễ dàng với các hệ thống điện tử khác và khả năng điều chỉnh linh hoạt hơn

Hình 1.5 Hệ thống lái trợ lực điện (EPAS)

Nhiệm vụ – Yêu cầu – Phân loại hệ thống lái

Hệ thống lái là cụm chi tiết có nhiệm vụ chuyển hướng di chuyển hướng di chuyển của xe Cụm chi tiết này sử dụng chuyển động quay của vô lăng và truyền

10 nó đến thước lái bên dưới tới rotuyn ra đến bánh xe để định hướng bánh xe dẫn hướng theo mong muốn của người lái

Hệ thống lái sử dụng trên ô tô cần phải đảm bảo các yêu cầu tối thiểu về sự an toàn của xe cũng như hàng hóa trong quá trình sử dụng và vận chuyển Do đó hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

 Đảm bảo tính năng vận hành cao của ô tô, có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh và ngoặt trong một thời gian ngắn trên một diện tích rất bé

 Đảm bảo động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt

 Hệ thống trợ lực phải đảm bảo chính xác, tính chất tùy động đảm bảo phối hợp chặt chẽ của sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của các bánh xe dẫn hướng

 Lực cần thiết đặt trên vô lăng nhẹ, vô lăng phải nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái để tạo cảm giác thỏa mái cho người lái trong quá trình điều khiển

 Hệ thống lái phải được bố trí sao cho thuận tiện cho quá trình bảo dưỡng, sửa chữa

 Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa góc quay vô lăng và sự quay vòng của các bánh xe dẫn hướng

 Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không ảnh hưởng đến tính động học của cơ cấu lái

Hệ thống lái có thể phân loại như sau:

 Hệ thống lái dẫn hướng ở hai bánh trước

 Hệ thống lái dẫn hướng ở hai bánh sau

 Chuyển hướng tất cả 4 bánh xe (4WS – Four Whells Steering)

*Theo đặc điểm truyền lực:

 Hệ thống lái cơ khí (hệ thống lái thường)

 Hệ thống lái cơ khí có trợ lực

*Theo kết cấu cơ cấu lái :

 Cơ cấu lái kiểu trục vít – con lăn

 Cơ cấu lái kiểu trục vít – trục êcu bi

 Cơ cấu lái kiểu trục vít – con trượt

 Cơ cấu lái kiểu thanh răng – bánh răng

*Theo cách bố trí vô lăng:

 Bố trí vô lăng bên trái dùng cho những nước thừa nhận luật đi đường theo phía bên trái

 Bố trí vô lăng bên phải dùng cho những nước thừa nhận luật đi đường theo phía bên phải

*Theo phương pháp trợ lực :

 Trợ lực thủy lực kết hợp với trợ lực khí nén

 Trợ lực điện kết hợp với trợ lực thủy lực.

Kết cấu các hệ thống lái thường gặp

1.3.1 Hệ thống lái cơ cấu trục vít – cung răng Đối cơ kiểu kết cấu này, ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy vậy có nhược điểm là hiệu suất thấp, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít

Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng

Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay lõm Khi trục vít có dạng lõm thì số răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn

Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều dài của trục vít

Hình 1.8 Cơ cấu trục vít – cung răng

1 – Ổ bi; 2 – Trục vít; 3 – Cung răng; 4 – Vỏ

Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít - cung răng không đổi và xác định theo công thức: 0

 R 0 : Bán kính vòng lăn của cung răng;

 Z t : Số mối ren trục vít

Góc nâng của đường ren vít thường từ 8 ÷ 12° Khe hở ăn khớp khi quay đòn quay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên thay đổi từ 0,03 ÷ 0,05 mm

Sự thay đổi khe hở này được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của cung răng có bán kính khác nhau

1.3.2 Hệ thống lái cơ cấu trục vít – con lăn

Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô do có ưu điểm:

 Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn

 Hiệu suất nghịch: η n = 0,6 Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần

Hình 1.9 Cơ cấu lái trục vít – con lăn hai vành

1 – Trục đòn quay đứng; 2 – Đệm điều chỉnh; 3 – Nắp trên; 4 – Vít điều chỉnh;

5 – Trục vít; 6 – Đệm điều chỉnh; 7 – Con lăn; 8 – Trục con lăn Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn được bố trí lệch với đường trục của trục vít một khoảng 5 – 7 mm Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục quay của đòn quay đứng thì khoảng cách trục giữa con lăn và trục vít sẽ thay đổi Do đó khe hở ăn khớp cũng thay đổi

Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng cách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít O1 một lượng x = 2,5 – 5mm

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít – con lăn được xác định theo công thức sau:

 t: Bước của mối răng trục vít

 Z t : Số đường ren trục vít

 R k : Bán kính vòng (tiếp xúc) giữa con lăn và trục vít (khoảng cách từ điểm tiếp xúc đến tâm đường quay đứng)

 R 0 : Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít

 i 0 : Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít

Theo công thức trên ta thấy i ω thay đổi theo góc quay trục vít Tuy vậy sự thay đổi này không lớn khoảng từ 5 – 7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên) Nên có thể coi như i  const

1.3.3 Hệ thống lái cơ cấu trục vít – chốt quay

Hình 1.10 Cơ cấu lái trục vít – chốt quay

1 – Chốt quay; 2 – Trục vít; 3 – Đòn quay Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cách chế tạo bước răng trục vít khác nhau

Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:

  - Góc quay của đòn quay đứng;

 R - Bán kính đòn dặt chốt

Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu loại này vào khoảng 0,7 Cơ cấu lái này dùng nhiều ở hệ thống lái không có cường hoá và chủ yếu trên các ô tô tải và khách Tuy vậy, do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sử dụng, không còn xuất hiện nhiều trên ô tô ngày nay

1.3.4 Hệ thống lái cơ cấu liên hợp

Với ê cu 20mm lắp lên trục vít qua các viên bi nằm theo rãnh ren của trục vít sẽ cho phép thay đổi ma sát trượt thành ma sát lăn Phần bên dưới của ê cu bi có cắt các răng tạo thành thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục

Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo công thức: 2

 R 2 – Bán kính chia cung răng

 t – Bước răng trục vít Đối với kiểu cơ cấu này, các ưu điểm nổi bật như:

 Hiệu suất cao: hiệu suất thuận  t 0,70,85, hiệu suất nghịch n 0,85

 Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn không quan trọng;

 Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cỡ lớn

Hình 1.11 Cơ cấu lái liên hợp trục vít – ê cu bi – thanh răng – cung răng

1 – Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2 – Trục tròn quay đứng; 3 – Vòng chặn dầu;

4, 6 – Ổ bi kim; 5 – Vỏ cơ cấu lái; 7 – Tấm đệm; 8 – Đai ốc điều chỉnh;

9 – Vít điều chỉnh ăn khớp; 10 – Đai ốc hãm; 11 – Vòng làm kín;

12 – Mặt bích bên cơ cấu lái; 13 – Đai ốc tháo dầu; 14 – Vòng làm kín;

15 – Chốt định vị; 16 – Tấm chặn; 17 – Đai ốc điều chỉnh độ rơ của ổbi;

18 – Nắp dưới cơ cấu lái; 19 – Ổ đỡ chặn; 20 – Êcu; 21 – Ống dẫn hướng bi;

22 – Bi; 23 – Vít đậy lỗ rót dầu; 24 – Ổ đỡ chặn; 25 – Vòng chặn dầu;

26 – Then bán nguyệt; 27 – Cung răng

1.3.5 Hệ thống lái cơ cấu thanh răng – bánh răng Ở cơ cấu này, bánh răng có thể là răng thẳng hay răng nghiêng Thanh răng trượt trong các ống dẩn hướng Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng bằng lò xo

 Có tỷ số truyền nhỏ, i ω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao Vì vậy được sử dụng rộng rãi trên các xe con, xe du lịch, xe thể thao

 Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo

 Lực điều khiển tăng (do i ω nhỏ)

 Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc

 Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng

Hình 1.12 Cơ cấu lái thanh răng – bánh răng

1 – Lỗ ren; 2 – Bánh răng; 3 – Thanh răng; 4 – Bulông hãm; 5 – Đai ốc điều chỉnh khe hở bánh răng thanh răng; 6 – Lò xo; 7 – Dẫn hướng thanh răng

Dẫn động lái

Dẫn động lái bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗng quay của tất cả các bánh xe dẫn hướng khi đánh lái

Cấu trúc cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái, nó được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang và các đòn bên Sự quay vòng của ô tô rất phức tạp, để đảm

18 bảo đúng mối quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía ngoài khi quay vòng là một điều khó thực hiện vì phải cần đến dẫn động lái 18 khâu Hiện nay người ta chỉ đáp ứng điều kiện gần đúng của mối quan hệ động học đó bằng hệ thống khâu khớp và đòn kéo tạo lên hình thang lái

1.4.1 Dẫn động lái bốn khâu

Hình 1.13 Dẫn động lái bốn khâu

Hình thang lái bốn khâu có ưu điểm là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo đảm bảo được động học và động lực học quay vòng của bánh xe Nhưng kiểu dẫn động này chỉ dùng trên xe có cơ cấu lái với hệ thống treo phụ thuộc (lắp với dầm cầu dẫn hướng) Do đó chỉ áp dụng trên các xe tải và những xe có hệ thống treo phụ thuộc, còn trên các xe du lịch hiện nay với hệ thống treo độc lập thì không sử dụng được cơ cấu này

1.4.2 Dẫn động lái sáu khâu

Hình 1.14 Dẫn động lái sáu khâu

19 Dẫn động lái sáu khâu được lắp đặt trên hầu hết các xe du lịch có hệ thống treo độc lập lắp trên cầu dẫn hướng Ưu điểm của dẫn động lái sáu khâu là dễ dàng lắp đặt cơ cấu lái, giảm được không gian làm việc, bố trí cường hóa lái thuận tiện ngay trên dẫn động lái, hiện nay dẫn động lái sáu khâu được sử dụng rộng rãi trên các xe du lịch của các hãng như: Toyota, Nissan, Hyundai, Kia, Mazda…

Một số loại trợ lực lái thường dùng trên ô tô

1.5.1 Vai trò của trợ lực lái

 Trợ lực lái trên ô tô đóng vai trò quan trọng và mang lại nhiều lợi ích cho người lái và hệ thống lái xe Tầm quan trọng của bộ phận trợ lực cho hệ thống lái được thể hiện qua những lí do sau:

 Một trong những vai trò chính của trợ lực lái là giảm lực cần thiết để quay vô lăng, giúp người lái lái xe một cách dễ dàng và thoải mái hơn Điều này giúp giảm căng thẳng và mệt mỏi cho người lái, đặc biệt là khi lái xe trong thời gian dài hoặc trên địa hình khó khăn

 Trợ lực lái cũng cung cấp một cảm giác phản hồi cho người lái, giúp họ cảm nhận được các biến đổi trong hệ thống lái xe như đường bằng, trơn trượt, hoặc trở ngại trên đường Điều này tạo ra một trải nghiệm lái xe an toàn và thoải mái hơn

 Bằng cách giảm lực cần thiết để lái xe, trợ lực lái giúp người lái có thể phản ứng nhanh chóng hơn trong tình huống khẩn cấp hoặc tránh được các tình huống nguy hiểm trên đường Điều này giúp giảm nguy cơ tai nạn giao thông và tăng cơ hội sống sót cho tất cả các bên liên quan

 Trợ lực lái cũng giúp người lái dễ dàng vượt qua các tình huống lái xe khó khăn như đỗ xe, đi qua địa hình đồi núi, hoặc vận hành xe trên đường trơn trượt

 Để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp bản rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường Kết quả là cần một lực lái lớn hơn

 Lực lái có thể giảm bằng cách tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái Tuy nhiên việc đó lại đòi hỏi phải quay vô lăng nhiều hơn khi xe quay vòng dẫn đến

20 không thể thực hiện được việc vòng ngoặt gấp.Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi vẫn chỉ cần lực lái nhỏ, cần phải có trợ lực lái

*Yêu cầu cơ bản đối với trợ lực lái:

 Trợ lực lái phải có lực điều khiển trên vô lăng đủ nhỏ để giảm cường độ lao động nhưng cũng đủ gây cảm giác điều khiển cho người lái

 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

1.5.2 Phân loại trợ lực lái

1.5.2.1 Trợ lực lái cơ khí

Hình 1.15 Trợ lực lái cơ khí

1 – Vô lăng; 2 – Trụ lái; 3 – Trục vít; 4 – Cung răng; 5 – Đòn quay đứng; 6 – Đòn kéo dọc; 7 – Cam quay; 8, 9, 10 – Hình thang lái; 11 – Trục bánh xe

Kiểu hệ thống lái này thường được bố trí trên ô tô tải nhỏ và trung bình Hệ thống bao gồm các bộ phận chính bao gồm:

 Vô lăng: vô lăng cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng của người lái từ vô lăng đến trục vít của cơ cấu lái

 Cơ cấu lái trên hình 1.15 gồm trục vít (3) và cung răng (4) Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng và khuếch đại lực điều khiển trên vô lăng

 Dẫn động lái: dấn động lái bao gồm đòn quay đứng (5) Thanh kéo dọc (6) cam quay (7) Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc của đòn quay đứng (5) thành chuyển động góc của trúc bánh xe dẫn hướng

 Hình thang lái bao gồm các đòn (8), (9) và (10) Ba khâu này hợp với dầm cầu dẫn hướng tạo thành bốn khâu dạng hình thang nên gọi là hình thang lái Hình thang lái có nhiệm vụ tạo chuyển động góc của hai bánh xe dẫn hướng theo một quan hệ xác định bảo đảm các bánh xe không bị trượt khi quay vòng

1.5.2.2 Trợ lực lái thủy lực

Hình 1.16 Trợ lực lái thủy lực

Hệ thống được cấu tạo có 4 bộ phận chính bao gồm:

 Bơm dầu trợ lực: Có nhiệm vụ bơm dầu thủy lực vào bên trong hệ thống để tạo ra sự hỗ trợ lực

 Cụm van chia dầu: ó nhiệm vụ chính là điều khiển luồng dầu từ bơm dầu trợ lực đến các xi lanh lái trợ lực để tạo ra lực phản kháng khi lái xe Cụm van này giúp điều chỉnh áp suất dầu và phân phối dầu đến các xi lanh theo yêu cầu của lái xe, tạo ra một hệ thống lái nhẹ nhàng và dễ điều khiển

 Hộp thước lái: Có tác dụng biến chuyển động quay của vô lăng Thông qua trục tay lái thành chuyển động tịnh tiến của thanh răng Từ đó, bánh xe có khả năng điều hướng sang hai bên

 Vô lăng: Vô lăng có tác dụng để điều khiển hướng chuyển động của bánh xe

 Khi đánh lái sang phải:

 Người lái tác dụng làm vô lăng quay theo chiều kim đồng hồ Trục vít sẽ làm cho thanh răng chuyển động từ trái qua phải Khi có phản lực từ mặt đường lên bánh xe thông qua thanh răng làm thanh xoắn điều khiển van chia mở đường dầu

Giới thiệu chung về xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

Huyndai Grand I10 Hatchback 2022, là một trong những mẫu xe nhỏ gọn và linh hoạt của Hyundai, được thiết kế để phục vụ nhu cầu di chuyển đô thị một cách thoải mái và tiện lợi Với thiết kế hiện đại, Huyndai Grand I10 Hatchback

2022 mang đến sự kết hợp giữa tính năng và tiện ích, đồng thời không quên chú trọng đến khả năng tiết kiệm nhiên liệu

Hyundai Grand i10 2022 5 cửa mới sở hữu phong cách thiết kế cá tính, thời trang táo bạo hơn, mang cảm hứng từ mẫu concept “Rhythmical Tension” với sự kết hợp của các đường cong và những góc vuốt sắc sảo, tạo nên sức hấp dẫn về mặt thị giác nhờ mui xe được hạ xuống 20mm

Hình 2.1 Ngoại thất xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

Huyndai Grand I10 2022 Hatchback sở hữu cản dưới cùng lưới tản nhiệt kích cỡ lớn giúp tăng cường lượng khí làm mát giúp động cơ đạt hiệu suất tối ưu, kết hợp cùng thiết kế cách tân khu vực đèn sương mù và cụm đèn LED chạy ban

25 ngày DRL (Daytime Running Light) tạo hình Boomerang độc đáo mang đến phong cách thể thao cho chiếc xe

Hình 2.2 Chiều dài tổng thể xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

Huyndai Grand I10 thế hệ này sở hữu kích thước lớn nhất trong phân khúc với kích thước phiên bản Hatchback Dài * Rộng * Cao lần lượt là 3.765 * 1.660

* 1.520mm Khoảng sáng gầm xe là 157mm và chiều dài cơ sở 2,425mm

Toàn bộ thân xe được bo tròn phối hợp những đường gân làm nổi bật chiều vóc dáng Huyndai Grand I10 hoàn toàn mới Chiếc xe được trang bị lazang hợp kim kích thước 15 inch Diamond – Cut tạo nên vẻ trẻ trung và hiện đại Đuôi xe phiên bản Hatchback được tạo hình với cụm đèn hậu kích cỡ lớn Các chi tiết khác thể hiện sự tinh tế trong thiết kế của Grand i10 như tay nắm cửa mạ Crom, đèn xi-nhan tích hợp cùng gương chiếu hậu, đèn phanh trên cao dạng LED,… tạo nên một ngoại hình hấp dẫn hàng đầu phân khúc, mang đậm phong cách châu Âu hiện đại

Hyundai Grand I10 5 cửa 2022 sở hữu không gian nội thất hiện đại, rộng rãi hàng đầu phân khúc Phong cách thiết kế HMI (Human Machine Interface) nhấn mạnh đến sự tiện dụng, hợp lí trong cách bố trí các nút chức năng của

26 Hyundai tiếp tục được áp dụng trên 2 phiên bản Sedan & Hatchback của Grand i10

Hình 2.3 Không gian nội thất Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

Nổi bật với màn hình cảm ứng trung tâm kích cỡ 8 inch đa chức năng, hỗ trợ kết nối các chức năng Bluetooth/MP3/Radio, kết nối Apple Carplay và Android Auto, đồng thời phát video đa định dạng với độ phân giải cao cùng 4 loa chất lượng Xe sở hữu tính năng nhận diện giọng nói chỉ với 1 nút bấm trên vô lăng

Nội thất Huyndai Grand I10 Hatchback 2022 số tự động được bọc da màu tối, kết hợp cùng đường viền màu đỏ làm nên phong cách trẻ trung và thể thao Màn hình ODO của xe là loại semi – digital với màn hình thông tin dạng TFT kích thước 5,3 inch Những tính năng nổi bật có thể thấy như nút bấm khởi động Start/Stop engine, chìa khóa thông minh Smartkey, vô lăng điều chỉnh 4 hướng tích hợp phím chức năng, sấy kính trước & sau, cửa sổ chỉnh điện chống kẹt, ghế sau phiên bản hatchback có khả năng gập hoàn toàn tạo mặt phẳng…

Tính năng điều khiển hành trình (Cruise Control) vốn dĩ chỉ được trang bị ở những mẫu xe phân khúc trên, hiện nay đã được trang bị trên Grand i10

Hyundai Grand I10 Hatchback 2022 được trang bị động cơ Kappa 1.2L MPi được hiệu chỉnh cho công suất 87 mã lực tại 6.000 vòng/phút cùng Momen xoắn cực đại 120Nm tại 4.000 vòng/phút Nhờ công nghệ điều khiển van biến thiên (CVVT), Huyndai Grand I10 Hatchback 2022 mang tới khả năng tiết kiệm nhiên liệu cũng như thân thiện với môi trường

Hình 2.4 Khoang động cơ Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

Với thế hệ 2022, Huyndai Grand I10 sẽ có 2 lựa chọn phiên bản hộp số Hộp số tự động 4 cấp đảm bảo sự kết hợp hoàn hảo giữa tính năng vận hành mạnh mẽ, tiết kiệm nhiên liệu cùng sự bền bỉ bằng các công nghệ tiên tiến như van điện từ và bộ chuyển đổi momen xoắn phẳng Hộp số sàn 5 cấp số với các bước chuyển số được tinh chỉnh giúp tăng khả năng phản ứng và sự nhạy bén khi di chuyển, đồng thời giúp tiết kiệm nhiên liệu tối đa

Huyndai Grand I10 Hatchback 2022 ở thế hệ này là chiếc xe được chú trọng vào sự an toàn với những tính năng an toàn cả chủ động lẫn bị động như:

 Hệ thống chống bó cứng phanh ABS

 Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD

 Hệ thống hỗ trợ lực phanh BA

 Hệ thống cân bằng điện tử ESC

 Hệ thống khởi hành ngang dốc HAC

 Hệ thống an toàn 2 túi khí

 Hệ thống camera và cảm biến lùi

 Hệ thống chống trộm Immobilizer

TT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị

1 Chiều dài tổng thể L mm 3765

2 Chiều rộng tổng thể B mm 1660

3 Chiều cao tổng thể H mm 1520

4 Chiều dài cơ sở Lcs mm 2425

5 Trọng lượng toàn bộ G Kg 1675

6 Số chỗ ngồi (Kể cả người lái) n Chỗ 05

7 Dung tích xi lanh cc 1248

8 Công suất cực đại hp 87

9 Momen xoắn cực đại (Nm/v/ph) 120/4000

10 Tốc độ động cơ (km/h) 160

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật cơ bản xe Hyundai Grand I10 Hatchback 2022

Kết cấu hệ thống lái trợ lực điện trên xe Huyndai Grand I10 Hatchback

Các phần tử chính của trợ lực lái điện gồm có: Motor điện một chiều; Các cảm biến; Bộ điều khiển trung tâm (ECU)

Hình 2.5 Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện trên Huyndai Grand I10

 Motor điện trợ lực lái:

Motor điện của trợ lực lái là một motor điện một chiều nam châm vĩnh cửu, gắn với bộ truyền động của trợ lực lái Có nhiệm vụ tạo ra momen trợ lực dưới điều khiển của ECU, đưa ra được momen xoắn và lực xoắn mà không làm quay vô lăng

 Bộ điều khiển trung tâm (ECU):

 Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin để điều khiển motor trợ lực lái Thực hiện việc điều khiển dòng điện cấp cho motor theo qui luật xác định tạo ra lực trợ lực theo tốc độ xe và momen đặt lên vô lăng để đảm bảo lực lái thích hợp trong toàn dải tốc độ xe Giảm thiểu sự biến động của lực lái bằng cách bù dòng điện cấp cho motor tương ứng với sự biến động momen xoắn đầu vào

 Bên cạnh đó trong ECU còn được trang bị mạch tự chuẩn đoán Nó sẽ theo dõi sự sai lệch của các phần tử trong hệ thống và khi phát hiện bất kỳ sai lệch nào, nó sẽ điều khiển các chức năng EPS phụ thuộc vào ảnh

30 hưởng của sự sai lệch và cảnh báo cho người lái xe Ngoài ra, nó còn lưu trữ các vị trí các sai lệch trong ECU

Bao gồm: cảm biến momen lái, cảm biến tốc độ xe, cảm biến tốc độ động cơ Các cảm biến này có nhiệm vụ cấp tín hiệu momen lái, vận tốc chuyển động xe và tốc độ trục khuỷu động cơ gửi về ECU EPS Qua các tín hiệu đó ECU sẽ điều chỉnh cung cấp điện áp phù hợp tới motor trợ lực lái.

Cơ cấu lái trên xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

Với hệ thống lái trợ lực điện được trang bị trên xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022 đã đem lại cảm giác lái linh hoạt và dễ dàng trong mọi điều kiện đường bằng cách điều chỉnh mức độ trợ lực lái dựa trên tốc độ của xe và tình trạng của đường bởi sự tính toán của ECU

Trong hệ thống trợ lực lái được trang bị gồm có một motor điện trợ lực cùng cơ cấu giảm tốc trục vít- bánh vít được bố trí ở trục lái chính (trước đoạn các đăng trục lái) Tại đây cũng bố trí cảm biến momen lái

Hình 2.6 Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện trên xe Huyndai Grand I10

1 – Cơ cấu lái trục vít – con lăn; 2 – Cọ lái và các cảm biến;

3 – Vô lăng; 4 – Motor DC (loại không chổi than)

Hình 2.7 Motor DC (loại không chổi than)

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trên xe Huyndai Grand I10

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống

*Nguyên lý làm việc của hệ thống:

Hệ thống lái trợ lực điện hoạt động không như các hệ thống lái trợ lực khác Khi xe chuyển động với tốc độ chậm, bình thường thì tài xế phải mất nhiều lực để thay đổi hướng chuyển động của xe, nhận biết được điều này thông qua cảm biến

32 momen gắn trên trục lái nên ECU gởi tín hiệu tới động cơ trợ lực cho nó hoạt động mạnh hơn giúp tài xế giảm lực đánh lái

Khi xe chạy với tốc độ cao thì trợ lực ít hơn để cho người lái không mất cảm giác lái, nếu tình trạng mặt đường xấu và có sự thay đổi đột ngột trong khi lái như qua khúc cua với tốc độ cao, lạng lách để tránh xe khác thì lúc này hệ thống lái trợ lực điện hoạt động nhanh để hỗ trợ cho tài xế xử lý tình huống một cách dễ dàng hơn Để biết được những sự thay đổi đó thì ở hệ thống lái trợ lực điện có cảm biến góc lái và cảm biến momen để thu nhận những tín hiệu và truyền các tín hiệu mà nó nhận được đến bộ xử lý trung tâm (ECU) Trong đó cảm biến quan trọng nhất là cảm biến momen

Các cảm biến như: Cảm biến tốc độ của xe, cảm biến momen lái,…Các cảm biến này sẽ truyền tín hiệu đến bộ xử lý trung tâm (ECU) sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ tổng hợp và xử lý các tín hiệu đó đồng thời đưa ra tín hiệu để điều khiển cho động cơ điện quay, làm cho bộ trục vít bánh vít hoạt động làm quay trục lái chính và làm cho các bánh xe dẫn hướng chuyển động

Hình 2.9 Sơ đồ tổng thể nguyên lý hệ thống lái trợ lực điện

Phương pháp điều khiển trợ lực trong hệ thống lái trợ lực điện

Hệ thống lái trợ lực điện đã từng bước chứng minh sức mạnh của công nghệ trong việc tối ưu hóa trải nghiệm lái xe Bằng cách sử dụng các cảm biến và thuật toán thông minh, hệ thống này có khả năng cung cấp một cảm giác lái linh hoạt và linh hoạt hơn bao giờ hết

Từ việc điều chỉnh mức độ trợ lực dựa trên tốc độ và góc lái, đến việc tự động can thiệp để giảm thiểu rung lắc và duy trì đường đi, phương pháp này thực sự là bước đột phá trong việc nâng cao sự an toàn và thoải mái khi lái xe Trên xe Huyndai Grand I10 Hatchback, hệ thống lái trợ lực điện được điều khiển bằng phương pháp điều khiển dòng diện (Curent Control Method)

Trong phương pháp này, giá trị cần đạt được đối với dòng điện cấp cho motor tương ứng với momen ra motor được thiết lập để nó bằng với tín hiệu tốc độ phản hồi của cảm biến tốc độ động cơ

Hình 2.10 Sơ đồ mô phỏng quá trình điều khiển motor

1 – Vô lăng; 2 – Thanh xoắn; 3 – Motor DC; 4 – Tải trọng tác động;

5 – Bộ bù; 6 – Mạch phản hồi dòng; 7 – Tốc độ xe

Phương pháp điều khiển trên dựa trên mối quan hệ giữa các thông số của motor Trong mạch tương đương của motor, mối liên hệ giữa điện áp cực V m , trở

34 kháng L, điện trở R, sức điện động cố định K, tốc độ quay vòng N, cường độ dòng điện i, thời gian t được thể hiện trong công thức sau:

Trong đó: Cường độ dòng điện i tỉ lệ với momen quay của motor T m

Khi ô tô đang chạy ở vận tốc thấp, điều khiển thông thường sẽ được sử dụng Với loại điều khiển này, giá trị đối với (R i K N ) là giá trị đầu ra dẫn tới motor để đạt được vận tốc phản hồi tốt (vận tốc phản hồi hệ thống lái) Và điều này sẽ đưa đến cho hệ thống lái những tính năng tiện lợi

Khi ô tô đang ở vận tốc cao thì có thể tiếp tục sử dụng hai loại điều khiển:

 Một là: Điều khiển ngược, giá trị chạy (K.N) được lấy giá trị nhỏ hơn do momen chống rung thường tỉ lệ với với tốc độ động cơ được phát ra

 Hai là: Điều khiển chống rung, momen motor sinh ra sẽ ngược chiều với chiều quay của motor với V m = 0 khi vô lăng được tự do

Hình 2.11 Mạch tương đương của motor

TÍNH TOÁN VÀ KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE

Tính toán kiểm tra động học của hệ thống lái

*Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra động học hình thang lái: Để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng cần thỏa mãn:

 α: Góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên ngoài

 β : Góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên trong

 L : Chiều dài cơ sở Để thỏa mãn một cách chính xác biểu thức trên thì dẫn động lái phải có

18 khâu và có cấu tạo phức tạp Vì vậy, trong thực tế người ta thường sử dụng các cơ cấu dẫn động đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo được gần đúng công thức trên, trong đó cơ cấu được sử dụng phổ biến hơn cả là hình thang lái Dựa theo kinh nghiệm cho ta thấy, nếu lựa chọn các thông số của hình thang lái một cách hợp lý thì có thể thỏa mãn được công thức (3.1)

Hình 3.1 Sơ đồ động học quay vòng

Từ hình vẽ (3.1) ta có:

Góc (GAE)a (Góc quay của bánh xe dẫn hướng ngoài)

Thay vào công thức (3.1), ta có:

Như vậy góc quay của bánh xe dẫn hướng trong β bằng góc (GAE) Từ đó ta có ứng với các cặp (i, i) của công thức (3.1) đưa vào hình vẽ trên ta được các giao điểm Ei nằm trên đường thẳng GC, thì động học hình thang lái đã có đảm bảo cho xe quay vòng mà các bánh xe không xảy ra trượt ngang

48 Nhưng thực tế thì các hình thang lái không thoả mãn được điều kiện trên, tức là các giá trị cặp (i, i) thực tế không thoả mản điều kiện (3.1) nên các bánh xe dẫn hướng vẫn xảy ra trượt ngang Mức độ trượt ngang càng ít nếu các giao điểm Ei tạo ra càng gần đường thẳng GC

*Trình tự tính toán kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học:

Hình 3.2 Sơ đồ kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học

 Vẽ hình thang lái theo tỷ lệ tương ứng

 Xác định các cặp góc (i, i)

 Dựng hình chữ nhật ABCD với: AD = L; CD = B0

 Xác định các trung điểm G, G’ của AB và CD

 Nối G với C → GC là đường lý thuyết theo phương trình (3.1)

 Kéo dài các cạnh của các cặp góc (i, i) cắt nhau tại các điểm Ei Để hạn chế sự trượt ngang của các bánh xe dẩn hướng thì các điểm Ei càng gần GC càng tốt

*Kiểm tra bằng phương pháp đại số

Phương pháp đại số đánh giá mức độ trượt bên thông qua hệ số i được xác định theo công thức sau:

49 Trình tự kiểm tra như sau:

 Cho các góc quay của bánh xe bên trong những giá trị i khác nhau

 Bằng phương pháp đồ thị xác định các góc quay αi tương ứng của bánh xe bên ngoài

Hình 3.3 Các vị trí của hình thang lái

 Xác định các giá trị của hệ số i tương ứng với từng cặp góc (i, i) khác nhau theo công thức (3.2)

 Các giá trị Ei càng gần bằng 1 thì khi ô tô quay vòng với các bán kính khác nhau, các bánh xe dẫn hướng không bị trượt bên hoặc có trượt bên không đáng kể

 Kết quả tính toán cụ thể theo công thức (3.2) được lập thành bảng dưới đây:

Bảng 3.3 Kết quả tính toán góc Ei

 Đối với các ô tô hiện đang sử dụng hệ số dao động Ei trong khoảng

⟹ Như vậy dựa theo kết quả tính toán có thể thấy hình thang lái của xe đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.

Xác định momen cản quay vòng tại chỗ

Lực tác động lên vành tay lái của ô tô sẽ đạt giá trị cực đại khi ta quay vòng ô tô tại chỗ Lúc đó momen cản quay vòng trên bánh xe dẫn hướng Mc sẽ bằng tổng số của momen cản chuyển động M1, momen cản M2 do sự trượt lê bánh xe trên mặt đường và momen cản M3 gây nên bởi sự làm ổn định các bánh xe dẫn hướng

Với  là hiệu suất tính đến tổn hao ma sát tại cam quay và các khớp trong dẫn động lái  = 0,5- 0,7 chọn  = 0,7

Hình 3.4 Sơ đồ đặt bánh xe dẫn hướng

51 Momen cản quay vòng được xác định theo công thức:

 G bx – Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng

 a – Cánh tay đòn của bánh xe dẫn hướng với xe thiết kế đo được a = 0,03 m

 f – Hệ số cản lăn ta xét trong trường hợp khi ô tô chạy trên đường nhựa và khô ta chọn f = 0,015

 Momen cản M 2 do sự trượt bên của bánh xe trên mặt đường:

Hình 3.5 Sơ đồ lực ngang tác dụng lên bánh xe khi xe quay vòng

Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp và đường sẽ bị lệch đi đối với trục bánh xe Nguyên nhân lệch này là do sự đàn hồi bên của lốp Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu của trục bánh xe một đoạn x về phía sau đoạn x được thừa nhận bằng nửa khoảng cách của tâm diện tích tiếp xúc đến rìa ngoài của nó theo công thức sau:

 r - bán kính tự do của bánh xe

Với bánh xe có cỡ lốp là: 165/60/R14

 Với B là chiều cao lốp : B = 0,6.165 (mm)

 Với d là đường kính vành bánh xe: d = 14 (ins) = 14.25,4 = 355,6 (mm)

+ r bx – Bán kính làm việc của bánh xe

Ta thừa nhận: r bx = 0.96r = 0,96 = 265,7 (mm)

Ta có momen ma sát giữa bánh xe và đường là:

Với  là hệ số bám ngang Lấy  = 0,85

 M 3 momen gây bởi các góc đặt của bánh xe và trụ đứng, việc tính toán momen này tương đối phức tạp nên trong khi tính toán có thể thay thế M 3 bằng một hệ số λ khi đó momen cản quay vòng tại 1 bánh xe dẫn hướng được tính như sau:

Với λ = 1,07- 1,15 ta chọn λ = 1,1 suy ra ta có :

Vậy momen cản quay vòng là: M c =2.136/0,7 = 388 (Nm)

 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái:

Khi đánh lái trong trường hợp ô tô đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng là lớn nhất Lực lớn nhất đặt lên vành tay lái được xác định theo công thức: max c vl c d th

 M c – Momen cản quay vòng: M c = 388(Nm)

 i c – Tỷ số truyền cơ cấu lái : Chọn i c = 20

  th – Hiệu suất thuận của cơ cấu lái, đối với cơ cấu lái thanh răng – trục răng hiệu suất thuận:  th = 0,65

 i d – Tỷ số truyền của truyền động lái: i d = 0,85 – 1,1; chọn i d = 1

Tính bền cơ cấu lái bánh răng – thanh răng

Đối với loại truyền động bánh răng – thanh răng phải đảm bảo cho các răng có độ bền cao

 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền

Lực vòng tác dụng lên bánh răng: max 176.20,4 3590( ) v c

Lực hướng tâm tác dụng lên thanh răng theo công thức:

Lực dọc tác dụng lên trục răng:

54 Trong quá trình làm việc trục răng, thanh răng chịu ứng suất uốn tiếp xúc và chịu tải trọng va đập từ mặt đường Vì vậy thường gây ra hiện tương rạn nứt chân răng Do ảnh hưởng lớn tới sự tin cậy và tuổi thọ của cơ cấu lái Để đảm bảo được những yêu cầu làm việc của cơ cấu lái thì vật liệu chế tạo trục – răng thanh răng được dùng là thép S45C được tôi cải thiện

 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của trục răng:

       Ứng suất tiếp xúc cho phép của trục răng:

S H – Là hệ số an toàn, lấy S H = 1,1

Z R – Hệ số xét ảnh hưởng của độ nhám, Z R = 0,95

Z V – Hệ số xét ảnh hưởng của vận tốc vòng, Z V = 1,1

K XH – Hệ số xét ảnh hưởng của kích thước trục răng, K XH = 1

K F – Hệ số xét ảnh hưởng của độ độ bôi trơn, K F = 1

Thay các thông số vào công thức (3.10) ta được:

Giới hạn bền mỏi uốn của trục răng:

 FLim  F o K K FL FC (3.11) Chọn K FL = 1 Với bộ truyền quay hai chiều ta chọn K FC = 0,7

 Ứng suất uốn cho phép:

S F – Là hệ số an toàn, Lấy S F = 1 ,7

Y S – Là hệ số xét tới ảnh hưởng của mođun với m = 2,5

 Kiểm nghiệm độ bền uốn

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Z M = 175 MPa (Đối với trục răng bằng thép)

Với   là hệ số trùng khớp ngang,   được tính theo công thức sau:

Thay các thông số vào công thức (3.13) ta được:

⟹ Do đó thoả mãn điều kiện tiếp xúc

 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: Ứng suất uốn được tính theo công thức:

Với Y F1 , Y F2 là hệ số dạng răng

Dựa theo tài liệu Chi tiết máy với hệ số dạng răng dịch chỉnh  = 0.647 và số răng tương đương

57 Thay các thông số vào công thức (3.9) ta được:

Vậy điều kiện được thoả mãn

⟹ Bộ truyền trục răng – thanh răng đảm bảo đủ bền trong quá trình làm việc

Kiểm tra bền trục lái

 Đường kính trong: D tl = 25 (mm)

 Đường kính ngoài: d tl = 17 (mm)

Hình 3.6 Kích thước trục lái

Trục lái được làm bằng ống thép, vật liệu làm trục lái là thép 35, không nhiệt luyện, có ứng suất tiếp xúc cho phép: [  x ] = 50  80 Mpa Ứng suất xoắn do lực trên vành lái sinh ra: max.

Với W x – là momen chống xoắn của tiết diện tính toán

Thay số vào công thức (3.17) ta có:

Kết luận: vậy trục lái đảm bảo độ bền.

Tính bền đòn kéo ngang

*Chọn vật liệu chế tạo: Đòn kéo ngang được chế tạo bằng thép ống loại 40X

Với D = 40 mm, d = 30 mm, chiều dầy của ống t = 5 mm

 Ứng suất nén trong đòn kéo dọc AA1: nd d

 Ứng suất nén trong đòn kéo ngang DE: nn n

F n : Tiết diện ngang của dòn kéo ngang

 Ứng suất uốn dọc của đòn kéo ngang:

   (3.21) n 1 : Chiều dài thanh kéo ngang n 1 = 1706 mm

 Hệ số dự trữ tính cho đòn kéo ngang:

Tính bền đòn kéo dọc

*Chọn vật liệu chế tạo: Đòn kéo dọc được chế tạo bằng thép ống loại 40X

Với D = 40 mm, d = 30 mm, chiều dầy của ống t = 5 mm

 Ứng suất nén trong đòn kéo dọc AA1: nd d

F d : Tiết diện ngang của dòn kéo dọc

 Ứng suất giới hạn uốn dọc của đòn kéo dọc

J min : Momen quán tính nhỏ nhất của tiết diện ngang thanh kéo dọc

E: môđun đàn hồi của vật liệu chế tạo đòn kéo dọc (E = 2.105 MN/m 2 )

L b = L AA1 = 800 mm (Lấy theo số liệu thực tế đo được)

 Ứng suất uốn dọc của đòn kéo ngang

(3.24) Với n 1 : Chiều dài thanh kéo ngang n 1 = 1706 mm

 Hệ số dự trữ tính cho đòn kéo dọc:

Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái

Thanh nối bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn, do vậy ta tính theo điều kiện bền uốn Chọn vật liệu làm đòn bên là thép 20X

Momen uốn tác dụng lên đòn bên được xác định theo công thức sau:

Ta tính bền cho đòn bên của hình thang lái cầu dẫn hướng thứ nhất:

M u = m.Ncos 1 = 0,278.4605.cos15 0 = 1237 (N.m) Ứng suất tại tiết diện nguy hiểm nhất là chỗ giao nhau giữa hai tiết diện của cầu trước và đòn bên u u u

Lấy hệ số an toàn n = 2 và với thép 20X ta có:

     (Thỏa mãn điều kiện bền uốn).

BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI

Một số hư hỏng và biện pháp, sửa chữa, khắc phục hệ thống lái

Trong suốt quá trình sử dụng xe, hệ thống lái trên xe luôn có thể xảy ra những hư hỏng làm mất khả năng điều khiển của xe Do đó, có thể gây ra nhiều tai nạn bất ngờ gây thiệt hại đến tính mạng tài sản của mọi người Chính vì vậy mà việc thường xuyên kiểm tra phát hiện những hư hỏng của hệ thống lái là một việc rất cần thiết, bảo đảm tính an toàn khi sử dụng xe

Và một số hư hỏng và biện pháp khắc phục được thể hiện trong bảng sau:

Hiện tượng Nguyên nhân Xử lý

Lái nặng Lốp trước không đủ áp suất, mòn

Bơm đủ áp suất hoặc thay thế lốp mới

Khớp cầu treo trước rơ Kiểm tra, bảo dưỡng hoặc thay thế

Lắp ráp cơ cấu lái không đúng Kiểm tra cơ cấu lái motor trợ lực hỏng Thay motor trợ lực

Hệ thống nguồn và ắc qui hư hỏng

Kiểm tra ắc quy, thay nếu cần

Nguồn của ECU không đủ Kiểm tra nguồn ECU

Hiệu quả lái khi quay phải và quay trái khác nhau

Vị trí ban đầu của vành lái báo không chính xác

Kiểm tra vị trí, điện áp cảm biến momen

Lốp trước không đủ áp suất, mòn

Bơm đủ áp suất hoặc thay lốp

Khớp cầu treo trước rơ Kiểm tra, thay thế

Lắp ráp cơ cấu lái không đúng

Kiểm tra cơ cấu lái

Hiện tượng Nguyên nhân Xử lý

Cảm biến momen trong cọc lái hỏng

Cọc lái trục trặc Kiểm tra, bảo dưỡng hoặc thay thế motor trợ lực hỏng Thay thế motor trợ lực

ECU hỏng Thay thế hộp ECU

Khi chuyển động lực lái không thay đổi theo vận tốc chuyển động hoặc vành lái không trả về vị trí trung gian

Khớp cầu treo trước rơ Kiểm tra, thay thế Cảm biến tốc độ hỏng Thay thế mới Điều khiển ECU bị trượt Kiểm tra điện áp các giắc hộp ECU

Cảm biến momen trong cọc lái hỏng

Cọc lái trục trặc Kiểm tra Motor trợ lực hỏng Thay thế motor trợ lực

Hệ thống mạng CAN hỏng

Có ma sát khi quay vành lái ở vận tốc thấp

Motor trợ lực hỏng Thay thế Cọc lái trục trặc Kiểm tra

Có tiếng kêu khi đánh vành lái với tốc độ chậm khi xe dừng

Motor trợ lực hỏng Kiểm tra hoặc thay thế motor trợ lực

Vành lái rung và có tiếng ồn khi quay vành lái khi xe đứng yên

Motor trợ lực hỏng Kiểm tra hoặc thay thế motor trợ lực Cọc lái trục trặc Kiểm tra bộ phận cọc lái Đèn P/S luôn bật Điện áp nguồn của ECU Kiểm tra các giắc của

Hiện tượng Nguyên nhân Xử lý

Giắc báo tín hiệu P/S chập

Kiểm tra giắc cảm biến

Nguồn ECU không đủ Kiểm tra các giắc của

Lỗi hộp ECU Thay thế hộp

Kiểm tra, chẩn đoán

4.2.1 Kiểm tra cơ cấu hình thang lái

 Kiểm tra độ mòn, lỏng của các khớp cầu, bằng cách lắc và xoay chúng, nếu vượt quá tiêu chuẩn thì thay cái mới

Hình 4.1 Kiểm tra khớp cầu

1 – Kiểm tra khớp cầu đầu thanh lái;

2 – Kiểm tra khớp cầu giữa thanh kéo bên và thanh răng;

 Kiểm tra độ cong vênh của thanh kéo bên

4.2.2 Kiểm tra điều chỉnh độ chụm bánh xe

 Cho xe đỗ trên nền bằng phẳng theo hướng xe chạy thẳng

 Đánh dấu đường tâm phía sau của hai lốp trước ở vị trí ngang bằng với tâm bánh xe và đo khoảng cách này (B)

 Cho xe tiến về phía trước một đoạn sao cho vị trí đánh dấu tâm lốp nằm ở phía trước của lốp và có độ cao ngang bằng tâm bánh xe, đo khoảng cách của hai đường tâm đánh dấu này (A)

 Tính độ chụm bánh xe:  = B – A So sánh với độ chụm tiêu chuẩn là

2°48’, nếu độ chụm không đảm bảo cần phải điều chỉnh lại

 Nới đai ốc khóa đầu thanh lái, xoay thanh kéo bên để thay đổi chiều dài của thanh kéo bên nhằm điều chỉnh độ chụm Khi tăng chiều dài thanh kéo bên sẽ làm tăng độ chụm bánh xe và ngược lại

 Vừa thay đổi chiều dài thanh kéo bên vừa kiểm tra lại độ chụm đến khi đạt yêu cầu thì siết chặt đai ốc khóa của đầu thanh lái

4.2.3 Kiểm tra độ đảo vành bánh xe

Dùng đồng hồ so để kiểm tra độ đảo: Gá chân đồng hồ so vuông góc với phía ngoài vành bánh xe, xoay bánh xe một vòng, số vạch kim đồng hồ dao động cho ta độ đảo vành bánh xe Độ đảo cho phép < 1,2 mm.

Bảo dưỡng và sửa chữa các hư hỏng trên hệ thống lái

4.3.1 Quy trình tháo hệ thống lái

4.3.1.1 Tháo vành tay lái và trục lái

 Bước 1: Tháo các đầu cực của ăc quy ra để đảm bảo an toàn

 Bước 2: Tháo vành tay lái

Hình 4.2 Tháo vành tay lái

68 Chuẩn bị các dụng cụ chuyên dùng; Lấy dấu trước khi tháo

Tháo nắp còi trên vành tay lái sau đó uốn thẳng các vấu đệm khóa rồi tháo đai ốc và đệm khóa vành tay lái, để việc lắp đặt vành tay lái và trục lái chính được chính xác thì trước khi tháo vành tay lái phải lấy dấu tại vị trí ghép trên trục lái chính và vành tay lái

Sử dụng dụng cụ kéo vô lăng kết hợp với búa để tháo vô lăng, trong quá trình tháo chú ý không để xảy ra va đập giữa đỉnh của trục lái chính với búa Sau đó ta tháo các tấm vỏ của trục lái

 Bước 3: Tháo bộ điều khiển đèn xi nhan và bộ điều khiển gạt nước

Tháo kết nối giữa bộ điều khiển xi nhan và trục lái bằng cách đẩy khoá trong hộp điều khiển (1), tháo đầu nối của dây điện với bộ điều khiển (2) rồi tháo bộ điều khiển ra khỏi trục lái Bằng các thao tác tương tự ta tháo bộ điều khiển gạt nước

Hình 4.3 Tháo bộ điều khiển xi nhan

1 – Khóa trên hộp điều khiển; 2 – Đầu nối điện đèn xi nhan

Hình 4.4 Tháo bộ điều khiển gạt nước

1 – Khóa trên hộp điều khiển; 2 – Đầu nối điện gạt nước

 Bước 4: Tháo bộ điều khiển đánh lửa (hình 4.4)

Hình 4.5 Tháo bộ điều khiển đánh lửa

1 – Đầu nối điện điều khiển đánh lửa; 2 – Vít

Trước tiên ta ngắt kết nối của bộ điều khiển với đầu nối điện (1), sau đó tháo vít (2) rồi tháo bộ điều khiển đánh lửa

1 – Khóa điều khiển; 2 – Clê lỗ 6 cạnh loại 2,5mm

Vặn khoá khởi động quay về vị trí số I (1), tháo ổ khoá điện bằng cách ấn vào định vị lò xo bằng clê lỗ 6 cạnh loại 2,5 mm (2) hoặc công cụ thích hợp khác, và kéo ổ khoá ra khỏi ống hộp điều khiển

 Bước 6: Tháo hộp điều khiển (hình 4.6)

Tháo đầu nối điện của còi (1), tháo các vít giữ hộp điều khiển (2) rồi tháo hộp điều khiển

Hình 4.7 Tháo hộp điều khiển

1 – Đầu nối điện còi; 2 – vít

 Bước 7: Tháo trục lái Đánh dấu vị trí lắp ráp giữa trục trung gian và trục lái chính (1), sau đó tháo bulông siết đầu trục trung gian với trục lái chính rồi tháo các đai ốc (3) của giá đỡ dưới bắt trục lái với vỏ xe Tiếp theo là tháo các đai ốc (4) của giá đỡ trên và tháo trục lái và trục trung gian

Hình 4.8 Tháo giá đỡ dưới của trục lái

1 – Lấy dấu; 2 – Bulông siết; 3 – Đai ốc dưới;

Hình 4.9 Tháo giá đỡ trên của trục lái

 Bước 8: Tháo trục lái chính từ ống trục lái

Hình 4.10 Tháo trục lái chính

1 – Vòng hãm; 2, 4 – Long đen; 3 – Lò xo; 5 – Bi định vị; 6 – Tháo trục lái chính;

Sau khi tháo trục lái ra khỏi vỏ xe ta tháo trục lái chính từ ống trục lái Theo thứ tự ta tháo vòng hãm (1), long đen (2), lò xo (3), long đen (4), cuối cùng tháo bi định vị (5) và rút trục lái chính xuống

4.3.1.2 Tháo cơ cấu lái và hình thang lái

 Bước 1: Tháo hai bánh xe của cầu trước (cầu dẫn hướng), rồi tháo mối ghép giữa đầu trục bánh răng trụ răng xoắn với trục trung gian

 Bước 2: Tháo các liên kết của cụm cơ cấu lái

Hình 4.11 Tháo khớp nối giữa đầu thanh lái và cam quay

1 – Chốt hãm; 2 – Đai ốc hoa; 3 – Thiết bị tháo liên kết khớp cầu

Ta tháo chốt hãm (1), tháo đai ốc hoa (2) rồi sử dụng dụng cụ tách đầu thanh lái ra khỏi cam quay

Hình 4.12 Tháo bulong và giá giữ bộ cơ cấu lái

 Bước 3: Tháo bộ điều chỉnh ăn khớp bánh răng trụ răng xoắn và thanh răng

Hình 4.13 Bộ điều chỉnh ăn khớp bánh răng trụ răng xoắn và thanh răng

1 – Đai ốc chỉnh; 2 – Nêm chỉnh; 3 – Lò xo chỉnh;

Tháo đai ốc chỉnh, nêm chỉnh, lò xo chỉnh và dẫn hướng thanh răng

 Bước 4: Tháo trục bánh răng trụ răng xoắn

Hình 4.14 Tháo nắp che bụi, và vòng hãm

1 – Nắp che bụi; 2 – vòng hãm

Tháo nắp che bụi (1), vòng hãm (2), nắp che dưới trục răng (3) và đai ốc khóa trục bánh răng trụ răng xoắn (4) Chú ý khi tháo đai ốc khóa cần giữ trục răng nếu không có thể làm hỏng răng của bánh răng trụ răng xoắn

Dùng búa đóng dột dẹt (5) để tháo trục bánh răng trụ răng xoắn, khi đóng cần giữ cho đột thẳng hàng với trục bánh răng Sau đó dùng búa cao su tháo ổ bi dưới rồi tháo lần lượt đệm kín (7), ổ bi trên (8), vòng hãm (9)

Hình 4.15 Tháo nắp che dưới và đai ốc khóa trục bánh răng trụ răng xoắn

3 – Nắp che dưới; 4 – Đai ốc khóa

Hình 4.16 Tháo trục bánh răng trụ răng xoắn

5, 6 – Đột dẹt; 7 – Đệm kín; 8 – Ổ bi trên; 9 –Vòng hãm;

1 – Thanh răng; 2 – Thanh kéo bên; 3 – Đầu thanh lái

Trước tiên tháo ống cao su che bụi thanh răng, để cho dễ tháo thì trước khi tháo bôi một lớp mỡ lên thanh kéo bên Tiếp đó là tháo đầu thanh lái (3), nhưng trước khi tháo đầu thanh lái phải lấy dấu trên thanh kéo bên, đai ốc khóa đầu thanh lái và đầu thanh lái vị trí lắp ráp của chúng để sau này dễ dàng điều chỉnh độ chụm của bánh xe, sau đó vặn đai ốc khoá ngược chiều kim đồng hồ, tháo đầu thanh nối rồi tháo đai ốc khóa Để tháo khớp cầu giữa thanh răng và thanh kéo bên thì kẹp thanh răng vào bàn kẹp (ê tô), trước khi kẹp phủ lên thanh răng một tấm vải và không kẹp thanh răng vào bàn kẹp quá hai mặt răng tránh làm hư hỏng răng rồi dùng mỏ nếp để tháo

4.3.2 Quy trình lắp hệ thống lái

Quy trình lắp đặt ngược lại với quá trình tháo nhưng cần chú ý những điểm sau:

 Trước khi lắp đặt cần kiểm tra hư hỏng và sửa chữa hoặc thay thế nếu cần sau đó làm sạch tất cả các chi tiết và bôi trơn đầy đủ

 Đối với những mối ghép có ren cần chú ý đến momen siết phù hợp tránh làm hỏng mối ghép

 Quá trình lắp phải đảm bảo chính xác, sau khi lắp các chi tiết vận hành tốt và có độ tin cậy cao

4.3.3 Bảo dưỡng hệ thống lái

 Kiểm tra bên ngoài các bộ phận: Vành lái (vô lăng), trục tay lái, hộp tay lái và dẫn động lái

 Kiểm tra sự rò rỉ dầu, tình trạng mỡ bôi trơn của các khớp cầu, tình trạng của các bu lông lắp ghép các chi tiết trong hệ thống

 Kiểm tra dầu trợ lực lái hoặc dầu bôi trơn cơ cấu lái

 Làm sạch, bổ sung thêm dầu mỡ cho các chi tiết của thanh đòn dẫn động lái, các đăng lái

 Kiểm tra, siết chặt các mối lắp ghép của hệ thống

 Kiểm tra và điều chỉnh độ rơ góc của vô lăng lái

 Kiểm tra và điều chỉnh độ rơ hướng kính của vô lăng lái

 Kiểm tra và điều chỉnh dây đai truyền động bơm trợ lực lái

 Kiểm tra độ rơ của bạc và chốt chuyển hướng

 Kiểm tra và điều chỉnh độ rơ của cơ cấu lái

4.1.2.3 Kiểm tra các bộ phận của hệ thống EPS, cảm biến momen

Cảm biến momen ECU – ESP

 Sử dụng vôn kế để kiểm tra điện áp các chân hộp EPS – ECU, chân giắc chẩn đoán DLC3 của cảm biến momen Giá trị điện áp phải nằm trong giá trị cho phép của điện áp tiêu chuẩn

 Nếu không đúng điện trở tiêu chuẩn cho trên bảng ta tiến hành sửa chữa hoặc thay mới giắc chẩn đoán DLC3

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Sau một thời gian tập trung nghiên cứu tài liệu, tính toán và tìm hiểu thực tế với sự cố gắng của bản thân và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo

TS Hoàng Hà đã giúp em đã hoàn thành bản khóa luận tốt nghiệp với đề tài

“Khai thác kỹ thuật hệ thống lái xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022”

Qua bài khoá luận tốt nghiệp này, em đã hiểu hơn một số vấn đề như:

 Nhu cầu về sử dụng ô tô của con người ngày nay

 Đã nêu được sự ra đời và lịch sử phát triển của hệ thống lái trên xe ô tô

 Kết cấu hệ thống lái trên xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022, đặc biệt là hệ thống lái trợ lực điện

 Đã khảo sát, tính toán hệ thống lái trên xe Huyndai Grand I10 Hatchback

 Đã đưa ra quy trình chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái trên xe Huyndai Grand I10 Hatchback 2022

Vì điều kiện thời gian có hạn và trình độ nghiên cứu còn hạn chế nên bài khoá luận vẫn còn nhiều khuyết điểm Em rất mong có được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy trong bộ môn để bài khoá luận này của em được hoàn chỉnh hơn nữa

Với kết quả đạt được sau khi thực hiện đề tài tốt nghiệp, em kiến nghị có thể đưa vào làm tài liệu tham khảo cho các lớp sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô