KHAI THÁC kĩ THUẬT hệ THỐNG lái TRỢ lực điện TRÊN TOYOTA CAMRY 2015

Giúp điều khiển tay lái nhẹ nhàng,không làm chậm phản ứng lái…Tuy nhiên, khi xe chạy càng nhanh, tốc độ bơm thủy lựccàng mạnh, tay lái trở nên rất nhạy nhiều khi vượt quá khả năng kiểm s

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: 3

TỔNG QUAN 3

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 3 1.2 Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống lái 4 1.3 Nguyên lí hoạt động, cấu tạo hệ thống lái 5 CHƯƠNG 2: 14

KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 14

2.1 Khái quát hệ thống lái trợ lực điện 14 2.2 Cấu tạo, nguyên lí làm việc hệ thống lái trợ lực điện 18 2.3 Hệ thống lái trên xe Toyota Camry 2015 30 2.4 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Toyota Camry 2015……… 33

CHƯƠNG 3: 46

KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN XE TOYOTA CAMRY 2015 46

3.1 Cơ sở lý thuyết chẩn đoán, bảo dưỡng kỹ thuật 46 3.2 Chẩn đoán kỹ thuật hệ thống lái tợ lực điện 48 3.3 Quy trình bảo dưỡng hệ thống lái trợ lực điện 56 3.4 Đặc điểm khai thác kỹ thuật63 KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

LỜI NÓI ĐẦU

Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế đó là sựthay da đổi thịt của quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và sự hội nhập củacác nghành công nghiệp, kỹ thuật ô tô ở nước ta ngày càng được trú trọng và phát triển.Thể hiện bởi các liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng phát triểnrộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: Nissan, Ford, Toyota, Kia, Daewoo…Một vấn đề lớn đặt ra đó là sự hội nhập, tiếp thu những công nghệ kỹ thuật tiên tiến củacác nước có nền công nghiệp phát triển vào việc lắp ráp sản xuất cũng như sử dụng bảodưỡng trên xe ô tô

Một trong những hệ thống đặc biệt quan trọng của ô tô là hệ thống lái Để đảm bảo

an toàn khi ô tô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lý vàthành thạo các thao tác điều khiển Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thực hiệncác thao tác đó, đòi hỏi ô tô phải đảm bảo tính năng an toàn cao Mà hệ thống lái là một

bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó Việc quay vòng hay chuyển hướng của ô tô khigặp chướng ngại vật trên đường đòi hỏi hệ thống lái làm việc thật chuẩn xác

Ở các thế hệ ô tô đầu tiên, hệ thống lái không trợ lực khá đơn giản Và tất nhiên đicùng với nó là vô số các nhược điểm Đây cũng chính là lí do hệ thống lái trợ lực điện rađời

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và được sự hướng dẫn tận tình của giáoviên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: "KHAI THÁC KĨ THUẬT HỆ THỐNG

LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN TOYOTA CAMRY 2015 " Vì thời gian và kiến thức có hạn

nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định Vì vậy em mongcác thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Sinh viên thực hiện

Khiếu Hữu Phong

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1: Tính cấp thiết của đề tài

Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế đó là sựthay da đổi thịt của quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và sự hội nhập củacác nghành công nghiệp, kỹ thuật ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển.Thể hiện bởi các liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng phát triểnrộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: Nissan, Ford, Toyota, Kia, Daewoo…Một vấn đề lớn đặt ra đó là sự hội nhập, tiếp thu những công nghệ kỹ thuật tiên tiến củacác nước có nền công nghiệp phát triển vào việc lắp ráp sản xuất cũng như sử dụng bảodưỡng trên xe ô tô

Một trong những hệ thống đặc biệt quan trọng của ô tô là hệ thống lái Để đảmbảo an toàn khi ô tô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lý

và thành thạo các thao tác điều khiển Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thựchiện các thao tác đó, đòi hỏi ô tô phải đảm bảo tính năng an toàn cao Mà hệ thống lái làmột bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó Việc quay vòng hay chuyển hướng của ô

tô khi gặp chướng ngại vật trên đường đòi hỏi hệ thống lái làm việc thật chuẩn xác

Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng, sửa chữa Muốnlàm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần nắm vững kết cấu và nguyên lý làm việc củacác bộ phận của hệ thống lái

Ở các thế hệ ô tô đầu tiên, hệ thống lái không trợ lực khá đơn giản Và tất nhiên đicùng với nó là vô số các nhược điểm Đây cũng chính là lí do hệ thống lái trợ lực thủy lực

ra đời

Hệ thống lái trợ lực thủy lực với các bộ phận chính: Van điều tiết thủy lực, bánhrăng, ống dẫn thủy lực, pittông thủy lực, vỏ bọc(xy lanh) thanh răng…đã khắc phục đượcnhiều nhược điểm của hệ thống lái không trợ lực Giúp điều khiển tay lái nhẹ nhàng,không làm chậm phản ứng lái…Tuy nhiên, khi xe chạy càng nhanh, tốc độ bơm thủy lựccàng mạnh, tay lái trở nên rất nhạy nhiều khi vượt quá khả năng kiểm soát của tài xế.Cùng với đó, hệ thống lái trợ lực thủy lực có cấu tạo phức tạp, nặng và chiếm nhiềukhông gian…đã dẫn đến sự ra đời của hệ thống lái trợ lực điện

Hệ thống lái trợ lực điện với các bộ phận chính: Bánh răng trục lái, cảm ứng mômen xoắn tay lái, vỏ bọc thanh răng và bánh răng, động cơ điện, vít me bi, thanh răng lái,dây đai…đã khắc phục một số nhược điểm của hệ thống lái trợ lực thủy lực Cấu tạo gọnnhẹ, được trang bị công nghệ tiết kiệm nhiên liệu stop-start, sử dụng cảm biến tốc độ nênmức độ trợ lực luôn thích hợp…

Dù còn những nhược điểm nhất định, song với những cải tiến trong tương lai Hệthống lái trợ lực điện đang dần được trang bị cho tất cả các mẫu xe đời mới, thay thế cho

hệ thống lái trợ lực thủy lực đã thống trị nền công nghiệp ô tô hơn nửa thế kỷ qua

1.2 Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống lái

1.2.1 Công dụng của hệ thống lái ô tô.

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòngcác bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển độngquay vòng của ôtô khi cần thiết

Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện nhờ vô lăng (vành lái),trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái), cơ cấu lái (tăng lực quay của

vô lăng để truyền mômen lớn hơn tới các thanh dẫn động lái), và các thanh dẫn động lái(truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng)

1.2.2 Phân loại hệ thống lái ô tô

* Theo cách bố trí vành tay lái

- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên trái;

- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên phải

* Theo số lượng cầu dẫn hướng

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước;

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau;

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu

* Theo kết cấu của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái loại trục vít- bánh vít;

- Cơ cấu lái loại trục vít- cung răng;

- Cơ cấu lái loại trục vít- con lăn;

- Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay;

- Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, ê cu, cung răng);

- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng

* Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực

- Hệ thống lái có trợ lực thủy lực;

- Hệ thống lái có trợ lực khí nén;

- Hệ thống lái có trợ lực điện

1.2.3 Yêu cầu của hệ thống lái ô tô

- Đảm bảo quay vòng ô tô thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rấtbé

- Đảm bảo lực đặt lên vành tay lái bé

- Đảm bảo động học quay vòng đúng trong đó các bánh xe của tất cả các cầu phải lăn theonhững vòng tròn đồng tâm

- Đảm bảo ô tô chuyển động thẳng ổn định

- Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hơn hiệusuất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng

- Đảm bảo tính tùy động

1.3 Nguyên lí hoạt động, cấu tạo hệ thống lái

1.3.1 Hệ thống lái cơ khí

1 3.1.1 Cấu tạo,đặc điểm của hệ thống lái cơ khí

Có 2 loại cơ cấu lái:

 Loại trục vít- thanh răng

 Loại bi tuần hoàn

Các bánh răng trong cơ cấu lái không chỉ điều khiển các bánh trước mà chúng còn làcác bánh răng giảm tốc để giảm lực quay vô lăng bằng cách tăng mô men đầu ra

Tỷ lệ giảm tốc được gọi là tỷ số truyền cơ cấu lái và thường dao động giữa 18 và20:1 Tỷ lệ càng lớn không những giảm lực đánh lái mà còn yêu cầu phải xoay vô lăngnhiều hơn khi xe quay vòng

Hiện nay, hầu hết các loại xe sử dụng loại trục vít- thanh răng

Hình 1.1 Cấu tạo chung của hệ thống lái cơ khí.

 Loại trục vít- thanh răng.

 Các răng ăn khớp trực tiếp nên độ nhạy của cơ cấu lái rất chắc chắn

 Ít quay trượt và ít sức cản quay, và việc truyền mô- men tốt hơn vì vậy lái nhẹ

 Cụm cơ cấu lái hoàn toàn kín nên không cần phải bảo dưỡng

 Loại bi tuần hoàn.

 Cấu tạo: Các rãnh hình xoắn ốc được cắt trên trục vít và đai ốc bi và các viên bi thépchuyển động lăn trong rãnh trục vít và rãnh đai ốc Cạnh của đai ốc bi có răng để ăn khớpvới răng trên trục rẻ quạt.

 Do bề mặt tiếp xúc lăn của các viên bi truyền chuyển động quay của trục láichính nên lực ma sát trượt của đai ốc rất nhỏ

 Cấu tạo này có thể chịu được phụ tải lớn

 Sức cản trượt nhỏ do ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt cũng nhỏ nhờ cácviên bi

 Góc hoạt động rộng

1.3.1.2 Nguyên lý hoạt động.

Cơ cấu có 2 phần.Phần thứ nhất là một khối kim loại có một đường ren rỗng trong

đó Bên ngoài khối kim loại này có một vài răng ăn khớp với một vành răng (có thể dịchchuyển một cánh tay đòn) Vành tay lái được nối với một trục có ren (giống như một cáiêcu lớn) và ăn khớp với các rãnh ren trên khối kim loại nhờ các viên bi tròn

Khi xoay vành tay lái, êcu quay theo Đáng lẽ khi vặn chiếc êcu này, nó phải đi sâuvào trong khối kim loại đúng theo nguyên tắc ren nhưng nó đã bị giữ lại nên khối kim loạiphải di chuyển ngược lại Điều này đã làm cho bánh răng ăn khớp với khối kim loại nàyquay và dẫn đến di chuyển các cánh tay đòn làm các bánh xe chuyển hướng

Chiếc êcu ăn khớp với khối kim loại nhờ các viên bi tròn Các bi này có hai tác dụng:một là nó giảm ma sát giữa các chi tiết Phần thứ hai, nó làm giảm độ dơ của cơ cấu Độ

dơ xuất hiện khi đổi chiều tay lái, nếu không có các viên bi, các răng sẽ rời nhau ra trongchốc lát gây nên độ dơ của tay lái

1.3.2 Hệ thống lái trợ lực thủy lực (Hydraulic Power Steering System).

1.3.2.1 Cấu tạo hệ thống lái trợ thủy lực

1 Bơm trợ lực lái 2 Cụm thân van 3 Thước lái 4 Chụp cao su

5 Bình chứa dầu trợ lực 6 Rô tuyn lái ngoài 7 Vô lăng.

Hình 1.2 Cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực.

a Bơm dầu trợ lực (1): Bơm trợ lực có nhiệm vụ bơm dầu thủy lực có áp suất vào bên

trong hệ thống để tạo ra sự hỗ trợ lực khi người lái tác dụng lên vô lăng thực hiện việc chuyển hướng khi xe hoạt động Bơm trợ lực thực chất là loại bơm bánh răng trong, nó được dẫn động từ puly trục cơ thông qua dây đai do vậy cũng một phần làm tiêu hao côngsuất của động cơ khi làm việc

b Cụm van chia dầu (2): Có cấu tạo gồm các cổng chia dầu được nối với thước lái,

trên thân van chia có 4 cổng bao gồm: cổng dẫn dầu vào từ bơm trợ lực (1), cổng xả dầu

về bình chứa (5) và 2 cổng chia sang 2 phía của thước lái Dưới tác dụng từ mặt đường (khi đánh lái) lên thanh xoắn (bên trong cụm van) sẽ thực hiện việc mở cửa van chia dầu

có áp suất cao hơn sang phía thước lái ứng với chiều chuyển hướng mong muốn, đường ống dầu đầu còn lại của thước sẽ được xả dầu qua van và qua cổng hồi về bình trợ lực

c Hộp thước lái (3): Hộp thước lái bao gồm cơ cấu trục vít – thanh răng và xylanh thủy

thực Cơ cấu trục vít – thanh răng có tác dụng biến chuyển động quay của vô lăng (7) thông qua trục tay lái thành chuyển động tịnh tiến (sang hai bên) của thanh răng làm cho bánh xe có thể chuyển hướng

d Vô lăng (7): Vô lăng hay còn gọi là tay lái có tác dụng để điều hướng, khi người lái

muốn xe chuyển hướng sang trái thì quay vô lăng theo chiều ngược kim đồng hồ và ngược lại khi muốn chuyển hướng xe sang phải thì quay vô lăng cùng chiều kim đồng hồ.

1.3.2.2 Nguyên lý hoạt động.

Hình 1.3 Hoạt động của hệ thống khi đánh lái sang phải.

Khi đánh lái sang phải người lái tác dụng làm vô lăng (7) quay theo chiều kim đồng

hồ, trục vít sẽ làm cho thanh răng chuyển động từ trái qua phải (cơ cấu thanh răng trụcvít), dưới tác dụng của phản lực từ mặt đường lên bánh xe thông qua thanh răng làmthanh xoắn điều khiển van chia mở đường dầu có áp lực từ bơm đến quan van và đườngống dẫn dầu vào cổng 1 của hộp thước lái, dầu có áp lực sẽ tác dụng lên pittông trợ lựcđẩy thanh răng theo chiều chuyển động từ trái sang phải có tác dụng trợ lực Dầu trongkhoang còn lại của thước lái bị đẩy theo cổng 2, ống dẫn dầu, van chia và trở về bìnhchứa

Hình 1.4 Hoạt động của hệ thống khi đánh lái sang trái.

Khi đánh lái sang trái người lái tác dụng lên vô lăng (7) quay theo chiều ngược kimđồng hồ, thanh răng được đẩy di chuyển từ phải sang trái, lực tác dụng từ mặt đường làmthanh xoắn điều khiển mở cửa dầu có áp lực từ bơm qua van chia, đường ống dẫn vàocổng số 2 của thước lái và trợ lực đẩy cho thanh răng di chuyển từ phải sang trái nhẹnhàng hơn Dầu từ khoang còn lại của thước lái bị đẩy theo cổng 1 qua đường ống dẫndầu, van chia ra đường xả về bình chứa

1.3.3 Hệ thống lái trợ lực điện ( Electric Power Steering)

Hình 1.5 Cấu tạo chung của hệ thống lái trợ lực điện.

Hệ thống điện EPS bố trí: giữa vành lái với hộp số truyền một bộ cảm biến 4 (gócquay và mô men trên vành lái), giữa hộp số truyền và cơ cấu lái bố trí mô mem cảm biếncản bánh xe dẫn hướng đặt trên CCL.

Chương trình điều khiển mô tơ DC bao hàm các trạng thái cụ thể của kết cấu theo cáctiêu chí: Tốc độ ô tô, đặc tính quay vòng tĩnh của ô tô, đặc tính quay vòng động của ô tô,các trạng thái nguy hiểm, mức độ trợ lực, giảm chấn của hệ thống, các chức năng chẩnđoán và các thông tin tổng quát chung của xe (CAN)

Hình 1.6 Hoạt động của hệ thống lái trợ điện.

1 Vô lăng (lực tay đánh lái); 3 Phản lực từ mặt đường lên lốp xe;

2 Mô tơ trợ lực điện; 1+2 Trợ lực khi đánh lái;

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện được dựa trên tín hiệu về cảm biến mômen nằm trong cụm trợ lực lái Khi người lái tác dụng lên vô lăng thực hiện việc chuyểnhướng, dưới tác dụng của phản lực từ mặt đường qua bánh xe, thước lái tác dụng lênthanh xoắn nằm trong cụm trợ lực điện Cảm biến mô men có tác dụng đo mô men đánhlái (độ biến dạng của thanh xoắn) từ đó gửi tín hiệu về hộp điều khiển Căn cứ vào tínhiệu của cảm biến mô men hộp điều khiển đưa ra dòng điện điều khiển mô tơ trợ lực đủlớn để hỗ trợ việc xoay trục tay lái theo chiều của người lái điều khiển, vì vậy lực đánh lái

sẽ được hỗ trợ và trở lên nhẹ hơn rất nhiều

1.3.4 Hệ thống lái trợ lực điện - thủy lực (EHPS).

Hình 1.7 Cấu tạo hệ thống lái trợ điện thủy lực.

Nhìn chung một hệ thống lái có trợ lực sử dụng lực động cơ để dẫn động bơm trợ lựctạo áp suất thủy lực EHPS là một hệ thống lái có trợ lực sử dụng mô tơ để tạo áp suấtthủy lực và giảm lực cần thiết để điều khiển vô lăng Do hệ thống này giảm phụ tải trongđộng cơ, nên nó nâng cao tiết kiệm nhiên liệu ECU kiểm soát tốc độ quay mô tơ (lượng

xả của bơm) theo các thông số như tốc độ xe và góc quay của vô lăng

Bảng 1.1:Ưu nhược điểm của các hệ thống lái

và vô cấp.

+Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tửdẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau

+Có khả năng giảm khối lượng và kíchthước nhờ chọn áp suất thủy lực cao

+Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động

cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầunên có thể sử dụng ở vận tốc cao màkhông sợ bị va đập mạnh

+Dễ biến đổi chuyển động quay củađộng cơ thành chuyển động tịnh tiến của

cơ cấu chấp hành

+Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

+Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể

cả các hệ phức tạp, nhiều mạch

+Tự động hóa đơn giản, kể cả các thiết

bị phức tạp bằng cách dùng các phần tửtiêu chuẩn hóa

sử dụng

+Khó giữ được vận tốc khôngđổi khi phụ tải thay đổi do tínhnén được của chất lỏng và tính đànhồi của đường ống dẫn

+Khi mới khởi động, nhiệt độcủa hệ thống chưa ổn định, vận tốclàm việc thay đổi do độ nhớt củachất lỏng thay đổi

+ Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ

+Cho cảm giác lái thật hơn với ngườilái

+Không sử dụng môi chất nên đảm bảo

vệ sinh môi trường

Chi phí sửa chữa lớn (Khi hỏngcác chi tiết bên trong cụm trợ lựcthì thay toàn bộ cụm trợ lực đểđảm bảo an toàn khi lái xe, không

+ Giảm trọng lượng, điện năng sử dụngtrên hệ thống

+ Dễ rò rỉ dầu ở phớt thước lái

Kết thúc chương 1 ta đã tìm hiểu sơ qua về hệ thống lái, tiếp theo ta sẽ tìm hiểu chi tiết hơn kết cấu của hệ thống lái trợ lực điện ở chương 2 dưới đây

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN

2.1 Khái quát hệ thống lái trợ lực điện

2.1.1 Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện

Do đòi hỏi tốc độ ngày một cao hơn, chất lượng tốt hơn và yêu cầu giảm năng lượngtiêu thụ ở phương tiện ngày một gia tăng Để đáp ứng cho các đòi hỏi này, việc nghiêncứu và phát triển theo xu hướng cải thiện hệ thống điều khiển điện điện tử nhằm mục đíchnâng cao hơn nữa các chức năng và đặc tính của nó Điểm đặc biệt đó gồm hai đề xuất làgiới thiệu logic toán học và hệ thống lái chuyên sâu phù hợp với môi trường xe chạy bằng

cách thay đổi các trợ lực cho phù hợp với điều kiện giao thông hoặc điều kiện bề mặtđường để tạo cảm giác nhạy bén khi lái xe Vấn đề quan trọng nhất là khả năng phản ứngtức thời của trợ lực lái, gây cảm giác cho người lái làm họ phải chú ý đến sự biến đổi dophản lực lái gây ra Như vậy, hệ thống cung cấp cho người lái xe các thông tin cần lưu ýtrong điều kiện vận hành của phương tiện, ví dụ: Sự biến đổi vận tốc và gia tốc, phản lựclái, không chỉ cải thiện mối quan hệ giữa người lái và phương tiện mà còn có thể tạo ra sựphù hợp giữa cảm giác của người lái và hệ thống lái, nhưng chức năng tự động bù khiphương tiện có những biến đổi không đồng đều mà nguyên nhân do sự xáo trộn gây racũng có thể được giải quyết.

Trợ lực lái điện (EPS - Electric Power Steering) là một hệ thống điện hoàn chỉnhlàm giảm đáng kể sức cản hệ thống lái bằng cách cung cấp dòng điện trực tiếp từ mô tơđiện tới hệ thống lái Thiết bị này bao gồm có cảm biến tốc độ xe, một cảm biến lái(mômen, vận tốc góc), bộ điều khiển điện tử ECU và một môtơ Tín hiệu đầu ra từ mỗicảm biến được đưa tới ECU có chức năng tính toán chế độ điều khiển lái để điều khiểnhoạt động của môtơ trợ lực

Các phần tử chính cua trợ lực lái điện gồm có: Mô tơ điện một chiều; Các cảm biến;

Bộ điều khiển trung tâm (ECU); Hộp giảm tốc

* Mô tơ: Mô tơ điện của trợ lực lái là một mô tơ điện một chiều nam châm vĩnh

cửu, gắn với bộ truyền động của trợ lực lái Mô tơ chấp hành của trợ lực lái điện cónhiệm vụ tạo ra mô men trợ lực dưới điều khiển của ECU và phải đáp ứng các yêu cầu:

- 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 đổithông 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 thôngtin 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 chứcnăng 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 cấp cho Mô tơ ) theo tốc độ xe và men đặt lên vành lái để đảm bảo lực lái thích hợp trong toàn dải tốc độ xe

(5) Tối đa dòng điện cấp cho mô tơ

Giới hạn dòng điện của mô tơ tối đa đến mức tối ưu để bảo vệ ECU và mô tơ không

bị hư hỏng do quá tải

- Đảm bảo độ tin cậy (Chức năng tự chuẩn đoán và sửa lỗi)

Để đảm bảo độ tin cậy trong ECU sẽ có mạch tự chuẩn đoán và sửa lỗi) Nó sẽ theodõi sự sai lệch của các phần tử trong hệ thống và khi phát hiện bất kỳ sai lệch nào, nó sẽđiều khiển các chức năng EPS phụ thuộc vào ảnh hưởng của sự sai lệch và cảnh báo chongười lái xe Ngoài ra, nó còn lưu trữ các vị trí các sai lệch trong ECU

- Đảm bảo tính đối thoại với các hệ thống khác (Chức năng truyền tin và kiểm tra hệthống EPS)

* Các cảm biến:

Các cảm biến có nhiệm vụ cấp tín hiệu mô men lái, vận tốc chuyển động xe và tốc

độ trục khuỷu động cơ Về cơ bản trợ lực lái điện có cảm biến mô men lái hoặc tốc độđánh lái Đa phần hiện nay sử dụng cảm biến mô men lái Các cảm biến này có hai loạichính là có tiếp điểm và không có tiếp điểm Ưu điểm của loại không tiếp điểm là : không

bị mòn do lão hóa, từ trễ nhỏ, là ít bị ảnh hưởng bởi dịch chuyển dọc trục và lệch trục Giảm tốc có nhiệm vụ tăng lực lái và truyền mô men trợ lực đến cơ cấu lái

2.1.2 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện.

Trợ lực lái được điều khiển theo các bản đồ được lưu trữ sẵn trong bộ nhớ của ECU.EPS ECU có thể lưu trữ 16 bản đồ, các bản đồ này được kích hoạt ở nhà máy phụ thuộcvào các yêu cầu cho trước (ví dụ trọng lượng của ô tô)

Hình 2.1: Sơ đồ khối nguyên lý trợ lực lái điện

1- Dòng cấp mô tơ; 2- Tốc độ mô tơ; 3- Vận tốc mô tơ; 4- Mô men lái; 6- Điều

khiển dòng tối đa cho mô tơ; 7- Điều khiển bù rung động; 8- Điều khiển phục hồi;

9- Điều khiển bù; 10- Điều khiển chính; 11- Dòng đích; Hạn chế dòng cấp áp tối

đa ra mô tơ; 13- Điều khiển dòng cấp ra mô tơ; 14- Dòng cấp cho mô tơ

Ngoài ra các bản đồ này cũng được kích hoạt bằng những công cụ quét ECU hoặc

hệ thống lái sau khi bảo dưỡng hoặc thay thế ECU hoặc hệ thống lái Với bất kì một cái

xe đã cho thì cả hai bản đồ tương ứng với xe hạng nặng và hạng nhẹ được chọn Mỗi bản

đồ có 5 đặc tính khác nhau tương ứng với các vận tốc chuyển động của ô tô Các bản đồnày xác định vùng trợ lực lái có thể làm việc

Hình 2.2: Bản đồ điều khiển ECU trong hệ thống trợ lực lái điện

Nguyên lý làm việc của trợ lực lái gồm các bước:

Bước 1. Trợ lực lái sẽ bắt đầu làm việc khi người lái tác dụng lực để quay

vô lăng

Bước 2. Lực tác dụng lên vành lái sẽ làm cho thanh xoắn trong cơ cấu lái

xoay Cảm biến mô men lái sẽ xác định góc quay của thanh xoắn

và gửi các lực lái đã được tính toán đên ECU

Bước 3. Cảm biến góc quay của vô lăng sẽ thông báo góc quay vành lái và

tốc độ đánh tay lái hiện thời

Bước 4. Phụ thuộc vào lực lái, tốc độ chuyển động, tốc độ động cơ, góc

quay vô lăng, tốc độ đánh tay lái và bản đồ được lưu giữ trongECU, EPS ECU sẽ tính toán lực trợ lực cần thiết và gửi đến động

cơ điện

Bước 5. Trợ lực lái sẽ tác động lên cơ cấu lái một lực trợ lực song song với

lực đặt lên vành lái

Bước 6. Tổng của lực đặt lên vành lái và lực trợ lực sẽ tác động lên cơ cấu

lái để quay vòng xe

2.2 Cấu tạo và nguyên lí làm việc hệ thống lái trợ lực điện

Tùy thuộc vào vị trí đặt hộp giảm tốc có 2 kiểu trợ lực điện: Kiểu thứ nhất, hộp giảmtốc đặt trực tiếp trên trục lái ngay dưới vành lái Kiểu thứ hai, hộp giảm tốc được tích hợpvào cơ cấu lái (trong trường hợp này cơ cấu lái thường là loại bánh răng – thanh răng vàđặt trực tiếp trên thanh lái ngang)

2.2.1 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 1

Trong hệ thống trợ lực lái kiểu này được sử dụng trên xe Kia Mornig, 2009, ToyotaVioss 2008 có một môtơ điện trợ lực cùng cơ cấu giảm tốc trục vít- bánh vít được bố trí ởtrục lái chính ( trước đoạn các đăng trục lái) (Hình 2.2) Tại đây cũng bố trí cảm biếnmômen lái Cạnh đó là bộ điều khiển điện tử của trợ lực lái điện (EPS ECU) Trên (Hình2.3) là cấu tạo hộp giảm tốc

Hình 2.2 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 2.3 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

Hệ thống được điều khiển theo sơ đồ tổng quát (Hình 2.4) trên đó có thể nhận thấycác tín hiệu đầu vào của EPS ECU gồm 4 nhóm tín hiệu chính:

Hình 2.4 Sơ đồ trợ lực lái kiểu 1

Tín hiệu cảm biến mô men số 1;B- Tín hiệu cảm biến mô men số2; 1- Giắc nối đa

năng số 1; 2- Giắc nối đa năng số 2; 3- Táp lô; 4- ABS+TRC ECU; 5- Cảm biến

tốc độ ô tô; 6- ECU Mô tơ ; 7- Cảm biến vị trí trục khuỷu; 8- Đèn báo; 9- Mô tơ trợ lực;10- EPS ECU; 11- Giắc kết nối dữ liệu số 1; 12- Giắc kết nối dữ liệu số 2

1- Nhóm tín hiệu (2 hoặc 4 tín hiệu) từ cảm biến mômen lái

2- Tín hiệu vận tốc chuyển động ô tô có thể gửi trực tiếp về EPS ECU hoặc thông quaECU truyền lực và mạng điều khiển vùng ( CAN – Controller Area Network) vàcác giắc nối truyền tới EPS ECU

3- Tín hiệu tốc độ mô tơ (xung biểu diễn số vòng quay trục khuỷu ne từ cảm biến trụckhuỷu) thông qua ECU động cơ và mạng CAN truyền tới EPS ECU

4- Nhóm dữ liệu cài đặt và tra cứu thông qua dắc kết nối dữ liệu DLC3 (Data LinkConnector) để truy nhập các thông tin cài đặt và tra cứu thông tin làm việc của hệthống và báo lỗi hệ thống

Hình 2.5 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 EPSECU và cảnh báo bằng đèn P/S trên Bảng táp lô 4 ( Hình 2.5)

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 2.6)

sử dụng trên xe Toyota Lexus

Thứ hai là loại môtơ được chế tạo liền khối với cơ cấu lái Loại này sử dụng trên xeBMW Trong trợ lực lái loại này mô tơ trợ lực được chế tạo liền với cơ cấu lái và là một

bộ phận cấu thành của cơ cấu lái ( Hình 2.7) Phương án này rất gọn, tuy nhiên giá thành

hệ thống cao Phương án này đang được áp dụng cho dòng xe Lexus đời 2006

Hình 2.6 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;

6- Trục lái

Cấu tạo mô tơ thể hiện ở (Hình 2.8) Phần kéo dài của thanh răng 13 được chế tạodưới dạng trục vít và trục vít này ăn khớp với đai ốc 7 liên kết cứng với rôto 10 của mô tơtrợ lực lái thông qua các viên bi tuần hoàn 9

Hình 2.7 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 2.8 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

đã được cài đặt sẵn và điều khiển mô tơ trợ lực bằng chuỗi xung để tạo ra các mức điện

áp khác nhau tùy theo việc cần trợ lực mạnh hay yếu

Trong hệ thống điều khiển này để tăng độ nhạy chấp hành và giảm kích thước, trọnglượng môtơ điều khiển EPS ECU có thêm mạch tăng thế, nâng điện áp điều khiển lên gấpđôi (24V), cụm 5 trên (Hình 2.9)

Các tín hiệu từ động cơ, hệ thống phanh thông qua mạng CAN gửi về EPS ECU, còncác tín hiệu từ các cảm biến khác được gửi trực tiếp về EPS ECU, EPS ECU sẽ tính toán

và đưa ra lệnh điều khiển môtơ lực, trong đó tín hiệu của cảm biến mô men đóng vai tròquan trọng nhất

Hình 2.9 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.

2.2.3.Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện

Trong trợ lực lái điện, có một phần tử rất quan trọng không thể thiếu đó là các cảmbiến Các cảm biến này có nhiệm vụ truyền thông tin đến ECU để ECU sử lý thông tin vàquyết định vòng quay của môtơ trợ lực

Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện – điện tử gồm: Cảm biến mômen lái,cảm biến tốc độ đánh lái ( tốc độ quay vành lái ), cảm biến tốc độ ôtô

2.2.3.1 Cảm biến tốc độ đánh lái có 2 loại:

a Loại máy phát điện( Hình 2.10):

Được dẫn động từ trục lái thông qua các cặp bánh răng tăng tốc làm tăng tốc độquay và phát ra điện áp 1 chiều tuyến tính tỉ lệ với tốc độ quay của trục lái Tín hiệu củamáy phát phát ra được hiệu chỉnh và khuyếch đại thông qua 1 bộ khuyếch đại

Hình 2.10 Cấu tạo và tín hiệu của cảm biến tốc độ đánh lái

1- Trục răng; 2- Biến thế vi sai; 3- Mạch giao diện; 4- Trục vào;

5-Thanhxoắn; 6- Bánh răng trung gian; 7- Mô tơ; 8- Cơ cấu cam; 9- Lõi thép

trượt; 10- Cánh

b Loại cảm biến tốc độ đánh lái loại hiệu ứng Hall (Hình 2.11):

Có cấu tạo đơn giản hơn, dễ lắp đặt và đặc tính ra là dạng xung số Vì vậy các xengày nay thường sử dụng loại cảm biến này

Hình 2.11 Cảm biến tốc độ đánh lái ( góc đánh lái) loại Hall

a- Cấu tạo; b- Xung của cảm biến

1- Vỏ; 2- Rô to nam châm; 3- Ổ bi; 4- IC Hall; 5- Giắc điện; 6- Nhựa từ

tính

Cấu tạo của cảm biến gồm 1 rôto nam châm nhiều cực gắn với trục lái Một IC Hallđược đặt đối diện với vành nam châm (Cách 1 khe hở nhỏ: 0,2 ÷ 0,4 mm) Cảm biến đượccấp nguồn điện 12v một chiều Khi đánh tay lái, vành nam châm sẽ quay và từ trường củanam châm tác động vào IC Hall tạo ra chuỗi xung vuông 0v ÷ 5v Số xung tăng dần theogóc quay trục lái Tín hiệu này sẽ được gửi về EPS ECU và phân tích thành góc quay trụclái và tốc độ đánh lái ( nếu đặt vào mạch đếm thời gian)

2.2.3.2 Cảm biến mômen lái có 3 loại:

a Loại lõi thép trượt ( Hình 2.12):

Hình 2.12 Sơ đồ đặc tính và các vị trí làm việc của cảm biến mômen lái

loại lõi thép trượt

1- Lái phải; 2- Trung gian; 3- Lái trái; 4- Cuộn sơ cấp;5,7- Cuộn thứ cấp;

6- Lõi thép trượt;

Gồm 1 lõi thép được lắp lỏng trượt trên trục lái, trên đó có 1 rãnh chéo, rãnh này sẽđược 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 thànhđiện áp tuyến tính tỉ lệ với góc xoắn của 1 thanh xoắn đặt giữa trục lái và cơ cấu lái (Nhưtrong van trợ lực thủy lực loại van xoay)

Ba trạng thái của rãnh chéo và chốt và lõi thép tương ứng với các trường hợp quayvòng phải, vị trí trung gian và quay vòng trái cũng được thể hiện trên (Hình 2.12)

b Loại lõi thép xoay ( hình 2.13):

Gồm trục vào (gắn với phần trên trục lái), trục ra (gắn với phần nối tiếp của trục láitới cơ cấu lái), giữa trục vào và trục ra được liên kết bằng 1 thanh xoắn Trên trục vào lắp

1 vành cảm ứng số 1 có các rãnh để cài với các răng của vành cảm ứng số 2 Còn vànhcảm ứng số 3 cũng có các răng và rãnh được lắp trên trục ra Phía ngoài các vòng cảmứng là các cuộn dây được chia ra các cuộn dây cảm ứng và cuộn dây bù Sơ đồ nguyên lýcủa cảm biến và đặc tính được trình bày trên (Hình 2.12)

Hình 2.13 Vị trí lắp, cấu trúc và đặc tính của cảm biến mômen lái loại lõi thép xoay

1- Cảm biến mô men; 2- Trục lái chính; 3- Bộ giảm tốc; 4- Vô lăng; 5- Vành phát

hiện 1; 6- Trục sơ cấp;7- Cuộn dây bù;8-Vành cảm ứng 1; 9- Vành cảm ứng 3;

10-Trục thứ cấp; 11- Từ trục lái; 12- Từ cơ cấu lái;

13-Vành cảm ứng 2

c Loại 4 vành dây (Hình 2.14)

Hình 2.14 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:

- Phần stato có 2 vành dây, các dây được cuốn trên các răng thép định hình

- Phần rôto có 2 vành dây: 1 vành được gắn với trục răng, phần thứ 2 được gắn vớicác dăng trục lái Giữa vành thứ nhất và thứ hai có thể xoay lệch nhau 1 góc bằnggóc 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 2.15)

Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý và xung của cảm biến mômen lái loại 4 vành dây

2.2.3.3 Cảm biến tốc độ ôtô:

Gồm 4 loại:

- Loại công tắc lưỡi gà

- Loại từ điện

- Loại quang điện

- Loại mạch từ trở MRE

a Loại công tắc lưỡi gà (Hình 2.16):

Gồm 1 tiếp điểm lá đặt trong một ống thủy tinh nhỏ và đặt cạnh một mâm nam châmquay Mâm nam châm được dẫn động bởi dây công tơ mét

Khi ôtô chuyển động, thông qua bánh vít- trục vít ở trục thứ cấp hộp số làm cho dâycông tơ mét quay và làm quay mâm nam châm Từ trường của nam châm làm cho côngtắc lưỡi gà đóng, mở theo nhịp quay của mâm nam châm và tạo ra chuỗi xung vuông.Cảm biến này thường được lắp ngay sau công tơ mét ( đồng hồ tốc độ ôtô) ở bảng táp lô

Hình 2.16 Cảm biến loại công tắc lưỡi gà

1- Nối với cáp đồng hồ tốc độ; 2- Nam châm; 3- Công tắc lưỡi gà

Hình 2.17 Cảm biến loại từ điện

1- Rô to; 2- Cảm biến tốc độ; 3- Trục thứ cấp

c Loại quang điện ( Hình 2.18):

Được lắp ngay sau đồng hồ công tơ mét Nó gồm 1 cánh xẻ rãnh được dẫn độngquay từ dây công tơ mét 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 ôtô và lần lượt che vàthông 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 2.18 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

d Loại mạch từ trở MRE (Hình 2.19):

Cảm biến được lắp ở trục thứ cấp hộp số Cảm biến gồm 1 vòng nam châm nạpnhiều cực lắp trên trục của cảm biến Khi vòng nam châm quay, từ trường sẽ tác động lênmạch từ trở MRE và tạo ra các xung xoay chiều tại 2 đầu mút 2 và 4 của mạch MRE Cácxung đưa tới bộ so và điều khiển transistor để tạo xung 0v – 12v ở đầu ra của cảm biến.Tần số xung tỉ lệ với tốc độ ôtô

Tín hiệu ra của cảm biến được đưa tới đồng hồ côngtơmét để báo tốc độ ôtô và đưatới các ECU như PS ECU, ECT ECU để điều khiển các cơ cấu chấp hành ( ví dụ vanđiện từ trong hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử hoặc mô tơ trợ lực lái).

Hình 2.19 Cảm biến tốc độ ôtô loại MRE

1- Trục thứ cấp của hộp số; 2- Bánh răng bị động; 3- Cảm biến tốc độ;

4-HIC có gắn MRE bên trong; 5- Các vòng từ tính

2.3 Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Toyota Camry 2015

2.3.1 Bố trí cơ cấu lái trên xe camry 2015

Hình 2.20 Bố trí hệ thống lái trên xe camry 2015

1-Đèn báo; 2-EPS ECU; 3- ECU Mô tơ ; 4- Bảng táp lô;6- ECU điều khiển trượt 5- Trục lái(cảm biến mô men, Mô tơ điện 1 chiều,cơ cấu giảm tốc);

2.3.2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái trên xe camry 2015

2.3.2.1 Đặc điểm cơ cấu lái

Toyota camry 2015 sử dụng cơ cấu lái loại trục vít thanh răng

Hình 2.21.Cơ cấu lái trục vít thanh răng

 Loại trục vít- thanh răng.

 Các răng ăn khớp trực tiếp nên độ nhạy của cơ cấu lái rất chắc chắn

 Ít quay trượt và ít sức cản quay, và việc truyền mô- men tốt hơn vì vậy lái nhẹ

 Cụm cơ cấu lái hoàn toàn kín nên không cần phải bảo dưỡng

2.3.2.2 Bố trí trợ lực lái

Trong hệ thống trợ lực lái kiểu này có một môtơ 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) (Hình 2.2)

Tại đây cũng bố trí cảm biến mômen lái Cạnh đó là bộ điều khiển điện tử của trợ lực lái điện (EPS ECU)

Hình 2.22 Sơ đồ trợ lực lái điện trên trục lái

1 - ECU của EPS; 2 - Mô tơ điện một chiều; 3 - Cảm biến mô men.

Hệ thống được điều khiển theo sơ đồ tổng quát hình 2.4 trên đó có thể nhận thấy cáctín hiệu đầu vào của EPS ECU gồm 4 nhóm tín hiệu chính:

Hình 2.23 Sơ đồ trợ lực lái kiểu

Tín hiệu cảm biến mô men số 1;B- Tín hiệu cảm biến mô men số2; 1- Giắc nối đa

năng số 1; 2- Giắc nối đa năng số 2; 3- Táp lô; 4- ABS+TRC ECU; 5- Cảm biến

tốc độ ô tô; 6- ECU Mô tơ ; 7- Cảm biến vị trí trục khuỷu; 8- Đèn báo; 9- Mô tơ trợ lực;10- EPS ECU; 11- Giắc kết nối dữ liệu số 1; 12- Giắc kết nối dữ liệu số 2

1- Nhóm tín hiệu (2 hoặc 4 tín hiệu) từ cảm biến mômen lái

2- Tín hiệu vận tốc chuyển động ô tô có thể gửi trực tiếp về EPS ECU hoặc thông quaECU truyền lực và mạng điều khiển vùng ( CAN – Controller Area Network) vàcác giắc nối truyền tới EPS ECU

3- Tín hiệu tốc độ mô tơ ( xung biểu diễn số vòng quay trục khuỷu ne từ cảm biếntrục khuỷu) thông qua ECU động cơ và mạng CAN truyền tới EPS ECU

4- Nhóm dữ liệu cài đặt và tra cứu thông qua giắc kết nối dữ liệu DLC3 (Data LinkConnector) để truy nhập các thông tin cài đặt và tra cứu thông tin làm việc của hệthống và báo lỗi hệ thống

Hình 2.24 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 EPSECU và cảnh báo bằng đèn P/S trên Bảng táp lô 4 ( Hình 2.25)

2.4 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Toyota Camry 2015

2.4.1 Thông số đầu vào

Thông số đầu vào cho tính toán kiểm tra động học hình thang lái, và tính bền hệ thốnglái được cho trong (Bảng 2.1)

Bảng 2.1 Thông số đầu vào

2.4.2 Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota Camry

2.4.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra động học hình thang lái

Theo lý thuyết quay vòng của các bánh xe dẫn hướng: điều kiện quay vòng lý tưởng

để các bánh xe không bị trượt bên là:

Cotgi - cotgi =

L

B0

(2.1) Trong đó:

i – góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên trong (độ);

i – góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng ngoài (độ);

B0 – khoảng cách giữa 2 đường tâm trụ đứng (mm);

L – chiều dài cơ sở của xe (mm)

Từ hình vẽ 2.26 ta có: góc (GA· E) = α (góc quay của bánh xe dẫn hướng ngoài)

0 thay vào (2.1) ta được:

2

0



Hình 2.25 Sơ đồ quay vòng của ô tô.

Như vậy góc quay của bánh xe dẫn hướng trong β bằng góc (·GBE) Từ đó ta có ứngvới các cặp (i, i) của công thức (2.1) đưa vào hình vẽ trên ta được các giao điểm Ei nằmtrên đường thẳng GC, thì động học hình thang lái đã có đảm bảo cho xe quay vòng màcác bánh xe không xảy ra trượt ngang

Nhưng thực tế thì các hình thang lái không thoả mãn được điều kiện trên, tức là cácgiá trị cặp (i,i) thực tế không thoả mản điều kiện (2.1) nên các bánh xe dẫn hướng vẫnxảy ra trượt ngang Mức độ trượt ngang càng ít nếu các giao điểm Ei tạo ra càng gầnđường thẳng GC

2.4.2.2 Trình tự tính toán 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 (2.1)

- 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 GCcàng tốt

Hình 2.26 Sơ đồ kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học.

2.4.2.3 Kiểm tra bằng phương pháp đại số

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

i i

i

i 0)sin(

sin.sin

* 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 (hình vẽ) xác định các góc quay αi tương ứng của bánh xe bênngoài

Hình 2.27 Các vị trí của hình thang lái.