Hệ thống trợ lực lái điện EPS trên Toyota Camry

Hệ thống lái điện EPS trên ô tô có nhiệm vụ giúp ô tô chuyển hướng theo ý muốn của người lái và đảm bảo tâm quay của các bánh xe tuân thủ theo đúng động học quay vòng ô tô để hạn chế hiện tượng mòn bánh xe khi quay vòng. Nếu xét 4 bánh ô tô là vật rắn riêng biệt. Thì để ô tô quay vòng theo đúng hướng quỹ đạo thì hướng tổng hợp lực phải gần giống quỹ đạo nhất càng tốt. Điều đó chỉ đạt được khi 2 bánh lái phải quay với 1 góc đánh lái hoàn toàn khác nhau. Để cho tâm quay của ô tô được nằm đúng vào trọng tâm xe và chuyển động theo đúng quỹ đạo mong muốn của người lái.Ta có 2 loại động học lái cơ bản được sử dụng trên các xe cơ giới hiện nay đó là động học lái kiểu bàn xoay và động học lái kiểu Ackerman.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - - - - -  - - - - - TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI ĐIỆN (EPS) TRÊN Ô TÔ (TOYOTA CAMRY 2018) MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 2.1 Những vấn đề chung hệ thống lái ô tô Hệ thống lái tơ có nhiệm vụ giúp ô tô chuyển hướng theo ý muốn người lái đảm bảo tâm quay bánh xe tuân thủ theo động học quay vịng tơ để hạn chế tượng mòn bánh xe quay vòng Nếu xét bánh ô tô vật rắn riêng biệt Thì để tơ quay vịng theo hướng quỹ đạo hướng tổng hợp lực phải gần giống quỹ đạo tốt Điều đạt bánh lái phải quay với góc đánh lái hoàn toàn khác Để cho tâm quay ô tô nằm vào trọng tâm xe chuyển động theo quỹ đạo mong muốn người lái Ta có loại động học lái sử dụng xe giới động học lái kiểu bàn xoay động học lái kiểu Ackerman 2.2 Chức năng, phân loại hệ thống lái 2.2.1 Chức hệ thống lái Hệ thống lái xe giới có chức điều khiển quỹ đạo chuyển động xe Việc điều khiển quỹ đạo chuyển động xe trì phương chuyển động thay đổi phương chuyển động xe Hai trình gọi chung quay vòng xe.Việc quay vòng xe giới thực phương pháp sau đây: - Xoay bánh dẫn hướng - Truyền momen quay có trị số khác đến bánh xe chủ động bên trái bên phải - Kết hợp đồng thời hai phương pháp Phương pháp quay bánh xe dẫn hướng để quay vòng xe giới sử dụng phổ biến Phương pháp thay đổi hướng momen bánh xe chủ động thường áp dụng cho loại xe giới bánh xích Đối với xe bánh xích, kết hợp việc truyền momen khác đến bánh chủ động hai bên xe với việc hãm bánh xe phía gần tâm quay vịng để quay vịng diện tích nhỏ, chí quay vịng xe chỗ Phương pháp quay vòng cách kết hợp quay bánh dẫn hướng thay đổi momen kéo bánh chủ động sử dụng cho loại xe chăm sóc trồng với u cầu quay vịng diện tích nhỏ Hình 2.1 Điều khiển quỹ đạo xoay vòng xe giới 2.2.2 Phân loại hệ thống lái a Hệ thống lái bánh dẫn hướng Khái niệm: Hệ thống lái cho phép tác động lên hai bánh xe phía trước lái xe quay vành tay lái để thay đổi hướng chuyển động xe Đa số ô tô thông dụng trang bị hệ thống lái hai bánh Cấu tạo: Hình 2.2 Hệ thống lái bánh phía trước - Vành tay lái, - Trục lái, - Hộp số lái, - Dẫn động lái Nguyên lý làm việc : Khi muốn quay xe sang trái phải người lái phải xoay vành tay lái sang trái phải truyền chuyển động đến trục lái 2, đầu cuối trục lái liên kết với đầu vào hộp số lái khớp đăng Đầu hộp số lái nối với lắc, hộp số lái biến chuyển động xoay tròn trục lái thành chuyển động tịnh tiến lắc.thanh lắc truyền chuyển động cho dẫn động lái làm cho hai bánh xe dẫn hướng quay sang trái phải b Hệ thống lái bánh dẫn hướng Khái niệm: Hệ thống lái bánh hệ thống lái cho phép tác động lên hai bánh xe trước hai bánh xe sau người lái quay vành tay lái để chuyển hướng chuyển động xe Cấu tạo: Hình 2.3 Hệ thống lái bánh dẫn hướng - Vành tay lái, - Trục lái, - Hộp số lái hai bánh trước, & - Dẫn động lái đến hai bánh xe sau, - Hộp số lái bánh sau Cơ cấu lái trước kiểu bánh - Hộp trích lực truyền cầu sau bánh ăn khớp với cấu lái trước Tỷ số truyền vành lái trục dăng hai Trụ chủ động mang theo bánh hành tinh, dầm trục bánh hành tinh đặt lệch trục cho phép bánh quay trơn Bánh ăn khớp với ngoại luân, đứng yên cung vỏ cấu lái, bánh bố trí trục AA Con trượt quay trơn trục AA trượt máng trượt Máng trượt tiếp nhận chuyển động tịnh tiến với đòn quay Nguyên lý làm việc: Khi xe chuyển động tốc độ cao, người lái quay vành tay lái nhỏ vào bánh xe trước sau quay chiều Khi vào chỗ đỗ quay ngoặc góc quay vành lái lớn tốc độ chuyển động xe thấp Bánh xe trước sau quay ngược chiều Khi trục chủ động quay bánh hành tinh ăn khớp với bánh ngoại luân, trục AA lúc đầu chuyển động sang phải sau sang trái Giá trị lớn bánh xe quay chiều 17 độ, sau giảm dần Khi trục chủ động tiếp tục quay theo chiều cũ, trục AA dịch lên đảo chiều đẩy bánh xe sau quay ngược chiều Sự đảo chiều quay xảy ứng với góc quay vành tay lái 120 độ Khi góc quay vành xe trước đạt 35 độ bánh xe sau quay góc - độ Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấu lái bánh xe sau xe Honda Prelude - 4WS - Trục chủ động; - Bánh ngoại luân; - Máng trượt; Con trượt; - Đòn ngang; - Bánh hành tinh; c Hệ thống lái học loại thường (khơng có trợ lực): Hệ thống lái học loại trục vít - bánh vít: Cấu tạo: - Vơ lăng hay vành tay lái, - Trục lái, - Trục vít, - Bánh vít dạng hình quạt, - Địn quay đứng, - Thanh kéo dọc, - Đòn quay ngang, - Mặt bích, - Thanh nối, 10 - Thanh ngang 11 Cầu trước hay dầm đỡ, 12 - Trục đứng, 13 - Trục hay ngõng trục bánh xe dẫn hướng Hệ thống lái học loại trục vít - bánh vít, dạng bánh hình quạt, gồm có vành tay lái hay vơ lăng cố định với trục lái Trục lái lồng hay đặt ống lái nối với cấu lái hay truyền lực chính, loại trục vít bánh vít, dạng bánh hình quạt Trục bánh hình quạt cố định với địn quay đứng 5, kéo dọc nối lề với đòn quay đứng đòn quay ngang Mặt bích trục hay ngõng trục bánh xe dẫn hướng 13 quay xung quanh trục đứng 12, đồng thời nối cố định với nối 9, ngang 10 dầm đỡ hay cầu trước 11 Nguyên lý làm việc: Khi thay đổi hướng chuyển động ôtô, giả sử quay vòng sang bên phải, người lái phải quay vô lăng hay vành tay lái theo chiều kim đồng hồ, qua cấu lái (trục vít bánh hình quạt 4), địn quay 5, kéo dọc 6, đòn quay ngang 7, làm cho mặt bích trục bánh xe 13 bên trái quay quanh trục đứng 12 theo chiều quay vô lăng, đồng thời qua nối ngang hay địn đẩy 10, làm cho mặt bích trục bánh xe dẫn hướng bên phải theo chiều quay vô lăng d Hệ thống lái học loại - bánh răng: Cấu tạo: Hình 2.5 Hệ thống lái học loại – bánh - Vô lăng, - Trục lái, - Cơ cấu lái, - Thanh kéo, - Tay đòn, - Trục (trụ) đứng, - Trục hay ngõng trục, - Bánh xe dẫn hướng Nguyên lý hoạt động: Khi thay đổi hướng chuyển động ơtơ, giả sử quay vịng sang bên trái, người lái phải quay vành tay lái hay vô lăng theo chiều mũi tên hay ngược chiều kim đồng hồ, qua cấu lái 3, kéo tay đòn 5, làm cho trục bánh xe dẫn hướng bên trái quay xung quanh trục đứng theo chiều quay vô lăng, đồng thời qua kéo phẩy, tay đòn phẩy làm cho trục phẩy bánh xe dẫn hướng bên phải phẩy quay xung quanh trục đứng phẩy theo chiều quay vô lăng hay bánh xe dẫn hướng bên trái e Hệ thống lái học loại cường hóa (có trợ lực): Khái niệm: Hệ thống lái trợ lực hệ thống lái có khả tạo lực đẩy phụ hỗ trợ lái xe quay vòng tay lái quay vòng Việc trang bị hệ thống lái trợ lực mang lại lợi ích sau đây: + Giảm nhẹ cường độ lao động người lái để quay vịng xe, người Lái cần tác động lên vành tay lái momen nhỏ so với trường hợp hệ thống lái khơng có trợ lực + Nâng cao tính an tồn trườngg hợp có cố bánh xe (như nổ lốp, bánh xe non hơi, vv) trường hợp việc điều khiển xe không q khó khăn trường hợp khơng có trợ lực + Giảm va đập từ bánh xe lên vành tay lái f Bộ trợ lực lái thủy lực loại thường (không dùng điện tử): Cấu tạo: Bộ trợ lực lái thủy lực loại thường không dùng điện tử gồm có : trục có ba van hay pittơng trượt 13, 20, 23 dùng để đóng mở lỗ dẫn dầu 14, 15 16 cạnh xilanh 4.Xilanh lực với pittông Bơm 1, thùng dầu hay chất lỏng 24, cấu lái 18 có địn quay a, nối 21 6, bánh xe dẫn hướng 7, lỗ thông dầu 12 pittông hay van trượt 13 20, lò xo 12, đường dầu hay ống dẫn dầu 2, 10, 11 17 Nguyên lý hoạt động: Khi thay đổi hướng chuyển động ơtơ giả sử quay vịng sang trái, người lái xe phải quay vô lăng 19 sang trái hay ngược chiều quay kim đồng hồ, qua cấu lái 18 có địn quay a, nối 21, làm cho trục chuyển động lên, pittông hay van trượt 13 mở lỗ dầu 14, pittơng 20 đóng lỗ dầu 16, cịn pittơng 23 lại mở lỗ dầu 15 Dầu hay chất lỏng có áp suất, nhờ bơm 1, từ thùng dầu 24, qua bơm, theo ống dẫn vào buồng hay khoang B xilanh 8, đẩy pittông dịch chuyển sang trái, qua nối b, làm cho bánh xe dẫn hướng quay sang trái, đồng thời qua nối 6, làm cho xilanh dịch chuyển lên trên.Dầu buồng A (trong 10 3.4.2 Hệ thống trục lái Sơ đồ khối: Hình 3.31 Sơ đồ khối hệ thống trục lái 42 Sơ đồ mạch điện: Hình 3.32 Sơ đồ mạch điện trục lái 43 Hình 3.33 Sơ đồ mạch điện trục lái 44 Hình 3.34 Sơ đồ mạch điện trục lái 45 Hình 3.35 Sơ đồ mạch điện trục lái 46 3.4.3 Ưu nhược điểm hệ thống EPS Ưu điểm: - Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử EPS thay đổi tỷ số truyền lái cách linh hoạt tùy thuộc vào tốc độ xe góc quay vành tay lái - Khi chuyển hướng xe đột ngột vết hai bánh trước sau trùng tránh cho lốp xe bị mịn - Khơng cần phải quay nhiều vịng vành tay lái qua khúc cua cần tác động nhỏ vành tay lái tạo nên góc xoay tương đối lớn bánh xe Giúp cho người lái có cảm giác thoải mái tự tin - Quay vòng xe sát, giảm bớt lực tác dụng lên vành tay lái - Với hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử xen vào tức khắc để điều chỉnh hệ thống lái có cố Khi trợ lực điều khiển điện tử có hỏng hóc hệ thống lái hoạt động bình thường - Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử hoạt động êm dịu, độ tin cậy cao Nhược điểm: - Thông qua thử nghiệm đường đua tốc độ cao, đặc biệt đoạn bẻ cua gấp lực qn tính động điện nên dù cố tình ngắt điện động quay, điều gần không khác biệt so với trợ lái thủy lực cần khắc phục tương lai - Ngoài ra, việc sử dụng cơng nghệ kiểm sốt điện tử lập trình tinh vi, nên đơi hệ thống trợ lực lái điện tử làm cho vô - lăng trở nên q nhẹ, khơng cịn cảm giác cầm lái, chí có người cịn cảm nhận mô - tơ trợ lực phát tiếng ồn khiến người ngồi khoang xe nghe thấy 47 Chương NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI ĐIỆN, PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA 4.1 Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân cách khắc phục 4.1.1 Tay lái nặng Nguyên nhân: − Áp suất lốp không quy định − Góc nghiêng dọc trụ đứng vượt q quy định − Các khớp cầu bị mịn, khơ mỡ − Trục lái bị kẹt vỏ tay lái − Khe hở trục vít, lăn trục vít cung nhỏ vỡ − Dây đai kéo bơm trợ lực chùng − Mưc dầu bình thiếu - Bộ trợ lực lái hỏng 4.1.2 Độ rơ vơ lăng lái q lớn Ngun nhân: − Mịn vòng bi bánh trước − Mòn khớp đăng trục lái trục trung gian − Các khớp cầu kéo dọc kéo ngang mòn − Cơ cấu lái mòn, khe hở ăn khớp lớn * Tác hại: làm điều khiển xe khơng xác 4.1.3 Hệ thống lái có tiếng kêu khác thường Nguyên nhân: 48 − Rơ lỏng cam quay − Các khớp cầu lắp với cam quay mòn − Cơ cấu lái mòn, vỡ độ xác − Cơ cấu lái mịn, vỡ độ xác 4.2 Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống lái 4.2.1 Kiểm tra độ đảo vành bánh xe Dùng đồng hồ so để kiểm tra độ đảo: Gá chân đồng hồ so vng góc với phía ngồi vành bánh xe, xoay bánh xe vòng, số vạch kim đồng hồ dao động cho ta độ đảo vành bánh xe Độ đảo cho phép < 1, mm 4.2.2 Kiểm tra điều chỉnh độ chụm bánh xe dẫn hướng Kiểm tra: - Cho xe đỗ phẳng theo hướng xe chạy thẳng - Đánh dấu đường tâm phía sau hai lốp trước vị trí ngang với tâm - bánh xe đo khoảng cách (B) - Cho xe tiến phía trước đoạn cho vị trí đánh dấu tâm lốp nằm phía trước lốp có độ cao ngang tâm bánh xe, đo khoảng cách hai đường tâm đánh dấu (A) - Tính độ chụm bánh xe: δ = B - A So sánh với độ chụm tiêu chuẩn Nếu độ chụm không đảm bảo cần phải điều chỉnh lại - Điều chỉnh: - Nới bulông hãm, xoay kéo ngang để thay đổi chiều dài kéo 49 - nhằm điều chỉnh độ chụm Nếu cấu hình thang lái đặt phía sau đường tâm dầm cầu tăng chiều dài kéo ngang làm tăng độ chụm bánh xe ngược lại - Trường hợp hình thang lái đặt phía trước tăng chiều dài kéo ngang làm giảm độ chụm bánh xe giảm chiều dài kéo ngang làm tăng độ chụm - Vừa thay đổi chiều dài kéo ngang vừa kiểm tra lại độ chụm đạt yêu cầu hãm chặt kéo 4.2.3 Kiểm tra độ rơ tay lái Kiểm tra rơ vành tay lái: Xoay vành tay lái bên phải bên trái đến bánh xe bắt đầu xoay đi, khoảng dịch chuyển điểm vành tay lái cho ta độ rơ vàng tay lái Đối với xe độ rơ cho phép tới 40 mm, xe tải khoảng 50 ÷ 70 mm Độ rơ tay lái nhiều nguyên nhân gây nêu phần hư hỏng thường gặp Nếu độ rơ không đảm bảo cần kiểm tra, sửa chữa điều chỉnh phận liên quan 4.2.4 Kiểm tra mức dầu điều chỉnh độ căng đai Kiểm tra mức dầu: Đo mức dầu bầu chứa động làm việc, sau tắt máy đo lại mức dầu Khi tắt máy mức dầu khơng tăng q mm, dầu khơng có bọt đục Nếu mức dầu tăng mm, có bọt đục dầu có khí Xả khí hệ thống dầu trợ lực: - Kiểm tra mức dầu bình, thiếu bổ xung dầu - Kích hai bánh xe dẫn hướng lên - Cho động chạy tốc độ 1000 V/Phút 50 - Đánh hết tay lái sang trái, sang phải giữ ngun vị trí tận từ ÷ giây - Làm lại bước ÷ lần - Kiểm tra, điều chỉnh độ căng dây đai - Dùng tay ấn với lực 50 ÷ 80N yêu cầu độ võng xuống dây đai ÷ mm - Nếu không (quá căng trùng) cần điều chỉnh lại cách xê dịch máy bơm trợ lực - Đối với số xe dùng dây đai puli yêu cầu phải lắp vị trí 4.3 Lắp ghép, kiểm tra, điều chỉnh cấu lái 4.3.1 Lắp ghép − Các chi tiết trước lắp ghép phải − Đối với cấu lái trục vít - lăn tháo, lắp phải để vị trí − Đối với cấu lái bánh - phải bôi trơn vào răng, bánh Khi lắp bánh phải kiểm tra xem bánh lọt vào vịng bi chưa − Đối với bánh côn cần bôi lớp keo làm kín vào vít chỉnh sau vặn vít chạm vào đế 4.3.2 Kiểm tra, điều chỉnh độ rơ dọc trục vít, trục bánh khe hở ăn khớp Đối với cấu lái trục vít - lăn hay cấu lái trục vít - êcu - bi: - Dùng Cờ lê lực đầu vặn chuyên dùng đo độ bó (chặt) để xác định độ rơ dọc khe hở ăn khớp Nếu không cần điều chỉnh lại cách: 51 - Độ rơ dọc: thay đổi chiều dày đệm (3) sau nắp đầu trục vít - Khe hở ăn khớp : điều chỉnh đai ốc vít điều chỉnh - Đối với cấu lái bánh - răng: Kiểm tra độ rơ dọc trục trục bánh khe hở ăn khớp thực Nếu độ bó khe hở ăn khớp không đảm bảo cần điều chỉnh lại - Độ rơ dọc trục: Thay đổi chiều dầy đệm (9) (hoặc đai ốc chỉnh) phía trước ổ bi - Khe hở ăn khớp: Thay đổi chiều dầy đệm (14) (hoặc đai ốc chỉnh) lực ép lò lo (12) Đối với cấu lái có cặp bánh côn: Cũng dùng Cờ lê lực để kiển tra độ chặt Nếu độ chặt khơng điều chỉnh vít điều chỉnh Sau điều chỉnh xong cần phải kiểm tra vết tiếp xúc cặp bánh côn Phương pháp kiểm tra sau: - Dùng bút chì đỏ bơi lên bề mặt vị trí đối xứng bánh chủ động - Dùng tay quay chuyên dùng quay bánh chủ động, quan sát vết tiếp xúc bánh bị động Yêu cầu vết tiếp xúc phải nằm Có trường hợp ăn khớp khơng xảy đầu răng, đuôi răng, đỉnh chân Nếu khơng cần phải điều chỉnh lại vị trí ăn khớp bánh Phương pháp điều chỉnh tương tự điều chỉnh vết tiếp xúc cặp bánh dứa bánh vành chậu cầu chủ động 52 53 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Qua trình nghiên cứu thực đề tài sinh viên đạt kết sau nghiên cứu Hệ thống trợ lực lái điện EPS Toyota Camry 2018 cấu tạo hệ thống điều khiển EPS xe, phương pháp đo kiểm tra sơ đồ mạch điện điều khiển xe Sinh viên nắm công dụng, hoạt động phương pháp chẩn đoán hệ thống, hư hỏng thường gặp hệ thống trợ lực lái điện, phương pháp kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa mà đề tài đề cập tới Ngoài để thực đề tài sinh viên cịn phát triển kỹ tìm kiếm, sàng lọc dịch thuật tài liệu nước 5.2 Đề nghị Bên cạnh kết đạt tiểu luận số vấn đề chưa giải sau: Vì thời gian có hạn nên luận án nghiên cứu hệ thống tiêu biểu xe, nhiều hệ thống khác đại chưa đề cập đến Kiến thức cịn hạn hẹp khơng tránh sai sót trình làm đề tài tiểu luận Nếu đề xuất hướng phát triển đề tài nghiên cứu thêm hệ thống đại khác cịn lại xe Rất mong đóng góp ý kiến quý Thầy/Cô để đề tài sinh viên hoàn thiện 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cẩm nang sửa chữa Toyota Tài liệu TEAM 21 Toyota https://www.xecov.com/artiCờ lês/tim - hieu - he - thong - lai - tro - luc - dien - eps https://en.wikipedia.org/wiki/EPS https://www.scribd.com/document/180205226/EPS - Toyota - pdf 55 KẾT THÚC 56 ... thống trợ lực lái điện EPS EPS loại cột lái có lịch sử lâu đời Trên thực tế, EPS giới giới thiệu cho Suzuki Cervo vào năm 1988 loại này, loại hoạt động hỗ trợ đỗ xe Trong Column EPS, động lắp cột... nghiêm trọng Vì lý này, EPS cột lái thường dành cho xe nhỏ giá rẻ Hình 2.7 Trợ lực lái điện loại cột lái (Column EPS) Trợ lực lái điện đơn - SINGLE - PINION EPS Trợ lực lái đơn EPS tích hợp cấu trợ... Hình 2.9 Trợ lực lái điện kép - DUAL - PINION EPS Trợ lực lái điện trục song song - PARALLEL AXIS EPS 16 Trợ lực lái điện trục song song (Parallel Axis EPS) đắt tất loại trên, mạnh mẽ xác hơn, sử