- Trong quá trình phanh, ngoài bốn thông số để đánh giá hiệu quả phanh là: quãng đướng phanh, gia tốc phanh, thời gian phanh và lực phanh riêng thì vấn đề đảm bảo
3.1Nguyên tắc hoạt độngcủa hệ thống lái tích cực.
KẾT CẤU VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI TÍCH CỰC
3.1Nguyên tắc hoạt độngcủa hệ thống lái tích cực.
Hệ thống lái tích cực (Active steering) là một hệ thống lái hỗ trợ được tích hợp trên ô tô. Ý tưởng này hướng tới nâng cao khả năng an toàn và tiện dụng bằng việc nâng cao tính ổn định và điều khiển của ô tô. Liên kết giữa vô lăng và thanh răng lái vẫn là liên kết cơ khí, nhưng sẽ có một bộ phận chấp hành được sử dụng để tác dụng vào cơ cấu cơ khí này.
Hệ thống này vận hành giống như là hệ thống lái thông thường nhưng có thêm sự hỗ trợ một cách hữu ích để khắc phục những ảnh hưởng của những cơn gió giật hay là sự giảm độ bám đường.
Hình 3.1: Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống AS
Trên những hệ thống lái thông thường, việc điều khiển của người lái luôn luôn được truyền đạt theo một phương pháp vì tỉ số truyền giữa vô lăng và bánh xe dẫn hướng của hệ thống lái hoàn toàn được xác định (không đổi). Theo tính toán thì tỷ số truyền lý tưởng của cơ cấu lái phải đáp ứng được ở tốc độ cao công việc điều khiển nặng nề hơn so với ở tốc độ thấp, người lái phải đánh lái nhiều hơn và nặng hơn để đổi hướng bánh xe (Ở hệ thống lái thông thường không giải quyết được vấn đề này). Cấu tạo của hệ thống Active Steering gồm có những bộ phận chính: môtơ điện và bộ xử lý, bộ bánh răng hành tinh, bơm trợ lực thuỷ lực cùng với cơ cấu bánh răng thanh răng và một số bộ phận khác. Khái niệm cơ bản của hệ thống Active Steering dựa trên một bộ bánh răng hành tinh với 2 trục vào và 1 trục ra thành 1 cụm riêng rẽ cùng với trụ lái. Một trục vào được nối trực tiếp với cơ cấu lái, trục vào còn lại được điều khiển bởi 1 môtơ điện thông qua một phanh hãm điều khiển bằng điện tử và sẽ đóng vai trò làm giảm tỷ số truyền lực. Toàn bộ góc lái được quyết định bởi trục ra và được xác định bởi chuyển động của vô lăng và mô tơ điện. Lực khi đánh lái không được quyết định bởi môtơ điện mà bởi hệ thống trợ lực của cơ cấu lái nguyên thuỷ, tương tự như cơ cấu được sử dụng trong hầu hết các hộp số tự động. Bộ bánh răng hành tinh gồm có 3 bộ phận chính:
2. Các bánh răng hành tinh nhỏ (ăn khớp và xoay quanh bánh răng định tinh) cùng với lồng hành tinh mang chúng.
3. Vòng răng (ngoài cùng bao quanh và ăn khớp trong với các bánh răng hành tinh nhỏ) Trên hệ thống Active Steering, bộ bánh răng hành tinh này được đặt ở đuôi trụ lái(dưới vị trí khớp các đăng lái) giữa van kiểm soát trợ lực và cơ cấu thanh răng lái.
Một trong 3 bộ phận trên đều có thể nhận và truyền mômen xoắn trong điều kiện 1 hoặc 2 bánh răng còn lại bị giữ cố định. Như vậy nó sẽ cung cấp tỷ số truyền thay đổi khi cơ cấu thanh răng di chuyển sang trái hoặc phải. Trên hệ thống Active Front Steering, 2 bộ phận là bánh răng mặt trời và lồng hành tinh luôn giữ vai trò nhận và truyền mômen xoắn. Bề mặt ngoài của vòng răng ngoài được lắp với một khớp phanh giữ không cho vòng răng có chuyển động quay, khớp này được dẫn động bởi 1 môtơ điện được điều khiển bằng máy tính. Khi vòng răng ngoài được giữ cố định bởi môtơ điện, tỷ số truyền của bộ bánh răng là không đổi. Tuy nhiên, khi máy tính kích hoạt môtơ điện và nhả khớp phanh để vòng răng chuyển động (tại thời điểm người lái tác động vào vô lăng dịch chuyển bánh xe dẫn hướng), lúc này tỷ số truyền động của cơ cấu lái sẽ thay đổi. Hiệu quả làm việc của hệ thống rất đáng ngạc nhiên. Trong trường hợp đỗ xe, máy tính sẽ tính toán và thay đổi tỷ số truyền sao chỉ cần 2 lần xoay vôlăng là kích hoạt khoá hãm để khoá
bánh xe (khoảng 3 lần trên xe thông thường). Khi ô tô tăng tốc độ, tỷ số truyền thay đổi sao cho phù hợp với tốc độ di chuyển của bánh xe và tăng độ ổn định của xe. Để giảm va đập trong hệ thống thấp nhất, bánh răng mặt trời và hành tinh được lắp căng khít bởi những phanh hãm đàn hồi nhỏ. Hoạt động của môtơ điện đã được định rõ dù lực dẫn động từ người lái là tăng hay giảm. Tỷ số truyền của hệ thống lái sẽ nằm trong khoảng 10:1 đến 20:1 và hoạt động rất nhẹ nhành khiến người lái không thể nhận ra sự hoạt động của chúng. Tỷ số truyền của 1 hệ thống lái bình thường khoảng 18:1 (không có sự can thiệp của môtơ điện).
Bên cạnh việc mang đến sự thay đổi của tỷ số truyền, máy tính còn kết nối trực tiếp với hệ thống kiểm soát độ ổn định (Stability Control System) để trợ giúp định hướng ổn định xe. Khi chiếc xe chạy trên đường cao tốc, 2 yếu tố là bề mặt đường và sức gió mạnh có thể ảnh hưởng tới độ ổn định của chiếc xe. Chiếc xe của bạn có thể đi chệch đường hoặc lạng về 1 bên, như nhiều trường hợp gặp phải khi bạn lái chiếc xe có kéo theo moóc khi gặp gió mạnh. Cảm biến trên xe sẽ tự động nhận biết những hành trình đột ngột xảy ra không được định trước và máy tính sẽ điều khiển môtơ điện của hệ thống Active Steering và cơ cấu bánh răng can thiệp trực tiếp để tạo độ ổn định cho chiếc xe. Lúc này người lái hoàn toàn không can thiệp được vào sự dịch chuyển của bánh xe. Nếu xe bị trượt khi chạy trong điều kiện mặt đường xấu, Hệ thống Active Steering sẽ nhận phản ứng từ những thông tin qua bộ
cảm biến hành trình và sẽ tự động điều chỉnh góc lái của bánh xe (khoảng 5o theo hướng hành trình được lập sẵn) để tạo độ ổn định cho xe. Quá trình xử lý này xảy ra nhanh hơn rất nhiều so với thao tác mà người lái có thể phản ứng (khoảng 150o/
oo giây). Nếu góc lái được điều chỉnh bởi hệ thống Active Steering chưa đủ thì ngay sau đó hệ thống Kiểm soát độ ổn định (Stability Control System) mới can thiệp vào để giúp chiếc xe có độ ổn định tốt hơn. Nói tóm lại, Hệ thống Active Steering có 3 ưu điểm sau:
- Ở tốc độ dưới 45 m/ph, khả năng truyền động của cơ cấu lái nhanh hơn 44% nên tạo sự nhanh nhậy và linh hoạt hơn cho xe.
- Ở tốc độ trên 75 m/ph, khả năng truyền động của cơ cấu lái chậm hơn 11% do đó tăng độ ổn định của xe.
- Trên mặt đường xấu gồ ghề, Active Steering nhanh chóng hiệu chỉnh cân bằng lái để giữ cho đuôi xe không bị dao động (vẫy đuôi).
An toàn là mục tiêu hàng đầu của hệ thống Active Steering. Cảm biến góc lái gắn trên trụ lái có khả năng nhận biết hướng mà người lái muốn di chuyển và hệ thống chỉ can thiệp nếu độ ổn định của chiếc xe ở dưới giới hạn cho phép. Nếu có một lỗi hoặc một sự cố xảy ra trong hệ thống điện, máy tính sẽ ngắt môtơ điện, khoá vòng răng ngoài của hệ thống bánh răng hành tinh và như vậy tỷ số truyền sẽ không thay đổi. Cuối cùng, nếu có một sự cố xảy ra trong cơ cấu bánh răng hành
tinh (một sự cố ngoài ý muốn) thì với 2 trục chạy suốt từ đuôi trụ lái đến cơ cấu thanh răng lái(trục vào nối trực tiếp với cơ cấu lái và trục ra như đã trình bày ở trên), cơ cấu lái trở về cơ cấu bánh răng thanh răng nguyên thuỷ. Trong quá trình điều khiển xe trên đường, hệ thống làm việc êm đến mức người lái hầu như sẽ không cảm nhận được hoạt động của nó, dù cố gắng cũng chỉ cảm thấy là không đáng kể khi môtơ làm việc. Chiếc xe dường như rất ổn định ở mọi tốc độ của xe. Khi đỗ xe cũng chỉ nghe thấy 1 tiếng "tách" rất nhỏ của cơ cấu khoá bánh xe dẫn hướng. Cảm nhận dễ nhận thấy nhất chính là sự khác biệt khi bạn ngồi vào và điều khiển một chiếc xe khác không có hệ thống Active Steering, hệ thống lái dường như không nhạy, đây là điều chứng tỏ rõ rệt những cải tiến về mặt kỹ thuật hoàn thiện hơn nữa mà hệ thống Active Steering mang lại trong quá trình điều khiển xe.