Mô tơ tiến lùi - Cấu tạo các bộ phận chính và nguy- 123docz.net

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2. Cấu tạo các bộ phận chính và nguyên lý hoạt động của ghế chỉnh điện

2.2.2.6. Mô tơ tiến lùi

Hình 2.13. Vị trí và cơ cấu mơ tơ tiến lùi

Mô tơ tiến lùi là một dạng cơ cấu phổ biến không chỉ được sử dụng trên ghế chỉnh điện ô tô mà còn được sử dụng trên nhiều cơ cấu tương tự khác. Về cơ bản mô tơ tiến lùi trên ghế chỉnh điện giống mô tơ ngả lưng ghế, chỉ khác là không sử dụng bánh răng mà truyền động qua hai đầu mô tơ tới hai dây cáp ở hai đầu và từ dây cáp đều tới một trục vít nhỏ như hình dưới (hình 2.14). Mơ tơ quay làm cáp quay, cáp quay làm trục vít nhỏ quay và dịch chuyển ghế tiến về phía trước hoặc phía sau.

2.2.2.7. Mơ tơ nâng hạ đùi và nâng hạ mơng

Hình 2.15. Mơ tơ nâng hạ đùi và mơng đặt sau mô tơ tiến lùi

Mô tơ điều khiển hoạt động nâng/hạ của ghế chỉnh điện là chức năng còn lại trong các chức năng của mô tơ chỉnh ghế điện. Chúng thường được đặt dưới ghế phía sau mơ tơ tiến lùi. Cũng như các mô tơ khác, mô tơ nâng/hạ được cấp nguồn 12V từ ắc quy của xe ô tô và được nối với ghế và công tắc điều chỉnh ghế. Công tắc ghế cho phép người lái hoặc hành khách điều chỉnh vị trí lên/xuống của ghế, hỗ trợ thắt lưng và chiều cao ghế.

2.2.3. Cơng tắc điều khiển 8 hướng chính và 2 hướng phụ (bơm lưng ghế)

Hình 2.17. Mạch điều khiển của cơng tắc

Mạch điều khiển cơng tắc sử dụng board mạch điện tử tích hợp. Chúng ta có thể thấy mạch sử dụng chíp vi điều khiển, các linh kiện phụ khác đảm bảo mạch hoạt động ổn định và an tồn. Về cơ bản cơng tắc sử dụng giao thức điều khiển thông qua nút bấm. Mỗi cơ cấu gạt qua lại hoặc lên xuống khi sử dụng thực tế sẽ tác động vào nút nhấn bằng cao su thông qua một con đội bằng nhựa nhỏ. Từ đó bề mặt dưới của nút cao su được phủ một lớp than chì sẽ đóng vai trò như một cơng tắc khố K, dẫn điện khi được nhấn xuống bằng cách gạt cơng tắc, sau đó điều khiển mơ tơ bằng cách thơng qua việc kích relay để cho phép dòng điện đi qua mơ tơ cho mơ tơ hoạt động.

Hình 2.18. Cơng tắc phụ điều khiển bơm lưng ghế.

Công tắc bơm lưng cấu tạo khá đơn giản dạng cơ khí. Ngun lí cơ bản là dùng nút bấm có lị xo hồi vị trí khi bấm giữ và thả ra. Các tiếp điểm dạng cầu lấy phần giữa làm tiếp điểm chung. Tuỳ vào khi người dùng nhấn một trong hai bên, công tắc sẽ đẩy sang một trong hai bên làm cho cầu tiếp xúc nghiêng sang và điện sẽ được dẫn vào mô tơ bơm lưng.

2.2.4. Hệ thống nhớ vị trí người ngồi

Người sở hữu một chiếc xe ô tô không phải lúc nào cũng chỉ có bản thân họ mới được sử dụng xe. Vấn đề có người thân dùng chung như vợ, chồng, con cái hoặc bạn bè cầm lái là điều khơng tránh khỏi. Vì thế nên việc mỗi người có một tư thế ngồi trên ghế cao/thấp, gần/xa vô lăng là lẽ đương nhiên. Vậy nếu chúng ta ngồi vào chiếc xe của chúng ta sau khi người khác sử dụng, thì đều phải điều chỉnh lại tư thế ghế ngồi một cách thủ công và khá bất tiện hay sao? Thêm vào đó nếu tư thế ngồi của chúng ta gần vơ lăng, mỗi lần dừng xe tắt máy để bước ra, hay mở cửa bước vào chuẩn bị một cuộc hành trình thì chả phải sẽ gây ra sự khá là khơng thoải mái cho bản thân. Bởi vì khơng gian để chúng ta bước chân cúi người xuống để bước vào xe không thật sự đủ rộng rãi. Từ những nguyên do đó, các nhà sản xuất xe hơi đã phát triển hệ thống nhớ vị trí ghế cho người lái, thậm chí nhiều dòng xe cao cấp hiện nay ghế hành khách phía trước cũng được trang bị tính năng nhớ vị trí.

Hình 2.19. Các nút cài đặt vị trí ghế để nhớ

Nhớ vị trí ghế có những sự tiện lợi cơ bản như sau:

• Khơng cần phải điều chỉnh tư thế ngồi, vị trí ghế, gương và vơ lăng (nếu được trang bị vào bộ nhớ) mỗi khi người khác điều chỉnh.

• Tiết kiệm thời gian khi không cần phải tự điều chỉnh lại vị trí hồn hảo của mình khi đã cài đặt trước đó.

• Mở cửa xe ghế sẽ tự động lùi vào kịch để người lái lên xe dễ dàng hơn. Ghế cũng sẽ làm tương tự đối với khi ta dừng xe tắt máy.

Hình 2.20. Vị trí của ECU nhớ ghế của hãng Toyota

Trên hãng xe Toyota, ECU nhớ ghế sẽ được đặt ln phía dưới ghế. Một số hãng khác có thể sẽ khơng có ECU nhớ ghế riêng và sẽ được tích hợp vào ECU chính thân xe.

Hình 2.21. Sơ đồ kết nối của ghế chỉnh đỉnh có bộ nhớ vị trí trên xe Toyota 4Runner

Về cơ bản bộ ECU nhớ ghế giao tiếp với ECU thân xe thông qua mạng CAN:

• Đầu tiên ECM (Engine Control Module) sẽ gửi tín hiệu cần số ở vị trí P và tín hiệu hộp số về ECU chính thân xe.

• Sau đó, người lái điều chỉnh ví trí ghế thơng qua cơng tắc ghế, vơ lăng hoặc gương. • Tiếp đó, người lái bấm giữ nút SET và bấm vị trí số 1, 2, 3 tuỳ vào muốn nhớ vào số

bao nhiêu. Tín hiệu SET + 1 (2 hoặc 3) sẽ gửi về ECU thân xe và từ đó vào ECU nhớ ghế.

18 • Khi người lái bấm vị trí 1, 2 hoặc 3 để gọi lại ví trí cũ, ECU nhớ ghế sẽ nhận tín hiệu

từ cơng tắc và gửi tín hiệu tới ECU chính thân xe để kích hoạt mơ tơ ghế.

2.2.5. Hệ thống sưởi ghế 2.2.5.1. Sưởi ghế loại NTC 2.2.5.1. Sưởi ghế loại NTC

Ghế lái và ghế hành khách phía trước được sưởi ấm bằng cách đặt các bộ phận sưởi ấm vào đệm ghế và tựa lưng. Những cuộn dây nhỏ và mảnh chạy khắp phần tựa lưng và đệm ngồi của người ngồi. Nhiệt được sinh ra bằng cách làm nóng sợi dây cản dòng điện như một điện trở. Để không bị quá nóng cần có một NTC hay còn gọi là cảm biến hệ số nhiệt độ âm (Negative Temperature Coefficient) - một loại nhiệt điện trở. Module sử dụng tín hiệu từ cảm biến này để đảm bảo an toàn và điều chỉnh nhiệt độ với 2 mức HIGH và LOW.

Hình 2.22 Sơ đồ cơ bản hệ thống sưởi NTC truyền thống

2.2.5.2. Sưởi ghế loại PTC

Hiện nay, ngoài hệ thống sưởi ghế dùng NTC, nhiều mẫu xe đã chuyển sang sử dụng hệ thống sưởi dùng PTC (Positive Temperature Coefficient). Trong khi máy sưởi NTC sử

19 dụng dây và cuộn dây để tạo ra nhiệt, sưởi ghế PTC sử dụng mực dẫn điện được in trên chất nền polyme mỏng và dẻo. Đạt yêu cầu sưởi ấm an toàn hơn, nhanh hơn và đồng đều hơn. Các đặc tính của vật liệu cho phép bộ sưởi PTC hoạt động như một bộ cảm biến của riêng nó, loại bỏ sự cần thiết của bất kỳ điều khiển phản hồi bên ngồi nào. Do đó, bộ sưởi vốn đã loại bỏ nguy cơ quá nhiệt.

Sưởi ghế PTC sử dụng vật liệu hệ số nhiệt độ dương tức là vật liệu thể hiện sự thay đổi điện trở tăng để phản ứng với sự gia tăng nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, điện trở của vật liệu cũng tăng lên, do đó hạn chế dòng điện chạy qua. Nói một cách đơn giản, vật liệu cho phép dòng điện chạy qua khi trời lạnh và hạn chế dòng điện chạy khi nhiệt độ ngưỡng tăng lên.

Hình 2.23. Sưởi ghế loại PTC thực tế

Sưởi PTC sử dụng toàn bộ điện năng ban đầu để nhanh chóng làm nóng và đạt đến nhiệt độ tối ưu. Khi nhiệt tăng lên, điện năng tiêu thụ đồng thời giảm xuống. Hệ thống sưởi chủ động này không chỉ hiệu quả mà còn tiết kiệm thời gian và năng lượng. Sưởi ghế PTC có

20 thể được thiết kế để vận hành ở mọi nơi trong khoảng từ -40°C đến 70°C (-40°F và 158°F). Nhiệt độ ngưỡng được tùy chỉnh trong khâu thiết kế.

Sưởi ghế loại PTC có khả năng chống mài mòn, tiết kiệm chi phí và cho phép dễ dàng sản xuất với khối lượng lớn. Với PTC, mực dẫn điện carbon được in trên chất nền làm từ polyme. Trong khi polyester được sử dụng chủ yếu, các vật liệu nền khác cũng có thể được sử dụng. Mực dẫn điện PTC có thể chịu được chu kỳ làm nóng và làm mát lặp đi lặp lại. Các mạch in được niêm phong bằng một lớp keo kết dính để ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm cũng như mài mòn cơ học. Cấu trúc kín có thể chịu được các điều kiện bên ngoài khắc nghiệt và sự khắc nghiệt của việc sử dụng nhiều.

2.2.5.3. Sơ đồ mạch điện sưởi ghế cơ bản

Hình 2.24. Sơ đồ mạch điện sưởi ghế trên Toyota RAV4

Về cơ bản khi chúng ta bật công tắc sưởi ghế, tấm sưởi đệm ngồi và lưng sẽ được cấp điện, dòng điện chạy qua tấm gia nhiệt làm nhiệt độ của ghế ấm lên tới một nhiệt độ nhất định. Để làm được điều đó, hệ thống sưởi cũng cần phải có một bộ điều nhiệt để phịng

21 ngừa quá nhiệt (hệ thống sưởi ghế NTC). Với sưởi loại PTC, như đã nói ở trên, chúng được thiết kế không cần tới bộ điều nhiệt.

2.2.6. Hệ thống túi khí 2.2.6.1. Sơ lược về túi khí 2.2.6.1. Sơ lược về túi khí

Hình 2.25. Hình ảnh túi khí bung khi gặp tai nạn

Khi quyết định mua một chiếc xe mới, một trong những điều cần quan tâm là các tính năng an tồn được tích hợp sẵn, từ tựa đầu có thể điều chỉnh, chống bó cứng phanh, kiểm soát lực kéo và thắt dây an tồn. Một tính năng an tồn khác trong hầu hết các xe hơi giúp giảm thiểu tác động vật lý khi va chạm là túi khí.

Mục đích của túi khí là để đệm đầu và cổ khỏi bị chấn thương trong q trình chuyển động về phía trước do lực qn tính lúc xảy ra va chạm. Nó ngăn khơng cho đầu đập vào vô lăng, bảng điều khiển dẫn đến những chấn thương nghiêm trọng hoặc tử vong. Nhưng “Làm thế nào để túi khí hoạt động?”, “Mức độ an toàn của chúng như thế nào?” và “Làm thế nào mà ý tưởng hình thành?”

2.2.6.2. Túi khí là gì?

Trước khi trả lời cho câu hỏi “Túi khí là gì?”, chúng ta hãy quay ngược về quá khứ để xem chúng được hình thành từ ai và như thế nào.

Những ghi nhận trong quá khứ về một người nào đã nghĩ ra ý tưởng này khá nhiều và khác nhau. Nhưng, ai là người đầu tiên nghĩ ra việc chế tạo túi khí? Đó là John W. Hetrick ở Newport, Pennsylvania, sau khi anh ta đâm xe vào một vũng nước, suýt chút nữa đã

22 phóng con gái qua kính chắn gió trong khi cố gắng tránh một tảng đá. Vào ngày 5 tháng 8 năm 1952, ông đã nộp bằng sáng chế với tên gọi là “Bộ lắp ráp đệm an tồn cho xe ơ tơ”, được cấp vào ngày 18 tháng 8 năm 1953, vào “Bằng sáng chế Hoa Kỳ” số 2.649.311.

Vài tháng trước khi có bằng sáng chế của Hetrick, một người Đức tên là Walter Linderer đã nộp bằng sáng chế cho một túi khí. Từ những thơng tin có được, có vẻ như cả hai nhà phát minh đã đưa ra ý tưởng một cách độc lập. Các nhà phát minh và kỹ sư khác đã cố gắng hồn thiện ý tưởng kể từ đó, chẳng hạn như Allen K. Breed (1927-2000) đã nghĩ ra nhiều cách thử nghiệm khác nhau về tai nạn để thử nghiệm túi khí.

Túi khí là loại vải có thể co giãn hoặc các vật liệu khác được đặt kín ở các vị trí khác nhau trên xe của chúng ta. Hầu hết các xe đều có các túi khí ở ngay phía trên vơ lăng, dọc bên hơng xe, dọc theo kính dọc bên hơng xe và ngày nay túi khí có cả trên ghế lái và ghế hành khách. Những túi này được nén và giữ trong một khu vực nhỏ. Khi có tai nạn, túi khí bung ra rất nhanh nhờ nạp khí để tạo ra hệ thống đệm cho người ngồi trong xe để họ không bị văng ra trong trường hợp va chạm.

2.2.6.3. Túi khí hoạt động như thế nào?

Hình 2.27. Cách túi khí hoạt động khi xảy ra tai nạn

Trong trường hợp va chạm đủ mạnh, cảm biến va chạm (cảm biến gia tốc) sẽ gửi tín hiệu đến bộ phận điều khiển túi khí. Bộ phận điều khiển này kích hoạt thiết bị bơm, tạo ra khí nitơ bằng cách đốt cháy hỗn hợp natri azit (NaN3) và kali nitrat (KNO3). Thời gian từ khi phát hiện va chạm đến khi hoàn thành việc lấp đầy khí nitơ vào túi khí là khoảng 0,05 giây. Tốc độ túi khí khoảng 200 dặm/giờ, do đó nó có thể gây hại trong một số trường hợp nhất định. Điều đó đã dẫn tới sự ra đời của các hệ thống túi khí thích ứng sử dụng nhiều bộ bơm để bung túi khí ở cấp độ thấp hoặc cao. Các hệ thống này có thể điều chỉnh áp suất túi khí tùy thuộc vào các yếu tố như vị trí ghế, trọng lượng của hành khách, mức độ nghiêm trọng của vụ va chạm và việc sử dụng dây an tồn. Túi khí được thiết kế với những lỗ nhỏ li ti giúp xẹp xuống ngay khi đầu tiếp xúc với nó. Nếu khơng có thiết kế này, thì đầu sẽ dội ngược về phía tựa đầu và sẽ khơng giúp ích cho việc giảm chấn thương.

2.2.7. Hệ thống nhận biết phân loại người ngồi 2.2.7.1. Sơ lược về hệ thống 2.2.7.1. Sơ lược về hệ thống

Khi túi khí trở thành thiết bị bắt buộc trên tất cả ô tô của Hoa Kỳ vào những năm 1990, chúng thể hiện một bước tiến lớn về an tồn cho xe. Nhưng bên cạnh đó, dữ liệu từ Cơ quan quản lý an tồn giao thơng đường cao tốc Hoa Kỳ cho biết gần 300 người đã chết do tác động của túi khí kể từ năm 1990. Phần lớn trong số đó là những chiếc xe được trang bị hệ thống túi khí quá nhạy cảm, và hầu hết những trường hợp tử vong là trẻ em và trẻ sơ sinh.

Đối với trẻ em và những người có tầm vóc nhỏ, tác động của túi khí bung ra với vận tốc hơn 200 dặm/giờ có thể gây ra chấn thương đầu và cột sống vĩnh viễn hoặc tử vong. Đây là lý do mà các tài xế được cho là để đưa những hành khách nhỏ hơn vào ghế sau. Đó là

24 luật ở một số tiểu bang. Nhưng nếu chúng ta đang chở một số hành khách ở hàng ghế sau và phải đưa đứa trẻ lên phía trước? Nếu chúng ta lái một chiếc ơ tơ hai chỗ ngồi thì sao?

Vì lý do đó, hệ thống phân loại hành khách (OCS) - một hệ thống cảm biến phát hiện ai đang ngồi trên ghế hành khách đã ra đời. Thay vì dùng cơng tắc bật/tắt túi khí như trước thì OCS sử dụng cơng nghệ máy tính để xác định xem người lớn hay trẻ em đang ngồi trên ghế.

2.2.7.2. Hệ thống hoạt động như thế nào?

Chúng ta hãy xem OCS do Nissan sản xuất. OCS hoạt động kết hợp với các cảm biến ở ghế hành khách phía trước. Các cảm biến nhằm mục đích phát hiện sự hiện diện và phân loại của người ngồi trên xe một cách chính xác và xác định xem túi khí của hành khách phía trước nên được kích hoạt (bung túi khí) hay khơng.

Hình 2.28. Sơ đồ khối hoạt động của bộ OCS

Hệ thống phân loại hành khách (OCS) xác định những người ngồi có kích thước khác nhau, những người ngồi lệch vị trí và phát hiện xem có ghế trẻ em ở ghế hành khách phía trước hay khơng. Bộ điều khiển OCS (hình 2.25) nhận đầu vào từ các cảm biến trọng lượng phân loại hành khách (hình 2.25). Tùy thuộc vào phân loại hành khách, OCS sẽ gửi tín hiệu đến bộ cảm biến chẩn đốn túi khí. Bộ cảm biến chẩn đốn túi khí sử dụng tín hiệu này và tín hiệu cơng tắc khóa dây an tồn (ghế hành khách) để xác định việc triển khai hoặc không triển khai túi khí phía trước của hành khách trong trường hợp va chạm. Tùy thuộc vào các