6.1.1. Chức năng
- Chức năng của hệ thống lái là điều khiển bánh xe dẫn hướng chuẩn xác, duy trì lực lái phù hợp, truyền được cảm giác từ mặt đường đến người lái, hấp thụ một phần lớn lực tác dụng lên vô lăng và đảm bảo hoạt động của hệ thống treo.
- Hệ thống lái trợ lực điện (Electronic Power Steering - EPS) là hệ thống lái trợ lực bằng điện. Chính vì vậy hệ thống lái trợ lực điện cho tay lái nhẹ nhàng hơn khi xe chạy ở tốc độ thấp mang đến sự thoải mái cho người lái, và tay lái trợ lực điện sẽ nặng hơn, cho cảm giác thật hơn khi chạy ở tốc độ cao, mang đến cảm giác an toàn và ổn định cho xe
6.1.2. Cấu tạo
Hình 6.1 Cấu tạo hệ thống lái
Trục lái chính trên
Cảm biến mô men lái và cảm biến góc lái Mô tơ Bộ điều khiển hệ thống lái Hộp tay lái Trục lái chính dưới
64
- Hệ thống lái bao gồm
+ Vô lăng: là bộ phận đặt trên buồng lái có nhiệm vụ tiếp nhận mô men quay của người lái và truyền cho trục lái. Vành tay lái bao gồm một vành hình tròn lõi bằng thép bên ngoài được bọc nhựa hoặc da, được lắp ghép với trục lái bằng then hoa, ren, và đai ốc. Ngoài chức năng chính như trên vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận bắt buộc phải có khác của ô tô như công tắc còi, công tắc tín hiệu, túi khí bảo vệ người lái khi ra sự cố như tai nạn ,…
Hình 6.2 Vô lăng xe Hyundai Tucson 2017
+ Trục lái:
• Bao gồm trục lái chính trên và trục lái chính dưới có nhiệm vụ truyền mô men quay từ vô lăng đến hộp số lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái vào thân xe. Đầu trên của trục lái chính được làm thon và sẻ răng cưa, vô lăng được siết chặt vào trục lái bằng đai ốc. Đầu dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp các đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đường đến vành tay lái.
• Ngoài chức năng truyền mô men quay từ vô lăng xuống hộp số lái trục lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ô tô như: cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển hệ thống gạt nước, cơ cấu nghiêng tay lái, cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu khoá tay lái, cơ cấu trượt tay lái…. Các cơ cấu này giúp cho người điều khiển thoải mái khi di chuyển ra vào ghế lái và có thể điều chỉnh vị trí tay lái cho phù hợp với khổ người.
65
Hình 6.3 Trục lái chính phía trên và trục lái chính phía dưới
+ Cảm biến mô men lái và cảm biến góc lái: xe Hyundai Tucson 2017 sử dụng tích hợp hai cảm biến mô men lái và cảm biến góc lái.
Hình 6.4 Cảm biến mô men lái và cảm biến góc lái
Trục lái chính phía trên
Trục lái chính phía dưới
66 • Cảm biến mô men lái bao gồm 1 rotor nam châm nhiều cực gắn với trục lái. IC Hall được cấp nguồn điện một chiều. Khi đánh lái, vành nam châm sẽ quay và từ trường của nam châm tác động vào IC Hall làm nó tạo ra tín hiệu điện áp dạng analog. Nó sẽ gửi các xung về bộ điều khiển trợ lực lái điện để nó tính toán ra mô men quay dựa vào thời gian và tần số của xung.
Hình 6.5 Nguyên lý hoạt động của cảm biến mô men lái
67 • Cảm biến góc lái bao gồm một bánh răng chính gắn với trục lái chính, 2 bánh răng phụ chứa 2 nam châm được ăn khớp với bánh răng chính, 2 cảm biến Hall được đặt cố định. Khi trục lái chính quay, bánh răng chính sẽ quay và làm 2 bánh răng phụ quay, nam châm quay tạo ra biến thiên từ trường. Biến thiên từ trường tạo ra dòng điện trên 2 IC Hall nhờ vào hiệu ứng Hall. Hai IC Hall sẽ gửi tín hiệu điện áp dưới dạng xung răng cưa về bộ điều khiển, bộ điều khiển trợ lực lái điện sẽ xử lý tín hiệu và tính toán góc quay dựa vào tần số của tín hiệu.
68
+ Motor xoay chiều 3 pha :
Hình 6.8 Motor xoay chiều 3 pha
• Trước motor có một bộ chuyển đổi dòng 1 chiều thành dòng xoay chiều 3 pha. Bên trong motor gồm có rotor và stator: rotor ở giữa là cuộn dây đồng, stator là nam châm điện. Stator gồm các cuộn dây được cung cấp bởi các dòng 3 pha. Khi có dòng điện 3 pha cấp cho các cuộn dây nó tạo ra một từ trường biến thiên bên trong cuộn dây rotor làm rotor quay truyền qua trục vít và đến bánh răng, trợ thêm một phần lực khi người lái đánh lái.Thời gian phản hồi của động cơ rất ngắn cho phép nó hỗ trợ chuyển động tay lái một cách nhanh chóng. Motor có cầu chì để bảo vệ sự quá tải dòng điện và chống quá nhiệt bằng cách giảm dòng điện cung cấp trong các trường hợp như giữ lái, đánh lái rồi giữ lái.
• Cách điều khiển
✓ Motor chỉ hoạt động khi động cơ đạt số vòng quay nhất định (600 vòng/phút) ✓ Tốc độ và chiều motor được điều khiển bởi bộ điều khiển trợ lực lái điện (MDPSCM
– Motor Driven Power Steering Control Module) bằng cách thay đổi dòng điện sao cho phù hợp với mô men cần để trợ lực lái.
69 + Bộ điều khiển trợ lực lái điện (MDPSCM - Motor-Power Steering Control Module)
Hình 6.9 Cấu tạo cụm MDPSCM
MDPSCM là bộ não của hệ thống lái trợ lực điện. Cũng giống như các bộ điều khiển khác trên xe, MDPSCM có cấu tạo gồm 3 phần chính: bộ nhớ trong, bộ vi xử lý và bộ truyền.
• Bộ nhớ trong: gồm 4 thành viên đảm nhiệm chức năng riêng biệt: RAM, ROM, PROM, KAM. Chức năng của bộ nhớ trong của MDPSCM là lưu trữ các thông tin thường trực (thông tin ban đầu của nó), lưu các thông tin sữa chữa, các thông tin mới cập nhật.
• Bộ vi xử lí: tiếp nhận các thông tin từ cảm biến góc lái, cảm biến tốc độ xe (lấy từ ECU động cơ thông qua mạng CAN). Sau khi nhận thông tin, nó sẽ xử lí các tín hiệu để đưa ra các tín hiệu thích hợp để điều khiển motor. Tùy vào tốc độ xe, góc lái mà nó sẽ trợ lực nhiều hay ít, giúp tăng khả năng vận hành của xe.
• Bộ truyền: tín hiệu từ bộ vi xử lí được truyền đến motor thông qua bộ truyền. Ngoài ra, nó còn gửi thông tin lên mạng dữ liệu các ECU của xe, đó chính là mạng CAN. + Hộp tay lái: bao gồm các thành phần chính là trục răng, thanh răng, vỏ thanh răng và đầu trục lái. Trục răng ở phía dưới trục lái chính và ăn khớp với thanh răng. Khi vô lăng quay, trục răng quay làm di chuyển thanh răng sang phải hoặc sang trái. Sự dịch chuyển của thanh răng được truyền tới cam quay qua các đầu thanh lái.
70
Hình 6.10 Cấu tạo hộp tay lái
1. Thanh lái 4. Kẹp 7. Nắp che bụi
10. Vít chỉnh 13. Lò xo
2. Đai ốc hãm 5.Đầu thanh răng
8. Ống che bụi
11. Trục răng 14. Dẫn hướng thanh răng 3. Cao su che bụi 6. Thanh răng 9. Phớt dầu 12. Đai ốc
hãm
15. Vỏ thanh răng
71