Tải bản đầy đủ
2 Các hệ thống lái tích cực cơ bản

2 Các hệ thống lái tích cực cơ bản

Tải bản đầy đủ

Hình 2.1 : Sơ đồ và một số bộ phận cơ bản của hệ thống EHPS

Hình 2.2: Các bộ phận chính của hệ thống lái thủy lực điều khiển điện tử
Thành phần chính của hệ thống Active Steering bao gồm: cơ cấu hành tinh, bộ
điều khiển độc lập, bộ trợ lực thủy lực và các cảm biến. Trong số đó, bộ phận quan

23

trọng nhất của Active Steering là cơ cấu lái điều khiển kép với “2 đầu vào 1 đầu ra”.
Một đầu liên kết với trục tay lái, đầu vào thứ 2 là động cơ điện điều khiển nối với
thanh chuyển hướng. Đầu ra là trục bánh lái với góc quay do động cơ điện điều
khiển. Có thể thấy rằng động cơ trợ lực không thể tự mình quay các bánh xe mà cần
đến sự giúp đỡ của bộ trợ lực lái thuỷ lực như ở những tay lái thông thường khác.
Phần bên ngoài của Active Steering nối với bộ điều khiển và kiểm tra tính ổn
định thân xe (DSC-Dynamic Stability Control). Hệ thống này sẽ được kích hoạt khi
bộ tay lái không còn làm chủ được tình huống. Tùy thuộc vào từng trường hợp cụ
thể, Active Steering sẽ tăng hoặc giảm bớt góc quay của bánh trước so với góc quay
tay lái. Các bộ phận thủy lực tương đối giống như hệ thống lái trợ lực thông thường
, do vậy chúng ta chỉ nghiên cứu cơ cấu trợ lực điện tử nhằm thay đổi tỷ số truyền
động lái một cách phù hợp như sau
Sơ đồ cấu tạo:

24

Hình.2.3. Bộ trợ lực lái điều khiển điện tử

25

Hình:.2.4 Bộ trợ lực lái
Bộ trợ lực lái điều kiển điện ửt gồm có trục lái được chia làm hai phần .Phần
trên nối với vành tay lái, phần dưới (đầu ra) được nối với thanh răng. Đầu ra là dạng
bánh răng ăn khớp với thanh răng. Hai phần của trục lái không nối cứng với nhau
mà có thể chuyển động tương đối với nhau. Và hai phần của trục lái được liên hệ
với nhau nhờ bộ bánh răng hành tinh. Bộ bánh răng hành tinh bên ngoài có các răng
được ăn khớp với bánh răng của động cơ
điện. Còn bên trong là bốn bánh răng hành tinh quay quanh bánh răng trung
tâm. Bánh răng trung tâm là phần cuối của trục lái.

26

Hình:. 2.5Cơ cấu bánh răng hành tinh
Chính nhờ có bộ bánh răng trung tâm mà tỉ số truyền của hộp số lái có thể
thay đổi được. Ở thanh răng cũng được trợ lực bằng thủy lực giúp cho việc lái xe
được nhẹ nhàng hơn.

27

Hình:.2.6 Các chi tiết của bộ trợ lực lái
1- Các bánh răng hành tinh; 2- Trục đầu ra nối với thanh răng; 3 - Chốt
4- Nắp; 5- Vòng răng ăn khớp với môtơ trợ lực; 6 – Trục nối với vành tay lái
Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử (hệ thống lái linh hoạt) hoạt động
không như các hệ thống lái khác .Khi xe chạy với tốc độ chậm ,bình thường
thì việc điều khiển xe tương đối dễ dàng ,lúc này bộ trợ lực điều khiển điện tử vẫn
chưa hoạt động.. Khi xe chạy với tốc độ cao , tình trạng mặt đường xấu và có sự
thay đổi đột ngột trong khi lái như qua khúc cua với tốc độ cao, lạng lách để trách
các xe khác thì lúc này bộ trợ lực điều khiển điện tử mới hoạt động để hỗ trợ cho
người lái sử lý tình huống một cách dễ dàng hơn.
Để biết được những sự thay đổi đó thì ở hệ thống lái này có các cảm
biến để thu nhận những tin hiệu để truyền đến bố xử lý trung tâm ECU. Thường có
các cảm biến như cảm biến tốc độ của xe, cảm biến góc quay vành tay lái…
Bộ xử lý trung tâm ECU sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến sẽ xử lý
các thông tin đó và đưa ra tín hiệu để điều khiển cho động cơ điện quay, làm cho bộ
bánh răng hành tinh quay theo dẫn tới thanh răng sẽ được chuyển động và làm cho
các bánh xe dẫn hướng hoạt động.
Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử hoạt động không phụ thuộc hoàn toàn
vào sự điều khiển của người lái mà nó có thể tự điều khiển việc lái xe khi mà người

28

lái chưa tác dụng một lực nào lên vành tay lái, tức là nó có thể xen vào tức thời để
hỗ trợ cho người lái.

Hình:.2.7. Đồ thi thể hiện sự hay đổi tỷ số truyền
Trên đa số các xe hơi hiện nay người ta thường phải xoay vành tay lái đến ba
bốn vòng để chuyển hướng bánh xe từ cuối cùng bên trái sang tận cùng bên phải và
ngược lại. Một tỷ số truyền cao nghĩa là bạn phải quay vành tay lái nhiều hơn để
bánh xe đổi hướng theo một khoảng cách cho trước. Tuy
nhiên một tỷ số truyền cao sẽ không hiệu quả bằng tỷ số truyền thấp. Tỷ số
truyền thấp sẽ cho tay lái phản ứng nhanh hơn.
Với hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử thì có thể thay đổi tỷ số truyền lái
để phù hợp với từng trường hợp có thể xảy ra trong quá trình lái xe. Đặc biệt là khi
xe qua chỗ cua gấp thì không cần xoay nhiều vành tay lái. Còn đối với xe không có
bộ trợ lực điều khiển điện tử thì không thể thay đổi
được tỷ số truyền, điều đó được thể hiện trên hình 2.7.

29

Hình:.2.8. Vết của các bánh xe ở hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử
Với hệ thống lái trợ lực điều khiển bằng điện tử thì khi người lái thay đổi
hướng chuyển động của xe như lúc quay vòng hay vượt lên trước xe khác thì vết
của hai bánh trước và sau trùng nhau , chính điều này giúp cho lốp xe ít bị mòn và
bám sát quỹ đạo quay vòng của xe.

30

Hình:.2.9. Vết của các bánh xe ở hệ thống lái không có điều khiển bằng điện tử
Đối với các xe không dùng hệ thồng lái trợ lực điều khiển điện tử thì khi thay
đổi hướng chuyển động của xe như lúc quay vòng hoặc vượt lên trước xe khác thì
vết của hai bánh xe trước và hai bánh sau không trùng với nhau , nên lốp của các
bánh xe mau mòn hơn và quay vòng cũng không chính xác bằng hệ thống lái trợ lực
điều khiển điện tử và đặc biệt là lúc quay vòng ở tốc độ cao sẽ dễ bị lật xe.
2.2.2Những ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử:
So với hệ thống trợ lực thủy lực thông dụng, hệ thống EHPS có các đặc điểm khác


bản

sau:

- Sử dụng bơm dầu được dẫn động bằng mô tơ điện một chiều được điều khiển
thông

qua

31

ECU.

- Sử dụng cảm biến kiểm soát các trạng thái làm việc của hệ thống lái, tình trạng
quay vòng, tình trạng hoạt động của ô tô

Hình 2.10: Hệ th ống ESPH và đặc tính trợ lực trên ô tô con.
Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử có thể thay đổi tỷ số
truyền lái một cách linh hoạt tùy thuộc vào tốc độ của xe và góc quay vành
tay lái . Ví dụ . Khi xe chạy qua khu vực đèo núi cua tay áo và có gió mạnh, với
thiết bị lái thông thường, lái xe không có lựa chọn nào khác là bắt chéo tay trên vôlăng, giảm đáng kể năng lực điều khiển các thiết bị khác. Việc tăng tỷ lệ truyền lái
giúp loại bỏ tư thế nguy hiểm này, tay đặt đúng vị trí trên vô-lăng sẽ cho phản xạ tốt
trong tình huống bất ngờ và kiểm soát toàn bộ các phím chức năng trên vành lái. Di
chuyển ở tốc độ cao, chiếc xe sẽ phản ứng cực nhạy khi điều khiển, nếu tỷ lệ truyền
góc lái từ vô-lăng xuống bánh trước cao thì một động tác đánh lái rộng và gấp sẽ
gây nguy hiểm. Lúc này, động cơ số 1 chi phối ngược chiều quay vô-lăng, làm giảm
tỷ lệ truyền lái. Mô tơ số 2 sẽ được phát động làm cho lực vần tay lái nặng thêm,
tránh các phản xạ quá mạnh và đột ngột của người điều khiển. Áp lực tăng lên còn
có tác dụng ổn định vô-lăng, tránh tác động từ mặt đường làm thay đổi góc lái. Một

32

lợi ích khác của tỷ lệ truyền này là giúp chiếc xe đi thẳng một cách hoàn hảo trên xa
lộ.
- Khi chuyển hướng xe đột ngột thì vết của hai bánh trước và sau trùng nhau tránh
cho lốp xe it bị mòn.
- Không cần phải quay nhiều vòng vành tay lái khi qua khúc cua, chỉ cần một tác
động nhỏ ở vành tay lái là đã tạo nên một góc xoay tương đối lớn ở bánh xe. Giúp
cho người lái có cảm giác thoải mái và 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 thì nó có thể xen vào trong một tức
khắc để điều chỉnh nếu hệ thống lái có sự cố. Khi bộ trợ lực điều khiển điện tử có
hỏng hóc thì hệ thống lái vẫn hoạt động bình thường.
- Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử hoạt động êm dịu , độ an toàn và tin cậy
cao
- Tiết kiệm được nhiên liệu do bơm dầu hoạt động không phụ thuộc vào tốc độ của
động cơ
- Hệ thống EHPS có những ưu điểm nội trội nêu trên , tuy nhiên hệ thống này vẫn
còn những hạn chế như giá thành hệ thống cao và cần nhiều cụm chi tiết chính xác
và phức tạpđặc biệt vẫn còn hệ thống thủy lực trong hệ thống làm cho độ bền không
cao, bảo dưỡng sửa chữa phức tạp. Để khắc phục những hạn chế nêu trên người ta
thiết kế hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering – EPS).
2.3: Hệ thống lái điện (Electric Power Steering – EPS)
- Hệ thống EMPS (Electric Mechanic Power Steering) hay còn viết tắt
là EPS: dùng năng lượng trợ lực từ ắc quy điều khiển mô tơ điện trợ lực
cho vành lái (hình 2.11). Bố trí động cơ điện trên hệ thống lái có hai cách
chính :
- Động cơ điện được bố trí trên trục lái
- Động cơ điện được bố trí trên cơ cấu lái
* Động cơ điện được bố trí trên trục lái có những dạng sau

33