TIỂU LUẬN CUỐI kỳ NHẬP môn CÔNG NGHỆ kỹ THUẬT ô tô TOYOTA NGHIÊN cứu hệ THỐNG lái TRÊN TOYOTA VIOS

Cácnghiên cứu về hệ thống điều khiến bằng điện là tiền đề phát triến cộng nghệ lái tự động.Công nghệ này đã và đang được thử nghiệm ở các cấp độ khác nhau trên ô tô có khả năngkết nối vớ

TP.HCM, tháng 6 năm 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

TOYOTA

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN TOYOTA VIOS

Giảng Viên : Phạm Hữu Nghĩa

Lớp: 25OT- 01 Sinh Viên: Phạm Thái Tài MSSV: 197OT23107

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giáo viên hướng dẫn : Phạm Hữu

Điểm đánh giá : xếp loại :

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017

Giáo viên hướng dẫn

(ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU

Nghiên cứu về sự phát triển các hệ thống trên ô tô cho thấy ô tô thế giới đang có những thayđối mạnh mẽ trong đó có những thay đối của hệ thống lái Xu thế dẫn động điều khiến kiếmsoát toàn bộ động lực học xe thông qua điều khiến bằng điện đang dần trở nên rõ nét Cácnghiên cứu về hệ thống điều khiến bằng điện là tiền đề phát triến cộng nghệ lái tự động.Công nghệ này đã và đang được thử nghiệm ở các cấp độ khác nhau trên ô tô có khả năngkết

nối với cơ sở hạ tầng giao thông thông minh

Có bốn cấp độ phát triến công nghệ lái ô tô khác nhau: Hỗ trợ người lái, kết hợp chức năng

tự động với người lái, lái tự động mức độ giới hạn, lái tự động hoàn toàn Trong đó, côngnghệ lái tự động hoàn toàn ngoài việc cho phép phương tiện thực hiện tự động tất cả cácchức năng lái xe còn có chức năng giám sát điều kiện giao thông khi vận hành Công nghệnày giúp giải phóng sức lao động và thời gian lái xe, người sử dụng chỉ cần lựa chọn điếmđi

và đến, công việc còn lại hoàn toàn tự động

Các nghiên cứu về hệ thống lái điện (SBW) là tiền đề đế phát triến công nghệ lái tự động đãđược nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới thực hiện Tại Việt Nam, các nghiên cứu về hệthống lái điện chưa được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đúng mức Với mong muốn nắmbắt được các công nghệ điều khiến lái hiện đại trên thế giới một cách sâu sắc, tiến tới làmchủ công nghệ và phát triến các công nghệ mới tại Việt Nam

MỤC LỤC

Chương 1: Thông tin về hãng xe TOYOTA -3

1.1 Lịch sử hình thành -3

Chương 2: Các sản phàm xe và thông số kỹ thuật của TOYOTA -4

Chương 3: Hệ Thống Lái Xe Ô Tô Trên Xe Toyota Vios -9

3.1 Giới thiệu về hệ thống lái -9

3.2 Phân loại hệ thống lái -9,10 3.3 Nguyên Lí hoạt động của hệ thống lái trên ô tô Toyota Vios -15

3.4 So sánh, đánh giá hệ thống lái trên ô tô -20

Chương 1: Thông Tin về Hãng Xe TOYOTA

1.1

Lịch sử hình thành:

Cái tên Toyota được sửa đổi từ Toyoda, tên người sáng lập hãng ôtô lớn nhất Nhật Bản.Sau gần 7 thập kỷ phát triển, Toyota mới một lần duy nhất thay đổi logo của hãng

Hiện là công ty lớn thứ hai trên thế giới sau tập đoàn ôtô khổng lồ General Motors, Mỹ,

và là công ty đứng đầu thị trường ôtô Việt Nam, thành công của Toyota bắt nguồn từ sựkết hợp giữa tài năng kinh doanh thiên bẩm và những sắc màu văn hoá truyền thống củangười Nhật Bản

Sự ra đời và phát triển của thương hiệu Toyota gắn liền với dòng họ Toyoda, thuộc quậnAiichi, cách thủ đô Tokyo hơn 300 km về phía đông nam Năm 1936, gia đình SakichiToyoda có ý tưởng thành lập công ty chuyên sản xuất ôtô khi họ giành được một tronghai giấy phép sản xuất ôtô của chính phủ Nhật Bản Theo lời khuyên của chuyên giangười Nhật hàng đầu tại chi nhánh của General Motors ở Nhật Bản lúc đó là ShotaroKamiya, Sakichi Toyoda tổ chức một cuộc thi sáng tác biểu tượng cho công ty mới vớinhững tiêu chí phải dễ hiểu, gợi tả được đó là một công ty trong nước và chứa đựngnhững âm tiết Nhật Bản Trong số 27.000 mẫu biểu tượng được gửi về, có một biểutượng mang tên “Toyota” với hình tròn bao quanh ( Hình 1.1)

Hình 1.1 Logo đầu tiên của hãng xe Toyota

Cái tên “Toyota” phát âm không rõ như Toyoda, chữ Toyota ( b 3^) chỉ có 8 nét so với

10 nét của Toyoda ( b 3^’ ), theo quan niệm truyền thống của người Nhật, con số 8

mang lại sự may mắn và tượng trưng cho sự lớn mạnh không ngừng, trong khi

một số tròn chĩnh, không còn chỗ cho sự phát triển Thương hiệu Toyota ra

tháng 4/1937, Toyota chính thức được đăng ký bản quyền thương mại

Năm 1950, công ty bán lẻ Toyota Motor Sales Co được thành lập và đến năm 1956 là hệthống phân phối Toyopet Chiến lược kinh doanh đúng đắn mang lại cho Toyota nhữngthành công vượt bậc về mặt thương mại, bên cạnh đó là sự phát triển vượt bậc về côngnghệ sản xuất ôtô Toyota không có nhiều bằng phát minh sáng chế như General Motorshay Ford Motor Company, tuy nhiên, chất lượng của sản phẩm mang thương hiệu Toyotaluôn được đảm bảo ở mức độ cao nhất bởi Toyota sở hữu những kỹ sư, chuyên gia hàngđầu trong lĩnh vực công nghệ ôtô thế giới

TOYOTA

Hình 1.2 Logo toàn cầu của ToyotaLogo hiện nay của Toyota bao gồm 3 hình eclipse lồng vào nhau (tượng trưng cho 3 tráitim) mang ý nghĩa: một thể hiện sự quan tâm đối với khách hàng, một tượng trưng chochất lượng sản phẩm và một là những nỗ lực phát triển khoa học công nghệ không ngừng.Trải qua thời gian 70 năm với những biến đổi không ngừng, Toyota vẫn đang bước trêncon đường định mệnh của chính mình, con đường từ số 8 mạnh mẽ đến số 10 hoàn hảocủa truyền thống đất nước mặt trời mọc

Chương 2: Các Sản Phẩm Và Thông Số Kỹ Thuật Của TOYOTA

Toyota Rush:

Hình 2.1: TOYOTA RUSHKích thước tổng thể bên ngoài: D x R x C (mm): 4435 x 1695 x 1705Chiều dài cơ sở (mm): 2695

Chiều rộng cơ sở trước /sau (mm): 1445/1460

Trọng lượng không tải (kg): 1290

Trọng lượng toàn tải (kg): 1870

Dung tích bình nhiên liệu (L) 45

Loại động cơ: 2NR-VE(1.5L) Số xy lanh: 4

Bố trí xy lanh: Thẳng hàng

Dung tích xi lanh (cc): 1496

Hệ thống nhiên liệu: Phun xăng điện tử

Loại nhiên liệu: Xăng

Hệ thống truyền động: Dẫn động cầu sau (RWD)

Hộp số: Số tự động 4 cấp (4AT)

Hệ thống treo trước: Macpherson

Hệ thống treo sau: Liên kết đa điểm

Hệ thống lái: Trợ lực tay lái Điện

Phanh trước: Đĩa

Phanh sau: Tang trống

Tiêu chuẩn khí thải Euro 4

2.2

Toyota Prado:

Hình 2.2: TOYOTA PRADOKích thước tổng thể bên ngoài: 4840 x 1885 x 1845

Chiều dài cơ sở mm: 2790

Chiều rộng cơ sở mm: 1585/1585

Trọng lượng không tải kg: 2030 - 2190

Trọng lượng toàn tải kg: 2850

Dung tích bình nhiên liệu Lít: 87

Loại động cơ: 4 xy lanh thẳng hàng, 16 van DOHC, VTT-I kép

Mã động cơ: 2TR-FE

Dung tích công tác cc: 2694

Loại nhiên liệu: Xăng/Gasoline

Tiêu chuẩn khí thải: Euro 3-4

Hệ thống truyền động: Dẫn động 4 bánh toàn thời gian

Hộp số: Tự động 6 cấp

Hệ thống treo trước: Độc lập, tay đòn kéo, lò xo cuộn, thanh cân bằng

Hệ thống treo sau: Liên kết 4 điểm, tay đòn bên, lò xo cuộn

Phanh trước/sau: Đĩa thông gió

Chiều dài/ rộng cơ sở cả 3 phiên bản (mm): Dài 2550, rộng: 1475/1460

Trọng Lượng không tải (kg): 1.5G CVT: 1103, 1.5E CVT: 1088, 1.5E MT: 1068Trọng lưởng toàn tải cả 3 phiên bản (kg): 1500

Loại động cơ cả 3 phiên bản: 4 xy-lanh thẳng hàng, 16 van DHOC, Dual VVT-iDung tích công tác (cc) cả 3 phiên bản: 1496

Hệ thống truyền động cả 3 phiên bản: FWD

Thùng nhiên liệu (L): 42

Hệ thống treo trước cả 3 phiên bản: Độc lập McPherson

Hệ thống treo sau cả 3 phiên bản: Dầm xoắn

Phanh trước cả 3 phiên bản: Đĩa thông gió 15 inch

Phanh sau cả 3 phiên bản: Đĩa đặc 14 inch

2.4: Toyota Land Cruiser:

Hình 2.4: Toyota Land Cruiser

Kích thước tổng thể (mm): 4950 x 1980 x 1945

Chiều dài cơ sở (mm): 2850

Chiều rộng cơ sở (Trước/ sau)(mm): 1650 / 1645

Trọng lượng không tải (kg) 2625

Trọng lượng toàn tải (kg) 3350

Loại động cơ V8, VVT-i kép

Dung tích bình nhiên liệu (L) 93+45

Tiêu chuẩn khí thải(Euro) 4

Hệ thống truyền động 4 bánh toàn thời gian với vi sai trung tâm hạn chế trượt TORSENHộp số Tự động 6 cấp

Hệ thống treo(trước) Độc lập, tay đòn kép

Hệ thống treo(sau) Liên kết 4 điểm

Kích thước lốp 285/60 R18

Phanh trước Đĩa thông gió 18 inch

Phanh sau Đĩa thông gió 17 inch

Chương 3: Hệ Thống Lái Xe Ô Tô Trên Xe Toyota Vios

3.1

Giới thiệu về hệ thống lái:

Bạn có thể đang sở hữu một chiếc ô tô được trang bị động cơ có công suất lớn và hộp số

có hiệu suất cao để có thể truyền hầu hết công suất mà động cơ sinh ra đến bánh xe,nhưng nếu bạn không thể điều khiển các bánh xe làm cho chiếc xe di chuyển theo hướngbạn mong muốn, thì động cơ công suất lớn hay hộp số có hiệu suất cao cũng không còn

có ý nghĩa nữa bởi vì bạn không thể điều khiển chiếc xe của mình di chuyển trên đường

Hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản, quan trọng nhất trên ô tô Trong khi động

cơ và hệ thống truyền lực truyền công suất xuống bánh xe, thì hệ thống lái dùng để thayđổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một quỹ đạo nhất định nào

đó như: quay vòng trái, quay vòng phải, đi thẳng Hệ thống lái là một hệ thống kháphức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận có chức năng riêng biệt hỗ trợlẫn nhau

3.2

Phân Loại Hệ Thống Lái:

Theo cách bố trí vành tay lái (vô lăng) Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên trái theochiều chuyển động của ô tô được sử dụng trên các loại ô tô của các nước có luật đi đườngbên phải như Việt Nam và một số nước khác.

Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên phải theo chiều chuyển động của ô tô đượcdùng trên các loại ô tô của các nước có luật đi đường bên trái như Anh, Nhật, ThụyĐiển

Theo số lượng cầu dẫn hướng Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước, loại nàythường được trang bị trên hầu hết các dòng xe ô tô du lịch hiện nay như TOYOTA Vios,TOYOTA Camry, KIA Morning, KIA Cerato, HYUNDAI I10, HYUNDAI Elantra và

xe thương mại như FORD Transit, HYUNDAI County

Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau, loại hệ thống lái này ít được trang bị trên

ô tô vì kết cấu hệ thống lái phức tạp khi phải bố trí thêm các trục và đòn dẫn từ phía trướcđến phía sau, đồng thời đòi hỏi việc trợ lực lái nhiều hơn khi xe tăng tốc do lực quán tínhlàm tải trọng tập trung về phía cầu sau do đó làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu, nó thườngđược trang bị trên các loại máy nâng chuyển, xe chuyên dùng

Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cả cầu trước và cầu sau, mục đích của việc trang

bị hệ thống lái trên các cầu nhằm để giảm bán kính quay vòng của ô tô, giúp xe dễ quayvòng khi vận tốc thấp, giảm khả năng bị mòn bánh không được dẫn hướng, đồng thờităng sự ổn định cho xe khi di chuyển với vận tốc cao

Loại hệ thống lái này được trang bị trên các dòng xe của nhà sản xuất Porsche như:Panamera, Cayenne2018, 911 GT3, AG và các nhà sản suất xe cao cấp khác nhưAudi, Mercedes-Benz, BMW, Lexus.với phiên bản hiện đại hơn, được điều khiểnđiện tử Khi vận tốc xe trên 80km/h bánh phía sau sẽ tự động xoay cùng chiều với bánhtrước để làm tăng hiện tượng quay vòng thiếu của xe, giúp xe ổn định hơn Khi vận tốc

xe dưới 50km/h, bánh sau sẽ quay ngược chiều với bánh trước để đảm bảo xe dễ vàocua, người lái sẽ không bị cảm giác giằng vô lăng và nặng tay lái

Quay vòng thiếu (Understeering):

Hiện tượng quay vòng thiếu xảy ra khi người lái cố gắng đánh lái để xe quay vòngsang trái hoặc phải nhưng khi đó chiếc xe có xu hướng chạy thẳng hoặc không đi theođường cong mà người lái mong muốn Khi hiện tượng này xảy ra, chiếc xe rất dễ gặpphải tai nạn do va chạm với xe đang chạy đối diện ngược chiều

Quay vòng thừa (Oversteering):

Hiện tượng quay vòng thừa dễ dàng xảy ra hơn hiện tượng quay vòng thiếu, hiện tượngnày xảy ra khi người lái đánh lái để xe di chuyển sang trái hoặc phải theo quỹ đạo củamặt đường, nhưng chiếc xe có xu hướng bị xảy đuôi và xoay vòng tròn

Để khắc phục các hiện tượng trên khi xe di chuyển trên đường, các nhà sản xuất ô tôtrên thế giới đã đưa ra các hệ thống: Cân bằng điện tử (ESP, ESC), Phân phối lựcphanh điện tử (EBD) và hệ thống chống bó cứng má phanh (ABS) để giúp cho chiếc xe

di chuyển ổn định hơn, giảm các tai nạn không mong muốn cho người lái

3.3 Nguyên Lí hoạt đông của hệ thống lái trên ô tô Toyota Vios

Một số kiến thức cơ bản nhất về hệ thống chuyển hướng của xe Chúng ta sẽ cùng nghiêncứu về nguyên lý làm việc, một số hệ thống chuyển hướng cơ bản và ảnh hưởng của nóđến tính kinh tế nhiên liệu của xe Chúng ta hãy cùng xem xét cái gì làm cho chiếc xechuyển hướng

Hình 3.1: sơ đồ bố trí hệ thống lái trên ô tô ( Vios)

Để chiếc xe chuyển hướng êm dịu, mỗi bánh xe cần phải đi theo một đường tròn khácnhau Bởi vì bánh xe bên trong chuyển động theo một vòng tròn có bán kính nhỏ hơn,việc quay vòng khó khăn hơn so với bánh xe phía ngoài Nếu bạn vẽ một đường thẳngvuông góc với từng bánh xe, các đường thẳng đó sẽ giao nhau tại tâm quay vòng Sơ đồhình học dưới đây cho biết bánh xe bên trong sẽ phải quay nhiều hơn bánh xe ngoài

Hình 3.2: Sơ đồ mô phỏng bán kính quay vòng

Từ trước đến nay tồn tại một cặp cơ cấu lái khác nhau Có thể tóm tắt chung nhất là cơ

cấu bánh răng - thanh răng (Rack-and-pinion) và trục vít - bánh vít (recirculating ball).

Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụng phổ biến trên

các xe ô tô du lịch và xe tải nhỏ, xe SUV Nó là một cơ cấu cơ khí khá đơn giản Mộtbánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ống kimloại Một thanh nối (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh răng

Bánh răng tròn được nối với trục tay lái Khi bạn xoay vành tay lái, bánh răng quay làm

chuyển động thanh răng Thanh nối ở hai đầu thanh răng được gắn với một cánh tay đòntrên một trục xoay

Hình 3.3:Hệ thống lái với bánh dẫn hướng trong hệ thống treo đôc lập

Cặp bánh răng - thanh răng làm hai nhiệm vụ:

+ Chuyển đổi chuyển đông xoay của vành tay lái thành chuyển đông thẳng cần thiết đểlàm đổi hướng bánh xe

+ Nó cung cấp môt sự giảm tốc, tăng lực để làm đổi hướng các bánh xe dễ dàng và chínhxác hơn

Trên đa số xe hơi hiện nay người ta thường phải xoay vành tay lái ba đến bốn vòng đểchuyển hướng bánh xe từ cuối cùng bên trái sang tận cùng bên phải và ngược lại Tỉ sốtruyền của hôp tay lái là tỉ số biểu thị mối quan hệ của góc quay vành tay lái với góc màbánh xe đổi hướng Ví dụ, nếu vành tay lái quay đượcmôt vòng (360 đô) mà chiếc xe đổihướng 20 đô, thì khi đó tỉ số lái là 360 chia 20 bằng 18: 1 Môt tỉ số cao nghĩa là bạn cầnphải quay vành tay lái nhiều hơn để bánh xe đổi hướng theo môt khoảng cách cho trước.Tuy nhiên, môt tỉ số truyền cao sẽ không hiệu quả bằng tỉ số truyền thấp Nhìn chung,những chiếc ô tô hạng nhẹ và thể thao có tỉ số này thấp hơn so với các xe lớn hơn và các

xe tải hạng nặng Tỉ số thấp hơn sẽ tạo cho tay lái phản ứng nhanh hơn, bạn không cầnxoay nhiều vành tay lái khi vào cua gấp, và đây chính là môt đặc điểm có lợi cho các xeđua Các ô tô loại nhỏ này khá nhẹ nên chỉ cần loại tay lái có tỷ số thấp, các loại xe lớnthường phải dùng loại hôp tay lái có tỷ số cao hơn đển giảm lực tác đông của người láikhi điều khiển xe vào cua

Môt số chiếc xe có hôp số với tỷ số thay đổi được, vẫn sử dụng bô bánh răng thanh răngnhưng có bước răng ở phần giữa và phần bên ngoài khác nhau (bước răng là số răng trênmôt đơn vị đô dài) Điều này làm cho chiếc xe có phản ứng nhanh hơn khi bác tài bắt đầuđánh lái nhưng lại giảm được lực khi các bánh xe gần ở vị trí hạn chế

Hệ thống lái banh răng - thanh răng có trợ lực:

Hình3.4: sơ đồ hệ thống lái có trợ lực

Ở hệ thống lái này, thanh răng được thiết kế hơi khác so với loại thường một chút Mộtphần của thanh răng có chứa một xi lanh và một piston luôn ở vị trí giữa Piston được nốivới thanh răng Có hai đường ống dẫn chất lỏng ở hai bên của piston Một dòng chất lỏng(thường là dầu thuỷ lực) có áp suất cao sẽ được bơm vào một đầu đường ống để đẩypiston dịch chuyển, hỗ trợ thanh răng chuyển dịch Như vậy, khi bạn đánh lái sang bênnào thì cũng có sự hỗ trợ của hệ thống thuỷ lực sang bên đó

Bơm Thủy Lực:

Hình 3.5: Vị trí bơm thủy lực trong hệ thống lái

Để cung cấp cho hệ thống thuỷ lực hoạt động hỗ trợ cho hệ thống lái, người ta sử dụngmột bơm thuỷ lực kiểu cánh gạt (hình 8) Bơm này được dẫn động bằng mô men củađộng cơ nhờ truyền động puli - đai Nó bao gồm rất nhiều cánh gạt (van) vừa có thể dichuyển hướng kính trong các rãnh của một rô to Khi rô to quay, dưới tác dụng của lực ly