Đồ án tốt nghiệp Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe Lexus 600hL 2008

Model TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL 2008 Sinh viên Trần Hữu Thắng Chuyên ngành Cơ khí ô tô Lớp Cơ khí ô tô Hệ Chính quy Khóa 58 Người hướng dẫn TS Trần Văn Lợi TP HCM, 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập Tự do Hạnh phúc TP Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 03 năm 2021 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ KHOA CƠ KHÍ Họ và.

TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT

-

NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

-

TP Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 03 năm 2021

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN: CƠ KHÍ Ô TÔ KHOA: CƠ KHÍ

Họ và tên: Trần Hữu Thắng Lớp: CKOT Khóa: K58

Tên đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL 2008

Tóm tắt yêu cầu và nội dung của đề tài:

- Phân tích các kết cấu hệ thống lái trợ lực điện dựa trên tài liệu kĩ thuật xe Lexus

LS600hL 2008, phân tích cách bố trí hệ thống lái, mô phỏng hệ thống lái trợ lực điện, lập

quy trình bảo dưỡng, sữa chữa

Số liệu cần thiết, tài liệu tham khảo cho đồ án tốt nghiệp:

- Sách chuyên ngành kỹ thuật ô tô (nhiều tác giả)

- Hệ thống điện và cơ điện tử trên ô tô hiện đại (PGS.TS Đỗ Văn Dũng)

- Cẩm nang sửa chữa Lexus LS600hL 2008

- Các hệ thống cơ điện tử trên xe ô tô (PGS.TS Đào Mạnh Hùng)

Các chương, mục chính của bản thuyết minh:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE LEXUS LS600hL 2008

CHƯƠNG 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE LEXUS LS600hL

2008

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bản vẽ tuyến hình xe

2 Bản vẽ sơ đồ mạch điện

3 Bản vẽ kết cấu hệ thống lái

4 Bản vẽ nguyên lý hoạt động hệ thống lái

5 Bản vẽ mô phỏng hệ thống lái trợ lực điện

Các yêu cầu khác: Không

Người hướng dẫn:

- Giáo viên của trường: TS Trần Văn Lợi

- Cán bộ ngoài sản xuất:

Ngày nộp bản thiết kế tốt nghiệp: Ngày 20 tháng 06 năm 2021

MỤC LỤC

DANH SÁCH HÌNH 5

DANH SÁCH BẢNG 7

LỜI NÓI ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 9

1.1 Tổng quan về hệ thống lái 9

1.2 Tổng quan về xe ô tô Lexus LS 600hL 2008 14

1.2.1 Thông số kỹ thuật xe Lexus LS 600hL 2008 16

1.2.2 Giới thiệu khung gầm, nội thất, ngoại thất 17

1.2.3 Giới thiệu về hệ thống lái trên xe ô tô Lexus LS600hL 19

1.3 Tổng quan đề tài 19

1.3.1 Nhiệm vụ cần hoàn thành 20

1.3.2 Các bước cần thực hiện 20

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE LEXUS LS 600HL 2008 21 2.1 Bố trí hệ thống lái trên xe Lexus LS 600HL 21

2.2 Các về hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL 2008 22

2.2.1 Hệ thống lái trợ lực điện 22

2.2.2 Hệ thống lái điều khiển thay đổi tỉ số truyền 23

2.3 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống lái 24

2.3.1 Các kết cấu cơ khí 24

2.3.2 Các bộ phận điều khiển 27

CHƯƠNG 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI TRÊN LEXUS

LS600HL 2008 30

3.1 Mô phỏng hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL 2008 30

3.1.1 Giới thiệu phần mềm AutoCAD 30

3.1.2 Tiến hành vẽ các chi tiết của hệ thống lái 31

3.2 Những lưu ý khi sử dụng, chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái 33

3.3 Quy trình chẩn đoán hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL 34

3.4 Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 41

3.5 Quy trình sửa chữa hệ thống lái 50

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1 Cách bố trí vô lăng bên trái 10

Hình 1.2 Bánh dẫn hướng ở cả cầu trước và sau 11

Hình 1.3 Bánh răng – thanh răng 11

Hình 1.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực 12

Hình 1.5 Hệ thống lái trợ lực điện 13

Hình 1.6 Xe Lexus LS600hL 2008 14

Hình 1.7 Cabin của xe Lexus 600hL 2008 17

Hình 1.8 Hàng ghế trước 18

Hình 1.9 Hàng ghế sau 18

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL 2008……… 21

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực điện 22

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái điều khiển thay đổi tỉ số truyền 23

Hình 2.4 Vô lăng xe Lexus 24

Hình 2.5 Cấu tạo vô lăng xe Lexus 25

Hình 2.6 Kết cấu trục lái 25

Hình 2.7 Cấu tạo trục lái 26

Hình 2.8 Kết cấu thước lái trên xe Lexus LS600hL 27

Hình 2.9 Kết cấu các đăng lái 27

Hình 2.10 Sơ đồ cấu tạo cơ cấu lái bi tuần hoàn 28

Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến Momen xoắn 28

Hình 2.12 Các chân cực của ECU trợ lực lái 29

Hình 3.1 Phần mềm AutoCAD 30

Hình 3.2 Kết cấu thước lái 31

Hình 3.3 Mô tơ trợ lực điện 31

Hình 3.4 Kết cấu vô lăng 32

Hình 3.5 Kết cấu trục lái 32

Hình 3.6 Kết cấu Muay ơ 32

Hình 3.7 Hệ thống lái 33

Hình 3.8 Máy báo lỗi 35

Hình 3.9 MINI-VCI J2534 35

Hình 3.10 Mangoose Pro 36

Hình 3.11 Phần mềm Techstream 36

Hình 3.12 Kết nối techstream 37

Hình 3.13 Giao diện Techstream 37

Hình 3.14 Kiểm tra mã lỗi 38

Hình 3.15 Kết quả mã lỗi 38

Hình 3.16 Kiểm tra điện áp IG Supply 40

Hình 3.17 Hiệu chỉnh điểm 0 cảm biến Momen 41

Hình 3.18 Kiểm tra các lốp bánh xe 43

Hình 3.19 Kiểm tra áp suất lốp 44

Hình 3.20 Đo chiều cao xe 44

Hình 3.21 Dụng cụ đo camber 45

Hình 3.22 Dụng cụ đo camber 46

Hình 3.23 Nới lỏng bulong 47

Hình 3.24 Nới lỏng đai ốc 47

Hình 3.25 Điều chỉnh góc camber 48

Hình 3.26 Nới lỏng đai ốc 48

Hình 3.27 Điều chỉnh độ chụm 49

Hình 3.28 Siết chặt đai ốc 49

Hình 3.29 Chỉnh bánh xe 50

Hình 3.30 Tháo các bánh xe 50

Hình 3.31 Tháo ốc các dầm treo trước 51

Hình 3.32 Tháo bulong 51

Hình 3.33 Tháo đai ốc 52

Hình 3.34 Tháo rời thước lái 52

DANH SÁCH BẢNG Bảng 1 Thông số kỹ thuật xe 16

Bảng 2 Mô tả các chân cực của ECU trợ lực lái 29

Bảng 3 Các chi tiết của hệ thống lái 32

Bảng 4 Triệu chứng hư hỏng 39

Bảng 5 Bảng thông số sửa chữa hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL 2008 42

Bảng 6 Áp suất lốp lúc nguội 43

Bảng 7.Góc Camber-Caster-Kingpin tiêu chuẩn 46

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, nhà nước ta chủ trương đẩy mạnh nghành công nghiệp ô tô và đã đưa ra thị trường nhiều loại xe có chất lượng cao cùng với ứng dụng các tiến bộ khoa học – kỹ thuật và công nghệ tiên tiến Trong đó hệ thống lái của ô tô là một ví dụ

Hệ thống này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng Trong quá trình chuyển động, hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao Do đó người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng ổn định của nó Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã được giao nhiệm vụ thực hiện đồ

án tốt nghiệp với đề tài: “Khai thác kỹ thuật của hệ thống lái trên xe Lexus

LS600hL 2008”

Sau một thời gian tìm tòi, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn nhiệt tình và tận tâm

của Thầy Trần Văn Lợi cùng các Thầy trong bộ môn cơ khí ô tô đã giúp em hoàn

thành được đồ án tốt nghiệp của mình Do việc tìm kiếm tài liệu và kiến thức của bản thân còn hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi những sai sót, em mong các Thầy góp ý để em tìm ra được những điểm thiếu sót để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Văn Lợi và các Thầy trong bộ môn cơ

khí ô tô đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp của mình

TP HCM, ngày tháng 06 năm 2021

Sinh viên thực hiện Trần Hữu Thắng

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về hệ thống lái

Hệ thống lái là một trong những hệ thống quan trọng không thể thiếu trên ô tô Đây là một hệ thống khá phức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận

có chức năng riêng biệt hỗ trợ nhau Công dụng của hệ thống lái là dùng để duy trì hoặc thay đổi hướng chuyển động của xe theo ý muốn của người lái (đi thẳng, quay vòng trái, quay vòng phải )

Một hệ thống lái tiêu chuẩn phải đảm bảo các yêu cầu như điều khiển dễ dàng, nhanh chóng, chính xác và an toàn; phải có chức năng tự động chuyển về trạng thái chuyển động thẳng sau khi xoay vòng; các cơ cấu của hệ thống lái phải đảm bảo không gây nên các dao động và va đập; không gây nên tổn thương cho người lái khi xảy ra va chạm từ chính diện; không được có độ rơ lớn; hệ thống lái phải được bố trí sao cho thuận tiện trong việc bảo dưỡng, sửa chữa; lực tác động lên vô lăng phải nhẹ;

vị trí bố trí vô lăng phải thuận tiện cho người lái dễ dàng sử dụng; đối với các xe ô tô

có hệ thống lái có trợ lực thì khi hệ thống trợ lực bị hư hỏng vẫn có thể điều khiển được xe

Hiện nay, công nghệ trên xe ô tô ngày càng hiện đại, phức tạp và đa dạng hơn

Hệ thống lái cũng không ngoại lệ, từ một hệ thống chuyển hướng chuyển động của

xe, hệ thống lái được nâng cấp lên để phù hợp hơn với nhu cầu vận hành Chính vì thế, chúng có nhiều loại khác nhau, được phân biệt bởi cấu tạo, phương pháp chuyển hướng, trợ lực,…

Đối với cách phân loại hệ thống lái theo vị trí vô lăng, có hai kiểu bố trí vô lăng

cơ bản, bố trí bên trái hoặc bên phải Điều này phụ thuộc vào luật lệ giao thông của quốc gia đó Đa phần các quốc gia đều có quy tắc giao thông bên phải, vô lăng sẽ được bố trí bên trái Trong khi các nước như Ấn Độ, Thái Lan, Anh Quốc, Singapore,…tuân thủ theo quy tắc giao thông bên trái và vô lăng sẽ được bố trí bên

phải Ngoài ra, một số mẫu xe thể thao, siêu xe như McLaren F1, McLaren Speedtail, GMA T.50,… sẽ bố trí vô lăng ở giữa

Hình 1.1 Cách bố trí vô lăng bên trái

Với cách phân loại theo phương pháp chuyển hướng, hệ thống lái sẽ được chia thành các loại như các bánh dẫn hướng ở cầu trước, các bánh dẫn hướng ở cầu sau, các bánh dẫn hướng ở cả cầu trước và sau Loại hệ thống các bánh dẫn hướng ở cầu trước là loại hệ thống phổ biến ở thời điểm hiện tại Với loại hệ thống này, vô lăng sẽ điều khiển bánh dẫn hướng cầu trước Còn hệ thống lái có bánh dẫn hướng ở cầu sau thường được sử dụng ở trên các xe có phạm vi di chuyển nội bộ như xe nâng, xe kéo trong siêu thị, nhà xưởng Ở hệ thống lái có bánh dẫn hướng ở cả hai cầu trước và sau, loại này trước đây được sử dụng trên những chiếc xe công trường to lớn nhưng dần đã phổ biến hơn ở xe thương mại Với hệ thống này, bánh xe sau có thể đánh lái một góc giới hạn, giúp cải thiện khả năng quay vòng, khả năng ổn định ở tốc độ cao cũng như sự linh hoạt ở các không gian chật hẹp như trong đô thị

Hình 1.2 Bánh dẫn hướng ở cả cầu trước và sau

Theo kết cấu của cơ cấu lái, ta có thể phân hệ thống lái thành 4 loại khác nhau Gồm các loại trục vít - con lăn, trục vít - ê cu - thanh răng- cung răng, trục vít - cung răng và bánh răng - thanh răng Trên các dòng xe ô tô du lịch hiện nay, cơ cấu lái bánh răng - thanh răng đang được sử dụng phổ biến

Hình 1.3 Bánh răng – thanh răng

Theo phương pháp trợ lực, hệ thống lái được chia thành các loại như hệ thống lái không trợ lực, hệ thống lái trợ lực thủy lực, hệ thống lái trợ lực điện Hệ thống lái cơ khí truyền thống không sử dụng hệ thống trợ lực giờ đây gần như đã biến mất khỏi những chiếc xe thương mại, nhưng nó vẫn còn được sử dụng trong các mẫu xe đua hoặc xe thể thao

Hệ thống lái trợ lực thủy lực là một trong hai kiểu trợ lực chính, đang được sử dụng rộng rãi trên các mẫu ô tô thương mại, xe tải, xe khách lớn Kiểu trợ lực này đang dần được thay thế bởi trợ lực điện

Hình 1.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hệ thống lái trợ lực điện hiện tại là kiểu trợ lực phổ biến nhất, khi nó vừa nhỏ gọn, vừa hiện đại và lại tối ưu hơn hệ thống trợ lực thủy lực Trợ lực điện có thể giúp người lái đánh lái nhẹ nhàng, dễ dàng hơn, tạo cảm giác tốt nhất cho người lái

Hình 1.5 Hệ thống lái trợ lực điện

Hệ thống lái trên ô tô gồm 3 cụm chi tiết chính là dẫn động lái, cơ cấu lái và trợ lực lái Dẫn động lái có nhiệm vụ chính là truyền chuyển động của người lái đến hệ thống lái để hệ thống lái thay đổi hướng chuyển động của ô tô đồng thời nhận dao động chuyển động từ mặt đất tạo cảm giác lái cho người lái Bên cạnh đó, dẫn động lái phải đảm bảo an toàn cho người lái khi có va chạm xảy ra (Làm gãy trục lái, túi khí,… nhưng đây là nhiệm vụ phụ) Các chi tiết chính của dẫn động lái gồm có: vô lăng lái, trụ lái, các thanh dẫn động và các khớp liên kết Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động thẳng dẫn đến các đòn dẫn hướng Trợ lực lái là cụm các chi tiết giúp giảm lực quay vô lăng cần thiết cho người lái giúp người lái đánh lái dễ dàng hơn Cụm chi tiết trợ lực lái cũng là cụm chi tiết phức tạp nhất trong hệ thống lái ô tô Có rất nhiều loại trợ lực lái như trợ lực lái cơ khí, trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái : Khi muốn giữ nguyên hướng chuyển động hoặc muốn chuyển hướng, người lái giữ yên hoặc xoay vô lăng theo hướng mong muốn, vô lăng dẫn động trục lái, trục lái dẫn động các đăng lái và dẫn động cơ cấu lái Cơ cấu lái thực hiện việc biến đổi hướng chuyển động của trục lái để dẫn

động các thanh đòn dẫn động lái, qua đó dẫn động cam lái và cuối cùng là dẫn động các bánh xe dẫn hướng theo hướng mong muốn của người lái

1.2 Tổng quan về xe ô tô Lexus LS 600hL 2008

Lexus LS 600hL là phiên bản xe hybrid đầu tiên trong phân khúc xe hạng sang dòng LS ( viết tắt của Luxury Sedan ) Với động cơ xăng V8 5.0L cùng 2 động cơ điện, LS600h L có thể sánh ngang với những động cơ 12 xi lanh nhưng lại tiết kiệm nhiên liệu hơn những động cơ xăng V8 thông thường

Hình 1.6 Xe Lexus LS600hL 2008

Trong năm 2008, Lexus dự kiến chỉ sản xuất đúng 2.000 chiếc cho thị trường

Mỹ, đây có thể là sự thận trọng của Lexus khi dân Mỹ không “khoái” chạy một chiếc

xe sang trọng gắn động cơ Hybrid cho lắm Cho dù mang động cơ V8 5.0L, Lexus vẫn tự tin đứng ngang hàng với những mẫu xe: Audi A8 W12, MercedesBenz S600, BMW 760Li…nếu xét trên tính năng vận hành

Lexus LS600hL được trang bị những tính năng và hệ thống cao cấp ngay từ phiên bản tiêu chuẩn, bao gồm: lazăng hợp kim 19 inch, đèn pha trước sử dụng đèn LED; khởi động không cần chìa khóa; trợ lực đóng mở cửa; hệ thống camera phía sau

và hỗ trợ đỗ xe; nội thất bọc da cao cấp; sưởi vô lăng; ghế lái điều khiển 16 hướng;

ghế sau điều khiển 12 hướng; sưởi và làm mát ghế trước; sưởi ghế sau; hiển thị áp suất lốp; kết nối bluetooth

Ngoài ra bản tiêu chuẩn còn được trang bị thêm ổ cứng 30GB để chứa dữ liệu

và công cụ giải trí đa phương tiện, cùng với dàn 19 loa hiệu Mark Levinson, DVD 6 đĩa chắc chắn sẽ đem lại một không gian kỳ ảo cho LS600hL Lexus LS 600h L được trang bị động cơ 5.0L V8 cho công suất cực đại 389 mã lực, nếu tính cả công suất của

2 động cơ điện thì công suất cực đại của xe lên tới 438 mã lực

Lexus LS 600hL cung cấp 4 chế độ vận hành tùy chọn, từ Comfort cho tới Sport+ Ở chế độ Comfort, chiếc xe hoàn toàn êm ái, trong khi ở những chế độ thể thao hơn, chiếc xe trở nên dễ dàng kiểm soát hơn, đặc biệt ở những khúc cua

LS600hL có trang thiết bị an toàn tiêu chuẩn bao gồm: hệ thống phanh chống bó cứng ABS, hệ thống chống trượt, hệ thống ổn định xe điện tử, túi khí cho ghế trước (bảo vệ đầu, cổ, đầu gối), túi khí dọc 2 bên cho hàng ghế sau, hệ thống điều khiển hành trình chủ động ACC, camera quan sát phía sau, hệ thống thông tin khẩn cấp, cảm biến đỗ xe trước và sau,…Ngoài những trang bị tiêu chuẩn, Lexus có 3 gói tùy chọn cho khách hàng

Gói Premium bao gồm: hệ thống làm mát cho cả hàng ghế sau, tích hợp tính năng điều khiển phục vụ giải trí riêng biệt cho từng vị trí ghế ngồi, hệ thống hỗ trợ đỗ

xe tự động cao cấp Gói Premium II được trang bị thêm hệ thống điều hòa 4 vùng, hệ thống giải trí đa phương tiện cho hàng ghế sau Riêng gói ExecutiveClass được trang

bị tất cả những tính năng cao cấp của 2 gói trên, ngoài ra tùy chọn này còn có hệ thống massage cho hàng ghế sau, ốp gỗ nhiều chi tiết phía sau và một dàn lazăng 18 inch 9 chấu riêng biệt Giá của chiếc xe ô tô Lexus LS 600hL 2008 tại Mỹ là khoảng 124.000 USD Và hiện tại, ở Việt Nam, dòng xe sang trọng này đang có giá rơi vào khoảng tầm 1 tỷ 950 triệu đến hơn 2 tỷ đồng

1.2.1 Thông số kỹ thuật xe Lexus LS 600hL 2008

Xe ô tô Lexus 600hL 2008 có chiều dài tổng thể là 5150 mm, chiều dài cơ sở là

3090 mm, chiều rộng tổng thể là 1870 mm và chiều cao tổng thể xe là 1480 mm Trọng lượng xe là 2430 kg Đường kính bánh xe là 19 in Xe trang bị động cơ Hybrid xăng điện, 5 lít 4 cam, V8 32 van, với máy phát hiện động cơ và hệ thống pin Xe có công suất 290kW tại 6400 vòng/ phút và momen xoắn là 520N/m tại 400 vòng/phút

Hệ truyền động ECVT, dẫn động 4 bánh toàn thời gian Mức tiêu hao nhiên liệu là 9.3 lít trên 100km, trên đường thử là 12,3 lít trên 100km Dung tích bình là 84 lít, lượng khí thải 219 g/km Dưới đây là bảng thông số kỹ thuật của xe Lexus LS600hL

Công suất 290kW tại 6400 vòng /phút

Mômen xoắn 520 N/m tại 400 vòng/phút

Kiểu hộp số Tự động

Hiệu suất 0100 km/h 6,3 giây, 0400m 14,3 giây, tốc độ tối đa

250 km/h ( có điều chỉnh ) Tiêu hao nhiên liệu 9,3 lít trên 100km, trên đường thử là 12,3 lít trên

100km Dung tích bình 84 lít

Lượng khí thải 219g/km

Bảng 1 Thông số kỹ thuật xe

1.2.2 Giới thiệu khung gầm, nội thất, ngoại thất

Ngoại thất xe Lexus LS 600HL 2008 rất sang trọng, quý phái, được trang bị hệ thống cảm biến trước và sau, cảnh báo áp suất lốp, cảnh báo tốc độ, sưởi kính sau, cần gạt nước mưa cảm biến, đèn pha tự động, đèn sương mù, gương chiếu hậu điện, chống nóng, sấy kính tự động, rửa kính tự động,…Ngoài ra, LS600hL còn sở hữu hệ thống Pre-crash Safety, có khả năng tính toán xác suất va chạm có thể xảy ra trong tình huống cụ thể, dựa trên vận tốc xe, hướng quan sát của người lái và đặc điểm của chướng ngại vật phía trước

Không gian cabin được trang bị cực kì sang trọng và gia công một cách tỉ mỉ, chi tiết Chất liệu nội thất theo tiêu chuẩn hàng đầu và thiết kế hài hòa với 2 chất liệu da thuộc mềm và những chi tiết ốp gỗ tre tinh xảo Lexus trang bị cả cảm biến đo nhiệt

độ cabin và nhiệt độ thân người để hệ thống điều hòa hoạt động hiệu quả nhất Lexus

LS 600h L 2008 có 5 chỗ ngồi giống với LS 460, nhưng LS 600h L chỉ cung cấp một phiên bản trục cơ sở dài do đó có thêm ký tự L trong tên gọi, và hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian

Hình 1.7 Cabin của xe Lexus 600h L 2008

Trên xe được trang bị ghế tựa nghiêng 45 độ, hệ thống sấy sưởi - làm mát ghế trước và sau, chỗ để chân, thiết bị massage, điều chỉnh điện, ghi nhớ vị trí ghế, cửa hít, cốp điện, rèm che đóng mở điện tự động,… Người mua được lựa chọn gói nâng cấp Executive Class gồm có gác tay hàng ghế sau, ghế sau bên phải là ghế Ottoman được trang bị tựa chân và tích hợp chức năng massage, ngoài ra còn có hệ thống giải trí DVD hàng ghế sau

Hình 1.8 Hàng ghế trước

Hình 1.9 Hàng ghế sau

1.2.3 Giới thiệu về hệ thống lái trên xe ô tô Lexus LS600hL

Hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL gồm 3 phần chính là dẫn động lái, cơ cấu lái và trợ lực lái Các chi tiết chính của dẫn động lái gồm thanh dẫn động và các khớp liên kết Cơ cấu lái của xe thuộc loại bị tuần hoàn Xe sử dụng hệ thống lái trợ lực điện (EPS) Ngoài ra trên hệ thống lái của xe còn tích hợp nhiều hệ thống hỗ trợ khác như Hệ thống thay đổi tỉ số truyền (VGRS), Hệ thống khóa lái chống trộm, Hệ thống sưởi ấm, Hệ thống điều chỉnh vô lăng gật gù - gần xa,…

Về ưu điểm, hệ thống lái trợ lực điện có khả năng tiết kiệm nhiên liệu từ 2-3%, bởi mô tơ điện sẽ lấy năng lượng từ máy phát và ắc quy để hoạt động, ngoài ra mô tơ chỉ hoạt động khi xe cần có sự trợ lực Với tính công nghệ hiện đại, hệ thống này sẽ hỗ trợ việc điều khiển vô lăng nhẹ nhàng hơn so với các hệ thống trợ lực khác Tay lái trở nên nặng hơn giúp cho người lái sẽ có cảm giác lái thật hơn khi chạy với tốc

độ cao, từ đó mang đến cảm giác an toàn và ổn định cho xe

Về khuyết điểm, hệ thống lái trợ lực điện có cấu tạo phức tạp dẫn đến chi phí sửa chữa thường sẽ cao hơn so với hệ thống lái thủy lực truyền thống Nhược điểm lớn nhất của hệ thống lái trợ lực điện được chỉ ra trong một cuộc thử nghiệm trên đường đua tốc độ cao Khi xe vào khúc cua gấp thì lực quán tính của động cơ điện vẫn quay mặc dù điện đã ngắt Khi di chuyển chậm sẽ mang lại cảm không thật vì hệ thống trợ lực trở nên quá nhẹ Khi vào khung đường gồ ghề, người lái sẽ không cảm nhận được bề mặt đường để điều khiển Đôi khi người lái còn cảm thấy tiếng động của mô tơ trợ lực phát ra

1.3 Tổng quan đề tài

Đề tài tập trung nghiên cứu về hệ thống lái trợ lực điện trên xe Lexus LS600hL

2008, gồm 3 chương:

- Chương 1: Tổng quan Ở chương này ta tập trung tìm hiểu và phân loại các

hệ thống lái trên ô tô, giới thiệu về đặc điểm và thông số kỹ thuật của dòng xe Lexus LS600hL 2008, và ưu nhược điểm của hệ thống lái trợ lực điện của xe

- Chương 2: Kết cấu hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL 2008 Ở chương này

ta tiến hành tìm hiểu vào các loại hệ thống lái có trên dòng xe Lexus LS600hL 2008

và đặc biệt nghiên cứu sâu về hệ thống lái trợ lực điện được trang bị trên xe cả về mặt cấu tạo lẫn nguyên lý hoạt động

- Chương 3: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL 2008 Ở chương này ta tìm hiểu và nghiên cứu các hư hỏng mà hệ thống lái có thể xảy ra Từ

đó lập ra quy trình chẩn đoán, bảo dưỡng và sữa chữa

1.3.1 Nhiệm vụ cần hoàn thành

Ta cần phải nắm được cấu tạo cơ bản của hệ thống lái trợ lực điện trên xe Lexus LS600hL 2008 cũng như sơ đồ mạch điện điều khiển của hệ thống lái Phân tích cách

bố trí hệ thống lái, đồng thời tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của hệ thống, sau đó lập quy trình chẩn đoán, bảo dưỡng và sữa chữa

1.3.2 Các bước cần thực hiện

Để hoàn thành được các nhiệm vụ cụ thể của đồ án tốt nghiệp, ta cần phải vạch

ra lộ trình và kế hoạch về nghiên cứu cũng như học tập làm sao đáp ứng đúng thời gian và tiến độ hoàn thành đồng thời phải đáp ứng được các nhu cầu đề ra của đồ án tốt nghiệp Như vậy, bước đầu tiên và cũng là bước quan trọng nhất của đồ án tốt ngiệp đó chính là hoàn thành được bảng đề cương và tiến độ hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tiếp theo ta cần tìm các tài liệu chính thống về xe Lexus LS600hl đặc biệt là nên tìm các tài liệu từ nước ngoài, từ các tài liệu này ta tiến hành nghiên cứu và tìm hiểu chuyên sâu về xe Sau khi đã nắm được các vấn đề chính ta tiến hành hoàn thành các chương của đồ án tốt nghiệp theo đúng tiến độ đã đề ra

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE LEXUS LS 600HL 2008

2.1 Bố trí hệ thống lái trên xe Lexus LS 600HL

Hệ thống lái trên xe Lexus LS600h L được bố trí ở trong khoang trước của xe Cách bố trí này giúp thuận tiện trong việc kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lái, tối ưu được không gian nội thất của xe, giảm chi phí sản xuất xe và giúp phân bố trọng lượng không bị dồn về phía sau nhiều dẫn đến tình trạng quăng đuôi khi quẹo cua ở tốc độ cao

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Lexus LS600h L 2008

2.2 Các về hệ thống lái trên xe Lexus LS600hL 2008

2.2.1 Hệ thống lái trợ lực điện

Trên xe Lexus LS600hL 2008 được trang bị Hệ thống lái trợ lực điện ( Electrically Power Steering EPS ) Hệ thống này dùng mô tơ điện được gắn vào cơ cấu lái để tạo ra momen xoắn trợ lực, ECU trợ lực lái điều khiển mô tơ, cảm biến momen xoắn, cảm biến góc lái gửi tín hiệu cho ECU

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực điện

1:Vô lăng; 2:Cảm biến momen xoắn; 3:Cảm biến góc xoay mô tơ; 4:Mô tơ trợ lực lái; 5:ECU điều khiển động cơ hybrid; 6:Đồng hồ táp lô; 7:ECU kiểm soát trượt; 8:ECU trợ

lực lái

Nguyên lý hoạt động : Khi người lái quay vô lăng (1) sang trái hoặc sang phải

lực quay vòng sẽ được truyền xuống trục lái chính, làm trục lái quay Lúc này, cảm biến momen xoắn (2) và cảm biến góc xoay (3) sẽ nhận tín hiệu và truyền về ECU trợ lực lái (8) ECU kiểm soát trượt (7) gửi tín hiệu tốc độ và ECU điều khiển động cơ Hybrid (5) gửi tín hiệu đến ECU trợ lực lái ECU trợ lực lái (8) tính toán lượng trợ lực cần thiết dựa vào tín hiệu từ momen lái và tốc độ của động cơ, điều khiển góc quay của mô tơ dựa trên tín hiệu thu được từ cảm biến góc quay Mô tơ trợ lực lái (4) nằm đồng trục với thanh răng, khi nhận lệnh điều khiển từ ECU trợ lực, chuyển động quay của nó sẽ thành chuyển động tịnh tiến thông qua đai ốc và vòng bi Đồng hồ táp

lô (6) khi nhận tín hiệu từ ECU trong trường hợp gặp sự cố, đèn cảnh báo sẽ sáng

2.2.2 Hệ thống lái điều khiển thay đổi tỉ số truyền

Trên xe Lexus LS600hL 2008 có trang bị hệ thống lái điều khiển tỉ số truyền (Variable Gear Ratio Steering –VGRS ) Hệ thống lái điều khiển thay đổi tỉ số truyền giúp kiểm soát góc lái phù hợp với tốc độ của xe nhờ vào ECU và các cảm biến

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái điều khiển thay đổi tỉ số truyền

1:Cảm biến góc xoay vô lăng;2:Hộp số lái;3:Cảm biến góc xoay mô tơ;4:Đồng hồ táp

lô;5:ECU kiểm soát trượt;6:ECU điều khiển lái

Nguyên lý hoạt động: Khi xe chạy với 1 vận tốc nhất định, cảm biến góc xoay

mô tơ (3) và cảm biến góc xoay vô lăng (1) sẽ gửi tín hiệu về ECU điều khiển lái ECU điều khiển lái (6) sẽ tính toán tỉ số truyền dựa trên các tín hiệu tốc độ của xe, góc xoay của vô lăng và tốc độ của vô lăng ECU sẽ điều khiển cơ cấu chấp hành dựa trên kết quả tính toán từ các tín hiệu của ECU điều khiển trượt và điều khiển tỉ số truyền Hộp số lái (2) sẽ điều khiển mô tơ bằng cách sử dụng dòng điện đầu ra của

ECU để thay đổi góc trục đầu ra

2.3 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống lái

Các phần tử, cấu tạo trên hệ thống lái của xe Lexus LS600hL rất phức tạp, gồm các kết cấu cơ khí và bộ phận điều khiển

2.3.1 Các kết cấu cơ khí

Vô lăng là bộ phận đặt trên buồng lái có nhiệm vụ tiếp nhận momen quay của

người lái và truyền cho trục lái Vô lăng xe ô tô Lexus LS600hL có cấu trúc bao gồm vành hình tròn bên trong bằng thép và được bọc bằng da Lắp ghép với trục lái bằng then hoa, ren và đai ốc Ngoài chức năng chính là tiếp nhận momen quay từ người lái vành lái còn là nơi bố trí một số bộ phận như còi, túi khí và các nút điều khiển khác Trên vô lăng xe ô tô Lexus LS600hL gồm nút điều khiển âm lượng, nút điều khiển máy sưởi, bánh lái bao bọc bởi da, các khớp nối, bộ đệm tay lái, còi xe,…

Hình 2.4 Vô lăng xe Lexus

Hình 2.5 Cấu tạo vô lăng xe Lexus

Trục lái có nhiệm vụ truyền momen từ vô lăng đến cơ cấu lái Đầu trên của trục

lái chính được làm thon và xẻ răng cưa, vô lăng được siết chặt vào trục lái bằng đai

ốc Đầu dưới của trục lái chính được nối với cơ cấu lái bằng 8 khớp nối mềm hoặc khớp nối các đăng để giảm thiều chấn động từ mặt đường lên vành tay lái Ngoài chức năng trên trục lái còn là nơi bố trí các cần điều khiển đèn chiếu sáng, xi nhan, gạt mưa và nước rửa kính

Hình 2.6 Kết cấu trục lái

Trục lái phải đảm bảo độ cứng để truyền momen từ vành lái đến cơ cấu lái và đảm bảo giảm các rung động trong khi chuyển động từ mặt đường lên vành lái, trục lái cần có kết cấu gọn bố trí hợp lý Cấu tạo trục lái xe Lexus LS600hL gồm cụm khóa điện, các cần điều khiển đèn gạt mưa, vỏ trục lái, khớp các đăng, trục các đăng, khớp cao su, vỏ bọc, cảm biến điều khiển vô lăng gật gù- gần xa,…

Hình 2.7 Cấu tạo trục lái

Thước lái xe Lexus LS600hL có chức năng biến chuyển động quay của trục lái

thành chuyển động thẳng dẫn đến các đòn dẫn hướng, giúp xe vận hành theo sự điều khiển của tài xế thông qua vô lăng Thước lái được trang bị bộ trợ lực điện nhằm giúp người lái trong việc đánh lái dễ dàng hơn

Hình 2.8 Kết cấu thước lái trên xe Lexus LS 600hL

Dẫn động lái là sự kết hợp giữa các thanh truyền và các tay đòn với các khớp

nối để truyền chuyển động của cơ cấu lái (và là của vô lăng lái) tới các bánh trước trái

và phải

Các đăng lái là trục truyền động trung gian giữa trục lái đến cơ cấu lái Các

đăng lái cho phép truyền động giữa các trục không đồng tâm và có sự thay đổi góc truyền động trong quá trình hoạt động Các đăng là một thanh kim loại hình trụ được nối với các chi tiết xung quanh nhờ khớp các đăng Bộ truyền động các đăng trên xe Lexus LS 600hL gồm 2 trục các đăng kết hợp với nhiều khớp các đăng

Hình 2.9 Kết cấu các đăng lái

2.3.2 Các bộ phận điều khiển

Cơ cấu lái – mô tơ điện: Cơ cấu lái trên xe Lexus LS 600hL 2008 thuộc cơ cấu

loại bi tuần hoàn Cấu tạo gồm mô tơ điện trợ lực, bi thép, đai ốc, thanh răng, cảm biến góc xoay, Để điều khiển mô tơ trợ lực cảm biến mô men lái gửi tín hiệu giá trị

mômen về ECU trợ lực ECU trợ lực sẽ tính toán chế độ trợ lực theo chương trình đã được cài đặt sẵn và điều khiển mô tơ trợ lực tùy theo việc cần trợ lực mạnh hay yếu

Mô tơ sẽ đẩy đai ốc dịch chuyển Các vòng bi có tác dụng là giảm ma sát và giảm độ

rơ cho hệ thống lái

Hình 2.10 Sơ đồ cấu tạo cơ cấu lái bi tuần hoàn

Cảm biến momen xoắn trên xe Lexus LS600hL có cấu tạo gồm trục vào, trục

ra, cảm biến momen xoắn, thanh răng, cuộn phân tích, cuộn dây Các tín hiệu từ động cơ sẽ gửi về ECU để tính toán và ECU sẽ đưa ra lệnh điều khiển mô tơ trợ lực, trong đó cảm biến momen xoắn là quan trọng nhất Cảm biến momen xoắn sẽ phát hiện tín hiệu momen khi quay vô lăng và truyền về ECU Trong đó, chức năng của cuộn phân tích là tạo ra từ trường ( phần cảm ) Chức năng của cuộn dây là thu nhận

từ trường (phần ứng ) và gửi tín hiệu về ECU trợ lực lái Tín hiệu này là điện áp, dựa vào tín hiệu này ECU sẽ kích hoạt mô tơ trợ lực lái

Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến Momen xoắn

ECU trợ lực lái có nhiệm vụ là tính toán lượng trợ lực cần thiết của mô tơ trợ

lực dựa vào tín hiệu từ momen lái và tốc độ của động cơ, điều khiển góc quay của mô

tơ dựa trên tín hiệu thu được từ cảm biến góc quay Mỗi đơn vị của ECU trợ lực lái sẽ xử lý các tín hiệu khác nhau mà nó nhận được ECU trợ lực lái có nhiều chân cực, ta cần phải nắm rõ tín hiệu, nguyên tắc của các chân cực để thuận tiện trong việc kiểm tra hư hỏng của hệ thống lái và đảm bảo sự an toàn khi kiểm tra ECU

Hình 2.12 Các chân cực của ECU trợ lực lái

Các chân cực của ECU sẽ được mô tả cụ thể qua bảng sau:

Ký hiệu cực Mô tả cực Điều kiện Điều kiện tiêu

chuẩnA44-4(PIG) - A44-

5 (PGND) Nguồn Khóa điện ON 30 to 50 VA44-5 (PGND) -

Body ground Nối đất Mọi điều kiện Below 1 ΩA44-9 (IG) - A44-

5 (PGND) Nguồn IG Khóa điện ON 11 to 14 VC1-2 (U) - C1-3

(W)/C1-1 (V) Pha U mô tơ Mọi điều kiện Below 1 ΩC1-3 (W) - C1-2

(U)/C1-1 (V) Pha W mô tơ Mọi điều kiện Below 1 ΩC1-1 (V) - C1-2

(U)/ C1-3 (W) Pha V mô tơ Mọi điều kiện Below 1 Ω

Bảng 2 Mô tả các chân cực của ECU trợ lực lái