Một chiếc ghế điện có thể điều khiển 10 hướng kèm theo hệ thống nhớ vị trí ghế, hệ thống túi khí hay hệ thống nhận biết người ngồi trên xe là thực sự cần thiết.. Giới hạn đề tài Trong
Trang 1MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN i
TÓM TẮT ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU ix
DANH MỤC CÁC BẢNG x
DANH MỤC CÁC HÌNH xi
Chương 1 TỔNG QUAN 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục tiêu đề tài 1
1.3 Giới hạn đề tài 2
1.4 Phương pháp nghiên cứu 2
1.5 Giới thiệu nội dung 2
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3
2.1 Tổng quan về hệ thống ghế điện 3
2.1.1 Quá trình hình thành và phát triển 3
2.1.2 Những kiểu ghế chỉnh điện trên các dòng ô tô hiện nay 4
2.1.2.1 Kiểu thông dụng 6 hướng 4
2.1.2.2 Kiểu thông dụng 8 hướng 4
2.1.2.3 Kiểu thông dụng 10 hướng 5
2.2 Cấu tạo các bộ phận chính và nguyên lý hoạt động của ghế chỉnh điện 7
2.2.1 Khung ghế 7
2.2.2 Mô tơ 8
2.2.2.1 Động cơ một chiều sử dụng chổi than 8
2.2.2.2 Động cơ một chiều không sử dụng chổi than 9
Trang 22.2.2.3 Bố trí mô tơ và công tắc trên ghế điện 10
2.2.2.4 Mô tơ ngả lưng ghế 10
2.2.2.5 Mô tơ bơm lưng ghế 11
2.2.2.6 Mô tơ tiến lùi 12
2.2.2.7 Mô tơ nâng hạ đùi và nâng hạ mông 13
2.2.3 Công tắc điều khiển 8 hướng chính và 2 hướng phụ (bơm lưng ghế) 13
2.2.4 Hệ thống nhớ vị trí người ngồi 15
2.2.5 Hệ thống sưởi ghế 18
2.2.5.1 Sưởi ghế loại NTC 18
2.2.5.2 Sưởi ghế loại PTC 18
2.2.5.3 Sơ đồ mạch điện sưởi ghế cơ bản 20
2.2.6 Hệ thống túi khí 21
2.2.6.1 Sơ lược về túi khí 21
2.2.6.2 Túi khí là gì? 21
2.2.6.3 Túi khí hoạt động như thế nào? 23
2.2.7 Hệ thống nhận biết phân loại người ngồi 23
2.2.7.1 Sơ lược về hệ thống 23
2.2.7.2 Hệ thống hoạt động như thế nào? 24
2.2.8 Hệ thống dây đai an toàn 25
2.2.8.1 Sơ lược về dây đai an toàn 25
2.2.8.2 Dây đai an toàn hoạt động như thế nào? 25
2.2.9 Sơ đồ mạch điện ghế chỉnh điện 29
2.3 Arduino Mega 2560 và các linh kiện điện tử liên quan 30
2.3.1 Arduino Mega 2560 30
2.3.1.1 Giới thiệu Arduino 30
Trang 32.3.1.2 Một vài thông số của Arduino Mega 2560 30
2.3.1.3 Năng lượng 31
2.3.1.4 Các chân năng lượng 31
2.3.1.5 Bộ nhớ 32
2.3.1.6 Các cổng vào/ra 32
2.3.2 LCD 20x4 sử dụng giao tiếp I2C 33
2.3.2.1 LCD2004 – LCD 20x4 33
2.3.2.2 Module giao tiếp I2C 34
2.3.3 Module relay 5V 35
2.3.4 Mạch nguồn ổn áp 5V LM2596 36
2.3.5 Cảm biến Hall 37
2.3.5.1 Cảm biến Hall là gì? 37
2.3.5.2 Nguyên tắc hoạt động của cảm biến Hall 37
2.4 Các phần mềm hỗ trợ thiết kế 38
2.4.1 Phần mềm thiết kế 2D AUTOCAD 38
2.4.2 Phần mềm thiết kế 3D SOLIDWORKS 39
2.4.3 Phần mềm thiết kế mô phỏng mạch điện PROTEUS 8 39
2.5 Các phần mềm hỗ trợ viết thuật toán 41
2.5.1 Arduino IDE 41
2.5.1.1 Sơ lược về Arduino IDE 41
2.5.1.2 Cách Arduino IDE hoạt động 42
2.5.1.3 Thư viện 42
2.5.1.4 Chọn board 43
2.5.1.5 Bootloader 43
2.5.1.6 Mô phỏng Arduino trên Proteus 43
Trang 42.5.2 Microsoft Visual Studio Code (MVSC) 44
2.6 Yêu cầu về mô hình giảng dạy 45
Chương 3 THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM 46
3.1 Thiết kế mô hình giảng dạy ghế điện 46
3.1.1 Ý tưởng về mô hình 46
3.1.2 Thiết kế các bảng điều khiển và bảng ghi chú 48
3.1.3 Tổng quan về mô hình hệ thống 51
3.2 Lập trình và mô phỏng hệ thống đánh pan 52
3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 52
3.2.2 Sơ đồ nguyên lí của hệ thống 52
3.2.3 Lưu đồ thuật toán 54
3.2.4 Lập trình thuật toán 55
3.2.4.1 Khai báo 55
3.2.4.2 Thiết lập chương trình con 55
3.2.4.3 Thuật toán chương trình chính 56
3.2.5 Mô phỏng hệ thống đánh pan bằng Proteus 8 58
3.2.5.1 Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng 58
3.2.5.2 Trình tự hoạt động của thuật toán trên mô phỏng 59
3.3 Lập trình và mô phỏng hệ thống nhớ vị trí ghế 63
3.3.1 Sơ đồ khối hệ thống 63
3.3.2 Sơ đồ nguyên lí hệ thống 64
3.3.3 Lưu đồ thuật toán 65
3.3.4 Lập trình thuật toán 66
3.3.4.1 Khai báo 66
3.3.4.2 Thiết lập chương trình con 67
Trang 53.3.4.3 Thuật toán chương trình chính 68
3.3.5 Mô phỏng hệ thống bằng Proteus 8 70
3.3.5.1 Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng hệ thống 70
3.3.5.2 Trình tự hoạt động của thuật toán trên mô phỏng 70
3.3.6 So sánh hệ thống nhớ vị trí ghế trên xe Toyota Camry với hệ thống nhớ vị trí ghế qua lập trình Arduino và mô phỏng Proteus 75
3.3.6.1 Hệ thống nhớ vị trí ghế trên xe Toyota Camry 75
3.3.6.2 So sánh hệ thống nhớ vị trí ghế 75
3.4 Kế hoạch thi công mô hình 77
3.4.1 Tháo dỡ các bộ phận không sử dụng 77
3.4.2 Tháo dỡ các bộ phận quan trọng 77
3.4.3 Những công việc hoàn thiện thi công mô hình 80
Chương 4 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GHẾ ĐIỆN VÀO GIẢNG DẠY THỰC TẾ 81
4.1 Đề cương chi tiết môn học chính TT Hệ thống điện thân xe 81
4.2 Chuẩn đầu ra bài học ghế điện trên ô tô (Dành cho sinh viên) 83
4.3 Cơ cấu bài giảng mô hình ghế điện (Dành cho giảng viên) 84
4.3.1 Về bố trí thời gian 84
4.3.2 Về nội dung giảng dạy 84
4.4 Các bài thực hành đánh pan, đo kiểm trên mô hình 85
4.4.1 Phiếu thực hành 85
4.4.2 Các bài thực hành đánh pan 86
4.4.2.1 Bài đánh pan số 1 86
4.4.2.2 Bài đánh pan số 2 87
4.4.2.3 Bài đánh pan số 3 88
4.4.2.4 Bài đánh pan số 4 89
4.4.2.5 Bài đánh pan số 5 90
Trang 6Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 91
5.1 Kết luận 91
5.2 Hướng phát triển 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 93
PHỤ LỤC 94
Trang 7DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
AutoCAD Automatic Computer Aided Design
NTC Negative Temperature Coefficient
PTC Positive Temperature Coefficient
Trang 8DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560 30
Bảng 3.1 So sánh hệ thống nhớ vị trí ghế 76
Bảng 4.1 Mục tiêu học phần TT Hệ thống điện thân xe 82
Bảng 4.2 Chuẩn đầu ra học phần TT Hệ thống điện thân xe 82
Bảng 4.3 Kế hoạch giảng dạy bài ghế điện theo chương trong học phần 84
Trang 9DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Các hướng điều chỉnh ghế điện 6 hướng 4
Hình 2.2 Các hướng điều chỉnh ghế điện 8 hướng 5
Hình 2.3 Các hướng điều chỉnh ghế điện 10 hướng 5
Hình 2.4 Các nút điều chỉnh 22 hướng trên xe Bentley Bentayga 2017 6
Hình 2.5 Ghế chỉnh 30 hướng của xe Lincoln Continental 6
Hình 2.6 Khung ghế sau khi tháo các lớp đệm và da bọc ghế 7
Hình 2.7 Cấu tạo động cơ DC sử dụng chổi than 8
Hình 2.8 Cấu tạo động cơ DC không chổi than 9
Hình 2.9 Sơ đồ bố trí mô tơ và công tắc trên ghế 10
Hình 2.10 Vị trí và cấu tạo truyền động của mô tơ ngả lưng ghế 10
Hình 2.11 Mô tơ bơm lưng ghế và cấu tạo 11
Hình 2.12 Cụm mô tơ và cơ cấu bơm lưng 11
Hình 2.13 Vị trí và cơ cấu mô tơ tiến lùi 12
Hình 2.14 Mô tơ tiến lùi thực tế 12
Hình 2.15 Mô tơ nâng hạ đùi và mông đặt sau mô tơ tiến lùi 13
Hình 2.16 Công tắc điều khiển ghế tích hợp ECU điều khiển ghế 13
Hình 2.17 Mạch điều khiển của công tắc 14
Hình 2.18 Công tắc phụ điều khiển bơm lưng ghế 15
Hình 2.19 Các nút cài đặt vị trí ghế để nhớ 16
Hình 2.20 Vị trí của ECU nhớ ghế của hãng Toyota 16
Hình 2.21 Sơ đồ kết nối của ghế chỉnh đỉnh có bộ nhớ vị trí trên xe Toyota 4Runner 17
Hình 2.22 Sơ đồ cơ bản hệ thống sưởi NTC truyền thống 18
Hình 2.23 Sưởi ghế loại PTC thực tế 19
Hình 2.24 Sơ đồ mạch điện sưởi ghế trên Toyota RAV4 20
Trang 10Hình 2.25 Hình ảnh túi khí bung khi gặp tai nạn 21
Hình 2.26 Các vị trí đặt túi khí trên xe 22
Hình 2.27 Cách túi khí hoạt động khi xảy ra tai nạn 23
Hình 2.28 Sơ đồ khối hoạt động của bộ OCS 24
Hình 2.29 Vị trí Bộ OCS và cảm biến trên ghế 25
Hình 2.30 Kiểu đai an toàn Lap belt/Shoulder belt 26
Hình 2.31 Ống xoay kèm lò xo 27
Hình 2.32 Cơ cấu khoá ống xoay khi giảm tốc đột ngột 27
Hình 2.33 Cơ cấu khoá ống xoay khi giật mạnh dây đai 28
Hình 2.34 Sơ đồ mạch điện ghế chỉnh điện 29
Hình 2.35 Board Arduino Mega 2560 30
Hình 2.36 Các cổng vào/ra (in/out) 32
Hình 2.37 Màn hình LCD 20x4 33
Hình 2.38 Module I2C gắn vào LCD 34
Hình 2.39 Module relay 5V 35
Hình 2.40 Mạch nguồn giảm áp LM2596 36
Hình 2.41 Cảm biến Hall 37
Hình 2.42 Electrol bị uốn cong 38
Hình 2.43 Giao diện sử dụng của Autocad 38
Hình 2.44 Giao diện sử dụng của phần mềm SOLIDWORKS 39
Hình 2.45 Phần mềm Proteus 40
Hình 2.46 Giao diện người dùng Proteus 8 41
Hình 2.47 Giao diện Arduino IDE 42
Hình 2.48 Thư viện 43
Hình 2.49 Giao diện gõ thuật toán của MVSC 44
Trang 11Hình 3.1 Những mẫu mô hình tham khảo ở xưởng điện và từ internet 46
Hình 3.2 Vị trí các phần trên khung mô hình ghế theo thiết kế 47
Hình 3.3 Mô hình 3D ghế chỉnh điện 47
Hình 3.4 Bản thiết kế khung 3D của mô hình 48
Hình 3.5 Bảng điều khiển phía trước ghế 48
Hình 3.6 Bảng điều khiển chính phía bên hông ghế 49
Hình 3.7 Bảng ghi chú 50
Hình 3.8 Mô hình ghế khi đã được gắn các bảng điều khiển 50
Hình 3.9 Sơ đồ khối hệ thống đánh pan 52
Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lí hệ thống đánh pan 53
Hình 3.11 Lưu đồ thuật toán sử dụng cho hệ thống đánh pan 54
Hình 3.12 Thuật toán khai báo và gán lệnh 55
Hình 3.13 Khởi tạo chương trình con 55
Hình 3.14 Thiết lập hiển thị LCD, các chân INPUT, OUTPUT 56
Hình 3.15 Đọc tín hiệu từ chân digital 1 đến 10 56
Hình 3.16 Thiết lập trường hợp hệ thống có lỗi và không có lỗi 57
Hình 3.17 Thiết lập trường hợp đánh pan test đúng và sai cho cặp pan và pan test thứ nhất 57
Hình 3.18 Sơ đồ cơ bản hệ thống đánh pan 58
Hình 3.19 Khi ghế bình thường, tắt công tắc 59
Hình 3.20 Công tắc pan và công tắc pan test lúc ghế hoạt động bình thường 59
Hình 3.21 LCD hiển thị “Welcome!” 60
Hình 3.22 Ghế không có lỗi 60
Hình 3.23 Đánh pan bất kì 60
Hình 3.24 Gạt đúng pan test 61
Hình 3.25 Đánh nhiều pan cùng một lúc 61
Trang 12Hình 3.26 Gạt lại không hết các pan 62
Hình 3.27 Gạt lại hết các pan 62
Hình 3.28 Mạch điện kích relay 63
Hình 3.29 Sơ đồ khối hệ thống nhớ vị trí ghế 63
Hình 3.30 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống nhớ vị trí ghế 64
Hình 3.31 Lưu đồ thuật toán hệ thống nhớ vị trí ghế 65
Hình 3.32 Thuật toán khai báo và gán lệnh 66
Hình 3.33 Thiết lập hiển thị LCD, các chân INPUT, OUTPUT 66
Hình 3.34 Thuật toán hiển thị vị trí hiện tại 67
Hình 3.35 Thuật toán điều khiển mô tơ tiến lùi 67
Hình 3.36 Thuật toán gọi vị trí ghế tiến hoặc lùi 68
Hình 3.37 Mô phỏng công tắc tiến lùi của ghế 68
Hình 3.38 Thuật toán nhớ vị trí ghế 69
Hình 3.39 Thuật toán gọi lại vị trí ghế đã nhớ 69
Hình 3.40 Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng hệ thống 70
Hình 3.41 Chưa bật công tắc ghế 71
Hình 3.42 Vừa bật công tắc ghế 71
Hình 3.43 Bấm công tắc tiến ghế 71
Hình 3.44 Khi bấm công tắc nhớ vị trí ghế 72
Hình 3.45 LCD hiển thị vị trí hiện tại và vị trí đã lưu 72
Hình 3.46 Mô tô đang quay tới vị trí đã nhớ khi bấm công tắc gọi vị trí nhớ 73
Hình 3.47 Mô tơ quay lại đúng vị trí ghế đã nhớ 73
Hình 3.48 Mạch điện kết hợp hệ thống đánh pan và nhớ vị trí ghế 74
Hình 3.49 Sơ đồ hệ thống điều khiển ghế và nhớ ghế trên xe Toyota Camry 75
Hình 3.50 Khung ghế bằng sắt sau khi được dỡ bỏ các bộ phận khác 77
Trang 13Hình 3.51 Tấm sưởi ghế 78
Hình 3.52 Bộ túi khí 78
Hình 3.53 Hệ thống dây điện của ghế 79
Hình 3.54 Bộ ECU của OCS 79
Hình 3.55 Vệ sinh lớp hoen gỉ trên ghế 80
Trang 14Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay chúng ta đang sống, làm việc và phát triển trong xã hội công nghệ 4.0 - một
xã hội tập trung phát triển về công nghệ, những gì liên quan đến vật lý thông qua mạng internet Thực sự thì công nghệ đã và đang tạo ảnh hưởng to lớn đến những vấn đề trong cuộc sống Song song với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu về một cuộc sống tiện lợi và đảm bảo an toàn là hết sức cần thiết mà đa số ai cũng quan tâm Có rất nhiều lĩnh vực đang
và sẽ phát triển mạnh trong tương lai như: truyền thông, marketing, thương mại quốc tế, trí tuệ nhân tạo,… và công nghệ kỹ thuật ô tô là một trong những lĩnh vực được quan tâm hàng đầu
Trong đó, một bộ phận vô cùng quan trọng và không thể thiếu trên mỗi chiếc ô tô đó chính là chiếc ghế ngồi Với điều kiện giao thông đông đúc và hay bị tắc nghẽn ở các thành phố lớn như ở Việt Nam thì việc ngồi lái xe sai tư thế trong thời gian lâu, vị trí ngồi không phù hợp có thể gây ra nhiều tác hại như gây tai nạn, bị các bệnh về xương khớp,… Cụ thể, theo các chuyên gia y tế khuyến cáo, ngồi một chỗ quá lâu có thể gây nên hàng loạt vấn đề
về sức khỏe, chẳng hạn như bệnh đau lưng Theo Florida Hospital Medical Group, nguyên nhân là bởi khi ngồi áp lực lên cột sống sẽ tăng thêm 40% so với khi đứng
Một chiếc ghế điện có thể điều khiển 10 hướng kèm theo hệ thống nhớ vị trí ghế, hệ thống túi khí hay hệ thống nhận biết người ngồi trên xe là thực sự cần thiết Nhận biết trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh là một trong những trường đào tạo ngành công nghệ kỹ thuật ô tô phát triển và uy tín hàng đầu cả nước Nhưng trong quá trình được học các môn thực tập hệ thống điện ở trường, nhóm chúng em thấy các mô hình ghế điện nhưng chưa được mang vào giảng dạy Vậy nên nhóm chúng em quyết định chọn
đề tài: “Thiết kế, lắp đặt mô hình điều khiển ghế điện sử dụng điều khiển lập trình để nhớ ghế”
1.2 Mục tiêu đề tài
Ghế điện là một mô hình khá hay và nhiều tiện ích đáng được chú ý nhưng trong quá trình học tập và thực tập tại xưởng em thấy các mô hình đều khá cũ và không đáp ứng được những nhu cầu học tập của sinh viên Mục tiêu chính là cung cấp cho nhà trường cũng như các bạn sinh viên một trang thiết bị để dạy và học tập hiệu quả về hoạt động cơ bản và những hệ thống đi kèm một chiếc ghế điện Với những kiến thức được học tại trường và
Trang 15tài liệu nhóm chúng em nghiên cứu thêm, nhóm chúng em áp dụng và thực hiện những vấn
đề sau:
• Thiết kế khung 3D mô hình ghế điện bằng phần mềm SolidWorks
• Thiết kế bảng điều khiển mô hình ghế điện
• Lắp ráp, thi công mô hình ghế điện 10 hướng gồm: tiến – lùi, nâng – ngả lưng, nâng – hạ mông, nâng – hạ đùi và bơm lưng
• Thiết kế bài giảng mô hình ghế điện
• Mô phỏng, thi công hệ thống đánh pan và hệ thống nhớ vị trí ghế
• Ngoài ra đề tài còn cung cấp thêm các kiến thức về các hệ thống đi kèm trên một chiếc ghế điện như hệ thống túi khí, hệ thống sưởi ghế, hệ thống nhận biết người ngồi
1.3 Giới hạn đề tài
Trong đề tài này, mô hình ghế điện được thiết kế thi công phục vụ nhu cầu giảng dạy và học tập nên nhóm chúng em đã tháo hết phần xốp và vải bọc để sinh viên dễ dàng quan sát hoạt động của ghế điện hơn nên không thể ngồi lên và điều khiển thử cảm giác giống như ngồi ghế trên xe ô tô thực tế được
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên những mô hình ghế điện trên trường cũng như nhóm chúng em tìm hiểu thêm qua mạng internet, nhóm chúng em đã có những cải tiến giúp cho mô hình ghế điện của nhóm chúng em dễ dàng phục vụ cho nhu cầu giảng dạy và học tập hơn
Trong quá trình thi công mô hình, nhóm chúng em đã tìm hiểu thị trường bán ghế điện cũ, nhóm đã mua lại được một chiếc ghế điện với giá thành khá rẻ, kèm theo sự tìm hiểu về vật liệu sắt dùng cho giai đoạn thi công mô hình, nhóm lựa chọn thanh sắt có độ bền tốt, tuổi thọ cao phù hợp cho mô hình và đảm bảo về chi phí
1.5 Giới thiệu nội dung
Đề tài gồm 5 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Thiết kế, thi công mô hình và thực nghiệm
Chương 4: Ứng dụng mô hình ghế điện vào giảng dạy thực tế
Chương 5: Kết luận và định hướng phát triển
Trang 16Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về hệ thống ghế điện
2.1.1 Quá trình hình thành và phát triển
Ghế xe hơi ban đầu khá cơ bản: lò xo và đệm được bọc bằng vải hoặc nhựa vinyl Ghế chỉ có thể chuyển động tiến gần vô lăng và lùi xa vô lăng để đáp ứng nhu cầu cho những người có đôi chân khiêm tốn Hơn nữa, chỗ ngồi được thiết kế cho những người thân hình vừa, không có sự điều chỉnh thay đổi đáng kể nào Nhận thấy điều này, Ford đã thiết kế một cơ chế điều chỉnh ghế bốn hướng và đưa nó vào những chiếc Thunderbirds năm 1955 của họ Phạm vi chuyển động rất đơn giản: tiến/lùi và lên/xuống Khách hàng của Ford hoàn toàn bị thuyết phục và chỉ trong vài năm Ford đã cho ra đời ghế chỉnh điện 6 hướng đầu tiên Ngày nay, hầu hết các chỗ ngồi là sáu hoặc tám hướng
Khi những chiếc ghế chỉnh điện trở nên phổ biến, một vấn đề đã nảy sinh Nhiều người lái xe chỉ cần điều chỉnh ghế lùi và xuống để ra khỏi xe Sau đó, trong lần sử dụng xe tiếp theo, họ phải thực hiện lại tất cả các điều chỉnh Điều đó đã làm cho ghế chỉnh điện trở thành một phiền toái đối với một số tài xế Một lần nữa, Ford đã đưa ra một giải pháp Năm
1957, Ford giới thiệu hệ thống nhớ ghế “Dial-a-Matic” trên các mẫu Thunderbird và Mercury Cruiser Thay vì các công tắc đơn giản, ghế Dial-a-Matic sử dụng nút xoay chữ
và số để điều chỉnh ghế tiến/lùi và lên/xuống Khi ngắt điện, ghế xe chuyển về vị trí thấp nhất, phía sau cùng để cho phép tài xế ra vào dễ dàng Khi xe được khởi động trở lại, ghế chuyển về vị trí “quay số” cuối cùng
Trang 172.1.2 Những kiểu ghế chỉnh điện trên các dòng ô tô hiện nay
2.1.2.1 Kiểu thông dụng 6 hướng
Hình 2.1 Các hướng điều chỉnh ghế điện 6 hướng
Ghế chỉnh điện 6 hướng cơ bản sẽ giúp người ngồi điều chỉnh vị trí để chân được thoải mái nhất Nếu là người lái sẽ điều chỉnh để tay cầm vô lăng, chân đạp bàn đạp ga, bàn đạp côn (chỉ có ở trên xe sử dụng hộp số sàn) và bàn đạp thắng đều không bị quá gần hay quá
xa Cụ thể 6 hướng là:
• Hướng tiến/lùi giúp người ngồi điều chỉnh mức độ xa gần của ghế
• Hướng lên/xuống giúp người ngồi điều chỉnh độ cao của ghế so với sàn xe
• Hướng trước/sau giúp người ngồi điều chỉnh độ ngả lưng ghế
2.1.2.2 Kiểu thông dụng 8 hướng
Ghế chỉnh điện 8 hướng có đủ 6 hướng cơ bản như ghế chỉnh điện 6 hướng nhưng thay
vì chỉ có 2 hướng lên xuống chỉnh độ cao của ghế so với sàn thì sẽ được tích hợp vào công tắc thêm 2 hướng lên xuống phía trước nữa để nâng hạ phần đùi và đầu gối
Trang 18Hình 2.2 Các hướng điều chỉnh ghế điện 8 hướng
2.1.2.3 Kiểu thông dụng 10 hướng
Trên các dòng xe SUV hay CUV hoặc các dòng xe Sedan hạng D sẽ được trang bị ghế chỉnh điện 10 hướng Về cơ bản ghế chỉnh điện 10 hướng có đầy đủ các hướng của ghế chỉnh điện 8 hướng, 2 hướng còn lại sẽ là điều chỉnh độ phồng lưng ghế giúp người ngồi lâu đỡ mỏi lưng
Hình 2.3 Các hướng điều chỉnh ghế điện 10 hướng
Trang 192.1.2.3 Một số kiểu ghế chỉnh điện trên các dòng xe cao cấp
Dưới đây là một số tùy chọn điều chỉnh ghế mà chúng ta sẽ tìm thấy trên ô tô ngày nay:
Hình 2.4 Các nút điều chỉnh 22 hướng trên xe Bentley Bentayga 2017
Không có gì đáng ngạc nhiên trên một số ghế điện trên những chiếc Bentley được Ví
dụ, chiếc SUV Bentley Bentayga 2017 (hình 2.4) có ghế lái điều chỉnh 22 hướng Tựa đầu
di chuyển lên/xuống, trước/sau Đệm ngồi có thể mở rộng về phía trước để hỗ trợ đùi tốt hơn Cùng với đó là hệ thống massage ghế ở phần lưng, hông và bả vai giúp người ngồi thư giãn và thoải mái nhất khi lái xe hoặc ngồi tận hưởng ở ghế hành khách
Hình 2.5 Ghế chỉnh 30 hướng của xe Lincoln Continental
Trang 20Tại Mỹ, Lincoln Continental 2017 của Ford Motor Company có ghế lái chỉnh 30 hướng (hình 2.5) Giống như Bentley, nó cung cấp đầy đủ các chức năng massage và cả chức năng sưởi và làm mát được điều chỉnh thông qua các nút điều khiển gắn trên cánh cửa Không chỉ vậy, nó được thiết kế không giống với bất kỳ loại ghế ô tô nào trước đây Ford đã thuê các chuyên gia cơ sinh học để tạo ra sự hỗ trợ trong các khu vực quan trọng và loại bỏ cái gọi là "điểm cứng" hạn chế lưu lượng máu và tạo ra sự mệt mỏi ở cổ, vai và đùi
2.2 Cấu tạo các bộ phận chính và nguyên lý hoạt động của ghế chỉnh điện
• Phần đệm mông ghế bao gồm khung đỡ sắt liên kết với phần lưng ghế qua khớp truyền động bằng mô tơ gắn liền trên lưng ghế (bên trái) và 1 mô tơ nâng hạ đùi, 1
mô tơ nâng hạ mông, 1 mô tơ tiến lùi
Trang 212.2.2 Mô tơ
Hiện nay, có nhiều ứng dụng điều khiển chuyển động quay sử dụng động cơ DC (Direct Current) nam châm vĩnh cửu Vì việc điều khiển hệ thống sử dụng động cơ DC dễ dàng hơn so với động cơ AC (Alternating Current), chúng thường được sử dụng khi cần điều khiển tốc độ, mô-men xoắn hoặc vị trí
Có hai loại động cơ DC thường được sử dụng: động cơ có chổi than và động cơ không chổi than (hoặc động cơ BLDC) Như tên gọi của chúng, động cơ DC có chổi than được
sử dụng để chuyển hướng động cơ khiến nó quay, động cơ không chổi than thay thế chức năng chuyển mạch cơ học bằng điều khiển điện tử
Trong nhiều ứng dụng, có thể sử dụng động cơ DC có chổi than hoặc không chổi than Chúng hoạt động dựa trên các nguyên tắc giống nhau về lực hút và lực đẩy giữa cuộn dây và nam châm vĩnh cửu Cả hai đều có những ưu điểm và nhược điểm tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng
2.2.2.1 Động cơ một chiều sử dụng chổi than
Hình 2.7 Cấu tạo động cơ DC sử dụng chổi than
Động cơ một chiều (DC) sử dụng chổi than gồm các bộ phận chính:
• Phần ứng (Armature) hay còn gọi là rotor: là một trục (shaft) gồm nhiều cuộn dây cuốn trên lõi sắt (các lá thép kĩ thuật điện ghép cách điện với nhau) tạo thành nhiều cặp nam châm điện Trục này cũng là trục quay của mô tơ
• Phần cảm (Permanet Magnet) hay còn gọi là stator: là cặp nam châm vĩnh cửu được đặt cố định cùng với vỏ mô tơ
Trang 22• Chổi than (Brush): là một hay nhiều cặp chổi than được nối với cực âm và cực dương của nguồn điện một chiều, thường được đi kèm với lò xo
• Cổ góp (Commutator): là phần tiếp xúc với chổi than được đẩy duy trì tiếp xúc bởi các lò xo Cổ góp là phần nhận dòng điện từ chổi than tới các vòng dây phần ứng Động cơ điện một chiều có chổi than sử dụng cấu hình gồm các cuộn dây quấn, phần ứng, hoạt động như một nam châm điện hai cực Chiều của dòng điện được đảo chiều hai lần mỗi chu kỳ bằng cổ góp Điều này tạo điều kiện cho dòng điện chạy qua phần ứng; do
đó, các cực của nam châm điện kéo và đẩy các nam châm vĩnh cửu dọc theo bên ngoài động cơ Sau đó cổ góp đảo ngược cực của nam châm điện phần ứng khi các cực của nó cắt ngang các cực của nam châm vĩnh cửu Vòng lặp này lặp đi lặp lại tạo thành chuyển động quay liên tục của mô tơ
2.2.2.2 Động cơ một chiều không sử dụng chổi than
Hình 2.8 Cấu tạo động cơ DC không chổi than
Động cơ DC không chổi than hoạt động dựa trên nguyên tắc hút và đẩy từ tính giống như động cơ chổi than, nhưng chúng được cấu tạo hơi khác:
• Phần cảm (Stator Windings) hay stator: ngược lại với động cơ có chổi than, phần cảm trên động cơ không chổi than bao gồm các cuộn dây cuốn trên lõi sắt
• Phần ứng (Rotor Magnet N) hay rotor: gồm các cặp nam châm vĩnh cửu
• Cảm biến Hall (Hall Sensors): cảm biến Hall được đặt cố định trên phần cảm dùng
để xác định vị trí của từ trường rotor so với các pha của cuộn dây stator
Số lượng cuộn dây được sử dụng trong động cơ không chổi than được gọi là số pha Mặc
dù động cơ không chổi than có thể được cấu tạo với số lượng pha khác nhau, nhưng động
cơ không chổi than ba pha là loại phổ biến nhất và được kết nối theo cấu hình "sao" hoặc
Trang 23"tam giác" Trong cả hai trường hợp, có ba dây kết nối với động cơ, kỹ thuật truyền động
và dạng sóng giống hệt nhau
2.2.2.3 Bố trí mô tơ và công tắc trên ghế điện
Hình 2.9 Sơ đồ bố trí mô tơ và công tắc trên ghế
2.2.2.4 Mô tơ ngả lưng ghế
Hình 2.10 Vị trí và cấu tạo truyền động của mô tơ ngả lưng ghế
Trang 24Mô tơ ngả lưng ghế được thiết kế dẫn động thông qua một trục vít là phần ứng truyền moment tới bánh răng trục vít trung gian, từ đó truyền qua bánh răng dẫn động tới trục then
hoa thông qua một lỗ chốt then hoa ở tâm bánh răng
Mục đích của việc bánh răng trục vít trung gian có hai bánh răng tách rời liên kết với nhau là bởi vì để giảm lực từ hai phía, một là từ trục vít, phía còn lại là bánh răng dẫn động trục then hoa cùng tác động lên một bánh răng làm giảm tuổi thọ của bánh răng trung gian
nếu không có bánh răng nhỏ liên kết cùng
2.2.2.5 Mô tơ bơm lưng ghế
Hình 2.11 Mô tơ bơm lưng ghế và cấu tạo
Mô tơ bơm lưng ghế là mô tơ có cấu tạo khác biệt nhất so với các mô tơ khác trên ghế chỉnh điện Nguyên tắc hoạt động của nó là khi chúng ta nhấn công tắc bơm lưng ghế Nguồn điện từ ắc quy sẽ được cung cấp vào mô tơ Trục quay mô tơ và làm quay trục thanh sắt hình chữ U, lúc đó phần nửa dưới chữ U sẽ quay ra phía lưng người ngồi, làm phần lưng của người ngồi phồng lên Đó là cơ chế cách hoạt động của bơm lưng ghế
Hình 2.12 Cụm mô tơ và cơ cấu bơm lưng
Trang 252.2.2.6 Mô tơ tiến lùi
Hình 2.13 Vị trí và cơ cấu mô 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) Mô tơ quay làm cáp quay, cáp quay làm trục vít nhỏ quay và dịch chuyển ghế tiến về phía trước hoặc phía sau
Hình 2.14 Mô tơ tiến lùi thực tế
Trang 262.2.2.7 Mô tơ nâng hạ đùi và nâng hạ mông
Hình 2.15 Mô tơ nâng hạ đùi và mông 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 mô 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 Công tắc điều khiển 8 hướng chính và 2 hướng phụ (bơm lưng ghế)
Hình 2.16 Công tắc điều khiển ghế tích hợp ECU điều khiển ghế
Trang 27Hình 2.17 Mạch điều khiển của công tắc
Mạch điều khiển công 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 toàn Về cơ bản công 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 công tắc khoá K, dẫn điện khi được nhấn xuống bằng cách gạt công tắc, sau đó điều khiển mô tơ bằng cách thông qua việc kích relay để cho phép dòng điện đi qua mô tơ cho mô tơ hoạt động
Trang 28Hình 2.18 Công tắc phụ điều khiển bơm lưng ghế
Công tắc bơm lưng cấu tạo khá đơn giản dạng cơ khí Nguyên lí cơ bản là dùng nút bấm
có lò 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 không 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 vô 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 không thoải mái cho bản thân Bởi vì không 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
Trang 29Hình 2.19 Các nút cài đặt vị trí ghế để nhớ
Nhớ vị trí ghế có những sự tiện lợi cơ bản như sau:
• Không cần phải điều chỉnh tư thế ngồi, vị trí ghế, gương và vô 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 hoàn 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 luôn phía dưới ghế Một số hãng khác
có thể sẽ không có ECU nhớ ghế riêng và sẽ được tích hợp vào ECU chính thân xe
Trang 30Hình 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 thông qua công tắc ghế, vô 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
Trang 31• Khi người lái bấm vị trí 1, 2 hoặc 3 để gọi lại ví trí cũ, ECU nhớ ghế sẽ nhận tín hiệu
từ công tắc và gửi tín hiệu tới ECU chính thân xe để kích hoạt mô tơ ghế
2.2.5 Hệ thống sưởi ghế
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
Trang 32dụng 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 ngoài 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
Trang 33thể 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 phòng
Trang 34ngừa 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
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 toàn được tích hợp sẵn, từ tựa đầu có thể điều chỉnh, chống bó cứng phanh, kiểm soát lực kéo và thắt dây an toàn Một tính năng an toàn 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 quá trình chuyển động về phía trước do lực quán tính lúc xảy ra va chạm Nó ngăn không 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?”
Trang 35phóng 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 toàn cho xe ô tô”, 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 thông 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 hoàn 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 vô lăng, dọc bên hông xe, dọc theo kính dọc bên hông 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
Hình 2.26 Các vị trí đặt túi khí trên xe
Trang 362.2.6.3 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 toàn Túi khí được thiết kế với những lỗ nhỏ
li ti giúp xẹp xuống ngay khi đầu tiếp xúc với nó Nếu không có thiết kế này, thì đầu sẽ dội ngược về phía tựa đầu và sẽ không 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
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 toàn cho xe Nhưng bên cạnh đó, dữ liệu từ Cơ quan quản lý an toàn giao thông 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
Trang 37luật 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 ô tô 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 công tắc bật/tắt túi khí như trước thì OCS sử dụng công 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 không
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 không 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 đoán túi khí Bộ cảm biến chẩn đoán túi khí sử dụng tín hiệu này và tín hiệu công tắc khóa dây an toàn (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 tín hiệu nhận được, bộ phận cảm biến chẩn đoán túi khí có thể vô hiệu hóa hoàn toàn túi khí phía trước của hành khách
Trang 38Hình 2.29 Vị trí Bộ OCS và cảm biến trên ghế
2.2.8 Hệ thống dây đai an toàn
2.2.8.1 Sơ lược về dây đai an toàn
Ngày nay, dây đai an toàn là trang bị không thể thiếu trên những chiếc ô tô, nó trở thành một điều bắt buộc từ các tổ chức an toàn giao thông trên thế giới với các nhà sản xuất ô tô Thắt dây an toàn và đeo đúng cách là điều cơ bản cho sự an toàn của chúng ta và hành khách Trong khi va chạm hoặc dừng khẩn cấp, dây an toàn có thể giúp chúng ta không bị bay về phía trước và đập vào kính chắn gió của xe, vào những người ngồi khác hoặc ra khỏi xe Tất nhiên, dây an toàn không thể bảo vệ chúng ta hoàn toàn trong mọi va chạm Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, thắt dây an toàn làm giảm nguy cơ chấn thương nghiêm trọng và thậm chí có thể cứu sống chúng ta
2.2.8.2 Dây đai an toàn hoạt động như thế nào?
Công việc của dây an toàn là phân phối lực quán tính của cơ thể khi chuyển động ở vận tốc cao và dừng đột ngột vào phần chắc chắn của cơ thể đó là xương lồng ngực và phần hông để giảm tối thiểu nguy hiểm
Trang 39Kiểu dây an toàn truyền thống là lapbelt (thường kéo qua hông của bạn) hoặc shoulder belt (kéo qua vai) Hai loại dây an toàn này được buộc chặt với thân xe để giữ thân người cột chặt vào ghế của họ
Hình 2.30 Kiểu đai an toàn Lap belt/Shoulder belt
Khi dây an toàn được thắt chính xác, chúng sẽ cung cấp toàn bộ lực dừng vào lồng ngực hoặc vùng xương chậu, là những vùng chịu lực khoẻ nhất của cơ thể Bởi vì dây an toàn tác dụng lên một dải rộng ngang theo cơ thể người nên lực dừng không tập trung vào một vùng nhỏ mà được phân tán, vì vậy không gây nguy hiểm lớn Hơn nữa, dây an toàn được chế tạo bằng vật liệu mềm dẻo nên chúng có thể kéo căng được một một chút, nghĩa là sự dừng sẽ không quá đột ngột Vì vậy nếu xảy ra va chạm bạn chỉ có thể dịch chuyển được một chút, và đương nhiên là vẫn không rời chiếc ghế của chúng ta Các dây an toàn của xe
có khả năng co giãn rất tốt Bạn có thể ngả người về trước trong khi sợi dây vẫn đang ở trạng thái căng Nhưng nếu có va chạm, dây an toàn sẽ đột ngột giữ bạn chặt hơn vào ghế Giãn và co: hai yếu tố tiên quyết trong hệ thống dây an toàn bình thường, một dải vải được nối với một cơ cấu căng dây Yếu tố trung tâm của cơ cấu căng dây là một ống xoay gắn với đầu cuối của sợi dây Bên trong của bộ căng dây là một lò xo cung cấp một lực để xoay ống xoay Nhờ vậy, ống xoay lập tức cuộn cho sợi dây căng lại bất cứ khi nào dây trùng đi
Trang 40Hình 2.31 Ống xoay kèm lò xo
Khi chúng ta kéo dây ra để thắt vào người, ống xoay sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ
và nó sẽ làm quay lò xo hồi vị xoay đi cùng chiều Thực tế, ống xoay làm việc để giải phóng sức căng của lò xo Lò xo thì luôn muốn giữ lại hình dạng lúc đầu của nó, vì vậy nó chống lại chuyển động xoắn vào Nếu chúng ta giải phóng sợi dây vải, lò xo sẽ kéo chặt lại, xoay ống xoay cùng chiều kim đồng hồ đến khi dây an toàn đạt đến một độ căng nào
đó Bộ căng dây có một cơ cấu khoá để không cho ống xoay bị xoay đi khi chiếc xe va chạm Hiện nay, có hai hệ thống khoá thông thường:
• Hệ thống được kích hoạt bằng chuyển động của chiếc xe
• Hệ thống được kích hoạt bằng chuyển động của dây an toàn
Hình 2.32 Cơ cấu khoá ống xoay khi giảm tốc đột ngột
