Đồ án thiết kế hệ thống lái trợ lực điện cho xe Kia morning (Link Cad: http://bit.ly/hethonglaitroluc)

Link Cad: (http://bit.ly/hethonglaitroluc)

Lời nói đầu

Trên nền tảng của đất nớc đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế

đó là sự thay da đổi thịt của quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất

n-ớc và sự hội nhập của các nghành công nghiệp, kỹ thuật Ôtô ở nn-ớc ta ngàycàng đợc chú trọng và phát triển Thể hiện bởi các liên doanh lắp ráp Ôtôgiữa nớc ta với nớc ngoài ngày càng phát triển rộng lớn trên hầu hết cáctỉnh của cả nớc nh: FORD, TOYOTA, NISAN, DAEWOO, KIA, Mộtvấn đề lớn đặt ra đó là sự hội nhập, tiếp thu những công nghệ kỹ thuật tiêntiến của các nớc có nền công nghiệp phát triển vào việc lắp ráp sản xuấtcũng nh sử dụng bảo dỡng trên xe Ôtô

Một trong những hệ thống đặc biệt quan trọng của Ôtô là hệ thốnglái Hệ thống này có chức năng điều khiển hớng chuyển động của Ôtô, nó

đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng nh quay vòng củabánh xe dẫn hớng Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hởngrất lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của Ôtô, đặcbiệt đối với xe có tốc độ cao Do đó ngời ta không ngừng cải tiên hệ thốnglái để nâng cao tính năng của nó

Đáp ứng nhu cầu đó và sự hiểu biết về các ứng dụng khoa học kỹthuật hiện đại Em đã đợc giao nhiệm vụ “ thiết kế hệ thống lái trợ lực

ợc hoàn thiện hơn

Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo hớng dẫn : Phạm Hữu Nam đã

CHƯƠNG 1 đặc điểm hệ thống lái trợ lực điện trên ô tô

1. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống lái.

1.1 Nhiệm vụ :Hệ thống lái có nhiệm vụ điều khiển hớng chuyển động của

ô tô bằng cách quay bánh xe dẫn hớng thông qua tác động quay vành lái củangời điều khiển Ngoài ra hệ thống lái còn có nhiệm vụ giữ cho xe chuyển

động thẳng ổn định nhờ khả năng tự trả lái

Hình 1.1 là sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái

1 - Vành tay lái 5- Thanh kéo dọc

2 - Trục lái 6- Đòn quay đứng

3 - Cơ cấu lái 7- Hình thang lái

4 - Đòn quay đứng

Hệ thống lái gồm : cơ cấu lái và hệ dẫn động lái

+ Cơ cấu lái: bộ phận số 3 trên hình 1.1 Thực chất là bộ giảm tốc để đảm

bảo tăng mô men điều khiển hớng chuyển động của ngời lái đến bánh xedẫn hớng và có nhiêm vụ truyền và thay đổi hớng của lực của trục lái

+ Hệ dẫn động lái: gồm vành lái,các đòn dẫn động cơ cấu lái và các đòn

dẫn động từ cơ cấu lái đến bánh xe dẫn hớng, hình thang lái: gồm các chitiết (1,2,4,5,6,7) trên hình 1.1 Có nhiệm vụ truyền lực từ vành lái và từ cơ

+ Lực điều khiển mhẹ nhàng và phải tỉ lệ với mô men cản mặt đờng: mômen cản lớn thì lực điều khiển phải lớn và ngợc lại.

+ Hiệu suất thuận.

Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống.Hiệu suất thuận càng cao thì lái càng nhẹ Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầuphải hiệu suất thuận cao, thờng chọn η

= 0,65

+ Hiệu suất nghịch.

Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lêntrục lái Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệthống chuyển động của ôtô sẽ không truyền đến bánh lái đợc vì chúng bịtriệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái Đây là một tính chất rất quí của cơ cấulái Nhng không thể đa hiệu suất nghịch xuống thấp quá vì khi đó bánh lái

xẽ không tự trả lại đợc về vị trí ban đầu dới tác dụng của mômen ổn định.Bởi vậy để đảm bảo khả năng tự trả bánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban

đầu và để hạn chế các va đập từ đờng tác dụng lên hệ thống lái trong

một phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái đợc thiết kế với một hiệu suất nghịchnhất định, thờng lấy η

Ngời điềukhiển

Trợ lực lái

Hình 1.4 là sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lực dầu.

Van điều khiển

Hình 1.4 - Sơ đồ nguyên lý

Khi ta xoay vành lái tác động làm van điều khiển xoay, van đã phân phốidầu đến xy lanh lực nhờ áp suất dầu do bơm trợ lc mà xy lanh đã trợ lc chongời lái

+ Trạng thái quay vòng trái: khi ta xoay vành lái sang trái van điều khiểncấp dầu đến khoang trái của xy lanh áp suất dầu trợ lực đẩy thanh răng sangphải, dầu khoang phải đợc hồi về bình chứa Với góc quay của vành lái cànglớn van phân phối dầu đến xy lanh càng nhiều dẫn đến trợ lực càng nhiều do

áp suất dầu tăng

+ Với trạng thái quay vòng phải sẽ ngơc lại với quay vòng trái dầu đợc vanphân phối cấp tới khoang bên phải của xy lanh và thanh răng đợc đẩy sangtrái

+ Trạng thái đi thẳng: van phân phối ở vị trí trung gian lúc này áp suất dầu ởhai khoang xy lanh là nh nhau vì vậy lực tác dụng lên thanh răng bị triệttiêu

Nh vậy hệ thống làm việc dựa vào 1 thông số mô men trục lái vì vậy ta cócác u nhợc điểm của hệ thống là nh sau:

2.1.2 Ưu nhợc điểm của hệ thống

+Ưu điểm:

- Giúp ngời lái điều khiển nhẹ nhàng hơn so vơí hệ thống lái không có trợlực vì có thêm trợ lực tác động của xy lanh lực lên thanh răng do áp suất dầucủa bơm trợ lc gây ra

- Là cơ cấu an toàn khi xe bị nổ lốp hoặc xì hơi

Van điều khiển

- Kết cấu đơn giản so với hệ thống trợ lực khác: trợ lc khí nén và trợ lực

- Hệ thống cần độ kín khít cao, nên thờng xuyên phải kiểm tra sự dò dỉ dầucủa hệ thống

- Kết cấu đơn giản nhng hệ thống cồng kềnh dẫn đến tăng khối lợng của hệthống

- Làm việc ồn do tiếng kêu của bơm dầu và dầu chảy qua các đờng ống vàvan và dầu là chất thải ô nhiễm gây ô nhiễm môi trờng

2.1.3 Hạn chế

Mới chỉ đáp ứng đợc công dụngtrợ lực cho ngời lái giúp ngời lái điều khiểnnhẹ nhàng nên hệ thống trợ lực dầu còn nhiều hạn chế sau đây:

+ Hệ thống làm việc theo 2 thông số là mô men và góc quay trục lái do ngời

điều khiển tác dụng nên chỉ đáp ứng đợc mặt trợ lực mà cha đáp ứng đợc tỉ

số truyền lực thay đổi theo tốc độ của xe

+ Về mặt tỉ số truyền góc bị hạn chế rất lớn đó là ở tốc độ thấp cần tỉ sốtruyền thấp để ngời lái quay vòng hiệu quả: ngời điều khiển phải quay vànhlái ít và ở tốc độ cao cần có tỉ số truyền cao vì lúc này mức phản ứng của

xe rất nhạy nhng hê thống cha đáp ứng đợc

+ Khi quay vòng ngoặt ngời điều khiển vẫn phải đánh tay lái khá nhiềuvòng

+ Khi hệ thống trợ lực hỏng lực điều khiển nặng hơn hệ thống không có trợlực

3 Hệ thống lái trợ lực điện điều khiển điện

Hình 1.5 - Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điện

+ Motor điện 1 chiều:

Hình 1.6 thể hiện Motor và bộ truyền trục vít - bánh ví

Hình 1.6 - Motor và bộ truyền trục vít – bánh ví

Trên hình 1.6 ta có motor điện đợc dẫn động từ ECU Motor truyền mô menqua khớp nối sang trục vít sang bánh vít bắt trên trục lái

+ ECU là bộ phận điều khiển ECU nhận tín hiệu từ cảm biến mô men vàcảm biến tốc độ xe từ đó tính toán mô men cần trơ lực từ đó điều khiểnmotor điện

+ Cảm biến tốc độ xe có nhiệm vụ đa tín hiệu tốc độ của ô tô tới ECU

3.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống trợ lực lái bằng điện.

Cảm biến vận tốc xe

Hình 1.7 là sơ đồ tín hiệu vào ra của hệ thống.

Hình 1.7 – sơ đồ tín hiệu vào ra

Theo hình 1.5 và hình 1.7 ta thấy nguyên lý làm việc dựa trên nguyên tắc làECU tiếp nhận 2 tín hiệu chính: tín hiệu đa vào từ cảm biến mô men củatrục lái và tín hiệu của cảm biến tốc độ bánh sau của xe từ đó ECU tínhtoán dẫn động motor điện trợ lc mô men thích hợp với lực đánh lái Lực

đánh lái càng nhiều thì motor điện càng phải trợ lực nhiều hơn, nhng mômen trợ lực của motor sẽ đợc điều khiển giảm dần khi vận tốc xe tăng dần.+ Trạng thái quay vòng : khi ngời điều khiển quay vành lái tác động lêncảm biến mô men, cảm biến mô men truyền tín hiệu cảm biến đợc tới ECUkết hợp với tín hiệu từ cảm biến tốc độ của xe mà ECU tính toán dẫn độngmô tơ điện trợ lực mô men thích hợp và nhờ cảm biến mô men mà ECU xác

định đợc chiều quay của trục lái từ đó điều khiển chiều quay của motor

điện cho thích hợp

+ Trạng thái đi thẳng: trục lái không quay nên cảm biến mô men không pháthiện có mô men trên trục lái tín hiệu đa vào ECU của cảm biến mô men làkhông có nên ECU cha điều khiển mô tơ điện trợ lực vì thế mà trạng thái đi

tốc độ xe, mô men trục lái, tốc độ động cơ, chế độ không tải, góc quay trụclái vì vậy ta có những u điểm của hệ thống trợ lực điện nh sau:

+ Ưu điểm

- Tạo ra đợc tỉ số truyền lực của hệ thống thay đổi theo tốc độ của xe:xe ở tốc

độ thấp tỉ số truyền nhỏ, và ngợc lại xe ở tốc đọ cao tỉ số truyền lớn Là mômen trợ lực của động cơ điện đợc điều khiển thay đổi theo tốc độ của ô tô vìvậy u điểm lớn nhất của hệ thống lái trợ lực điện là mô men trợ lực của độngcơ điện thay đổi phù hợp theo tốc độ của xe

- so với trợ lực dầu thì xe có hệ thống lái trợ lực điện tiết kiệm đợc nhiênliệu hơn vì ở hệ thống lái trợ lực dầu động cơ luôn dẫn dộng bơm trơ lựcdầu cả khi ngời lái không quay vô lăng ngơc lại hệ thống trợ lực điện thì

động cơ điện chỉ làm việc khi ngời lái quay vành lái nên không tiêu tốncông suất cảu động cơ thờng xuyên

- so với trợ lực dầu thì trợ lực điện làm việc êm hơn vì không có tiếng kêucủa bơm trơ lực và kết cấu tuy phức tạp hơn nhng lại gọn hơn vì vậy màtrọng lợng của hệ thống đợc giảm hơn so với trợ lực dầu

- khi trơ lực bị hỏng thì lực điều khiển của ngời lái chỉ nặng nh xe không

4.1 Phơng án lựa chọn thiết kế cơ cấu lái

+ phơng án 1 : Cơ cấu lái trục vít con lăn( xem hình 1.8)

Loại cơ cấu lái này hiện nay đợc sử dụng rộng Trên phần lớn các ôtôLiên Xô loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấu này.Cơ cấu lái gồm trục vít gơbôlôit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba ren) đặt trên

- nhờ trục vít có dạng glô-bô-it cho nên tuy chiều dài trục vít không lớn nhng

sự tiếp xúc các răng ăn khớp đợc lâu hơn và trên diện rộng hơn, nghĩa làgiảm đợc áp suất riêng và tăng độ chống mài mòn

- Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc đợc phân tán tùy theo cỡ ôtô màlàm con lăn có hai đến bốn vòng ren

- Mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay đợc ma sát trợt bằng ma sát lăn

- Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng Đờng trục củacon lăn nằm lệch với đờng trục của trục vít một đoạn ∆ = 5 ữ 7mm, điều nàycho phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh trong quátrình sử dụng

Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít con lăn xác định tại vị trí trung gian xác

`

z1 - số đờng ren của truc vít

Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic sẽ tăng lên từ vị trí giữa đến vị trí rìa khoảng

5 ữ 7% nhng sự tăng này không đáng kể coi nh tỷ số truyền của loại trục vítcon lăn là không thay đổi Hiệu suất thuận ηth = 0.65, hiệu suất nghịch, ηng

= 0.5

+ Phơng án 2: Cơ cấu lái trục vít chốt quay( xem hình 1.9)

Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:

- Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay

- Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay

Nếu bớc của trục vít không đổi thì tỷ số truyền đợc xác định theo côngthức:

0 2

Loại cơ cấu lái trục vít đòn quay với một chốt quay ngày càng ít đợc sửdụng vì áp suất riêng giữa chốt và trục vít lớn, chốt mòn nhanh, bản thânchốt có độ chịu mài mòn kém

Để điều chỉnh khe hở giữa chốt và trục vít bằng cách dịch chuyển trụcquay đứng theo chiều trục, ngoài ra còn phải điều chỉnh khoảng hở của trụclái

+ Phơng án 3: Kiểu bi trục vít êcu bi cung răng.( xem hình 1.10)

Cấu tạo :

Gồm một trục vít, cả hai đầu trục vít đợc đỡ bằng ổ bi đỡ chặn Trục vít

và êcu có rãnh tròn có chứa các viên bi,các viên bi lăn trong rãnh và truyềnlực Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đờng hồi bi quay trở lại vị trí ban

Ta có thể giảm nhẹ lực đánh lái khi xe chạy chậm hoặc đang đỗ bằngcách thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu lái.Tuy nhiên khi tăng tỷ số truyền củacơ cấu lái thì làm giảm độ nhạy của cơ hệ thống lái Trên các xe có trợ lựclái ta dùng cơ cấu lái có tỷ số truyền không thay đổi đợc.

Đặc điểm của loại cơ cấu lái có tỷ số truyền không đổi là các bán kính

ăn khớp của các răng rẻ quạt C1,C2,C3 là bằng nhau và các bán kính ăn khớp

D1 ,D2,D3 của các răng đai ốc bi cũng bằng nhau Do vậy tỷ số truyền củamỗi răng là không đổi ở bất kỳ góc quay nào của trục răng rẻ quạt và bằng

tỷ số sau :

C

D

c=c=c d=d=d

C C

D D

Hình 1.11 - Cơ cấu lái loại trục vít -êcu bi cung răng(tỷ số truyền

không đổi)

+Phơng án 4: Kiểu bánh răng - thanh răng.( xem hình 1.12).

Cơ cấu lái kiểu bánh răng -thanh răng gồm bánh răng ở phía dới trục lái

chính ăn khớp với thanh răng, trục bánh răng đợc lắp trên các ổ bi Thanhrăng có cấu tạo dạng răng nghiêng, phần cắt răng của thanh răng nằm ở phíagiữa, phần thanh còn lại có tiết diện tròn Khi vô lăng quay, bánh răng quay

11 10

9

8

5 4 3

12

làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên hai bạctrợt.Sự dịch chuyển của thanh răng đợc truyền tới đòn bên qua các đầuthanh răng, sau đó làm quay bánh xe dẫn hớng quanh trụ xuay đứng

Hình 1.12 - Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng

1.Trục lái 7.Đai ốc

2.Chụp nhựa 8.Đai ốc điều chỉnh

3.Đai ốc điều chỉnh 9.Lò xo

Cơ cấu lái kiểu bánh răng- thanh răng có các u điểm sau:

Lựa chọn phơng án:

Với 4 phơng án trên em lựa chọn phong án 4 làm phơng án thiết kế vì hệthống đã có trợ lực ta chỉ cần cơ cấu lái đơn giản không cần có tỉ số truyềnphải lớn và thay đổi, và lúc đó thanh răng đợc lấy luôn là 1 khâu của hìnhthang lái

4.2 Phơng án lựa chọn dẫn động lái

Dẫn động lái gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗngquay của tất cả các bánh xe dẫn hớng khi quay vòng

Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái, nó đợc tạo bởi cầu

tr-ớc, đòn kéo ngang và các đòn bên Sự quay vòng của ôtô là rất phức tạp, để

đảm bảo đúng mối quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phíangoài khi quay vòng là một điều khó thực hiện vì phải cần tới dẫn động lái

18 khâu Hiện nay ngời ta chỉ đáp ứng điều kiện gần đúng của mối quan hệ

động học đó bằng hệ thống khâu khớp và đòn kéo tạo lên hình thang lái

+ Dẫn động lái bốn khâu (Hình thang lái Đantô):

Hình 1.14 là Dẫn động lái 4 khâu.

Hình thang lái bốn khâu đơn giản dễ chế tạo đảm bảo đợc động học và độnglực học quay vòng các bánh xe Nhng cơ cấu này chỉ dùng trên xe có hệthống treo phụ thuộc (lắp với dầm cầu dẫn hớng) Do đó chỉ đợc áp dụngcho các xe tải và những xe có hệ thống treo phụ thuộc, còn trên xe du lịchngày nay có hệ thống treo độc lập thì không dùng đợc

V

Hình 1.13 - Dẫn động lái 4 khâu.

+ Dẫn động lái sáu khâu:

Dẫn động lái sáu khâu đợc lắp đặt hầu hết trên các xe du lịch có hệthống treo độc lập lắp trên cầu dẫn hớng Ưu điểm của dẫn động lái sáukhâu là dễ lắp đặt cơ cấu lái, giảm đợc không gian làm việc, bố trí cờng hoálái thuận tiện ngay trên dẫn động lái, Hiện nay dẫn động lái sáu khâu đợc

dùng rất thông dụng trên các loại xe du lịch nh : Toyota, Nisan,Mercedes,kia …

Với đề tài “ thiết kế hệ thống lái cho kia morning”, hệ thống treo độc lập

do đó ta chọn dẫn động lái sáu khâu Đặc điểm của dẫn động lái sáu khâu

là có thêm thanh nối nên ngăn ngừa đợc ảnh hởng sự dịch chuyển của bánh

xe dẫn hớng này lên bánh xe dẫn hớng khác

Hình1

14 - Dẫn động lái sáu khâu.

4.3 Phơng án lựa chọn thiết kế trợ lực điện.

Theo vị trí của motor trợ lực ta có các phơng án bố trí sau:

+ phơng án 1: motor trợ lực cho bánh răng chủ động(pinion-type).

Hình1.15 là Sơ đồ nguyên lý trợ lực kiểu pinion-type

Hình1.16 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực kiểu pinion-type

- Nguyên lý hoạt động: ECU điều khiển motor trợ lực vào bánh răng chủ

động của cơ cấu lái, nên mô men của motor không cần phải lớn và tốnkhông gian bố trí bên dới

+ phơng án 2: motor trợ lực vào thanh răng(rack-type).

Hình 1.16 là Sơ đồnguyên lý trợ lực kiểu rack-type

- Nguyên lý hoạt động: ECU điều khiển motor trợ lực vào thanh răng của hệ

thống

- Mô men của motor cần phải lớn và tốn không gian bố trí bên dới

`

Hình 1.16 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực kiểu rack-type

+ phơng án 3: motor trợ lực cho trục lái(column -type )-xem hình 1.17)

Hình 1.17 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực kiểu column -type

- Nguyên lý hoạt động: ECU điều khiển motor trợ lực vào trục lái của hệthống

- Motor trợ lực, cảm biến mô men, và ECU đợc gắn vào trục lái

- Với kiểu này motor và phần điều khiển ECU đặt trên trục lái nên khônggian bên dới phần cơ cấu lái và thanh răng gọn nên rễ ràng bố trí và cũngthuận tiện cho công việc tháo lắp bảo dỡng sửa chữa motor và phần điềukhiển ECU

- vì motor trợ lực đặt trớc cơ cấu lái nên mô men lớn nhất của motor khôngcần phải lớn

+ phơng án 4: hệ thống lái trợ lực thuỷ lực - điện

Hình 1.18 là Sơ đồnguyên lý hệ thống lái trợ lực thuỷ lực - điện

- nguyên lý hoạt động: lu lợng dầu từ bơm đến van phân phối đợc điềuchỉnh bằng van điện từ: ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe từ đó

điều khiển van điện từ tăng giảm lu lợng dầu phù hợp theo tốc độ của ô tô,vận tốc ô tô càng cao thì van điện từ đóng bớt đờng dầu lại và ngợc lại

- Với phơng án này hệ thống vẫn còn mang những nhợc điểm của hệ thốnglái trợ lực thuỷ lực nhng cũng đã giải quyêt đợc vấn đề thay đổi đợc tỉ sốtruyền thay đổi theo tốc độ của xe

Hình 1.19 là Sơ đồ bố trí chung của hê thống lái trợ lực điện kiểu type

Hình 1.19 - Sơ đồ bố trí chung của hê thống lái trợ lực điện kiểucolumn-type.

CHƯƠNG 2

tính toán thiết kế hệ thống lái

Thông số kĩ thuật tham khảo của XE KIA MORNING

motor

Trục lái

Vô lăng

Hình 1.20 là hình vẽ kết cấu của cụm trợ lực điện, gồm các bộ phận chínhsau:

+ Trục 1: Là trục bắt vào vành lái có nhiệm vụ nhận và truyền lực của ngời lái

từ vành lái xuống dới

+ Thanh xoắn: nối giữa trục 1 và trục 2 bằng chốt, có nhiệm vụ đảm bảo chotrục 1 và trục 2 chuyển động quay tơng đối với nhau

+ Cảm biến mô men: đợc gắn trên trục 1, có nhiệm vụ xác định mô men màngời lái tác dụng trên trục 1, từ đó gửi tín hiệu đến ECU

+ Trục 2: là trục bên dới, đợc nối xuống cơ cấu lái, có nhiệm vụ truyền lựcxuống cơ cấu lái

+ Trục vít - bánh vít: bánh vít chế tạo liền với trục 2, trục vít nối vớimotor điện 1 chiều bằng khớp nối.

+ ECU có nhiệm vụ nhận tín hiệu của cảm biến mô men và cảm biến tốc độ

xe, từ đó tính toán dẫn động motor điện trợ lực vào trục 2

+ Khi lực cản quay vòng không đổi: Khi đó mô men tác dụng trên trục lái1(xem hình 1.13) là không đổi, cảm biến mô men xác định trạng thái này,cảm biến gửi tín hiệu đến ECU, ECU điều khiển điều khiển motor không trợlực mô men không đổi vào trục 2( xem hình 1.20)

- Trạng thái quay vòng: khi ngời lái quay vành lái sang, cảm biến mô menxác định đợc chiều quay và mô men tác dụng trên trục lái, ECU điều khiểnmotor trợ lực phù hợp theo chiều quay của vành lái

- nguyên lý chép hình: khi ta quay vành lái, dựa vào tín hiệu của cảm biếnmô men mà ECU tính toán điều khiển motor trợ lực phù hợp, khi ta giữnguyên vành lái không quay nữa, cảm biến mô men xác định đợc trang tháinày, thì ECU điều khiển motor trợ lực đến đó không quay nữa khi ta quaytiếp cảm biến mô men xác định đợc tín hiệu này,ECU điều khiển motor trợlực tiếp tục trợ lực phù hợp lực tác dụng lên vành lái và vận tốc của xe Khi taquay vành lái càng mạnh thì motor trợ lực cho hệ thống càng nhiều

+Cảm biến mô men trục lái.

H×nh 1.21 - C¶m biÕn m« men

H×nh 1.22 - CÊu t¹o roto

- Trªn vá roto cã g¾n c¸c nam ch©m vinh cöu ë vµnh trªn vµ vµnh díi

- Roto cã nhiÖm vô t¹o ra tõ trêng biÕn thiªn khi ta quay trôc l¸i

Líp b¸n dÉn

Cấu tạo gồm các phần: Vỏ nhựa, các lớp bán dẫn, nam châm vĩnh cửu, mạch

điện

+ Vỏ: Có nhiệm vụ giữ và bảo vệ các chi tiết bên trong, vỏ trên và vỏ dới đợcghép với nhau bằng các nẫy

Nguyên lý hoạt động (xem hình 1.21)

Khi tác dụng mô men lên trục lái, roto quay cùng trục lái(nhờ then hoa),lúcnày từ thông đi qua các lớp bán dẫn biến thiên, dẫn đến trong mạch bán dẫnxuất hiện suất điện động cảm ứng hall, và giá trị suất điện động này thay đổi

tỉ lệ với mô men tác dụng lên trục lái Eh = kBi/δ

Đặc tính làm việc của cảm biến mô men trục lái.(xem hình 1.24)

Hình 1.24- Tín hiệu ra của cảm biếnTrên hình 1.24 thể hiện hiệu điện thế đầu ra của cảm biến ở 2 trạng thái trụclái quay phải và quay trái:

- Khi trục lái quay phải hiệu điện thế tăng từ 2,5 đến 4 vol

- Khi trục lái quay trái hiệu điện thế giám từ 2,5 đến 1 vol

+ Cảm biến có 2 tín hiệu ra: Chính và phụ, để đảm bảo tính an toàn tin cậycủa hệ thống

2 Kiểm tra động học quay vòng của hình thang lái:

2.1 Xây dựng đờng cong lý thuyết:

Trên hình 2.1 là sơ đồ nguyên lý quay vòng.Từ lý thuyết quay vòng, để bánh

xe lăn tinh khi quay vòng thì hệ thống lái phải đảm bảo mối quan hệ dới đâycủa các bánh xe dẫn hớng

cotgα - cotgβ = L

B

(1.1)trong đó: B – khoảng cách giữa hai đờng tâm trụ đứng, B =1400(mm)

L – chiều dài cơ sở của Ôtô, L = 2370 (mm)

α - góc quay bánh xe dẫn hớng phía ngoài,

β - góc quay bánh xe dẫn hớng phía trong,

βmax = arctg 2

BR

L

min −

(1.2)với : Rmin – là bán kính quay vòng nhỏ nhất của Ôtô, Rmin = 4,6 (m)

⇒βmax = arctg

2370 1400 4600

2.2 Xây dựng đờng cong thực tế:

a) Trờng hợp xe đi thẳng:

Từ sơ đồ dẫn động lái trên hình 2.2 ta có thể tính đợc mối quan hệ giữacác thông số theo các biểu thức sau:

y

B x

Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch vớiquan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép tức là độ sai lệch giữa góc quayvòng thực tế và lý thuyết cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn, nhngcũng không đợc vợt quá 10

b).Trờng hợp khi xe quay vòng:

Trên hình 2.3 là Sơ đồ hình thang lái khi xe quay vòng Khi bánh xe bên tráiquay đi một góc α và bên phải quay đi một góc β, lúc này đòn bên của bánh

Hình 2.2 Sơ đồ hình thang lái khi xe chạy thẳng.

2

X = −B m θ + p − y m− θ ( 1.8)

X

ψ

D A C

2 2

y AD CD

y AD

CD

⇒ AD

y arctg

= ϕ

Mặt khác:

ϕ ψ α

θ ϕ ψ

2 2

θ - góc tạo bởi đòn bên hình thang lái và phơng ngang: θ =78°

m - chiều dài đòn bên hình thang lái m = 180 (mm)

y - Khoảng cách giữa đòn ngang với trục trớc trong hình thang lái

y = 182 (mm)

p - Chiều dài đòn thanh nối bên hình thang lái P = 250 (mm)

Dựa vào công thức(1.4) và (1.15) ta xây dựng các đờng đặc tính hìnhthang lái lý thuyết và thực tế ứng với mỗi giá trị của góc α = (00, 50, , 400)

β α (độ) (lý

thyết)

α(độ)(thực tế) ∆α(độ)

trong phạmvi có thể quay vòng của bánh xe dẫn hớng do đó các thông sốcủa hình thang lái xe thiết kế là thoả mãn

3 Xác định mômen cản quay vòng taị chỗ.

Đờng cong lý thuyết