Khai thác kỹ thuật hệ thống lái steering by wire trên ô tô INFINITI q50

Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật thế giới đã phát triển cực kỳ mạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội, đặc biết trong lĩnh vực công nghệ ô tô. Ngày nay chúng ta đã tạo ra được những sản phẩm xe hơi không chỉ là những phương tiện đi lại, vận chuyển mà nó còn là tác phẩm thể hiện sự tiện nghi sang trọng. Chúng ta đã tạo ra những dòng xe cao cấp và hiện đại, đi cùng với nó là sự tiện nghi an toàn rất được chú trọng nghiên cứu phát triển nhằm tạo ra sự êm ái và an toàn khi điều khiển.Cũng như hệ thống phanh, hệ thống treo,… hệ thống lái là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn cho ô tô chuyển động an toàn, êm dịu. Vì thế mà hiện nay hệ thống lái ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo hệ thống lái ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ hơn để đáp ứng được các tiêu chí an toàn và tiện nghi, tính an toàn chủ động trong điều khiển chuyển động với vận tốc cao và mật độ giao thông lớn. Cụ thể, ngày nay chúng ta bắt đầu làm quen với thuật ngữ “steerbywire” hay “drivebywire” ý nói hệ thống lái bằng dây cáp tín hiệu điện tử. Công nghệ này đã xuất hiện lần đầu tiên trên xe Infinity Q50 vào năm 2013 và sẽ còn phát triển mạnh trong những năm tới.Vì vậy đề tài tốt nghiệp: “Khai thác kỹ thuật hệ thống lái Steering By Wire trên ô tô INFINITI Q50” là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.Nội dung của đề tài ngoài mở đầu và kết luận còn đề cập đến ba chương. Chương thứ nhất tổng quan về vẫn đề nghiên cứu. Nội dung của chương 1 là giới thiệu về hệ thống lái và tổng quan về điều khiển điện tử hệ thống lái. Chương 2 đi sâu phân tích kết cấu, hoạt động của hệ thống và tính toán một số thông số cơ bản. Chương 3 là chuẩn đoán bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống. Trong chương này đồ án phân tích một số hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách sửa chữa hệ thống lái.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật thế giới đã phát triển cực kỳmạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội, đặcbiết trong lĩnh vực công nghệ ô tô Ngày nay chúng ta đã tạo ra được những sản phẩm

xe hơi không chỉ là những phương tiện đi lại, vận chuyển mà nó còn là tác phẩm thểhiện sự tiện nghi sang trọng Chúng ta đã tạo ra những dòng xe cao cấp và hiện đại, đicùng với nó là sự tiện nghi an toàn rất được chú trọng nghiên cứu phát triển nhằm tạo

ra sự êm ái và an toàn khi điều khiển

Cũng như hệ thống phanh, hệ thống treo,… hệ thống lái là một trong những hệthống đảm bảo an toàn cho ô tô chuyển động an toàn, êm dịu Vì thế mà hiện nay hệthống lái ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo hệ thống lái ngày càngnghiêm ngặt và chặt chẽ hơn để đáp ứng được các tiêu chí an toàn và tiện nghi, tính antoàn chủ động trong điều khiển chuyển động với vận tốc cao và mật độ giao thông lớn

Cụ thể, ngày nay chúng ta bắt đầu làm quen với thuật ngữ “steer-by-wire” hay by-wire” ý nói hệ thống lái bằng dây cáp tín hiệu điện tử Công nghệ này đã xuất hiệnlần đầu tiên trên xe Infinity Q50 vào năm 2013 và sẽ còn phát triển mạnh trong nhữngnăm tới

“drive-Vì vậy đề tài tốt nghiệp: “Khai thác kỹ thuật hệ thống lái Steering By Wire trên ô

tô INFINITI Q50” là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao

Nội dung của đề tài ngoài mở đầu và kết luận còn đề cập đến ba chương Chươngthứ nhất tổng quan về vẫn đề nghiên cứu Nội dung của chương 1 là giới thiệu về hệthống lái và tổng quan về điều khiển điện tử hệ thống lái Chương 2 đi sâu phân tíchkết cấu, hoạt động của hệ thống và tính toán một số thông số cơ bản Chương 3 làchuẩn đoán bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống Trong chương này đồ án phân tích một

số hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách sửa chữa hệ thống lái

Mặc dù đã rất nỗ lực nhưng đồ án không thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy em kínhmong được sự đóng góp của các thầy cô để đồ án được hoàn thiện hợn

Em xin chân thành cám ơn !

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH VẼ 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1

1.1 Tổng quan về hệ thống lái 1

1.1.1 Nhiệm vụ 1

1.1.2 Yêu cầu 1

1.1.3 Phân loại 2

1.2 Hệ thống lái thuần cơ khí 3

1.3 Hệ thống lái có trợ lực 5

1.3.1 Công dụng 5

1.3.2 Yêu cầu 5

1.3.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực (Hydraulic Power Steering) 6

1.3.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử (EHPA) 8

1.3.5 Hệ thống lái trợ lực điện (EASP) 9

1.4 Hệ thống lái không trụ lái (Steer-by-wire) 11

1.4.1 Hệ thống Steer by wire(SBW) độc lập 12

1.4.2 Hệ thống Steer by wire(SBW) tích hợp 12

CHƯƠNG 2 ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN HỆ TỐNG LÁI CỦA XE NISSAN INFINITI Q50 2013 15

2.1 Kết cấu và hoạt động của hệ thống 15

2.1.1 Giới thiệu chung về xe Infiniti Q50 2013 15

2.1.2 Kết cấu chung của hệ thống 17

2.1.3 Hoạt động của hệ thống 24

2.2 Tính toán kiểm nghiệm một số thông số cơ bản 26

2.2.1 Thông số đầu vào 26

2.2.2 Kiểm nghiệm động học hình thang lái 27

2.2.3 Xác định momen cản quay vòng 39

2.2.4 Tính bền hệ thống lái 43

2.2.5 Tính bền đòn kéo ngang 47

2.2.6 Tính bền đòn kéo dọc 49

2.2.7 Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái 50

2.2.8 Tính bền khớp cầu 50

CHƯƠNG 3 CHUẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI SBW 53

3.1 Chú ý khi sử dụng hệ thống lái trên ô tô 53

3.2 Bảo dưỡng hệ thống lái 53

3.2.1 Nội dung bảo dưỡng 53

3.2.2 Một số nội dung bảo dưỡng, kiểm tra chính 54

3.3 Những hư hỏng thường gặp của hệ thống lái và biện pháp khắc phục 67

3.4 Tháo cơ cấu lái 71

KẾT LUẬN 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hệ thống lái thuần cơ khí 4

Hình 1.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái với trợ lực lái 6

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực 7

Hình 1.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử 8

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử 9

Hình 1.6 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điện 10

Hình 1.7 Hệ thống SBW độc lập 12

Hình 1.8 Hệ thống SBW tích hợp 12

Hình 1.9 Bố trí chung hệ thống lái không trụ lái trên xe Infiniti Q50 13

Hình 1.10 Sơ đồ khối hệ thống lái không trụ lái SBW 13

Hình 2.1 Infiniti Q50 2013 15

Hình 2.2 Cơ cấu điều khiển, tính toán, chấp hành của hệ thống lái cao cấp steer-by-wire 17

Hình 2.3 Cấu tạo cảm biến mômen 19

Hình 2.4 Cảm biến mô men vành tay lái 20

Hình 2.5 Cấu tạo động cơ điện 1 chiều 21

Hình 2.6 Cơ cấu lái bánh răng trụ- thanh rang 22

Hình 2.7 Cách bố trí hộp điều khiển trên xe 23

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực 24

Hình 2.9 Sơ đồ hoạt động của hệ thống lái SBW 24

Hình 2.10 Sự quay vòng của ô tô 26

Hình 2.11 Sơ đồ hình thang lái khi xe chạy thẳng 28

Hình 2.12 Sơ đồ tính toán động học quay vòng của hình thang lái 30

Hình 2.13 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa góc quay các bánh xe dẫn hướng 39

Hình 2.14 Sơ đồ lực ngang tác dụng khi bánh xe quay vòng 41

Hình 2.15 Sơ đồ phân bố lực phanh 45

Hình 3.1 Kiểm tra hành trình tựu do vành lái 54

Hình 3.2 Kiểm tra đầu thanh nối 55

Hình 3.3 Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng 56

Hình 3.4 Điều chỉnh góc quay vô lăng 57

Hình 3.5 Kiểm tra áp suất lốp 57

Hình 3.6 Kiểm tra góc quay bánh xe 58

Hình 3.7 Góc Camer 59

Hình 3.8 Camber âm 60

Hình 3.9 Camber bằng không và camber dương 61

Hình 3.10 Góc Caster và khoảng Caster 62

Hình 3.11 Độ ổn định chạy thẳng và hồi vị bánh xe 63

Hình 3.12 Các lực làm quay trục xoay đứng 63

Hình 3.13 Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin 64

Hình 3.14 Kiểm tra độ chụm 65

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Một số thông số kỹ thuật về xe Infiniti Q50 2013 16

Bảng 2.2 Các thông số đầu vào tính toán kiểm nghiệm 26

Bảng 2.3 Bảng tính 1 31

Bảng 2.4 Bảng tính 2 35

Bảng 3.1 Độ chụm tiêu chuẩn 65

Bảng 3.2 Quy trình tháo cơ cấu lái 70

Bảng 3.4 Quy trình lắp cơ cấu lái 75

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về hệ thống lái

1.1.1 Nhiệm vụ

- Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tôchuyển động theo một hướng nhất định bằng cách điều khiển vành lái tác động tớihướng chuyển động của bánh xe dẫn hướng Việc điều khiển quỹ đạo chuyển động của

xe có thể gọi chung là quay vòng xe Việc quay vòng xe hiện nay có thể được thựchiện bằng các phương pháp sau đây:

+ Xoay các bánh dẫn hướng

+ Truyền các moment quay có trị số khác nhau đến các bánh xe chủ động ở bêntrái và bên phải

+ Kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên

- Hệ thống lái giúp cho ôtô có thể:

+ Quay vòng bánh xe mà ít bị trượt bên

+ Lực trên vành lái hợp lý và tạo cảm giác đánh lái phù hợp

+ Đảm bảo ôtô có khả năng tự trở về trạng thái chuyển động thẳng

+ Giảm các va đập từ mặt đường lên vành lái tạo thuận lợi cho việc điềukhiển chính xác hướng chuyển động

+ Cầu dẫn hướng dùng để đỡ toàn bộ trọng lượng ô tô ở phía trước như:động cơ, hộp số, khung xe Nối các bánh dẫn hướng với khung Chịu các lực tác độnggiữa mặt đường và khung xe

1.1.2 Yêu cầu

- Khi bộ trợ lực lái hỏng, hệ thống lái vẫn phải làm việc được

- Bộ trợ lực lái phải giữ cho người lái cảm giác có sức cản trên đường khi quayvòng Do đó bộ trợ lực lái chỉ làm việc khi sức cả quay vòng lớn hơn giá trị giới hạn

- Tác động của bộ trợ lực lái phải nhanh, phải đảm bảo tỷ lệ giữa lực tác dụng vàgóc quay của trục vô lăng và bánh xe dẫn hướng

- Hiệu suất làm việc cao Không xảy ra hiện tượng tự trợ lực khi xe chạy trênđường xóc, nhưng khi bánh xe dẫn hướng hỏng, bộ trợ lực lái phải làm việc để giữđược hướng chuyển động

- Yêu cầu đối với cầu dẫn hướng:

+ Truyền lực tốt giữa khung xe với bánh xe dẫn hướng

+ Các bánh xe dẫn hướng có động học đúng khi dịch chuyển theo mặt phẳngngang

+ Góc đặt trục đứng và bánh xe phải đúng

+ Trọng lượng phần không được treo phải nhỏ, độ cứng và độ bền cao

1.1.3 Phân loại

- Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra:

+ Vô lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động)

+ Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên tráinhư: Anh, Thuỵ Điển , Đài Loan

Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt làkhi vượt xe ( phụ thuộc vào luật giao thông)

- Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra:

- Theo số lượng bánh xe dẫn hướng, chia ra:

+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cầu trước hay cầu sau

- Ngoài ra còn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (các bánh

xe dẫn hướng chỉ ở cầu trước, cầu sau hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí trợ lực lái

1.2 Hệ thống lái thuần cơ khí

Hệ thống lái thuần cơ khí được lắp đặt trên xe ô tô lần đầu tiên từ thập kỷ 50 vàcho đến thời điểm hiện lại nó đã được cải tiến lên khá nhiều Hệ thống lái cơ khí chủyếu được nghiên cứu và cải tiến vào khả năng quay vòng ô tô trong thời gian ngắnnhất trên một diện tích nhỏ, giữ cho xe ổn định chuyển động thẳng, lực tác dụng lênvành tay lái nhỏ, đảm bảo động lực quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt,

Hệ thống lái cơ khí đơn thuần được cấu tạo bởi hai bộ phận chính là dẫn động lái

và cơ cấu lái Cơ cấu lái sẽ làm nhiệm vụ chuyển đổi mô men giữa góc quay vòng cácbánh xe dẫn hướng và góc quay vành lái lớn Còn dẫn động lái sẽ truyền chuyển độngtừ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng đồng thời đảm bảo cho các bánh xe dẫnhướng quay quanh trục đứng với vận tốc và góc quay khác nhau nhằm tránh hiệntượng trượt khi quay vòng

Hình 2.1 Hệ thống lái thuần cơ khí

1.Vành tay lái; 2 Trục lái; 3 Cơ cấu lái;

4 Đòn quay đứng; 5 Thanh kéo dọc; 6 Tay đòn;

7 Thanh kéo ngang; 8 Cam quay; 9 Chốt chuyển hướng

10 Đòn quay ngang

- Ưu điểm:

+ Khả năng quay vòng ô tô trong thời gian ngắn nhất trên một diện tích bé;

+ Giữ cho xe ổn định chuyển động thẳng;

+ Lực tác dụng lên vành tay lái nhỏ;

- Nhược điểm:

+ Người lái phải sử dụng 100% năng lượng để thực hiện việc quay vòng bánh xetrong quá trình chuyển đồng và cùng với đó phải tiếp nhận những phản hồi khôngmong muốn từ mặt đường gây ra cảm giác mệt mỏi khi sử dụng

+ Quỹ đạo chuyển động quay vòng chịu ảnh hưởng của góc quay thân xe và tìnhtrạng đánh lái Trong khi hệ thống lái này chỉ tập trung vào bài toán góc quay dẫn

hướng bánh chuyển động theo vô lăng do đó ảnh hưởng của dịch chuyển thân xe đặcbiệt khi đánh lái ở tốc độ cao là rõ nét và chưa khiểm soát được.

+ Chưa tối ưu khối lượng, kích thước các chi tiết cơ khí nên cơ cấu cồng kềnh,nặng chiếm nhiều không gian bố trí Khả năng va đập khi xảy ra sự cố ảnh hưởngnhiều đến người sử dụng là rõ nét

1.3 Hệ thống lái có trợ lực

1.3.1 Công dụng

Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hiện đại thường

có trang bị trợ lực lái để:

+ Giảm nhẹ lao động cho người lái

+ Tăng an toàn cho chuyển động

Khi xe đang chạy một tốc độ lớn mà một bên lốp bị thủng, trợ lực lái đảm bảocho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị lao sang mộtbên

Sử dụng trợ lực lái có nhược điểm là lốp mòn nhanh hơn (do lạm dụng trợ lực đểquay vòng tại chỗ), kết cấu hệ thống lái phức tạp hơn và tăng khối lượng công việc bảodưỡng

1.3.2 Yêu cầu

Trợ lực lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:

+ Khi trợ lực lái hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường cho dù lái nặnghơn

+ Thời gian chậm tác dụng nhỏ

+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa góc quay vô lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng

+ Khi sức cản quay vòng tăng lên thì lực yêu cầu tác dụng lên vô lăng cũng tăngtheo, tuy vậy không được vượt quá 100  150 N

+ Không xảy ra hiện tượng tự trợ lực khi xe đi qua chổ lồi lỏm, rung xóc

Phải có tác dụng như thế nào để khi một bánh xe dẫn hướng bị hỏng, bị nổ thìngười lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết của xe.

1.3.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực (Hydraulic Power Steering)

HPS là sự cải tiến của hệ thống lái thuần cơ khí nhằm giải quyết vấn đề chính là

hỗ trợ một phần năng lượng của người lái trong quá trình điều khiển xe tạo cảm giácthoải mái khi lái xe Tùy theo thiết kế và chế độ chuyển động của xe, năng lượng hỗtrợ của bộ trợ lực do động cơ tạo ra có thể lên đến 80% năng lượng tổn hao cho việcđánh lái Việc trang bị hệ thống lái trợ lực sẽ giúp cho người lái ít tổn hao năng lượngkhi quay vòng xe và giảm được những va đập từ bánh xe lên vô lăng Không nhữngthế, nó còn nâng cao được tính năng an toàn trong trường hợp bánh xe gặp sự cố Đây

là một trong những ưu điểm nổi bật hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hình 1.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái với trợ lực lái

1; Bộ tản nhiệt, 2; Bình chứa dầu trợ lực, 3; Bơm dầu trợ lực, 4; Bộ phận cảmbiến mô men cản quay điều khiển van trợ lực thủy lực, 5; Thước lái và xylanh thủy lựcVấn đề chính cần giải quyết là tỷ lệ trợ lực phù hợp với điều kiện chạy xe và sựthay đổi góc đánh lái Có thể thấy rõ: Khi di chuyển ở vận tốc thấp ta cần trợ lực

nhiều, ngược lại tốc độ cao cần hạn chế trợ lực, Vị trí vô lăng vị trí trung hòa (chạythẳng) cần ít trợ lực, đánh lái nhiều càng xa vị trí trung hòa tỷ lệ trợ lực càng tăng Haynói các khác hệ thống trợ lực thủy lực cần bố trí thay đổi tỷ lệ trợ lực theo điều kiệnchuyển động theo hai thông số chính: góc đánh lái và vận tốc xe.

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực

Điểm quan trọng nhất của hệ thống lái trợ lực thủy lực chính là thanh xoắn(torsion bar) bố trí trên trục lái Thanh xoắn này đóng vai trò bộ phận cảm biến mômen Góc đánh lái càng lớn mô men xoắn càng lớn làm cho thanh xoắn biến dạngnhiều khi đó cửa van dầu trợ lực được mở rộng áp lực dầu trợ lực tăng theo Vận tốcchạy xe tăng làm cho mô men cản tại bánh xe dẫn hướng giảm làm cho biến dạngthanh xoắn cũng giảm độ mở van trợ lực, lực trợ lực giảm theo điều này làm hạn chếkhả năng trợ lực khi tăng vận tốc mốt cách tự nhiên

- Ưu điểm:

+ Ưu điểm đầu tiên của trợ lực lái thủy lực là cảm giác lái Hệ thống này có kếtcấu hoàn toàn bằng cơ khí nên phản ứng với mặt đường chân thực nhất Tài xế có thểcảm nhận được lực dội ngược lên vô-lăng

+ Chi phí bảo dưỡng hệ thống trợ lực lái thủy lực thấp hơn vì đã thông dụng từlâu Chỉ thường gặp một số hỏng hóc như rò rỉ dầu, hay hỏng van phân phối Tuynhiên, cần thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng, kiểm tra dầu trợ lực lái

- Nhược điểm:

+ Việc điều khiển các van dầu trợ lực bằng thanh xoắn hoàn toàn bằng cơ khí nêndải tốc độ hạn chế (góc biến dạng thanh xoắn được giới hạn), đặc biệt khi chạy ở tốc

độ cao công suất bơm dầu tăng dẫn đến áp lực dầu tăng theo, việc hạn chế trợ lực trởlên khó khăn (mất cảm giác lái)

+ Bơm dầu làm việc liên tục (do nối trực tiếp với động cơ) làm tổn hao nănglượng trong tình trạng không cần trợ lực

1.3.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử (EHPA)

Trên hệ thống lái trợ lực thủy lực là phiên bản cải tiến của hệ thống lái trợ lựcthủy lực (được phát triển từ thập kỷ 90) Ngoài hai bộ phận là cơ cấu lái và dẫn độnglái như hệ thống lái thuần cơ khí, hệ thống lái trợ lực lái thủy lực được cải tiến Đặcđiểm quan trọng của hệ thống này là thanh xoắn cảm biến mô men đánh lái không trựctiếp điều khiển van trợ lực Độ biến dạng của thanh xoắn được chuyển thành tín hiệuđiện gửi đến hộp MCU điều khiển trợ lực Hộp MCU điều khiển trợ tổng hợp các tínhiệu chạy xe, tính toán và xác định phần tỷ lệ trợ lực từ đó quyết định áp lực trợ lựclái

Hình 1.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử

So sánh với hệ thống lái trợ lực thủy lực hệ thống lái trợ lực điều khiển bằng điện

tử có nhiều ưu điểm hơn như: Dải làm việc làm việc của trợ lực đa dạng đáp ứng các

dải tốc độ khác nhau đặc biệt là dải tốc độ cao (tạo cảm giác lái), tạo sự thoải mái khilái xe.

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử

1.3.5 Hệ thống lái trợ lực điện (EASP)

Được phát triển cùng thời điểm với hệ thống trợ lực lái thủy lực điều khiển điện

tử, hệ thống lái trợ lực điện tử có nhiều ưu điểm hơn Hệ thống lái trợ lực thủy lực điềukhiển điện tử sử dụng bộ trợ lực thủy lực thì với bơm thủy lực gắn với động cơ nênhoạt động liên tục trong quá trình chạy xe gây lãng phí công suất khi không sử dụngtrợ lực lái, thêm vào đó dầu trợ lực lái là một nhân tố gây ô nhiễm môi trường Hệthống ESP đã khắc phục được điều này Ngoài ra, do hoạt động theo cơ cấu điện tửnên được kết nối với cảm biến tốc độ, cảm biến trượt ở bánh xe, cảm biến va chạm vàcon quay hồi chuyển để điều chỉnh lực vô-lăng phù hợp Chính vì thế, khi xe di chuyểnchậm hay vào bãi đỗ xe, vô-lăng nhẹ nhàng và dễ dàng đánh lái Khi đi tốc độ cao, vô-lăng tự động trở nên nặng hơn Kết cấu của hệ thống lái trợ lực điện tử cũng gọn hơn

Hình 1.6 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điện

Cải tiến quan trọng của hệ thống này là thay thế lực tác dụng từ bơm dầu trợ lựcbằng động cơ điện Mô tơ điện được điều khiển bằng hộp điều khiển nên các chế độtrợ lực được thay đổi một cách linh hoạt Hộp điều khiển ECU được lập trình dựa trênthuật toán điều khiển và mô hình toán điều khiển trợ lực hệ thống lái Tùy theo từnghãng xe, mô hình điều khiển được sử dụng có sự khác nhau Tuy nhiên, có một đặcđiểm chung nhất đó là các đặc tính trợ lực được xây dựng dựa trên đặc tính cản từ mặtđường Trong hệ thống này, cảm biến mô men cản (bố trí trên thanh xoắn) sẽ xác định

mô men cản từ mặt đường tác dụng lên hệ thống, kết hợp với cảm biến vận tốc và cácthông số chạy xe phần mềm sẽ quyết định trợ lực tỷ lệ trợ lực thông qua việc điềukhiển trực tiếp mô tơ điện

Tuy hệ thống trợ lực điện ít phải kiểm tra, dễ dàng sửa chữa nhưng nếu hỏng hócphần cứng, các gara thường khuyên nên thay toàn bộ, kéo theo chi phí lớn Vì sửachữa không thể đảm bảo tuyệt đối, gây sự cố ở hệ thống lái, thậm chí có tình huốngvô-lăng quay liên tục không thể kiểm soát

Trên thị trường xe Việt Nam hệ thống lái trợ lực điện được trang bị cho các dòng

xe hạng trung và một số xe hạng sang

1.4 Hệ thống lái không trụ lái (Steer-by-wire)

Với các hệ thống lái đã trình bày ở trên, khi quay vòng ở các tốc độ khác nhaungười lái chỉ kiểm soát được một số trạng thái động lực học của xe Ô tô chỉ có thểđược kiểm soát hoàn toàn khi quay vòng với hệ thống lái không trụ lái (Steer by wire).Đây là hệ thống lái có khả năng tạo ra lực hỗ trợ lái xe quay vành lái với 100% nănglượng

Khái niệm Steer by wire(SBW) được hình thành dựa trên mong muốn xây dựng

hệ thống lái đáp ứng được các tình trạng chuyển động theo mong muốn của người điềukhiển xe khi quay vòng

Hệ thống lái điện tử sử dụng tín hiệu số để kết nối vô lăng và bánh xe thay vì hệthống cơ khí truyền thống (trục lái, thanh ngang ) Điều đó mang lại 2 lợi thế, một làmang lại cảm nhận mặt đường tốt hơn tới người điều khiển, hai là hệ thống cũng cungcấp tới nhiều chế độ lái bằng việc thay đổi tỉ số truyền giữa vô lăng và bánh lái

Đối với hệ thống lái truyền thống được trang bị trên hầu hết các dòng xe hiệnnay, khi bơm trợ lực lái làm việc liên tục sẽ gây lãng phí công suất Công suất tổn haonày chính là nguyên nhân gây ra sự tăng về tiêu thụ nhiên liệu Nhược điểm đó sẽđược hệ thống lái bằng điện tử khắc phục

Hệ thống lái điện tử cũng loại bỏ hoàn toàn liên kết cơ khí giữa vô lăng và bánh

xe, thay thế nó bởi một hệ thống điều khiển toàn bộ bằng điện tử Nó bao gồm các cảmbiến để thông báo với xe ô tô những hành động mà người lái xe tác động vào vô lăng.Đầu ra của các cảm biến sẽ được sử dụng để điều khiển một hệ thống động cơ điềukhiển tại bánh xe Chính điều đó sẽ giải phóng không gian trong các khoang máy bằngcách loại bỏ trục lái, thanh ngang Đồng thời nó sẽ giảm dao động do kết cấu cơ khígây ra đối với ô tô

Ngoài ra, hệ thống lái điện từ còn mang tới hàng loạt lợi điểm như: không ônhiểm môi trường vì không cần bơm dầu, không nặng nề vì không còn kết cấu cơ khí,

có thể đơn giản trong thiết kế xe hơi, mang lại một không gian và cảm giác thoải máikhi điều khiển xe, khả năng tích hợp và điều khiển thông minh như: tự động đỗ xe, tự

1.4.1 Hệ thống Steer by wire(SBW) độc lập

Đặc điểm hệ thống Steer by wire độc lập với đặc điểm mỗi bánh xe dẫn hướng

bố trí một động cơ điều khiển Việc điều khiển một cách độc lập tại các bánh xe có ưuđiểm giúp tỉ lệ thay đổi góc dẫn hướng bánh xe một cách độc lập theo lý thuyết quayvòng

Hệ thống lái không trụ lái tích hợp được Nissan áp dụng trên xe Infiniti Q50

2013 được cấu tạo từ các bộ phận chính như: cảm biến lực đánh lái, bộ ly hợp, hộpđiều khiển, động cơ trợ lực

Hình 1.9 Bố trí chung hệ thống lái không trụ lái trên xe Infiniti Q50

Sơ đồ khối hệ thống lái SBW tích hợp:

Hình 1.10 Sơ đồ khối hệ thống lái không trụ lái SBW

Mô tơ

Mô men

đầu vào

Bộ điều khiển

Bánh xe

Cơ cấu lái

Phía dưới vành lái của hệ thống lái SBW được bố trí một cảm biến vị trí gócquay, khi người lái tác động vào vành lái, tín hiệu được cảm biến thu nhận và truyềnqua hộp điều khiển, hộp điều khiển phân tích và xuất tín hiệu điều khiển động cơ gắntrên cơ cấu lái để điều khiển cơ cấu lái đúng như tín hiệu mà người điều khiển mongmuốn

Trên cơ cấu lái cũng gắn một cảm biến thu thập tín hiệu phản hồi từ mặt đường,tín hiêu này được truyền ngược lên hộp điều khiển, hộp điều khiển phân tích và xuấttín hiệu điều khiển động cơ gắn dưới vành lái để tạo cảm giác tác động phản hồi từ mặtđường đến người lái

Ở hệ thống lái SBW cơ cấu liên kết trung gian là trục lái đã được loại bỏ, chính

vì vậy việc việc đồng bộ góc quay giữa vành tay lái và cơ cấu lái cũng như những tácđộng phản hồi từ mặt đường lên vành lái được xem là một nhiệm vụ quan trọng

Bộ điều khiển hệ thống lái đóng vai trò then chốt trong quá trình điều khiển xe.Mọi thông tin sẽ được xử lí bằng điện tử nên khả năng phản ứng với những thông tintrong quá trình lái xe sẽ nhanh hơn, không những thế nó còn có khả năng hạn chế phảnhồi từ mặt đường, theo đó khi xe đi vào mặt đường xấu, gồ ghề những rung động từmặt đường tác động lên vành lái sẽ được loại bỏ, nhờ vậy người lái không bị mỏi tay

mà thoải mái hơn đồng thời không gian bố trí cho hệ thống lái giảm, trọng lượng giảm

Hệ thống lái không trụ lái Steer-By-Wire (SBW) là một hệ thống lái đặc biệt, đã,đang nghiên cứu và ứng dụng trong các năm gần đây Ở chương 2 em sẽ tập chungphân tích kết cấu của hệ thống lái không trụ lái Steer-By-Wire (SBW) được áp dụngtrên xe Infiniti Q50 2013

CHƯƠNG 2 ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN HỆ TỐNG LÁI

CỦA XE NISSAN INFINITI Q50 2013

Được áp dụng lên ô tô lần đầu tiên vào năm 2013 trên xe Infiniti Q50, hệ thốnglái không trụ lái có những đặc điểm kết cấu được đánh giá là an toàn nhất đối vớingười dùng SBW có những kết cấu đặc biệt để có thể thay thế trụ lái giống như ở hệthống lái thông thường Ở chương này em sẽ phân tích kết cấu của các bộ phận chínhcủa hệ thống lái không trụ lái như: cảm biến mô men; động cơ điện, hộp điều khiển(ECU), cơ cấu lái

2.1 Kết cấu và hoạt động của hệ thống

2.1.1 Giới thiệu chung về xe Infiniti Q50 2013

Hình 2.1 Infiniti Q50 2013

Infiniti là thương hiệu xe sang thuộc công ty sản xuất ôtô Nhật Bản NissanMotor Infiniti chính thức bắt đầu hoạt động sản xuất vào tháng 11/1989 tại thị trườngBắc Mỹ và thị trường toàn cầu của hãng gồm Trung Đông, Hàn Quốc, Nga, Thụy Sĩ,Trung Quốc và Ukraina Cuối năm 2008, Infiniti bắt đầu xâm nhập thị trường Châu

Âu Đến nay mạng lưới hoạt động của hãng xe sang này gồm 230 chi nhánh tại 15quốc gia trên toàn thế giới Tại Việt Nam cũng đã có đại lý bán xe Infiniti chính thức.Theo Infiniti, logo của hãng là sự kết hợp giữa hình ảnh một xa lộ hướng tớiđường chân trời được cách điệu và một biểu tượng mang ý nghĩa “vô hạn” tạo nên

“con đường vô tận” nổi tiếng

Infiniti Q50 lần đầu ra mắt công chúng tại triển lãm ôtô quốc tế Bắc Mỹ 2013 ởDetroit Q50 nhỏ hơn Infiniti M và thay thế cho mẫu G sedan của thương hiệunày Được xây dựng dựa trên nền tảng của phong cách xe sedan thể thao, hiệu suất vàcông nghệ ưu việt, Infiniti Q50 2013 được thiết kế để tạo dựng một đẳng cấp mới khácbiệt của sự cam kết đối với khác hàng thông qua hệ thống giao diện Infiniti InTouch –thúc đẩy Infiniti tới định hướng mới như là một thương hiệu cung cấp những trảinghiệm hiệu suất cao cấp độc đáo

Bảng 2.1 Một số thông số kỹ thuật về xe Infiniti Q50 2013

Dẫn động Cầu sau

2.1.2 Kết cấu chung của hệ thống

Hình 2.2 Cơ cấu điều khiển, tính toán, chấp hành của hệ thống lái cao cấp

steer-by-wire

Cấu tạo chung của hệ thống lái SBW bao gồm các bộ phận sau:

- Hệ thống cảm biến góc quay vô lăng: Gửi mệnh lệnh (góc quay vô lăng) đến hệthống tính toán điện tử

- Bộ phận ly hợp: Phần lớn thời gian ở trạng thái mở Được kích hoạt khi gặp vấn

đề về điện năng, giúp duy trì liên kết cơ khí giữa vô lăng với thước lái

- Hệ thống tính toán điện tử: Kiểm soát động cơ điện (điều khiển dòng thủy lựcxuống thước lái) và hệ thống cảm biến góc quay vô lăng sao cho góc quay bánh xetương thích đúng với yêu cầu của người lái

- 2 động cơ điện: Giảm chi phí so với 1 động cơ điện to, tiết kiệm không gian Cótác dụng thay đổi dòng thủy lực bên trong thước lái qua đó làm thay đổi góc quay củaxe

Để bảo đảm an toàn, hệ thống gắn một bộ ly hợp để chuyển sang trợ lực điện khi

hệ thống steer-by-wire có sự cố

Hệ thống lái cao cấp này vừa trợ lực cho lái xe không mệt nhọc, tác động đảochiều nhanh, mà còn kiểm soát quá trình điều khiển chính xác, độ tin cậy cao, giảm masát, nên rất nhẹ

Điều khiển vô lăng ở thế hệ xe cổ chỉ dựa vào cơ cấu cơ khí (cơ học) khi gặpđường xấu, lái xe mệt nhọc; thế hệ xe hiện đại có thêm bổ trợ thủy lực (còn gọi là bổtrợ tay lái dầu) và kết hợp bổ trợ tay lái điện

Hệ thống trợ lực dầu và trợ lực điện, khi tác động từ vô lăng sẽ thay đổi trên xilanh trợ lực dầu và trợ lực điện, tác động vào bánh xe Hệ thống bổ trợ giúp lái xe đánhlái nhẹ hơn

Hệ thống trợ lực tay lái steer-by-wire “số hóa” các hoạt động của vô lăng bằngdây dẫn còn nhẹ hơn và chính xác hơn Nó được mô tả như sau:

Chuyển động từ vô lăng tác động vào cảm biến lực đánh lái, ngay sau đó chuyểnthành tín hiệu số vào ba hộp điều khiển trung tâm, là ba module máy tính Hộp điềukhiển sẽ điều khiển hai động cơ điện riêng rẽ, tác động trực tiếp hai bánh xe trước Sựphản hồi (đảo chiều) cũng nhanh hơn nhờ cơ cấu máy tính-điện cơ

Thực tế hệ thống lái kỹ thuật số steer-by-wire ít khi hỏng hóc, do hãng này cẩnthận bố trí ba cụm điều khiển, gọi là hệ “tam trùng”, sẵn sàng thay thế “bọc lót” khimột cụm điều khiển trục trặc

Tuy vậy, khi hệ thống steer-by-wire gặp trục trặc, bộ ly hợp sẽ chuyển hoạt độngsang hệ thống trợ lực điện bình thường

Có nhiều tỷ số lái khác nhau được cài đặt người mua chọn để có cảm giác nhạylái hay bình thường

Steer-by-wire sẽ khiến người lái không còn cảm xúc mặt đường Vì khi đi trênmặt đường xấu, độ rung lắc sẽ không ảnh hưởng trực tiếp đến vô-lăng, nên lái xekhông cảm nhận được, do vậy có người lại không thích steer-by-wire

Nếu trên xe lắp thêm các cảm biến radar, laser, để cảnh báo lái xe, thì cơ cấuchấp hành chính là một phần hệ thống steer-by-wire này.

2.1.2.1 Cảm biến góc quay vô lăng

Cấu tạo của cảm biến mô men xoắn tay lái được thể hiện trên hình 2.3

Khi người lái xe điều khiển vô lăng, mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảmbiến mô men thông qua trục lái chính Người ta bố trí cảm biến một và hai trên trục sơcấp phía vô lăng và cảm biến thứ ba trên trục thứ cấp Trục sơ cấp và trục thứ cấpđược nối với nhau bằng một thanh xoắn

Hình 2.3 Cấu tạo cảm biến mômen

Các cảm biến có cuộn dây cảm biến kiểu không tiếp xúc trên vòng ngoài để hìnhthành một mạch kích thích Khi tạo ra mô men lái thanh xoắn bị xoắn tạo ra độ lệchpha giữa vòng phát hiện thứ hai và ba Dựa trên độ lệch pha này một tín hiệu tỉ lệ với

mô men được đưa vào ECU Dựa trên tín hiệu này ECU tính toán mô men trợ lực chotốc độ xe và dẫn động mô tơ điện với một cường độ, chiều và thời điểm cần thiết

Hình 2.4 Cảm biến mô men vành tay lái

Cảm biến mô moen là loại cảm biến từ trường Khi có vật dẫn từ (răng của bánhrăng, hoặc 1 mấu sắt nhỏ gắn trên bánh quay) lướt qua sát nó, sẽ tác động làm Từthông thay đổi, tạo nên 1 xung điện cho đường tín hiệu về Bộ đếm và chia trong hộp

sẽ tính thành tốc độ của bánh quay Do xung này rất ngắn nên dùng đồng hồ bìnhthường không thể nhận biết được

2.1.2.2 Động cơ điện

Để đảm bảo được công suất trợ lực cần thiết trên bộ trợ lực điện sử dụng loạiđộng cơ điện một chiều, nó bao gồm rôto, stato, trục chính và cơ cấu giảm tốc Cơ cấugiảm tốc bao gồm trục vít và bánh vít, mô men do rôto động cơ điện tạo ra được truyềntới cơ cấu giảm tốc sau đó được truyền tới trục lái chính Trục vít được đỡ trên các ổ

đỡ để giảm độ ồn và tăng tuổi thọ làm việc, khớp nối đảm bảo cho việc nếu động cơ bị

hư hỏng thì trục lái chính và cơ cấu giảm tốc không bị khóa cứng lại và hệ thống láivẫn có thể hoạt động được

Hình 2.5 Cấu tạo động cơ điện 1 chiều 1- Trục vít; 2- Vỏ trục lái; 3- Khớp nối; 4- Rôto; 5-Stator; 6- Trục chính;7-Trục lái chính; 8- Bánh vít;9- Ổ bi

2.1.2.3 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái sử dụng trên xe là loại bánh răng trụ - thanh răng, sử dụng chủ yếutrên các xe công suất bé Vỏ của cơ cấu lái được làm bằng gang, trong vỏ có các bộphận làm việc của cơ cấu lái, gồm trục răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp vớithanh răng, vỏ của cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng kết hợp làm luôn chức năngcủa thanh lái ngang trong hình thang lái

Trục răng được chế tạo bằng thép, trục răng quay trơn nhờ 2 ổ bi đặt trong vỏ của cơcấu lái Điều chỉnh các ổ này dùng một êcu lớn ép chặt các ổ bi, trên vỏ êcu có phớt che bụi

Để đảm bảo trục răng quay nhẹ nhàng thanh răng có cấu tạo răng nghiêng, phần cắt răng củathanh răng nằm ở phía trái, phần thanh còn lại có tiết diện tròn Khi vô lăng quay, trục răngquay làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên hai bạc trượt Sự dịchchuyển của thanh răng được truyền xuống thanh cam quay qua các đầu thanh răng và đầuthanh lái Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe, để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng thì trụcrăng đặt nghiêng ngược chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ăn khớp của bộ truyền lớn,làm việc êm

Hình 2.6 Cơ cấu lái bánh răng trụ- thanh răng.

1- Bạc lệch tâm; 2- Ổ bi đỡ; 3- Trục răng; 4- Vít điều chỉnh; 5- Dẫn hướng thanh răng; 6- Lò xo nén; 7- Thanh răng; 8- Vỏ thanh răng; 9- Kẹp; 10- Bạc lót; 11- Cao

su chắn bụi; 12- Đầu thanh răng; 13- Thanh nối.

Khi quay vành tay lái thông qua trục lái thì trục răng 3 sẽ làm dịch chuyển thanh răng 7qua trái hoặc phải Hai đầu thanh răng được nối với bánh xe dẫn hướng qua các khớp cầu vàthanh nối sẽ làm quay bánh xe dẫn hướng tương ứng với góc đánh vành tay lái Dẫn hướngthanh răng 5 giúp giữ thanh răng không bị quay trong vỏ cơ cấu lái Bạc lệch tâm 1 để điềuchỉnh ăn khớp giữa trục vít và thanh răng, vít điều chỉnh 4 để điều chỉnh khoảng hở mặt bên

Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng có các ưu điểm và nhược điểm so với các cơcấu lái khác như sau:

- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng có tác dụngnhư thanh dẫn động lái nên không cần các thanh ngang như ở các cơ cấu lái khác;

- Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao;

- Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiển trênvành lái nhẹ;

- Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải bảo dưỡng

2.1.2.4 Hộp điều khiển của hệ thống lái Steer-By-Wire (ECU)

Hộp điều khiển của hệ thống lái không trụ lái (SBW) nhận tín hiệu từ các cảmbiến, đánh giá chung tình trạng của xe và kiểm soát động cơ điện (điều khiển dòngthủy lực xuống thước lái) và hệ thống cảm biến góc quay vô lăng sao cho góc quaybánh xe tương thích đúng với yêu cầu của người lái

Hình 2.7 Cách bố trí hộp điều khiển trên xe.

Hình 2.8 Hoạt động của ECU

2.1.2.5 Ly hợp

Bộ phận này sẽ mở ra trong hầu hết thời gian Chỉ khi hệ thống SWB gặp trụctrặc, bộ ly hợp sẽ đóng lại và hoạt động như một hệ thống trợ lực điện bình thường.Nghĩa là trên xe sẽ có 2 hệ thống trợ lực, SWB đóng vai trò chính, còn trợ lực điện dựphòng trong trường hợp SWB bị lỗi

2.1.3 Hoạt động của hệ thống

Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống lái SBW điện tử - thủy lực

- Ngoài khả năng phản ứng nhanh hơn thì hệ thống còn có khả năng điều hạn chếphản hồi từ mặt đường, theo đó khi xe đi vào mặt đường xấu, gồ ghề những rung độngtừ mặt đường tác động lên vô lăng sẽ được loại bỏ, nhờ vậy người lái không bị mỏi tay

và thoải mái hơn

- Việc trang bị camera trên các xe sử dụng Drive by wire giúp quan sát đườngphía trước và phát hiện các vật thể trên nền đường Khi xe bắt đầu đi chệch đường (cóthể do lái xe mệt mỏi), ECU của hệ thống sẽ đưa ra những điều chỉnh nhỏ cần thiết đểduy trì vị trí của xe ở vị trí thích hợp trên đường

- Mặc dù ECU của hệ thống Drive By Wire được chia làm 3 phần hoạt động độclập để tránh các lỗi có thể xảy ra gây nguy hiểm cho những người ngồi trên xe, nhưngnhư thế là chưa đủ đối với các hệ thống liên quan trực tiếp đến tính mạng con người

- Hệ thống này còn được trang bị thêm một ly hợp dùng để kết nối trực tiếp từtrục lái tới thước lái như trên các hệ thống lái hiện nay Điều này đảm bảo hệ thống láivẫn làm việc bình thường ngay cả khi ECU của hệ thống không làm việc, giúp chiếc

xe trở lên an toàn hơn

Hình 2.10 Sơ đồ hoạt động của hệ thống lái SBW

2.2 Tính toán kiểm nghiệm một số thông số cơ bản

2.2.1 Thông số đầu vào

Bảng 2.2 Các thông số đầu vào tính toán kiểm nghiệm

Khoảng cách giữa hai đường tâm

Tải trọng phân bố lên cầu trước

Tỉ số truyền của cơ cấu lái (i) 18

Tỉ số truyền của dẫn động lái (id) 0.984

Kích thước lốp xe 245/40 R19

Chiều dài đòn bên (cam quay) (l1) 170 mm

Góc hợp bởi đòn bên hình thang

2.2.2 Kiểm nghiệm động học hình thang lái

2.2.2.1 Điều kiện quay vòng đúng

Khi ta tính toán kiểm tra động học hình thang lái, người ta xác định quan hệ thực

tế của các góc quay các bánh dẫn hướng đối với một ôtô cụ thể và so sánh nó với quan

hệ lý thuyết (không kể đến độ biến dạng của lốp)

Muốn cho ôtô quay vòng không bị trựơt thì điều kiện cần và đủ là các bánh xephải cùng quay một tâm quay O Với ôtô hai cầu (cầu trước dẫn hướng) tâm quay Onằm ngoài ôtô như trên hình 2.11

L

C D

Hình 2.11 Sự quay vòng của ô tô

Để ô tô quay vòng mà không bị trượt bên thì điều kiện quay vòng lý tưởng là:

cotg - cotg =

m

L (2.1)

Trong đó:

i: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong (độ)

βi: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài (độ)

m: là khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng (mm)

L: là chiều dài cơ sở của ôtô (mm)

Như vậy, ta có thể thấy để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng lăn không trượtkhi vào đường cong thì hiệu cotg các góc quay vòng bánh xe dẫn hướng bên trong vàbên ngoài phải luôn luôn bằng một hằng số B0/L

Thay số vào ta được:

1250 2850

Nối AE, từ E hạ EF vuông góc với AB Từ đó ta có:

Mà (Vì hai tam giác GEF và GDA đồng dạng)

- Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng: m = 1360 [mm];

- Chiều dài cơ sở của xe: L = 2850 [mm];

- Chiều dài thanh kéo: n = 1445 [mm];

- Chiều dài thanh kéo ngang: l2 = 250 [mm];

- Chiều dài đòn quay đứng: l1 = 170 [mm];

- Góc của đòn quay đứng khi ô tô chạy thẳng: θ1 = 160

m n

Hình 2.12 Sơ đồ tính toán động học quay vòng của hình thang lái

- Đặt gốc tọa độ xO2y như hình vẽ, khi đó các điểm sẽ có tọa độ tương ứng là:

AD

AG EF

FG



Thay (2’) vào (1’) và rút gọn ta được pt bậc hai theo xL’:

x L '2 4[y D2+[m−(Δxx+ x B)2] ]+x F ' 4 ( [m−(Δxx + x B)].[(Δxx+ x B)2+l12+y D2−m2−l22]−2 y2D m)+ +[(Δxx+ x B)2+l12+y2D−m2−l22]2−4 y D2.(l12−m2)=0

và: y L'=√l12−(x L'−m2)

0

574

1.560

012

0

569

1.549

016

0

559

1.525

018

0

555

1.513

020

0

550

1.502

022

0

545

1.490

024

0

540

1.478

026

0

536

1.467

028

0

531

1.455

0

517

1.421

036

0

513

1.410

038

0

508

1.399

040

0

504

1.388

042

0

499

1.377

044

0

495

1.366

046

0

490

1.355

048

0

486

1.344

050

0

482

1.334

052

0

478

1.323

054

0

473

1.312

056

0

469

1.302

0

461

1.281

062

0

457

1.270

064

0

453

1.260

066

0

448

1.250

068

0

444

1.240

070

0

440

1.230

072

0

436

1.220

074

0

433

1.210

076

0

429

1.200

078

0

425

1.190

080

0

421

1.180

082

0

417

1.170

0

406

1.141

096

0

402

1.132

Bảng 2.4 Bảng tính 2

α(

độ)

∆x

βL

βT T

ε(

%)1

-0

157

10.14

3

88