Hệ thống trợ lực lái điện EPS trên Toyota Camry

Hệ thống lái điện EPS trên ô tô có nhiệm vụ giúp ô tô chuyển hướng theo ý muốn của người lái và đảm bảo tâm quay của các bánh xe tuân thủ theo đúng động học quay vòng ô tô để hạn chế hiện tượng mòn bánh xe khi quay vòng. Nếu xét 4 bánh ô tô là vật rắn riêng biệt. Thì để ô tô quay vòng theo đúng hướng quỹ đạo thì hướng tổng hợp lực phải gần giống quỹ đạo nhất càng tốt. Điều đó chỉ đạt được khi 2 bánh lái phải quay với 1 góc đánh lái hoàn toàn khác nhau. Để cho tâm quay của ô tô được nằm đúng vào trọng tâm xe và chuyển động theo đúng quỹ đạo mong muốn của người lái.Ta có 2 loại động học lái cơ bản được sử dụng trên các xe cơ giới hiện nay đó là động học lái kiểu bàn xoay và động học lái kiểu Ackerman.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

- - -  - - -

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI ĐIỆN (EPS) TRÊN Ô TÔ

(TOYOTA CAMRY 2018)

MỤC LỤC

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 2.1 Những vấn đề chung của hệ thống lái trên ô tô

Hệ thống lái trên ô tô có nhiệm vụ giúp ô tô chuyển hướng theo

ý muốn của người lái và đảm bảo tâm quay của các bánh xe tuânthủ theo đúng động học quay vòng ô tô để hạn chế hiện tượng

mòn bánh xe khi quay vòng Nếu xét 4 bánh ô tô là vật rắn riêng

biệt Thì để ô tô quay vòng theo đúng hướng quỹ đạo thì hướngtổng hợp lực phải gần giống quỹ đạo nhất càng tốt Điều đó chỉđạt được khi 2 bánh lái phải quay với 1 góc đánh lái hoàn toànkhác nhau Để cho tâm quay của ô tô được nằm đúng vào trọngtâm xe và chuyển động theo đúng quỹ đạo mong muốn của ngườilái

Ta có 2 loại động học lái cơ bản được sử dụng trên các xe cơgiới hiện nay đó là động học lái kiểu bàn xoay và động học lái kiểuAckerman

2.2 Chức năng, phân loại của hệ thống lái

2.2.1 Chức năng của hệ thống lái

Hệ thống lái của xe cơ giới có chức năng điều khiển quỹ đạochuyển động của xe Việc điều khiển quỹ đạo chuyển động của xe

có thể là duy trì phương chuyển động hoặc thay đổi phươngchuyển động hiện tại của xe Hai quá trình này được gọi chung làquay vòng xe.Việc quay vòng xe cơ giới hiện nay có thể được thựchiện bằng các phương pháp sau đây:

Phương pháp quay các bánh xe dẫn hướng để quay vòng xe cơgiới được sử dụng phổ biến nhất hiện nay Phương pháp thay đổihướng momen ở các bánh xe chủ động thường áp dụng cho cácloại xe cơ giới bánh xích Đối với xe bánh xích, có thể kết hợp việctruyền momen khác nhau đến các bánh chủ động ở hai bên của

xe với việc hãm các bánh xe phía gần tâm quay vòng để quayvòng trên diện tích rất nhỏ, thậm chí có thể quay vòng xe tại chỗ.Phương pháp quay vòng bằng cách kết hợp quay bánh dẫn hướng

và thay đổi momen kéo các bánh chủ động đôi khi được sử dụngcho loại xe chăm sóc cây trồng với yêu cầu quay vòng trên mộtdiện tích rất nhỏ

Hình 2.1 Điều khiển quỹ đạo xoay vòng của xe cơ giới

2.2.2 Phân loại hệ thống lái

Khái niệm:

Hệ thống lái cho phép tác động lên hai bánh xe phía trước khi lái

xe quay vành tay lái để thay đổi hướng chuyển động của xe Đa

số ô tô thông dụng hiện nay được trang bị hệ thống lái hai bánh

Hình 2.3 Hệ thống lái 4 bánh dẫn hướng

1 - Vành tay lái, 2 - Trục lái, 3 - Hộp số lái của hai bánh trước, 4 &

5 - Dẫn động lái đến hai bánh xe sau, 6 - Hộp số lái bánh sau

Cơ cấu lái trước là kiểu bánh răng - thanh răng Hộp trích lựctruyền ra cầu sau là một bánh răng ăn khớp với thanh răng của cơcấu lái trước Tỷ số truyền giữa vành lái và trục các dăng là hai.Trụ chủ động mang theo bánh răng hành tinh, dầm trục của bánhrăng hành tinh đặt lệch trục và cho phép bánh răng quay trơntrên nó Bánh răng ăn khớp với thanh răng ngoại luân, đứng yêntrên cung vỏ cơ cấu lái, trên bánh răng này bố trí trục AA Contrượt quay trơn trục AA và trượt trên máng trượt Máng trượt chỉtiếp nhận chuyển động tịnh tiến với đòn quay

Nguyên lý làm việc:

Khi xe chuyển động ở tốc độ cao, người lái quay vành tay lái nhỏvào các bánh xe trước và sau quay cùng chiều Khi ra vào chỗ đỗ

quay ngoặc góc quay vành lái có thể lớn và tốc độ chuyển độngcủa xe thấp Bánh xe trước và sau quay ngược chiều Khi trục chủđộng quay thì bánh răng hành tinh được ăn khớp với bánh răngngoại luân, trục AA lúc đầu chuyển động sang phải sau đó sangtrái Giá trị lớn nhất khi bánh xe quay cùng chiều là 17 độ, sau đógiảm dần Khi trục chủ động tiếp tục quay theo chiều cũ, trục AAdịch lên trên đảo chiều đẩy bánh xe sau quay ngược chiều Sự đảochiều quay xảy ra ứng với góc quay vành tay lái là 120 độ Khi gócquay vành xe trước đạt 35 độ thì các bánh xe sau quay một góc là

- 5 độ

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cơ cấu lái các bánh xe

sau của xe Honda Prelude - 4WS

1 Trục chủ động; 2 Bánh răng ngoại luân; 3 Máng trượt; 4 Con trượt; 5 - Đòn ngang; 6 - Bánh răng hành tinh;

-c Hệ thống lái cơ học loại thường (không có trợ lực):

Hệ thống lái cơ học loại trục vít - bánh vít:

Cấu tạo:

1 - Vô lăng hay vành tay lái, 2 - Trục lái, 3 - Trục vít, 4 - Bánh vítdạng hình quạt, 5 - Đòn quay đứng, 6 - Thanh kéo dọc, 7 - Đònquay ngang, 8 - Mặt bích, 9 - Thanh nối, 10 - Thanh ngang 11 -

Cầu trước hay dầm đỡ, 12 - Trục đứng, 13 - Trục hay ngõng trụccủa bánh xe dẫn hướng

Hệ thống lái cơ học loại trục vít - bánh vít, dạng bánh răng hìnhquạt, gồm có vành tay lái hay vô lăng 1 cố định với trục lái 2 Trụclái được lồng hay đặt trong ống lái và nối với cơ cấu lái hay bộtruyền lực chính, loại trục vít 3 và bánh vít, dạng bánh răng hìnhquạt 4 Trục của bánh răng hình quạt cố định với đòn quay đứng

5, thanh kéo dọc 6 nối bản lề với đòn quay đứng 5 và đòn quayngang 7 Mặt bích 8 và trục hay ngõng trục của bánh xe dẫnhướng 13 quay xung quanh trục đứng 12, đồng thời nối cố địnhvới thanh nối 9, thanh ngang 10 và dầm đỡ hay cầu trước 11

Nguyên lý làm việc:

Khi thay đổi hướng chuyển động của ôtô, giả sử quay vòng sangbên phải, người lái phải quay vô lăng hay vành tay lái 1 theochiều kim đồng hồ, qua cơ cấu lái (trục vít 3 và bánh răng hìnhquạt 4), đòn quay 5, thanh kéo dọc 6, đòn quay ngang 7, làm chomặt bích 8 và trục của bánh xe 13 ở bên trái quay quanh trụcđứng 12 theo chiều quay của vô lăng, đồng thời qua thanh nối 9

và thanh ngang hay đòn đẩy 10, làm cho mặt bích và trục củabánh xe dẫn hướng bên phải cũng theo chiều quay của vô lăng

d Hệ thống lái cơ học loại thanh răng - bánh răng:

4 và tay đòn 5, làm cho trục 7 của bánh xe dẫn hướng 8 ở bên tráiquay xung quanh trục đứng 6 theo chiều quay của vô lăng, đồngthời qua thanh kéo 4 phẩy, tay đòn 5 phẩy làm cho trục 7 phẩycủa bánh xe dẫn hướng bên phải 8 phẩy cũng quay xung quanhtrục đứng 6 phẩy theo chiều quay của vô lăng hay bánh xe dẫnhướng bên trái 8.

e Hệ thống lái cơ học loại cường hóa (có trợ lực):

Khái niệm:

Hệ thống lái trợ lực là hệ thống lái có khả năng tạo ra lực đẩy phụ

hỗ trợ lái xe quay vòng tay lái khi quay vòng Việc trang bị hệthống lái trợ lực sẽ mang lại những lợi ích sau đây:

Hình 2.5 Hệ thống lái cơ học loại thanh răng – bánh răng

+ Giảm nhẹ cường độ lao động của người lái vì để quay vòng xe,người Lái chỉ cần tác động lên vành tay lái một momen nhỏ hơn

so với trường hợp hệ thống lái không có trợ lực

+ Nâng cao tính an toàn trong trườngg hợp có sự cố ở bánh xe(như nổ lốp, bánh xe non hơi, vv) vì trong những trường hợp nhưvậy việc điều khiển xe sẽ không quá khó khăn như trường hợpkhông có trợ lực

+ Giảm va đập từ các bánh xe lên vành tay lái

f Bộ trợ lực lái thủy lực loại thường (không dùng điện tử):

Cấu tạo:

Bộ trợ lực lái thủy lực loại thường không dùng điện tử gồm có :trục 3 có ba van hay pittông trượt 13, 20, và 23 dùng để đóng mởcác lỗ dẫn dầu 14, 15 và 16 ở cạnh xilanh 4.Xilanh lực 8 vớipittông 9 Bơm 1, thùng dầu hay chất lỏng 24, cơ cấu lái 18 cóđòn quay a, thanh nối 21 và 6, bánh xe dẫn hướng 7, lỗ thông dầu

5 và 12 ở pittông hay van trượt 13 và 20, lò xo 12, các đường dầuhay ống dẫn dầu 2, 10, 11 và 17

Nguyên lý hoạt động:

Khi thay đổi hướng chuyển động của ôtô giả sử quay vòng sangtrái, người lái xe phải quay vô lăng 19 sang trái hay ngược chiềuquay của kim đồng hồ, qua cơ cấu lái 18 có đòn quay a, thanh nối

21, làm cho trục 3 chuyển động đi lên, pittông hay van trượt 13

mở lỗ dầu 14, pittông 20 đóng lỗ dầu 16, còn pittông 23 lại mở lỗdầu 15 Dầu hay chất lỏng có áp suất, nhờ bơm 1, từ thùng dầu

24, qua bơm, theo ống dẫn 2 vào buồng hay khoang B ở xilanh 8,đẩy pittông 9 dịch chuyển sang trái, qua thanh nối b, làm chobánh xe dẫn hướng 7 quay sang trái, đồng thời qua thanh nối 6,

xi lanh 8) bị ép, theo ống dẫn 11 vào buồng H (trong xilanh 4) rồitheo lỗ 15, ống dẫn 17 trở về thùng dầu 24.

Khi cần lái vòng sang bên phải người lái xe phải quay vành tay láihay vô lăng theo chiều ngược lại Lúc này trình tự xảy ra tương tựnhư trên nhưng dầu sẽ đi từ thùng dầu, qua bơm, ống dẫn 2, lỗ 16vào buồng E của xilanh 4 rồi theo ống dẫn 11 vào buồng A củaxilanh 8, dầu từ buồng B theo ống dẫn 10 vào buồng D của xilanh

4, qua lỗ 15, ống dẫn 17 để trở về thùng dầu 24

1 - Bơm, 2, 10, 11, 17 - Ống dẫn dầu, 3 - Trục hay van, 4 - Xilanhhay thân van, 5, 22 - Lỗ thông dẫn dầu, 6, 21 - Thanh nối, 7 -Bánh xe dẫn hướng, 8 - Xilanh, 9 - Pittông, 12 - Lò xo, 13, 20, 23

- Van hay pittông trượt cố định trên trục, 3, 14, 15, 16 - Lỗ dẫndầu, 18 - Cơ cấu lái, 19 - Vành tay lái, 24 - Thùng dầu

g Bộ trợ lực lái loại khí

Cấu tạo:

Hình 2.6 Bộ trợ lực lái loại khí

1 - Xilanh; 2 - Pittông ; 3, 7, 15 - Đường dẫn khí; 4 - Bình chứakhí; 5 - Máy nén khí; 6 - Đồng hồ đo áp suất khí; 8, 14 - Lỗ thôngvới khí trời; 9, 13 - Van kép; 10 - Đòn ngang đóng mở van kép; 11

- Đòn quay dẫn động đòn ngang 10; 12, 20 - Thanh dẫn động; 16

Vô lăng; 17 Trục lái; 18 Cơ cấu lái (trục vít a bánh vít b); 19 Đòn quay đứng cố định với trục của bánh vít; 21 - Cần đẩy củapittông; 22 - Thanh(đòn) kéo dọc; 23 - Đòn ngang; 24 Cam hayngõng trục; 25 - Bánh xe dẫn hướng; 26 - Trục hay chốt đứng; 27 -Thanh nối của hình thang lái

-Nguyên lý hoạt động :

Khi thay đổi hướng chuyển động của ô tô giả sử quay vòng sangbên trái, người lái xe phải xoay vành tay lái hay vô lăng 16 (theochiều mũi tên), qua trục lái 17, cơ cấu lái 18, đòn quay đứng 19,thanh 20 dịch chuyển sang trái kéo thanh 12 và đòn 11, làm cho

đòn ngang 10 đẩy van kép 9 đi xuống Khí nén từ bình chứa 4,theo đường 7 vào buồng hay khoang A lên buồng B rồi theođường 3 tới khoang D của xilanh 1, đẩy pttông 2 sang trái, quacần 21, thanh 12, thanh kéo dọc 22, đòn quay ngang 23, camhay ngõng trục 24 làm cho bánh xe dẫn hướng 25 quay sang trái.Lúc này khoang E của xilanh 1 vẫn được thông với khí trời nhờđường 15, buồng B phẩy, buồng C phẩy và lỗ 14.

Khi cần vòng xe sang phải, thì phải xoay vô lăng theo chiềungược lại và trình tự quá trình xảy ra tương tự nhưng van kép 9đóng đường dẫn khí từ buồng A sang buồng B, đồng thời nốithông khoang D, buồng B và buồng C với khí trời Van kép 13 đixuống khí từ buồng A và buồng B phẩy theo đường 15 vào khoang

E đẩy pittông 2 sang bên phải, làm cho bánh xe dẫn hướng 25 lạiquay sang bên phải

2.3 Giới thiệu chung về hệ thống lái điện trên xe Toyota Camry 2018

2.3.1 Lịch sử hình thành của hệ thống trợ lực lái điện EPS

EPS loại cột lái có lịch sử lâu đời nhất Trên thực tế, EPS đầutiên trên thế giới được giới thiệu cho Suzuki Cervo vào năm 1988

là loại này, mặc dù loại đó chỉ hoạt động như hỗ trợ đỗ xe TrongColumn EPS, động cơ được lắp ở cột lái và dẫn động trục lái trựctiếp Ưu điểm của nó là kết cấu đơn giản và giá thành rẻ Vì động

cơ được đặt bên trong bảng điều khiển, nó không phải chịu nước

và nhiệt độ khắc nghiệt, do đó chi phí sản xuất có thể được hạthấp hơn nữa

Nhược điểm, EPS cột lái khét tiếng với cảm giác tê liệt, vì việckết nối trực tiếp động cơ với cột lái làm tăng ma sát cơ học Hơn

nữa, vì động cơ được lắp ở đầu trục lái, nên khớp nối của nó phảiđược tăng cường để tránh bị xoắn bởi mô - men xoắn của động cơđiện Điều này làm tăng quán tính, ma sát từ đó tê liệt hơn Tảitrọng cầu trước càng nặng thì vấn đề này càng trở nên nghiêmtrọng Vì những lý do này, EPS cột lái thường được dành chonhững chiếc xe nhỏ giá rẻ.

Hình 2.7 Trợ lực lái điện loại cột lái (Column EPS) Trợ lực lái điện thanh răng đơn - SINGLE - PINION EPS

Trợ lực lái thanh răng đơn EPS tích hợp cơ cấu trợ lực điện vàotrục bánh răng lái sơ cấp EPS thanh răng đơn có lực động cơ tácdụng trực tiếp lên răng trên thanh răng Nó sẽ cho cảm giác tốthơn loại EPS cột lái, nhưng nó có một nhược điểm nghiêm trọng:

do động cơ nằm ngay phía trước bàn đạp, trong trường hợp vachạm từ phía trước, động cơ có thể bị đẩy vào chân người lái, gây

ra không gian chật hẹp và dễ gây thương tích Do nhược điểm antoàn này, nhiều nhà sản xuất đã chuyển sang hệ thống thanhrăng kép

Hình 2.8 Trợ lực lái điện thanh răng đơn - SINGLE - PINION EPS

Trợ lực lái điện thanh răng kép - DUAL - PINION EPS

Trợ lực lái điện thanh răng kép thêm hàng răng thứ hai vàothanh răng Động cơ điện dẫn động hàng răng bổ sung này Vìđộng cơ được lắp cách xa cột lái nên nguy cơ bị thương ở chân khi

va chạm có thể giảm đáng kể Hơn nữa, bằng cách tách động cơkhỏi cột lái, cảm giác lái có thể được cải thiện.

EPS thanh răng kép sản xuất hàng loạt đầu tiên được ZF pháttriển và áp dụng cho nền tảng Volkswagen Golf V từ năm 2003,sau đó được mở rộng cho Passat và nhiều nhà sản xuất khác.Ngày nay, hầu hết các xe phân khúc C đều sử dụng loại EPS này.Tuy nhiên, nó không đủ mạnh để xử lý các loại xe nặng hơn

Hình 2.9 Trợ lực lái điện thanh răng kép - DUAL - PINION EPS

Trợ lực lái điện trục song song - PARALLEL AXIS EPS

Trợ lực lái điện trục song song (Parallel Axis EPS) đắt hơn tất cảcác loại trên, nhưng nó cũng mạnh mẽ và chính xác hơn, do đó nóđược sử dụng rộng rãi cho các xe hạng sang cỡ lớn, xe cao cấpnhấn mạnh tính năng động học cũng như xe thể thao, bao gồm cảPorsche 991.

Động cơ điện được lắp song song với thước lái Nó dẫn độngthước lái thông qua dây đai răng và hộp số step - down

Hình 2.10 Trợ lực lái điện trục song song - PARALLEL AXIS EPS

Hộp số truyền chuyển động quay sang chuyển động dọc trụcqua nhiều viên bi chạy quanh các rãnh trên thước lái Khi các viên

bi thoát ra từ một đầu, chúng tuần hoàn trở lại phía trước thôngqua một kênh đặc biệt Cấu tạo như vậy tương tự như hệ thống lái

bi tuần hoàn thông thường Nhờ các viên bi này, ma sát được giữ

ở mức tối thiểu Càng ít ma sát được thêm vào hệ thống, thì thôngtin thực càng có thể được chuyển đến tay bạn (cảm giác lái) Do

đó, EPS trục song song sẽ cảm thấy dễ chịu hơn Hơn nữa, nhờ

hộp số step - down, động cơ có thể được điều khiển chính xáchơn.

2.3.2 Hệ thống lái trợ lực điện là gì?

Hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering - EPS) hay còngọi là Trợ lực lái dẫn động bằng động cơ (Motor - Driven PowerSteering - MDPS) sử dụng động cơ điện để hỗ trợ người lái xe khiđánh lái Hệ thống bao gồm động cơ điện dẫn động, các cảm biến,

mô - đun điều khiển và hệ thống lái cơ bản (cơ khí) Hệ thống láitrợ lực điện EPS có nhiệm vụ tạo ra lực bổ trợ tác dụng lên cơ cấudẫn động lái, để duy trì hoặc thay đổi hướng chuyển động của xe

Do đó việc điều khiển tay lái sẽ trở nên nhẹ nhàng và tính cơ độngcủa xe cao

Đồng hành cùng với trợ lực lái điện là hệ thống trợ lực lái thủylực HPS, cho tới nay hệ thống trợ lực lái điện tử (điều khiển điệntử) EPS được Toyota áp dụng rất nhiều trên các dòng xe con, xe

du lịch Trợ lực lái điện ESP trên Toyota Camry 2018 không chỉmang đến cho người lái một cảm giác lái thoải mái, an toàn màcòn giúp giảm được mức tiêu hao nhiên liệu và đặc biệt là dễdàng sửa chữa khi hư hỏng

Hình 2.11 Sơ đồ hệ thống lái điện EPS

2.3.3 Hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện EPS trên Toyota Camry 2018

Điều khiển chính: Từ giá trị độ xoắn của thanh lái và vận tốc xe sẽ định mức dòng

điện cấp tới mô tơ trợ lực lái

Điều khiển bù quán tình: Đảm bảo mô tơ trợ lực lái hoạt động khi người lái khởi

hành và xoay vô lăng

Điều khiển trả lái: Điều khiển hỗ trợ lực hồi về của bánh xe sau khi người lái đánh

hết vô lăng sang 1 bên

Điều khiển giảm rung: Điều khiển lượng trợ lực khi lái xe quay vô lăng ở tốc độ

cao, do vậy sẽ giảm rung động các thay đổi trong độ lệch của thân xe

Điều khiển bảo vệ quá nhiệt: Dự tính nhiệt độ của mô tơ dựa trên cường độ dòng

điện và điện áp vào Nếu nhiệt độ của mô tơ và ECU trợ lực lái (ECU EPS) cao, nó

sẽ giảm bớt cường độ dòng điện vào để tránh tình trạng mô tơ hoặc ECU bị quánhiệt

Ngoài ra, EPS có cảm giác lái tốt hơn, nhẹ nhàng hơn khi xe chạy ở tốc độ thấp.Khi ở tốc độ cao, tay lái trợ lực điện nặng hơn và cho cảm giác thật hơn, mang đến

cảm giác an toàn và ổn định cho xe Mặc dù, những thương hiệu xe sang nhưMercedes - Benz, Audi hay BMW đều đã áp dụng EPS từ trước đây, Toyota mớiphổ biến và chuyển từ trợ lực lái thủy lực (Cơ khí) sang trợ lực lái điện trên hầu hếtcác mẫu Sedan và Camry Tuy vậy, trợ lực lái điện EPS trên Toyota rất được lòngkhách hàng Bởi lẽ, do hoạt động theo cơ cấu điện tử nên được kết nối với cảmbiến tốc độ, cảm biến trượt ở bánh xe, cảm biến va chạm và con quay hồi chuyển

để điều chỉnh lực vô - lăng phù hợp Chính vì thế, khi xe di chuyển chậm hay vàobãi đỗ xe, vô - lăng nhẹ nhàng và dễ dàng đánh lái

Tuy nhiên, khi đi tốc độ cao, vô - lăng tự động trở nên nặng hơn Nên mô hình hệthống lái trợ lực điện vẫn có những hạn chế giống như hệ thống lái điều khiển thủylực khi ở tốc độ rất cao đang được các nhà nghiên cứu đưa ra các phương án khắcphục Nhưng thông thường, đối với hệ thống EPS này đã có đầy đủ tính năng dựphòng vô cùng an toàn, đảm bảo cho người lái

Chương 1 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG

TRỢ LỰC LÁI ĐIỆN (EPS) TRÊN TOYOTA CAMRY 2018 3.1 Đặc điểm hệ thống trợ lực lái điện trên Toyota Camry

Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) sử dụng động cơ lái trợ lực và cơ cấu giảm tốcđược tích hợp trong hộp số lái để tạo ra mô - men xoắn hỗ trợ, nhằm hỗ trợ nỗ lựcđánh lái của người lái

Hình 3.12 Hệ thống trợ lực lái điện trên ô tô

Hệ thống EPS chỉ kích hoạt động cơ trợ lực lái trong quá trình lái khi cần hỗ trợ

mô - men xoắn Kết quả là, hệ thống EPS không tiêu thụ bất kỳ năng lượng nàotrong quá trình lái xe đường thẳng, do đó cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu

Hệ thống EPS thực hiện điều khiển với sự hợp tác của hệ thống điều khiển phanh.ECU trợ lực lái điều khiển trợ lực mô - men xoắn cho động cơ trợ lực lái dựa trênyêu cầu mô - men xoắn hỗ trợ được gửi từ ECU điều khiển trượt

3.2 Kết cấu hệ thống trợ lực lái điện trên Toyota Camry

EPS gồm 6 bộ phận: cảm biến momen, mô tơ điện DC, EPS ECU,ECU động cơ, cụm động cơ và đèn báo P/S Mỗi bộ phận thực hiệnmột nhiệm vụ riêng biệt, đồng thời liên kết chặt chẽ với nhau đểhoạt động như một thể thống nhất.

Hình 3.13 Kết cấu hệ thống EPS

Hình 3.14 Cảm biến mô men

Bảng 1 Cấu tạo cảm biến nam châm

*1 Thánh xoắn *2 Cảm biến nam châm loại hội tụ

*3 Nam châm đa cực *4 Bánh răng

*5 Vòng kẹp ngoài *6 Trục đầu vào

*a Mặt cắt A - A *b Hình ảnh hiển thị trên là ví dụ

Cấu tạo:

EPS trên Camry 2018 sử dụng một cảm biến mô men lái trợ lực loại Hall Cảmbiến mô - men xoắn trợ lực lái được tích hợp sẵn trên thanh răng và cụm bánh răngtrợ lực lái Một nam châm đa cực được gắn trên trục đầu vào, và một cái vòng kẹpđược gắn trên bánh răng Trục đầu vào và bánh răng được nối với nhau bằng thanhxoắn Một cụm vòng hội tụ từ tính được đặt bên ngoài kẹp

Chức năng:

Cảm biến mô men có tác dụng đo mô men đánh lái để gửi tín hiệu về hộp điềukhiển Khi hoạt động, cảm biến phát hiện sự xoắn, tính toán tác dụng lên thanhxoắn nhờ vào sự thay đổi điện áp trên đó và đưa tín hiệu điện áp đó về EPS ECU.Cụm vòng hội tụ từ gồm 2 cảm biến Hall đặt đối diện nhau Hệ thống phát hiệnhướng lái phù hợp với hướng của đường sức từ truyền giữa các cảm biến Hơn nữa,

hệ thống phát hiện mô - men xoắn lái phù hợp với lượng thay đổi của mật độ từthông dựa trên dịch chuyển tương đối của nam châm đa cực và cái vòng kẹp, khi

đó ECU trợ lực lái giám sát mô - men xoắn trợ lực lái tín hiệu cảm biến xuất ra bởi

2 cảm biến Hall để phát hiện sự cố

3.2.2 Mô - tơ điện DC

Hình 3.15 Mô tơ điện DC Bảng 2 Cấu tạo Mô tơ điện DC

*1 ECU trợ lực lái *2 Phần tịnh (Stator)

*3 Phần động (Rotor) *4 Trục mô tơ

Cấu tạo:

Mô tơ điện DC sử dụng động cơ không chổi than có quán tính thấp,

độ ồn thấp, công suất cao

Động cơ trợ lực lái bao gồm phần động (Rotor), phần tĩnh (Stator),trục động cơ và cảm biến góc quay

Cảm biến góc quay bao gồm một cảm biến từ tính vượt trội về độtin cậy và độ bền

Chức năng:

Mô men do động cơ trợ lực lái tạo ra được truyền qua khớp tớipuly nhỏ Mô men này sau đó là truyền qua dây đay, ròng rọc lớn

và trục vít me puly tới trục thanh răng

Tạo ra lực trợ lực tùy vào tín hiệu từ EPS ECU Cảm biến góc quayphát hiện góc quay của động cơ trợ lực lái và xuất ra ECU trợ lựclái Kết quả là, cảm biến góc quay đảm bảo kiểm soát EPS hiệuquả

Cấu tạo:

Hình 3.16 Cấu tạo trục lái điện

Cấu tạo trục lái điện bao gồm bánh răng bằng nhựa được kết nốivới trục cột lái Trên trục động cơ điện DC, có bánh vít bằng kimloại với mục đích ăn khớp với bánh răng Hình dạng bánh vít được

kết nối theo cách để tất cả bánh răng đều được ăn khớp và vậnhành tốt.

Chức năng:

Trục lái điện có sẵn 2 cơ chế hoạt động Thứ nhất, chế độ nghiêng và trượt lênxuống hiệu chỉnh bằng tay Thứ hai là chế độ nghiêng và trượt xa gần hiệu chỉnhbằng điện Bên cạnh đó, một cơ chế hấp thụ năng lượng được sử dụng để giúp giảmtác động đến người lái trong trường hợp có va chạm

Mô hình có cơ chế nghiêng và trượt lên xuống hiệu chỉnh bằng tay hoạt động nhưsau:

- Cơ chế điều chỉnh độ nghiêng và trượt lên xuống bằng tay cho phép điều chỉnh

vị trí tay lái theo phương thẳng đứng và hướng dọc thông qua hoạt động củađòn bẩy nghiêng và ống lồng Điều này cung cấp một vị trí lái xe thoải mái chongười lái xe

Mặt khác, cơ chế điều chỉnh nghiêng và trượt xa gần bằng điện thì có ECUnghiêng và kính thiên văn đa hợp, công tắc nghiêng và kính thiên văn, động cơnghiêng và động cơ kính thiên văn

Một chức năng bộ nhớ chỉ có sẵn cho cơ chế điều chỉnh nghiêng và trượt xa gầnbằng điện

Hình 3.17 Vị trí trục lái trên xe Toyota Camry (LHD models)

Bảng 3 Vị trí trục lái trên xe Toyota Camry (LHD models)

*a Hình ảnh minh họa -

*A Mô hình có cơ chế nghiêng

và trượt lên xuống hiệu chỉnh

bằng tay

*B Mô hình có cơ chế điều chỉnh

nghiêng và trượt xa gần bằngđiện

*1 Hệ thống khóa trục lái *2 Cấu tạo trục lái

*3 Công tắc hiệu chỉnh nghiêng

và trượt

*4 Mô tơ và cảm biến trượt

*5 Mô tơ và cảm biến nghiêng *6 ECU hiệu chỉnh nghiêng và

trượt đa hợp

*a Hình ảnh minh họa -