CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát vấn đề trợ lực lái Với sự phát triển không ngừng của khoa học hiện đại trong tất cả các lĩnh vực nói chung và lĩnh vực cơ - điện tử nói riêng. Nên trong các năm vừa qua nhiều quốc gia đã ứng dụng thành công cơ - điện tử trong nhiều ngành. Trong đó, việc các nhà sản xuất ô tô đã ứng dụng cơ- điện trên xe ô tô đã không còn xa lạ trên chiếc xe ô tô được sản xuất ra. Cơ – điện trên ô tô được ứng dụng nhiều trên khắp bộ phận xe ô tô trong đó có hệ thống lái giúp quá trình điều khiển chính xác, giảm bớt sự mệt nhọc của tài xế khi điều khiển xe, giảm xuất tiêu hao nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, mà các hệ thống trợ lực lái khác không làm được đó là Hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering – viết tắt EPS), còn được gọi là trợ lực lái dẫn động bằng động cơ.
Đây là hệ thống sử dụng động cơ điện để hỗ trợ người lái trong quá trình đánh lái nhẹ nhàng, đơn giản, mượt mà hơn khi di chuyển ở tốc độ thấp hay rẽ góc 90 độ. Đây là hệ thống tiêu chuẩn của những dòng xe ô tô đời mới hiện nay. Chúng được ví như hệ thống thông minh khi sử dụng motor điện để lấy năng lượng từ hệ thống điện trên xe và hỗ trợ cho quá trình điều khiển tay lái. Do đó các hãng xe đã áp dụng hệ thống này trên hầu hết những tất cả xe được sản xuất sau này.
Và hãng xe SUZUKI đã áp dụng hệ thống này trên xe của họ năm 1988. Đồng thời, với tình hình hiện tại và tương lai, Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Tp.HCM là trong những trường tiên phong trong việc đào tạo nguồn nhân lực cho đất nước trên lĩnh vực ôtô. Với nhiệm vụ cao cả ấy trường luôn định hướng và cải thiện chương trình đào tạo, cụ thể như trường luôn áp dụng các mô hình hiện đại vào chương trình học để sinh viên luôn tiếp cận và trực tiếp tiếp xúc với công nghệ mới. Cũng chính vì vậy em được sự hướng dẫn của thầy Th.S Phạm Văn Thức đã chọn nghiên cứu đề tài: Nguyên cứu khai thác hệ thống lái trợ lực điện trên xe ô tô SuZuKi SWIFT.
Trang 1 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Viết Nhựt 1.2 Giới hạn đề tài Một hệ thống hoạt động ngoài thực tế thì đòi hỏi sự tổng hợp của rất nhiều tín hiệu đầu vào và sự kết hợp tín hiệu từ các hệ thống khác để đảm bảo độ chính xác và tính an toàn cao nhất. Hệ thống EPS cũng vậy, muốn nó hoạt một cách chính xác và an toàn thì đòi hỏi phải có sự tổng hợp của nhiều thông tin đầu vào từ các cảm biến như: Cảm biến tốc độ xe, cảm biến mô men xoắn,. Để bộ điều khiển của hệ thống có sự tính toán, so sánh và đưa ra thông tin điều khiển một cách chính xác. Một mô hình mô phỏng hệ thống EPS muốn làm đầy đủ các điều đó thì đòi hỏi rất nhiều điều kiện như: Có thời gian, có hiểu biết sâu về lập trình, có kinh nghiệm thực tế, có kinh phí… Do trình độ và thời gian có hạn nên em tập trung vào nghiên cứu, phân tích hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện trên dòng xe Suzuki dựa trên nền tảng thực tế.3 Mục đích nghiên cứu: Làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên.
Mặt khác, em biên soạn với nội dung chi tiết khá đầy đủ về hệ thống lái trợ lực bằng điện nói chung và hệ thống lái trợ lực điện trên xe Suzuki nói riêng.4 Nội dung nghiên cứu: Giới thiệu tổng quan về hệ thống lái thông thường. Giới thiệu về hệ thống lái trợ lực điện. Trang 2 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Viết Nhựt CHƯƠNG II: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI 2.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG LÁI.1 Công dụng hệ thống lái. Hệ thống lái của xe có chức năng điều khiển quỹ đạo chuyển động của xe.
Việc điều khiển quỹ đạo chuyển động của xe có thể là duy trì phương chuyển động hoặc thay đổi phương chuyển động hiện tại của xe. Hai quá trình này được gọi chung là quay vòng xe. Có ba trạng thái quay vòng cơ bản: quay vòng đủ, quay vòng thừa và quay vòng thiếu.2 Phân loại hệ thống lái. Tuỳ thuộc vào yếu tố căn cứ để phân loại, hệ thống lái được chia thành các loại sau: Theo cách bố trí vô lăng.
Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (theo chiều chuyển động của ôtô) được dùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên phải như ở Việt nam và một số các nước khác. Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (theo chiều chuyển động của ôtô) được dùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên trái như ở Anh, Nhật, Thuỵ Điển… Theo số lượng cầu dẫn hướng. Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước. Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau.
Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu. Theo kết cấu của cơ cấu lái. Cơ cấu lái loại trục vít - bánh vít. Cơ cấu lái loại trục vít - cung răng.
Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn. Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay. Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, êcu, cung răng). Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng.
Trang 3 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Viết Nhựt Theo đặc tính truyền lực. Hệ thống lái cơ khí. Hệ thống lái có trợ lực.3 Yêu cầu của hệ thống lái. Hệ thống lái phải bảo đảm các yêu cầu sau: Quay vòng ôtô thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé.
Điều khiển lái phải nhẹ nhàng thuận tiện. Động học quay vòng phải đúng để các bánh xe không bị trượt khi quay vòng. Tránh được các va đập từ bánh dẫn hướng truyền lên vô lăng. Giảm thiểu thương vong cho tài xế khi tai nạn chính diện.
Giữ được chuyển động thẳng ổn định và có khả năng hồi vị tốt.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, CÁC BỘ PHẬN HỆ THỐNG LÁI. Hệ thống lái của các loại ô tô ngày nay hết sức đa dạng và phong phú về nguyên lý hoạt động cũng như về kết cấu, tuy nhiên về cơ bản chúng đều có 4 bộ phận chính sau đây: Vô lăng (vành lái). Trang 4 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Viết Nhựt Hình 2.1 Cách bố trí các bộ phận của hệ thống lái trên xe.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái. Khi vô lăng tiếp nhận lực tác động của tài xế, khi đó vô lăng sẽ truyền tới trục lái mô men và chiều mà tài xế tác động và trục lái truyền tới cơ cấu lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng kết quả là di chuyển theo hướng mà tài xế điều khiển.
Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng chủng loại xe. Để quay vòng được thì người lái cần phải tác động vào vô lăng một lực. Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh xe. Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng phải quay quanh một tâm quay tức thời khi quay vòng.
Trang 5 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Viết Nhựt Hình.2 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái đơn giản. 5 - Các cơ cấu dẫn động lái. Vô lăng (vành tay lái) là bộ phận đặt trên buồng lái có nhiệm vụ tiếp nhận mô men quay của người lái và truyền cho trục lái. Ngoài chức năng chính như trên, vô lăng còn là nơi bố trí một số bộ phận bắt buộc như: Công tắc còi, công tắc đèn, và túi khí để bảo vệ người lái khi xảy ra sự cố như tai nạn…vv Mặc dù trên hầu hết các hệ thống lái ngày nay đều được trang bị bộ trợ lực lái nhưng vô lăng cũng cần phải đủ vững chắc để có thể truyền được mô men yêu cầu lớn nhất kể cả khi bộ trợ lực bị hư hỏng.
Ngoài ra vành lái cũng cần phải đảm bảo tính thẩm mỹ. Trang 6 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Viết Nhựt Hình 2. Cấu tạo của vô lăng (vành lái). 1 - Xường bằng thép.
2- Vỏ bọc bằng cao su. Trục lái là nhân tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền momen lái từ vô lăng đến cơ cấu lái. Một trục lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái và các bộ phận bao che trục lái. Trục lái của những ôtô hiện đại có cấu tạo phức tạp hơn nó cho phép thay đổi độ nghiêng của vô lăng hoặc cho phép trục lái chùn ngắn lại khi người lái va đập trong trường hợp xảy ra tai nạn để hạn chế tác hại đối với người lái.
Trang 7 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Viết Nhựt Ngoài ra trục lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ôtô như: Cần điều khiển hệ thống đèn,cần điều khiển gạt nước, cần điều khiển hộp số, hệ thống dây điện và các đầu nối điện,… Cấu tạo: Trục lái là bộ phận đặt bên trong vỏ, trục lái có chức năng truyền chuyển động quay của vành tay lái đến cơ cấu lái. Đầu trên của trục lái thường có ren và then hoa để liên kết và cố định vô lăng lái trên trục lái, đầu dưới của trục lái liên kết với trục đầu vào của cơ cấu lái. Trục lái có thể chỉ gồm một đoạn trục hoặc gồm nhiều đoạn trục liên kết với nhau và trục lái liên kết với trục đầu vào của cơ cấu lái bằng khớp nối kiểu cardan, khớp nối mềm, đôi khi bằng khớp nối kiểu chốt. Cấu tạo một trục lái 1 - Vành lái.
2 - Cụm công tắc gạt mưa. 3 - Cụm khóa điện. 7 - Khớp cao su. Trang 8 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Viết Nhựt Kết cấu của một số kiểu trục lái.5 Kết cấu trục lái.
3-Trụcláichính. 2 - Trục trung gian có khớp nối dài. 5 -Vỏ cao su chắn bụi. Trên trục trung gian có lắp khớp then để giảm thiểu những rung động dọc trục truyền lên vô lăng.