- KÈM BẢN VẼ CAD (nếu giao dịch qua zalo 0985655837) ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN TOYOTA CAMRY 2013Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngànhcông nghiệp ô tô Việt Nam mới ra đời còn non trẻ. Hiện nay các loại xe đượckhai thác sử dụng trong nước chủ yếu là nhậu khẩu nước ngoài với lắp ráptrong nước, các loại xe này có thông số kỹ thuật phù hợp với điều kiện địahình và khí hậu Việt Nam. Do đặc thù khí hậu nước ta là nhiệt đới gió mùaẩm, địa hình nhiều đồi núi, độ ẩm cao nên nhìn chung là điều kiện khai tháctương đối khắc nghiệt. Chính vì vậy việc tìm hiểu, đánh giá kiểm nghiệm cáchệ thống, cụm trên xe là việc cần thiết để đảm bảo khai thác sử dụng xe cóhiệu quả cao góp phần nâng cao tuổi thọ xe.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ
Hệ thống lái
Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau
- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định, không bị nhao lái sang hai bên khi đang chuyển động thẳng:
Các bánh xe dẫn hướng cần phải được kiểm tra định kỳ để đảm bảo áp suất, độ mòn và tính ổn định Việc không xuất hiện hiện tượng tự dao động của các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiện làm việc và chế độ chuyển động là rất quan trọng để duy trì hiệu suất hoạt động tối ưu.
- Đảm bảo tính cơ động cao: tức là xe có khả năng quay vòng tốt, bán kính quay vòng nhỏ thuận tiện trên diện tích nhỏ
- Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp, giảm tính ổn định của xe
- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện giúp người lái thoải mái và không tốn nhiều sức lực trong việc lái xe
- Cơ cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sửa chữa
1.1.2 Phân loại hệ thống lái
- Theo phương pháp quay vòng
+ 2 bánh trước dẫn hướng: được sử dụng phổ biến nhất trên xe con, xe du lịch, xe tải nhỏ và vừa
+ 4 bánh trước dẫn hướng: Sử dụng trên các xe tải có trọng tải lớn
+ 4 bánh trước và sau dẫn hướng
+ Kiều bẻ gãy thân xe
-Theo vị trí vô lăng
+ Vô lăng bố trí bên trái
+ Vô lăng bố trí bên phải
Tùy thuộc vào luật của các nước mà bố trí khác nhau nhằm thuận lợi cho người lái dễ quan sát, nhất là khi vượt xe
- Theo kết cấu cơ cấu lái
+ Thanh răng liên hợp ( Trục vít – liên hợp ecu bi – cung răng )
- Theo cơ cấu trợ lực
+ Trợ lực hóa khí ( khí nén hoặc chân không )
+ Trợ lực thủy lực – điện
1.1.3 Cấu trúc cơ bản và nguyên lý làm việc hệ thống lái thông thường + Cấu trúc cơ bản
Hệ thống lái ô tô hiện đại rất đa dạng về nguyên lý và kết cấu, bao gồm các loại xe con, xe tải, và xe với hệ thống treo độc lập hoặc phụ thuộc Tuy nhiên, tất cả đều có bốn bộ phận chính: vành lái, trục lái, cơ cấu lái và dẫn động lái.
+ Sơ đồ kết cấu 1 hệ thống lái đơn giản
Hình 1.1 Hệ thống lái đơn giản
3 Cơ cấu lái 4 Khung xe
5 Các cơ cấu dẫn động lái
+ Cách bố trí hệ thống lái trên xe
Hình 1.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe
Các bộ phận chính của hệ thống lái
Vô lăng là bộ phận quan trọng trên buồng lái, có nhiệm vụ tiếp nhận momen quay từ người lái và truyền cho trục lái Cấu trúc của vô lăng thường giống nhau trên các loại xe, bao gồm vành hình tròn bằng thép được bọc nhựa hoặc da Nó được lắp ghép với trục lái thông qua then hoa, ren và đai ốc Ngoài chức năng chính, vô lăng còn tích hợp các bộ phận như còi, túi khí và các nút điều khiển khác.
+ Vành lái phải đảm bảo vững chắc và tính thẩm mỹ với nội thất xe
Trục lái chính đóng vai trò truyền momen từ vành lái đến cơ cấu lái, với đầu trên được thiết kế thon và xẻ răng cưa, giúp vành lái được siết chặt bằng đai ốc Đầu dưới của trục lái chính kết nối với cơ cấu lái thông qua khớp nối mềm hoặc khớp nối các đăng, nhằm giảm thiểu chấn động từ mặt đường lên vô lăng.
+ Ngoài chức năng trên trục lái còn là nơi bố trí các cần điều khiển đèn chiếu sáng, xi nhan, gạt mưa và nước rửa kính
Trục lái cần đảm bảo độ cứng để truyền momen hiệu quả từ vành lái đến cơ cấu lái, đồng thời giảm thiểu rung động từ mặt đường lên vành lái Để đạt được điều này, trục lái nên có kết cấu gọn gàng và bố trí hợp lý.
+ Hiện nay kết cấu trục lái rất đa dạng, đa số các xe sử dụng loại trục gãy được cấu tạo từ các trục có khớp nối các đăng
Hình 1.3 Các chi tiết của trục lái
1 Phần vành lái 2 Các cần điền khiển đèn, gạt mưa
3 Cụm khóa điện 4 Vỏ trục lái
5 Khớp các đăng 6 Trục các đăng 7 Khớp cao su
Cơ cấu lái có chức năng biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động thẳng dẫn đến các đòn kéo dẫn hướng
Cơ cấu lái trên xe ô tô hiện nay rất đa dạng, nhưng để thực hiện tốt chức năng của nó, cần phải đáp ứng các yêu cầu nhất định.
Tỉ số truyền của cơ cấu lái cần phải được điều chỉnh phù hợp với từng loại ô tô, đảm bảo hiệu suất tối ưu Ngoài ra, cơ cấu này nên có kết cấu đơn giản, tuổi thọ cao và chi phí thấp, đồng thời dễ dàng tháo lắp và điều chỉnh để thuận tiện cho người sử dụng.
+ Độ rơ của cơ cấu lái phải nhỏ
- Các kiểu cơ cấu lái:
Cơ cấu lái kiểu bánh răng thanh răng là một hệ thống phổ biến trên nhiều loại xe ô tô hiện nay nhờ vào kết cấu đơn giản của nó Hệ thống này bao gồm một bánh răng nghiêng gắn liền với trục lái, kết hợp với một thanh răng nghiêng Hai đầu của thanh răng có thể kết nối trực tiếp với các đòn dẫn động lái qua khớp trụ hoặc thông qua hai thanh dẫn động khác được cố định bằng bu lông.
Cơ cấu lái này có thiết kế gọn gàng và tỉ số truyền nhỏ, phù hợp với các loại xe nhỏ Đặc biệt, độ dơ tay lái thấp hơn nhờ vào hệ thống dẫn động trực tiếp, mang lại cảm giác lái chính xác hơn so với các cơ cấu lái khác.
Cơ cấu lái kiểu trục vít con lăn là hệ thống sử dụng cặp ăn khớp giữa trục vít và con lăn để điều khiển hướng di chuyển hoặc quay vòng của xe Ưu điểm nổi bật của cơ cấu này bao gồm thiết kế gọn nhẹ, độ bền cao và khả năng chống mòn hiệu quả.
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít êcu bi thanh răng bánh răng
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít chốt khớp
- Cơ cấu dẫn động lái
Cơ cấu dẫn động lái truyền chuyển động từ hộp cơ cấu lái đến hai ngõng quay của bánh xe, đảm bảo mối quan hệ về góc quay của các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng Mối quan hệ này được duy trì nhờ kết cấu hình thang lái, giúp bánh xe có động học chính xác trong quá trình di chuyển.
Cơ cấu dẫn động lái, bao gồm các thanh dẫn động và khớp liên kết, được thiết kế khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc khung gầm của từng loại xe.
- Một số cơ cấu khác trên hệ thống lái
Bộ phận giảm chấn của xe đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ người lái khi xảy ra tai nạn Nó giúp ngăn chặn trục lái chính gây thương tích cho người lái bằng cách hoạt động theo hai mức độ: ngăn gãy ngay khi va chạm (shock cấp một) và hấp thụ lực tác động từ thân người lái vào vô lăng do quán tính (shock cấp hai).
+ Cơ cấu "gật gù": Cho phép lựa chọn vị trí vô lăng (theo hướng thẳng đứng) để thích hợp với vị trí ngồi lái của người lái xe
Cơ cấu tay lái nghiêng được phân loại thành loại điểm tựa trên và loại điểm tựa dưới
Hình 1.4 Cơ cấu gật gù của trục lái
Cơ cấu trượt tay lái giúp điều chỉnh vị trí vô lăng về phía trước hoặc phía sau, tạo sự thoải mái tối ưu cho người lái xe dựa trên tầm vóc và vị trí ngồi của họ.
Hình 1.5 Cơ cấu trượt của trục lái
+ Nguyên lý hoạt động hệ thống lái
Khi lái xe, để đánh lái sang phải hoặc trái, người lái cần xoay vô-lăng theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại Mức độ xoay vô-lăng phụ thuộc vào việc đánh lái nhiều hay ít, dẫn đến việc người lái có thể quay vô-lăng nhiều vòng hoặc ít vòng.
- Vành tay lái quay truyền chuyển động đến trục lái
- Đầu cuối trục lái được liên kết với cơ cấu lái bằng khớp các đăng
- Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay từ trục lái thành chuyển động tịnh tiến và chuyền tới cơ cấu dẫn động
- Cơ cấu dẫn động gồm các khớp nối với bánh xe làm quay bánh xe theo hướng mong muốn của người lái.
Hệ thống lái có trợ lực
Bộ trợ lực lái cần cung cấp lực điều khiển nhẹ nhàng trên vành tay lái, nhằm giảm thiểu cường độ lao động cho người lái, đồng thời vẫn đảm bảo cảm giác kiểm soát tốt.
- Khi hệ thống trợ lực hỏng thì hệ thống lái vẫn có thể điều khiển được như hệ thống lái thông thường
- Kết cấu đơn giản, dễ sửa chữa
- Bất kì trợ lực lái nào cũng có 3 bộ phận chính sau: Nguồn năng lượng, bộ phận phân phối và cơ cấu chấp hành
Nguồn năng lượng cho hệ thống trợ lực có thể được cung cấp từ bơm dầu và bình chứa (đối với loại thủy lực) hoặc từ ắc quy và máy phát (đối với loại điện) Bộ phận phân phối có nhiệm vụ phân phối năng lượng đến các cơ cấu chấp hành, đồng thời đảm bảo tỷ lệ chính xác giữa góc quay của vô lăng và góc quay của bánh xe, có thể thông qua các đường dầu, van hoặc mạch điện.
+ Cơ cấu chấp hành dùng để tạo lực tác dụng hỗ trợ cho việc quay vành tay lái
1.2.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực
Hình 1.6 Cụm bơm của hệ thống lái trợ lực thủy lực
1-Bình chứa; 2-Van điều khiển lưu lượng;
3-Thân bơm; 4- Thiết bị bù không tải
Bình chứa dầu trợ lực lái có nhiệm vụ chứa và cung cấp dầu cho hệ thống lái Nó có thể được lắp trực tiếp vào thân bơm hoặc tách biệt, trong trường hợp tách biệt sẽ được kết nối với bơm qua hai ống mềm Nắp bình chứa được thiết kế với thước đo mức dầu, giúp người dùng dễ dàng theo dõi lượng dầu bên trong.
Bơm thuỷ lực là thành phần quan trọng trong bộ trợ lực thuỷ lực, hoạt động nhờ vào động cơ thông qua đai và puli Chức năng chính của bơm là tạo ra áp suất dầu lớn, cung cấp cho van phân phối để dẫn dầu đến các xylanh lực, hỗ trợ quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng.
Lưu lượng bơm phụ thuộc vào tốc độ động cơ, trong khi lưu lượng dầu vào hộp cơ cấu lái được điều chỉnh bởi van điều khiển lưu lượng Lượng dầu thừa sẽ được trả về đầu hút của bơm.
Cấu tạo của loại bơm phiến gạt
Hình 1.7 Hình tháo rời của bơm trợ lực kiểu phiến gạ
Bình chứa dầu được dập bằng thép, đóng vai trò là nơi chứa dầu chịu áp suất cao cho bơm hoạt động Rôto được kết nối chặt chẽ với trục thông qua then, và trên rôto có các rãnh chứa phiến gạt Các phiến gạt này có khả năng di chuyển tự do trong rãnh và được giới hạn bởi đĩa phân phối, với mặt trong hình ô van và mặt ngoài hình tròn, được cố định với thân bơm.
(8) bằng bu lông, thông thường thân bơm được đúc bằng gang Lưu lượng của bơm được ổn định băng cụm van điều tiết (7)
- Van điều khiển lưu lượng
Van điều khiển lưu lượng có chức năng điều chỉnh dòng chảy dầu từ bơm đến hộp cơ cấu lái, đảm bảo lưu lượng ổn định bất kể tốc độ của bơm.
+ Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực thủy lực
Hệ thống lái có trợ lực sử dụng công suất động cơ để dẫn động bơm, tạo ra áp suất thủy lực Khi người lái xoay vô lăng, áp suất dầu sẽ được chuyển mạch qua van điều khiển, đẩy pít tông trong xi lanh trợ lái Nhờ đó, lực cần thiết để điều khiển vô lăng sẽ giảm đi đáng kể.
Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống lái trợ lực thủy lực
Hoạt động của bơm trợ lực diễn ra khi rô to quay trong vòng cam gắn chắc với vỏ bơm Rô to được thiết kế với các rãnh để gắn cánh bơm, tạo ra sự chuyển động hiệu quả Mặc dù chu vi ngoài của rô to hình tròn, nhưng mặt trong của vòng cam lại hình ô van, tạo ra khe hở giữa rô to và vòng cam Cánh gạt đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn cách khe hở này, từ đó hình thành buồng chứa dầu cần thiết cho hoạt động của bơm.
Cánh bơm được giữ chặt vào bề mặt trong của vòng cam nhờ lực ly tâm và áp suất dầu tác động sau cánh bơm Điều này tạo ra một phớt dầu hiệu quả, ngăn chặn rò rỉ áp suất giữa cánh gạt và vòng cam trong quá trình bơm tạo áp suất dầu.
Dung tích buồng dầu thay đổi khi rôto quay, làm tăng dung tích tại cổng hút, cho phép dầu từ bình chứa được hút vào Khi dầu trong buồng chứa giảm ở phía xả và đạt mức 0, dầu sẽ được ép qua cổng xả Hệ thống có 02 cổng hút và 02 cổng xả, đảm bảo quá trình hút và xả dầu diễn ra liên tục.
02 lần trong trong một chu kỳ quay của rô to
Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm
Van điều khiển lưu lượng là một bộ phận quan trọng trong hệ thống trợ lực lái, giúp điều chỉnh lưu lượng dầu theo tỷ lệ với tốc độ động cơ Khi tốc độ động cơ tăng, lưu lượng dầu từ bơm trợ lực cũng tăng, cung cấp nhiều trợ lực hơn cho việc điều khiển xe Điều này có nghĩa là người lái cần ít lực tác động hơn để đánh lái, mang lại trải nghiệm lái xe dễ dàng và thoải mái hơn.
Yêu cầu về lực đánh lái thay đổi theo tốc độ, điều này gây bất lợi cho sự ổn định khi lái xe Do đó, việc duy trì lưu lượng dầu từ bơm ổn định, không phụ thuộc vào tốc độ xe, là rất cần thiết Chức năng này được đảm bảo bởi van điều khiển lưu lượng.
Khi xe di chuyển với tốc độ cao, sức cản của lốp xe giảm, dẫn đến việc cần ít lực lái hơn Điều này có nghĩa là trong các hệ thống lái có trợ lực, mức trợ lực sẽ giảm ở điều kiện tốc độ cao nhưng vẫn đảm bảo lực lái phù hợp.
Khi xe chạy ở tốc độ cao, lưu lượng dầu từ bơm tới hộp cơ cấu lái giảm, dẫn đến việc lái có ít trợ lực hơn Mặc dù lưu lượng của bơm tăng lên theo tốc độ, nhưng lượng dầu cung cấp cho hộp cơ cấu lái lại giảm Cơ cấu này được gọi là lái có trợ lực nhạy cảm với tốc độ, bao gồm van điều khiển lưu lượng và một ống điều khiển.
Cấu tạo, nguyên lý làm việc của trợ lực lái điện
Các phần tử chính cua trợ lực lái điện gồm có: Mô tơ điện một chiều; Các cảm biến; Bộ điều khiển trung tâm (ECU); Hộp giảm tốc
Mô tơ điện của trợ lực lái là loại mô tơ một chiều sử dụng nam châm vĩnh cửu, kết nối với bộ truyền động của hệ thống trợ lực lái Mô tơ chấp hành này có nhiệm vụ tạo ra mô men trợ lực theo sự điều khiển của ECU, đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cần thiết.
- Mô tơ phải đưa ra được mô men xoắn và lực xoắn mà không làm quay vô lăng
- Mô tơ phải có cơ cấu đảo chiều quay khi có sự cố xảy ra
- Những dao động của mô tơ và mô men xoắn, lực xoắn phải trực tiếp chuyển đổi thông qua vành lái tới tay người lái phải được cân nhắc
- Nhỏ, nhẹ, và có kết cấu đơn giản
- Lực, mô men xoắn biến thiên nhỏ thông qua điều khiển
- Dao động và tiếng ồn nhỏ
- Lực quán tính và ma sát nhỏ
- Độ an toàn và độ bền cao
* Bộ điều khiển trung tâm (ECU)
Bộ điều khiển trung tâm (ECU) nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin để điều khiển mô tơ
Yêu cầu đối với ECU gồm có:
- Đảm bảo sự thoải mái khi lái xe (chức năng kiểm soát dòng điện của động cơ) Các chức năng này bao gồm:
Có thể điều chỉnh dòng điện cung cấp cho động cơ theo quy luật xác định, tạo ra trợ lực tương ứng với dòng điện đó dựa trên tốc độ xe và mô-men xoắn tác động vào vô lăng, nhằm đảm bảo khả năng đánh lái phù hợp trong toàn bộ dải tốc độ của xe.
Giảm thiểu sự thay đổi của lực truyền động bằng cách điều chỉnh dòng điện cung cấp cho động cơ, tương ứng với sự biến động của mô-men xoắn đầu vào, đồng thời bù đắp cho ma sát.
Khi ô tô di chuyển với tốc độ thấp, hệ thống trợ lực điện hỗ trợ vô lăng tự động trở về vị trí thẳng sau khi thực hiện các vòng quay, nhờ vào việc điều chỉnh dòng điện cho động cơ Tụ điều khiển đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Khi xe di chuyển với tốc độ cao, hệ thống trợ lực lái giúp ổn định lực tác động lên vô lăng trong quá trình quay đầu, như khi chuyển làn, bằng cách điều chỉnh dòng điện cho động cơ, giúp vành lái dễ dàng trở lại vị trí thẳng.
+ Dòng điện tối đa cung cấp cho động cơ
Giới hạn dòng điện tối đa của động cơ ở mức tối ưu để bảo vệ ECU và động cơ khỏi bị hư hỏng do quá tải
Để đảm bảo độ tin cậy của ECU, hệ thống được trang bị chức năng tự chuẩn đoán và sửa lỗi, giúp phát hiện và khắc phục sự cố một cách hiệu quả.
Cảm biến trong hệ thống trợ lực lái điện đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp tín hiệu về mô men lái, vận tốc di chuyển của xe và tốc độ trục khuỷu của động cơ Chúng giúp nâng cao hiệu quả điều khiển và mang lại trải nghiệm lái xe an toàn hơn.
Tốc độ lái và cảm biến mô men lái là hai yếu tố quan trọng trong hệ thống lái của xe Hiện nay, có hai loại cảm biến mô men lái: có tiếp điểm và không có tiếp điểm Cảm biến không có tiếp điểm có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng chống mòn do lão hóa, độ trễ từ nhỏ và ít bị ảnh hưởng bởi dịch chuyển dọc trục cũng như lệch trục.
Giảm tốc có vai trò quan trọng trong việc tăng cường lực lái và truyền mô men trợ lực đến cơ cấu lái Hệ thống trợ lực lái điện hoạt động dựa trên nguyên lý được thể hiện qua sơ đồ khối, giúp tối ưu hóa hiệu suất lái xe.
Trợ lực lái được điều khiển thông qua các bản đồ đã được lưu trữ trong bộ nhớ của ECU EPS ECU có khả năng lưu trữ tới 16 bản đồ, và các bản đồ này sẽ được kích hoạt tại nhà máy dựa trên các yêu cầu cụ thể, chẳng hạn như trọng lượng của ô tô.
Hình 1.11 Sơ đồ khối nguyên lý trợ lực lái điện
1- Dòng cấp mô tơ; 2- Tốc độ mô tơ; 3- Vận tốc mô tơ; 4- Mô men lái; 6- Điều khiển dòng tối đa cho mô tơ; 7- Điều khiển bù rung động; 8- Điều khiển phục hồi; 9- Điều khiển bù; 10- Điều khiển chính; 11- Dòng đích; Hạn chế dòng cấp áp tối đa ra mô tơ; 13- Điều khiển dòng cấp ra mô tơ; 14- Dòng cấp cho mô tơ;
Các bản đồ này được kích hoạt thông qua các công cụ quét ECU hoặc hệ thống lái, đặc biệt sau khi thực hiện bảo dưỡng hoặc thay thế ECU hoặc hệ thống lái.
Khi sử dụng bất kỳ loại xe nào, người dùng có thể chọn giữa hai bản đồ tương ứng cho xe hạng nặng và hạng nhẹ Mỗi bản đồ được thiết kế với 5 đặc tính khác nhau, phù hợp với các vận tốc chuyển động của ô tô Những bản đồ này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vùng trợ lực lái có thể hoạt động hiệu quả.
Hình 1.12 Bản đồ điều khiển ECU trong hệ thống trực lái điện
Nguyên lý làm việc của trợ lực lái
Trợ lực lái sẽ bắt đầu làm việc khi người lái tác dụng lực để quay vô lăng
Lực tác động lên vành lái gây ra sự xoay của thanh xoắn trong hệ thống lái Cảm biến mô men lái sẽ đo lường góc quay của thanh xoắn và truyền các lực lái đã được tính toán đến ECU.
- Cảm biến góc quay của vô lăng sẽ thông báo góc quay vành lái và tốc độ đánh tay lái hiện thời
Hệ thống EPS ECU sẽ tính toán lực trợ lực cần thiết dựa vào các yếu tố như lực lái, tốc độ chuyển động, tốc độ động cơ, góc quay vô lăng và tốc độ đánh tay lái, đồng thời sử dụng bản đồ được lưu trữ trong ECU để gửi tín hiệu đến động cơ điện.
- Trợ lực lái sẽ tác động lên cơ cấu lái một lực trợ lực song song với lực đặt lên vành lái
1.3.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của EPS
ĐẶC ĐIỂM, KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA
Giới thiệu tổng quan về hệ thống lái trên xe Toyota Camry 2013
Toyota Camry 2013 được trang bị hệ thống lái trợ lực điện, bao gồm các bộ phận chính như vành tay lái, trục lái, bộ trợ lực điện, cơ cấu lái và dẫn động lái.
- Bộ trợ lực được đặt trên trục lái gồm: ECU, mô tơ điện, các cảm biến và dây dẫn
- Cơ cấu lái là loại thanh răng bánh răng Loại này có kết cấu nhỏ gọn, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản.
Các bộ phận chính
Hình 2.1 Cụm vô lăng 1-Vô lăng; 2-Nắp che dưới vô lăng; 3-Mặt vô lăng
+ Chức năng: có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền cho trục lái
Vô lăng 4 chấu hình tròn được thiết kế với khung thép bọc 2 lớp, bao gồm lớp cao su bên trong và lớp da cao cấp bên ngoài, mang lại sự sang trọng cho xe Sản phẩm còn đi kèm với nắp che số 2, tạo điểm nhấn tinh tế cho nội thất.
+ Mặt vô lăng 3: Là nơi bố trí công tắc còi và túi khí lái xe
+ Các đai ốc và momen xiết chuẩn như trên hình
+ Ngoài ra còn có các nút điều khiển khác trên mặt vô lăng như điều khiển âm lượng, radio, nghe gọi điện thoại
Trục lái là thành phần quan trọng trong hệ thống lái, có nhiệm vụ truyền momen từ vô lăng đến cơ cấu lái Trục lái trên xe Toyota Camry 2013 có thiết kế phức tạp, cho phép điều chỉnh độ nghiêng của vành tay lái và thu ngắn trụ lái trong trường hợp va chạm, nhằm bảo vệ người lái Bên cạnh đó, trục lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác như cần điều khiển hệ thống đèn, gạt nước, hộp số và các kết nối điện Đặc biệt, trong trục lái có cơ cấu hấp thụ va đập giúp giảm lực tác động lên người lái khi xảy ra tai nạn Trục lái được gắn trên thân xe bằng giá đỡ dễ vỡ, cho phép nó dễ dàng bị phá hủy khi xe va chạm Cuối cùng, đầu dưới của trục lái được kết nối với cơ cấu lái qua khớp nối Các đăng, giúp giảm thiểu rung động từ mặt đường.
Hình 2.2 Cấu tạo trục lái
1- Đầu trục nối với vô lăng; 2- Vòng chặn; 3- Ổ bi; 4- Trục trượt; 5- Ống trượt trục; 6- Tấm hãm; 7- Vòng bi; 8- Trục chính; 9- Giá đỡ trên trục; 10- Khớp các đăng; 11- Trục các đăng; 12- Vòng chặn; 13- Bu lông hãm; 14- Cần khoá
Trục các đăng là bộ phận quan trọng nối giữa trục lái và cơ cấu lái, giúp truyền chuyển động hiệu quả Trên trục các đăng, khớp nối chữ thập cho phép điều chỉnh độ lệch giữa trục lái và trục vít của cơ cấu lái khi hai trục không đồng trục Ngoài ra, còn có một số bộ phận khác được lắp đặt trên trục lái để tăng cường hiệu suất hoạt động.
- Cụm công tắc điều khiển và cáp xoắn
+ Điều khiển đèn xi nhan, đèn pha, gạt mưa, nước rửa kính
+ Bố trí dưới vô lăng, gồm 2 cần điều khiển giúp người lái thuận tiện điều khiển đèn, gạt mưa khi đang lái xe
+ Cáp xoắn: Là bộ phận của hệ thống túi khí có chức năng chuyền dòng kích nổ của bộ cảm biến túi khí trung tâm đến bộ thổi khí
- Cụm khóa điện: Có chức năng khóa lái, bật khóa điện, khởi động động cơ và tắt động cơ
- Cơ cấu lái là loại thanh răng bánh răng:
+ Chức năng biến chuyển động quay từ trục lái thành chuyển động ngang của thanh răng từ đó chuyền ra các bánh dẫn hướng
+ Được truyền chuyển động từ trục lái thông qua trục lái trung gian Trục lái trung gian gồm 2 khớp nối các đăng 2 đầu
1- Rô tuyn lái ngoài; 2-Đai ốc rô tuyn lái trong;
3-Rô tuyn lái trong; 4- Cao su chắn bụi
Dẫn động lái trên ôtô Toyota Camry 2013 bao gồm các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của bánh xe Hình thang lái là bộ phận quan trọng nhất, bao gồm cầu trước, đòn kéo ngang và các cạnh bên, có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng chính xác Điều này giúp bánh xe không bị trượt khi quay, giảm mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất và tăng tính ổn định khi ôtô quay vòng.
Hình 2.5 Kết cấu khớp cầu của thanh kéo bên (rô tuyn lái ngoài)
1- Vòng kẹp; 2- Bạc lót; 3- Khớp cầu; 4- Cao su giảm chấn; 5- Lò xo 2.2.4 Cơ cấu trợ lực lái
- Mô tơ điện trợ lực:
+ Mô tơ điện trợ lực nhận tín hiệu điều khiển của ECU để cung cấp lực hỗ trợ đã được tính toán và cái đặt từ trước
+ Cấu tạo mô tơ trợ lực điện
Hình 2.6 Mô tơ điện trợ lực 1-vòng bi; 2- trục vít; 3- vỏ trục lái; 4- khớp nối; 5- roto; 6- stator; 7- trục môtơ;
8- trục lái chính; 9- bánh vít;
- Cảm biến momen lái (loại lõi thép xoay)
Khi người lái xe điều khiển vô lăng, mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến mô men qua trục lái chính Vòng phát hiện được bố trí trên trục sơ cấp phía vô lăng và vòng thứ ba trên trục thứ cấp Hai trục này được nối với nhau bằng một thanh xoắn.
Hình 2.7 Cấu tạo cảm biến mô men trục lái
1 - Vòng phát hiện thứ nhất
4 - Vòng phát hiện thứ hai
6 - Vòng phát hiện thứ ba
- Cảm biến tốc độ oto (loại điện từ)
Hình 2.8 Cảm biến loại từ điện
1- Rô to; 2- Cảm biến tốc độ; 3- Trục thứ cấp Gồm 1 cánh phát xung được lắp ở trục thứ cấp hộp số và 1 cuộn phát xung với 3 phần tử: Lõi thép, nam châm và cuộn dây Được đặt cách cánh phát xung một khe hở 0,5 ÷ 1,0 mm Mỗi lần cánh phát xung lướt qua đầu cuộn phát xung thì ở cuộn dây sẽ cảm ứng ra 1 cặp
ECU trợ lực lái là bộ điều khiển trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến và xử lý thông tin để điều khiển mô tơ Thiết bị này được lắp đặt dưới ốp bảng táp lô, đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng lái xe.
Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực trên xe Toyota Camry 2013
Hình 2.9 Kết cấu bố trí hệ thống lái trợ lực điện (EPS)
Cơ cấu lái của xe ô tô bao gồm nhiều thành phần quan trọng như mô tơ điện, hộp số truyền, cảm biến mô men trục lái, cảm biến tốc độ, ECU và cảm biến góc Các thành phần này phối hợp hoạt động để đảm bảo sự chính xác và hiệu quả trong việc điều khiển xe Đèn báo EPS cung cấp thông tin về trạng thái hệ thống lái điện, giúp người lái nhận biết khi có sự cố Nguyên lý làm việc của hệ thống lái điện là sự kết hợp giữa cảm biến và ECU để điều chỉnh lực lái, mang lại trải nghiệm lái an toàn và thoải mái.
+ Khi người lái quay vành tay lái sang trái hoặc sang phải lực quay vòng sẽ được truyền xuống trục lái chính
Trục lái quay và mô men lái thanh xoắn tạo ra độ lệch pha giữa vòng phát hiện thứ hai và thứ ba Tín hiệu tỉ lệ với mô men này được gửi đến ECU dựa trên độ lệch pha đã xác định.
Cảm biến tốc độ ô tô gửi tín hiệu đến ECU trợ lực lái, giúp điều chỉnh lực hỗ trợ phù hợp với từng tốc độ của xe.
ECU tiếp nhận dữ liệu từ các cảm biến và xử lý thông tin này để phát tín hiệu điều khiển cho mô tơ điện Tín hiệu điều khiển này thể hiện cường độ dòng điện được cung cấp cho mô tơ.
+ Mô tơ điện được điều khiển lực hỗ trợ bằng ECU, mô tơ hỗ trợ 1 lực quay vòng trục lái thông qua hộp số truyền
Trục lái kết nối và truyền mô men đến trục lái trung gian, trong khi trục này được trang bị các khớp các đăng để đảm bảo mô men quay ổn định khi vị trí của trục lái và vành tay lái thay đổi.
Trục lái trung gian truyền momen đến cơ cấu lái, nơi chuyển động quay của bánh răng được biến đổi thành chuyển động ngang của thanh răng Chuyển động ngang này được dẫn đến các bánh xe dẫn hướng thông qua hệ thống dẫn động lái, cho phép bánh dẫn hướng quay theo hướng mong muốn của người lái Lực hỗ trợ cho quá trình này được tính toán và điều khiển bởi ECU, điều khiển mô tơ điện một cách hiệu quả.
QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI TOYOTA CAMRY 2013
Một số hư hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục
Để xác định hư hỏng của hệ thống lái, cần nhận biết các biểu hiện hư hỏng để khoanh vùng và kiểm tra Quy trình kiểm tra bắt đầu từ việc kiểm tra các cơ cấu quan sát, tiếp theo là kiểm tra bằng tay và máy Cuối cùng, lái thử giúp cảm nhận rõ hơn về các hư hỏng.
Một số hư hỏng của hệ thống lái:
Kiểm tra và xử lý áp suất lốp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và an toàn khi lái xe Bạn cần kiểm tra áp suất lốp thường xuyên và bổ sung theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất Ngoài ra, việc lốp mòn không đều có thể xảy ra, do đó nên thực hiện đảo lốp định kỳ để kéo dài tuổi thọ của lốp và cải thiện khả năng vận hành.
- Đo chiều cao hoa lốp
Kiểm tra góc đặt bánh xe là quá trình quan trọng để đảm bảo xe thẳng lái Đầu tiên, cần đánh dấu điểm khi bánh không đúng vị trí, sau đó thực hiện đánh dấu khi đánh lái sang trái và phải Việc này giúp xác định chính xác tình trạng của bánh xe và điều chỉnh cần thiết để cải thiện hiệu suất lái.
- Đối với xe không tải: Bánh xe bên trong 38°11' +/-
Khớp cầu treo - Kiểm tra và thay thế trước rơ
Mô tơ trợ lực hỏng - Thay thế mô tơ trợ lực
Nguồn điện cung - Kiểm tra máy phát cấp cho hệ thống trợ - Kiểm tra ắc quy lực không đủ
ECU trợ lực hỏng - Kiểm tra và thay thế ECU
Cao su che bụi bị - Kiểm tra cao su che bụi có bị hở hay không và thay hở thế
Bảng 3.1 Nguyên nhân hư hỏng khi bị nặng lái
Nguyên nhân Kiểm tra, xử lý
- Kiểm tra và bổ xung đều áp suất lốp
Do lốp - Lốp bị dính nhiều bùn đất làm mất cân bằng, cần gạt bỏ bùn đất
- Cân bằng động lại lốp
Thước lái - Kiểm tra và điều chỉnh đầu thanh nối (rô tuyn lái ngoài)
Bánh dẫn hướng - Lắc ngang và dọc để kiểm tra độ rơ của bánh dẫn hướng
+ Rơ ngang: Do rô tuyn lái ngoài bị rơ
+ Rơ dọc: Do rô tuyn cân bằng hoặc hệ thống treo
Bảng 3.2 Nguyên nhân hư hỏng khi xe bị nhao lái
3.1.3 Khi quay lái sang trái và sang phải hiệu quả khác nhau
Nguyên nhân Kiểm tra, xử lý
Để điều chỉnh vị trí chính giữa của vành tay lái, trước tiên cần quay vành lái cho bánh xe về vị trí thẳng Nếu vị trí không đúng, hãy tháo vành tay lái và lắp lại để đảm bảo nó nằm chính giữa.
Rô tuyn lái 2 bên - Điều chỉnh lại rô tuyn lái trong 2 bên không chính xác
Cảm biến momen - Thay thế cảm biến momen trong trục lái bị hỏng ECU trợ lực hỏng - Thay thế ECU
Khi tháo lắp trục lái trung gian, việc đánh dấu vị trí là rất quan trọng Để đảm bảo lắp lại đúng cách, cần tuân theo các dấu đã được đánh dấu khi tháo trục lái trung gian.
Khớp cầu treo - Kiểm tra, thay thế trước rơ
Bảng 3.3 Nguyên nhân hư hỏng khi quay lái sang 2 bên khác nhau
3.1.4 Khi chuyển động lực lái không thay đổi theo vận tốc hoặc vành lái không trả về vị trí trung gian
Nguyên nhân Kiểm tra xử lý
Cảm biến tốc độ - Kiểm tra và thay thế cảm biến tốc độ hỏng
Cảm biến - Kiểm tra thay thế cảm biến momen momen bị hỏng
Trục lái trục trặc - Kiểm tra trục lái
Mô tơ trợ lực -Thay thế mô tơ trợ lực hỏng
Bảng 3.4 Nguyên nhân hư hỏng khi chuyển động lái 3.1.5 Không có độ rơ hay độ rơ quá lớn
Nguyên nhân Kiểm tra, xử lý
Trục lái trung - Kiểm tra các khớp các đăng của trục trung gian gian
Cơ cấu lái mòn - Kiểm tra và thay thế
Rô tuyn lái - Kiểm tra và thay thế ngoài
