NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 1.8AT2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ
-------o0o--------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN
TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 1.8AT-2014

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Phạm Minh Hiếu

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Đình Vũ

Mã sinh viên

: 1141030142

Lớp

: Ô2 - K11

Hà Nội, ...../...../2020


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH…………………………………………………...I
DANH MỤC BẢNG BIỂU………………………………………………....II

LỜI NĨI ĐẦU…………………………………………………….III



Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
Hà Nội, ngày....tháng....năm 2020


Giáo viên hướng dẫn

LỜI MỞ ĐẦU
Ngành ơ tơ giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Ơtơ
được dùng phổ biến trong nền kinh tế quốc dân ở nhiều lĩnh vực khác nhau
như công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thơng vận tải, quốc phịng an
ninh. Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế
ngành công nghiệp ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển. Thể
hiện bởi các liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng
phát triển rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: FORD, TOYOTA,
DAEWOO. Một vấn đề lớn đặt ra đó là việc nắm vững lý thuyết, kết cấu của
các loại xe hiện đại, của từng hệ thống trên xe để từ đó khai thác và sử dụng
xe một cách có hiệu quả cao, đáp ứng yêu cầu giữ tốt, dùng bền, an toàn, tiết
kiệm. Một trong những hệ thống quan trọng của ô tô là hệ thống lái. Hệ thống
này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ơ tơ, đảm bảo tính năng
ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng.
Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an
tồn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc
độ cao. Do đó, người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính
năng của nó. Hệ thống lái đơn giản điều khiển cơ khí được sử dụng trên các
loại xe từ các loại xe thô sơ đến những chiếc xe ô tô đầu tiên ra đời. Ơtơ phát
triển ngày càng vận chuyển được nhiều hơn, nhanh hơn do đó việc lái và điều
khiển sẽ ngày càng khó khăn. Do đó, các hãng xe đã nghiên cứu và phát triển
nhiều hệ thống hỗ trợ công việc điều khiển xe của con người như hệ thống lái
thủy lực, hệ thống lái điện...
Đề tài này có nhiệm vụ “ Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện trên xe
Toyota Corolla Altis 1.8AT 2014.” Nội dung của đề tài gồm 4 chương:

• Chương 1: Tổng quan hệ thống lái trên ơtơ
• Chương 2: Giới thiệu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống lái
trợ lực điện trên ôtô

• Chương 3: Đặc điểm kết cấu của hệ thống lái trợ lực điện trên xe
Toyota Altis 1.8
• Chương 4: Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái Toyota Corolla Altis
1.8
Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên
cứu kết cấu và nguyên lý làm việc cũng như công dụng phân loại, yêu cầu
chung của các chi tiết, cụm chi tiết trong hệ thống. Ngoài ra, đề tài này còn đề
cập đến vấn đề bảo dưỡng sửa chữa một số hiện tượng hư hỏng thuồng xuyên
xảy ra của hệ thống lái.


8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ
1.1. Hệ thống lái cơ bản
1.1.1. Khái niệm
- Hệ thống lái là hệ thống giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động của ơ tơ
đi thẳng, quay vịng hoặc rẽ trái, rẽ phải theo tác động của người lái lên vô
lăng.
- Hệ thống lái tham gia cùng các hệ thống khác thực hiện điều khiển điều
khiển oto và đóng vai trị quan trọng trong việc đảm bảo an tồn giao thơng
khi oto chuyển động.
- Các bộ phận chính của hệ thống lái.
+ Cơ cấu lái, vô lăng, trục lái: Truyền momen do người lái tác dụng lên vô
lăng đến dẫn động lái.
+ Dẫn động lái: Truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn
hướng và đảm bảo động học quay vịng đúng.
+ Trợ lực lái: Có thể có hoặc khơng. Dùng để giảm nhẹ lực quay vịng của
người lái. Thường được sử dụng trên các xe đời mới, xe tải trọng lớn...

1.1.2. Yêu cầu
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 phải đảm bảo về áp suất, độ mịn và ổn định.
+ Khơng có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều
kiện làm việc, mọi chế độ chuyển động.
- Đảm bảo tính cơ động cao: Tức là xe có khả năng quay vịng tốt, bán kính
quay vịng nhỏ thuận tiện trên diện tích nhỏ.
- Đảm bảo động học quay vịng đúng: Để các bánh xe khơng bị trượt lê gây
mịn lốp, giảm tính ổn định của xe.


9
- Giảm các va đập từ đường lên vô lăng khi xe chuyển động trên đường xóc,
gồ ghề hay chướng ngại vật.
- 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.
1.1.3. 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.
+ 2 bánh sau dẫn hướng.
+ 4 bánh trước và sau dẫn hướng.
+ Kiều bẻ gãy thân xe.
-Theo vị trí vơ lăng:
+ Vơ lăng bố trí bên trái.
+ Vơ 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:
+ Trục vít – cung răng.
+ Trục vít – chốt quay.
+ Trục vít – con lăn.
+ Bánh răng – thanh răng.
+ Thanh răng liên hợp ( Trục vít – liên hợp ecu bi – cung răng ).
- Theo cơ cấu trợ lực.
+Trợ lực cơ khí.
+ Trợ lực thủy lực.
+ Trợ lực hóa khí ( khí nén hoặc chân khơng ).
+ Trợ lực điện.


10
+ Trợ lực thủy lực – điện.
1.1.4. Cấu trúc cơ bản và nguyên lý làm việc hệ thống lái thông thường
1.1.4.1. Cấu trúc cớ bản
Mặc dù hệ thống lái ô tô ngày nay hết sức đa dạng và phong phú về nguyên lý
cũng như về kết cấu, từ hệ thống lái của xe con, xe tải, loại xe sử dụng treo
độc lập hay phụ thuộc về cơ bản chúng đều có 4 bộ phận chính sau: Vành lái,
trục lái, cơ cấu lái, dẫn động lái.

• Sơ đồ kết cấu 1 hệ thống lái đơn giản.

Hình 1.1. Hệ thống lái đơn giản
1. Vành lái 2. Trục lái 3. Cơ cấu lái 4. Khung xe 5. Các cơ cấu dẫn
động lái
1.1.4.2. Cách bố trí hệ thống lái trên xe

Hìn
h 1.2. Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe


11
• Các bộ phận chính của hệ thống lái
-Vành lái:
+ Là bộ phận đặt trên buồng lái có nhiệm vụ tiếp nhận momen quay của
người lái và truyền cho trục lái. Vành tay lái có cấu trúc tương đối giống nhau
trên các loại xe bao gồm vành hình trịn bên trong bằng thép và được bọc
bằng nhựa hoặc da. Lắp ghép với trục lái bằng then hoa, ren và đai ốc. Ngồi
chức năng chính là tiếp nhận momen quay từ người lái vành lái cịn là nơi bố
trí một số bộ phận như cịi, 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:
+ Bao gồm trục lái chính làm nhiệm vụ truyền momen từ vành lái đến
cơ cấu lái. Đầu trên của trục lái chính được làm thon và xẻ răng cưa, vành lái
được siết chặt vào trục lái bằng đai ốc. Đầu dưới của trục lái chính được nối
với cơ cấu lái bằng khớp nối mềm hoặc khớp nối các đăng để giảm thiều chấn
động từ mặt đường lên vành tay lái.
+ Ngoài chức năng trên trục lái cịn là nơi bố trí các cần điều khiển đèn
chiếusáng, xi nhan, gạt mưa và nước rửa kính.
+ Trục lái phải đảm bảo độ cứng để truyền momen từ vành lái đến cơ
cấu lái và đảm bảo giảm các rung động trong khi chuyển động từ mặt đường
lên vành lái, trục lái cần có kết cấu gọn 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.

12
Cấu tạo một trục lái:

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
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 sử dụng trên
các xe ô tô hiện nay rất đa dạng tuy nhiên để đảm bảo thực hiện tốt được chức
năng trên thì chúng phải đảm bảo được các yêu cầu sau:
+ Tỉ số truyền của cơ cấu lái phải đảm bảo phù hợp với từng loại ơ tơ.
+ Có kết cấu đơn giản, tuổi thọ cao và giá thành thấp, dễ dàng tháo lắp
và điều chỉnh.
+ Độ rơ của cơ cấu lái phải nhỏ.
- Các kiểu cơ cấu lái:
+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng thanh răng: có kết cấu đơn giản nên được
sử dụng khá rộng rãi trên các loại xe ơ tơ hiện nay. Nó bao gồm một bánh
răng nghiêng thông thường được chế tạo liền với trục lái và ăn khớp với một
thanh răng nghiêng, hai đầu của thanh răng có thể liên kết với trực tiếp với
các địn dẫn động lái bằng khớp trụ hoặc thơng qua hai thanh dẫn động khác
bằng được bắt bu lông. Cơ cấu lái kiểu này có kết cấu gọn tuy nhiên tỉ số


13
truyền nhỏ thích hợp bố trí trên các loại xe nho. Độ dơ tay lái nhỏ do được
dẫn động trực tiếp hơn so với các loại cơ cấu lái khác.
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít con lăn: Kiểu cơ cấu lái này sử dụng cặp ăn
khớp trục vít, con lăn để thực hiện quá trình điều khiển xe chuyển hướng hay
quay vịng.

Ưu điểm của cơ cấu này là có kết cấu gọn, bền và có khả năng chống
mịn cao.
+ 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 có chức năng truyền chuyển động điều khiển từ
hộp cơ cấu lái đến hai ngõng quay của hai bánh xe. Bảo đảm mối quan hệ cần
thiết về góc quay của các bánh xe dẫn hướng có động học đúng khi thực hiện
quay vịng.
Mối quan hệ cần thiết về góc quay của các bánh xe dẫn hướng được
đảm bảo bằng kết cấu của hình thang lái.
Cơ cấu dẫn động lái bao gồm các thanh dẫn động và các khớp liên kết.
Tuỳ theo cấu trúc khung gầm của từng xe người ta bố trí các loại cơ cấu dẫn
động lái khác nhau.
- 1 số cơ cấu khác trên hệ thống lái.
+ Bộ phận giảm chấn: Khi chiếc xe gặp tai nạn, bộ phận giảm chấn
ngăn khơng cho trục lái chính làm tổn thương người lái bằng hai mức độ: Gãy
ngay khi xảy ra va trạm(primary shock); và hấp thụ lực của thân người lái va
vào vơ lăng do qn tính (secondary shock).
+ Cơ cấu "gật gù":Cơ cấu "gật gù" cho phép lựa chọn vị trí vơ 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.


14

Hình 1.4. Cơ cấu gật gù của trục lái
+ Cơ cấu trượt: Cơ cấu trượt tay lái cho phép điều chỉnh vị trí vơ lăng
về phía trước hoặc về phía sau cho phù hợp với vị trí, tầm vóc của người lái

xe.

Hình 1.5. Cơ cấu trượt của trục lái
1.1.4.3. Nguyên lý hoạt động hệ thống lái cơ bản
- Khi muốn đánh lái sang phải hoặc sang trái người lái quay vành tay lái theo
chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại. Tùy thuộc vào đánh lái nhiều hay ít mà
người lái quay nhiều vịng hoặc ít.
- 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.


15
- Cơ cấu dẫn động gồm các khớp nối với bánh xe làm quay bánh xe theo
hướng mong muốn của người lái.
1.2. Hệ thống lái có trợ lực
1.2.1. Khái niệm hệ thống lái có trợ lực
Hệ thống lái có trợ lực là hệ thống lái có khẳ năng tạo 1 lực phụ hỗ trợ lái xe
quay vòng tay lái. Việc trang bị hệ thống trợ lực sẽ mang lại những lợi ích
sau:
+ Giảm nhẹ cường độ lao động của người lái: Khi xe có tải trọng lớn hay ở
tốc độ cao việc quay vịng tay lái sẽ rất khó khăn. Hệ thống sẽ hỗ trợ 1 phần
lực để quay vòng tay lái nhẹ nhàng.
+ Nâng cao tính an tồn cho xe nhờ sự chính xác và dễ dàng trong lái xe.
+ Giảm nhẹ những va đập từ đường lên vành tay lái do đường xóc, mấp
mơ.
1.2.2. u cầu
- Bộ trợ lực lái phải đảm bảo lực điều khiển trên bành lái đủ nhỏ để giảm
cường độ lao động nhưng cũng đủ gây cảm giác điều khiển cho người lái.

- Khi hệ thống trợ lực hỏng thì hệ thống lái vẫn có thể điều khiển được như hệ
thống lái thơng thường.
- Kết cấu đơn giản, dễ sửa chữa.
1.2.3. Thành phần cấu tạo
- 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: Cấp năng lượng cho trợ lực có thể là bơm dầu + bình
chứa ( đối với loại thủy lực ), ác quy hoặc máy phát ( đối với loại điện ).
+ Bộ phận phân phối: dùng để phân phối năng lượng cung cấp cho cơ cấu
chấp hành và đảm bảo tỷ lệ giữa góc quay của vơ lăng và góc quay của bánh
xe. Bộ phận phân phối có thể là các đường dầu, van hay các mạch điện.
+ Cơ cấu chấp hành dùng để tạo lực tác dụng hỗ trợ cho việc quay vành tay
lái.


16
1.2.4. Hệ thống lái trợ lực thủy lực
1.2.4.1. Các bộ phận chính

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 khơng
tải
- Bình chứa: Chứa và cung cấp dầu trợ lực lái, được lắp trực tiếp vào thân
bơm hoặc tách biệt. Nếu không được lắp trực tiếp thì sẽ được nối với thân
bơm bằng 2 ống mềm. Nắp bình chứa có thước đo mức dầu.
- Thân bơm: + Bơm thuỷ lực là bộ phận cấu thành bộ trợ lực thuỷ lực. Được
dẫn động bởi động cơ bằng đai và puli, nó có chức năng tạo ra áp suất dầu đủ
lớn để cung cấp cho van phân phối dẫn đến các ngả của xylanh lực hỗ trợ cho
quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng.
+ Lưu lượng của bơm tỉ lệ với tốc độ của động cơ nhưng lưu lượng dầu đưa

vào hộp cơ cấu lái được điều tiết nhờ 1 van điều khiển lưu lượng và lượng
dầu thừa được đưa trở về đầu hút của bơm.
+ Bơm phiến gạt.


17
Cấu tạo của loại bơm phiến gạt:

Hình 1.7. Hình tháo rời của bơm trợ lực kiểu phiến gạt
1-Bình chứa dầu. 2-Van xả khơng khí. 3-Đĩa phân phối. 4-Rơto quay. 5-Trục
quay. 6-Phiến gạt. 7-Cụm van điều tiết. 8-Vỏ bơm. 9-Nắp bơm.
Bình chứa dầu (1) được dập bằng thép, là nơi chứa dầu chịu áp suất cao cung
cấp cho bơm làm việc. Rôto (4) được lắp chặt với trục (5) bằng then, trên rơto
có các rãnh trong các rãnh có chứa các phiến gạt, các phiến gạt này có thể
chạy tự do trong rãnh và được giới hạn bởi đĩa (3) mặt trong của đĩa có dạng
hình ơ van, mặt ngồi có dạng hình trịn và 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 điều chỉnh lượng dòng chảy dầu tư bơm tới hộp
cơ cấu lái, duy trì lưu lượng khơng đổi mà không phụ thuộc tốc độ của bơm
1.2.4.2. Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực thủy lực
- Hệ thống lái có trợ lực sử dụng cơng suất của động cơ để dẫn động bơm trợ
lực lái tạo áp suất thuỷ lực. Khi xoay vô lăng, sẽ chuyển mạch một đường dẫn
dầu tại van điều khiển. Vì áp suất dầu đẩy pít tơng trong xi lanh trợ lái, lực
cần đề điều khiển vô lăng sẽ giảm.


18

Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống lái trợ lực thủy lực
- Hoạt động của bơm trợ lực: Rơ to quay trong một vịng cam được gắn chắc
với vỏ bơm. Rơ to có các rãnh đẻ gắn các cánh bơm được gắn vào các rãnh
đó. Chu vi vịng ngồi của rơ to hình trịn nhưng mặt trong của vịng cam hình
ơ van do vậy tồn tại một khe hở giữa rơ to và vịng cam. Cánh gạt sẽ ngăn
cách khe hở này để tạo thành một buồng chứa dầu. Cánh bơm bị giữ sát vào
bề mặt trong của vòng cam bằng lực ly tâm và áp suất dầu tác động sau cánh
bơm, hình thành một phớt dầu ngăn rò rỉ áp suất từ giữa cánh gạt và vịng cam
khi bơm tạo áp suất dầu. Dung tích buồng dầu có thể tăng hoặc giảm khi rơ to
quay để vận hành bơm. Nói cách khác, dung tích của buồng dầu tăng tại cổng
hút do vậy dầu từ bình chứa sẽ được hút vào buồng dầu từ cổng hút. Lượng
dầu trong buồng chứa giảm bên phía xả và khi đạt đến 0 thì dầu trước đây
được hút vào buồng này bị ép qua cổng xả.Có 02 cổng hút và 02 cổng xả. Do
đó, dầu sẽ hút và xả 02 lần trong trong một chu kỳ quay của rô to.


19

Hình 1.9. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm
- Van điều khiển lưu lượng: Lưu lượng của bơm trợ lực lái tăng theo tỷ lệ với
tốc ộ động cơ. Lượng dầu trợ lái do pít tơng của xi lanh trợ lực cung cấp lại
do lượng dầu từ bơm quyết định. Khi tốc độ bơm tăng thì lưu lượng dầu lớn
hơn cấp nhiều trợ lực hơn và người lái cần tác động ít lực đánh lái hơn. Nói
cách khác, u cầu về lực đánh lái thay đổi theo sự thay đổi tốc độ. Đây là
điều bất lợi nhìn từ góc độ ổn định lái. Do đó, việc duy trì lưu lượng dầu từ
bơm không đổi không phụ thuộc tốc độ xe là một u cầu cần thiết. Đó chính
là chức năng của van điều khiển lưu lượng. Thông thường, khi xe chạy ở tốc
độ cao, sức cản lốp xe thấp vì vậy địi hỏi ít lực lái hơn. Do đó, với một số hệ
thống lái có trợ lực, có ít trợ lực hơn ở điều kiện tốc độ cao mà vẫn có thể đạt
được lực lái thích hợp.

Tóm lại, lưu lượng dầu từ bơm tới hộp cơ cấu lái giảm khi chạy ở tốc
độ cao và lái có ít trợ lực hơn. Lưu lượng của bơm tăng lên theo mức tăng tốc
độ bơm nhưng lượng dầu tới hộp cơ cấu lái giảm. Người ta gọi cơ cấu này là
loại lái có trợ lực nhạy cảm với tốc độ và nó bao gồm van điều khiển lưu
lượng có một ống điều khiển.


20
- Thiết bị bù khơng tải: Trong q trình hoạt động khi ta quay vành tay lái hết
cỡ sang phải hay sang trái, lúc này bơm sẽ tạo ra áp suất dầu lớn nhất, phụ tải
trên bơm tối đa sẽ làm giảm tốc độ không tải của động cơ. Để giải quyết vấn
đề này hầu hết trên các bơm trợ lực đều được trang bị thêm thiết bị bù không
tải để tăng tốc độ không tải của động cơ.
1.2.5. Hệ thống lái trợ lực điện
- Do đòi hỏi tốc độ ngày một cao hơn, chất lượng tốt hơn và yêu cầu giảm
năng lượng tiêu thụ ở phương tiện ngày một gia tăng. Để đáp ứng cho các đòi
hỏi này, việc nghiên cứu và phát triển theo xu hướng cải thiện hệ thống điều
khiển điện điện tử nhằm mục đích nâng cao hơn nữa các chức năng và đặc
tính của nó. Điểm đặc biệt đó gồm hai đề xuất là giới thiệu lơgíc tốn học và
hệ thống lái chun sâu phù hợp với môi trường xe chạy bằng cách thay đổi
các trợ lực cho phù hợp với điều kiện giao thông hoặc điều kiện bề mặt đường
để tạo cảm giác nhạy bén khi lái xe. Vấn đề quan trọng nhất là khả năng phản
ứng tức thời của trợ lực lái, gây cảm giác cho người lái làm họ phải chú ý đến
sự biến đổi do phản lực lái gây ra. Như vậy, hệ thống cung cấp cho người lái
xe các thông tin cần lưu ý trong điều kiện vận hành của phương tiện, ví dụ: Sự
biến đổi vận tốc và gia tốc, phản lực lái, không chỉ cải thiện mối quan hệ giữa
người lái và phương tiện mà cịn có thể tạo ra sự phù hợp giữa cảm giác của
người lái và hệ thống lái, nhưng chức năng tự động bù khi phương tiện có
những biến đổi khơng đồng đều mà nguyên nhân do sự xáo trộn gây ra cũng
có thể được giải quyết.

- Trợ lực lái điện (EPS - Electric Power Steering) là một hệ thống điện hoàn
chỉnh làm giảm đáng kể sức cản hệ thống lái bằng cách cung cấp dịng điện
trực tiếp từ mơ tơ điện tới hệ thống lái. Thiết bị này bao gồm có cảm biến tốc
độ xe, một cảm biến lái (mơmen, vận tốc góc), bộ điều khiển điện tử ECU và
một mơtơ. Tín hiệu đầu ra từ mỗi cảm biến được đưa tới ECU có chức năng
tính tốn chế độ điều khiển lái để điều khiển hoạt động của môtơ trợ lực.


21
- Trợ lái thuỷ lực sử dụng công suất động cơ để tạo áp suất thuỷ lực và tạo
mômen trợ lực, do vậy làm tăng phụ tải động cơ, dẫn đến tốn nhiên liệu mà hệ
thống trợ lực điện dùng mô tơ điện nên không cần công suất động cơ và làm
cho việc tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn.
- Ta có 2 kiểu bố trí mơ tơ điện:
+ Bố trí trên trục lái.
+ Bố trí trên cơ cấu lái.
1.2.5.1. Sơ đồ

Hình 1.10. Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái trợ lực điện
1.2.5.2. Các bộ phận chính
- Động cơ điện
Để đảm bảo được công suất trợ lực cần thiết trên bộ trợ lực điện sử dụng
loại động cơ điện một chiều, nó bao gồm rơto, stato, trục chính và cơ cấu
giảm tốc. Cơ cấu giảm tốc bao gồm trục vít và bánh vít, mơ men do rơto động
cơ điện tạo ra được truyền tới 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


22

cấu giảm tốc khơng bị khóa cứng lại và hệ thống lái vẫn có thể hoạt động
được
- Cảm biến, rơle điều khiển
+Cảm biến mô men quay trục lái:
Cấu tạo của cảm biến mô men trục lái. Khi người lái xe điều khiển vô lăng,
mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến mô men thông qua trục lái
chính. Người ta bố trí vịng phát hiện một và hai trên trục sơ cấp phía vơ lăng
và vịng phát hiện thứ ba trên trục thứ cấp. Trục sơ cấp và trục thứ cấp được
nối với nhau bằng một thanh xoắn. Các vịng phát hiện có cuộn dây phát hiện
kiểu khơng tiếp xúc trên vịng ngồi để hình thành một mạch kích thích. Khi
tạo ra mơ men lái thanh xoắn bị xoắn tạo ra độ lệch pha giữa vòng phát hiện
thứ hai và ba. Dựa trên độ lệch pha này một tín hiệu tỉ lệ với mơ men được
đưa vào ECU. Dựa trên tín hiệu này ECU tính tốn mơ men trợ lực cho tốc độ
xe và dẫn động mô tơ điện với một cường độ, chiều và thời điểm cần thiết.
+Rơle điều khiển
Rơle điều khiển có chức năng nhận tín hiệu điều khiển từ ECU và cung cấp
điện cho động cơ điện một chiều hoạt động và ngắt điện ngừng q trình trợ
lực.
-ECU EPS: ECU EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến, đánh giá chung tình
trạng của xe và quyết định dòng điện cần thiết để đưa vào động cơ điện một
chiều để trợ lực.
-ECU ABS nhận biết tốc độ của xe và đưa tới ECU EPS.
-ECU động cơ nhận biết tốc độ của động cơ và đưa tới ECU EPS.
Trong trường hợp hệ thống có sự cố ECU EPS sẽ gửi tín hiệu tới rơle bật sáng
đèn trên trên đồng hồ táp lô.
1.2.6. Ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điện so với hệ thống lái trợ lực thủy
lực
- Hệ thống trợ lực điện có kết cấu đơn giản, gồm ECU, mô tơ điện và các cảm
biến. Hệ thống trợ lực thủy lực gồm bơm dầu,van và các đường dầu phức tạp.

23
- Hệ thống lái trợ lực điện đảm bảo được sự chính xác, nhẹ nhàng.
- Bơm dầu của hệ thống lái trợ lực thủy lực được dẫn động từ động cơ do đó
tiêu hao cơng suất động cơ. Cịn mơ tơ điện của hệ thống trợ lực điện dùng
điện từ ắc quy hoặc máy phát.
- Hệ thống lái trợ lực thủy lực phức tạp do đó sửa chữa khó khăn. Nhiều hư
hỏng do đường dẫn dầu, rò rỉ dầu trợ lực.


24
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ
LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN
ÔTÔ
2.1. Khái quát hệ thống lái trợ lực điện
2.1.1. Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện
Các phần tử chính cua trợ lực lái điện gồm có: Mơ tơ điện một chiều; Các
cảm biến; Bộ điều khiển trung tâm (ECU); Hộp giảm tốc.
* Mô tơ:
Mô tơ điện của trợ lực lái là một mô tơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu,
gắn với bộ truyền động của trợ lực lái. Mơ tơ chấp hành của trợ lực lái điện có
nhiệm vụ tạo ra mô men trợ lực dưới điều khiển của ECU và phải đáp ứng các
yêu cầu:
- Mô tơ phải đưa ra được mô men xoắn và lực xoắn mà khơng làm quay vơ
lăng.
- Mơ 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.
Do vậy Mô tơ điện có các đặc điểm:
- 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 mơ tơ.
u cầu đối với ECU: Đảm bảo tính tiện nghi khi lái (chức năng điều khiển
dịng điện mơ tơ) các chức năng này gồm có:


25
(1) Điều khiển được dịng điện cấp cho Mơ tơ theo qui luật xác định: Tạo ra
lực trợ lực (tương ứng với dịng điện cấp cho Mơ tơ ) theo tốc độ xe và mômen đặt lên vành lái để đảm bảo lực lái thích hợp trong tồn dải tốc độ xe.
(2) Điều khiển bù: Giảm thiểu sự biến động của lực lái bằng cách bù dịng
điện cấp cho Mơ tơ tương ứng với sự biến động mô-men xoắn đầu vào.
(3) Bù ma sát: Khi ô tô chuyển động với vận tốc thấp, trợ lực lái điện giúp
cho vành tay lái trở lại vị trí chuyển động thẳng sau khi đã quay vịng bằng
cách bù dịng điện mơ tơ.
(4) Điều khiển tụ: Khi ô tô chuyển động với vận tốc cao, trợ lực lái giữ ổn
định lực tác động lên vành lái ở vị trí đang quay vịng (ví dụ, trong khi chuyển
làn đường) bằng cách bù dòng điện cấp cho mơ tơ làm cho vành lái có thể dễ
dàng trở về vị trí thẳng .
(5) Tối đa dịng điện cấp cho mơ tơ:
+Giới hạn dịng điện của mơ tơ tối đa đến mức tối ưu để bảo vệ ECU và
mô tơ không bị hư hỏng do quá tải. Đảm bảo độ tin cậy (Chức năng tự chuẩn
đoán và sửa lỗi).
+Để đảm bảo độ tin cậy trong ECU sẽ có mạch tự chuẩn đốn và sửa lỗi).
Nó sẽ theo dõi sự sai lệch của các phần tử trong hệ thống và khi phát hiện bất
kỳ sai lệch nào, nó sẽ điều khiển các chức năng EPS phụ thuộc vào ảnh hưởng

của sự sai lệch và cảnh báo cho người lái xe. Ngồi ra, nó cịn lưu trữ các vị
trí các sai lệch trong ECU.
+Đảm bảo tính đối thoại với các hệ thống khác (Chức năng truyền tin và
kiểm tra hệ thống EPS).
* Các cảm biến:
Các cảm biến có nhiệm vụ cấp tín hiệu mơ men lái, vận tốc chuyển động xe
và tốc độ trục khuỷu động cơ. Về cơ bản trợ lực lái điện có cảm biến mơ men
lái hoặc tốc độ đánh lái. Đa phần hiện nay sử dụng cảm biến mơ men lái. Các
cảm biến này có hai loại chính là có tiếp điểm và khơng có tiếp điểm. Ưu
điểm của loại không tiếp điểm là : không bị mịn do lão hóa, từ trễ nhỏ, là ít bị