Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô Land Cruiser và sử dụng phần mềm Matlab để tính toán và kiểm nghiệm

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật trên thế giới đã có những
bước tiến vô cùng mạnh mẽ.Có rất nhiều thành tựu khoa học tiên tiến được ứng dụng
rộng dãi vào đời sống và phát triển kinh tế, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận
tải.
Trong nền công nghiệp chế tạo ô tô thế giới hiện nay đã có sự phát triển rất lớn
và đang tạo đà cho khả năng phát triển nhanh chóng trong tương lai tới đây.Cùng với
sự phát triển của khoa học, ngành công nghiệp ô tô cũng không ngừng đưa đến cho
người sử dụng những công nghệ mới. Nó khiến cho xe ô tô những trở nên tiện nghi, an
toàn hơn mà còn thân thiện với con người và môi trường. Ngành công nghiệp ô tô hiện
nay đã đưa vào sử dụng các công nghệ hết sức tiên tiến để chế tạo và lắp đặt ô tô như
các loại cảm biến, các thiết bị điều khiển điện, điện tử,…
Ở nước ta ngành công nghiệp ô tô đa phần là lắp ráp và sử dụng.Tuy nhiên cùng
với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật trên thế giới mà các công ty đã
dần đưa các công nghệ tiên tiến, hiện đại ứng dụng vào lắp đặt, chế tạo ô tô. Trong đó
hệ thống lái là một phần rất quan trọng, nó quyết định tới độ an toàn cho người sử
dụng khi tham gia giao thông.
Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo
viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống
lái ôtô Land Cruiser và sử dụng phần mềm Matlab để tính toán và kiểm
nghiệm”.Đề tài được thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy ThS. Đồng Minh Tuấn
và Ths. Lê Anh Vũ cùng các thầy cô khác trong bộ môn công nghệ và kỹ thuật ô tô.
Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế
nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em rất
mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, với sự phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật

của nhân loại đã bước lên một tầm cao mới, rất nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật, các
phát minh sáng chế mang đậm chất hiện đại và có tính ứng dụng cao, là một quốc gia
có nền kinh tế đang phát triển, nước ta đã và đang có những bước cải tiến mới để thúc
đẩy kinh tế. Việc tiếp nhận, áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới được
nhà nước chú trọng, quan tâm nhằm cải tạo, đẩy mạnh sự phát triển của các nghành
công nghiệp mới,với mục đích đưa nước ta sớm thoát khỏi một quốc gia có nền nông
nghiệp kém phát triển thành một nước có nền công nghiệp phát triển, trong các nghành
công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng, đầu tư phát triển, thì nghành công
nghiệp ô tô ngày càng cao, các yêu cầu ngày càng đa dạng.Các loại ô tô chủ yếu sử
dụng trong công nghiệp, giao thông vận tải.Trong những năm gần đây ô tô có những
bước rõ rệt.
Ngày nay ô tô được sử dụng rộng rãi như một phương tiện đi lại thông dụng. Cho
nên các trang thiết bị, các bộ phận trên ô tô ngày càng hoàn thiện và hiện đại hơn
nhằm bảo vệ độ tin cậy, an toàn và tiện dụng cho người sử dụng . Tốc độ ô tô ngày
càng cao, hệ thống giao thông lại phức tạp do đó hệ thống lái ngày càng được chú
trọng hơn để đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Với sự phát triển đa dạng của các
hãng ô tô nên hệ thống lái có rất nhiều loại như hệ thống lai trợ lực bằng cơ khí,thủy
lực, hệ thống lái điện, hệ thống lái điện tử. Việc thiết kế này nhằm gia tăng tối đa sự an
toàn cho người sử dụng khi điều khiển, vận hành ô tô tham gia giao thông. Tuy nhiên,
cùng với sự hiện đại ngày càng tăng đó thì vấn đề cần đặt ra đó là tay nghề của người
thợ trong quá trình sửa chữa bảo dưỡng hệ thống. Để đáp ứng được nhu cầu đó người
công nhân phải được đào tạo một cách có khoa học đáp ứng được yêu cầu xã hội hiện
nay. Do đó nhiệm vụ của các trường kỹ thuật là phải đào tạo học sinh, sinh viên có
trình độ và tay nghề cao để đáp ứng nhu cầu công nghiệp ô tô hiện nay.
Trên thực tế trong các trường đại học cao đẳng kỹ thuật nước ta hiện nay thiết bị giảng
dạy cho sinh viên, học sinh thực hành vẫn còn thiếu rất nhiều, các thiết bị hiện đại vẫn
chưa được áp dụng trong việc giảng dạy đặc biệt là cho sinh viên.Các kiến thức mới có
tính khoa học kỹ thuật còn chưa cao để đưa vào giảng dạy, các phần mềm ứng dụng
giúp tính toán kiểm để đạt kết quả cao và chính xác tuy đã được đưa vào giảng dạy
nhưng việc áp dụng một cách triệt để vào chuyên ngành được đào tạo lại chưa cao.

Chính vì lý do đó, đề tài “Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô Land
Cruiser và sử dụng phần mềm Matlab để tính toán và kiểm nghiệm” có ý nghĩa

hết sức quan trọng trong việc hướng dẫn cho sinh viên chúng em vừa hiểu được kết
cấu, nguyên lý của hệ thống lái, đồng thời biết cách sử dụng phần mềm hỗ trỡ, giúp
cho công việc tính toán, kiểm nghiệm nhanh và chính xác hơn.
1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trên thế giới hệ thống lái đã được nghiên cứu và phát triển từ lâu và ngày càng
được cải tiến đa dạng về chủng loại. Các hãng ô tô luôn chú trọng phát triển hệ thống
lái nhằm đem lại sự thoải mái cho người sử dụng và quan trong hơn cả là đảm bảo an
toàn khi điều khiển xe tham gia giao thông
Hệ thống lái hiện nay được phát triển với rất nhiều chủng loại để mang đến hiệu
quả cao nhất trong quá trình điều khiển phương tiện.Các nhà chế tạo đã lắp thêm cho
hệ thống lái các thiết bị phụ trợ gọi là hệ thống lái có trợ lực lái, tiêu biểu là hệ thống
lái trợ lực thủy lực, hệ thống lái trợ lực điện, hệ thống lái trợ lực thủy lực- điện.
Tiêu biểu trong đó như:
- Điện tử hóa hệ thống lái trên ô tô: Hệ thống lái điện tử Drive By Wire của Nissan cho
phép điều khiển dẫn hướng bánh xe bằng các tín hiệu điện tử và truyền động thủy lực.
Công nghệ này được Nissan đưa vào các xe thương mại và 1 số mẫu xe Infiniti 2013.
- Hãng BMW nghiên cứu và đưa vào 1 số dòng xe của mình các đột biến mới rất hiện
đại cho hệ thống lái: Hệ thống lái chủ động (Active steering), hệ thống kiểm soát tốc
độ (Active Cruise Control), hệ thống kiểm soát chế độ dừng và đi (Active Cruise
Control Stop and Go), hệ thống lái linh hoạt (Dynamic Drive), hệ thống lái thông minh
(iDrive), hệ thống trợ lực điện từ Servotronic.
- Hệ thống lái thông minh trên xe Mercedes: Hệ thống lái thông minh (Intelligent Drive
System) thiết kế nhằm tránh hoặc giảm tổn thất khi tai nạn xảy ra bằng hệ thống cảm
biến và máy tính hỗ trợ quá trình lái và phanh. Với hệ thống hỗ trợ lái Distronic Plus
sẽ giúp lái xe đi đúng làn. Camera có thể nhận dạng vạch chỉ đường. Nó cũng có thể
ngăn chặn những chiếc xe khác vượt phải (đối với các nước đi bên phải). Hệ thống
kiểm soát điện tử tự thích nghi duy trì khoảng cách với xe phía trước ở tốc độ lên tới

200 km/h.
1.3. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu về hệ thống lái trên nhiều dòng xe
khác nhau. Một số đề tài nghiên cứu về hệ thống lái ở Việt Nam như
- Đề tài“Thiết kế hệ thống lái cho xe ô tô du lịch có trợ lực”, năm 2006, Đại học bách
khoa Hà Nội, Nguyễn Đức Thành. Trong đề tài nghiên cứu của mình, tác giả đã đưa ra
những kiến thức tổng quan về hệ thống lái, tiếp đó là trình tự tiến hành tính toán thiết
kế hệ thống lái, xây dựng quy trình gia công, lắp ráp, bảo dưỡng và sửa chữa đối với
hệ thống lái.
- Đề tài: “Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe TOYOTA COROLLA
ALTIS 2.0” năm 2009, Đại học bách khoa Đà Nẵng, Nguyễn Hoàng Việt. Đề tài đưa
ra các nguyên lý chung của hệ thống lái trên ô tô, đi sâu vào nghiên cứu kết cấu,
nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe Toyota Corolla Altis 2.0 và tính toản kiểm
nghiệm cho hệ thống lái của xe Corolla Altis 2.0.
- Đề tài: “Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Chevrolet Captiva”
năm 2011, Đại học bách khoa Đà Năng, Lê Văn Trung. Trong đề tài, tác giả đã đưa ra
được nguyên lý làm việc, kết cấu của một số cơ cấu lái thông dụng trên ô tô nói chung,
sau đó phân tích rõ kết cấu của hệ thống lái trên xe Cherolet Captiva, xây dựng
phương pháp tính toán kiểm nghiệm cho hệ thống lái của xe Cherolet Captiva.
Thành tựu: nhìn chung các đề tài trên đã mô tả được cấu tạo, nguyên lý hoạt
động của hệ thống lái nói chung, đã tính toán, kiểm nghiệm được một số bộ phận trên
hệ thống lái. Nhưng chưa ứng dụng được phần mềm tính toán để kiểm nghiệm kết quả.
Chính vì vậy đề tài “Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô LAND CRUISER và
sử dụng phần mềm Matlab để tính toán và kiểm nghiệm” có ý nghĩa thực tiễn.
1.4. Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống lái trên ô tô.
- Tính toán và kiểm nghiệm hệ thống lái.
- Ứng dụng phần mềm Matlab để tính toán và kiểm nghiệm các chi tiết chính
trên hệ thống lái xe Toyota Land Cruiser 200.

1.5. Ý nghĩa của đề tài
Đề tài giúp cho những sinh viên năm cuối khi sắp tốt nghiệp có thể củng cố
kiến thức, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên môn cũng như kiến thức ngoài thực
tế, xã hội.Tạo tiền đề nguồn tài liệu cho các học sinh, sinh viên khoá sau có thêm
nguồn tài liệu nghiên cứu, học tập.

Đề tài được giao với mong muốn tính toán, kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe
Toyota Land Cruiser 200, đồng thời ứng dụng phần mềm tính toán để kiểm nghiệm
kết quả.
1.6. Nhiệm vụ của đề tài
Đề tài thực hiện với nội dung: “Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô
Land Cruiser và sử dụng phần mềm Matlab để tính toán và kiểm nghiệm”
Bao gồm nội dung sau:
- Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu.
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết về hệ thống lái trên ô tô.
- Chương 3: Hệ thống lái trên xeToyota Land Cruiser 200, tính toán và kiểm
nghiệm hệ thống.
- Chương 4: Ứng dụng phần mềm Matlab trong tính toán, kiểm nghiệm.
 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài thực hiện theo phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợplập trình phần
mềm trên Matlab để tính toán kiểm nghiệm hệ thống.

CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG LÁI VÀ TÍNH
TOÁN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ
2.1. Khái quát chung về hệ thống lái trên ô tô
2.1.1. Hệ thống lái không có trợ lực
2.1.1.1. Loại trục vít –con lăn
Hình 2.1. Cơ cấu lái loại trục vít con lăn
1- Trục đòn quay đứng 2- Đệm điều chỉnh 3- Nắp trên
4- Vít điều chỉnh 5- Trục vít 6- Đệm điều chỉnh

7- Con lăn 8- Trục con lăn
Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 2.1) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô
tô do có ưu điểm:
+ Kết cấu gọn nhẹ;
+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;
+ Hiệu suất thuận: η
t
= 0,77 - 0,82;
+ Hiệu suất ngịch: η
n
= 0,6;
+ Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần.
Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn đươc bố trí lệch
với đường trục của trục vít một khoảng 5-7 mm. Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục
quay của đòn quay đứng thì khoảng cách A sẽ thay đổi. Do đó khe hở ăn khớp cũng
thay đổi.

Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng
cách dịch chuyển trục quay O
2
của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít
O
1
một lượng x =2,5-5 mm.
2.1.1.2. Loại trục vít - chốt quay
Hình 2.2. Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay
1- Trục đòn quay đứng 2- Chốt khớp 3- Trục lái
4- Đòn quay đứng 5- Vòng bi 6- Trục vít
7- Đệm điều chỉnh
Trên hình 2.2 là kết cấu của cơ cấu lái trục vít - chốt quay.

Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cách
chế tạo bước răng trục vít khác nhau.
Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu loại này vào khoảng 0,7. Cơ cấu
lái này dùng nhiều ở hệ thống lái không có cường hoá và chủ yếu trên các ôtô tải và
khách. Tuy vậy do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sử dụng.
2.1.1.3. Loại bánh răng - thanh răng

Hình 2.3. Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
 Bánh răng 2- Thanh răng 3- Đòn nối khớp cầu
Trên hình 2.3 là kết cấu của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.
Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống
dẩn hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng
bằng lò xo.
+ Ưu điểm:
- Có tỷ số truyền nhỏ, i
ω
nhỏ dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng rộng
rãi trên các xe đua, du lịch, thể thao
- Hiệu suất cao.
- Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo.
+ Nhược điểm:
- Lực điều khiển tăng (do i
ω
nhỏ).
- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc.
- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng.
2.1.1.4. Loại liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng
Trên hình 2.4 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng cung răng.
Êcu lắp lên trục vítqua các viên bi nằm theo rãnh ren của trục vít cho phép thay đổi ma
sát trượt thành ma sát lăn. Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thành thanh răng ăn

khớp với cung răng trên trục.

Hình 2.4. Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng
1- Đòn kéo dọc 2- Trụ lái
3- Ê-cu cung răng 4- Bi lăn
5- Trục vít 6- Cung răng
.+ Ưu điểm:
- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận
t
η
= 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch
n
η
= 0,85.
Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng ôtô có tính
ổn định về hướng cao khi chuyển động thẳng.
- Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn không quan
trọng.
- Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cỡ lớn.
2.1.1.5. Loại đai ốc bi hồi chuyển

Hình 2.5. Cơ cấu lái loại đai ốc bi hồi chuyển
1- Đai ốc hồi chuyển 2- Bánh răng 3- Trục vít
4- Ống chứa bi hổi chuyển 5- Trục bánh răng
Nguyên lý làm việc:
Khi người điều khiển xoay vành tay lái qua lại, trục lái xoay làm cho trục vít
xoay tác động lên các viên bi nằm trong rãnh răng của trục vít làm chúng chạy theo
rãnh cho nên đai ốc đã hồi chuyển chạy dọc tới lui theo chiều dài răng của trục vít, như
vậy làm cho đòn quay đứng dịch chuyển qua lại quanh trục bánh răng dẫn động các
bánh xe dẫn hướng quay theo hướng cần điều khiển của người lái.

2.1.1.6. Loại trục vít- bánh vít

Hình 2.6. Cơ cấu lái loại trục vít bánh vít
1- Vô lăng 2- Hộp trục vít
3- Bánh vít dạng hình quạt 4- Đòn kéo ngang
5- Đòn quay đứng 6- Thanh ngang
7- Đòn kéo dọc
Hệ thống lái loại trục vít bánh vít, dạng bánh răng hình quạt gồm có vành tay lái
(vô lăng) cố định với trục lái. Trục lái được lồng hay đặt trong ống lái và nối với cơ
cấu lái (hộp trục vít và bánh răng dạng hình quạt). Trục của bánh răng hình quạt cố
định với đòn quay đứng, thanh kéo dọc được nối bản lề với đòn quay đứng và thanh
ngang.
2.1.2. Hệ thống lái có trợ lực
2.1.2.1. Khái niệm chung về hệ thống lái có trợ lực
Hệ thống lái có 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 hệ thống lái trợ lực sẽ mang lại
những lợi ích sau đây:
- 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 mô-men nhỏ hơn so với trường hợp hệ thống lái không có
trợ lực.
- Nâng cao tính an toàn trong trường hợp có sự cố ở bánh xe ( như nổ lốp, bánh xe non
hơi,….) vì trong những trường hợp như vậy việc điều khiển xe sẽ không quá khó khăn
như trường hợp không có trợ lực.
- Giảm va đập từ các bánh xe lên vành tay lái.
2.1.2.2. Một số loại hệ thống lái có trợ lực tiêu biểu
a. Hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hình 2.7. Hệ thống lái trợ lực thủy lực
Các bộ phận chính của hệ thống lái có trợ lực gồm: bơm, van điều khiển, xilanh
trợ lực, hộp cơ cấu lái (bót lái). Hệ thống lái sử dụng công suất động cơ để dẫn động

cho bơm trợ lực tạo ra áp suất. Khi xoay vô lăng sẽ chuyển mạch một đường dẫn dầu
tại van điều khiển. Nhờ áp suất dầu này mà píttông trong xilanh trợ lực được đẩy đi và
làm quay bánh xe dẫn hướng.
Do vậy, nhờ áp suất dầu thuỷ lực mà lực đánh lái vô lăng sẽ giảm đi và không
phải quay tay lái quá nhiều. Do yêu cầu của hệ thống phải tuyệt đối kín nên bạn cần
định kỳ kiểm tra sự rò rỉ dầu để đảm bảo rằng hệ thống lái làm việc hiệu quả và an
toàn.
 Các chi tiêt của hệ thống
- Bơm trợ lực lái

Hình 2.8. Vị trí lắp bơm trợ lực lái (mũi tên màu vàng chỉ mô-tơ dẫn động cho bơm
trợ lực lái).
Hầu hết sử dụng loại bơm cánh gạt để làm bơm trợ lực vì loại này có ưu điểm kết
cấu đơn giản, gọn nhẹ, phù hợp với hệ thống thuỷ lực yêu cầu áp suất không lớn.
Hình 2.9. Bơm trợ lực lái
1- Trục bơm 2- Vòng đệm 3- Vỏ bơm
4- Đĩa bị động trước 5- Rô-to bơm 6- Cánh bơm
7- Stato bơm 8- Bình chứa dầu 9,10- Đệm chống thấm

11- Lò xo hãm 12- Lò xo đĩa 13- Đĩa bị động sau
14- Van điều khiển lưu lượng 15- Van phân phối
Bơm được dẫn động nhờ trục khuỷu của động cơ qua puly lắp ở đầu bơm để
đưa dầu nén vào hộp cơ cầu lái.Lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ động cơ nhưng
nhờ van điều chỉnh lưu lượng đưa dầu thừa trở lại đầu hút của động cơ mà dầu vào hộp
cơ cấu không đổi, ổn định được lực đánh lái. Những loại bơm dẫn động nhờ trục
khuỷu thường làm tăng phụ tải của động cơ dó đó hao tốn nhiên liệu.
Chính vì vậy, các nhà sản xuất đã chế tạo loại trợ lái thuỷ lực – điện EHPS
(electro-hydraulic power steering) sử dụng mô tơ điện để tạo áp suất thuỷ lực, giảm
lực cần thiết để điều khiển vô lăng, tiết kiệm nhiên liệu do giảm phụ tải động cơ. Một
ECU kiểm soát tốc độ quay mô tơ (lượng xả của bơm) theo các thông số như tốc độ xe

và góc quay của vô lăng nhờ đó hệ thống hoạt động hiệu quả hơn.
Hoạt động của bơm:
Hình 2.10. Hoạt động của bơm
1- Cánh bơm 2- Trục rô-to
3- Rô-to 4- Vòng cam
5- Van điều khiển lưu lượng 6- Sau cánh bơm
7- Bình chứa

Trục bơm quay dẫn động cho rô to quay trong stato bơm (hay còn gọi là vòng
cam) được gắn chắc với vỏ bơm.Trên rô to có các rãnh để gắn các cánh bơm. Do chu
vi vòng ngoài của rô to hình tròn nhưng mặt trong của vòng cam hình ô van nên tồn tại
một khe hở giữa rô to và vòng cam.
Cánh bơm sẽ ngăn cách khe hở này để tạo thành các 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 nên hình thành một phớt dầu ngăn rò rỉ áp suất giữa cánh gạt và vòng
cam khi bơm tạo áp suất dầu. Khi rô to quay thì dung tích buồng dầu tăng giảm liên
tục. Hay 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. Ở cổng xả áp suất giảm do trước đó dầu
được hút vào buồng này và bị ép qua cổng xả. Chu kỳ hút xả diễn ra trong mỗi vòng
quay của trục rô to. Do có 02 cổng hút và 02 cổng xả nên dầu sẽ hút và xả 02 lần trong
trong một chu kỳ quay của rô to.
- Bình chứa
Hình 2.11. Bình chứa cung cấp dầu trợ lực lái
Bình chứa được lắp trực tiếp vào thân bơm hoặc lắp tách biệt. Nếu không lắp
với thân bơm thì sẽ được nối với bơm bằng hai ống mềm.
Thông thường, nắp bình chứa có một thước đo mức để kiểm tra mức dầu. Nếu
mức dầu trong bình chứa giảm dưới mức chuẩn thì bơm sẽ hút không khí vào gây ra
lỗi trong vận hành.Vì vậy bạn hãy định kỳ kiểm tra mức dầu trợ lực lái, nếu thấp hơn
mức cho phép hãy bổ xung bằng loại dầu phù hợp.Nếu không khí lọt vào hệ thống
phải tìm cách xả hết không khí.


Hình 2.12. Van điều chỉnh lưu lượng
Van điều khiển lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu từ bơm tới hộp cơ
cấu lái, duy trì lưu lượng không đổi mà không phụ thuộc tốc độ bơm (v/ph).
Hoạt động của van:
Lưu lượng của bơm trợ lực lái tăng theo tỷ lệ với tốc độ động cơ. Lượng dầu trợ
lái được cung cấp cho píttông của xi lanh trợ lực lái được quyết định bởi lượng dầu từ
bơm.Khi tốc độ bơm tăng thì lưu lượng dầu tăng lên, cấp nhiều trợ lực hơn cho cơ cấu
lái và người lái cần tác động ít lực đánh lái hơn. Hay nói cách khác, yêu 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 vì khi lái ta có cảm giác không
đều tay khi quay vô lăng. Do vậy, việc duy trì lưu lượng dầu từ bơm không đổi và
không phụ thuộc tốc độ xe là một yêu cầu cần thiết. Đó chính là chức năng của van
điều chỉnh lưu lượng.

Hình 2.13. Cấu tạo của van điều khiển lưu lượng
1- Van điều khiển lưu lượng 2- Tới cửa hút của bơm
3- Từ cửa xả của bơm 4- Lò xo “B”
5- Tới hộp cơ cấu lái 6- Ống điều khiển
7- Van an toàn 8- Lò xo “A”
Thông thường, khi xe chạy ở tốc độ cao, sức cản lốp xe thấp vì vậy đòi hỏi ít
lực lái hơn. Do đó, với một số hệ thống lái có trợ lực, cần 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. Khi tốc độ động cơ tăng lên, tốc
độ bơm tăng lên theo làm áp suất bên cửa xả tăng lên thắng được lực căng của lò xo A.
Ống điều khiển dịch chuyển sang trái làm giảm lượng dầu vào hộp cơ cấu lái. Do vậy

lực đánh lái được ổn định theo cách này.
.Hộp cơ cấu lái

Hình 2.14. Hộp cơ cấu lái
1- Thanh răng 2- Pít tông
3- Buồng phải xi lanh 4- Buồng trái xi lanh
Các bộ phận của hộp cơ cấu lái gồm: van điều khiển và xilanh trợ lực lái. Có
thể mô tả toàn bộ hoạt động của hộp cơ cấu lái như sau: Pít tông trong xi lanh trợ lực
được đặt trên thanh răng, và thanh răng dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ
lực lái tác động lên pít tông theo cả hai hướng. Một phớt dầu đặt trên pít tông để ngăn
dầu khỏi rò rỉ ra ngoài.
Trục van điều khiển được nối với vô lăng. Khi vô lăng ở vị trí trung hoà (xe
chạy thẳng) thì van điều khiển cũng ở vị trí trung hoà do đó dầu từ bơm trợ lực lái
không vào khoang nào của xilanh trên thanh răng mà quay trở lại bình chứa. Tuy
nhiên, khi vô lăng quay theo hướng nào đó thì van điều khiển thay đổi đường truyền
do vậy dầu chảy vào một trong các buồng. Dầu trong buồng đối diện bị đẩy ra ngoài
và chảy về bình chứa theo van điều khiển. Nhờ áp lực dầu làm dịch chuyển thanh răng
mà lực đánh lái giảm đi.
Van điều khiển được bố trí trong hộp cơ cấu lái.Hiện nay có 3 loại van điều
khiển khác nhau để điều khiển sự chuyển đổi đường dẫn đó là các van cuộn cảm, van
quay và các van cánh. Trong đó loại van quay được sử dụng phổ biến ở nhiều loại xe.
Tất cả các loại van đó đều có một thanh xoắn nằm giữa trục van điều khiển và trục vít.
Van điều khiển vận hành theo mức độ xoắn của thanh xoắn. Dưới đây ta sẽ đi sâu vào
loại van quay.

Hình 2.15. Van điều khiển
1- Thanh xoắn 2- Trục van điều khiển 3- Cửa hồi
4- Cửa nạp 5- Chốt cố định 6- Trục vít
7- Ống nối “C” 8- Ống nối “A” 9- Ống nối “B”
10- Van quay 11- Hộp van điều khiển

Van điều khiển trong hộp cơ cấu lái quyết định đưa dầu từ bơm trợ lực lái đi vào
buồng nào. Trục van điều khiển (trên đó tác động mômen vô lăng) và trục vít được nối
với nhau bằng một thanh xoắn. Van quay và trục vít được cố định bằng một chốt và
quay liền với nhau.Nếu không có áp suất của bơm tác động, thanh xoắn sẽ ở trạng thái
hoàn toàn xoắn và trục van điều khiển và trục vít tiếp xúc với nhau ở cữ chặn và
mômen của trục van điều khiển trực tiếp tác động lên trục vít.

Hình 2.16. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của van xoay
Chuyển động quay của trục van điều khiển kiểu van quay tạo nên một giới hạn
trong mạch thuỷ lực. Khi vô lăng quay sang phải áp suất bị hạn chế tại các lỗ X và Y.
Khi vô lăng quay sang trái trục van điều khiển tạo giới hạn tại X' và Y'. Khi vô lăng
xoay thì trục lái quay, làm xoay trục vít qua thanh xoắn. Ngược lại với trục vít, vì
thanh xoắn xoắn tỷ lệ với lực bề mặt đường, trục van điều khiển chỉ quay theo mức độ
xoắn và chuyển động sang trái hoặc sang phải.
Do vậy tạo các lỗ X và Y (hoặc X' và Y') và tạo sự chênh lệch áp suất thuỷ lực
giữa các buồng xi lanh trái và phải. Bằng cách này, tốc độ quay của trục van điều
khiển trực tiếp làm thay đổi đường đi của dầu và điều chỉnh áp suất dầu.Dầu từ bơm
trợ lực lái sẽ vào vòng ngoài của van quay và dầu chảy về bình chứa qua khoảng giữa
thanh xoắn và trục van điều khiển.
b. Hệ thống lái trợ lực điện EPS (Electric Power Steering)
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 lôgíc toán học và hệ thống lái chuyên 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 còn 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 không
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 dòng điện trực tiếp từ mô tơ điện tới
hệ thống lái. Thiết bị này bao gồm có cảm biến tốc độ xe, một cảm biến lái (mômen,
vận tốc góc), bộ điều khiển điện tử ECU và một môtơ. Tín hiệu đầu ra từ mỗi cảm biến
được đưa tới ECU có chức năng tính toán chế độ điều khiển lái để điều khiển hoạt
động của Môtơ trợ lực.
Hình 2.17. Hệ thống lái trợ lực điện (EPS)

1- Vô lăng 2- Trụ lái
3- Trục lái 4- Mô tơ điện
5- Cơ cấu lái
* Nhóm này gồm có 3 kiểu trợ lực cơ bản:
Hình 2.18. Trợ lực lái điện – điện tử với mô tơ trợ lực bố trí trên trục lái
+ Trợ lực trên trục lái ( hình 2.18)
+ Trợ lực trên cơ cấu lái ( hình 2.19; 2.20)
Kiểu này có 2 cách bố trí mô tơ trợ lực.
- Môtơ rời, có trục vít ăn khớp với bánh vít trên thanh răng của cơ cấu lái ( hình 2.19)
Hình 2.19. Mô tơ trợ lực lắp ở cơ cấu lái
- Môtơ được chế tạo liền ở cơ cấu lái ( hình 2.20)

Hình 2.20. Trợ lực lái điện điện-điện tử với môtơ trợ lực bố trí ở cơ cấu lái
• Trợ lực trên trục lái.
Môtơ trợ lực cùng cơ cấu giảm tốc trục vít- bánh vít được bố trí ở trục lái chính
( trước đoạn các đăng trục lái). Tại đây cũng bố trí cảm biến mômen lái. Cạnh đó là
ECU trợ lực lái điện – điện tử ( Gọi tắt là EPS ECU): Hình 2.21

Hình 2.21. Cơ cấu trợ lực lái điện – điện tử phương án 1
a, Bố trí tổng quát b, Cụm mô tơ trợ lực
Hệ thống được điều khiển theo sơ đồ tổng quát hình 2.22 và 2.23 trên đó có thể
nhận thấy các tín hiệu đầu vào của EPS ECU gồm 4 nhóm tín hiệu chính:

 Nhóm tín hiệu (2 hoặc 4 tín hiệu) từ cảm biến mômen lái
 Tín hiệu tốc độ ôtô: Tín hiệu này có thể gửi trực tiếp về EPS ECU hoặc thông qua
ECU truyền lực và mạng điều khiển vùng ( CAN – Controller Area Network) và các
giắc nối truyền tới EPS ECU.
 Tín hiệu tốc độ động cơ ( xung NE từ cảm biến trục khuỷu) thông qua ECU động cơ
và mạng CAN truyền tới EPS ECU.
 Nhóm dữ liệu cài đặt và tra cứu thông qua giắc kết nối dữ liệu DLC3 ( Data Link
Connector) để truy nhập các thông tin cài đặt và tra cứu thông tin làm việc của hệ
thống và bão lỗi hệ thống
Hình 2.22. Sơ đồ tổng quát hệ điều khiển

Hình 2.23. Bố trí các cụm và Taplô thể hiện đèn báo lỗi P/S.
Những sự cố trong quá trình vận hành hệ thống được ghi lại trong bộ nhớ của
EPS ECU và cảnh báo bằng đèn P/S trên táplô ( Hình 2.23)
Môtơ trợ lực lái có thể được điều khiển theo 2 cách:
+ Điều khiển điện áp
+ Điều khiển dòng điện
- Phương pháp điều khiển điện áp ( Voltage Control Method).
Trong phương pháp điều khiển điện áp ( Hình 2.24) tốc độ quay và mômen của
môtơ trợ lực được điều khiển chủ yếu căn cứ vào tín hiệu của cảm biến mômen lái và
cảm biến tốc độ đánh lái.
Hình 2.24. Sơ đồ mô phỏng quá trình điều khiển môtơ trợ lực lái theo phương pháp
điều khiển điện áp
Khi ôtô đang chạy ở vận tốc thấp, điều khiển thông thường sẽ được sử dụng.
Với loại điều khiển này, giá trị đối với ( R.i+k.N) trong công thức (2.2) là giá trị đầu ra

