Hệ thống trợ lực lái điện EPS trên Toyota Camry

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG 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)

1


MỤC LỤC

2


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 tuân
thủ theo đúng động học quay vịng ơ tơ để hạn chế hiện tượng
mòn bánh xe khi quay vòng. Nếu xét 4 bánh ơ tơ là vật rắn riêng
biệt. Thì để ơ tơ quay vịng 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 hồn tồn
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.
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 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.Việc quay vòng xe cơ giới hiện nay có thể được thực
hiện bằng các phương pháp sau đây:
- Xoay các bánh dẫn hướng
- Truyền các momen quay có trị số khác nhau đến các
bánh xe chủ động ở bên trái và bên phải.
- Kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên.
3


Phương pháp quay các bánh xe dẫn hướng để quay vòng xe cơ
giới được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Phương pháp thay đổi
hướng momen ở các bánh xe chủ động thường áp dụng cho các
loại xe cơ giới bánh xích. Đối với xe bánh xích, có thể kết hợp việc
truyền momen khác nhau đến các bánh chủ động ở hai bên của
xe với việc hãm các bánh xe phía gần tâm quay vịng để quay
vịng trên diện tích rất nhỏ, thậm chí có thể quay vịng xe tại chỗ.
Phương pháp quay vòng bằng cách kết hợp quay bánh dẫn hướng
và thay đổi momen kéo các bánh chủ động đơi khi được sử dụng

cho loại xe chăm sóc cây trồng với u cầu quay vịng trên một
diện tích rất nhỏ.

Hình 2.1 Điều khiển quỹ đạo xoay vịng của xe cơ giới
2.2.2

Phân loại hệ thống lái

a. Hệ thống lái 2 bánh dẫn hướng
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.

4


Cấu tạo:

Hình 2.2 Hệ thống lái 2 bánh phía trước
1 - Vành tay lái, 2 - Trục lái, 3 - Hộp số lái, 4 - Dẫn động lái
Nguyên lý làm việc :
Khi muốn quay xe sang trái hoặc phải thì người lái phải xoay vành
tay lái 1 sang trái hoặc phải truyền chuyển động đến trục lái 2,
đầu cuối của trục lái được liên kết với đầu vào của hộp số lái 3
bằng khớp các đăng. Đầu ra của hộp số lái được nối với thanh lắc,
hộp số lái sẽ biến chuyển động xoay tròn của trục lái thành
chuyển động tịnh tiến của thanh lắc.thanh lắc truyền chuyển
động cho dẫn động lái 4 và làm cho hai bánh xe dẫn hướng quay
sang trái hoặc phải.

b. Hệ thống lái 4 bánh dẫn hướng
Khái niệm:
Hệ thống lái 4 bánh là hệ thống lái cho phép tác động lên cả hai
bánh xe trước và hai bánh xe sau khi người lái quay vành tay lái
để chuyển hướng chuyển động của xe.
Cấu tạo:

5


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 lực
truyền ra cầu sau là một bánh răng ăn khớp với thanh răng của cơ
cấu 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 bánh
răng hành tinh đặt lệch trục và cho phép bánh răng quay trơn
trên nó. Bánh răng ăn khớp với thanh răng ngoại luân, đứng yên
trên cung vỏ cơ cấu lái, trên bánh răng này bố trí trục AA. Con
trượt quay trơn trục AA và trượt trên máng trượt. Máng trượt chỉ
tiếp 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 nhỏ
vào các bánh xe trước và sau quay cùng chiều. Khi ra vào chỗ đỗ
6


quay ngoặc góc quay vành lái có thể lớn và tốc độ chuyển động

của xe thấp. Bánh xe trước và sau quay ngược chiều. Khi trục chủ
động quay thì bánh răng hành tinh được ăn khớp với bánh răng
ngoại luân, trục AA lúc đầu chuyển động sang phải sau đó sang
trái. Giá trị lớn nhất khi bánh xe quay cùng chiều là 17 độ, sau đó
giảm dần. Khi trục chủ động tiếp tục quay theo chiều cũ, trục AA
dịch lên trên đảo chiều đẩy bánh xe sau quay ngược chiều. Sự đảo
chiều quay xảy ra ứng với góc quay vành tay lái là 120 độ. Khi góc
quay vành xe trước đạt 35 độ thì các bánh xe sau quay một góc là
- 5 độ.

Hình 2.4 Sơ đồ ngun 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 (khơng có trợ lực):
Hệ thống lái cơ học loại trục vít - bánh vít:
Cấu tạo:
1 - Vơ lăng hay vành tay lái, 2 - Trục lái, 3 - Trục vít, 4 - Bánh vít
dạng hình quạt, 5 - Địn quay đứng, 6 - Thanh kéo dọc, 7 - Đòn
quay ngang, 8 - Mặt bích, 9 - Thanh nối, 10 - Thanh ngang 11 7


Cầu trước hay dầm đỡ, 12 - Trục đứng, 13 - Trục hay ngõng trục
của bánh xe dẫn hướng
Hệ thống lái cơ học loại trục vít - bánh vít, dạng bánh răng hình
quạt, gồm có vành tay lái hay vơ lăng 1 cố định với trục lái 2. Trục
lái được lồng hay đặt trong ống lái và nối với cơ cấu lái hay bộ
truyền lực chính, loại trục vít 3 và bánh vít, dạng bánh răng hình
quạt 4. Trục của bánh răng hình quạt cố định với địn quay đứng
5, thanh kéo dọc 6 nối bản lề với đòn quay đứng 5 và địn quay
ngang 7. Mặt bích 8 và trục hay ngõng trục của bánh xe dẫn

hướng 13 quay xung quanh trục đứng 12, đồng thời nối cố định
với thanh nối 9, thanh ngang 10 và dầm đỡ hay cầu trước 11.
Nguyên lý làm việc:
Khi thay đổi hướng chuyển động của ơtơ, giả sử quay vịng sang
bên phải, người lái phải quay vô lăng hay vành tay lái 1 theo
chiều kim đồng hồ, qua cơ cấu lái (trục vít 3 và bánh răng hình
quạt 4), địn quay 5, thanh kéo dọc 6, địn quay ngang 7, làm cho
mặt bích 8 và trục của bánh xe 13 ở bên trái quay quanh trục
đứng 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 của
bánh xe dẫn hướng bên phải cũng theo chiều quay của vô lăng.

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

8


Cấu tạo:

Hình 2.5 Hệ thống lái cơ học loại thanh răng – bánh răng
1 - Vô lăng, 2 - Trục lái, 3 - Cơ cấu lái, 4 - Thanh kéo, 5 - Tay đòn, 6
- Trục (trụ) đứng, 7 - Trục hay ngõng trục, 8 - Bánh xe dẫn hướng
Nguyên lý hoạt động:
Khi thay đổi hướng chuyển động của ôtô, giả sử quay vòng sang
bên trái, người lái phải quay vành tay lái hay vô lăng 1 theo chiều
mũi tên hay ngược chiều kim đồng hồ, qua cơ cấu lái 3, thanh kéo
4 và tay đòn 5, làm cho trục 7 của bánh xe dẫn hướng 8 ở bên trái
quay xung quanh trục đứng 6 theo chiều quay của vô lăng, đồng
thời qua thanh kéo 4 phẩy, tay đòn 5 phẩy làm cho trục 7 phẩy
của bánh xe dẫn hướng bên phải 8 phẩy cũng quay xung quanh

trục đứng 6 phẩy theo chiều quay của vô lăng hay bánh xe dẫn
hướng 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 hệ
thống lái trợ lực sẽ mang lại những lợi ích sau đây:
9


+ Giảm nhẹ cường độ lao động của người lái vì để quay vịng xe,
người Lái chỉ cần tác động lên vành tay lái một momen nhỏ hơn
so với trường hợp hệ thống lái khơng có trợ lực.
+ Nâng cao tính an tồn trong trườngg hợp có sự cố ở bánh xe
(như nổ lốp, bánh xe non hơi, vv) vì trong những trường hợp như
vậy việc điều khiển xe sẽ khơng q khó khăn như trường hợp
khơng 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 khơng dùng điện tử gồm có :
trục 3 có ba van hay pittông trượt 13, 20, và 23 dùng để đóng mở
các lỗ dẫn dầu 14, 15 và 16 ở cạnh xilanh 4.Xilanh lực 8 với
pittông 9. Bơm 1, thùng dầu hay chất lỏng 24, cơ cấu lái 18 có
địn 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 dầu
hay ống dẫn dầu 2, 10, 11 và 17.
Nguyên lý hoạt động:
Khi thay đổi hướng chuyển động của ôtô giả sử quay vòng sang
trái, người lái xe phải quay vô lăng 19 sang trái hay ngược chiều

quay của kim đồng hồ, qua cơ cấu lái 18 có địn 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, cịn pittơng 23 lại mở lỗ
dầu 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 cho
bánh xe dẫn hướng 7 quay sang trái, đồng thời qua thanh nối 6,
làm cho xilanh 4 cũng dịch chuyển lên trên.Dầu ở buồng A (trong
10


xi lanh 8) bị ép, theo ống dẫn 11 vào buồng H (trong xilanh 4) rồi
theo lỗ 15, ống dẫn 17 trở về thùng dầu 24.
Khi cần lái vòng sang bên phải người lái xe phải quay vành tay lái
hay vơ lăng theo chiều ngược lại. Lúc này trình tự xảy ra tương tự
như trên nhưng dầu sẽ đi từ thùng dầu, qua bơm, ống dẫn 2, lỗ 16
vào buồng E của xilanh 4 rồi theo ống dẫn 11 vào buồng A của
xilanh 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 - Xilanh
hay thân van, 5, 22 - Lỗ thông dẫn dầu, 6, 21 - Thanh nối, 7 Bánh xe dẫn hướng, 8 - Xilanh, 9 - Pittơng, 12 - Lị xo, 13, 20, 23
- Van hay pittông trượt cố định trên trục, 3, 14, 15, 16 - Lỗ dẫn
dầu, 18 - Cơ cấu lái, 19 - Vành tay lái, 24 - Thùng dầu.
g. Bộ trợ lực lái loại khí
Cấu tạo:

11


Hình 2.6 Bộ trợ lực lái loại khí

1 - Xilanh; 2 - Pittông ; 3, 7, 15 - Đường dẫn khí; 4 - Bình chứa
khí; 5 - Máy nén khí; 6 - Đồng hồ đo áp suất khí; 8, 14 - Lỗ thơng
với khí trời; 9, 13 - Van kép; 10 - Địn ngang đóng mở van kép; 11
- Địn 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 của
pittơng; 22 - Thanh(địn) kéo dọc; 23 - Đòn ngang; 24 Cam hay
ngõng 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 tơ giả sử quay vịng sang
bên trái, người lái xe phải xoay vành tay lái hay vô lăng 16 (theo
chiều 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
12


địn 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 theo
đường 3 tới khoang D của xilanh 1, đẩy pttông 2 sang trái, qua
cần 21, thanh 12, thanh kéo dọc 22, đòn quay ngang 23, cam
hay ngõng trục 24 làm cho bánh xe dẫn hướng 25 quay sang trái.
Lúc này khoang E của xilanh 1 vẫn được thơng với khí trời nhờ
đường 15, buồng B phẩy, buồng C phẩy và lỗ 14.
Khi cần vòng xe sang phải,

thì phải xoay vơ lăng theo chiều

ngược lại và trình tự quá trình xảy ra tương tự nhưng van kép 9
đóng đường dẫn khí từ buồng A sang buồng B,

đồng thời nối

thông khoang D, buồng B và buồng C với khí trời. Van kép 13 đi
xuống 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 lại
quay 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 đầu
tiên 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. Trong
Column EPS, động cơ được lắp ở cột lái và dẫn động trục lái trực
tiếp. Ưu điểm của nó là kết cấu đơn giản và giá thành rẻ. Vì động
cơ được đặt bên trong bảng điều khiển, nó khơng phải chịu nước
và nhiệt độ khắc nghiệt, do đó chi phí sản xuất có thể được hạ
thấp hơn nữa.
Nhược điểm, EPS cột lái khét tiếng với cảm giác tê liệt, vì việc
kết nối trực tiếp động cơ với cột lái làm tăng ma sát cơ học. Hơn
13


nữa, vì động cơ được lắp ở đầu trục lái, nên khớp nối của nó phải
được tăng cường để tránh bị xoắn bởi mô - men xoắn của động cơ
điện. Điều này làm tăng qn tính, ma sát từ đó tê liệt hơn. Tải
trọng cầu trước càng nặng thì vấn đề này càng trở nên nghiêm
trọng. Vì những lý do này, EPS cột lái thường được dành cho

những 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 vào
trục bánh răng lái sơ cấp. EPS thanh răng đơn có lực động cơ tác
dụng trực tiếp lên răng trên thanh răng. Nó sẽ cho cảm giác tốt
hơn loại EPS cột lái, nhưng nó có một nhược điểm nghiêm trọng:
14


do động cơ nằm ngay phía trước bàn đạp, trong trường hợp va
chạm 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 an
tồn này, nhiều nhà sản xuất đã chuyển sang hệ thống thanh
răng 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 vào
thanh răng. Động cơ điện dẫn động hàng răng bổ sung này. Vì
động cơ được lắp cách xa cột lái nên nguy cơ bị thương ở chân khi

15


va chạm có thể giảm đáng kể. Hơn nữa, bằng cách tách động cơ
khỏi cột lái, cảm giác lái có thể được cải thiện.
EPS thanh răng kép sản xuất hàng loạt đầu tiên được ZF phát

triển 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 khơng 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

16


Trợ lực lái điện trục song song (Parallel Axis EPS) đắt hơn tất cả
các loại trên, nhưng nó cũng mạnh mẽ và chính xác hơn, do đó nó
được sử dụng rộng rãi cho các xe hạng sang cỡ lớn, xe cao cấp
nhấn mạnh tính năng động học cũng như xe thể thao, bao gồm cả
Porsche 991.
Động cơ điện được lắp song song với thước lái. Nó dẫn động
thước lái thơng 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 trục
qua nhiều viên bi chạy quanh các rãnh trên thước lái. Khi các viên
bi thoát ra từ một đầu, chúng tuần hồn trở lại phía trước thơng
qua một kênh đặc biệt. Cấu tạo như vậy tương tự như hệ thống lái
bi tuần hồn thơng thường. Nhờ các viên bi này, ma sát được giữ
ở mức tối thiểu. Càng ít ma sát được thêm vào hệ thống, thì thơng
tin 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
17

hộp số step - down, động cơ có thể được điều khiển chính xác
hơn.
2.3.2

Hệ thống lái trợ lực điện là gì?

Hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering - EPS) hay còn
gọi là Trợ lực lái dẫn động bằng động cơ (Motor - Driven Power
Steering - MDPS) sử dụng động cơ điện để hỗ trợ người lái xe khi
đánh 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 lái
trợ lực điện EPS có nhiệm vụ tạo ra lực bổ trợ tác dụng lên cơ cấu
dẫn 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 động
của xe cao.
Đồng hành cùng với trợ lực lái điện là hệ thống trợ lực lái thủy
lực HPS, cho tới nay hệ thống trợ lực lái điện tử (điều khiển điện
tử) 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 chỉ
mang đến cho người lái một cảm giác lái thoải mái, an tồn mà
cịn giúp giảm được mức tiêu hao nhiên liệu và đặc biệt là dễ
dàng sửa chữa khi hư hỏng.

18


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 mơ tơ trợ lực lái.
Điều khiển bù qn 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 mơ tơ dựa trên cường độ dịng
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 dịng điện vào để tránh tình trạng mơ tơ hoặc ECU bị q
nhiệt
Ngồi 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
19


cảm giác an toàn và ổn định cho xe. Mặc dù, những thương hiệu xe sang như
Mercedes - Benz, Audi hay BMW đều đã áp dụng EPS từ trước đây, Toyota mới
phổ biến và chuyển từ trợ lực lái thủy lực (Cơ khí) sang trợ lực lái điện trên hầu hết
các mẫu Sedan và Camry. Tuy vậy, trợ lực lái điện EPS trên Toyota rất được lòng
khách hàng. Bởi lẽ, do hoạt động theo cơ cấu điện tử nên được kết nối với cảm
biến tốc độ, cảm biến trượt ở bánh xe, cảm biến va chạm và con quay hồi chuyển
để điều chỉnh lực vơ - lăng phù hợp. Chính vì thế, khi xe di chuyển chậm hay vào
bãi 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 mơ hình hệ
thống lái trợ lực điện vẫn có những hạn chế giống như hệ thống lái điều khiển thủy

lực khi ở tốc độ rất cao đang được các nhà nghiên cứu đưa ra các phương án khắc
phục. Nhưng thông thường, đối với hệ thống EPS này đã có đầy đủ tính năng dự
phịng vơ cùng an tồn, đảm bảo cho người lái

20


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 tốc
được tích hợp trong hộp số lái để tạo ra mô - men xoắn hỗ trợ, nhằm hỗ trợ nỗ lực
đánh 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 q trình lái khi cần hỗ trợ
mơ - men xoắn. Kết quả là, hệ thống EPS không tiêu thụ bất kỳ năng lượng nào
trong 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 trên
yêu 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

21


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 hiện
một nhiệm vụ riêng biệt, đồng thời liên kết chặt chẽ với nhau để
hoạt động như một thể thống nhất.

22


Hình 3.13 Kết cấu hệ thống EPS
3.2.1

Cảm biến mơ men

Hình 3.14 Cảm biến mô men
23


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 ngồi

*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. Cảm
biến mơ - men xoắn trợ lực lái được tích hợp sẵn trên thanh răng và cụm bánh răng
trợ lực lái. Một nam châm đa cực được gắn trên trục đầu vào, và một cái vòng kẹp
được gắn trên bánh răng. Trục đầu vào và bánh răng được nối với nhau bằng thanh
xoắn. Một cụm vịng hội tụ từ tính được đặt bên ngồi kẹp.
Chức năng:

Cảm biến mơ men có tác dụng đo mơ men đánh lái để gửi tín hiệu về hộp điều
khiển. Khi hoạt động, cảm biến phát hiện sự xoắn, tính tốn tác dụng lên thanh
xoắn nhờ vào sự thay đổi điện áp trên đó và đưa tín hiệu điện áp đó về EPS ECU.
Cụm vịng hội tụ từ gồm 2 cảm biến Hall đặt đối diện nhau. Hệ thống phát hiện
hướng 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 từ
thông dựa trên dịch chuyển tương đối của nam châm đa cực và cái vịng kẹp, khi
đó ECU trợ lực lái giám sát mơ - men xoắn trợ lực lái tín hiệu cảm biến xuất ra bởi
2 cảm biến Hall để phát hiện sự cố.

24


3.2.2

Mơ - tơ điện DC

Hình 3.15 Mơ 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

*5

Puly nhỏ

*6

Dây đay

*7

Puly lớn

-

*a

-

Cấu tạo:
Mô tơ điện DC sử dụng động cơ không chổi than có qn tính thấp,
độ ồn thấp, cơng 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 độ
tin cậy và độ bền.

Chức năng:

25