Đồ án Hệ Thống Lái điện Trên Xe Kia Morning - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (85 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Cơ khí - Chế tạo máy

Đồ án hệ thống lái điện trên xe kia Morning

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.37 MB, 85 trang )

Đồ Án Tốt NghiệpLỜI NÓI ĐẦUNgày nay, thế giới đang bắt đầu bước vào cuộc cách mạng khoa học công nghệ lầnthứ 4, với sự phát triển của công nghệ viễn thông, điện tử, Internet kết nối vạn vật (IoT) .Không nằm ngoài sự phát triển đó, ngành Công nghiệp Ô Tô cũng không ngừng ứngdụng các tiến bộ khoa học và công nghệ để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao hơn củakhách hàng. Các hệ thống ngày càng được nâng cấp và cải tiến tối ưu hơn, Hệ thống láiôtô là một ví dụ điển hình.Với chức năng chính điều khiển hướng chuyển động của ô tô, cùng như đảm bảotính năng ổn định chuyển động thẳng, quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Hệ thống lái cóảnh hưởng rất lớn đến an toàn và quỹ đạo chuyển động của ô tô. Đặc biệt khi xe chạy ởcó tốc độ cao. Do đó các nhà sản xuất ô tô đang không ngừng cải tiến hệ thống lái đểnâng cao các tính năng của nó.Xuất phát từ nhu cầu học tập, nghiên cứu và tìm hiểu các hệ thống trên ô tô,em đượcgiao đề tài “ Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Lái Trợ Lực Điện Trên Xe Ô tô Du Lịch5 Chỗ”. Hệ thống lái điện giúp cải thiện được tính năng an toàn, và giảm được mệt mỏicho lái xe. Tuy nhiên, Đây là đề tài khá rộng liên quan để nhiều lĩnh vực cơ khí, điệntử….. đòi hỏi thời gian, cũng như quá trình thực nghiệm trong thời gian dài. Vậy nên, emrất mọng nhân được ý kiến, góp ý của các thầy và các bạn sinh viên để đề tài ngày cànghoàn thiện hơn. Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa, bộmôn, thầy giáo chủ nhiệm, đặc biệt là thầy th.s Chu Văn Huỳnh đã tận tình hướng dẫn emhoàn thành đồ án này.Sinh viên thực hiên:Nguyễn Văn ĐộSvth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT021Đồ Án Tốt NghiệpMỤC LỤCLời nói đầu......................................................................................................…………..1CHƯƠNG 1.............................................................................................2TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI.....................................................21.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại........................................................................2CHƯƠNG 2...........................................................................................25LƯA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.............................................252.1 Bản Thông số kỹ thuật của xe tham khảo................................................252.2 Lưa chọn phương án thiết kế của cơ cấu lái..............................................262.4 Lưa chọn phương án thiết kế tình toán trợ lực lái....................................33CHƯƠNG 3...........................................................................................37TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI.......................................373.1. Đặc điểm kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống đã lựa chọn.....373.2. Kiểm tra động học quay vòng của hình thang lái:...................................413.3. Xác định mômen cản quay vòng taị chỗ...................................................473.4 Xác định chiều dài thanh răng:..................................................................503.5. Tính toán bộ truyền cơ cấu lái:..................................................................503.6. Tính bền dẫn động lái.................................................................................573.7. Tính toán trợ lực.........................................................................................603.8. Đặc điểm sửa chữa bảo dưỡng phần trợ lực lái điện...............................69CHƯƠNG 4...........................................................................................75MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORK 2016................................................................................................................754.2 Đồ họa 3D hệ thông lái trợ lực điện...........................................................78KẾT LUẬN............................................................................................84TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................85CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁINgày nay ô tô được sử dụng ở tốc độ cao,nên vấn đề an toàn khi chuyển động ngàycàng được quan tâm nhiều hơn. Trong cấu tạo ôtô, hai hệ thống được coi là quan trọngnhất đảm bảo an toàn chuyển động là hệ thống lái và hệ thống phanh.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại1.1.1 Nhiệm vụHệ thống lái có nhiệm vụ điều khiển hướng chuyển động của ô tô bằng cách quaybánh xe dẫn hướng thông qua tác động quay vành lái của người điều khiển. Ngoài ra hệthống lái còn có nhiệm vụ giữ cho xe chuyển động thẳng ổn định nhờ khả năng tự trả lái.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT022Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống láiHình.1.1 Cách bố trí các bộ phận của hệ thống lái trên xe.Hệ thống lái gồm : cơ cấu lái và hệ dẫn động lái.+ Cơ cấu lái: Thực chất là bộ giảm tốc để đảm bảo tăng mô men điều khiển hướngchuyển động của người lái đến bánh xe dẫn hướng và có nhiêm vụ truyền và thay đổihướng của lực của trục lái+ Hệ dẫn động lái: gồm vành lái,các đòn dẫn động cơ cấu lái và các đòn dẫn động từcơ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng, hình thang lái. Có nhiệm vụ truyền lực từ vành láivà từ cơ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT023Đồ Án Tốt Nghiệp1.1.2 Yêu CầuĐảm bảo động lực học chuyển động và quay vòng của xe : Đảm bảo ổn định bánh xedẫn hướng, các bánh xe dẫn hướng sau khi thực hiện quay vòng cần có khả năng tự độngquay về trạng thái chuyển động thẳngĐảm bảo động lực học chuyển động và quay vòng của xe: mô men cản lớn thì lựcđiều khiển phải lớn và ngược lại.Hiệu suất thuận.Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống. Hiệu suấtthuận càng cao thì lái càng nhẹ. Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu suất thuậncao, thường chọn η = 0,65.Hiệu suất nghịch.Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lên trục lái. Nếuhiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển động của ôtô sẽkhông truyền đến bánh lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái. Đây làmột tính chất rất quí của cơ cấu lái. Nhưng không thể đưa hiệu suất nghịch xuống thấpquá vì khi đó bánh lái xẽ không tự trả lại được về vị trí ban đầu dưới tác dụng của mômenổn định. Bởi vậy để đảm bảo khả năng tự trả bánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban đầu vàđể hạn chế các va đập từ đường tác dụng lên hệ thống lái trongmột phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái được thiết kế với một hiệu suất nghịch nhất định,thường lấy η = 0,5.Đảm bảo sự bố trí của hệ thống: cách bố trí không được quá phức tạp, cồng kềnh, vàgiá thành của hệ thống không quá cao, làm việc ổn định, độ tin cậy và tuổi thọ làm việccao1.1.3 Phân loạiCó nhiều cách để phân loại hệ thống lái, tùy tường phương pháp mà có cách phân loại hệthống khác nhau, có các cách phân loại sau:•Theo cách bố trí vô lăng.Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (theo chiều chuyển động của ôtô) đượcdùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên phải như ở Việt nam và một số cácnước khác.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT024Đồ Án Tốt NghiệpHệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (theo chiều chuyển động của ôtô) đượcdùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên trái như ở Anh, Nhật, Thuỵ Điển...• Theo số lượng cầu dẫn hướng.Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước.Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau.Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu.• Theo kết cấu của cơ cấu lái.Cơ cấu lái loại trục vít - bánh vít.Cơ cấu lái loại trục vít - cung răng.Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn.Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay.Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, êcu, cung răng).Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng.• Theo đặc tính truyền lực.Hệ thống lái cơ khí.Hệ thống lái có trợ lực.1.2 Các hệ thống lái thông dung trên Ô TÔHầu hết các ô tô hiện nay đều sử dụng hệ thống lái có trợ lực lái1.2.1 Vai trò của trợ lực láiTrợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người lái,giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài. Đặc biệt trên xe có tốc độ cao, trợ lực láicòn nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe như nổ lốp, hếtkhí nén trong lốp và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái.Để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp bảnrộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường. Kết quả là cần một lực lái lớnhơn. Lực lái có thể giảm bằng cách tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái. Tuy nhiên việc đó lạiđòi hỏi phải quay vành lái nhiều hơn khi xe quay vòng dẫn đến không thể thực hiện đượcviệc vòng ngoặt gấp.Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi vẫn chỉ cần lựclái nhỏ, cần phải có trợ lực lái.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT025Đồ Án Tốt NghiệpYêu cầu cơ bản đối với trợ lực lái:- Đảm bảo tính tùy động- Trợ lực lái phải có lực điều khiển trên vành tay lái đủ nhỏ để giảm cường độ laođộng nhưng cũng đủ gây cảm giác điều khiển cho người lái.- Khi hệ thống trợ lực lái hỏng thì hệ thống lái vẫn điều khiển được như hệ thống láicơ khí thông thường;- Kết cấu hệ thống trợ lực phải đơn giản, dễ chăm sóc bảo dưỡng, sửa chữa.1.2.2 Phân loại trợ lực láiCác hệ thống lái có trợ lực được tổng kết tại bảng 1 và chia thành 2 nhóm chính:+ Nhóm trợ lực thủy lực đơn thuần( HPS)+ Nhóm trợ lực có điều khiển điện – điện tửCác phương pháp điều khiển nêu trên có thể được mô tả tóm tắt như sau:Phương pháp điều khiển lưu lượng( Flow Control Method):Trong phương pháp này van điện từ Solenoid được đặt tại vị trí cửa ra của bơm đểmở 1 đường dầu đi tắt về đường hồi dầu. Bộ điều khiển điện tử sẽ điều chỉnh van điện từsolenoid mở khi ôtô chạy ở tốc độ cao để giảm lưu lượng của bơm cấp đến van trợ lực vàxilanh trợ lực. Điều này làm tăng lực lái. Bằng việc giảm độ cản của mạch giữa bơm vàxilanh trợ lực, yêu cầu về trợ lực sẽ giảm.Dòng dầu thủy lực được đưa tới xilanh trợ lực sẽ giảm khi lái ở tốc độ cao và vậyđối với phương pháp này, lượng tỉ lệ phản hồi và lực phản lái sẽ cân bằng tại điểm cânbằngPhương pháp điều khiển mạch tách qua xilanh trợ lực(Cylinder Bypass ControlMethod):Trong phương pháp này một van điện và một mạch rẽ sẽ được thiết lập hai khoangcửa xilanh trợ lực. Thời gian mở van sẽ được kéo dài bởi bộ điều khiển điện tử cho phùhợp với việc tăng tốc độ ôtô. Như vậy sẽ giảm được áp suất dầu trong xilanh trợ lực vàtăng hiệu quả lái. Giống như phương pháp điều khiển lưu lượng hệ thống này cũng đạtđược điểm cân bằng giữa lượng phản hồi lái và lực phản lái.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT026Đồ Án Tốt NghiệpPhương pháp điều khiển đặc tính van(Valve Characteristics Control Method):Trong phương pháp này áp suất điều khiển bị giới hạn bởi cơ cấu van xoay tức làđiều khiển lượng và áp suất của dầu cung cấp cho xi lanh trợ lực được chia thành phầnthứ hai, phần thứ ba. Còn phần thứ tư được điều khiển bởi tín hiệu Mô tơ điều khiểndòng dầu giữa phần thứ hai và phần thứ ba của van. Hiệu quả lái được điều khiển bằngcách phát hiện ra những biến đổi điều khiển của phần thứ tư để biến đổi tỉ lệ trợ lực. Docấu trúc hệ thống đơn giản và dòng dầu được cung cấp hiệu quả từ bơm đến xilanh trợlực, hệ thống này thể hiện lượng phản hồi tốt. Khi dòng điện cấp cho van điện từ là 0,3Avan sẽ mở hết cỡ và rất phù hợp với chạy xe tốc độ cao.Phương pháp điều khiển phản lực dầu ( Hydraulic Reaction Force Method):Trong phương pháp này hiệu quả lái được điều khiển bởi cơ cấu phản lực dầu, nóđược lắp trên van xoay( van trợ lực). Van điều khiển phản lực dầu làm tăng áp suất dầucấp cho khoang phản lực phù hợp với tốc độ xe.Phương pháp điều khiển bằng dòng điện và điện áp:Trong phương pháp này dùng mô tơ điện một chiều để tạo mômen trợ lực cho HTL.Nhờ vào các cảm biến mà quyết định được công suất mô tơ trợ lực.1.2.3 Khái quát hệ thống lái trợ lực thủy lưc.Hệ thống gồm 3 phần chính: bơm trợ lực(bơm cánh gạt), van điều khiển, xy lanh lực.Van điều khiển gồm 3 loại: kiểu van cánh, kiểu van ống, kiểu van quay.Hình 1.2 là sơ đồ cấu tạo hệ thống lái trợ lực thuỷ lực.Van điều khiểnHình 1.2 Hệ thống lai trợ lực thủy lựcSvth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT027Đồ Án Tốt NghiệpNgyên lý làm việc.Hình 1.3 là sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lực dầu.Van điềuHình 1.3 - Sơ đồ nguyên lýKhi ta xoay vành lái tác động làm van điều khiển xoay, van đã phân phối dầu đến xy lanhlực nhờ áp suất dầu do bơm trợ lưc mà xy lanh đã trợ lưc cho người lái.+ Trạng thái quay vòng trái: khi ta xoay vành lái sang trái van điều khiển cấp dầu đếnkhoang trái của xy lanh áp suất dầu trợ lực đẩy thanh răng sang phải, dầu khoang phảiđược hồi về bình chứa. Với góc quay của vành lái càng lớn van phân phối dầu đến xylanh càng nhiều dẫn đến trợ lực càng nhiều do áp suất dầu tăng.+ Với trạng thái quay vòng phải sẽ ngươc lại với quay vòng trái dầu được van phân phốicấp tới khoang bên phải của xy lanh và thanh răng được đẩy sang trái.+ Trạng thái đi thẳng: van phân phối ở vị trí trung gian lúc này áp suất dầu ở hai khoangxy lanh là như nhau vì vậy lực tác dụng lên thanh răng bị triệt tiêu.Như vậy hệ thống làm việc dựa vào 1 thông số mô men trục lái vì vậy ta có các ưu nhượcđiểm của hệ thống là như sau:Ưu nhược điểm của hệ thống+Ưu điểm:- Giúp người lái điều khiển nhẹ nhàng hơn so vơí hệ thống lái không có trợ lực vì cóthêm trợ lực tác động của xy lanh lực lên thanh răng do áp suất dầu của bơm trợ lưc gâyra.- Là cơ cấu an toàn khi xe bị nổ lốp hoặc xì hơi.- Kết cấu đơn giản so với hệ thống trợ lực khác: trợ lưc khí nén và trợ lực điện.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT028Đồ Án Tốt Nghiệp- Làm việc tin cậy có độ bền cao, chịu được va đập nhẹ.+ Nhược điểm:- áp suất dầu được tạo ra từ bơm dầu mà bơm dầu lại đươc dẫn động từ trục khuỷu củađộng cơ và bơm dầu luôn luôn hoạt động trong suôt quá trình xe chạy vì vậy làm tốncông suất của động cơ thưòng xuyên.- Hệ thống cần độ kín khít cao, nên thường xuyên phải kiểm tra sự dò dỉ dầu của hệthống.- Kết cấu đơn giản nhưng hệ thống cồng kềnh dẫn đến tăng khối lượng của hệ thống.- Làm việc ồn do tiếng kêu của bơm dầu và dầu chảy qua các đường ống và van và dầulà chất thải ô nhiễm gây ô nhiễm môi trường.Hạn chế.Mới chỉ đáp ứng được công dụng trợ lực cho người lái giúp người lái điều khiển nhẹnhàng nên hệ thống trợ lực dầu còn nhiều hạn chế sau đây:+ Hệ thống làm việc theo 2 thông số là mô men và góc quay trục lái do người điều khiểntác dụng nên chỉ đáp ứng được mặt trợ lực mà chưa đáp ứng được tỉ số truyền lực thayđổi theo tốc độ của xe.+ Về mặt tỉ số truyền góc bị hạn chế rất lớn đó là ở tốc độ thấp cần tỉ số truyền thấp đểngười lái quay vòng hiệu quả: người điều khiển phải quay vành lái ít và ở tốc độ cao cầncó tỉ số truyền cao vì lúc này mức phản ứng của xe rất nhạy nhưng hê thống chưa đápứng được.+ Khi quay vòng ngoặt người điều khiển vẫn phải đánh tay lái khá nhiều vòng.+ Khi hệ thống trợ lực hỏng lực điều khiển nặng hơn hệ thống không có trợ lực.1.2.4 Khái quát hệ thống lái trợ lực điện điều khiển điệnĐặc điểm của hệ thống lái trợ lực điện:Hình 1.4 là Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điệnCác bộ phận của phần trợ lực điện gồm các bộ phận sau: cảm biến mô men , mô tơ điên 1chiều, ECU, cảm biến tốc độ ô tô, và các dây điện+ Cảm biến mô men có nhiệm vụ xác định mô men trên trục lái do người lái tác dụngthông qua vành lá, từ đó gửi tín hiệu nàyđến ECU.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT029Đồ Án Tốt NghiệpCảm biếnvận tốc xeHình 1.4 -Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điện+ Motor điện 1 chiều:Hình 1.5 thể hiện Motor và bộ truyền trục vít - bánh víHình 1.5 - Motor và bộ truyền trục vít – bánh víTrên hình 1.5 ta có motor điện được dẫn động từ ECU. Motor truyền mô men qua khớpnối sang trục vít sang bánh vít bắt trên trục lái.+ ECU là bộ phận điều khiển. ECU nhận tín hiệu từ cảm biến mô men và cảm biến tốc độxe từ đó tính toán mô men cần trơ lực từ đó điều khiển motor điện.+ Cảm biến tốc độ xe có nhiệm vụ đưa tín hiệu tốc độ của ô tô tới ECUCấu tạo và nguyên lý làm việc của EPSTùy thuộc vào vị trí đặt hộp giảm tốc có 2 kiểu trợ lực điện: Kiểu thứ nhất, hộpgiảm tốc đặt trực tiếp trên trục lái ngay dưới vành lái. Kiểu thứ hai, hộp giảm tốc đượctích hợp vào cơ cấu lái (trong trường hợp này cơ cấu lái thường là loại bánh răng – thanhrăng và đặt trực tiếp trên thanh lái ngang).Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0210Đồ Án Tốt Nghiệp•Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 1Trong hệ thống trợ lực lái kiểu này được sử dụng trên xe Kia Mornig, 2009, ToyotaVioss 2008 có một môtơ điện trợ lực cùng cơ cấu giảm tốc trục vít- bánh vít được bố trí ởtrục lái chính. Tại đây cũng bố trí cảm biến mômen lái. Cạnh đó là bộ điều khiển điện tửcủa trợ lực lái điện (EPS ECU).Hình 1.6 Trợ lực lái điện với moto trợ lực trên trục lái1- moto; 2- cảm biến mômen; 3- trục lái; 4- trục vít - bánh vít; 5- cơ cấu láitrục răng - thanh răng; 6- ly hợp điện từHình 1.7 Hộp giảm tốc dùng cho trợ lực lái kiểu 11-vòng bi; 2- trục vít; 3- vỏ trục lái; 4- khớp nối; 5- roto; 6- stator; 7- trụcmôtơ; 8- trục lái chính; 9- bánh vítSvth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0211Đồ Án Tốt NghiệpSơ đồ khối nguyên lý của hệ thống thể hiện trên hình 1.8.Hệ thống được điều khiển theo sơ đồ tổng quát hình 1.8 trên đó có thể nhận thấycác tín hiệu đầu vào của EPS ECU gồm 4 nhóm tín hiệu chính:Hình 1.8 Sơ đồ trợ lực lái kiểu 1Tín hiệu cảm biến mô men số 1;B- Tín hiệu cảm biến mô men số2; 1- Giắcnối đa năng số 1; 2- Giắc nối đa năng số 2; 3- Táp lô; 4- ABS+TRC ECU;5- Cảm biến tốc độ ô tô; 6- ECU Mô tơ ; 7- Cảm biến vị trí trục khuỷu; 8Đèn báo; 9- Mô tơ trợ lực;10- EPS ECU; 11- Giắc kết nối dữ liệu số 1; 12Giắc kết nối dữ liệu số 21- Nhóm tín hiệu (2 hoặc 4 tín hiệu) từ cảm biến mômen lái2- Tín hiệu vận tốc chuyển động ô tô có thể gửi trực tiếp về EPS ECU hoặc thôngqua ECU truyền lực và mạng điều khiển vùng ( CAN – Controller Area Network)và các giắc nối truyền tới EPS ECU.3- Tín hiệu tốc độ mô tơ ( xung biểu diễn số vòng quay trục khuỷu ne từ cảm biếntrục khuỷu) thông qua ECU động cơ và mạng CAN truyền tới EPS ECU.4- Nhóm dữ liệu cài đặt và tra cứu thông qua giắc kết nối dữ liệu DLC3 (Data LinkConnector) để truy nhập các thông tin cài đặt và tra cứu thông tin làm việc của hệthống và báo lỗi hệ thống.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0212Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.9.Bố trí các cụm và Taplô thể hiện đèn báo lỗi P/S1- Đèn báo; 2-EPS ECU; 3- ECU Mô tơ ; 4- Bảng táp lô;5- Trục lái(cảm biến mômen, Mô tơ điện 1 chiều,cơ cấu giảm tốc);6- ECU điều khiển trượtNhững sự cố trong quá trình vận hành hệ thống được ghi lại trong bộ nhớ của EPSECU và cảnh báo bằng đèn P/S trên Bảng táp lô 4 ( Hình 1.6).•Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 2Kiểu này có 2 cách bố trí mô tơ trợ lực:Thứ nhất là loại môtơ chế tạo rời lắp với trục bánh răng của cơ cấu lái ( hình 1.7) sửdụng trên xe Toyota Lexus.Thứ hai là loại môtơ được chế tạo liền khối với cơ cấu lái. Loại này sử dụng trên xeBMW. Trong trợ lực lái loại này mô tơ trợ lực được chế tạo liền với cơ cấu lái và là mộtbộ phận cấu thành của cơ cấu lái ( Hình 1.8). Phương án này rất gọn, tuy nhiên giá thànhhệ thống cao. Phương án này đang được áp dụng cho dòng xe Lexus đời 2006.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0213Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.10 Môtơ trợ lực lắp rời trên cơ cấu lái1- Khớp cầu;2- Chụp cao su;3- Thanh lái;4- Mô tơ; 5- Giắc điện;6- Trục láiCấu tạo mô tơ thể hiện ở hình 1.9. Phần kéo dài của thanh răng 13 được chế tạodưới dạng trục vít và trục vít này ăn khớp với đai ốc 7 liên kết cứng với rôto 10 của mô tơtrợ lực lái thông qua các viên bi tuần hoàn 9.Hình: 1.11 Sơ đồ trợ lực lái điện trên cơ cấu lái1- Cảm biến mô men; 2- Vành tay lái; 3- Cảm biến góc quay; 4- Mô tơ trợlực; 5- Tăng điện thế.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0214Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.12 Cụm mô tơ và trục vít, thanh răng và cảm biến góc quay1-Cảm biến mô men; 2- Stator; 3- Cuộn dây; 4- Bi cầu; 5- Giắc điện;6- Gioăng làm kín; 7- Đai ốc; 8-Chốt ; 9- Bi cầu; 10- Rô to; 11- Nam châm;12- Vỏ thanh răng; 13- Thanh răng của cơ cấu lái; 14- Vòng biCảm biến mô men là loại không tiếp điểm được bố trí trên trục lái, cấu tạo của nóthể hiện trên hình 1.12Để điều khiển chế độ trợ lực ( Điều khiển mô tơ trợ lực) cảm biến mô men lái gửitín hiệu giá trị mômen về EPS ECU. EPS ECU sẽ tính toán chế độ trợ lực theo chươngtrình đã được cài đặt sẵn và điều khiển mô tơ trợ lực bằng chuỗi xung để tạo ra các mứcđiện áp khác nhau tùy theo việc cần trợ lực mạnh hay yếu.Trong hệ thống điều khiển này để tăng độ nhạy chấp hành và giảm kích thước, trọnglượng mô tơ điều khiển EPS ECU có thêm mạch tăng thế, nâng điện áp điều khiển lêngấp đôi (24V),Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0215Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.11. Cụm mô tơ và trục vít, thanh răng và cảm biến góc quay1- Trục bánh răng của cơ cấu lái; 2- Thanh xoắn; 3- Trục vào;4- Thanh răng; 5- Cuộn phân tích 1; 6- Cuộn phân tích 2.Các tín hiệu từ động cơ, hệ thống phanh thông qua mạng CAN gửi về EPS ECU,còn các tín hiệu từ các cảm biến khác được gửi trực tiếp về EPS ECU. EPS ECU sẽ tínhtoán và đưa ra lệnh điều khiển mô tơ lực, trong đó tín hiệu của cảm biến mômen đóng vaitrò quan trọng nhất.Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điệnTrong trợ lực lái điện, có một phần tử rất quan trọng không thể thiếu đó là các cảmbiến. Các cảm biến này có nhiệm vụ truyền thông tin đến ECU để ECU sử lý thông tin vàquyết định vòng quay của môtơ trợ lực.Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện – điện tử gồm: Cảm biến mômen lái,cảm biến tốc độ đánh lái ( tốc độ quay vành lái ), cảm biến tốc độ ôtô.Cảm biến tốc độ đánh lái có 2 loại:a. Loại máy phát điện( Hình 1.12):Được dẫn động từ trục lái thông qua các cặp bánh răng tăng tốc làm tăng tốc độquay và phát ra điện áp 1 chiều tuyến tính tỉ lệ với tốc độ quay của trục lái. Tín hiệu củamáy phát phát ra được hiệu chỉnh và khuyếch đại thông qua 1 bộ khuyếch đại.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0216Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.12 Cấu tạo và tín hiệu của cảm biến tốc độ đánh lái1- Trục răng; 2- Biến thế vi sai; 3- Mạch giao diện; 4- Trục vào; 5- Thanhxoắn; 6- Bánh răng trung gian; 7- Mô tơ; 8- Cơ cấu cam; 9- Lõi thép trượt;10- Cánhb. Loại cảm biến tốc độ đánh lái loại hiệu ứng Hall (Hình 1.13):Có cấu tạo đơn giản hơn, dễ lắp đặt và đặc tính ra là dạng xung số. Vì vậy các xengày nay thường sử dụng loại cảm biến này.Cấu tạo của cảm biến gồm 1 rôto nam châm nhiều cực gắn với trục lái. Một IC Hallđược đặt đối diện với vành nam châm ( Cách 1 khe hở nhỏ: 0,2 ÷ 0,4 mm). Cảm biếnđược cấp nguồn điện 12v một chiều. Khi đánh tay lái, vành nam châm sẽ quay và từtrường của nam châm tác động vào IC Hall tạo ra chuỗi xung vuông 0v ÷ 5v. Số xungtăng dần theo góc quay trục lái. Tín hiệu này sẽ được gửi về EPS ECU và phân tích thànhgóc quay trục lái và tốc độ đánh lái ( nếu đặt vào mạch đếm thời gian).Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0217Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.13 Cảm biến tốc độ đánh lái ( góc đánh lái) loại Halla- Cấu tạo;b- Xung của cảm biến1- Vỏ; 2- Rô to nam châm; 3- Ổ bi; 4- IC Hall; 5- Giắc điện; 6- Nhựa từtínhCảm biến mômen lái có 3 loại:a. Loại lõi thép trượt ( Hình 1.14):Gồm 1 lõi thép được lắp lỏng trượt trên trục lái, trên đó có 1 rãnh chéo, rãnh này sẽđược lắp với 1 chốt trên trục lái. Phía ngoài lõi thép là 3 cuộn dây quấn: 1 cuộn sơ cấp và2 cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp được cấp 1 nguồn điện xoay chiều tần số cao. Tùy thuộc vàovị trí của lõi thép mà suất điện động cảm ứng ra trong hai cuộn dây thứ cấp khác nhau.Tín hiệu của 2 cuộn thứ cấp được chỉnh lưu và đưa về mạch so sánh để biến đổi thànhđiện áp tuyến tính tỉ lệ với góc xoắn của 1 thanh xoắn đặt giữa trục lái và cơ cấu lái ( Nhưtrong van trợ lực thủy lực loại van xoay).Ba trạng thái của rãnh chéo và chốt và lõi thép tương ứng với các trường hợp quayvòng phải, vị trí trung gian và quay vòng trái cũng được thể hiện trên hình 1.14.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0218Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.14 Sơ đồ đặc tính và các vị trí làm việc của cảm biến mômen lái loại lõi théptrượt1- Lái phải; 2- Trung gian; 3- Lái trái; 4- Cuộn sơ cấp;5,7- Cuộn thứ cấp;6- Lõi thép trượt;b. Loại lõi thép xoay ( hình 1.15):Hình 1.15 Vị trí lắp, cấu trúc và đặc tính của cảm biến mômen lái loạilõi thép xoay1- Cảm biến mô men; 2- Trục lái chính; 3- Bộ giảm tốc; 4- Vô lăng; 5- Vànhphát hiện 1; 6- Trục sơ cấp;7- Cuộn dây bù;8-Vành cảm ứng 1; 9- Vànhcảm ứng 3; 10- Trục thứ cấp; 11- Từ trục lái; 12- Từ cơ cấu lái; 13-Vànhcảm ứng 2Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0219Đồ Án Tốt NghiệpGồm trục vào ( gắn với phần trên trục lái), trục ra ( gắn với phần nối tiếp của trục láitới cơ cấu lái), giữa trục vào và trục ra được liên kết bằng 1 thanh xoắn. Trên trục vào lắp1 vành cảm ứng số 1 có các rãnh để cài với các răng của vành cảm ứng số 2. Còn vànhcảm ứng số 3 cũng có các răng và rãnh được lắp trên trục ra. Phía ngoài các vòng cảmứng là các cuộn dây được chia ra các cuộn dây cảm ứng và cuộn dây bù.c. Loại 4 vành dây (Hình 1.15)Sơ đồ bố trí các cuộn dây và xung của cảm biến được trình bày trên hình 1.16Hình1.16 Cấu tạo cảm biến mômen lái loại 4 vành dây1-Vành 2; 2-Thanh xoắn; 3- Vành 1; 4- Trục vào;5- Vành 1(phần Stator); 6Vành 2(Stator);7- Trục raCảm biến gồm 2 phần:-Phần stato có 2 vành dây, các dây được cuốn trên các răng thép định hình-Phần rôto có 2 vành dây: 1 vành được gắn với trục răng, phần thứ 2 được gắn vớicácđăng trục lái. Giữa vành thứ nhất và thứ hai có thể xoay lệch nhau 1 góc bằnggóc xoắn của thanh xoắn ( Khoảng 7 độ 58 phút)Sơ đồ bố trí các cuộn dây và xung của cảm biến được trình bày trên hình 1.16Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0220Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.17 Sơ đồ nguyên lý và xung của cảm biến mômen lái loại 4 vành dâyCảm biến tốc độ ôtô:Gồm 4 loại:-Loại công tắc lưỡi gà-Loại từ điện HALL-Loại quang điện-Loại mạch từ trở MREa. Loại công tắc lưỡi gà (Hình 1.18):Gồm 1 tiếp điểm lá đặt trong một ống thủy tinh nhỏ và đặt cạnh một mâm nam châmquay. Mâm nam châm được dẫn động bởi dây côngtơmét.Khi ô tô chuyển động, thông qua bánh vít- trục vít ở trục thứ cấp hộp số làm cho dâycôngtơmét quay và làm quay mâm nam châm. Từ trường của nam châm làm cho công tắclưỡi gà đóng, mở theo nhịp quay của mâm nam châm và tạo ra chuỗi xung vuông. Cảmbiến này thường được lắp ngay sau công tơ mét ( đồng hồ tốc độ ôtô) ở bảng táplô.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0221Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.18 Cảm biến loại công tắc lưỡi gà1- Nối với cáp đồng hồ tốc độ; 2- Nam châm; 3- Công tắc lưỡi gàb. Loại từ - điện (Hình 1.19):Hình 1.19 Cảm biến loại từ điện1- Rô to; 2- Cảm biến tốc độ; 3- Trục thứ cấpGồm 1 cánh phát xung được lắp ở trục thứ cấp hộp số hoặc từng bánh xe và 1 cuộnphát xung với 3 phần tử: Lõi thép, nam châm và cuộn dây. Được đặt cách cánh phát xungmột khe hở 0,5 ÷ 1,0 mm. Mỗi lần cánh phát xung lướt qua đầu cuộn phát xung thì ởcuộn dây sẽ cảm ứng ra 1 cặp.c. Loại quang điện ( Hình 1.20):Được lắp ngay sau đồng hồ côngtơmét. Nó gồm 1 cánh xẻ rãnh được dẫn động quaytừ dây côngtơmét. Cánh xẻ rãnh quay giữa khe của đèn LED và phototransittor ( TranzitoSvth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0222Đồ Án Tốt Nghiệpquang). Tốc độ quay của cánh sẻ rãnh tỉ lệ với tốc độ ô tô và lần lượt che và thông luồngánh sáng từ đèn LED sang tranzito quang để tạo nên chuỗi xung vuông 0V– 5V tỷ lệ vớitốc độ quay của trục thứ cấp hộp số phản ảnh tốc độ ôtô.Hình 1.20 Cảm biến loại quang điện1- Nối với cáp đồng hồ tốc độ; 2- Tranzito; 3- Cặp quang điện; 4- Bánh xecó khía rãnhd. Loại mạch từ trở MRE (Hình 1.21):Cảm biến được lắp ở trục thứ cấp hộp số. Cảm biến gồm 1 vòng nam châm nạpnhiều cực lắp trên trục của cảm biến. Khi vòng nam châm quay, từ trường sẽ tác động lênmạch từ trở MRE và tạo ra các xung xoay chiều tại 2 đầu mút 2 và 4 của mạch MRE. Cácxung đưa tới bộ so và điều khiển tranzito để tạo xung 0v – 12v ở đầu ra của cảm biến.Tần số xung tỉ lệ với tốc độ ôtô.Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0223Đồ Án Tốt NghiệpHình 1.21Cảm biến tốc độ ôtô loại MRE1- Trục thứ cấp của hộp số; 2- Bánh răng bị động; 3- Cảm biến tốc độ; 4HIC có gắn MRE bên trong; 5- Các vòng từ tínhTín hiệu ra của cảm biến được đưa tới đồng hồ côngtơmét để báo tốc độ ôtô và đưa tớicác ECU như PS ECU, ECT ECU . . . để điều khiển các cơ cấu chấp hành ( ví dụ vanđiện từ trong hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử hoặc mô tơ trợ lực lái).Svth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0224Đồ Án Tốt NghiệpCHƯƠNG 2LƯA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾHiện nay trên thị trường đã có nhiều mẫu xe sử dụng hệ thống lái có trợ lực lái điệnnhư: Toyota Vios, Toyota Corolla Altis-2009,KIA Morning, Lexus-2006… xuất phát từ nhiệm vụ đồ án , cũng như như nhu cầu tìmhiều em lựa chọn mẫu xe Kia Morning Si 2017(picanto) làm mẫu xe tham khảo để tínhtoán thiết kế.2.1 Bản Thông số kỹ thuật của xe tham khảoHình 2.1 hình ảnh xe Kia Morning si 2017Kích thước tổng thể (DxRxC) /Overall dimensions3.595 x 1.595 x 1.490 mmChiều dài cơ sở / Wheel base2.385 mmKhoảng sáng gầm xe / Minimumground clearance152 mmBán kính quay vòng / Minimumturning circle radius4.900 mmTrọng lượng /WeightKhông tải / Curb940 kg960 kgToàn tải / Gross1.340 kg1.370 kgDung tích thùng nhiên liệu / Fueltank capacity35 LSố chỗ ngồi / Seat capacity05ĐỘNG CƠ-HỘP SỐ / ENGINE-TRANSMISSIONSvth: Nguyễn Văn ĐộLớp: 63DCOT0225

Tài liệu liên quan

Đồ án hệ thống cơ điện tử hệ thống rửa xe tự động
- 33
- 1
- 6
Đồ án hệ thống cơ điện tử doc
- 64
- 1
- 41
Đồ án thiết kế hệ thống lái trợ lực điện cho xe Kia morning (Link Cad: http://bit.ly/hethonglaitroluc)
- 65
- 5
- 118
đồ án hệ thống lái xe con toyota corolla altis
- 71
- 3
- 30
đồ án hệ thống cơ điện tử“ thiết kế, mô phỏng máy đóng nút chai tự động ”
- 79
- 916
- 8
Thuyết minh đồ án hệ thống lái xe khách
- 37
- 491
- 3
đồ án hệ thống lái 3,5 tấn
- 77
- 1
- 9
Đồ án hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ (Link Cad: http://bit.ly/hethonglaixecon)
- 95
- 1
- 34
Đồ án hệ thống lái điện trên xe kia Morning
- 85
- 6
- 34
Nghiên cứu điều khiển hệ thống lái điện trên ô tô con
- 157
- 586
- 2