Bài giảng Khung gầm ô tô - Bài 5: Hệ thống lái trợ lực - Mai Văn Chung

hơn. Hệ Thống Lái Trợ lực2. Yêu cầu:Luôn có lực lái nhẹ nhàng,êm và phù hợp với bất cứ tốc độ nào của ô tô.Cấu tạo đơn giản và có độ bền cao Hệ Thống Lái Trợ lực3.1.Theo phương pháp truyền lực:- Bộ trợ lực lái thủy lực.- Bộ trợ lực lái điện từ.- Bộ trợ lực lái bằng khí nén.- Bộ trợ lực lái thủy lực điều khiển bằng điện tử.3. Phân loại:Hệ Thống Lái Trợ lực- Loại cùng khối: Bộ trợ lực lái thủy lực loại xy lanh lực đặt chung với hộp tay lái.- Loại không cùng khối: Bộ trợ lực lái thủy lực loại xy lanh lực đặt riêng.- Hiện nay,hầu hết các loại xe đều sử dụng trợ lực lái thủy lực.3.2. Theo phương pháp bố trí bộ trợ lựcCác bộ phận cơ bản của bộ trợ lực:Các bộ phận cơ bản của bộ trợ lực là:Bơm dầu.Van điều khiển.Xy lanh trợ lựcHệ Thống Lái Trợ lực4.Nguyên lý hoạt động4.1. Đánh vô lăng sang trái:4.2. Đánh vô lăng sang phải:5.Bơm trợ lực lái:Thân bơm:Bơm được dẫn động bằng puli trục khuỷu động cơ và dây đai dẫn động,và đưa dầu bị nén vào hộp lái.Lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ của động cơ.Bình chứa: cung cấp dầu trợ lực lái.Nó được lắp trực tiếp vào thân bơm hoặc tách biệt.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 vào tốc độ bơm ( V/ph ).6. Thiết bị bù không tải:Khi vô lăng quay hết cỡ sang phải hoặc sang trái.Bơm làm giảm tốc độ của động cơ.Nên các xe đêu có thiết bi bù không tải để tăng tốc đọ của động cơ.Thiết bị bù không tải có chức năng tăng tốc độ không tải cuae đông cơ khi ấp suất dầu tác động lên van điều khiển không khí.7. Bơm trợ lực.7.1. Cấu Tạo bơm phiến gạt:Bình chứa dầu.Cụm van điều tiết áp suấtĐĩa phân phối.Rôto quay.Trục bơm ( trục quay)Phiến gạt (Cánh gạt)Vỏ bơm.7. Bơm trợ lực.7.2. Nguyên lý hoạt động:7.2. Nguyên lý hoạt động:Khi ®éng c¬ lµm viÖc, trôc b¬m ®­îc dÉn ®éng vµ kÐo R«to cïng c¸c phiÕn g¹t quay. Lùc ly t©m t¸c ®éng cho c¸c phiÕn g¹t v¨ng ra tú s¸t vµo bÒ mÆt «van cña stato b¬m phiÕn g¹t, b¬m quay lµm thÓ tÝch cña khoang chøa dÇu thay ®æi. Khi thÓ tÝch t¨ng t¹o ra søc hót dÇu vµ n¹p dÇu vµo khoang, khi thÓ tÝch gi¶m dÇu bÞ Ðp ®Èy ra ngoµi. Mçi vßng quay cña R«to phiÕn g¹t cã hai lÇn n¹p vµ hai lÇn Ðp. B¬m dÇu cã hai buång t¸c dông ®Æt ®èi xøng.Lượng dầu trong buồng bơm chứa giảm bên phía xả và khi đạt đến 0 bị ép qua cổng xả.Có 02 lỗ ra.Do đó,dầu sẽ hút và xả 02 lần trong một chu kỳ quay của rôto.Ngoµi b¬m kiÓu phiÕn g¹t, trªn mét sè lo¹i xe cßn dïng b¬m lo¹i phiÕn tr­ît, con l¨n hay b¸nh r¨ng. B¬m dÇu cã thÓ ®­îc dÉn ®éng b»ng ®éng c¬ ®iÖn.Đường dầu đi trong bơmVan điều khiển lưu lượngKhi xe chạy ở tốc độ cao,sức cản lốp xe thấp vì vậy đòi hỏi ít lực lái hơn.Nên lưu lượng dầu từ bơm tới hộp cơ cấu lái giảm khi chạy ở tốc độ cao và lái có ít trợ lực hơn.Hoạt động của van điều khiển lưu lượnga.Ở tốc độ thấp: ( 650 đến 1250 V/p)Hoạt động của van điều khiển lưu lượngb. Ở tốc độ trung bình: (1250 đến 2500 V/p)Hoạt động của van điều khiển lưu lượngC. Ở tốc độ cao: (lớn hơn 2500 V/p)9. Van an toàn:Khi áp suất P2 vượt mức quy định (khi quay hết cỡ vô lăng),van an toàn sẽ mở để giảm ấp suất.Khi áp suất P2 giảm thì van điều khiển lưu lượng bị đẩy sang trái và điều chỉnh ấp suất tối đa.10. Cơ cấu lái trục vít thanh - răng:+ Mô tả:Ở vị trí trung gian: ( xe chạy thẳng) thì van điều khiển cũng ở vị trí trung gian,dầu từ bơm trợ lực lái trở lại bình chứa.Phân loại:+ Van cuôn cảm+ Van quay+van cánh10. Cơ cấu lái trục vít - bi tuần hoàn:10. Piston - thanh r¨ng.11. vá c¬ cÊu l¸i.12. Trôc vÝt.13. Viªn bi.14. §ai èc bi.15. Vßng bi cÇu.16. Th©n van ph©n phèi.17. Van dÇu vÒ.18. Van con tr­ît.19. đai èc ®iÒu chØnh.20. Vßng ®Öm khãa. 21. Lß xo ph¶n x¹.22. Bi trô ph¶n x¹.23. Cung r¨ng rÎ qu¹t.24. §ßn quay ®øng.Các loại van điều khiển cơ cấu lái trợ lực11. Kiểu van quay11.1. cấu tạo11.2. Nguyên lý hoạt động:Khi trục lái quay,làm xoay trục vít qua thanh xoắn .Ngược lại với trục vít ,vì thanh 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 ấp suất thủy lực giữa các buồng xy lanh bên 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 khoang giữa thanh xoắn và trục van điều khiển.Sự hoạt động ở vị trí trung gian (xe chạy thẳng)Khi trục van diều khiển không quay nó sẽ nằm ở vi trí trung gian so với van quay.Dầu do bơm cung cấp quay trở lại bình chứa dầu qua cổng “D” và buồng “D” .Các buồng trái và phải của xy lanh bị nén nhẹ nhưng do không có sự chênh lệch ấp suất nên không có trợ lực.Sự hoạt động ở vị trí quay sang phảiKhi xe quay vòng sang phải,thanh xoắn bị xoắn theo trục van điều khiển và theo đó quay sang phải.Các lỗ X và Y hạn chế dầu từ bơm đẻ ngăn dòng chảy vào các cổng “C” và cổng “D”Kết quả là dầu chảy từ cổng “B” tới ống nối “B” và sau đó tới tới buồng xy lanh phải,làm thanh răng dịch chuyển sang trái và tạo lực trợ lái.Lúc này,dầu trong buồng xy lanh trái chảy về bình chứa qua ống nối “C” Cổng “C” cổng “D” buồng “D”.Sự hoạt động ở vị trí quay sang trái:Khi xe quay vòng sang trái thanh xoắn bị xoắn và trục điều khiển cũng quay sang trái.Các lỗ X’ và Y’ hạn chế dầu từ bơm để chặn dòng chảy dầu vào các cổng “B” và “C”.Dầu chảy từ cổng “C” tới ống nối “C” và sau đó tới buồng xi lanh trái làm thanh răng dịch chuyển sang phải và tạo lực trợ lái.Lúc này,dầu trong buồng xi lanh phải chảy về bình chứa qua ống nối “B”  cổng “B”  cổng “D”  buồng “D”.12. Hệ thống lái điện tử (PPS)12. Hệ thống lái điện tử (PPS)13.Hệ thống lái trợ lực bằng điện (EPS)* Sơ đồ bố trí trên xe. Khái niệm chung về trợ lực điện (EPS)Ưu điểm của bộ trợ lực điện so với bộ trợ lực thủy lực là ít tiêu hao công suất động cơ hơn. Trên bộ trợ lực thủy lực đông cơ luôn luôn kéo bơm thủy lực hoạt động, điều này gây lãng phí công suất của động cơ trong những khoảng thời gian không có yêu cầu trợ lực. Khắc phục được nhược điểm này bộ trợ lực điện chỉ cung cấp những mô men trợ lực trong những khoảng thời gian cần thiết nhờ các cảm biến mô men quay của trục lái và các cảm biến khác quyết định thời điểm và cường độ dòng điện đưa vào động cơ điện một chiềuCẤU TẠOCác bộ phận cơ bản của bộ trợ lực lái (EPS):1. Động cơ điện một chiều Cấu tạo của động cơ điện một chiều.1 - Trục vít. 4 - Rôto. 7 - Trục lái chính.2 - Vỏ trục lái. 5 - Stator. 8 - Bánh vít.3 - Khớp nối. 6 - Trục chính. 9 - Ổ bi.Trên bộ trợ lực điện sử dụng loại động cơ điện một chiều, nó bao gồm rôto, stato, trục chính và cơ cấu giảm tốc. Cơ cấu giảm tốc bao gồm trục vít và bánh vít, mô men do rôto 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 cấu giảm tốc không bị khóa cứng lại và hệ thống lái vẫn có thể hoạt động đượcCác bộ phận chính HTL trợ lực lái (EPS):2. Cảm biến moomen trục láiKhi 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 vòng phát hiện một và hai trên trục sơ cấp phía vô lăng và vòng phát hiện thứ ba trên trục thứ cấp. Trục sơ cấp và trục thứ cấp được nối với nhau bằng một thanh xoắn.Các vòng phát hiện có cuộn dây phát hiện kiểu không tiếp xúc trên vòng ngoài để hình thành một mạch kích thích. Khi tạo ra mô 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 mô men được đưa vào ECU. Dựa trên tín hiệu này ECU tính toán mô men trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động mô tơ điện với một cường độ, chiều và thời điểm cần thiết.1 - Vòng phát hiện thứ nhất2 - Trục sơ cấp 3 - Cuộn dây bù4 - Vòng phát hiện thứ hai5 - Cuộn dây phát hiện6 - Vòng phát hiện thứ ba7 - Trục thứ cấpCác bộ phận chính HTL trợ lực lái (EPS):Các bộ phận chính HTL trợ lực lái (EPS):3. Rờle điều khiểnRơle 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 quá trình trợ lựcCác bộ phận chính HTL trợ lực lái (EPS):4. ECU EPSECU 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.Các bộ phận chính HTL trợ lực lái (EPS):4. ECU EPSTrong trường hợp hệ thống có sự cố ECU EPS sẽ gửi tín hiệu tới rơle bật sáng đèn trên trên đồng hồ táp lô.Cách bố trí các cảm biến trên xe.1 - Bộ chấp hành ABS và ECU ABS 2 – Cảm biến mô men3 - Động cơ điện một chiều4 - ECU EPS 5 - Đồng hồ táp lô6 - Cơ câu giảm tốc7 - Rơ le 8 - ECU động cơ