TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ KHOA
CƠ KHÍ
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Ô TÔ
----o0o----

ĐỒ ÁN
TỔNG HỢP ĐỘNG LỰC
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC
ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ

Sinh viên thực hiện

: Mai Đức Hoàng Long Lớp: 14DL4
Nguyễn Văn Điểm

14DL4

Phan Hoàng Tiến

14DL4

Nguyễn Quốc Hòa

ĐÀ NẴNG - NĂM 2017

14DL2


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ

---o0o---

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---o0o---

KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP ĐỘNG LỰC
Họ và tên sinh viên : Mai Đức Hoàng Long
Nguyễn Văn Điểm
Phan Hoàng Tiến
Nguyễn Quốc Hòa
Lớp

: 14DL4
14DL2

Ngành

: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

1. Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC
ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ
2. Các số liệu ban đầu:
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô
Chương 2: Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lực điện
Chương 3: Thiết kế hệ thống lái trợ lực bằng điện tử
Chương 4: Thực nghiệm trên chương trình điều khiển LabVIEW
Chương 5: Hư hỏng và sửa chữa hệ thống lái trợ lực điện

4. Chế tạo mô hình: hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
5. Các bản vẽ và đồ thị:
7 bản vẽ chi tiết A3
6. Cán bộ hướng dẫn: ThS. Hoàng Thắng
7. Cán bộ duyệt:
8. Ngày giao đồ án: 19/01/2017
9. Ngày nộp đồ án: 05/06/2017


Cán bộ duyệt
( Ký và ghi rõ họ tên)

Thông qua bộ môn
Ngày… tháng… năm 2017
Trưởng bộ môn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG
NGHỆ
---o0o---

Cán bộ hướng dẫn
( Ký và ghi rõ họ tên)

Ngày… tháng… năm 2017
Chủ tịch hội đồng

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---o0o---



ĐỀ CƯƠNG
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP ĐỘNG LỰC
Họ và tên sinh viên : Mai Đức Hoàng Long

Ngành

Lớp : 14DL4

Nguyễn Văn Điểm

Lớp : 14DL4

Phan Hoàng Tiến

Lớp : 14DL4

Nguyễn Quốc Hòa

Lớp : 14DL2

: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Cán bộ hướng dẫn : ThS. Hoàng Thắng
1. Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC
ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ
2. Ngày giao đồ án: 19/01/2017
05/06/2017
STT

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Ngày nộp đồ án:

3. Kế hoạch thực hiện:
Phần
Nội dung công việc
Thiết kế bộ trợ lực điện Cắt, nối, hàn dây điện. Kết nối
mạch vào máy tính
Thiết kế bộ nguồn điều Kết nối bộ nguồn vào máy tính
khiển
vận hành thử nghiệm bộ trợ lực
Tạo khung
Cắt, hàn, gia công
Lắp bộ phận thước lái
Cắt, hàn, gia công, ổ bi
Chế tạo bộ phận trục
Cắt, hàn, gia công, ổ bi
lái, vô lăng
Lắp bộ trợ lực điện vào Cắt , hàn, gia công, keo dán, dây
mô hình

điện
Tìm kiếm tài liệu làm
Tìm hiểu hình ảnh, nội dung phù
thuyết minh
hợp với mô hình
Hoàn thành bài thuyết
Làm bản thuyết mình phù hợp với
minh
mô hình, đúng yêu cầu của nhà
trường
Bản vẽ
Mô phỏng các chi tiết trong mô
hình
Hoàn thiện và thử
Cho mô hình chạy thử
nghiệm mô hình

Dự kiến
thời gian
1 tuần
1tuần
1 tuần
1 tuần
2 tuần
4 tuần
1 tuần
4 tuần
3 tuần
1 tuần


Ghi
chú


Cán bộ hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

THỜI GIAN BIỂU HOÀN THÀNH
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP ĐÔNG LỰC
Họ và tên sinh viên: MAI ĐỨC HOÀNG LONG – Lớp 14DL4
PHAN HOÀNG TIẾN

– Lớp 14DL4


NGUYỄN VĂN ĐIỂM

– Lớp 14DL4

NGUYỄN QUỐC HÒA

– Lớp 14DL2

Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC
ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ
Nội dung công việc
Thời gian Đánh giá mức độ
CBHD nhận xét
Ghi chú
thực hiện

hoàn thành
Thiết kế phần trợ lực
2 tuần
100%
điện, điện tử
Tạo khung
1 tuần
100%
Thiết kế hệ thống lái
3 tuần
90%
Hoàn thiện mô hình
4 tuần
90%
Bài thuyết minh
4 tuần
100%
Bản vẽ
3 tuần
90%
Thử nghiệm mô hình
1 tuần
100%
chạy thử

Đà nẵng, ngày

tháng

năm 2017


Cán bộ hướng dẫn
(ký và ghi rõ họ và tên)

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI CẢM ƠN


LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật thế giới đã phát triển cực kỳ
mạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội, đặc
biệt trong lĩnh vực công nghệ ô tô. Ngày nay chúng ta đã tạo ra được những sản phẩm xe
hơi, nó không những là phương tiện đi lại, vận chuyển mà nó còn là tác phẩm thể hiện sự
tiện nghi và sang trọng. Chúng ta đã tạo ra được những dòng xe cao cấp và hiện đại, di
cùng với nó là sự tiện nghi và an toàn rất được chú trọng nghiên cứu và phát triển nhằm
tạo ra sự êm ái và an toàn khi điều khiển. Chính vì vậy, nhóm chúng em đã đi tìm hiểu sự
cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái, tuy nhiên chúng em chỉ đi nghiên cứu hệ
thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử.
Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) đã trở nên phổ biến và được thay thế cho hệ thống lái trợ
lực thủy lực trên xe hiện đại. Trong các xe điện, hệ thống lái trợ lực điện là sự lựa chọn tốt
hơn so với hệ thống lái trợ lực thủy lực bởi vì tính nhẹ gọn của hệ thệ thống lái trợ lực
điện nên tối ưu được năng lượng tiêu thụ trên xe. Hệ thống lái trợ lực điện có thể giảm mô
men lái nhờ trợ lực nhằm giúp người lái quay vô lăng. Với ESP, người lái có thể thực hiện
tốt hơn việc điều khiển xe do không bị cản trở một mô men lớn của hệ thống lái. ESP
cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc an toàn khi lái xe, đặc biệt là việc điều khiển
ở tốc độ cao. Khi ở tốc độ cao, hệ thống có thể bị tắt và cảm giác lái của người lái được
tăng lên đảm bảo an toàn cho người lái.
Hệ thống EPS có một vi xử lí gọi là Bộ điều khiển trung tâm (ECU) làm nhiệm vụ tính
toán mô ment trợ lực được cung cấp bởi động cơ điện DC sao cho phù hợp với giá trị thu

được từ cảm biến mô men. Trợ lực sinh ra sao cho người lái có cảm giác ở mức mình
thường. Chúng em nghiên cứu trong hệ kín với mô hình hệ thống lái trợ lực điện.

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, chúng em đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc


chúng em xin được bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, khoa Cơ khí, trường
Cao Đẳng Công Nghệ Đà Nẵng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ chúng em trong quá
trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Thầy Th.S Hoàng Thắng, người thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động
viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành
đồ án tốt nghiệp. Chúng em cũng muốn gửi lời cám ơn tới các thầy trong tổ bảo vệ, cũng là
những người thầy đáng kính đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức, kỹ năng thực hành
quý báu trong chuyên nghành công nghệ ô tô.
Chúng em xin gửi lời cám ơn tới tất cả các thầy cô trong các khoa, phòng tại trường
Cao Đẳng Công Nghệ Đà Nẵng - những người đi trước trên hành trình đi tìm tri thức, những
người đã hướng dẫn, hỗ trợ chúng em suốt ba năm học cao đẳng.


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ
1.1. CÔNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ
Hệ thống lái trên ô tô 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 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.

1.2. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÁI
• Theo cách bố trí lái:

•

•

-

Bánh lái bố trí bên trái.

-

Bánh lái bố trí bên phải.

Theo kết cấu và nguyên lý cơ cấu lái:

-

Loại trục vít- cung răng.

-

Loại trục vít- con lăn.

-

Loại trục vít- chốt quay.

-

Loại bánh răng - thanh răng.

-

Loại liên hợp.

Theo kết cấu bộ trợ lực:
-

Loại trợ lực thủy lực.

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa


9
9


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
-

Loại trợ lực khí nén.

-

Loại trợ lực điện.

-

Loại trợ lực liên hợp.

1.3. YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG LÁI
Hệ thống lái phải đảm bảo điều khiển dễ dàng ,nhanh chóng và an toàn. Các cơ cấu
điều khiển bánh xe dẫn hướng và quan hệ hình học của hệ thống lái phải đảm bảo không
gây nên các dao động và va đập trong hệ thống lái.
+ Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vòng cần phải tự động quay về trạng
thái chuyển động thẳng, hoặc là để quay bánh xe về trạng thái chuyển động thẳng thì cần
đặt lực lên vành tay lái nhỏ hơn khi xe đi vào đường vòng.
+ Hệ thống lái không được có độ dơ lớn. Với xe có tốc dộ lớn hơn 100Km/h độ dơ
vành tay lái cho phép không vượt quá 18 độ. Với xe có tốc độ lớn nhất nằm trong khoảng
( 25 – 100 )Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 27 độ.
Với hệ thống lái không có trợ lực: số vòng quay toàn bộ của vành tay lái không đựợc
quá 5 vòng, tương ứng với góc quay của bánh xe dẫn hướng phía trong về cả hai phía kể

từ vị trí trung gian là 35 độ .Ở vị trí biên phải có vấu tỳ hạn chế quay của bánh xe.
Khi di trên đường cong có bán kính không đổi bằng 12m với tốc độ 10 Km/h, lực đặt
lên vành tay lái tối đa không vượt quá 250N.

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

10
10


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Hình 1.1. Mô hình hệ thống lái ô tô

Với hệ thống lái có trợ lực: Khi hệ thống trợ lực có sự cố hư hỏng vẫn có thể điều
khiển được xe . Đảm bảo an toàn bị động của xe, không gây nên tổn thương cho người
sử dụng khi bị đâm chính diện.
1.4. GIỚI THIỆU VỀ TRỢ LỰC LÁI TRÊN Ô TÔ
Hiện nay, đa phần ô tô đều áp dụng trợ lực cho hệ thống lái. Hai phương pháp trợ lực
phổ biến nhất là trợ lực lái bằng thủy lực và trợ lực lái bằng điện. Số ít các dòng siêu xe
và xe đua sử dụng kết hợp cả hai phương pháp trợ lực này trên cùng một xe.

Hình 1.2. Hệ thống lái trợ lực điện (bên trái) và trợ lực thủy lực (bên phải).

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;

Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

11
11


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
1.4.1. Yêu cầu của trợ lực lái
-

Hoạt động tin cậy, chính xác.

-

Đáp ứng nhanh khi đánh lái gấp.

-

Khi trợ lực hỏng thì vẫn có thể lái được.

-

Kết cấu đơn giản, dễ dàng sửa chữa.

1.4.2. Trợ lực lái thủy lực
Trợ lực lái thủy lực dùng áp suất dầu để hỗ trợ việc đánh lái. Ưu điểm của trợ lực thủy
lực là giảm được lực tác động vào vành lái nhưng vẫn giữ được cảm giác lái chân thực,
chi phí bảo dưỡng sửa chữa thấp vì đã quá phổ biến.


Hình 1.3. Hệ thống lái trợ lực thủy lực.

Nhược điểm của của trợ lực lái thủy lực là kết cấu phước tạp, cồng kềnh, chiếm nhiều
không gian, cần thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng. Vì bơm dầu hoạt động nhờ vào dẫn
động của động cơ nên gây hao tốn nhiên liệu. Dầu trơ lực kém thân thiện với môi trường.

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

12
12


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
1.4.3. Trợ lực lái bằng điện
Trợ lực lái bằng điện hoạt động theo cơ cấu đơn giản với việc giữ lại cơ cấu lái truyền
thống ( bánh răng – thanh răng), thêm vào đó là cảm biến đặt ở trục lái sẽ gởi tín hiệu đến
ECU để xử lý và điều khiển moto điện. moto điện quay sẽ đẩy thanh răng theo chiều xoay
của trục lái.
Ưu điểm của trợ lực lái bằng điện:
-

Trợ lực lái bằng điện sử dụng moto điện để đẩy thanh răng của hệ thống lái,
không sử dụng sức mạnh của động cơ để hoạt động nên giúp động cơ tiết kiệm
nhiên liệu từ 2-3% cho xe khi vận hành.

-


Kết cấu thiết kế đơn giản, có trợ lượng nhẹ hơn so với trợ lực lái thuỷ lực. - Hệ
thống lái trợ lực điện cho tay lái nhẹ nhang hơn khi xe chạy ở tốc độ thấp mang
đến sự thoải mái cho người lái.

-

Tay lái trợ lực điện nặng hơn và cho cảm giác thật hơn khi chạy ở tốc dộ cao,
mang đến cảm giác an toàn và ổn định cho xe.

- Hệ thống lái trợ lực điện sử dụng dầu thuỷ lực, kém thân thiện với môi trường.
Tuy vậy, hệ thống EPS vẫn có nhược điểm của nó. Thông qua một cuộc thử nghiệm
trên đường đua tốc độ cao, đặc biệt ở đoạn bẻ cua gấp thì do lực quán tính của động cơ
điện nên dù đã cố tình ngắt điện nhưng động cơ vẫn quay, điều này gần như không khác
biệt mấy so với trợ lái thủy lực và cần sẽ được khắc phục trong tương lai.

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

13
13


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Ngoài ra, chính việc sử dụng công nghệ kiểm soát điện tử và lập trình khá tinh vi, nên
đôi khi hệ thống trợ lực lái điện tử làm cho vô-lăng trở nên quá nhẹ, như không còn cảm
giác cầm lái, thậm chí là có người còn cảm nhận được rằng mô-tơ trợ lực phát ra tiếng ồn

khiến người ngồi trong khoang xe có thể nghe thấy.

Hình 1.4. Hệ thống lái trợ lực điện.

Ở thời điểm hiện tại, ngoại trừ các dòng xe cũ hoặc đã qua sử dụng, không còn nhiều
những mẫu xe mới sử dụng hệ thống lái trợ lực thủy lực, thay vào đó sẽ là hệ thống lái trợ
lực điện tiên tiến và mới nhất. Có thể kể đến những thương hiệu phổ biến như Kia,
Hyundai, Toyota hay Honda, còn những thương hiệu xe sang như MercedesBenz, Audi
hay BMW đều đã áp dụng từ trước đây.
1.5. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
•

Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) đã trở nên phổ biến và được thay thế cho hệ thống
lái trợ lực thủy lực trên xe hiện đại.

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

14
14


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
•

Hệ thống lái trợ lực điện là sự lựa chọn tốt hơn so với hệ thống lái trợ lực thủy lực
bởi vì tính nhẹ gọn của hệ thệ thống lái trợ lực điện nên tối ưu được năng lượng tiêu

thụ trên xe.

•

Hệ thống lái trợ lực điện có thể giảm mô men lái nhờ trợ lực nhằm giúp người lái
quay vô lăng.

•

Hệ thống EPS có một vi xử lí gọi là Bộ điều khiển trung tâm(ECU) làm nhiệm vụ
tính toán mô men trợ lực được cung cấp bởi động cơ điện DC sao cho phù hợp với
giá trị thu được từ cảm biến mô men.

1.6. TÓM TẮT ĐỀ TÀI
• Hệ thống lái xe trợ lực điện (EPS) trong xe để giảm mômen tạo ra cảm giác cho
người lái và để duy trì việc lái tốt nhờ trợ lực.
•

Hệ thống lái điện bất kì bao gồm cảm biến mô-men xoắn, trợ lực từ động cơ DC,
cảm biến dòng điện và bộ điều khiển điện tử (ECU).

•

Bài thuyết trình này đề cập đến biểu đồ và các đường cong đặc trưng của hệ thống
EPS.

Chương 2: CẤU TẠO CHUNG VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ THỐNG LÁI
TRỢ LỰC ĐIỆN
2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
Hệ thống lái trợ lực điều khiển bằng điện tử là hệ thống lái có khả năng tạo ra lực đẩy

phụ hỗ trợ lái xe quay vành tay lái khi quay vòng. Việc điều khiển xe không hoàn toàn
phải phụ thuộc vào người lái nữa ,bộ trợ lực lái điều khiển bằng điện tử sẽ hỗ trợ một

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

15
15


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
phần trong việc điều khiển xe, đặc biệt là lúc xe chạy với tốc độ cao thì việc điều khiển xe
sẽ khó hơn, lúc này bộ trợ lực điện tử sẽ tự động điều chỉnh để cho xe có thể chạy được
bình thường giảm căng thẳng cho người lái, và nâng cao độ an toàn cho người và xe.
2.2. CÁC KIỂU BỐ TRÍ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN
Tùy thuộc vào vị trí đặt hộp giảm tốc có 2 kiểu trợ lực điện:
-

Kiểu thứ nhất, hộp giảm tốc đặt trực tiếp trên trục lái ngay dưới vành lái
(columntype).

Hình 2.2. Trợ lực lái điện với moto trợ lực trên trục lái.
1- moto; 2- cảm biến lực; 3- trục lái; 4- trục vít - bánh vít; 5- cơ cấu lái trục răng - thanh răng; 6- ly hợp
điện từ.

-


Kiểu thứ hai, hộp giảm tốc được tích hợp vào cơ cấu lái (rack-type)

Trong bài thuyết trình này chúng em sẽ tìm hiểu về kiểu thứ nhất với cơ cấu lái loại
bánh răng-thanh răng.
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

16
16


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Hệ thống trợ lực lái kiểu thứ nhất gồm một môtơ điện 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 trợ lực Load cell. Cạnh đó là bộ điều khiển điện tử của trợ lực lái điện
(EPS ECU).

Hình 2.3. Hộp giảm tốc dùng cho trợ lực lái kiểu 1
1-vòng bi; 2- trục vít; 3- vỏ trục lái; 4- khớp nối; 5- roto; 6- stator; 7- trục môtơ; 8- trục lái chính; 9bánh vít.

2.3. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN
2.3.1. Sơ đồ khối hệ thống lái trợ lực điện

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa


17
17


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử

Vô Lăng

Cảm biến trái

Cảm biến phải

ECU

Động cơ
điện

Cơ cấu lái
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điện (EPS)

2.3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lực điện
Bước 1. Trợ lực lái sẽ bắt đầu làm việc khi người lái tác dụng lực để quay vô lăng.
Bước 2. Lực tác dụng lên vành lái sẽ làm cho thanh xoắn trong cơ cấu lái xoay. Cảm
biến mô men lái sẽ xác định góc quay của thanh xoắn và gửi các lực lái đã được tính toán
đến ECU.
Bước 3. Cảm biến góc quay của vô lăng sẽ thông báo góc quay vành lái và tốc độ
đánh tay lái hiện thời.


SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

18
18


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Bước 4. Phụ thuộc vào lực lái, tốc độ chuyển động, tốc độ động cơ, góc quay vô lăng,
tốc độ đánh tay lái và bản đồ được lưu giữ trong ECU, EPS ECU sẽ tính toán lực trợ lực
cần thiết và gửi đến động cơ điện.
Bước 5. Trợ lực lái sẽ tác động lên cơ cấu lái một lực trợ lực song song với lực đặt lên
vành lái.
Bước 6. Tổng của lực đặt lên vành lái và lực trợ lực sẽ tác động lên cơ cấu lái để quay
vòng xe.

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

19
19


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử


Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ
3.1. MỘT SỐ BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG LÁI
3.1.1. Vành tay lái
•

Cấu tạo: vành tay lái có cấu tạo tương đối giống nhau ở tất cả các loại ôtô. Nó bao
gồm một vành hình tròn và một vài nan hoa được bố trí quanh vành trong của vành
tay lái.

Hình 3.1. Vành tay lái

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

20
20


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
•

Chức năng : có chức năng tiếp nhận momen quay từ người lái rồi truyền cho trục
lái.

3.1.2. Trục lái
• Cấu tạo : Trục lái là bộ phận đặt bên trong vỏ trụ lái. Đầu trên của trục lái thường

có ren và then hoa để liên kết và cố định vành tay lái trên trục lái, đầu dưới của
trục lái liên kết với trục đầu vào của hộp số lái. Trục lái có thể chỉ gồm một đoạn
trục hoặc gồm nhiều đoạn trục liên kết với nhau và trục lái liên kết với trục đầu
vào của bánh răng giảm tốc ở bộ trợ lực bằng khớp nối kiểu cardan ,khớp nối
mềm , đôi khi bằng khớp nối kiểu chốt.

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

21
21


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử

Hình 3.2. Trục lái

•

Chức năng: Trục lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền
momen lái từ vành tay lái đến hộp số lái.

3.1.3. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng là một cơ cấu cơ khí khá đơn giản. Một bánh răng
được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ống kim loại. Một
thanh nối nối với hai đầu mút của thanh răng.


SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

22
22


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Bánh răng tròn được nối với trục tay lái. Khi bạn xoay vành tay lái, bánh răng quay
làm chuyển động thanh răng. Thanh nối ở hai đầu thanh răng được gắn với một cánh tay
đòn trên một trục xoay (hình 3.3).

Hình 3.3. Cơ cấu lái bánh răng thanh răng

Cặp bánh răng – thanh răng làm hai nhiệm vụ:
•

Chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển động thẳng cần thiết
để làm đổi hướng bánh xe.

•

Nó cung cấp một sự giảm tốc, tăng lực để làm đổi hướng các bánh xe dễ dàng và
chính xác hơn.

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

23
23


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
3.2. MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA BỘ TRỢ LỰC ĐIỆN
3.2.1. Mô tơ
3.2.1.1. Đặc điểm và cấu tạo của 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. Mô 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 không làm quay vô lăng.

-

Mô 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.

Hình 3.4. mô tơ


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.

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

24
24


Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
Thiết kế hệ thống lái trợ lực điện điều khiển bằng điện tử
-

Lực quán tính và ma sát nhỏ.

-


Độ an toàn và độ bền cao.
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của mô tơ

Kiểu động cơ

Động cơ DC 12v

Dòng điện định mức
Momen định mức
Số vòng quay

35 A
1.76 N.m
1210 vòng/ phút

3.2.1.2. Nguyên lý làm việc
Sau khi tiếp nhận và xử lý các tín hiệu từ điều kiện lái của xe, ECU sẽ đưa ra tín hiệu
điều khiển mô tơ hoạt động theo đúng chiều quay và vận tốc đánh lái. Khi quay, mô tơ
cung cấp momen lên trục lái, giúp cho việc đánh lái dễ dàng hơn. Nếu momen cần thiết
cho việc đánh lái nhỏ hơn giá trị lưu trong bộ nhớ (ví dụ: xe chạy tốc độ cao và không
tải), mô tơ sẽ không hoạt động nhằm tránh mất cảm giác lái.
3.2.2 Các cảm biến
Trong trợ lực lái điện, có một phần tử rất quan trọng không thể thiếu đó là các cảm
biến. Các cảm biến này có nhiệm vụ truyền thông tin đến ECU để ECU sử lý thông tin và
quyết định vòng quay của môtơ trợ lực.
3.2.2.1 Cảm biến trọng lượng Loadcell 50kg
Cảm biến Loadcell 50kg là loại cảm biến chuyên sử dụng để đo khối lượng, thường
ứng dụng để làm cân điện tử và nhiều ứng dụng khác.

SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;

Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa
SVTH: Mai Đức Hoàng Long; Nguyễn Văn Điểm;
Phan Hoàng Tiến; Nguyễn Quốc Hòa

25
25