Kỹ thuật và hệ thống lái

Hệ thống lái tất cả các bánh xe và bộ điều khiển lái điện cho cầu sau Việc điều khiển tất cả các bánh xe ô tô được xuất hiện sau chiến tranh thế giới thứ hai trên các ô tô quân sự cần có khả năng cơ động cao (quay vòng với bán kính nhỏ).Khi đó, các bánh xe đều được coi là bánh xe dẫn hướng và quay ngược chiều nhau với quan hệ động học ngược tạo nên bán kính quay vòng nhỏ. Hiển nhiên, khi quay vòng như vậy cần phải vận hành với vận tốc...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật và hệ thống lái Hệ thống lái tất cả các bánh xe và bộ điều khiển lái điện cho cầu sauViệc điều khiển tất cả các bánh xe ô tô được xuất hiện sau chiến tranh thế giới thứhai trên các ô tô quân sự cần có khả năng cơ động cao (quay vòng với bán kínhnhỏ).Khi đó, các bánh xe đều được coi là bánh xe dẫn hướng và quay ngược chiều nhauvới quan hệ động học ngược tạo nên bán kính quay vòng nhỏ. Hiển nhiên, khiquay vòng như vậy cần phải vận hành với vận tốc ô tô nhỏ nhằm hạn chế lực lytâm gây lật đổ xe.Sau những năm 1970, do các đòi hỏi về ổn định chuyển động ở tốc độ cao, ô tôcon được bố trí khả năng quay vòng sao cho tránh rơi vào tình trạng quay vòngthừa, như vậy khi quay vòng ở tốc độ cao các bánh xe dẫn hướng cần quay cùngchiều.Hiện tượng quay vòng thừa xảy ra trên các loại xe có sử dụng bánh xe đàn hồi (lốpcao su chứa khí nén, và sự tự điều khiển cầu xe trên các loại hệ thống treo khácnhau,…). Giá trị của góc điều khiển cầu sau không lớn, nhưng khi xe chuyển độngở tốc độ cao lại ảnh hưởng tới khả năng an toàn, nên khi quay vòng cần hạn chế.Điều này dẫn tới các loại ô tô con có hệ thống lái tất cá các bánh xe và làm việctuỳ thuộc vào tốc độ ô tô.Ở trên các ô tô con hiện đại bố trí cơ cấu lái (CCL) điều khiển tất cả các bánh xethỏa mãn cả hai nhu cầu: cơ động và ổn định, tức là bánh xe cầu sau có thể quayvòng hoặc cùng chiều hoặc ngược chiều với các bánh xe trước (hình 1). Hệ thốngnhư vậy được ký hiệu 4WS (four Wheels Steering). Hình 1. Hệ thống four Wheels Steering (4WS)Các xe có hệ thống lái điều khiển tất cả các bánh xe được chia làm hai loại: điềukhiển phụ thuộc vào tải trọng (thụ động) và điều khiển phụ thuộc vào vận tốc vàgóc quay vành lái (chủ động). Phần lớn ô tô có 4WS ngày nay sử dụng điều khiểntích cực từ vành lái.A. Điều khiển thụ động và điều khiển tích cực:Điều khiển thụ động phụ thuộc vào tải trọng bố trí trên một số ô tô con, và đượcthực hiện chủ yếu nhờ khả năng thay đổi vị trí chuyển hướng của các bánh xe sautheo hệ thống treo. Các loại xe có lắp hệ thống này đảm bảo tính quay vòng và ổnđịnh trên đường cong ở tốc độ cao.Nhưng khi xe chạy thẳng trên đường gồ ghề, tảitrọng đặt lên các bánh xe biến đổi làm xấu tính ổn định chuyển động thẳng, mặcdù góc quay các bánh xe sau là rất nhỏ. Các loại ô tô này có khả năng dẫn hướngbánh xe sau thông qua kết cấu hệ thống treo động học mềm (biến dạng động học),hay sử dụng hệ treo của cầu dẫn hướng. Tùy thuộc vào mức độ hoàn thiện kết cấucủa ô tô, các trạng thái này được xây dựng với các quy luật biến đổi quan hệ giữacác góc quay dẫn hướng trên các cầu khác nhau.Hệ thống điều khiển cầu sau thụ động bố trí trên ô tô Mitsubishi Sigma thế hệtrước đây được trình bày trên hình 2. Mỗi bánh xe sau được treo trên ba thanh theokết cấu không gian: một thanh dọc 2 và hai thanh ngang 3, 5. Các liên kết gối tựabố trí khớp cao su đàn hồi và tạo nên cơ cấu điều khiển chuyển hướng bánh sauthụ động theo các góc được tính toán trước. Khi bánh xe dịch chuyển lên xuốngứng với tải trọng nhỏ, sẽ thay đổi không đáng kể độ chụm bánh xe, góc nghi êngdọc và không thay đổi tính chất, chuyển động của ô tô. Các bánh xe sau c òn liênhệ với thân xe thông qua một ống thủy lực. Dưới tác dụng của lực dọc (lực phanh),các ống thủy lực biến dạng đẩy bánh sau theo hướng nâng cao độ chụm bánh xekhông thay đổi. Tuy nhiên, khi quay vòng ở tốc độ cao lực dọc gây nên trên cácbánh xe khác nhau và có thể dẫn tới thay đổi độ chụm bánh xe, tương ứng với gócđiều khiển với bánh sau. Hình 2. Hệ thống điều khiển cầu sau thụ động bố trí trên ô tô Mitsubishi SigmaNgày nay, trên nhiều loại xe đã lắp hệ thống lái điều khiển tích cực. Các bánh xesau của loại xe này đặt trên các hệ thống treo có khả năng dẫn hướng bánh xe, cácđòn dẫn động lái (tương tự như bánh xe dẫn hướng cầu trước). Các bánh xe saucũng sử dụng cơ cấu lái dạng cơ khí hoặc cơ khí – thủy lực,…B. Điều khiển 4WS tích cực:Từ năm 1987, nhằm nâng cao khả năng ổn định khi chuyển động với vận tốc cao,đã xuất hiện các loại ô tô con có kết cấu điều khiển các bánh xe quay c ùng chiều.Nhờ việc kết hợp với giải pháp nâng cao khả năng cơ động khi ra vào chỗ đỗ, vàổn định ở tốc độ cao, hệ thống lái 4WS ngày nay đã hình thành với 3 trạng tháiđiều khiển bánh xe cầu sau như trên hình 3. Hình 3. Hệ thống lái 4WS với 3 trạng thái điều khiển bánh xe cầu sauBa trạng thái điều khiển cơ bản khi chuyển động:1. Khi góc quay vành lái nhỏ và sử dụng với tốc độ trung bình, các bánh xe saukhóa cứng tương tự như kết cấu truyền thống (hình 3b).2. Các bánh xe trước và sau quay ngược chiều, trạng thái này bảo đảm để dễ dàngquay đầu xe, ra vào chỗ đỗ, bán kính quay vòng nhò (hình 3a).3. Các bánh xe trước và sau quay cùng chiều, đảm bảo nâng cao khả năng quayvòng thiếu của xe, tức là tạo điều kiện nâng cao tính ổn định chuyển động khi hoạtđộng ở vận tốc cao (hình 3c).a) Hệ thống lái 4WS với kết cấu cơ khí ...