Tạ Hiển - Tổng hợp

Bởi Trí 26.11.2021 4:53 pm

Những kiểu đặt động cơ điện trong hệ thống lái trợ lực điện (EPS)?

(News.oto-hui.com) – Việc thay đổi hệ thống thủy lực sang hệ thống lái hoàn toàn bằng điện Steer-by-wire hay đơn giản hơn là hệ thống lái trợ lực điện (EPS) đang được sử dụng trên hầu hết ở ô tô ngày nay. Hiện tại có 5 kiểu đặt động cơ điện trong hệ thống lái trợ lực điện EPS. Vậy chúng có công dụng và lợi ích riêng so với các loại hệ thống trợ lực khác ra sao?

*5 kiểu đặt động cơ điện trong hệ thống lái trợ lực điện (EPS).*

Hệ thống lái EPS được trang bị một động cơ điện giúp cung cấp thêm lực khi đánh lái giúp tài xế đánh lái nhẹ nhàng và dễ dàng hơn. Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của khoa học và công nghệ, các dòng động cơ điện ngày càng phát triển, cung cấp lực và mômen lớn hơn, kích thước vừa phải và đã được ứng dụng nhiều trên các dòng xe du lịch ngày nay.

1. Tại sao cần hệ thống lái trợ lực điện?

Hệ thống lái trợ lực điện so với hệ thống lái trợ lực dầu thuỷ lực có thể mang lại những ưu điểm như hệ thống lái EPS chỉ hoạt động khi đánh lái. So với hệ thống lái có bơm dầu trợ lực lái hoạt động liên tục do động cơ dẫn động, dẫn đến việc tiêu tốn nhiều công suất động cơ làm giảm lượng khí thải độc hại ra môi trường.

Một ưu điểm khác của hệ thống lái trợ lực điện EPS là chức năng bổ sung đáp ứng các yêu cầu cao hơn về an toàn của xe, sự thoải mái khi lái xe và hỗ trợ người lái.Hỗ trợ đỗ xe, dẫn hướng xe tự động vào điểm đỗ bằng cách can thiệp vào tay lái. Các hệ thống như cảnh báo lệch làn đường, hệ thống cảnh báo người lái xe bằng cách xác định mô men tác động lên hệ thống lái. Do đó, các chức năng như cảnh báo lệch làn đường góp phần cải thiện an toàn đường bộ.

2. Tối ưu vị trí đặt động cơ điện trong hệ thống lái trợ lực như thế nào?

Trong hệ thống lái điện có thể chia một số hệ thống lái EPS theo công suất và lực đánh lái. Điều này đòi hỏi phải có một vị trí đặt động cơ phù hợp cho từng tình huống và ưu tiên khác nhau. Điều đó giúp tạo nên độ ổn định khi đánh lái, sự êm ái và dễ chịu của tài xế và cả hành khách trong xe.

a. Hệ thống lái EPSc

Hệ thống lái EPSc giống hệ thống lái EPS ra đời rất lâu trước đây. Tuy nhiên, hệ thống lái EPS chỉ được sử dụng phổ biến trên dòng xe nhỏ có lực cơ cấu trợ lực lái rất thấp. Động cơ trợ lực của hệ thống lái EPSc được đặt bên trong khoang nội thất.

Ưu điểm của bộ trợ lực của hệ thống lái EPSc do được đặt bên trong khoang nội thất ô tô giúp giảm tác động nhiệt từ động cơ. Phạm vi nhiệt độ thấp hơn từ -40 đến 850C trong khi khoang động cơ yêu cầu -40 đến 1250C. Đối với các hệ thống trợ lực lái khác đáp ứng yêu cầu nhiệt độ đòi hỏi việc chế tạo phức tạp.

Tuy nhiên, hệ thống lái EPSc có một số hạn chế như động cơ điện trợ lực được đặt rất gần người lái và có thể nghe thấy dễ dàng. Bộ trợ lực sử dụng cơ cấu trục vít- bánh vít trong đó, trục vít được lắp ở trục động cơ của động cơ điện, bánh vít gắn trên trục lái. Giới hạn về bánh răng trục vít nên không thể truyền mô men xoắn lớn. Đối với mô men xoắn cao hơn, chúng phải được bố trí chắc chắn hơn và do đó, đắt hơn. Cấu hình dễ nhất của các phần tử trượt như vậy là một thanh trượt bằng nhựa đơn giản. Mômen truyền cao hơn đòi hỏi kỹ thuật vật liệu ngày càng phải cao hơn do đó đẩy giá thành trang bị các hệ thống lái này.

b. Hệ thống lái EPSp

Bộ trợ lực của EPSp được đặt ngay tại bánh răng lái trong cơ cấu bánh răng thanh răng. Mô men trợ lực do động cơ điện tạo ra được đến bánh răng và thanh răng. Hệ thống có thể đạt được công suất lái cao hơn so với hệ thống lái EPSc, bởi vì các lực không cần được truyền dọc theo trục lái chính và trục lái trung gian.

Bộ trợ lực EPSp bao gồm cả động cơ điện và hộp ECU đặt trong khoang động cơ nên nó phải ảnh hưởng bởi các yếu tố về nhiệt độ, vị trí lắp đặt và độ rung so với hệ thống lái EPSc. Bộ trợ lực chỉ có thể quay trục lái của bánh răng lái sau đó thì bánh răng lái điều khiển thanh răng nên vẫn còn nhiều hạn chế về lực và momen khi đánh lái. Một vấn đề khác là bộ trợ lực nằm gần chân người lái xe. Do đó, cần đảm bảo rằng bộ trợ lực không thể va đập vào khoảng trống của chân khi va chạm.

c. Hệ thống lái EPSdp

Hệ thống lái EPSdp sử dụng động cơ điện được gắn ở thanh răng nhưng được điều khiển bằng một bộ bánh răng giảm tốc. Hãng xe Volkswagen lắp đặt hệ thống này đầu tiên trên dòng xe VW GOLF vào năm 2002. Việc lắp đặt bộ trợ lực ở vị trí thứ hai khác trục lái trên cùng một thanh răng cho phép tách bộ cảm biến và bộ truyền động. Vì tỷ số truyền bánh răng truyền động chính độc lập với tỷ số lái nên có thể bố trí tối ưu công suất.

Hệ thống lái EPSdp có công suất cao hơn 10–15% so với công suất của EPSc hoặc EPSp. Bộ trợ lực có thể được định vị bằng một bánh răng thứ 2 được điều chỉnh phù hợp, góc quay 360 độ theo hướng tâm tới thanh răng và trục bánh răng truyền động chính. Độ đáp ứng nhanh tuy nhiên, không gian lắp đặt rất khó khăn và cơ cấu công kềnh hơn gây khó khăn đối với người sửa chữa.

d. Hệ thống lái EPSapa

Hệ thống lái EPSapa với động cơ đặt song song trên thanh răng của hệ thống lái. Bộ trợ lực được tạo ra bởi động cơ điện truyền động tới thanh răng nhờ sự kết hợp của trục vít me bi và bộ truyền động đai.

Khi động cơ hoạt động, dây đai dẫn động trục vít me biến chuyển động quay của động cơ điện thành chuyển động của thanh răng. Bộ trợ lực được bố trí có thể được xoay xung quanh vỏ cơ cấu lái. Hệ thống lái EPSapa hoạt động chính xác, khắc phục tiếng ồn do sử dụng bộ truyền động đai.

Với ưu điểm công suất lớn, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trên các xe hạng sang cỡ lớn, xe cao cấp nhấn mạnh tính năng động cũng như xe thể thao, bao gồm cả Porsche 991 Bộ truyền động đai được sử dụng giảm tiếng ồn khi động cơ điện truyền động đến trục vit me bi. Dây đai đã được phát triển đặc biệt cho hệ thống lái EPSapa với góc xoắn là 50, do đó đảm bảo sự ăn khớp của răng không gặp sự cố và âm thanh được tối ưu hóa.

e. Hệ thống lái EPSrc

Động cơ với phần lõi rotor trục rỗng, đồng trục với thanh răng. Hệ thống lái EPSrc cũng sử dụng cơ cấu trục vít me để truyền chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của thanh răng. Tuy nhiên khác với hệ thống lái EPSapa,Đai ốc của trục vít me bi được điều khiển trực tiếp bằng động cơ điện.

Động cơ điện điều khiển yêu cầu cao về mô men xoắn thường sử dụng động cơ servo. Bộ trợ lực được gắn đồng trục với thanh răng nên hệ thống lái EPSrc rất tinh gọn, động cơ điện của hệ thống lái EPSrc và trục vít bi của nó có thể bố trí được dịch chuyển dọc trục thanh răng. Đây là loại hệ thống lái hiện đại nhất áp dụng trên những dòng xe sang cao cấp và nó cũng được sử dụng cho hệ thống lái bánh sau do không cần đế trục lái chính điều khiển.

Bài viết liên quan: