Cấu tạo hệ thống lái 4WAS

Hệ thống 4WAS (4 Wheel Active Steer) hỗ trợ người lái xe ô tô bằng cách tự động điều khiển góc lái của bốn bánh xe theo tốc độ. Bằng cách kiểm soát góc lái của cả bốn bánh xe, hệ thống lái chủ động này giúp cải thiện độ ổn định và phản ứng ở tốc độ cao, đồng thời giúp giảm thao tác của người lái xe. Hệ thống lái 4WAS điều khiển góc lái phía sau lớn hơn so với hệ thống lái 4WS và điều khiển chuyển hướng ở tốc độ cao. Hệ thống 4WAS có ưu điểm sau:

· Xe di chuyển êm ái, dễ lái cả trong thành phố và những cung đường cong.

· Tính ổn định được trang bị trên xe ô tô giúp người lái xe điều khiển phương tiện một cách an toàn trên đường cao tốc và khi chuyển làn.

· Hệ thống điều khiển nhanh và nhạy sẽ cho phép thao tác lái nhẹ nhàng.

Trường hợp 1: Tốc độ thấp (10 km/h đến 40 km/h) xe ô tô quay đầu trong khu dân cư và bãi đỗ xe. Xe có trang bị hệ thống 4WAS điều khiển tỉ lệ góc lái lớn hơn so với góc lái khi quay vành tay lái.

Hình 1. Xe di chuyển tốc độ thấp

Trường hợp 2: Tốc độ trung bình (40 km/h đến 80 km/h) ô tô di chuyển trong đô thị và trên đường lớn. Xe di chuyển ổn định theo hướng mong muốn và cân bằng ô tô do hệ thống 4WAS điều khiển chuyển động 4 bánh xe cùng hướng.

Hình 2. Xe di chuyển ở tốc độ trung bình

Trường hợp 3: Tốc độ cao (trên 80 km/h) Đường cao tốc,... Khi xe tăng tốc độ, ảnh hưởng của lực quán tính ly tâm tác động lên thân xe làm xoay thân xe (do lốp biến dạng và ảnh hưởng hệ thống treo). Hướng chuyển động của ô tô phụ thuộc vào hai tín hiệu góc đánh lái và góc xoay thân xe. Hệ thống 4WAS điều khiển ổn định hướng bánh xe trước và hướng chuyển động bánh sau quay cùng chiều với bánh trước, giúp xe được lái ổn định ngay cả khi chuyển làn.

Hình 3. Xe di chuyển ở tốc độ cao

Hệ thống lái chủ động (4WAS) giảm thiểu đánh lái quay vòng thiếu. Hệ thống 4WAS được thiết kế để cung cấp phản ứng lái nhanh trong dải tốc độ thấp đến trung bình kết hợp với sự ổn định của xe ở tốc độ cao.

Hình 4. Sơ đồ hệ thống điều khiển 4WAS

4WAS có bộ phận điều khiển điện tử phía trước (ECU) và ECU chính (phía sau). Hệ thống 4WAS sử dụng cơ cấu lái loại thanh răng- bánh răng và bộ trợ lực EPS. Cơ cấu lái phía trước chứa cảm biến mô men xoắn, và động cơ điện điều khiển. ECU phía trước vận hành động cơ và bánh răng trục trong cơ cấu chấp hành phía trước để thay đổi tỷ số lái.

Hình 5. Hệ thống lái 4WAS trên xe BMW 5 (2010)

Thân thiết bị truyền động lái sau được gắn với một bộ phận khung xe, và các đầu bên ngoài của trục truyền động được liên kết với bánh sau. Cơ cấu truyền động lái sau chứa thanh gắn với tay lái. ECU chính được gắn trong thùng xe, và điều khiển bộ truyền động lái phía sau.

Cơ cấu lái phía sau sử dụng cơ cấu trục vít me. Ở 2 đầu trục vít được nối với thanh dẫn động lái phía sau. Động cơ điện được chế tạo đặc biệt giống với động cơ điện trong cơ cấu lái phía sau của hệ thống 4WS. Khi động cơ quay truyền động cho đai ốc vít, khi đó trục vít chuyển động tịnh tiến theo chiều quay của động cơ làm thay đổi góc lái bánh xe phía sau.

1.Đòn ngang bên trái, 2.Đai ốc vít me, 3. Động cơ điện, 4. Đòn ngang bên phải, 5.Đầu nối nguồn động cơ điện, 6.Trục vít me

Hình 6. Cấu tạo cơ cấu điều khiển 4WAS

* Nguyên lý điều khiển hệ thống lái 4 bánh

Khi ô tô quay vòng ở tốc độ nhỏ hơn 29 Km/h, các bánh xe trước và bánh xe sau quay ngược chiều nhau. Góc quay vòng bánh xe sau tối đa là 6 ° ở 0 Km/h. Khi ô tô quay vòng ở tốc độ 29 km/h các bánh xe sau gần như khóa cứng như cơ cấu lái thông thường.

Khi tốc độ ô tô tăng tốc độ lên trên 29 km/h và vành tay lái quay góc nhỏ hơn 2000 các bánh xe trước và bánh xe sau quay cùng chiều nhau. Nếu vành tay lái quay góc lớn hơn 2000 các bánh xe trước và bánh xe sau quay ngược chiều nhau.

Khi ô tô đi chuyển ở tốc độ 96 km/h và vành tay lái quay góc 100 °, các bánh sau sẽ quay góc 1 ° cùng chiều với bánh trước. Nếu vành tay lái quay chậm đến góc 500 ° ở tốc độ này, các bánh xe sau sẽ quay góc khoảng 1 ° ngược chiều với các bánh xe trước.