Hệ thống lái là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái

0
12

Ra đời từ những năm 50 thuộc thế kỷ XIX, cho đến nay, hệ thống lái ô tô vẫn luôn không ngừng cải tiến để nhằm cải thiện cảm giác lái xe được tốt hơn đối với người điều khiển.

Vai trò của bộ hệ thống lái ô tô rất quan trọng trong việc điều khiển hướng di chuyển của chiếc xe. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái ô tô cũng khá là phức tạp, nó được chia ra thành nhiều cụm thành phần và bộ phận, tuy nhiên nó vẫn có sự liên kết và hỗ trợ lẫn nhau.

Dưới đây là bài viết tổng quan về khái niệm, cấu tạo, nguyên lý và phân loại hệ thống lái ô tô cơ bản nhất.

Hệ thống lái là gì?

Có thể chúng ta đang sở hữu một chiếc xế hộp với những trang bị động cơ có công suất lớn và hộp số có hiệu suất cao để có thể truyền hầu hết công suất mà động cơ sinh ra đến bánh xe. Tuy nhiên, nếu chúng ta không thể điều khiển các bánh xe làm cho chiếc xe di chuyển theo hướng mà mình mong muốn, thì động cơ công suất lớn hay hộp số có hiệu suất cao cũng không còn ý nghĩa gì nữa bởi vì chúng ta sẽ không thể điều khiển chiếc xe của mình di chuyển trên đường.

Hệ thống lái chính là một trong bảy bộ hệ thống cơ bản và quan trọng nhất trên một chiếc xe ô tô
Hệ thống lái chính là một trong bảy bộ hệ thống cơ bản và quan trọng nhất trên một chiếc xe ô tô

Hệ thống lái chính là một trong bảy bộ hệ thống cơ bản và quan trọng nhất trên một chiếc xe ô tô. Trong khi động cơ và hệ thống truyền lực truyền công suất xuống bánh xe thì hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động và giữ cho ô tô chuyển động theo một quỹ đạo nhất định nào đó như: quay vòng trái, quay vòng phải hay đi thẳng,…

Hệ thống lái là một hệ thống rất phức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận có chức năng riêng biệt được hỗ trợ lẫn nhau.

Phân loại hệ thống lái

  • Theo cách bố trí vành tay lái (vô lăng)

Hệ thống lái và vành tay lái được bố trí bên trái theo chiều chuyển động của ô tô, và nó được sử dụng trên tất cả các loại ô tô của các nước có luật đi đường bên phải như Việt Nam và một số nước khác.

Hệ thống lái với vành tay lái bố trí phía bên phải theo chiều chuyển động của ô tô được dùng trên các loại ô tô của các nước có luật đi đường bên trái như các nước: Anh, Nhật, Thụy Điển,…

  • Theo số lượng cầu dẫn hướng

Có 3 loại hệ thống lái bánh dẫn hướng:

  • Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước: Với loại này thường sẽ được trang bị trên hầu hết các dòng xe ô tô du lịch hiện nay như: Toyota Vios, Toyota Camry, KIA Morning, KIA Cerato, Hyundai I10, Hyundai Elantra,… và xe thương mại như Ford Transit, Hyundai County,…
  • Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau: Với loại hệ thống lái này thường ít được trang bị trên ô tô vì kết cấu hệ thống lái phức tạp khi phải bố trí thêm các trục và đòn dẫn từ phía trước đến phía sau, đồng thời cũng đòi hỏi việc trợ lực lái nhiều hơn khi xe tăng tốc do lực quán tính làm tải trọng tập trung về phía cầu sau do đó làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu, nó thường được trang bị trên các loại máy nâng chuyển, xe chuyên dụng,…
  • Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cả cầu trước lẫn cầu sau: Mục đích của việc trang bị hệ thống lái trên các cầu nhằm để giảm bán kính vòng của ô tô, giúp xe dễ quay vong khi vận tốc thấp, giảm khả năng bị mòn bánh không được dẫn hướng, đồng thời tăng sự ổn định cho xe khi di chuyển với vận tốc cao.

Với loại hệ thống lái có các bánh dẫn hướng ở cả cầu trước lẫn cầu sau thường được trang bị trên các dòng xe của nhà sản xuất Porsche như: Panamera, Cayenne 2018, 911 GT3, AG… và các nhà sản xuất xe cao cấp khác như Audi, Mercedes-Benz, BMW, Lexus… với phiên bản hiện đại hơn, được điều khiển điện từ. Khi vận tốc xe trên 80km/h bánh phía sau sẽ tự động xoay cùng chiều với bánh trước để làm tăng hiện tượng quay vòng thiếu của xe, giúp xe ổn định hơn. Khi vận tốc xe dưới 50km/h, bánh sau sẽ quay ngược chiều với bánh trước để đảm bảo xe dễ vào cua, người lái sẽ không bị cảm giác giằng vô lăng và nặng tay lái.

  • Quay vòng thiếu (Understeering)

Khi người điều khiển có gắng đánh tay lái để xe quay vòng sang trái hoặc vòng sang phải nhưng lúc ấy chiếc xe lại có xu hướng chạy thẳng hoặc không đi theo hướng mà người điều khiển mong muốn, điều đó có nghĩa là hiện tượng vòng quay thiếu đang xảy ra đối với chiếc xe của mình.

Khi hiện tượng này xảy ra, chiếc xe rất dễ gặp phải tai nạn do va chạm với xe đang chạy đối diện ngược chiều.

Hệ thống lái là một hệ thống rất phức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận có chức năng riêng biệt được hỗ trợ lẫn nhau.
Hệ thống lái là một hệ thống rất phức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận có chức năng riêng biệt được hỗ trợ lẫn nhau.
  • Quay vòng thừa (Oversteering)

So với hiện tượng vòng quay thiếu thì hiện tượng vòng quay thừa rất dễ bị xảy ra hơn, Hiện tượng vòng quay thừa xảy ra khi người lái đánh lái để xe di chuyển sang bên trái hoặc sang bên phải theo quỹ đạo mặt đường, nhưng xe có xu hướng vị sảy đuôi và xoay vòng tròn.

Để khắc phục những hiện tượng như vậy khi di chuyển trên đường, các nhà sản xuất ô tô trên thế giới đã đưa ra các hệ thống hỗ trợ như: Vân bằng điện tử (ESP, ESC), Phân phối lực phanh điện tử (EBD), và hệ thống chống bó cứng má phanh (ABS) đê hỗ trợ cho chiếc xe di chuyển ổn định hơn, giảm các tai nạn không mong muốn cho người lái.

  • Theo kết cấu của cơ cấu lái

Ngày nay, cơ cấu lái kiểu trục vít – thanh răng (còn gọi là thước lái) là kiểu cơ cấu lái được sử dụng phổ biến nhất. Kiểu cơ cấu lái này thường được dùng ở hầu hết các dòng xe du lịch như: Toyota Vios, Altis, Camry, Fortuner, Mazda 3, Mazda 6, Honda City, Honda Civic, Kia Cerato, Kia Morning,… Sở dĩ thước lái được dùng phổ biến như vậy là bởi vì sự đơn giản trong kết cấu của nó, dễ dàng sửa chữa khi có hư hỏng xảy ra và cũng dễ dàng bố trí các hệ thống trợ lực lái đi kèm.

Cấu tạo chính của cơ cấu lái kiểu trục vít – thanh răng bao gồm trục vít ăn khớp với thanh răng.

Khi người lái xoay vô lăng sẽ làm trục vít quay theo, trục vít ăn khớp với thanh răng nên làm cho thánh răng di chuyển sang bên trái hoặc bên phải. đê kết hợp thước lái với moay – ơ bánh xe, người ta bố trí thêm các khớp cầu hay còn gọi là rotuyn, mỗi thước lái gồm một cặp rotuyn lái trong và rotuyn lái ngoài. Các rotuyn và thanh răng tạo thành một hệ dẫn động lái có hình thang, hay còn gọi là hình thang lái.

Mục đích của việc tạo ra hình thang lái để đảm bảo chuyển động ổn định của xe khi quay vòng, bánh xe phía trong góc cua sẽ không bị trượt so với bánh ngoài.

  • Theo phương pháp cường hóa (trợ lực lái)

Bởi vì tổng khối lượng của một chiếc ô tô rất lớn và tại trạng thái đứng yên, lực cản tác dụng lên cơ cấu lái rất lớn làm cho người lái không thể xoáy vô lăng được, do đó, so với những chiếc xe máy không cần đến trợ lực lái thì những chiếc xe ô tô lại rất cần đến một hệ thống trợ lực lái đi kèm để hỗ trợ người lái.

Các loại trợ lực lái được bố trí trên ô tô hiện nay thường là: trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện hay trợ lực lái thủy lực – điện tử.

Trợ lực lái thủy lực

Trợ lái thủy lực là loại trợ lực lái được trang bị đầu tiên trên xe ô tô. Cấu tạo của hệ thống trợ lực lái này rất đơn giản, nó gồm hai đường ống dầu vào 2 khoang được chia sẵn bên trong thước lái, các van điều hướng và một bơm dầu trợ lực được dẫn động bởi động cơ để bơm dầu vào thước lái

Muốn nhận biết một chiếc ô tô đang trang bị hệ thống lái trợ lực bằng thủy lực không hề khó, chúng ta chỉ cần mở nắp capo lên, nhìn xung quanh khoang động cơ, nếu thấy có một nắp có ghi dòng chữ “Power Steering Fluid” thì loại trợ lực đang được trang bị trên xe của chủ xe là trợ lực lái thủy lực. Hầu hết các dòng xe du lịch phổ thông hiện nay như: Vios, Altis, Camry, Ford Focus, Ford Fiesta, Kia Morning, Kia Cerato, Hyundai I10, Elantra, Mazda3,… đều được trang bị kiểu trợ lực lái này.

Các loại trợ lực lái được bố trí trên ô tô hiện nay thường là: trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện hay trợ lực lái thủy lực - điện tử.
Các loại trợ lực lái được bố trí trên ô tô hiện nay thường là: trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện hay trợ lực lái thủy lực – điện tử.

Trợ lực lái điện

Trợ lực lái điện là loại trợ lái sử dụng điện để khắc phục nhược điểm của trợ lực thủy lực. Khi xe chạy với tốc độ cao, việc đánh lái sẽ trở nên rất nhẹ nhàng nên người lái xe rất dễ mất cảm giác lái, người lái đánh lái một góc nhỏ nhưng xe quay vòng rất lớn, hệ thống lái trợ lực bằng thủy lực không thể điều chỉnh để giảm trợ lực lái, do đó hệ thống trợ lực lái điện được ra đời để khắc phục những tình trạng trên.

Cấu tạo hệ thống trợ lực lái điện rất đơn giản, nó gồm một mô tơ điện, một trục vít được gắn cố định trên trục mô tơ, trục vít ăn khớp với bánh vít được gắn cố định trên trục lái, mô tơ sẽ được điều khiển bằng một bộ điều khiển thông qua tín hiệu của những cảm biến. Phương pháp trợ lực lái này thường được bố trí trên các dòng xe Mercedes-Benz, Audi, BMW, Lexus,… và các dòng xe hạng C của Toyota, Honda, Kia, Mazda, Ford,…

Trợ lực lái thủy lực – điện tử

Được xem như một bản nâng cấp của 2 bộ trợ lực trên, trợ lực lái thủy lực – điện tử được gọi chính xác là trợ lực lái thủy lực được điều khiển bằng điện tử.

Đúng như với tên gọi của nó, hệ thống trợ lực này tương tự như hệ thống trợ lực thủy lực, nhưng điểm khác biệt ở đây là các van điều hướng dầu thủy lực sẽ được điều khiển bởi một bộ điều khiển thông qua các cảm biến thay vì được đóng mở một cách cơ khí do sự tác động của vô lăng trong hệ thống trợ lực thủy lực thông thường.

Đây là phương pháp trợ lực lái đang được phổ biến hiện nay, nó được trang bị trên nhiều dòng của Nissan, Infiniti, Toyota, Lexus, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Honda, Ford, Mitsubishi…

Các hư hỏng hệ thống lái

Là một trong bảy bộ hệ thống cơ bản và quan trọng nhất bên trong chiếc xe ô tô cho nên hệ thống lái phải luôn được kiểm tra bảo trì bảo dưỡng thường xuyên để hệ thống lái được hoạt động hiệu quả và an toàn khi sử dụng. Dưới đây là một số hư hỏng thường gặp trên hệ thống lái:

  • Xì dầu thước lái: đây là tình trạng thường xuyên xảy ra với thước lái, do các bạc và phớt làm kín dầu dùng lâu ngày bị mòn nên dầu bên trong thước lái xì ra ngoài gây bám bẩn gầm xe.
  • Hư hỏng rotuyn lái ngoài và rotuyn lái trong
  • Hư hỏng do rò rỉ dầu trên các đường ống dẫn dầu gây thiếu hụt dầu trợ lực
  • Hư hỏng bơm dầu trợ lực, bơm có tiếng kêu lớn
  • Xỉa lái do cân chỉnh lái bị sai
  • Ngoài ra, còn có các hư hỏng thường gặp khác

AutoDetailing.vn – Blog chia sẻ, đánh giá phụ kiện ô tô cũng như chia sẻ các thông tin hữu ích về thị trường ô tô, cách tự chăm sóc chiếc xe ô tô giúp người dùng trải nghiệm nhiều hơn trên chiếc xe của mình.

Tìm kiếm AutoDetailing.vn qua:

Trả Lời Bình Luận

Mời Bạn Bình Luận
Điền Họ Tên