Hệ thống lái trên ô tô – Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại

Hệ thống lái ô tô được phát triển từ giữa thế kỷ 19, có vai trò vô cùng quan trọng, đến nay hệ thống không ngừng cải tiến để mang lại cảm giác tốt nhất cho người dùng. Cấu tạo và nguyên lý của hệ thống bao gồm nhiều thành phần phức tạp, có sự liên kết và hỗ trợ lẫn nhau. Những thông tin dưới đây sẽ giúp bạn hiểu hơn về thành phần quan trọng này trên ô tô.

Hệ thống lái ô tô là gì?

Hệ thống lái ô tô là gì?

Hệ thống lái là một trong những hệ thống chủ chốt của xe có vai trò quan trọng để điều khiển ô tô chuyển động theo quỹ đạo nhất định hoặc di chuyển xe theo ý muốn của người lái. Ví dụ đi thẳng, quay vòng trái, vòng phải… Hệ thống này trên xe ô tô có cấu tạo vô cùng phức tạp với nhiều cơ cấu, bộ phận, chức năng khác nhau nhưng có tác dụng tương hỗ lẫn nhau. 

Cấu tạo hệ thống lái

Hệ thống lái có cấu tạo bao gồm 3 bộ phận chính bao gồm dẫn động lái, cơ cấu lãi và trợ lực lái:  

Dẫn động lái

Cấu tạo hệ thống lái

Bộ phận dẫn động lái được cấu tạo nhiều chi tiết đó là vô lăng, trụ lái, khớp liên kết và các thanh dẫn động. Bộ phận này giúp truyền chuyển động của tài xế đến hệ thống lái để có thể hỗ trợ hướng di chuyển của xe đồng thời tiếp nhận phản ứng từ mặt đường để giúp người lái xe có những cảm nhận chân thực nhất. 

Cơ cấu lái

Nhiều dạng hệ thống khác nhau

Cơ cấu lái của hệ thống lái có công dụng điều khiển gồm nhiều đòn xoay trong cơ cấu động học hình thang lái, từ đó đảm bảo cho các chuyển động xe tuân đúng nguyên tắc. Các nhà sản xuất thường sử dụng cơ cấu lái trục vít-thanh răng hoặc cơ cấu lái loại bi tuần hoàn. 

Trợ lực lái

Trợ lực lái có cấu tạo phức tạp nhất trong hệ thống lái trên ô tô và thường xuyên được cải tiến phù hợp theo xu hướng phát triển ngành công nghiệp ô tô. Bộ phận này có chức năng giảm lực quay của vô lăng giúp tài xế đánh lái dễ dàng hơn.

Hệ thống lái trợ lực phổ biến hiện nay gồm 2 dạng khác nhau đó là hệ thống thủy lực và trợ lực lái điện. Theo đánh giá, hệ thống trợ lực điện càng ngày chứng minh được tính ưu việt và được ứng dụng rộng rãi hơn. 

Xem thêm:

• Cấu tạo, công dụng của bộ đồng tốc trong xe hơi
• Dòng phim cách nhiệt ô tô tốt nhất hiện nay
• Bảng báo giá dán decal đổi màu xe ô tô bao nhiêu tiền?

Nguyên lý hoạt động hệ thống lái như thế nào? 

Cơ chế hoạt động của hệ thống lái sẽ tuân thủ theo từng khu vực hoạt động trong cấu tạo: 

Nguyên lý hoạt động của bánh răng – thanh răng

Hệ thống bánh răng – thanh răng

Cơ cấu bánh răng- thanh răng bao gồm bánh răng nối trực tiếp với ống kim loại và thanh răng liên kết với ống kim loại khác, thanh nối sẽ nối 2 đầu mút của thanh răng. Kết cấu này không quá phức tạp được ứng dụng đơn giản, phù hợp với những dòng xe du lịch, xe SUV và ô tô tải nhỏ. Cơ cấu này có vai trò chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển động thẳng và có khả năng giảm tốc, tăng thêm lực đổi hướng bánh xe dễ dàng hơn. 

Nguyên lý hoạt động của bánh răng – thanh răng có trợ lực

Cấu tạo của cơ cấu bánh răng – thanh răng có trợ lực gồm xi-lanh và một piston ở giữa kết hợp cùng hai đường dẫn chất lỏng xung quanh vị trí của piston. Về nguyên lý, ở đường ống chất lỏng của hai bên Piston, dòng chất lỏng áp suất sẽ được bơm thẳng đến đường ống để đẩy piston dịch chuyển. Khi đó, thanh răng này sẽ hỗ trợ giúp cho lái xe quay tay ở lái ở các phía đơn giản hơn

Nguyên lý bơm thủy lực hoạt động

Hệ thống bơm thủy lực

Bơm thủy lực có nhiều van cánh gạt giúp hỗ trợ di chuyển hướng kính dễ dàng tại các rãnh ô tô. Bơm có tác dụng dẫn động bằng mô men động cơ qua hoạt động của truyền động puli – đai. Trong trường hợp roto quay sẽ tạo ra lực ly tâm tác động đến các cánh gạt khiến chúng văng ra, dầu thủy lực ở mức áp suất thấp bị kéo xuống và đẩy sang đầu mà tại đó có áp suất cao. 

Nguyên lý hệ thống trợ lực lái tương lai

Vòng tay lái trong tương lai sẽ định hướng hoạt động tương tự như một bàn phím máy tính, sở hữu các mô tơ điện để thông báo các hoạt động mà xe đang thực hiện với xe hơi. Đồng thời, quy trình làm việc của bánh bánh xe sẽ tự động hóa, hệ thống này kỳ vọng sử dụng để điều khiển hệ thống lái của xe cơ giới. 

Phân loại hệ thống lái

Hệ thống lái từ khi ra đời cho đến nay đã ghi nhận 6 hệ thống, và mỗi hệ thống có ưu và nhược điểm riêng và vẫn đang tiếp tục nghiên cứu, phát triển, cải tiến.

Hệ thống lái thuần cơ khí

Hệ thống này có cấu tạo gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, trong đó cơ cấu lái có nhiệm vụ chuyển đổi momen giữa các góc quay vành lớn và quay vòng tại bánh xe dẫn hướng. Dẫn động lái lại chuyển từ cơ cấu lái đến bộ phận các bánh xe đảm bảo bánh quay trục đúng hướng điều khiển. Được phát triển từ thế kỷ 19, hệ thống này không còn sử dụng trong xe hơi nữa. 

Hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS)

Hệ thống lái trợ thủy lực HPS được cải tiến và phát triển từ hệ thống thân cơ khí, nhưng tiêu tốn ít năng lượng hơn khi quay vòng xe, giảm tình trạng va đập của bánh xe đến vô lăng. Hệ thống này giúp giảm 80% năng lượng, giúp cho người lái cảm thấy thoải mái hơn, đồng thời gia tăng tính an toàn. Hệ thống lái này được sử dụng phổ biến tại nước ta do giá thành rẻ và phù hợp  cho tốc độ di chuyển trong đô thị

Hệ thống lái trợ lực thủy lực điện tử (EHPS)

Hệ thống lái trợ lực thủy lực điện tử

Hệ thống này có cấu tạo gồm các thành phần cơ cấu lái, dẫn động lái với cải tiến bộ điều khiển  MCU trực tiếp điều khiển van trợ lực thay thế cho thanh xoắn. Hệ thống này được ứng dụng cho một số dòng xe tại Việt Nam tầm trung và xe sang nhờ dải tốc độ đa dạng.  

Hệ thống lái trợ lực điện tử (ESP)

So với những dòng hệ thống trước đó, hệ thống lái trợ lực điện tử thay thế bơm dầu hoàn toàn bằng động cơ điện. Đặc tính trợ lực điện với đa số các mẫu xe được xây dựng dựa trên đặc tính cản từ mặt đường. Các cảm biến mô men gắn trên thanh xoắn sẽ giúp xác định lực cản của mặt đường trên hệ thống. Sau đó, kết hợp với các hệ thống cảm biến khác và thông số tình trạng xe giúp hệ thống này quyết định tỷ lệ trợ lực qua việc điều khiển trực tiếp của mô tơ điện.

Hệ thống lái chủ động (AFS)

Hệ thống lái chủ động AFS sẽ được cải tiến có thêm bộ chấp hành AFS trên vị trí trục lái nối vô lăng và cơ cấu lái. Hệ thống này thường được trang bị trên các hạng xe sang, đồng thời kết hợp thêm bộ trợ lực giúp tạo nên hệ thống lái một cách hoàn chỉnh. 

Bộ trợ lực của hệ thống lái ô tô sẽ được cố định trên thước lái (EPAS-rack), trên trục lái (EPAS-column) hoặc có gắn thêm giảm tốc và trang bị trên  thước lái (EPAS-pinion) song song với thước lái (EPAS-dual-pinion).

Hệ thống lái Steer-by-wire

Hệ thống lái điện Steer-by-wire có chức năng giúp tạo nên lực hỗ trợ lái xe để quay vành với 100% năng lượng theo điều khiển của người lái. Steer-by-wire được chia thành 2 hệ thống gồm Steer-by-wire tích hợp và hệ thống Steer-by-wire độc lập. Trong đó dạng độc lập mỗi bánh xe được bố trí thêm động cơ điện điều khiển, còn với hệ thống dạng tích hợp phần hai bánh dẫn hướng sẽ liên kết với nhau thông qua hình thang lái.

Như vậy, Danxe.com.vn đã chia sẻ những thông tin chi tiết về hệ thống lái, cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Đây là hệ thống hỗ trợ người điều khiển ô tô di chuyển hướng theo ý muốn. Đừng quên, đến với chúng tôi để giúp chiếc xe của bạn “khoác thêm tấm áo mới” với Decal chống nóng, đổi màu xe hiện đại.