Hệ Thống Lái Của ô Tô: Cấu Tạo, Phân Loại, Nguyên Lý Hoạt động

Để ô tô có thể hoạt động, người ta cần phải trang bị rất nhiều hệ thống với chức năng khác nhau. Khác với hệ thống bôi trơn thì hệ thống lái của ô tô sẽ có chức năng thay đổi hướng chuyển động của xe. Từ đó giúp ô tô có thể hoạt động linh hoạt theo ý của tài xế. Đừng bỏ qua bài viết sau của suaxenang.com nếu bạn muốn hiểu về hệ thống này nhé!

Nội dung chính

• 1 Hệ thống lái ô tô là gì?
• 2 Cấu tạo hệ thống lái trên ô tô
  • 2.1 Vành tay lái
  • 2.2 Trục Lái
  • 2.3 Cơ cấu lái (hộp số lái)
  • 2.4 Dẫn động lái
• 3 Phân loại và nguyên lý hoạt động của các hệ thống lái oto
  • 3.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái tại cơ cấu bánh răng – thanh răng
  • 3.2 Nguyên lý hoạt động tại cơ cấu bánh răng-thanh răng có trợ lực tay lái ô tô
    • 3.2.1 Với cơ cấu lái bánh răng thanh răng có trợ lực
    • 3.2.2 Với cơ cấu lái recirculating ball (trục vít – bánh vít)
  • 3.3 Nguyên lý của hệ thống lái trợ lực thủy lực
  • 3.4 Nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện trong tương lai
• 4 Những lỗi hư hỏng thường gặp ở hệ thống lái

Hệ thống lái ô tô là gì?

Hệ thống lái thuộc 7 hệ thống cơ bản và đóng vai trò quan trọng nhất trong cấu tạo ô tô. Khi muốn giữ ô tô chuyển động theo quỹ đạo nhất định hoặc thay đổi phương hướng người ta cần phải dùng đến hệ thống này. Ví dụ như quay vòng phải, đi thẳng, quay vòng trái… Hệ thống này có cấu tạo vô cùng phức tạp với nhiều cụm cơ cấu, bộ phận và chức năng khác nhau nhưng lại có sự hỗ trợ với nhau.

Cấu tạo hệ thống lái trên ô tô

Cùng với sự ra đời của các mẫu mã ô tô khác nhau thì hệ thống lái cơ khí cũng vô cùng phong phú, đa dạng. Điều này không chỉ thể hiện về kết cấu mà còn ở nguyên lý hoạt động. Tuy nhiên, về cơ bản thì hầu hết các hệ thống đều bao gồm 4 bộ phận chính là Vành lái, cơ cấu lái (hộp số lái), trục lái, dẫn động lái.

Vành tay lái

Vô lăng hay còn gọi là vô lăng là một bộ phận nằm trong buồng lái, nhiệm vụ của nó là nhận mô men quay của người lái và truyền lực cho trục lái. Vô lăng có cấu tạo giống nhau ở tất cả các loại ô tô, gồm một vành tròn có lõi thép, được bọc bằng chất liệu nhựa hoặc da và được lắp ráp với trục lái thông qua các phím, ren và đai ốc.

Ngoài các chức năng chính trên, còi, túi khí, công tắc chủ còn được bố trí trên vô lăng, được xem là phần điều khiển trục bánh xe để điều chỉnh hướng lái của ô tô.

Trục Lái

Nó bao gồm trục lái chính có nhiệm vụ truyền mô men quay của pa lăng đến hộp cơ cấu lái và ống đỡ có tác dụng cố định trục lái vào thân xe. Đầu trục truyền động chính có hình côn và răng cưa, và vô lăng được gắn chặt vào trục truyền động bằng đai ốc.

Phần dưới của trục lái chính được nối với hộp cơ cấu lái thông qua một khớp nối đàn hồi hoặc khớp nối để giảm thiểu rung động truyền từ mặt đường vào vô lăng xe ô tô.

Cơ cấu lái (hộp số lái)

Chức năng của cơ cấu lái là biến đổi chuyển động quay của trục lái để gây ra chuyển động thẳng của thanh dẫn hướng. Hộp số lái được sử dụng trên các loại xe tải ngày nay rất đa dạng. Tuy nhiên, để nó hoạt động bình thường, các điều kiện sau phải được đáp ứng:

• Tỷ số truyền của hộp số lái phải phù hợp với từng loại xe.
• Cấu trúc đơn giản, tuổi thọ cao, giá thành rẻ, tháo rời và lắp ráp thuận tiện.
• Có rất ít sự khác biệt giữa hiệu suất truyền lực theo chiều thuận và chiều ngược lại.
• Chuyển số lái phải nhỏ.
• Hiện nay cơ cấu lái trên ô tô tải thường có hai loại là cơ cấu lái bánh răng và cơ cấu lái trục vít.

Dẫn động lái

Dẫn truyền động lái có chức năng truyền chuyển động điều khiển từ hộp số lái đến hai cơ cấu lái của hai bánh xe. Khi quay phải đảm bảo rằng quan hệ chuyển động cần thiết của các bánh dẫn hướng là đúng. Quan hệ quay cần thiết của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ kết cấu của hình thang lái.

Cơ cấu truyền động lái được cấu tạo bởi thanh truyền động và khớp thanh truyền. Theo kết cấu khung gầm của từng loại xe mà bố trí các loại hệ thống truyền lực khác nhau.

Phân loại và nguyên lý hoạt động của các hệ thống lái oto

Dựa trên việc phân loại các hệ thống trên ô tô với chức năng đổi hướng này thì chúng tôi sẽ cung cấp thông tin về nguyên lý hoạt động. Cụ thể như sau:

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái tại cơ cấu bánh răng – thanh răng

Nguyên lý hoạt động của hệ thống này chính là việc chuyển đổi chuyền động của vành tay lái thành chuyển động thẳng. Điều này với mục đích chỉnh hướng của xe, giảm tốc và tăng thêm lực để bánh xe có thể chuyển hướng một cách chính xác và dễ dàng.

Đa phần những mẫu xe ô tô mới hiện nay đều phải quay vành tay lái ba đến bốn vòng khi muốn chuyển hướng từ tận cùng bên phải sang tận cùng bên trái hoặc ngược lại. Lúc này mối quan hệ của góc bánh xe đổi hướng với góc quay của vành tay lái sẽ được thể hiện bằng tỷ số truyền.

Ví dụ cụ thể: nếu vòng tay lái của ô tô quay 360 độ thì chiếc xe sẽ chuyển hướng khoảng 20 độ. Theo đó, tỷ số lái sẽ được tính với công thức  360 ÷ 20 tức là bằng 18÷ 1. Điều này cho thấy người lái sẽ phải tiến hành quay vành tay lái thật nhiều thì mới có thể đổi hướng một cách thành công dựa trên khoảng cách đã được thiết lập. Tuy nhiên, khi tỷ số truyền cao thì chắc chắn hiệu quả sẽ không cao như tỷ số truyền thấp.

Nguyên lý hoạt động tại cơ cấu bánh răng-thanh răng có trợ lực tay lái ô tô

Với cơ cấu này thì bánh răng sẽ được thiết kế hơi khác biệt khi so với loại thường. Cấu tạo xe hơi ở chi tiết này là 1 xi lanh cùng 1 piston ngay ở giữa, thanh răng và piston sẽ được nối trực tiếp với nhau. Xung quanh piston sẽ được thiết kế 2 đường dẫn chất lỏng.

Với cơ cấu lái bánh răng thanh răng có trợ lực

Piston di chuyển và khiến thanh răng sẽ phải dịch chuyển khi có 1 dòng chất lỏng với áp suất cao được bơm trực tiếp vào đường ống. Vì thế, khi tài xế lái về phía nào đi nữa thì cũng sẽ được hệ thống thủy lực này trợ giúp.

Với cơ cấu lái recirculating ball (trục vít – bánh vít)

Cơ cấu này được sử dụng nhiều nhất trong nguyên lý của hệ thống lái ô tô SUV và xe tải. Trong đó sự kết nối của các chi tiết thuộc cơ cấu này sẽ khác biệt hơn so với bánh răng – thanh răng. Do đó, êcu sẽ trực tiếp quay theo nếu bạn thực hiện quay vòng lái.

Điều này khiến êcu dễ dàng ăn sâu vào trong của khối kim loại theo nguyên tắc ren khi chúng ta xoay nó. Chính sự chuyển động này khiến các khối kim loại và bánh răng có sự ăn khớp với nhau. Lúc này cánh tay đòn sẽ di chuyển, bánh xe cũng chuyển hướng ngay sau đó.

Nguyên lý của hệ thống lái trợ lực thủy lực

Nếu tính đến bộ phận hỗ trợ tốt nhất khi hệ thống lái hoạt động thì chúng ta cần phải nhắc đến bơm thủy lực. Cấu tạo bơm trợ lực lái chỉ với các cánh gạt thì bộ phận này đã có thể giúp hệ thống hoạt động vô cùng hiệu quả.

Điều này nhờ có mô men động cơ trong giai đoạn puli – đai giúp bơm thủy lực hoạt động. Việc momen sở hữu nhiều cánh sẽ giúp hệ thống lái có trợ lực thủy lực hoạt động hiệu quả hơn trong các rãnh roto.

Nếu roto quay, lực ly tâm sẽ tác động lên bộ phận này khiến các cánh gạt này bị bật giá và vây kín vào ô van. Lúc này dầu thủy lực cũng theo đó bị kéo xuống nơi có suất thấp hơn và ra ở nơi có áp suất cao.

Nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện trong tương lai

Trường hợp này thì vòng tay lái sẽ được hoạt động gần giống với một bàn phím máy tính. Nó sẽ ra mệnh lệnh giúp xe hoạt động ra sao với các bánh xe. Cùng với đó, mô tơ điện sẽ có chức năng thông báo về những điều mà xe tác động đến người tài xế.

Vì thế, đầu ra của hệ thống này sẽ dùng để điều khiển hệ thống lái cơ giới hóa. Nhờ đó mà khoang chứa động cơ sẽ tăng thêm về diện tích, đồng thời giảm tối đa tiếng ồn trong cabin.

Những lỗi hư hỏng thường gặp ở hệ thống lái

Sau đây là một số lỗi hư hỏng hệ thống lái có thể sẽ gặp khi xe hoạt động:

• Thước lái bị xì dầu là tình trạng xảy ra khá thường xuyên.
• Hư hỏng ở rotuyn lái trong và rotuyn lái ngoài.
• Tình trạng hư hỏng, rò rỉ dầu trên các đường ống dẫn dầu từ đó gây nên sự thiếu hụt dầu trợ lực.
• Hư hỏng bộ phận bơm dầu trợ lực, bơm phát ra tiếng kêu lớn.
• Xỉa lái do việc cân chỉnh lái bị sai lệch.
• Một số hư hỏng thường gặp khác…