Hệ thống lái của xe ô tô - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hệ thống lái trên xe ô tô cực kỳ quan trọng có cấu tạo phức tạp. Trong bài viết này, hãy cùng CarOn tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống này nhé!

Mục Lục

Hệ thống lái là gì?

Hệ thống lái, hay hệ thống điều khiển lái ô tô là một trong những hệ thống quan trọng nhất trên xe hơi. Nhiệm vụ chính của hệ thống này là duy trì xe di chuyển trên quỹ đạo cụ thể hoặc thay đổi hướng di chuyển theo mong muốn của người lái.

Cấu tạo hệ thống lái của xe ô tô

Cấu tạo hệ thống lái của xe ô tô gồm 3 bộ phận chính sau:

Dẫn động lái

Dẫn động lái là bộ phận truyền chuyển động quay của vô lăng đến cơ cấu lái, để điều khiển các bánh xe xoay theo hướng mong muốn. Dẫn động lái bao gồm các chi tiết sau:

Vô lăng: Vô lăng có hình tròn, được bọc bằng da hoặc nhựa, có lõi thép để chịu được lực xoắn. Đây là bộ phận được người lái cầm và quay để điều khiển hướng di chuyển của xe. Vô lăng còn có các nút điều khiển khác như còi, túi khí, công tắc chủ…
Trục lái: Là ống kim loại nối với vô lăng và cơ cấu lái, truyền mô men quay từ vô lăng đến cơ cấu lái. Trục lái có khớp nối đàn hồi hoặc khớp nối để giảm thiểu rung động từ mặt đường.
Thanh dẫn động: Thanh kim loại nối với cơ cấu lái và dẫn động lái, truyền chuyển động thẳng từ cơ cấu lái đến dẫn động lái. Thanh dẫn động có khớp liên kết để cho phép thanh xoay theo góc khác nhau.

>>> Xem thêm: Tìm hiểu ưu nhược điểm của 4 kiểu hệ thống dẫn động

Cơ cấu lái

Cơ cấu lái là bộ phận biến đổi chuyển động quay của trục lái thành chuyển động thẳng của thanh dẫn động, để điều khiển các bánh xe xoay theo nguyên tắc Ackerman. Cơ cấu lái có hai loại phổ biến là:

Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng: Đây là loại cơ cấu lái sử dụng một bánh răng nối với trục lái và một thanh răng nối với thanh dẫn động. Khi trục lái quay, bánh răng sẽ kéo hoặc đẩy thanh răng, làm cho thanh dẫn động di chuyển theo chiều dọc. Loại cơ cấu này có cấu tạo đơn giản, phù hợp với các xe du lịch, xe tải nhỏ và xe SUV.
Cơ cấu lái bi tuần hoàn: Là loại cơ cấu lái sử dụng một trục vít nối với trục lái và một bánh vít có các bi tuần hoàn bên trong nối với thanh dẫn động. Khi trục lái quay, trục vít sẽ làm cho bánh vít xoay, đẩy các bi tuần hoàn ra hai đầu của bánh vít, làm cho thanh dẫn động di chuyển theo chiều dọc. Loại cơ cấu này có cấu tạo phức tạp, phù hợp với các xe tải lớn và xe buýt.

>>> Đọc thêm:

Phanh đĩa ô tô là những điều nên biết

Phanh tang trống là gì?

Trợ lực lái

Trợ lực lái hỗ trợ người lái giảm lực quay vô lăng khi cần thiết, nhờ sử dụng một nguồn năng lượng khác như thủy lực, điện hoặc khí nén. Trợ lực lái có nhiều loại khác nhau, nhưng phổ biến nhất hiện nay là:

Trợ lực lái thủy lực: Sử dụng bơm thủy lực để tạo ra áp suất dầu cao, đẩy piston trong hộp cơ cấu lái để giúp quay bánh răng hoặc bánh vít. Loại trợ lực này có ưu điểm là giảm được nhiều lực quay vô lăng, nhưng có nhược điểm là tiêu hao nhiều năng lượng của động cơ và khó điều khiển ở tốc độ cao.
Trợ lực lái điện: Sử dụng động cơ điện để tạo ra mô men xoắn giúp quay bánh răng hoặc bánh vít trong hộp cơ cấu lái. Loại trợ lực này có ưu điểm là tiết kiệm năng lượng, dễ điều khiển ở mọi tốc độ và có thể kết hợp với các hệ thống an toàn khác.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái của xe ô tô được phân biệt dựa trên loại cơ cấu lái và loại trợ lực lái được sử dụng. Dưới đây là một số nguyên lý hoạt động cơ bản của các loại hệ thống lái:

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực thủy lực

Hệ thống lái có trợ lực thủy lực sẽ sử dụng một bơm thủy lực để tạo ra áp suất dầu cao, đẩy piston trong hộp cơ cấu lái để giúp quay bánh răng hoặc bánh vít. Nguyên lý hoạt động của hệ thống này như sau:

Khi người lái quay vô lăng, trục lái sẽ quay theo và làm cho bơm thủy lực hoạt động, tạo ra áp suất dầu cao.
Áp suất dầu cao sẽ được chuyển đến một van điều khiển, có chức năng phân phối áp suất dầu đến hai ống dẫn khác nhau, tùy thuộc vào chiều quay của vô lăng.
Hai ống dẫn này sẽ kết nối với hai mặt của một piston trong hộp cơ cấu lái. Khi áp suất dầu cao đẩy piston sang một bên, piston sẽ quay bánh răng hoặc bánh vít trong hộp cơ cấu lái theo chiều ngang.
Bánh răng hoặc bánh vít sẽ kéo hoặc đẩy thanh răng di chuyển theo chiều dọc, làm cho thanh dẫn động di chuyển theo chiều dọc.
Thanh dẫn động sẽ kéo hoặc đẩy các thanh nối bánh xe, làm cho các bánh xe xoay theo góc mong muốn. Các bánh xe sẽ xoay theo nguyên tắc Ackerman, tức là bánh xe bên trong cua sẽ có góc lớn hơn bánh xe bên ngoài cua, để giảm thiểu ma sát và tăng độ ổn định của xe khi cua.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực thủy lực

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực điện

Hệ thống lái có trợ lực điện là loại hệ thống sử dụng một động cơ điện để tạo ra mô men xoắn, quay một bánh răng hoặc một trục vít để giúp quay bánh răng hoặc bánh vít trong hộp cơ cấu lái. Nguyên lý hoạt động của hệ thống này như sau:

Khi người lái quay vô lăng, một cảm biến góc quay sẽ phát hiện và gửi tín hiệu điện tử đến một vi xử lý, có chức năng điều khiển động cơ điện.
Vi xử lý sẽ tính toán và gửi tín hiệu điện tử đến động cơ điện, để quyết định mức độ và chiều quay của động cơ điện, tùy thuộc vào góc quay của vô lăng.
Động cơ điện sẽ quay một bánh răng hoặc một trục vít, làm cho bánh răng hoặc bánh vít trong hộp cơ cấu lái quay theo chiều ngang.
Bánh răng hoặc bánh vít sẽ kéo hoặc đẩy thanh răng di chuyển theo chiều dọc, làm cho thanh dẫn động di chuyển theo chiều dọc.
Thanh dẫn động sẽ kéo hoặc đẩy các thanh nối bánh xe, làm cho các bánh xe xoay theo góc mong muốn của người điều khiển. Các bánh xe sẽ xoay theo nguyên tắc Ackerman, tức là bánh xe bên trong cua sẽ có góc lớn hơn bánh xe bên ngoài cua, để giảm thiểu ma sát và tăng độ ổn định của xe khi cua.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực điện

Lưu ý khi sử dụng hệ thống lái

Kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống lái thường xuyên, để phát hiện và khắc phục kịp thời các sự cố như rò rỉ dầu, hao mòn bánh răng, hỏng động cơ điện…
Điều chỉnh vô lăng sao cho phù hợp với chiều cao và tư thế ngồi của người lái, để tránh gây mỏi vai, cổ hoặc sai lệch góc quay vô lăng.
Không quay vô lăng quá nhanh hoặc quá chậm, để tránh gây sốc cho hệ thống lái hoặc không kịp phản ứng với tình huống giao thông.
Không để vật nặng hoặc sắc nhọn trên vô lăng, để tránh gây hư hỏng cho túi khí hoặc gây nguy hiểm cho người lái khi túi khí bung ra.

>>> Xem thêm: Tại sao cần thay má phanh ô tô?

HỆ THỐNG TRUNG TÂM DỊCH VỤ Ô TÔ CARON

CarOn được khách hàng tin tưởng và biết đến là chuỗi trung tâm dịch vụ sửa chữa ô tô tiêu chuẩn 5S. Bạn có thể mang xế yêu của mình tới CarOn để thực hiện mọi dịch vụ từ sửa chữa, bảo dưỡng, độ xe…