Tìm hiểu hệ thống lái ô tô: Phân loại, cấu tạo, cách thức hoạt động

Hệ thống lái của xe ô tô đã được nghiên cứu, phát triển từ những năm 50, thế kỷ XIX và không ngừng được các nhà sản xuất ô tô cải tiến, tối ưu để mang lại những trải nghiệm lái xe tốt nhất cho người sử dụng. Hãy cùng CallParts tìm hiểu xem cấu tạo hệ thống lái ô tô là gì và cách thức hoạt động của chúng như thế nào trong bài viết dưới đây nhé!

1. Hệ thống lái ô tô là gì?

Hệ thống lái nằm trong bảy hệ thống quan trọng nhất của xe ô tô giúp cho xe di chuyển theo quỹ đạo và có thể thay đổi hướng đi của xe theo nhu cầu của người điều khiển phương tiện. Hệ thống lái được cấu tạo vô cùng phức tạp bao gồm nhiều bộ phận và chức năng khác nhau nhưng chúng lại hỗ trợ cho nhau rất chặt chẽ. 

Xem thêm:

• Báo mòn phanh trước
• Báo mòn phanh sau

2. Cấu tạo hệ thống lái trên ô tô

  2.1. Vành tay lái

Vành tay lái còn được gọi với cái tên quen thuộc là vô lăng. Đây là bộ phận được đặt ở buồng lái. Nhiệm vụ của vô lăng là nhận mô men quay từ người điều khiển phương tiện sau đó truyền lực đến trục lái. Phần lớn các loại ô tô đều có cấu tạo của vô lăng khá giống nhau gồm một vành tròn lõi thép, bên ngoài của vành được phủ bằng nhựa hoặc da. Vô lăng được ghép với trục lái bằng ren, đai ốc và then hoa. Vành lái còn được trang bị còi, túi khí, công tắc, đây là những bộ phận bắt buộc của xe hơi. 

Vành tay lái tiếp nhận lực từ người lái xe rồi truyền lực đến trục lái 

  2.2. Trục lái

Trục lái sẽ nhận mô men từ vô lăng rồi truyền đến hộp số lái và ống đỡ để cố định trục lái vào thân xe. Phần trên cùng của trục lái sẽ được làm nhỏ đi, có dạng răng cưa. Đai ốc sẽ cố định phần trục lái và vành lái với nhau. Phần dưới trục lái liên kết với hộp số bằng khớp nối mềm nhằm mục đích giảm chấn động từ mặt đường truyền đến vành lái. 

  2.3. Dẫn động lái

Chức năng chính của dẫn động lái là truyền chuyển động được điều khiển từ hộp số lên hai ngõng quay của bánh xe nhằm thay đổi hướng quay của bánh xe theo ý muốn của tài xế. Đồng thời dẫn động lái sẽ tiếp nhận những phản ứng từ mặt đường và tạo một cảm giác chân thực cho người điều khiển phương tiện. 

Tổng quan hệ thống lái của xe ô tô

  2.4. Cơ cấu lái (hộp số lái)

Cơ cấu lái điều khiển các chuyển động của trục lái thành chuyển động thẳng và đảm bảo bánh xe di chuyển theo nguyên tắc Ackerman. Có hai loại cơ cấu lái thường được sử dụng là cơ cấu trục vít - thanh răng và cơ cấu bi tuần hoàn. Dù là loại cơ cấu lái nào thì cũng phải đảm bảo được những tiêu chí cơ bản sau: 

• Tỉ số truyền của cơ cấu lái phù hợp với loại xe. 
• Được thiết kế đơn giản, thời gian sử dụng dài, giá cả phải chăng, có thể tháo lắp hoặc điều chỉnh dễ dàng. 
• Độ rơ của cơ cấu lái phải tương đối nhỏ. 

  2.5. Trợ lực lái

Trợ lực lái được xem là phần chi tiết khá phức tạp trong hệ thống lái của xe ô tô. Các nhà sản xuất phải thường xuyên cải tiến chúng để đáp ứng được sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp triệu đô này. 

Chức năng chính của trợ lực lái là giảm lực quay của vô lăng trong trường hợp cần thiết và giúp cho các bác tài điều chỉnh vô lăng một cách thuận tiện, dễ dàng nhất.. Hai loại trợ lực lái phổ biến trên thị trường ô tô hiện tại là trợ lực lái điện và trợ lực lái thuỷ lực. Trong đó thì trợ lực lái điện đang ngày càng được ưa chuộng vì thể hiện được tính ưu việt khi so sánh với các loại trợ lực khác. 

Xem thêm:

• Má phanh trước
• Má phanh sau

3. 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

Trong cơ cấu bánh răng - thanh răng, bánh răng sẽ được kết nối với một thanh kim loại hình trụ và thanh răng thì sẽ gắn trên một ống kim loại khác. Phần thanh nối sẽ kết nối hai đầu ở ngoài cùng của thanh răng. Thiết kế đơn giản này phù hợp với các dòng ô tô du lịch, xe tải nhỏ hoặc xe SUV. 

Cơ cấu bánh răng - thanh răng sẽ tiếp nhận chuyển động xoay tròn từ vô lăng và biến thành chuyển động thẳng. Bên cạnh đó, nó còn giúp giảm tốc, tăng thêm lực khi tài xế đổi hướng bánh xe một cách nhanh chóng và dễ dàng. 

Hệ thống cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

  3.2. Nguyên lý hoạt động tại cơ cấu bánh răng-thanh răng có trợ lực

Cơ cấu bánh răng - thanh răng có trợ lực thì có thêm một bộ xi-lanh, pít-tông ở giữa và hai đường dẫn chất lỏng xoay quanh phần pít-tông. 

      3.2.1. Với cơ cấu lái bánh răng thanh răng có trợ lực

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu lái này khá đơn giản. Một dòng chất lỏng có áp suất lớn sẽ được đẩy vào đường dẫn quanh pít-tông để làm cho pít-tông chuyển động. Lúc này, phần thanh răng cũng sẽ chuyển động và bác tài sẽ dễ dàng điều khiển quay vô lăng ở bất kỳ phía nào. 

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

Các loại xe SUV và xe tải thường sử dụng cơ cấu lái trục vít - bánh vít. Khác với cơ cấu bánh răng - thanh răng, trong cơ cấu này êcu sẽ trực tiếp chuyển động khi tài xế thực hiện thao tác quay vô lăng khiến cho êcu dễ dàng khớp với khối kim loại theo nguyên tắc ren. Sự dịch chuyển này đã làm cho các khối kim loại khớp với bánh răng và làm cánh tay đòn chuyển động kéo theo sự chuyển động của bánh xe. 

Hệ thống cơ cấu lái trục vít - bánh vít

  3.3. Nguyên lý của hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực sử dụng áp suất của chất lỏng để tạo nên lực nhằm thay đổi góc của bánh xe trước theo góc lái giúp cho người lái xe có thể điều khiển xe với lực lái tối thiểu nhưng vẫn mang lại cảm giác chân thực. Hệ thống này sẽ sử dụng công suất của chính động cơ để khởi động bơm trợ lực tạo thành áp suất thuỷ lực. Khi tài xế xoay tay lái sẽ tạo thành một đường dẫn dầu tại van điều khiển. Lực để điều khiển tay lái sẽ giảm đi một cách đáng kể vì áp suất dầu đã đẩy pít-tông trong xi-lanh trợ lái. 

Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực

  3.4. Nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện ở tương lai

Với hệ thống trợ lực lái điện thì vô lăng sẽ có chức năng tương tự với bàn phím của máy vi tính vì nó sẽ đưa ra chỉ dẫn để giúp xe hoạt động. Bên cạnh đó, motor điện sẽ thông báo liên tục đến tài xế những gì mà xe tác động đến họ. 

Mục đích của các nhà sản xuất ô tô là cải thiện hệ thống lái trợ lực điện để điều khiển hệ thống lái xe cơ giới. Nếu thành công, khoang chứa động cơ sẽ có thêm không gian và giảm tiếng ồn trong cabin. 

Xem thêm:

• Dầu thắng
• Gạt mưa ô tô ( Tài)
• Gạt mưa ô tô ( Phụ)

4. Phân loại hệ thống lái ô tô phổ biến

  4.1. Hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS)

Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực đã được phát triển từ nền tảng của hệ thống lái cơ khí nhằm mục đích giúp người lái sử dụng ít năng lượng khi quay vô lăng và hạn chế sự va chạm của bánh xe tác động lên vô lăng. 

Hệ thống lái này giúp tạo cảm giác thoải mái cho tài xế vì hỗ trợ lên đến 80% năng lượng. Ngoài ra, hệ thống lái trợ lực thuỷ lực làm hạn chế rủi ro đến mức tối thiểu khi bánh xe bị hỏng. Đây là hệ thống lái có giá cả phải chăng và phù hợp với những xe thường di chuyển ở những khu vực đông dân cư nên rất được dân chơi ô tô ở Việt Nam ưa chuộng. 

Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực HPS

  4.2. Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử (EHPS)

Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực điều khiển bằng điện tử cũng được cải tiến từ hệ thống cơ khí truyền thống nhưng được tích hợp bộ điều khiển MCU để có thể thay thế thanh xoắn và điều khiển van trợ lực trực tiếp. 

Hệ thống lái này thường được thiết kế ở những dòng ô tô tầm trung hoặc một vài mẫu xe cao cấp ở thị trường Việt Nam vì chúng có dải tốc độ khá đa dạng. 

Cấu tạo hệ thống trợ lực điện thuỷ lực EHPS

  4.3. Loại hệ thống lái thuần cơ khí

Hai thành phần chính của hệ thống lái thuần cơ khí là dẫn động lái và cơ cấu lái. Nhiệm vụ của cơ cấu lái sẽ là chuyển đổi mô-men giữa các góc quay của vành lớn và góc quay vòng của bánh xe. Nhiệm vụ của dẫn động lái là truyền chuyển động từ vô lăng đến bánh xe. 

Hiện nay, hệ thống lái này đã không còn ứng dụng vào công nghiệp sản xuất ô tô vì đã có các hệ thống lái khác tiên tiến hơn thay thế nó. 

  4.4. Loại hệ thống lái chủ động (AFS)

Hệ thống lái chủ động AFS được trang bị thêm bộ chấp hành AFS trên trục lái để nối vô lăng với hộp số. Các nhà sản xuất thường kết hợp hệ thống lái AFS và bộ trợ lực để tạo thành các hệ thống lái hoàn chỉnh ở các dòng xe cao cấp. 

Hệ thống lái chủ động AFS trên ô tô

  4.5. Hệ thống lái Steer-by-wire

Hệ thống lái Steer-by-wire sẽ tạo ra lực hỗ trợ cho tài xế quay vô lăng với 100% năng lượng và dịch chuyển bánh xe hoàn toàn theo ý muốn của người điều khiển phương tiện. 

Steer-by-wire được phân thành hai hệ thống lái là hệ thống độc lập và hệ thống tích hợp. Với Steer-by-wire độc lập thì các bánh xe sẽ được bố trí động cơ điều khiển riêng biệt. Trong khi đó, hệ thống steer-by-wire tích hợp thì hai bánh dẫn hướng sẽ được kết hợp qua hình thang lái. 

Hệ thống lái Steer-By-Wire (SBW) 

5. Tổng hợp các lỗi hư hỏng thường gặp ở hệ thống lái ô tô

Mặc dù hệ thống lái của ô tô bao gồm nhiều chi tiết khá đắt tiền và có độ bền cao, tuy nhiên chúng vẫn thường gặp các lỗi hư hỏng mà những chủ xe nên chú ý để kịp thời sửa chữa hoặc thay mới. 

Dưới đây là một số lỗi hư hỏng phổ biến ở hệ thống lái của xe hơi: 

• Tay lái khá nặng, khó xoay chuyển
• Các khớp nối bị mòn dẫn đến vô lăng bị rơ và tăng độ trễ khi lái xe
• Thước lái bị chảy dầu
• Hệ thống lái có tiếng kêu “re re" bất thường 

Nếu chủ phương tiện phát hiện những lỗi này ở xe của mình thì hãy kiểm tra xe cẩn thận hoặc đem đến những cửa hàng bảo dưỡng ô tô có uy tín để sửa chữa kịp thời. 

6. Tổng kết

CallParts vừa chia sẻ với bạn về cấu tạo hệ thống lái và cách thức hoạt động của chúng. Hy vọng những kiến thức trên sẽ giúp bạn có những trải nghiệm tuyệt vời trên hành trình lái xe của mình. 

Đừng quên theo dõi Fanpage của CallParts để được cập nhật nhanh chóng những kiến thức hữu ích về luật ô tô, phụ tùng xe ô tô, phụ kiện ô tô và những kinh nghiệm khi lái xe nhé!

Có thể bạn quan tâm:

• Giấy tờ xe ô tô gồm những gì? Tham gia giao thông thiếu giấy tờ xe thì bị phạt bao nhiêu?
• Phần đường, vạch kẻ đường và làn đường là gì? Tổng hợp các lỗi vi phạm và mức phạt tiền
• Bật mí cách phân biệt biển cấm dừng đỗ xe ô tô và mức phạt khi vi phạm cho tài xế
• Tổng hợp kinh nghiệm lái xe đêm đáng lưu tâm cho các bác tài