Hệ Thống Lái Xe Ô Tô: Cấu Tạo, Phân Loại và Nguyên Lý Hoạt Động

Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động, các hư hỏng và sửa chữa?

Hệ Thống Lái

Hệ thống lái là gì? Giới thiệu về hệ thống lái

Bạn có thể đang sở hữu một chiếc ô tô được 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, nhưng nếu bạn không thể điều khiển các bánh xe làm cho chiếc xe di chuyển theo hướng bạn mong muốn, thì động cơ công suất lớn hay hộp số có hiệu suất cao cũng không còn có ý nghĩa nữa bởi vì bạn không thể điều khiển chiếc xe của mình di chuyển trên đường.

Hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản, quan trọng nhất trên 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 hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một quỹ đạo nhất định nào đó như: quay vòng trái, quay vòng phải, đi thẳng… Hệ thống lái là một hệ thống khá phức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận có chức năng riêng biệt hỗ trợ lẫn nhau.

Phân loại hệ thống lái

1. Theo cách bố trí vành tay lái (vô lăng)

Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên trái theo chiều chuyển động của ô tô được sử dụng trên 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 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 Anh, Nhật, Thụy Điển…

2. Theo số lượng cầu dẫn hướng

Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước, loại này thường 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, loại hệ thống lái này 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 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 dùng…

Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cả cầu trước và cầu sau, mục đích của việc trang bị hệ thống lái trên các cầu nhằm để giảm bán kính quay vòng của ô tô, giúp xe dễ quay vòng 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.

Loại hệ thống lái này được trang bị trên các dòng xe của nhà sản xuất Porsche như: Panamera, Cayenne2018, 911 GT3, AG… và các nhà sản suất xe cao cấp khác như Audi, Mercedes-Benz, BMW, Lexus…với phiên bản hiện đại hơn, được điều khiển điện tử. 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)

Hiện tượng quay vòng thiếu xảy ra khi người lái cố gắng đánh lái để xe quay vòng sang trái hoặc phải nhưng khi đó chiếc xe có xu hướng chạy thẳng hoặc không đi theo đường cong mà người lái mong muốn. 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.

• Quay vòng thừa (Oversteering)

Hiện tượng quay vòng thừa dễ dàng xảy ra hơn hiện tượng quay vòng thiếu, hiện tượng này xảy ra khi người lái đánh lái để xe di chuyển sang trái hoặc phải theo quỹ đạo của mặt đường, nhưng chiếc xe có xu hướng bị xảy đuôi và xoay vòng tròn.

Để khắc phục các hiện tượng trên khi xe di chuyển trên đường, các nhà sản xuất ô tô trên thế giới đã đưa ra các hệ thống: Cân bằng điện tử (ESP, ESC), Phân phối lực phanh điện tử (EBD) và hệ thống chống bó cứng má phanh (ABS) để giúp cho chiếc xe di chuyển ổn định hơn, giảm các tai nạn không mong muốn cho người lái. Để hiểu rõ thêm về các hệ thống trên, các bạn hãy Thanh Phong Auto tham khảo các bài viết tiếp theo nhé!

3. Theo kết cấu của cơ cấu lái

Để tránh gây rối cho bạn đọc, trong bài viết này Thanh Phong Auto chỉ đề cập tới cơ cấu lái kiểu trục vít – thanh răng, hay còn gọi là thước lái. Đây là kiểu cơ cấu lái dùng rất phổ biến trên hầu hết các dòng xe du lịch hiện nay 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 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 của thước lái được biểu diễn như hình dưới đây.

Cấu tạo chính gồm một trục vít ăn khớp với thanh răng. Khi người lái xoay vô lăng làm trục vít quay theo, trục vít ăn khớp với thanh răng nên làm cho thanh răng di chuyển sang trái hoặc phải. Để 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.

4. Theo phương pháp cường hóa (trợ lực lái)

Có bao giờ bạn thắc mắc rằng, tạo sao một chiếc xe máy không cần trợ lực lái mà việc điều đánh lái vẫn rất nhẹ nhàng trong khi một chiếc ô tô lại cần trợ lực lái? Bởi vì tổng khối lượng của một chiếc ô tô rất lớn, tại trạng thái đứng yên, lực cản tác dụng lên cơ cấu lái rất lớn làm cho người lái không thể xoay vô lăng được do đó cần một hệ thống trợ lực lái đi kèm để hỗ trợ người lái. Các loại trợ lực lái thường được bố trí trên ô tô hiện nay như: trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện và trợ lực lái thủy lực – điện tử.

• Trợ lực lái thủy lực

Đây là loại trợ lực lái được trang bị đầu tiên trên 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.

Dấu hiệu để nhận biết một chiếc ô tô đang trang bị hệ thống lái trợ lực bằng thủy lực rất đơn giản, bạn chỉ cần mở nắp capo lên, nhìn xung quanh khoang động cơ, nếu phát hiện thấy một nắp có ghi dòng chữ “Power Steering Fluid” thì loại trợ lực đang trang bị trên xe của bạn 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.

• Trợ lực lái điện

Đây là loại trợ lực lái sử dụng điện để khắc phục nhược điểm của trợ lực thủy lực. Khi xe chạy với vận tốc cao, việc đánh lái sẽ trở nên rất nhẹ nhàng nên người lái dễ bị 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 tình trạng này.

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

• Trợ lực lái thủy lực – điện tử

Trợ lực lái thủy lực – điện tử gọi chính xác hơn là trợ lực lái thủy lực điều khiển điện tử. Đúng như 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, Infinity, Toyota, Lexus, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Honda, Ford, Mitsubishi…

Các hư hỏng hệ thống lái

Hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản quan trọng nhất trên ô tô, do đó việc kiểm tra bảo trì bảo dưỡng thường xuyên sẽ giúp cho hệ thống lái hoạt động hiệu quả và an toàn khi sử dụng. Sau đây Thanh Phong Auto sẽ liệt kê một vài 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 nê dầu bên trong thước lái xì ra ngoài gây bám bẩn gầm xe.

• Hư hỏng rotuyn lái ngoài và rotuyn lái trong

• Hư hỏng, 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.
• Và các hư hỏng thường gặp khác…

Hãy liên lạc với chúng tôi ngay khi bạn có bất kỳ thắc mắc nào? Chúng tôi luôn sẵn sàng tư vấn, hổ trợ, chia sẻ mọi việc cùng các bạn!

Chúng tôi rất vui khi được phục vụ các bạn, hãy liên lạc với chúng tôi theo số hotline: 0934 797 179 – 0934 222 763

FAQ – Những câu hỏi thường gặp

1. Các loại cảm biến và bộ điều khiển trong hệ thống lái điện và thủy lực-điện tử có vai trò gì?

Trong hệ thống lái điện và thủy lực-điện tử, các cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập thông tin về góc xoay vô lăng, tốc độ xe, gia tốc, lực tác dụng lên vô lăng… Dựa trên các thông tin này, bộ điều khiển sẽ tính toán và điều khiển mô-tơ hoặc van để cung cấp lực trợ lực phù hợp, đảm bảo cảm giác lái tốt và an toàn.

Các loại cảm biến trên ô tô thường gặp bao gồm: cảm biến góc xoay vô lăng, cảm biến tốc độ, cảm biến gia tốc, cảm biến lực mô-men xoắn.

2. Những yếu tố nào ảnh hưởng đến tuổi thọ của hệ thống lái?

Tuổi thọ của hệ thống lái phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:

• Chất lượng dầu trợ lực: Dầu trợ lực kém chất lượng, bị ô nhiễm sẽ làm giảm hiệu suất làm việc và tăng ma sát, gây mòn các chi tiết.
• Thói quen lái xe: Lái xe quá nhanh, vào cua gấp, đánh lái đột ngột sẽ làm tăng áp lực lên hệ thống lái.
• Điều kiện đường xá: Đường xá xấu, nhiều ổ gà, ổ voi sẽ làm tăng rung lắc và gây hư hỏng các chi tiết.
• Vệ sinh bảo dưỡng: Không bảo dưỡng định kỳ, không thay dầu đúng hạn sẽ làm giảm tuổi thọ của hệ thống.

3. Các dấu hiệu nhận biết sớm các hư hỏng của hệ thống lái là gì?

5 dấu hiệu nhận biết sớm các hư hỏng của hệ thống lái bao gồm:

• Vô lăng nặng, nhẹ bất thường: Có thể do thiếu dầu trợ lực, hư hỏng bơm, hoặc các vấn đề về hệ thống điện.
• Vô lăng bị rung lắc: Có thể do các khớp nối bị mòn, bánh xe bị mất cân bằng, hoặc các vấn đề về hệ thống treo.
• Có tiếng kêu lạ khi đánh lái: Có thể do thiếu dầu, các chi tiết bị mòn, hoặc hư hỏng bơm.
• Xe bị kéo lệch khi đi thẳng: Có thể do góc đặt bánh xe không đúng, hoặc các khớp nối bị hỏng.
• Dầu trợ lực bị rò rỉ: Dễ nhận biết bằng các vết dầu trên mặt đất hoặc xung quanh các ống dẫn.

4. Quy trình bảo dưỡng hệ thống lái như thế nào?

5 bước bão dưỡng hệ thống lái bao gồm:

• Kiểm tra mức dầu trợ lực: Thường xuyên kiểm tra và bổ sung dầu nếu cần.
• Kiểm tra các khớp nối: Kiểm tra xem các khớp nối có bị mòn, rỉ sét hay không.
• Kiểm tra các ống dẫn: Kiểm tra xem các ống dẫn có bị nứt, rò rỉ hay không.
• Kiểm tra góc đặt bánh xe: Kiểm tra và điều chỉnh góc đặt bánh xe định kỳ.
• Thay dầu trợ lực: Nên thay dầu trợ lực theo định kỳ khuyến cáo của nhà sản xuất.

5. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống lái?

3 yếu tố chính ảnh hưởng đến hệ thống lái:

• Nhiệt độ: Nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu trợ lực, ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của hệ thống.
• Độ ẩm: Độ ẩm cao làm tăng nguy cơ rỉ sét các chi tiết kim loại.
• Chất lượng đường xá: Đường xá xấu, nhiều hóa chất sẽ làm giảm tuổi thọ của các chi tiết cao su và nhựa.