Trong thập kỷ gần đây, công nghệ ô tô đã trải qua một cuộc cách mạng đáng kể, khiến cho ô tô không chỉ là phương tiện vận chuyển mà còn trở thành một nền tảng cho các công nghệ tiên tiến. Trong số những tiến bộ quan trọng nhất là hệ thống lái trên ô tô. Hệ thống lái trên ô tô không chỉ đại diện cho sự phát triển vượt bậc trong công nghệ ô tô, mà còn mang tới những triển vọng tương lai vô cùng hứa hẹn.
Lịch sử phát triển hệ thống lái khá dài và điều này đã thể hiện rõ sự thay đổi đáng kể từ những năm đầu tiên cho đến hiện tại. Ban đầu, các công nghệ hỗ trợ lái như hệ thống cảnh báo va chạm và hệ thống kiểm soát hành trình đã được giới thiệu. Tuy nhiên, điểm mốc thực sự quan trọng đến từ sự xuất hiện của hệ thống lái tự động cấp độ thấp, cho phép ô tô duy trì khoảng cách an toàn và duy trì làn đường. Cùng tìm hiểu những công dụng của hệ thống lái ô tô qua bài viết dưới đây.

Hệ thống lái ô tô có vai trò quan trọng trong việc điều khiển hướng di chuyển của xe (Nguồn: Sưu tầm)

Hệ thống lái ô tô là gì ?

Hệ thống lái trên ô tô là một trong bảy 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 ô tô

Hệ thống lái trên ô tô bao gồm nhiều thành phần chức năng, trong đó, bộ phận dẫn động và cơ cấu lái đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi chuyển động của vô lăng thành hướng di chuyển của bánh xe.

Tổng quan hệ thống lái trên ô tô gồm dẫn động lái, cơ cấu lái và trợ lực lái (Nguồn: Sưu tầm)

Bộ Phận Dẫn Động Lái

Bộ phận dẫn động lái bao gồm các chi tiết chính như vô lăng, trụ lái, các thanh dẫn động và khớp liên kết. Mỗi thành phần đều đóng vai trò riêng trong quá trình truyền tải chuyển động từ tài xế đến hệ thống lái.

• Vô Lăng: là phần mà tài xế nắm giữ để điều khiển hướng di chuyển của xe. Khi tài xế xoay vô lăng, thông qua các cơ cấu nội tại, sự xoay này được truyền đến bộ phận trụ lái.
• Trụ Lái: là một bộ phận nằm ở phía trước của xe và chịu trách nhiệm truyền chuyển động từ vô lăng sang cơ cấu lái. Trụ lái thường được kết nối với các bộ phận dẫn động khác qua các thanh dẫn động.
• Thanh Dẫn Động và Khớp Liên Kết: Các thanh dẫn động và khớp liên kết nối vô lăng với bánh xe. Khi tài xế xoay vô lăng, sự thay đổi này được truyền từ trụ lái qua các thanh dẫn động và khớp liên kết, làm cho bánh xe thay đổi hướng di chuyển.

Cơ Cấu Lái

Cơ cấu lái đảm bảo rằng bánh xe chuyển động theo đúng nguyên tắc Ackerman, tức là các bánh xe trong quá trình quay phải có bán kính quỹ đạo khác nhau để đảm bảo xe điều khiển mượt mà và an toàn. Cơ cấu lái thường có hai loại cơ bản:

• Cơ Cấu Lái Trục Vít – Thanh Răng: Cơ cấu này sử dụng một thanh răng nằm ngang kết nối với vô lăng và một trục vít để chuyển đổi chuyển động xoay thành chuyển động tuyến tính, thay đổi hướng của bánh xe.
• Cơ Cấu Lái Loại Bi Tuần Hoàn: Cơ cấu này sử dụng các bi tuần hoàn để chuyển đổi chuyển động xoay thành chuyển động tuyến tính. Điều này đảm bảo sự cân đối tốt hơn trong quá trình lái xe.

Trợ Lực Lái

Trợ lực lái là một phần quan trọng trong hệ thống lái trên ô tô. Nhiệm vụ chính của trợ lực lái là giảm lực cần để tài xế xoay vô lăng, tạo ra cảm giác lái nhẹ nhàng và dễ dàng hơn. Có hai loại trợ lực lái phổ biến:

• Trợ Lực Lái Thủy Lực: Sử dụng chất lỏng thủy lực để giảm lực cần khi lái xe, thường được sử dụng trong các xe hơi truyền thống.
• Trợ Lực Lái Điện: Sử dụng động cơ điện để tạo ra trợ lực, thường tiết kiệm năng lượng hơn và dễ dàng điều chỉnh hơn.

Như vậy, hệ thống lái trên ô tô gồm nhiều thành phần phức tạp, đồng hành cùng nhau để đảm bảo xe di chuyển theo đúng hướng và cảm giác lái tốt nhất cho tài xế. Các công nghệ liên quan đến hệ thống lái đang liên tục phát triển để mang lại trải nghiệm lái xe an toàn và tiện ích hơn.

Nguyên lý hoạt động hệ thống lái ô tô

Các cơ chế hoạt động của hệ thống lái được phân biệt dựa trên vị trí hoạt động.

Nguyên lý làm việc tại cơ cấu bánh răng – thanh răng

Cấu tạo cơ cấu bánh răng - thanh răng của hệ thống lái ô tô (Nguồn: Sưu tầm)

Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng gồm một bánh răng nối trực tiếp với một ống kim loại và một thanh răng được gắn trên ống kim loại khác. Thanh nối có nhiệm vụ nối hai đầu mút của thanh răng. Kết cấu cơ khí này khá đơn giản, phù hợp với những dòng xe du lịch, ô tô tải nhỏ và xe SUV.
Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển động thẳng. Ngoài ra, cơ cấu này có nhiệm vụ giảm tốc, tăng thêm lực đổi hướng bánh xe một cách dễ dàng.

Nguyên lý làm việc tại cơ cấu bánh răng - thanh răng có trợ lực

Cấu tạo cơ cấu bánh răng - thanh răng có trợ lực của hệ thống lái ô tô (Nguồn: Sưu tầm)

Cấu tạo của cơ cấu bánh răng – thanh răng có trợ lực gồm một xi-lanh và một piston ở ngay giữa kết hợp với hai đường dẫn chất lỏng xung quanh piston. Về nguyên lý hoạt động, tại đường ống dẫn chất lỏng hai bên piston, một dòng chất lỏng áp suất cao được bơm thẳng vào một đầu đường ống nhằm đẩy piston dịch chuyển. Khi đó, thanh răng dịch chuyển theo giúp tài xế có thể dễ dàng quay tay lái ở tất cả các phía.

Nguyên lý làm việc ở bơm thủy lực

Bơm thủy lực của hệ thống lái ô tô có nhiệm vụ dẫn động bằng mô men động cơ thông qua truyền động puli - đai (Nguồn: Sưu tầm)

Bơm thủy lực gồm nhiều van cánh gạt để di chuyển hướng kính dễ dàng trong các rãnh của roto. Loại bơm này có nhiệm vụ dẫn động bằng mô men động cơ thông qua truyền động puli – đai. Trong trường hợp roto quay, lực ly tâm tác động trực tiếp vào cánh gạt làm chúng văng ra, vây lấy một không gian kín hình ô van. Đồng thời, dầu thủy lực ở mức áp suất thấp bị kéo xuống và đẩy sang đầu ra có áp suất cao.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống trợ lực lái tương lai

Vòng tay lái trong tương lai có khả năng hoạt động tương tự như một bàn phím máy tính. Hệ thống này sở hữu một số mô tơ điện nhằm thông báo các hoạt động mà ô tô thực hiện với tài xế, đồng thời tự động hóa quy trình làm việc của bánh xe. Hệ thống trợ lực lái trong tương lai được kỳ vọng sử dụng để điều khiển hệ thống lái xe cơ giới. Các nhà sản xuất xe hơi đang nỗ lực cải tiến thêm khoang chứa ở động cơ để làm giảm tiếng ồn trong khoang cabin.

>>> Thước Lái Ô Tô Là Gì? Cấu Tạo Và Cách Cân Chỉnh

Phân loại hệ thống lái trên ô tô

Hệ thống lái thuần cơ khí

Hệ thống lái thuần cơ khí là một trong những phần quan trọng của ngành công nghiệp ô tô trong quá khứ, tạo ra cơ cấu để tài xế điều khiển hướng di chuyển của xe. Mặc dù đã có sự tiến bộ vượt bậc trong công nghệ lái xe, nhưng hệ thống lái thuần cơ khí vẫn đóng một vai trò quan trọng trong việc hiểu về sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô.

Hệ thống lái thuần cơ khí bao gồm hai thành phần chính: dẫn động lái và cơ cấu lái.Mặc dù đã có những đóng góp quan trọng trong quá khứ, hệ thống lái thuần cơ khí đã trải qua sự thay đổi đáng kể và không còn được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất xe hơi hiện đại. Các công nghệ tiên tiến như hệ thống lái trợ lực thủy lực, trợ lực điện tử và các hệ thống lái tự động đã thay thế hệ thống cơ khí truyền thống.
Lý do chính đằng sau sự thay đổi này là các hệ thống lái tiên tiến mang lại sự tiện lợi, an toàn và hiệu suất cao hơn. Chẳng hạn, hệ thống lái trợ lực thủy lực và trợ lực điện tử giúp giảm lực cần để xoay vô lăng, tạo ra cảm giác lái dễ dàng và thoải mái hơn. Tuy hệ thống lái thuần cơ khí không còn được sử dụng trong sản xuất xe hơi hiện đại, nhưng nó vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu về sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô và những bước tiến vượt bậc trong công nghệ lái xe.

Hệ thống lái trợ thủy lực(HPS)

Hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS) là một bước tiến quan trọng trong công nghệ lái xe, mang lại sự tiện lợi và tiết kiệm năng lượng đáng kể so với hệ thống lái cơ khí truyền thống. Được phát triển từ hệ thống lái thuần cơ khí, HPS đã cải thiện hiệu suất lái xe và tạo ra trải nghiệm lái tốt hơn cho người lái.

Ưu Điểm Của Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực (HPS)

• Tiết Kiệm Năng Lượng: HPS giúp giảm lực cần để xoay vô lăng, từ đó tiết kiệm năng lượng của người lái. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất nhiên liệu và giảm mệt mỏi khi lái xe trong thời gian dài.
• Cảm Giác Lái Thoải Mái: Hệ thống trợ lực thủy lực hỗ trợ tới 80% năng lượng khi lái xe. Điều này tạo ra cảm giác lái mềm mại, dễ dàng và thoải mái hơn, đặc biệt khi lái xe trong các điều kiện giao thông phức tạp.
• Tăng Tính An Toàn: HPS giúp giảm tình trạng va đập của bánh xe lên vô lăng khi lái xe trên các bề mặt không bằng phẳng. Điều này làm giảm nguy cơ bị mất kiểm soát và cải thiện tính an toàn khi lái xe.
• Dễ Dàng Điều Khiển: Nhờ vào trợ lực, tài xế không cần áp dụng nhiều lực lên vô lăng để điều khiển xe. Điều này đặc biệt hữu ích trong việc điều khiển xe đối với những người có thể lực hạn chế.
• Giá Thành Rẻ: HPS thường có giá thành thấp hơn so với các hệ thống lái trợ lực điện tử cao cấp. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến, đặc biệt trong các thị trường phát triển và có tốc độ di chuyển trung bình.
• Thích Hợp Với Điều Kiện Giao Thông Đô Thị: HPS phù hợp cho việc lái xe trong các điều kiện giao thông đô thị, nơi tốc độ di chuyển thường không cao và tần suất quay vô lăng thấp hơn.

Mặc dù HPS mang lại nhiều ưu điểm, nó cũng có hạn chế, như tiêu thụ năng lượng cao hơn so với các hệ thống lái trợ lực điện tử và khả năng đáp ứng nhanh hơn trong những tình huống phức tạp. Tuy nhiên, trong các môi trường và điều kiện lái xe thích hợp, hệ thống lái trợ lực thủy lực vẫn là một lựa chọn tốt cho sự tiện lợi và hiệu suất khi lái xe.

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

Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử (EHPS) là một trong những bước tiến lớn trong công nghệ lái xe, kết hợp giữa tiện lợi của hệ thống trợ lực thủy lực và khả năng điều khiển chính xác của điện tử. Được phát triển từ hệ thống lái thuần cơ khí và trợ lực thủy lực, EHPS đã mang lại trải nghiệm lái tốt hơn và hiệu suất cải thiện đáng kể.
Hệ thống EHPS mang lại sự kết hợp độc đáo giữa tiện ích và hiệu suất cao hơn trong việc lái xe. Sự cải tiến này là một phần trong cuộc cách mạng công nghệ trong ngành công nghiệp ô tô, tạo ra những trải nghiệm lái tiện nghi và an toàn hơn cho người lái và hành khách.

Vừa rồi là những thông tin về hệ thống lái trên ô tô, cấu tạo và nhiệm vụ của hệ thống lái trên ô tô, hy vọng những thông tin trên hữu ích với bạn. Thông tin bài viết mang tính chất tham khảo. Để có thêm những thông tin và tư vấn về trang thiết bị của NPT Solutions, hãy để lại thông tin hoặc liên hệ qua hotline của công ty.

HOTLINE: 0937 789 365