Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống lái ô tô

 1. Khái quát

Hệ thống lái cho phép người lái xe điều khiển hướng của xe bằng cách xoay các bánh trước.

Hệ thống lái bao gồm các bộ phận sau.

(1) Các bộ phận

<1> Vô lăng

Điều khiển hoạt động lái.

<2> Trục lái

Kết nối vô lăng và cơ cấu lái.

<3> Cơ cấu lái

Chuyển đổi mômen lái và góc quay từ vô lăng, truyền tới bánh xe thông qua thanh dẫn động lái và làm xe quay vòng.

<4> Hệ dẫn động lái

Hệ dẫn động lái là sự kết hợp giữa các thanh truyền và các tay đòn truyền chuyển động của cơ cấu lái tới các bánh trước trái và phải.

Do vậy có hai loại hệ thống lái. 

 Loại trục vít-thanh răng

 Loại bi tuần hoàn 

2. Các yêu cầu về hệ thống lái

Hệ thống lái có các yêu cầu sau.

(1) Các yêu cầu

<1> Tính linh hoạt tốt

Khi xe quay vòng trên đường gấp khúc và hẹp thì hệ thống lái phải xoay được bánh trước chắc chắn,dễ dàng và êm.

<2> Lực lái thích hợp

Nếu không giải quyết vấn đề này thì lực đánh lái có thể lớn hơn khi xe dừng và giảm xuống khi tốc độ của xe tăng. Do đó, để lái dễ hơn và thuận lợi trên đường đi thì nên chế tạo hệ thống lái nhẹ hơn ở tốc độ thấp và nặng hơn ở các tốc độ cao.

<3> Phục hồi vị trí êm

Trong khi xe đổi hướng, lái xe phải giữ vô lăng chắc chắn. Sau khi đổi hướng, sự phục hồi - nghĩa là quay bánh xe trở lại vị trí chạy thẳng – phải diễn ra êm khi lái xe thôi tác động lực lên vô lăng.

<4> Giảm thiểu truyền các chấn động từ mặt đường lên vô lăng

Không để mất vô lăng hoặc truyền ngược chấn động khi xe chạy trên đường gồ ghề. 

4WS (Hệ thống lái 4 bánh)

 4WS là cách nói tắt của hệ thông lái 4 bánh. Đây là một thiết bị làm thay đổi hướng không chỉ của các bánh trước mà còn của cả các bánh sau.

Khi thay đổi hướng xe, loại xe thông thường thì chỉ đổi hướng các bánh trước nhưng xe 4WS còn chuyển hướng các bánh sau theo các yếu tố như góc quay vô lăng và tốc độ xe.

Ở tốc độ trung bình và cao, khi chuyển làn đường, lái theo một đường cong chữ S hoặc khi xe rẽ, các bánh sau sẽ chuyển động nhẹ cùng hướng với các các bánh trước để xe lái ổn định vè êm. Mặt khác khi xe chạy tốc độ không cao thì bánh sau được lái theo hướng ngược với các bánh trước để xe quay theo góc ngoặt gấp. 

Trục lái

Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe.

Đầu phía trên của trục lái chính được làm thon và xẻ hình răng cưa và vô lăng được xiết vào trục lái bằng một đai ốc.

Trong trục lái có một cơ cấu hấp thu va đập. Cơ cấu này sẽ hấp thu lực đẩy tác động lên người lái khi xe bị tai nạn. Trục lái được gá vơí thân xe qua một giá đỡ kiểu dễ vỡ do vậy khi xe bị đâm trục lái có thể dễ dàng bị phá sập.

Đầu dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp nối mềm hoặc khớp các đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng.

Cùng với cơ cấu hấp thụ va đập, trục lái chính trên một số xe còn có thế có một số kết cấu dùng để khống chế và điều chỉnh hệ thống lái: ví dụ cơ cấu khoá tay lái, cơ cấu tay lái nghiêng, cơ cấu trượt tay lái.

Cơ cấu hấp thụ va đập

1. Mô tả

Khi xe bị đâm, cơ cấu này giúp người lái tránh được thương tích do trục lái chính gây ra bằng 2 cách: gãy tại thời điểm xe bị đâm (va đập sơ cấp); và giảm va đập thứ cấp tác động lên cơ thể người lái khi cơ thể người lái bị xô vào vô lăng do quán tính.

Trục lái hấp thụ va đập được phân loại như sau. 

 Kiểu giá đỡ uốn

 Kiểu bi

 Kiểu cao su silicôn

 Kiểu ăn khớp

 Kiểu ống xếp

Sau đây sẽ giải thích về kiểu giá đỡ uốn. 

2. Hoạt động kiểu giá đỡ uốn cong

(1) Cấu tạo

Cơ cấu hấp thụ va đập bao gồm một giá đỡ phía dưới, giá đỡ dễ vỡ, trục trung gian và tấm hấp thụ va đập. Trục lái được lắp với thanh tăng cứng bảng táp lô thông qua giá đỡ phía dưới và giá đỡ dễ vỡ. Trục lái và hộp cơ cấu lái được nối với trục trung gian.

(2) Hoạt động

Khi hộp cơ cấu lái chuyển dịch khi xe bị va đập (va đập sơ cấp) thì trục trung gian co lại, do đó làm giảm khả năng trục lái và vô lăng nhô lên trong buồng lái.

Khi một lực va đập được truyền vào vô lăng trong sự cố đâm xe (va đập thứ cấp) thì cơ cấu hấp thụ va đập và túi khí của người lái giúp hấp thu va đập.

Hơn nữa, giá đỡ dễ vỡ và giá đỡ phía dưới tách ra làm cho toàn bộ trục lái đổ về phía trước.

Lúc này tấm hấp thụ va đập bị biến dạng để giúp hấp thu tác động của va đập thứ cấp.

CHÚ Ý:

 Do trục lái hấp thụ va đập được thiết kế để hấp thu va đập theo phương hướng trục nên khi tháo vô lăng không được cố gắng gõ búa vào trục lái chính vì có thể làm gãy các chốt trong cơ cấu hấp thụ va đập. Luôn luôn sử dụng SST thiết kế cho việc tháo vô lăng an toàn.

 Do trục lái không thể sử dụng sau khi bị gục nên phải thay thể bằng cái mới.

Cơ cấu tay lái nghiêng

1. Mô tả

Cơ cấu tay lái nghiêng cho phép lựa chọn vị trí vô lăng (theo hướng thẳng đứng) để thích hợp với vị trí ngồi lái của người lái xe.

Cơ cấu tay lái nghiêng được phân loại thành loại điểm tựa trên và loại điểm tựa dưới.

Sau đây sẽ trình bày về loại điểm tựa dưới.

2. Cấu tạo

Cơ cấu tay lái nghiêng bao gồm một cặp cữ chặn nghiêng, bulông khoá nghiêng, giá đỡ kiểu dễ vỡ, cần nghiêngv.v...

3. Hoạt động

Các cữ chặn nghiêng xoay đồng thời với cần nghiêng.

Khi cần nghiêng ở vị trí khoá, đỉnh của các cữ chặn nghiêng được nâng lên và đẩy sát vào giá đỡ dễ vỡ và gá nghiêng, khoá chặt giá đỡ dễ vỡ và bộ gá nghiêng.

Mặt khác, khi cần gạt nghiêng được chuyển sang vị trí tự do thì sẽ loại bỏ sự chệnh lệch độ cao của các cữ chặn nghiêng và có thể điều chỉnh trục lái theo hướng thẳng đứng. 
Cơ cấu trượt tay lái

1. Mô tả

Cơ cấu trượt tay lái cho phép điều chỉnh vị trí vô lăng về phía trước hoặc về phía sau cho phù hợp với vị trí của người lái xe.

2. Cấu tạo

Cơ cấu trượt vô lăng bao gồm ống trục trượt, hai khoá nêm, bu lông chặn, cần trượtv.v...

3. Hoạt động

Các khoá nêm sẽ dịch chuyển khi ta chuyển động cần trượt.

Khi cần trượt đang ở vị trí khoá thì nó ép các khoá nêm vào ống trục trượt và khoá ống trục trượt.

Mặt khác, khi cần trượt được chuyển sang vị trí tự do sẽ tạo ra một khoảng cách giữa các khoá nêm và ống trục trượt, và có thể điều chỉnh trục lái theo hướng về phía trước hoặc phía sau.

Trục lái có cơ cấu nghiêng và trượt điều khiển điện

1. Mô tả

Loại trục lái này điểu chính cơ cấu nghiêng và cơ cấu trượt bằng điện.

Mỗi cơ cấu sử dụng một mô tơ và điều khiển bằng một công tắc.

2. Cấu tạo

Cụm cơ cấu nghiêng có điều khiển điện bao gồm động cơ nghiêng, trục vít nghiêng, bánh vít nghiêng và thanh trượt.

Cụm cơ cấu trượt tay lái có trợ lực bao gồm mô tơ trượt, ống trượt và vít trượt.

Các công tắc để vận hành các mô tơ này đặt trên nắp trục lái.

GỢI Ý:

Nếu công tắc tự động xoay nghiêng ở vị trí ON khi rút chìa khoá điện thì vị trí nghiêng của trục lái sẽ tự động chuyển động lên vị trí cao nhất và vị trí trượt sẽ ngắn nhất để người lái lên xuống xe được thoả mái.

Ngoài ra, vì ECU lưu giữ vào bộ nhớ vị trí trục do bộ cảm biến đọc, nên khi tra chìa khoá điện vào ổ thì trục lái lại quay trở về vị trí ban đầu.

3. Hoạt động

(1) Vận hành nghiêng bằng điện

Bật công tắc lên hoặc xuống để vận hành mô tơ nghiêng. Bánh vít nghiêng và trục vít nghiêng bắt đầu quay và thanh trượt trượt. Trục lái được nối với hệ liên kết sẽ nghiêng lên hoặc xuống.

(2) Vận hành trượt tay lái bằng điện

Bật công tắc sang trái hoặc sang phải để vận hành mô tơ trượt. Trục vít trượt bắt đầu quay và ống trượt sẽ trượt về phía trước hoặc phía sau.