Hệ Thống Lái Ô Tô | Cấu Tạo & Nguyên Lý Hoạt Động

Bánh xe nói chung và bánh xe ô tô nói riêng được coi là một trong những phát minh quan trọng nhất của nhân loại. Nó làm cho việc đi du lịch đường dài trở nên khả thi và cho phép chúng ta có thể di chuyển ngày càng xa hơn nữa. 

Và để điều khiển các bánh xe này giúp việc di chuyển dễ dàng hơn, hệ thống lái ô tô đã được triển khai. Trong bài viết này, chúng ta sẽ giải thích cách thức hoạt động của hệ thống lái ô tô và cách thức đơn giản của việc xoay vô lăng giúp ô tô vào cua.

Hệ Thống Lái Là Gì?

Hệ thống lái ô tô là một hệ thống gồm các bộ phận, liên kết, v.v. cho phép xe đi theo hướng mong muốn. Một ngoại lệ là trường hợp vận tải đường sắt, theo đó đường ray kết hợp với công tắc đường sắt (còn được gọi là ‘điểm’ trong tiếng Anh) cung cấp chức năng lái. Mục đích chính của hệ thống lái là cho phép người lái điều khiển xe.

Hệ thống lái biến chuyển động quay của vô lăng thành chuyển động quay của các bánh xe trên đường sao cho vành vô lăng quay một đoạn dài để các bánh xe trên đường chuyển động một đoạn ngắn.

Hệ thống này cho phép người lái xe chỉ cần sử dụng lực nhẹ để điều khiển một chiếc xe nặng. Vành của vô lăng có đường kính 15 inch (380 mm) di chuyển bốn vòng từ khóa hoàn toàn bên trái sang khóa hoàn toàn bên phải di chuyển gần 16 ft (5 m), trong khi mép của bánh xe trên đường di chuyển một khoảng cách chỉ hơn 12 m một chút. trong (300 mm). Nếu người lái xe xoay bánh xe trên đường trực tiếp, anh ta hoặc cô ta sẽ phải đẩy mạnh gấp gần 16 lần.

Lực đánh lái truyền tới các bánh xe thông qua một hệ thống các khớp quay. Chúng được thiết kế để cho phép các bánh xe di chuyển lên xuống cùng với hệ thống treo mà không làm thay đổi góc lái.

Họ cũng đảm bảo rằng khi vào cua, bánh trước bên trong – vốn phải di chuyển quanh một khúc cua hẹp hơn bánh trước – trở nên góc cạnh hơn.

Các khớp nối phải được điều chỉnh thật chính xác, thậm chí một chút lỏng lẻo trong chúng cũng khiến việc lái trở nên cẩu thả và thiếu chính xác một cách nguy hiểm.

Có hai hệ thống lái được sử dụng phổ biến – thanh răng và bánh răng và hộp lái.

Trên những ô tô lớn, một trong hai hệ thống có thể được trợ lực để giảm thêm lực cần thiết để di chuyển nó, đặc biệt là khi ô tô đang di chuyển chậm.

>>> Đọc thêm: Tìm Hiểu Về Động Cơ V Twin – Hình Chữ V | Ưu Và Nhược Điểm

Các loại hệ thống lái ô tô

Trước khi chúng ta đi vào phần giải thích, hiện tại có hai loại hệ thống lái chính. Hệ thống giá đỡ và bánh răng thường được sử dụng và hệ thống thông thường được gọi là Hệ thống lái bóng tuần hoàn . Chúng tôi sẽ giải thích ngắn gọn và cả cách thức hoạt động của hệ thống lái trợ lực mà thường được gọi là trợ lực lái.

Hệ thống lái thanh răng và bánh răng

Hệ thống lái phổ biến nhất, thanh răng và bánh răng lấy tên từ hai bánh răng mà nó sử dụng, thanh răng (bánh răng thẳng) và bánh răng (bánh răng tròn). Hệ thống này được sử dụng trong hầu hết các loại ô tô và thường không được sử dụng trong các loại xe hạng nặng. Hoạt động của nó có vẻ phức tạp nhưng sử dụng vật lý khá đơn giản.

Vô lăng có gắn một trục và ở đầu kia của trục là bánh răng cưa. Bánh răng được định vị trên đỉnh của thanh răng và di chuyển khi vô lăng được di chuyển. Phần cuối của giá đỡ có một thứ gọi là thanh giằng. Các thanh giằng kết nối với tay lái, sau đó được kết nối với trục bánh xe. Chuyển sang hoạt động của thanh răng và bánh răng.

Nguyên lý làm việc

Khi bạn xoay vô lăng, trục quay cùng với nó. Điều này đến lượt nó làm quay bánh răng nằm trên giá đỡ. Sự quay của bánh răng làm cho giá đỡ di chuyển tuyến tính di chuyển thanh giằng. Thanh giằng nối với tay lái sau đó làm cho bánh xe quay.

Kích thước của bánh răng ảnh hưởng đến mức độ quay của bạn. Nếu bánh răng có kích thước lớn, điều đó có nghĩa là bạn sẽ quay nhiều vòng hơn do vô lăng ít quay hơn, điều này sẽ khiến bạn khó điều khiển hơn. Mặt khác, bánh răng nhỏ hơn có nghĩa là sẽ dễ điều khiển hơn nhưng bạn sẽ cần xoay vô lăng nhiều lần để xe vào cua.

Đây là cách hoạt động của Hệ thống Giá đỡ và Bánh răng. Nó là một thiết bị đơn giản tuy nhiên nó có thể sử dụng nhiều hệ thống phức tạp và tiên tiến có thể làm cho nó trở nên tốt hơn khi sử dụng.

Hệ thống lái bi tuần hoàn

Được biết đến với nhiều tên gọi như con sâu & khu vực và bi & đai ốc tuần hoàn, hệ thống lái này thường được tìm thấy trên những chiếc ô tô cũ và những phương tiện hạng nặng như xe tải. 

Nó hoạt động khác với giá đỡ và bánh răng. Hãy xem cấu tạo của hệ thống lái bóng tuần hoàn trước khi chúng tôi giải thích công việc.

Cấu tạo

Hệ thống lái bi tuần hoàn có hai bánh răng, bánh răng sâu và bánh răng ngành. Vô lăng được kết nối với một trục ren được kết nối với một khối. Bánh răng sâu khá lớn và đi xuyên qua khối được luồn theo cách cho phép bánh răng sâu bên trong. 

Khối này có các răng bánh răng bên ngoài mà bánh răng khu vực được kết nối. Sau đó, thiết bị khu vực này được kết nối với cánh tay pitman trong khi cánh tay pitman được gắn vào thanh giằng. Có các ổ bi bên trong khối lấp đầy ren của bánh răng sâu. Hoạt động đơn giản giống như giá đỡ và bánh răng.

Nguyên lý làm việc

Khi vô lăng quay, trục kết nối với vô lăng cũng quay theo. Bánh răng được bắt vít để không di chuyển lên xuống. Điều này làm cho khối và bánh răng xoắn quay. Vòng quay làm cho khối di chuyển vì nó không bị giữ bởi bất cứ thứ gì. Sau đó, khối chuyển động sẽ di chuyển bánh răng khu vực, từ đó sẽ di chuyển cánh tay pitman. Ren của bánh răng sâu được làm đầy với các ổ bi giúp giảm ma sát và ngăn bánh răng bị trượt.

Đây là cách hoạt động của hệ thống lái bóng tuần hoàn. Nó hiếm khi được sử dụng và chủ yếu được tìm thấy trong xe tải.

Với phần giải thích về cả hai hệ thống lái, bây giờ chúng ta chuyển sang hệ thống lái trợ lực, bản thân nó không phải là một hệ thống lái mà là tùy chọn hỗ trợ giúp cả hai hệ thống lái này bằng cách giảm bớt công việc mà người lái xe cần phải làm.

Hệ thống lái trợ lực

Hệ thống này đã một tay biến việc điều khiển phương tiện trở nên dễ dàng. Chúng ta sẽ thảo luận ngắn gọn về hệ thống lái trợ lực được sử dụng bởi hệ thống lái thanh răng và bánh răng.

Tay lái trợ lực bổ sung thêm một số bộ phận vào hệ thống thanh răng và bánh răng giúp sử dụng dễ dàng hơn. Chủ yếu là máy bơm, ống áp suất, van điều khiển quay, đường chất lỏng và pít-tông thủy lực.

Nguyên lý làm việc

Công việc của máy bơm là bơm chất lỏng xung quanh khi cần thiết. Van điều khiển quay đảm bảo rằng chuyển động của chất lỏng chỉ được thực hiện khi người lái thực sự điều khiển xe. Pít-tông thủy lực di chuyển xung quanh tùy thuộc vào dòng chất lỏng nào mang chất lỏng áp suất cao. Chuyển động của pít-tông trên thanh răng này giúp người lái dễ dàng hơn vì nó đang tác dụng phần lớn lực cần thiết để điều khiển ô tô.

Các Loại Hệ Thống Trợ Lực Lái

Có hai loại Hệ Thống Trợ Lực Lái. Đó là:

• Thủy lực
• Điện/điện tử

1. Hệ Thống Lái Thủy Lực:

Hệ thống lái trợ lực thủy lực hoạt động bằng cách sử dụng một hệ thống thủy lực để nhân lực tác dụng lên vô lăng với các bánh xe được lái (thường là phía trước) của xe.

Áp suất thủy lực thường đến từ máy phát điện hoặc máy bơm cánh quạt quay được điều khiển bởi động cơ của xe. Đây được gọi là hệ thống lái thủy lực.

2. Hệ Thống Trợ Lực Lái Điện/Điện Tử:

Hệ thống lái điện/điện tử còn được gọi là hệ thống lái trợ lực. Ở xe có động cơ, hệ thống lái trợ lực giúp người lái điều khiển xe bằng cách tăng thêm lực đánh lái cần thiết để xoay vô lăng, giúp xe rẽ hoặc điều khiển dễ dàng hơn.

Hệ thống lái trợ lực điện sử dụng động cơ điện để hỗ trợ thay vì hệ thống thủy lực. Đây được gọi là hệ thống lái điện/điện tử.

Các Bộ Phận Của Hệ Thống Lái:

Các thành phần của một hệ thống lái được liệt kê dưới đây:

• Vô lăng
• Cột lái hoặc trục.
• Thiết bị lái
• Cánh tay thả hoặc cánh tay pitman
• khớp cầu
• Kéo liên kết
• Tay lái
• Trục chính
• Trục trái và kingpin
• Cánh tay thanh giằng bên trái

1. Tay Lái:

Vô lăng là bánh xe điều khiển để người lái điều khiển phương tiện. Nó chứa công tắc đèn báo giao thông, công tắc đèn, công tắc gạt nước, v.v. Nó còn được gọi là vô lăng lái hoặc vô lăng tay là một loại điều khiển lái trên xe.

Vô lăng được sử dụng trong hầu hết các phương tiện giao thông đường bộ hiện đại, bao gồm tất cả các loại ô tô sản xuất hàng loạt, cũng như xe buýt, xe tải hạng nhẹ và hạng nặng cũng như máy kéo.

2. Cột Hoặc Trục Lái:

Cột lái hay còn gọi là trục được lắp bên trong cột lái rỗng. Khi vô lăng quay thì trục lái cũng sẽ quay theo. Do đó, chuyển động được truyền đến hộp lái.

Cột lái nằm ở trên cùng của hệ thống lái và được gắn trực tiếp vào vô lăng. Cột lái sau đó gắn vào trục trung gian và các khớp vạn năng.

3. Cơ Cấu Lái:

Cánh tay của pitman được nối với cần lắc của hộp số lái ở một đầu và đầu kia được nối với liên kết kéo bằng khớp cầu.

Hộp số lái chứa các bánh răng truyền các đầu vào đánh lái của người lái đến liên kết lái để quay các bánh xe và nó nhân các thay đổi đánh lái của người lái sao cho các bánh trước di chuyển nhiều hơn vô lăng.

4. Cánh Tay Thả Hoặc Cánh Tay Pitman:

Khi vô lăng quay sang phải hoặc trái, pitman sẽ truyền chuyển động mà nó nhận được từ hộp số lái đến thanh giằng. Một “cánh tay pitman thả” được sử dụng để điều chỉnh tay lái khi xe có hệ thống treo nâng.

5. Khớp Cầu:

Các khớp cầu là các ổ trục hình cầu nối các tay điều khiển với các khớp tay lái. Đinh ổ trục được làm thon và có ren và vừa với một lỗ hình côn trên khớp tay lái. Vỏ bọc bảo vệ ngăn không cho bụi bẩn xâm nhập vào cụm khớp nối.

6. Liên Kết Kéo:

Liên kết kéo chuyển đổi cung quét của tay lái thành chuyển động tuyến tính trong mặt phẳng của các liên kết lái khác. “Liên kết kéo kết nối cần pitman với tay lái hoặc trong một số ứng dụng, nó kết nối với cụm thanh giằng.

7. Tay Lái:

Tay lái là một cánh tay để truyền lực quay từ thiết bị lái đến liên kết kéo, đặc biệt là trên ô tô.

Chức năng cơ bản của hệ thống lái là cho phép người lái điều khiển xe an toàn và chính xác. Ngoài ra, hệ thống lái còn cung cấp một cách để giảm bớt nỗ lực của người lái bằng cách làm cho việc điều khiển phương tiện trở nên dễ dàng hơn.

8. Trục Còng:

Khi vô lăng được quay, chuyển động được truyền đến tay pitman thông qua hộp số. Chuyển động này được truyền đến liên kết kéo. Liên kết kéo chuyển chuyển động này sang trục còn sơ khai quay quanh trục chốt. Điều này quay bánh xe bên phải.

9. Trục Chính Trái Và Cánh Tay Vua:

Trong hệ thống treo ô tô, khớp tay lái là bộ phận chứa ổ bánh xe hoặc trục chính và gắn vào hệ thống treo và các bộ phận lái. Nó cũng được gọi là khớp nối lái, trục xoay, thẳng đứng hoặc trục.

Cụm bánh xe và lốp gắn vào moay ơ hoặc trục chính của khớp nối, nơi lốp/bánh xe quay trong khi được giữ trong mặt phẳng chuyển động ổn định bằng khớp nối/cụm hệ thống treo.

10. Tay Thanh Giằng Bên Trái:

Các thanh giằng bên phải và bên trái được kết nối với nhau bằng một liên kết trung tâm, liên kết này cũng được gắn vào cánh tay của Pitman trên thiết bị lái và cánh tay của người làm biếng ở phía hành khách của xe.

Kiểm tra nhanh những sự cố thường gặp của hệ thống lái

Xoay vô lăng có vấn đề

Vấn đề phổ biến nhất trong tất cả các vấn đề ở hệ thống lái là vô lăng hoạt động quá mức. Tay lái bị lắc thường là do ổ bi bị mòn, cần dẫn hướng bị mòn hoặc có quá nhiều khe hở trong hộp số lái . Thông thường, bạn sẽ không thể xoay vô lăng quá 1 1/2 inch mà không làm bánh trước di chuyển. Nếu vô lăng quay quá mức, có nghĩa là đang có vấn đề nghiêm trọng về lái.

Một cách hiệu quả để kiểm tra độ ăn khớp của cơ cấu liên kết lái hoặc thanh răng và bánh răng là kiểm tra trạng thái đỗ khô. Khi toàn bộ trọng lượng của xe dồn lên bánh trước, hãy nhờ ai đó di chuyển vô lăng từ bên này sang bên kia trong khi bạn kiểm tra xem hệ thống lái có bị lỏng không. 

Bắt đầu kiểm tra của bạn tại trục trụ lái và di chuyển đến các đầu của thanh giằng. Đảm bảo rằng chuyển động của một thành phần gây ra một lượng chuyển động bằng nhau của thành phần liền kề.

Để ý những chiếc đinh bóng ngọ nguậy trong ổ cắm của chúng. Với hệ thống lái thanh răng và bánh răng, hãy bóp ủng cao su và cảm nhận thanh giằng bên trong để phát hiện độ mòn. Nếu thanh giằng di chuyển sang một bên so với giá đỡ, ổ cắm đã bị mòn và cần được thay thế.

Một cách khác để kiểm tra hệ thống lái là di chuyển các bộ phận lái và bánh trước BẰNG TAY. Khi đã khóa vô lăng, nâng xe lên và đặt lên giá đỡ. Sau đó, ép các bánh trước sang phải và trái trong khi kiểm tra độ lỏng của các bộ phận.

Cứng lái

Nếu xảy ra cứng lái, có thể là do điều chỉnh quá chặt trong hộp số lái hoặc các liên kết . Cứng tay lái cũng có thể do áp suất lốp thấp hoặc không đều, ma sát bất thường trong hộp số lái, trong mối liên kết hoặc tại khớp bi, hoặc bánh xe hoặc khung không được căn chỉnh đúng cách.

Lỗi trợ lực lái trên xe khiến hệ thống lái trở lại hoạt động cơ học thẳng, đòi hỏi người điều khiển phải tác dụng lực lái lớn hơn nhiều. Khi điều này xảy ra, cần kiểm tra hộp số trợ lực lái và máy bơm như đã nêu trong sách hướng dẫn bảo dưỡng của nhà sản xuất.

Để kiểm tra hệ thống lái xem có ma sát quá mức hay không, hãy nâng phần đầu xe lên và xoay vô lăng, đồng thời kiểm tra các bộ phận của hệ thống lái để xác định nguồn gốc của ma sát quá mức. Ngắt kết nối cánh tay pitman.

Nếu hành động này loại bỏ lực cản ma sát, thì ma sát nằm trong mối liên kết hoặc ở các khớp lái. Nếu ma sát KHÔNG được loại bỏ khi ngắt kết nối tay pitman, thì hộp số lái có thể bị lỗi.

Nếu tay lái bị cứng không phải do ma sát quá mức trong hệ thống lái, thì các nguyên nhân có thể xảy ra nhất là căn chỉnh phần đầu xe không chính xác, khung bị lệch hoặc lò xo bị võng. Bánh xe căng quá mức gây khó lái.

Hệ thống lái có Tiếng ồn lạ

Hệ thống lái khi có vấn đề, có thể tạo ra tiếng ồn bất thường (lạch cạch, cót két và rít). Tiếng ồn có thể là dấu hiệu của các bộ phận bị mòn, ổ trục hoặc khớp bi không được bôi trơn, các bộ phận bị lỏng, dây đai bị trượt, dầu trợ lực lái yếu hoặc các sự cố khác.

Có thể phát ra tiếng lạch cạch trong liên kết lái nếu các bộ phận liên kết bị lỏng. Có thể phát ra tiếng kêu cót két khi rẽ do thiếu dầu bôi trơn trong các khớp nối hoặc ổ trục của liên kết lái. Tình trạng này cũng có thể gây khó lái.

Một số kết nối giữa các bộ phận liên kết lái được kết nối bằng ổ cắm bi có thể được bôi trơn. Một số ổ cắm bóng được bôi trơn vĩnh viễn khi lắp ráp ban đầu. Nếu ổ cắm bóng được bôi trơn vĩnh viễn phát ra tiếng kêu hoặc ma sát quá mức. chúng phải được thay thế.

Tiếng rít của đai là âm thanh rít lớn do trượt đai. Đai lái trợ lực bị trượt thường sẽ xuất hiện khi rẽ. Xoay vô lăng hết cỡ sang phải hoặc trái sẽ làm tăng áp suất hệ thống và dây đai kêu cót két. Có thể loại bỏ tiếng kêu của dây đai bằng cách điều chỉnh hoặc thay thế dây đai.

Câu Hỏi Thường Gặp