Hệ thống lái xe hoạt động ? (News.oto-hui.com) – Khi bạn xoay vô lăng, xe chuyển hướng theo phía mà bạn muốn Thế bạn tự hỏi xe lại chuyển hướng xoay vơ lăng không ? Chắc chắn bạn học nhiều điều thú vị tìm hiểu nguyên lý làm việc hệ thống lái xe ô tô qua viết Bài viết giới thiệu nguyên lý làm việc, số hệ thống lái ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên liệu xe Hình 1: Sơ đồ bố trí hệ thống lái xe Đầu tiên, bạn ngạc nhiên chuyển hướng, bánh xe trước không theo hướng Tại vậy? Để xe chuyển hướng êm dịu bánh xe cần phải theo đường tròn khác Bởi bánh xe bên chuyển động theo vịng trịn có bán kính nhỏ hơn, việc quay vịng khó khăn so với bánh xe phía ngồi Nếu bạn vẽ đường thẳng vng góc với bánh xe, đường thẳng giao điểm gọi tâm quay vịng Sơ đồ hình học cho biết bánh xe bên phải quay nhiều bánh xe ngồi Hình 2: Sơ đồ mơ bán kính quay vịng Trên xe thường có hai loại hệ thống lái Có thể tóm tắt chung cấu bánh – (Rack-and-pinion) trục vít – bánh vít (recirculating ball) Trước hết xem xét nguyên lý hệ thống bánh – Cơ cấu lái bánh răng-thanh xuất nhanh chóng sử dụng phổ biến xe ô tô du lịch, xe tải nhỏ, dịng SUV Nó cấu khí đơn giản Một bánh nối với ống kim loại, gắn ống kim loại Một nối (tie rod) nối với hai đầu mút Bánh tròn nối với trục tay lái Khi bạn xoay vô lăng, bánh quay làm chuyển động Thanh nối hai đầu gắn với cánh tay địn trục xoay (hình 4) Hình 3: Hệ thống lái với bánh dẫn hướng hệ thống treo độc lập Cặp bánh – làm hai nhiệm vụ: chuyển đổi chuyển động xoay vô lăng thành chuyển động thẳng cần thiết để làm đổi hướng bánh xe Trên đa số xe người ta thường phải xoay vô lăng ba đến bốn vòng để chuyển hướng bánh xe từ cuối bên trái sang tận bên phải ngược lại Tỉ số truyền cấu lái tỉ số biểu thị mối quan hệ góc quay vơ lăng góc mà bánh xe đổi hướng Ví dụ, vơ lăng quay vịng (360 độ) mà xe đổi hướng 20 độ, tỉ truyền 360 chia 20 18:1 Tỉ số cao nghĩa bạn cần phải quay vô lăng nhiều để bánh xe đổi hướng Tuy nhiên, tỉ số truyền cao không hiệu tỉ số truyền thấp Nhìn chung, tơ hạng nhẹ thể thao có tỉ số truyền thấp so với xe tải hạng nặng Tỉ số thấp tạo cho tay lái phản ứng nhanh hơn, bạn không cần xoay vô lăng nhiều vào cua gấp, đặc điểm có lợi cho xe đua Hệ thống lái bánh răng-thanh có trợ lự Hình 4: Sơ đồ hệ thống lái có trợ lực Ở hệ thống lái này, thiết kế khác so với loại thường chút Một phần có chứa xi lanh piston ln vị trí Piston nối với Có hai đường ống dẫn chất lỏng hai bên piston Một dòng chất lỏng (thường dầu thuỷ lực) có áp suất cao bơm vào đầu đường ống để đẩy piston dịch chuyển, hỗ trợ chuyển dịch Như vậy, bạn đánh lái sang bên có hỗ trợ hệ thống thuỷ lực sang bên Cơ cấu lái trục vít-bánh vít Cơ cấu sử dụng hầu hết xe tải SUV Sự liên kết chi tiết cấu khác với cấu lái kiểu bánh – Hình 5: Sơ đồ bố trí chi tiết hệ thống lái Bạn tưởng tượng cấu có hai phần Phần thứ khối kim loại có đường ren rỗng Bên ngồi khối kim loại có vài ăn khớp với vành (có thể dịch chuyển cánh tay địn) Vơ lăng nối với trục có ren (giống êcu lớn) ăn khớp với rãnh ren khối kim loại nhờ viên bi tròn ( hình 6) Khi xoay vơ lăng, êcu quay theo Đáng lẽ vặn êcu này, phải sâu vào khối kim loại theo nguyên tắc ren bị giữ lại nên khối kim loại phải di chuyển ngược lại Điều làm cho bánh ăn khớp với khối kim loại quay dẫn đến di chuyển cánh tay đòn làm bánh xe chuyển hướng Hình 6: Cơ cấu lái trục vít-êcu-bi-cung Như hình vẽ thể hiện, êcu ăn khớp với khối kim loại nhờ viên bi trịn Các bi có hai tác dụng: giảm ma sát chi tiết Thứ hai, làm giảm độ rơ cấu Độ rơ xuất đổi chiều tay lái, khơng có viên bi, rời chốc lát gây nên độ rơ tay lái Hệ thống trợ lực cấu lái tương tự cấu lái bánh – Việc hỗ trợ thực cách đưa dòng chất lỏng áp suất cao vào phía khối kim loại Bơm thuỷ lực Hình 7: Vị trí bơm trợ lực hệ thống lái Để hỗ trợ cho hệ thống lái, người ta sử dụng bơm thuỷ lực kiểu cánh gạt (hình 7) Bơm dẫn động mô men động nhờ truyền động puli – đai Nó bao gồm nhiều cánh gạt (van) vừa di chuyển hướng kính rãnh rơ to Khi rô to quay, tác dụng lực ly tâm cánh gạt bị văng tì sát vào khơng gian kín hình van Dầu thuỷ lực bị kéo từ đường ống có áp suất thấp (return line) bị nén tới đầu có áp suất cao Lượng dầu cung cấp phụ thuộc vào tốc độ động Bơm thiết kế để cung cấp đủ lượng dầu động chạy khơng tải, cung cấp nhiều dầu động hoạt động tốc độ cao Để tránh tải cho hệ thống áp suất cao, người ta phải lắp đặt van giảm áp (hình 8) Hình 8: Kết cấu bơm trợ lực kiểu cánh gạt Hệ thống trợ lực lái hoạt động người lái tác dụng lực vô lăng (khi muốn chuyển hướng xe) Khi người lái không tác động lực (khi xe chuyển động thẳng), hệ thống không cung cấp hỗ trợ Thiết bị dùng để cảm nhận lực tác động lên vô lăng gọi van quay Hình 9: Sơ đồ kết cấu van quay Chi tiết van quay xoắn Thanh xoắn kim loại mỏng xoắn có mơmen tác dụng vào Đầu xoắn nối với vơ lăng cịn đầu nối với bánh trục vít, tồn mơ men xoắn xoắn cân với tổng mô men người lái sử dụng để làm đổi hướng bánh xe Mômen mà người lái tác động lớn mức độ xoắn nhiều Và đóng, mở van bạn tác động lực vào vô lăng Đầu vào trục tay lái thành phần bên khối van hình trụ ống Nó nối với đầu mút phía xoắn Phía xoắn nối với phía ngồi van ống Thanh xoắn làm xoay đầu cấu lái, nối với bánh trục vít phụ thuộc vào kiểu hệ thống lái Khi vơ lăng khơng có tác động, hai đường ống thuỷ lực cung cấp áp suất cho cấu lái Nhưng van ống xoay bên, đường ống mở để cung cấp dòng cao áp cho đường ống phía bên Tuy nhiên hệ thống bổ trợ có hiệu thấp Chúng ta nghiên cứu số hệ thống tương lai cho hiệu suất cao Hệ thống trợ lực lái tương lai Vì bơm trợ lực lái làm việc liên tục nên lãng phí lượng động Bạn thấy vài hệ thống để cải thiện tính tiết kiệm nhiên liệu tơ Một ý tưởng mẻ nằm bàn giấy hệ thống “steer-by-wire” hay “drive-by-wire”, tạm hiểu lái dây Những hệ thống loại bỏ hồn tồn việc liên kết khí vơ lăng hộp tay lái, thay chúng hệ thống điều khiển điện tử hoàn toàn Trong xe drive-by-wire tương lai, vơ lăng hình trịn khơng tồn Tất bạn dùng để chuyển hướng bánh xe núm, nút giống dùng để điều chỉnh vị trí ghế ngồi Như vậy, hệ thống lái xe điều khiển nhiều loại núm nút riêng biệt, phù hợp với sở thích người gia đình Trong 50 năm qua, hệ thống lái xe không thay đổi nhiều lắm, cần thập kỷ thơi, bạn nhìn thấy xe tiện nghi có hệ thống lái thông minh hiệu ! ... trợ lực kiểu cánh gạt Hệ thống trợ lực lái hoạt động người lái tác dụng lực vô lăng (khi muốn chuyển hướng xe) Khi người lái không tác động lực (khi xe chuyển động thẳng), hệ thống không cung cấp... xoay vô lăng nhiều vào cua gấp, đặc điểm có lợi cho xe đua Hệ thống lái bánh răng-thanh có trợ lự Hình 4: Sơ đồ hệ thống lái có trợ lực Ở hệ thống lái này, thiết kế khác so với loại thường chút Một... 3: Hệ thống lái với bánh dẫn hướng hệ thống treo độc lập Cặp bánh – làm hai nhiệm vụ: chuyển đổi chuyển động xoay vô lăng thành chuyển động thẳng cần thiết để làm đổi hướng bánh xe Trên đa số xe