CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1. Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống lái Hệ thống lái là một trong những hệ thống quan trọng của ô tô có nhiệm vụ điều khiển hướng di chuyển của xe, giúp tài xế điều khiển xe một cách an toàn và dễ dàng hơn. Hệ thống lái cần đáp ứng các yêu cầu sau: Khả năng quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng trên đường gấp khúc và hẹp thì hệ thống lái phải xoay được bánh trước nhanh chóng, dễ dàng, góc quay lái đủ lớn để xe xoay trở dễ dàng. Lực lái thích hợp: Lực lái cần nhỏ hơn khi ô tô chạy ở tốc độ thấp và nặng hơn khi ở tốc độ cao (để không làm mất cảm giác lái của người điều khiển) Hồi vị êm: Sau khi đổi hướng và lái xe thôi tác động lên vô lăng, bánh xe phải trở lại vị trí chạy thẳng một cách êm ái Giảm tối thiểu sự truyền các va đập từ mặt đường: Không để các lực tác động từ mặt đường truyền ngược lên vô lăng.
Hệ thống lái trên ô tô. Phân loại hệ thống lái 1. Phân loại theo bố trí vành lái (theo hướng đặt vô lăng) Hiện nay, trên thế giới có khoảng 163 quốc gia và vùng lãnh thổ tham gia giao thông bên phải, còn lại 76 quốc gia và vùng lãnh thổ vẫn sử dụng quy tắc giao thông bên trái. Hệ thống lái và vành tay lái được bố trí bên trái theo chiều chuyển động của ô tô được gọi là hệ thống lái bên trái hoặc LHD (Left Hand Drive) Việc sử dụng hệ thống lái bên trái hay bên phải có thể ảnh hưởng đến việc lái xe trên các tuyến đường có nhiều xe qua lại, đặc biệt là khi vượt xe hoặc khi chạy trên đường cao tốc.
Các nước có luật đi đường bên phải như Việt Nam, Canada, Australia,. đa số sử dụng hệ thống LHD. Trong khi các nước có luật đi đường bên trái như Anh, Nhật, New Zealand, và Singapore,. sử dụng hệ thống RHD.
Ngoài ra, hệ thống lái và vành tay lái cũng có thể được bố trí ở giữa ô tô, những loại này hiếm và được sử dụng trên một số loại ô tô thể thao cao cấp. Bố trí đặt vô lăng. Phân loại theo cầu dẫn hướng Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước (Front Wheel Steering): Là hệ thống lái phổ biến nhất trên các dòng ô tô du lịch từ trước đến nay với ưu điểm là cung cấp khả năng điều khiển tốt và độ chính xác cao trong việc điều khiển hướng, giúp cho việc lái xe trở nên dễ dàng. Bánh xe dẫn hướng cầu trước Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau (Rear Wheel Steering): ít được trang bị trên ô tô du lịch nhưng được sử dụng nhiều ở các dòng xe chuyên dụng, xe nâng, … Đối với xe nâng, hai bánh sau đảm nhận nhiệm vụ điều chỉnh hướng.
Còn bánh trước là bánh tải giúp xe di chuyển tiến và lùi, đồng thời đóng vai trò là tâm đối trọng giúp xe giữ thăng bằng khi bốc hàng Hình 1. Bánh xe dẫn hướng cầu sau 3 Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cả cầu trước lẫn cầu sau (All Wheel Steering): Sử dụng cơ cấu điện tử cho phép đánh lái phía sau linh động và không phụ thuộc vào bánh trước. Điều này giúp cho bánh xe cầu sau thay đổi các góc độ phù hợp khi đánh lái, đảm bảo an toàn khi vào cua. Khi chạy xe ở tốc độ cao, bánh xe cầu sau đánh lái cùng hướng với bánh xe cầu trước để tăng sự độ ổn định.
Khi chạy xe ở tốc độ thấp, bánh xe cầu sau đánh lái ngược hướng với bánh xe cầu trước để giảm bán kính quay vòng của xe (tăng khả năng cơ động ở tốc độ thấp chủ yếu trong khu vực đỗ xe hoặc đánh lái chậm quanh các khúc cua hẹp). Bánh xe dẫn hướng hai cầu 1. Phân loại theo hệ thống lái trợ lực 1. Hệ thống lái thuần cơ khí Hệ thống lái thuần cơ khí là một trong những hệ thống lái đầu tiên được sử dụng trong các loại xe hơi truyền thống.
Nó hoạt động bằng cách sử dụng một bánh răng được gắn trực tiếp vào trục lái, nối với tay lái. Khi tay lái được xoay, bánh răng sẽ quay và truyền động lực tới thanh răng. Thanh răng sẽ đẩy các thanh chân lên và xuống, từ đó xoay bánh đà để xoay bánh lái. Điều này sẽ đẩy bánh xe và khiến xe di chuyển.
4 Tuy nhiên, hệ thống lái thuần cơ khí có một số hạn chế. Đầu tiên, nó yêu cầu người lái phải dùng hết lực để xoay tay lái. Thứ hai, nó cũng không thể điều chỉnh độ nhạy của hệ thống lái, do đó việc kiểm soát xe sẽ khó hơn đối với những người lái chưa có kinh nghiệm. Và khó kiểm soát, không đáp ứng được yêu cầu khi di chuyển ở tốc độ cao.
Hệ thống lái thuần cơ khí 1. Hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS-Hydraulic Power Steering) Hệ thống lái trợ lực thủy lực là một loại hệ thống lái được sử dụng rộng rãi trong các loại xe hơi hiện đại. Nó hoạt động bằng cách sử dụng một bơm thủy lực để tạo ra áp lực và đẩy dầu thủy lực vào một hệ thống ống dẫn. Khi tay lái được xoay, áp lực dầu thủy lực sẽ được tạo ra và giúp giảm lực xoay tay lái.
Điều này làm cho việc điều khiển xe trở nên dễ dàng hơn và giảm sự mệt mỏi của người lái. Hệ thống lái trợ lực thủy lực có thể cải thiện khả năng kiểm soát xe và giúp tăng cường sự an toàn trên đường. Trợ lực lái thủy lực 1. Bình chứa dầu 3.
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 cải thiện của hệ thống lái trợ lực thủy lực thông qua việc sử dụng điện để điều khiển bơm thủy lực. Thay vì sử dụng bơm thủy lực cơ học như trong hệ thống lái trợ lực thủy lực truyền thống, EHPS sử dụng một bộ điều khiển điện tử để điều khiển áp lực dầu thủy lực trong hệ thống. Điều này giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu, cải thiện độ chính xác và tăng cường khả năng kiểm soát xe. Hơn nữa, hệ thống này còn có thể được điều chỉnh để phù hợp với phong cách lái của từng người lái.
Trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử 6 1. Hệ thống lái trợ lực điện tử (EPS) Hệ thống lái trợ lực điện tử (EPS) là loại hệ thống lái mới và cũng là một trong những loại hệ thống lái phổ biến nhất hiện nay. Hệ thống này sử dụng một bộ điều khiển điện tử để kiểm soát độ nhạy của hệ thống lái. Thay vì sử dụng lực dầu thủy lực như trong hệ thống lái trợ lực thủy lực, EPS sử dụng một motor điện để tạo ra lực xoay và giúp người lái xoay tay lái.
Ưu điểm của hệ thống này là giúp xe tiết kiệm nhiên liệu do không dùng công suất từ động cơ, kết cấu đơn giản, nhẹ hơn các hệ thống lái khác nên giúp xe giảm được tải trọng. Trợ lực lái điện tử 1. Hệ thống lái chủ động (AFS – Active Front Steering) Hệ thống lái chủ động (AFS - Active Front Steering) là một loại hệ thống lái hiện đại và thông minh, cho phép người lái kiểm soát tốt hơn khi di chuyển xe. Hệ thống này sử dụng một bộ điều khiển điện tử để kiểm soát hướng di chuyển của bánh xe, tạo ra sự cân bằng giữa tốc độ xe và hướng di chuyển của tay lái.
Hệ thống AFS sử dụng các cảm biến để giám sát tình trạng đường và tốc độ xe, sau đó điều chỉnh độ nhạy của hệ thống lái để giữ cho xe ổn định và đảm bảo an toàn khi di chuyển trên các cung đường khác nhau. Khi xe di chuyển ở tốc độ cao, hệ thống sẽ tự động giảm độ nhạy của tay lái để giữ cho xe ổn định và tránh khỏi sự dao động không mong muốn. Khi xe di chuyển ở tốc độ thấp, hệ thống sẽ tăng độ nhạy của tay lái giúp xe linh hoạt hơn và người lái kiểm soát tốt hơn. Trên mặt đường xấu (gồ ghề, nhấp nhô, .) hệ thống sẽ hiệu chỉnh cân bằng lái giúp cho đuôi xe không bị dao động Hệ thống AFS giúp tăng cường độ chính xác và khả năng kiểm soát xe, đồng thời giảm thiểu sự mệt mỏi khi lái xe trên các cung đường vòng.
Tuy nhiên, hệ thống này có giá thành cao và chỉ được trang bị trên những chiếc xe hạng sang. Hệ thống lái chủ động 1. Hệ thống lái Steer-by-wire Hệ thống lái Steer-by-wire (hệ thống lái bằng dây cáp và tín hiệu điện tử) là một hệ thống lái tiên tiến sử dụng tín hiệu điện tử để điều khiển hướng di chuyển của bánh xe. Thay vì sử dụng các kết nối cơ khí truyền thống để truyền tải lực lái từ tay lái đến bánh xe, hệ thống Steer by wire sử dụng các cảm biến và vi xử lý để truyền tải tín hiệu điều khiển từ tay lái đến các động cơ điện được gắn trên bánh xe.
Điều này cho phép hệ thống lái hoạt động một cách chính xác và linh hoạt hơn, giúp người lái điều khiển xe một cách dễ dàng và an toàn hơn. Hệ thống Steer-by-wire được chia thành hai loại: Hệ thống Steer by wire độc lập (mỗi bánh xe trước được bố trí một động cơ điều khiển.) Hệ thống Steer by wire tích hợp (hai bánh xe trước được liên kết với nhau qua hình thang lái. Hệ thống lái Steer-by-wire 1. Thiết bị truyền động phản hồi Haptic 5.
Motor trợ lực lái 3. ECU- Bộ điều khiển 6. Cấu tạo chung của hệ thống lái 1. Vành tay lái (Steering Wheel) Có chức năng chính là nhận momen quay từ người điều khiển truyền tới trục lái.
Khi muốn điều hướng xe, người lái xoay vô lăng lái, vô lăng sẽ dẫn động các phần còn lại của hệ thống lái để ô tô hướng theo mong muốn của người lái. Vành tay lái của mọi loại ô tô đều có một thiết kế cơ bản giống nhau, gồm một vành hình tròn và những nan hoa được sắp xếp quanh vành lái. Nó có một trục ở giữa để gắn vào cột lái và có thể có nhiều nút bấm hoặc công tắc để điều khiển các chức năng khác nhau của xe như đèn pha, còi, xi nhan hoặc điều khiển âm thanh. Cột lái (Steering Column) Có chức năng truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái.