Trong bối cảnh ngành công nghiệp ô tô không ngừng đổi mới, các bộ phận cốt lõi của xe cũng liên tục được cải tiến. Nổi bật trong số đó là hệ thống lái trên ô tô, một yếu tố then chốt đảm bảo khả năng điều khiển và an toàn cho người lái. Với sự đa dạng về cấu tạo và nguyên lý hoạt động, việc hiểu rõ các loại hệ thống lái giúp người dùng đưa ra lựa chọn phù hợp nhất khi mua xe.
Tầm quan trọng và sự đa dạng của Hệ thống lái
Hệ thống lái đóng vai trò trực tiếp trong việc chuyển hướng di chuyển của xe, biến chuyển động quay của vô lăng thành chuyển động góc của các bánh xe dẫn hướng. Sự phát triển qua nhiều thập kỷ đã mang đến cho hệ thống lái trên ô tô một bức tranh công nghệ phong phú, đáp ứng yêu cầu vận hành ngày càng cao của từng dòng xe và từng đối tượng người dùng. Nhu cầu về sự nhẹ nhàng khi đánh lái ở tốc độ thấp, sự ổn định ở tốc độ cao, hay khả năng lái xe linh hoạt trong không gian hẹp đều thúc đẩy sự ra đời của nhiều loại hệ thống khác nhau.
Sự đa dạng này không chỉ mang lại nhiều lựa chọn cho các nhà sản xuất để tối ưu hiệu suất và chi phí, mà còn giúp người tiêu dùng hiểu rõ hơn về chiếc xe của mình. Việc phân loại hệ thống lái dựa trên cấu tạo, phương pháp chuyển hướng, hay công nghệ trợ lực giúp chúng ta nhận diện được ưu nhược điểm của từng loại, từ đó chọn được chiếc xe có đặc tính vận hành phù hợp nhất với mục đích sử dụng cá nhân.
Minh họa sự đa dạng cấu tạo của hệ thống lái trên ô tô hiện đại
Các phương pháp phân loại Hệ thống lái trên ô tô
Trên thị trường ô tô hiện nay, hệ thống lái có thể được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí kỹ thuật khác nhau, giúp làm rõ đặc điểm và ứng dụng của từng loại.
Theo phương thức chuyển hướng bánh xe
Phương thức chuyển hướng bánh xe là tiêu chí cơ bản để phân loại hệ thống lái. Nó xác định những bánh xe nào chịu trách nhiệm điều chỉnh hướng đi của xe.
<>Xem Thêm Bài Viết:<>- Tuyển Chọn Xe Đi Nội Bài: Hướng Dẫn Chi Tiết Từ A Đến Z
- Dầu Xịt Dưỡng Sên Chain Lube: Chìa Khóa Bảo Vệ Xe Máy
- VF 5 Plus Nổi Bật Với Thiết Kế Và Màu Sắc Cá Tính
- Thủ tục mua bán xe ô tô với người nước ngoài tại Việt Nam
- Tìm Hiểu Sơn Phủ Gầm Xe Kia Carnival 2025 Toàn Diện
Trong cấu hình phổ biến nhất hiện nay, xe sử dụng hệ thống chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS). Với hệ thống này, người lái sử dụng vô lăng để điều khiển trực tiếp góc quay của hai bánh xe phía trước, trong khi các bánh sau chỉ di chuyển theo. Hệ thống này đơn giản, hiệu quả và phù hợp với hầu hết các loại xe ô tô thông thường.
Đối với các loại xe chuyên dụng hoặc để tăng cường khả năng vận hành trong một số điều kiện nhất định, có hệ thống chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS). Trên những xe này, cả bánh trước và bánh sau đều có khả năng chuyển hướng. Ở tốc độ thấp, bánh sau có thể đánh lái ngược chiều với bánh trước để giảm bán kính quay vòng, giúp xe xoay sở dễ dàng hơn trong không gian chật hẹp. Ở tốc độ cao, bánh sau có thể đánh lái cùng chiều với bánh trước một góc nhỏ (thường dưới 10 độ) để tăng cường sự ổn định khi chuyển làn hoặc vào cua. Hệ thống này phức tạp hơn và thường xuất hiện trên các mẫu xe hiệu năng cao hoặc xe cần sự linh hoạt đặc biệt.
Một biến thể khác là hệ thống chuyển hướng cả hai trục bánh, thường thấy ở các loại xe công trường lớn, xe nông nghiệp hoặc một số loại xe vận tải đặc thù. Gần đây, công nghệ này cũng được áp dụng trên một số mẫu xe ô tô thương mại cao cấp để cải thiện đáng kể khả năng quay đầu trong đô thị. Các bánh xe ở cả hai trục có thể được điều khiển để đánh lái, cho phép xe di chuyển linh hoạt hơn và thậm chí là di chuyển ngang trong một số trường hợp.
Theo công nghệ trợ lực lái
Để giảm sức nặng khi đánh lái, đặc biệt là ở tốc độ thấp hoặc khi đỗ xe, các hệ thống lái hiện đại đều tích hợp công nghệ trợ lực.
Loại cơ bản và cổ điển nhất là hệ thống lái không trợ lực. Đây là hệ thống cơ khí thuần túy, yêu cầu người lái dùng hoàn toàn sức lực để xoay vô lăng và điều khiển bánh xe. Loại này gần như không còn xuất hiện trên các mẫu xe ô tô thương mại phổ biến ngày nay, chỉ còn thấy trên một số ít xe đua chuyên dụng hoặc các dòng xe cổ.
Hệ thống trợ lực thủy lực (HPS) là công nghệ trợ lực phổ biến trong nhiều thập kỷ. Hệ thống này sử dụng một bơm thủy lực (thường chạy bằng động cơ xe) để tạo áp suất dầu. Áp suất dầu này sau đó tác động lên một piston trong thước lái, giúp hỗ trợ lực cho người lái khi xoay vô lăng. HPS mang lại cảm giác lái chân thực và kết nối tốt với mặt đường, thường được trang bị trên các loại xe tải, xe bán tải hoặc xe khách cần lực đánh lái lớn. Tuy nhiên, hệ thống này tiêu tốn năng lượng động cơ và cấu tạo phức tạp hơn.
Sơ đồ hoặc bộ phận minh họa hệ thống trợ lực lái điện (EPS) phổ biến
Hệ thống trợ lực điện (EPS) là công nghệ trợ lực lái được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trên các dòng xe ô tô du lịch. Thay vì dùng áp lực dầu, EPS sử dụng một mô-tơ điện để tạo lực hỗ trợ. Mô-tơ này có thể được đặt trên cột lái hoặc trên thước lái. Một bộ điều khiển điện tử (ECU) nhận tín hiệu từ các cảm biến (như cảm biến góc vô lăng, cảm biến tốc độ xe) để điều chỉnh lực hỗ trợ phù hợp. EPS hiệu quả hơn về năng lượng, gọn nhẹ hơn HPS và đặc biệt là cho phép các nhà sản xuất tùy chỉnh cảm giác lái linh hoạt hơn, từ nhẹ nhàng khi đi phố đến đầm chắc khi chạy tốc độ cao. EPS cũng dễ dàng tích hợp với các hệ thống hỗ trợ người lái nâng cao (ADAS).
Theo cơ cấu truyền động
Cơ cấu truyền động là bộ phận trực tiếp chuyển đổi chuyển động quay của cột lái thành chuyển động tịnh tiến của thước lái để điều khiển góc quay của bánh xe.
Có nhiều loại cơ cấu truyền động đã và đang được sử dụng trên hệ thống lái trên ô tô. Loại phổ biến nhất trên các xe du lịch hiện đại là cơ cấu bánh răng – thanh răng. Cơ cấu này đơn giản, nhỏ gọn và mang lại cảm giác lái trực tiếp, chính xác. Bánh răng gắn ở đầu cột lái ăn khớp với thanh răng, khi bánh răng quay sẽ đẩy thanh răng di chuyển ngang, làm xoay các bánh xe dẫn hướng.
Các loại cơ cấu khác như trục vít – con lăn, trục vít – cung răng, hay trục vít – ECU – thanh răng – cung răng từng phổ biến hoặc vẫn được sử dụng trên các loại xe tải nặng hoặc xe chuyên dụng do khả năng chịu tải và tỷ số truyền lớn. Mỗi loại cơ cấu có ưu nhược điểm riêng về độ chính xác, khả năng chịu lực và độ phức tạp cấu tạo.
Theo nguồn năng lượng điều khiển
Cách hệ thống lái nhận và xử lý tín hiệu từ người lái cũng là một tiêu chí phân loại.
Hệ thống lái điều khiển trực tiếp là loại truyền thống. Ở đây, có một liên kết cơ khí vật lý giữa vô lăng và thước lái. Người lái xoay vô lăng và chuyển động này được truyền trực tiếp xuống thước lái thông qua cột lái và cơ cấu truyền động. Các hệ thống trợ lực (thủy lực hoặc điện) chỉ đóng vai trò hỗ trợ lực cho chuyển động cơ khí này.
Ngược lại, hệ thống lái điều khiển Steer-by-wire loại bỏ hoàn toàn liên kết cơ khí vật lý giữa vô lăng và bánh xe. Khi người lái xoay vô lăng, các cảm biến sẽ đo góc quay và lực tác động, sau đó gửi tín hiệu điện đến bộ điều khiển trung tâm (ECU). ECU xử lý tín hiệu này và gửi lệnh tới các bộ chấp hành (actuators), thường là các mô-tơ điện gắn trực tiếp vào thước lái, để điều khiển góc quay của bánh xe. Hệ thống Steer-by-wire cho phép điều chỉnh cảm giác lái linh hoạt hơn theo chế độ lái hoặc tốc độ, đồng thời mở ra khả năng tích hợp sâu rộng với các công nghệ xe tự hành. Tuy nhiên, nó đòi hỏi hệ thống điện và phần mềm cực kỳ phức tạp và phải có các lớp dự phòng để đảm bảo an toàn tuyệt đối.
Theo khả năng thay đổi được tỷ số truyền
Tỷ số truyền của hệ thống lái là mối quan hệ giữa góc quay của vô lăng và góc quay của bánh xe dẫn hướng.
Hệ thống lái có tỷ số truyền cố định là loại đơn giản nhất, nơi mỗi độ quay của vô lăng luôn tương ứng với một góc quay nhất định của bánh xe, bất kể tốc độ xe hay góc đánh lái. Loại này dễ chế tạo và mang lại cảm giác lái quen thuộc.
Để cải thiện sự linh hoạt và ổn định khi lái xe, nhiều mẫu xe hiện đại sử dụng hệ thống trợ lực lái có tỷ số truyền thay đổi linh hoạt. Với hệ thống này, tỷ số truyền có thể thay đổi tùy thuộc vào tốc độ xe hoặc góc đánh lái. Ví dụ, ở tốc độ thấp và khi đánh lái nhiều (như khi đỗ xe), tỷ số truyền thấp hơn, nghĩa là chỉ cần xoay vô lăng một góc nhỏ để bánh xe quay một góc lớn, giúp việc xoay sở nhanh và nhẹ nhàng hơn. Ở tốc độ cao, tỷ số truyền cao hơn, yêu cầu xoay vô lăng nhiều hơn để bánh xe quay một góc nhỏ, giúp tăng độ ổn định và giảm nguy cơ phản ứng quá nhạy. Việc thay đổi tỷ số truyền có thể thực hiện bằng cơ cấu bánh răng đặc biệt trong thước lái hoặc thông qua phần mềm điều khiển trong các hệ thống trợ lực điện tiên tiến.
Lợi ích của việc hiểu rõ các loại Hệ thống lái
Việc nắm bắt được các phương pháp phân loại và đặc điểm của từng loại hệ thống lái trên ô tô mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho người dùng. Nó giúp chúng ta không chỉ hiểu rõ hơn về cách chiếc xe hoạt động mà còn có cơ sở để đánh giá và lựa chọn xe phù hợp với nhu cầu cá nhân. Một người thường xuyên di chuyển trong đô thị có thể ưu tiên các xe có hệ thống trợ lực điện với khả năng đánh lái nhẹ nhàng và tỷ số truyền thay đổi để dễ dàng xoay sở và đỗ xe. Ngược lại, người thường xuyên lái xe tốc độ cao hoặc trên địa hình phức tạp có thể đánh giá cao sự đầm chắc của hệ thống trợ lực thủy lực hoặc tính ổn định của hệ thống 4WS. Hiểu biết này cũng giúp người dùng nhận biết được các dấu hiệu bất thường của hệ thống lái để kịp thời bảo dưỡng, đảm bảo an toàn khi vận hành.
Câu hỏi thường gặp
Hệ thống trợ lực lái nào phổ biến nhất trên xe du lịch hiện nay?
Hiện nay, hệ thống trợ lực lái điện (EPS) là loại phổ biến nhất trên hầu hết các dòng xe du lịch do hiệu quả năng lượng cao, khả năng tùy chỉnh cảm giác lái và dễ dàng tích hợp với các công nghệ hỗ trợ người lái.
Sự khác biệt chính giữa trợ lực lái thủy lực và điện là gì?
Trợ lực lái thủy lực sử dụng áp suất dầu do bơm tạo ra để hỗ trợ lực đánh lái, trong khi trợ lực lái điện sử dụng mô-tơ điện để thực hiện việc này. EPS hiệu quả hơn, nhẹ hơn và cho phép điều chỉnh cảm giác lái linh hoạt hơn HPS.
Hệ thống lái Steer-by-wire có an toàn không khi không có kết nối cơ khí?
Hệ thống Steer-by-wire được thiết kế với nhiều lớp dự phòng và các hệ thống an toàn phức tạp để đảm bảo độ tin cậy cao nhất. Mặc dù không có liên kết cơ khí, các công nghệ điện tử tiên tiến và cơ chế dự phòng kép hoặc ba lớp được tích hợp để đảm bảo xe vẫn có thể điều khiển được ngay cả khi có sự cố xảy ra với một bộ phận nào đó.
Việc nghiên cứu và cải tiến hệ thống lái trên ô tô là một lĩnh vực năng động, liên tục mang đến những công nghệ mới nhằm nâng cao trải nghiệm và độ an toàn cho người lái. Từ các hệ thống cơ khí đơn giản đến công nghệ Steer-by-wire tiên tiến, sự đa dạng này phản ánh nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Hiểu rõ các loại hệ thống lái giúp người dùng lựa chọn chiếc xe phù hợp nhất. Tại Brixton Việt Nam, chúng tôi luôn cập nhật thông tin về các công nghệ xe mới nhất để chia sẻ cùng cộng đồng.
