Chương IV HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ
4.1. Các dạng bố trí bánh xe dẫn hướng.
4.1.1. Khái quát chung.
Việc bố trí bánh xe dẫn hướng liên quan trực tiếp tới điều khiển, tính ổn định
chuyển động. Các yêu cầu chính của việc bố trí là điều khiển hướng chuyển động nhẹ
nhàng, chính xác, đảm bảo ổn định khi chạy thẳng cũng như khi quay vòng kể cả khi có
sự cố của hệ thống khác. Đối với ô tô con các yêu cầu này càng nâng cao vì tốc độ
chuyển động không ngừng tăng lên. Trên cầu dẫn hướng, các bánh xe được bố trí và quan
tâm thích đáng, ở các bánh xe không dẫn hướng cũng được để ý, song bị giới hạn giá
thành chế tạo và sự phức tạp của kết cấu nên cách bố trí vẫn tuân thủ các điều kiện truyền
thống.
Các bố trí của bánh xe dẫn hướng đó là:
-

Góc nghiêng ngang của bánh xe

-

Góc chụm bánh xe

-

Góc nghiêng ngang của trụ đứng và bán kính quay bánh xe

-

Góc nghiêng dọc trụ đứng và độ lệch trụ đứng

Cần chú ý khi xác định các thông số trên, xe phải ở trạng thái không tải và đặt thẳng
hướng chuyển động.
Góc đặt bánh xe gồm 5 yếu tố sau đây:

-

Góc nghiêng ngang (góc camber).

-

Góc nghiêng dọc trụ đứng (Góc
caster).

-

Góc nghiêng ngang trụ đứng (góc
kingpin ).

-

Độ chụm bánh xe

-

Bán kính quay vòng

Nếu một trong các yếu tố này không
thích hợp có thể xuất hiện các vấn đề:

Hình 4.1. Các dạng góc đặt bánh xe


-


Khó lái.

-

Lái không ổn định.

-

Trả lái trên đường vòng kém.

-

Giảm tuổi thọ của lốp.

4.1.2. Góc nghiêng ngang của bánh xe (Góc camber).
Góc nghiêng ngang của bánh xe (góc camber) là góc xác định trên mặt phẳng
ngang của xe, được tạo thành bởi hình chiều mặt phẳng đối xứng dọc của lốp xe và
phương thẳng đứng.
Khi phần trên của bánh
xe nghiêng ra phía ngoài gọi
là góc “ camber dương”,
ngược lại khi bánh xe nghiêng
vào trong cho ta “camber
âm”.
Trong các kiểu xe trước
đây, bánh xe thường có
camber dương để tăng tăng độ
bền của trục trước và để cho
lốp tiếp xúc thẳng góc với mặt
đường nhằm ngăn ngừa hiện

tượng mòn không đều vì phần
tâm lốp cao hơn phần dìa
đường.

Hình 4.2. Góc camber

Trong các kiểu xe hiện đại hệ thống treo và trục có độ bền cao hơn trước, mặt
đường lại bằng phẳng lên bánh xe không cần nghiêng dương nhiều như trước nữa. Vì vậy
góc camber giảm xuống gần đến “không”( một số xe băng không). Trên thực tế bánh xe
có camber âm đang được áp dụng phổ biến để tăng tính năng chạy đường vòng của xe.
a) Camber âm.


Khi tải trọng thẳng đứng tác dụng lên một bánh xe nghiêng sẽ sinh ra một lực theo
phương nằm ngang. Lực này gọi là lực đẩy ngang nó tác động theo chiều vào trong khi
bánh xe có camber âm, và theo chiều ngược lại khi xe có camber dương.
Khi xe chạy trên đường vòng vì, vì xe có xu hướng nghiêng ra phía ngoài lên
camber của lốp xe trở lên dương hơn, lực đẩy ngang về phía trong cùng giảm xuống và
lực quay vòng cũng giảm xuống. Góc camber âm của bánh xe giữ cho xe không bị
nghiêng dương khi chạy vào đường vòng và duy trì lực quay vòng thích hợp.
Phía trong Phía ngoài

Lực đẩy ngang

Phía ngoài

Lực đẩy ngang

Hình 4.3. Camber âm


Hình 4.4. Ảnh hưởng của góc camber âm
b) Camber dương.
-

Camber dương có các tác dụng sau:

-

Giảm tải trọng thẳng đứng: khi có camber dương tải trọng tác dụng theo hướng
cam lái nhờ thế mômen tác dụng lên bánh xe và cam lái giảm xuống.


- Ngăn ngừa tuột bánh xe khỏi trục.

Hình 4.5. Góc camber
dương

Hình 4.6. Góc camber
dương
-

- Ngăn ngừa pháp sinh camber âm ngoài ý muốn do tải trọng: giữ cho phía trên
của xe không bị nghiêng về phía trong do sự biến dạng của các bộ phận của hệ
thống treo và bạc lót gây ra bởi trọng lượng của hàng hoá và hành khách.

- Giảm lực đánh lái.
c) Camber bằng không.
Lý do chính để có camber bằng không là nó
giúp cho lôp xe mòn đều. Lốp xe có camber âm hoặc
dương sẽ làm cho bán kính quay vòng ở phía trong

và phía ngoài khác nhau làm cho lốp xe mòn không
đều và camber bằng không khắc phục được điều này.
Hình 4.7. Camber bằng không

4.1.3. Góc nghiêng dọc của trụ
caster và khoảng caster)

đứng ( góc

Góc caster là góc nghiêng về phía
phía sau của trụ xoay đứng, được xác
góc nghiêng giữa trục xoay đứng và
thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe.

trước hoặc
định bằng
đường

Khi trục xoay đứng nghiêng về
là “ caster dương”, ngược lại khi trục
nghiêng về phía trước gọi là “caster

phía sau gọi
xoay đứng
âm”.

Hình 4.8. Góc Caster


Khoảng cách từ giao điểm giữa đường tâm

trục xoay đứng và mặt đường đến tâm điểm tiếp xúc
giữa lốp xe với mặt đường được gọi là “khoảng
caster”.
Góc caster có ảnh hưởng đến độ ổn định khi xe
chạy trên đường thẳng và khoảng caster ảnh hưởng
đến tính năng hồi vị bánh xe khi xe chạy trên đường
vòng.

4.1.4. Góc nghiêng ngang của trụ đứng (góc
kingpin).

Hình 4.9. Góc kingpin

Trục mà trên đó bánh xe có thể xoay về phía
phải hoặc phía trái được gọi là ‘trục xoay đứng”. Trục này được xác định bằng cách vạch
một đường thẳng tưởng tượng đi qua tâm của ổ bi đỡ trên của bộ giảm chấn và khớp cầu
của đòn treo dưới. Nhìn từ phía trước xe, đường thẳng này nghiêng về phía trong, góc
nghiêng này được gọi là góc nghiêng trục lái-góc kingpin và được đo bằng độ.
Khoảng cách L từ giao điểm trục xoay đứng và mặt đường đến giao điểm giữa
đường tâm bánh xe và mặt đường gọi là độ lệch kingpin.
 Vai trò của góc kingpin.
-

Giảm lực đánh lái.

Vì các bánh xe quay sang phải hoặc sang trái với
tâm quay là trục xoay đứng còn bán kính quay là
khoảng lệch, nên khoảng lệch càng lớn thì mômen cản
quay càng lớn vì vậy lực lái cũng tăng lên. Do vậy có
thể giảm khoảng lệch để giảm lực lái.

Có thể áp dụng hai phương pháp để giảm khoảng
lệch.

Hình 4.10. Giảm lực đánh lái
-

Giảm lực phản hồi và lực kéo lệch sang một
bên.

Nếu khoảng lệch quá lớn, lực dẫn động hoặc lực hãm sẽ tạo ra một mômen quay
quanh trục xoay đứng tỉ lệ với khoảng lệch. Mặt khác, mọi tác động lên bánh xe sẽ làm


cho bánh xe bị dật lại hoặc phản hồi. Những hiện tượng này có thể được cải thiện bằng
cách giảm khoảng lệch. Nếu góc nghiêng của trục bên trái và bên phải khác nhau thì xe
sẽ bị kéo lệch về bên có góc nghiêng nhỏ hơn (có khoảng lệch lớn hơn).

Hình 4.11. Giảm lực phản hồi

-

- Tăng độ ổn định chạy trên đường thẳng

Góc nghiêng của trục lái giúp cho bánh xe tự đông quay trở lại vị trí đường thẳng
sau khi đã chạy vòng.
4.1.5. Độ chụm bánh xe.
Độ chụm là độ lệch của phần
trước và phần sau bánh xe khi nhìn từ
trên xuống. Góc lệch của bánh xe gọi
là góc chụm. Khi phần phía trước của

các bánh xe gần nhau hơn so với phần
phía sau thì được gọi là “độ chụm”,
ngược lại gọi là độ choãi
Hình 4.12. Độ chụm
Vai trò của góc chụm: khử bỏ lực
đẩy ngang do góc camber tạo ra vị vậy góc chụm ngăn ngừa bánh xe mở ra hai bên do có


camber dương. Tuy nhiên trong những năm gần đây do áp dụng camber âm và do hiệu
quả của hệ thống treo và lốp tăng lên nên nhu cầu khử bỏ lực đẩy ngang không con nữa.
Do vậy, mục đích của góc chụm đã chuyển thành đảm bảo độ ổn định chạy trên đường
thẳng.

4.1.6. Bán kính quay vòng (góc bánh xe, góc quay vòng).
Bán kính quay vòng góc quay của bánh xe phía trước bên trái và bên phải khi chạy
trên đường vòng. Với góc quay của bánh xe bên phải và bên trái khác nhau, phù hợp với
tâm quay của cả bốn bánh xe thì độ ổn định của xe chạy trên đường vòng sẽ tăng lên.
Nều bán kính quay không đúng, lốp xe bên trong hoặc ngoài sẽ bị trượt về một bên
và không thể quay xe một cách nhẹ nhàng. Điều này cũng làm cho lốp xe mòn không đều

B. HỆ THỐNG LÁI.
4.2. Sơ đồ cấu tạo của hệ thống lái.
Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của xe. Nó có tác dụng là
dùng để thay đổi hướng chuyển động nhờ quay các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ
hướng chuyển động thẳng hoặc cong của ôtô khi cần thiết. Trong quá trình chuyển động
hệ thống lái có ảnh hưởng lớn đến sự an toàn chuyển động nhất là ở tốc độ cao do đó hệ
thống lái không ngừng được hoàn thiện.
Cấu tạo của hệ thống lái miêu tả (hình 4.13) và bao gồm các bộ phận chính sau đây:
vành lái, trục lái, cơ cấu lái, các đòn dẫn động lái, bánh xe dẫn hướng.
Vành lái

nhận lực từ cánh
tay người điều
khiển để tạo ra
chuyển
động
quay vòng của
nó và truyền
mômen xoắn tới
trục lái.

1. Vành lái.
2. Trục lái.
3. Đòn quay.
4. Hộp cơ cấu lái.
5. Đòn kéo dọc.
6. Đòn ngang liên kết.

Trục
lái
bao gồm trục lái

7.Đòn dẫn bánh xe.
8. Đòn ngang bên.
9. Trục bánh xe.

Hình 4.13. Sơ đồ cấu tạo hệ thống 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.
Tại cơ cấu lái nhận mômen từ trục lái và thay đổi tỷ số truyền cơ cấu lái để đưa tới
các thanh dẫn động lái.
Thanh dẫn động lái là sự kết hợp giữa các thanh nối và tay đòn để truyền chuyển
động của cơ cấu lái tới các bánh xe trái và phải.

4.2.1. Sự quay vòng của bánh xe và các trạng thái quay vòng của nó.


Hình 4.14. Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái
O1, O2: đường tâm trụ đứng
O: tâm quay vòng
R Bán kính quay vòng
1. Vành lái
2. Trục lái
3. Bánh xe dẫn hướng
4. Đòn quay dẫn động
5. Đòn kéo dọc
6. Trụ đứng
7.Đòn bên
8. Khớp cầu (rôtuyl lái) 9. Cơ cấu lái
10. Đòn ngang liên kết
Sự quay vòng của bánh xe trong và ngoài quanh trụ đứng được thực hiện không
bằng nhau nhằm đảm bảo khả năng không xảy ra trượt của các bánh xe. Các bánh xe
quay vòng xung quanh tâm quay vòng O. Tâm quay vòng O tốt nhất là nằm trên đường
kéo dài của tâm trục cầu sau.
Trên các hệ thống treo độc lập, tâm trụ đứng O 1, O2 có sự thay đổi nhỏ do vậy nhất
thiết ở đòn ngang 10 phải có khớp cầu phân chia đòn ngang làm nhiều đoạn, thỏa mãn
khả năng di động của tâm O1, O2.
Góc quay vành lái các xe hiện nay là từ 1,5 đến 2,5 vòng về một phía, góc quay

bánh xe dẫn hướng tương ứng từ 300 đến 400 nhằm đảm bảo lực đánh lái nhỏ, điều khiển
chính xác.


Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là một quá trình
phức tạp. Nếu chúng ta cho xe chuyển động trên đường vòng với tốc độ rất chậm, thì cứ
ứng với mỗi vị trí góc quay vành lái nhất định β , xe sẽ quay vòng với bán kính R 0 tương
ứng. Trạng thái quay vòng này có thể coi là “quay vòng tĩnh”. Mối tương quan giữa góc
quay vành lái β với bán kính R0 là mối tương quan lý thuyết (xem hình 4.14). Trạng
thái quay vòng này được gọi là “quay vòng đủ”. Trong thực tế quá trình quay vòng là
“động”, trạng thái “quay vòng đủ” rất ít xảy ra. Chúng ta thường gặp trạng thái “quay
vòng thiếu và quay vòng thừa”. Các trạng thái quay vòng động xảy ra trên cở sở của việc
tăng tốc độ chuyển động và sự đàn hồi của bánh xe, hệ thống lái.
Với góc quay vành lái vẫn thực hiện là β song bán kính quay vòng thực tế lại lớn
hơn bán kính R0, đó là trường hợp “quay vòng thiếu”. Khi đó để thực hiện quay vòng xe
theo bán kính R0, người lái phải tăng góc quay vành lái một lượng tương ứng ∆β . Khi
góc quay vành lái là β , bán kính quay vòng thực tế nhỏ hơn bán kính R 0, là trường hợp
“quay vòng thừa”. Để xe chuyển động với bán kính R0 người lái phải giảm góc quay vành
lái một lượng ∆β .

Hình 4.15. Các trạng thái quay vòng
a) Trạng thái quay vòng thừa
b) Trạng thái quay vòng thiếu
Trong điều khiển chuyển động, hiện tượng “quay vòng thừa” làm gia tăng lực ly
tâm gây nguy hiểm cho trạng thái chuyển động, đòi hỏi người lái xe phải có kinh nghiệm
xử lý. Đó là trạng thái quay vòng nguy hiểm (mất tính ổn định và tính điều khiển).

4.2.2. Phân loại hệ thống lái.
+ Theo phương pháp chuyển hướng:



+

Chuyển hướng hai bánh xe trên cầu trước.

+ Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WD).
+ Theo đặc điểm truyền lực.
+ Hệ thống lái cơ khí.
+

Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực.

+ Theo kết cấu của cơ cấu lái.
+

Cơ cấu lái kiểu bánh răng, thanh răng.

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít lõm, con lăn.
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít êcu bi, thanh răng, bánh răng.
+

Theo cách bố trí vành tay lái.

+ Vành tay lái bên trái.
+ Vành tay lái bên phải.

4.2.3. Các yêu cầu cơ bản của hệ thống lái.
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.
Lực lái thích hợp: Để lái dễ dàng 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.
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.
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.

4.3. Dẫn động lái.
Dẫn động lái các bánh xe dẫn hướng được gọi là “dẫn động lái”. Dẫn động lái là sự
kết hợp giữa các thanh nối và tay đòn để truyền chuyển động của cơ cấu lái tới các bánh
xe dẫn hướng. Thanh dẫn động lái phải truyền chính xác chuyển động của vô lăng lên các


bánh trước khi chúng chuyển động lên xuống trong khi xe chạy. Có nhiều loại thanh dẫn
động lái và kết cấu khớp nối được thiết kế để thực hiện yêu cầu này.

4.3.1. Quan hệ hình học của Ackerman.
Quan hệ hình học của Ackerman là biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xe dẫn
hướng quanh trục trụ đứng, với giả thiết tâm quay vòng của xe nằm trên đường kéo dài
của tâm trục cầu sau.
[

Để thỏa mãn điều kiện không bị trượt bánh xe sau thì tâm quay vòng phải nằm

cot gα

cot gβ =

B
L


Hình 4.16. Quan hệ hình học của Ackerman
trên đường kéo dài của tâm cầu sau, mặt khác các bánh xe dẫn hướng phải quay theo các
góc α (đối với bánh xe ngoài); β (đối với bánh xe trong). Quan hệ hình học được xác
định theo biểu thức:
Trong đó:
-

B: Khoảng cách của hai đường tâm trụ đứng trong mặt phẳng đi qua tâm trục
bánh xe và song song với mặt đường.

-

L: Chiều dài cơ sở của xe.

Để đảm bảo điều kiện này, trên xe sử dụng cơ cấu bốn khâu có tên là hình thang lái
Đantô. Cơ cấu bốn khâu đặt trên cầu trước có dầm cầu liền có hai dạng như trên (hình


4.17). Cấu
tạo
của
chúng bao
gồm: dầm
cầu cứng
đóng vai
trò
một
Hình 4.17. Cơ cấu 4 khâu có dầm cầu liền
khâu cố

Đòn ngang liên kết nằm sau dầm cầu
định, hai
Đòn ngang liên kết nằm trước dầm cầu
đòn bên
dẫn động các bánh xe, đòn ngang liên kết hai đòn bên bằng khớp cầu (rôtuyn). Các đòn
bên quay xung quanh đường tâm trụ đứng. Khi đòn ngang liên kết nằm sau dầm cầu,
phương pháp bố trí như (hình 4.17a). Khi đòn ngang liên kết nằm trước dầm cầu, cấu
trúc như (hình 4.17b).

Trên hệ thống treo độc lập, số lượng đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo các bánh
xe dịch chuyển độc lập. Số lượng đòn tăng lên tùy thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí
bố trí cơ cấu lái, không gian cho phép bố trí đòn, khớp, độ cứng vững của kết cấu…
nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học của Akerman, tức là gần đúng với cơ cấu Đantô.
Hai dạng điển hình của dẫn động lái ở trên hệ thống treo độc lập trên (hình 4.18a, hình
4.18b).

Hình 4.18. Cơ cấu đòn ngang nối liên kết trên hệ thống treo độc lập
Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu
Đòn ngang nối nằm trước dầm cầu


Hình 4.19. Các dạng bố trí đòn dẫn động lái với cơ cấu lái dạng đòn quay
1. Đòn quay chính
2. Đòn quay phụ
3. Đòn ngang bên có cơ cấu điều chỉnh chiều dài
4. Đòn ngang liên kết

4.3.2. Dẫn động lái ở hệ thống treo độc lập với cơ cấu lái dạng đòn quay.
Dẫn động lái của các xe sử dụng cơ cấu lái có đầu trục bị động quay cùng các dạng
cơ bản sau đây:

Trường hợp a: Cơ cấu lái đặt sau trục cầu trước và nằm trên vỏ hoặc khung xe,
đòn quay của cơ cấu dẫn động đòn 1 quay, đòn 1,2 tạo nên chuyển động tịnh tiến cho đòn
4. Các đòn 3 có thể điều chỉnh chiều dài đòn để tạo điều kiện điều chỉnh độ chụm bánh xe
dẫn hướng, vì vậy các đòn 3 phải có chiều dài như nhau.
Trường hợp b: Có cấu lái đặt trước trục cầu trước, đòn 4 cũng là đòn liên kết và
cùng với đòn 3 đều đặt sau trục cầu trước.


Trường hợp c: Cơ cấu lái đặt trước, các đòn ngang đặt trước trục cầu xe.
Trường hợp d:Cơ cấu lái đặt sau, các đòn ngang 3, 4 đặt trước. Đây là loại xe có
4 bánh chủ động.

4.3.3. Dẫn động lái ở hệ thống treo độc lập với cơ cấu lái dạng bánh răng,
thanh răng.

Hình 4.20. Bố trí dẫn động lái trên hệ thống treo độc lập
có cơ cấu lái thanh răng, bánh răng
1. Bánh răng chủ động
2. Thanh răng
3. Ổ trượt
4. Đòn bên dẫn động bánh xe
5. Đòn ngang bên có cơ cấu điều chỉnh
Trường hợp a: Cơ cấu lái và đòn dẫn động lái đặt sau trục cầu trước. Vai trò của
thanh răng chỉ đảm nhận chuyển động tịnh tiến, các đòn ngang bên dài, góc lắc trong quá


trình chuyển động theo phương thẳng đứng của bánh xe gây nên ở đòn ngang bên nhỏ vì
vậy bánh xe bị lắc do góc tự điều khiển.
Trường hợp b: Cơ cấu lái đặt trước trục cầu trước, đòn ngang liên kết là thanh
răng, đòn ngang bên nối từ thanh răng tới đòn bên dẫn động bánh xe. Kết cấu gọn, chiếm

ít chỗ ở phần đầu xe. Các đòn ngang bên có khả năng điều chỉnh chiều dài.
Trường hợp c: Đòn ngang bên và đòn ngang đặt trước cầu xe. Bạc trượt 3 đặt cố
định trên vỏ cơ cấu lái gắn với vỏ xe.
Trường hợp d: Thanh răng và cơ cấu lái đặt sau, đòn dẫn động bánh xe đặt trước
trục bánh xe.
Ở các trường hợp b, c, d đòn ngang bên ngắn hơn trường hợp a. Thanh răng bố trí
trên khung xe nên giảm rung lắc cơ cấu lái.

4.3.4. Cấu tạo các khớp, đòn, giảm chấn của dẫn động lái.
a) Khớp cầu.
Khớp cầu dùng cho hệ thống lái có hai loại: Khớp cầu bôi trơn thường xuyên và
khớp bôi trơn một lần.
Trước đây chỉ dùng loại khớp cầu bôi trơn thường xuyên. Ở khớp này có vú mỡ để
thường xuyên bơm mỡ bôi trơn.
Ngày nay khớp loại này chỉ dùng cho xe tải, xe dùng trong điều kiện địa hình xấu
( nhiều bụi, đất, nước…).
Các loại khớp cầu dùng cho xe con ngày nay là loại không cần phải bảo dưỡng. Có
thể coi loại khớp này được bôi trơn vĩnh cửu. Chúng ta có thể gặp loại khớp cầu bạc kim
loại, bạc nhựa hoặc bạc cao su.
Khớp cầu có bạc kim loại dùng trên các loại xe thể thao vì yêu cầu độ bền cao, việc
cách âm cho hệ thống không phải là yêu cầu chính.


4
1. Chốt cầu

3

2. Gối đỡ chốt cầu


2
1

3. Đai ốc điều chỉnh
Hình 4.21. Các dạng khớp cầu của đòn dẫn động lái bôi trơn vĩnh cửu.
Hình 4.22. Loại
chỉnh
độ rơ
a. Bạc kim loại
b. Bạckhớp
nhựacầu không tự điều c.
Bạc cao
su
4. Chốt chẻ
Khớp cầu có bạc nhựa liền khối, có độ biến dạng rất nhỏ và chịu ma sát tốt, giá
thành không cao. Loại này gặp hầu hết ở các xe con hiện nay.
Ở các hệ thống có đòn quay, các đòn phụ chỉ đảm nhận mối quan hệ dịch chuyển
hình học, lực tác dụng lên khớp nhỏ, do vậy được bố trí bạc bằng cao su. Góc lắc của
khớp cho phép là ± 70.
(Hình 4.23) là loại khớp cầu không tự điều chỉnh độ rơ. Có thể dễ dàng phát hiện
khe hở trong các khớp nối của cơ cấu dẫn động lái bằng cách lắc mạnh đòn quay đứng
trong khi xoay tay lái và nắm tay vào các khớp kiểm tra. Nếu khe hở vượt quá qui định,
hãy khắc phục bằng cách vặn các nút có ren của khớp nối tương ứng. Muốn vậy phải
tháo chốt chẻ ở nút ra, vặn nút vào đến hết cữ rồi lại nới ra đến khi mặt đầu của nút trùng
với một lỗ lắp chốt chẻ.

Hình 4.23. Loại khớp cầu tự điều chỉnh độ rơ
b) Các đòn dẫn động lái.



Hình 4.24. Đòn ngang có hai khớp cầu bôi trơn vĩnh cửu
Các đòn dẫn động lái bao gồm hai dạng là dạng có kích thước cố định và dạng có
thể điều chỉnh được chiều dài. Hình dạng của các đòn này tùy thuộc vào vị trí, kết cấu và
khoảng không gian cho phép di chuyển. Phần lớn các đòn có tiết diện tròn, rỗng.
Trên các đòn cho phép điều chỉnh chiều dài, có hai đầu là khớp cầu có thể được bôi
trơn “vĩnh cửu”. Ở loại thân đòn có thể điều chỉnh có hai đầu là ren, chiều ren ngược
nhau để khi điều chỉnh chỉ phải xoay thân và ốc. Các mối ghép này cần xoa dầu, mỡ khi
lắp để chống gỉ. Ốc khóa có thể ở dạng bu lông kẹp chặt, hoặc ốc hãm. Loại thân đòn có
thể điều chỉnh một đầu thường thấy trên hệ thống lái có thanh răng làm nhiệm vụ đòn
ngang liên kết.
Các khớp cầu bắt với các đòn liên quan cần phải chặt, bởi vậy thường có cấu trúc là
mặt côn, và xiết chặt bằng êcu có khóa hãm hoặc chốt chẻ. Trong sử dụng các êcu này
cần thiết phải thường xuyên kiểm tra và vặn chặt.

c) Giảm chấn của hệ thống.
Để nâng cao chất lượng của xe, trên một số loại xe còn dùng giảm chấn cho hệ
thống lái. Giảm chấn này đặt song song giữa đòn dẫn động lái và cơ cấu lái. Tác dụng của
giảm chấn là dập tắt những xung lực từ mặt đường lên vành lái, giữ yên vành lái khi đi
trên đường xấu. Ngoài ra nhờ có giảm chấn của hệ thống lái khi đi trên đường cong, lực
bên có thể tăng đột ngột hoặc lực dọc ở hai bên bánh xe khác nhau nhiều, sẽ không gây
nên quay bánh xe đột ngột xung quanh trụ đứng, như vậy tác dụng của giảm chấn ở đây
như một thiết bị an toàn.
Cấu tạo của giảm chấn bao gồm: Vỏ giảm chấn nối với đòn dẫn động của hệ thống
lái. Trục giảm chấn cố định trên khung xe, trục giảm chấn có piston và cụm van tiết lưu.
Trên có cụm van bù, nhờ các lỗ thông ngang, nên buồng bù bao gồm phần trên của


khoang A nối với buồng cao su đàn hồi. Để bảo vệ buồng cao su trên vỏ giảm chấn lắp
một lớp vỏ thép bảo vệ.
Nguyên lý làm việc giống như các loại giảm chấn ống thủy lực của hệ thống treo. Ở

đây do phải bố trí dập tắt dao động trên đòn ngang liên kết của hệ thống lái nên giảm
chấn đặt nằm ngang, buồng bù bằng cao su cho phép chứa đủ thể tích cần piston khi đi
sâu vào trong giảm chấn. Chất lỏng được nạp đầy, buồng bù tự thay đổi thể tích. Giảm
chấn làm việc với hiệu quả cao, giữ yên vành lái và tăng khả năng an toàn cho hệ thống
lái. Tất nhiên khi làm việc lực đặt trên vành lái lớn hơn khi không có giảm chấn.
Sự khác nhau của giảm chấn hệ thống lái với giảm chấn hệ thống treo là ở chỗ yêu
cầu về vị trí đặt ngang và chiều dài giảm chấn phải ngắn để dễ dàng bố trí trên xe.

4.4. Cơ cấu lái.
Khi phân tích và đánh giá hệ thống lái, thường quan tâm đến các yêu cầu sau đây:
-

Khả năng đảm bảo tỷ số truyền hợp lý.

-

Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, tuổi thọ cao.

-

Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch.

-

Độ dơ của cơ cấu lái nhỏ.

-

Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp, điều chỉnh.


4.4.1. Cơ cấu lái trục vít – thanh răng.
Cơ cấu lái kiểu này hiện nay có mặt phổ biến trên các loại xe có 4 ÷ 5 chỗ ngồi. Có
hai dạng cấu tạo cơ bản:
-

Thanh răng liên kết với đòn ngang bên qua ổ bắt bu lông.


-

Thanh răng liên kết với đòn ngang bên ở hai đầu thanh răng.

Hình 4.25. Cơ cấu lái bánh răng thanh răng
1. Đòn ngang bên phải
2. Đòn ngang bên trái 3. Thanh răng
5.Bọc cao su 6. Trục bánh răng

4. Lò xo

7. Khớp nối trục lái

Bánh răng có cấu tạo răng nghiêng, đầu dưới lắp trên ổ thanh lăn kim, đầu trên lắp ổ
bi cầu. Êcu rỗng trong đó có phớt che bụi đảm bảo bánh răng quay nhẹ nhàng. Vì bánh
răng có kích thước nhỏ nên được chế tạo liền trục. Thanh răng nằm dưới bánh răng có
cấu tạo răng nghiêng. Thanh răng chuyển động tịnh tiến trên hai bạc trượt. Cụm bạc trượt
có dạng tiết diện vành khăn nằm bên phải, cụm bạc trượt nửa vành khăn nằm ở dưới bánh
răng. Bạc trượt nửa vành khăn có lò xo trụ tỳ chặt và được điều chỉnh thường xuyên
trong sử dụng thông qua êcu điều chỉnh. Êcu điều chỉnh nằm dưới cơ cấu lái. Giữa bạc
trượt này và êcu điều chỉnh luôn tồn tại khe hở để đảm bảo tác dụng của lò xo tỳ. Trên
êcu điều chỉnh có ốc khóa chặt để tránh tự nới lỏng ốc điều chỉnh. Cơ cấu lái đặt trên vỏ

xe, để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng. Bánh răng đặt nghiêng ngược
chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy hệ số trùng khớp của bộ truyền lớn làm việc êm,
và phù hợp với việc bố trí vành lái trên xe.
Bộ truyền được bôi trơn bằng mỡ, hai đầu vỏ có nắp tôn bao kín,. Hai đầu thanh
răng có lắp các khớp nối đòn ngang bên. Vỏ cơ cấu lái bắt với vỏ xe nhờ hai ụ cao su đặt
ở hai đầu cơ cấu lái.


4.4.2. Cơ cấu lái trục vít – con lăn (globoit).
Đặc điểm cơ bản của cơ cấu lái loại này là sử dụng trục vít lõm (globoit) và con lăn
ăn khớp.

Hình 4.26. Cơ cấu lái trục vít con lăn
1. Cácte của cơ cấu
2. Trục của đòn quay đứng
4. Miếng lót
5. Trục vít
7. Vòng đệm chặn
8. Đai ốc mũ
10. trục lái
11. Vít điều chỉnh
13. Vòng phớt
14. Đòn quay đứng
16. Ống lót bằng đồng thanh

3. Con lăn ba răng
6. Nút
9. Trục con lăn
12. Chốt hãm
15.Đai ốc


Trục vít lõm được bắt với vành lái thông qua trục lái và trục các đăng. Trục vít ép
căng với trục và quay trên hai ổ bi. Ổ bi có thể điều chỉnh độ dơ nhờ các căn đệm điều
chỉnh. Phớt che bụi chắn dầu. Dạng trục vít lõm cho phép thay đổi tỷ số truyền của cơ
cấu lái. Sự thay đổi này không lớn (khoảng 10%), ở vị trí trung gian, tỷ số truyền lớn
nhằm giảm nhẹ lực đánh tay lái, ở các vị trí biên, tỷ số truyền nhỏ, lực đánh lái lớn,
nhưng có thể điều chỉnh góc quay bánh xe nhanh chóng. Con lăn ăn khớp với trục vít và
có thể lắc trên trục để tạo nên chuyển động quay của trục này. Con lăn quay trơn trên trục
nhằm giảm ma sát khi hoạt động. Giữa con lăn và trục có ổ bi kim. Trục đặt trên nạng


(đồng thời là trục bị động). Trục bị động đặt trên bạc tựa dài và được hạn chế dọc trục
nhờ ốc giữ và ốc điều chỉnh. Phớt chắn dầu và che bụi cho trục bị động. Đầu ngoài trục bị
động dạng hình côn nhỏ có then tam giác để lắp đòn quay đứng dẫn động các đòn của hệ
thống lái. Để giữ chặt đòn đứng với trục quay nhờ đệm vênh và êcu. Vị trí tương đối của
con lăn và trục vít được xác định nhờ ốc điều chỉnh đặt trên nắp của cơ cấu lái. Giữa tâm
con lăn và tâm trục vít có độ lệch, khi sử dụng chỗ ăn khớp bị mòn, có thể đẩy sâu con
lăn vào trục bị động tạo nên khả năng ăn khớp mới với độ dơ nhỏ. Vỏ của cơ cấu lái có
các lỗ để bắt trên giá của xe. Trên nắp có một lỗ đổ dầu và xác định mức dầu trong cơ cấu
lái
Loại cơ cấu lái trục vít con lăn thường được lắp trên xe con có cầu sau chủ động và
xe tải lớn, có tỷ số truyền thay đổi, hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch đảm bảo
giảm va đập từ bánh xe truyền lên vành lái. Khe hở bên trong cơ cấu lái nhỏ ở vùng trung
gian, còn ở các biên, khe hở bên lớn tránh kẹt cơ cấu lái khi vùng trung gian bị mòn. Cơ
cấu có độ bền mòn cao, khả năng làm việc tốt nên dùng cho xe có khả năng cơ động cao

4.4.3. Cơ cấu lái loại bi tuần hoàn (trục vít êcu bi – thanh răng bánh răng).
Cơ cấu lái loại này được dùng cho các xe loại lớn có hoặc không có trợ lực, trên xe
nhỏ ít dùng hơn.
Cấu tạo của nó bao gồm: Trục vít quay xung quanh tâm và êcu ôm ngoài trục vít

thông qua các viên bi ăn khớp, tạo nên bộ truyền trục vít – êcu. Bên ngoài êcu có các
răng dạng thanh răng. Các răng của bánh răng (một phần bánh răng) ăn khớp với thanh
răng, tạo nên bộ truyền thanh răng – bánh răng. Như vậy khi trục vít (đóng vai trò chủ
động ) quay, êcu thanh răng chuyển động tịnh tiến, bánh răng quay theo (đóng vai trò bị
động).
Hộp cơ cấu lái
Ổ bi tiếp xúc góc
Ê cu
Trục vít
Trục vành rẻ quạt
Vành rẻ quạt
Bi

Hình 4.27. Cơ cấu lái trục vít êcu bi - thanh răng bánh răng


Trục vít đặt trên hai ổ bi cầu và được điều chỉnh nhờ êcu 3. Các viên bi nằm trên hai
nửa rãnh của trục vít và của êcu. Nhờ các viên bi lăn trong rãnh nên giảm ma sát đáng kể
trên cơ cấu. Các viên bi được hoạt động theo vòng kín nhờ các rãnh dẫn bi. Kết cấu trục
vít êcu bi có độ bền cao và không phải điều chỉnh. Thanh răng là mặt ngoài của êcu ăn
khớp với bánh răng. Các răng được chế tạo không đều, một đầu to một đầu nhỏ. Bánh
răng chế tạo liền trục có số lượng răng ít, profin răng thân khai, răng thẳng dạng côn.
Nhờ cấu tạo răng thanh răng và răng bánh răng côn ngược chiều nên sau khi cơ cấu bị
mòn cho phép điều chỉnh được khe hở. Trục bánh răng đặt trên hai ổ bi kim nằm trong
vỏ và nắp. Đầu trục bánh răng có xẻ rãnh để đặt bulông tỳ lên trục. Êcu hãm nằm ngoài
nắp cố định vị trí của trục bị động. Nhờ kết cấu này có thể điều chỉnh sự ăn khớp của
thanh răng và bánh răng. Đầu ngoài của trục bị động có then tam giác ở dạng côn để lắp
với đòn quay của dẫn động lái. Toàn bộ cơ cấu làm việc trong dầu

4.5. Vành tay lái và trục lái.


1. Nắp vành lái.
2. Vành lái.
3. Cụm gạt mưa.
4. Cụm khóa điện.
5. Năp trên trục lái.
6. Trục lái.

Hình 4.28. Vành lái, trục lái

7. Khớp cao su.
8. Nắp dưới trục lái.
Trục lái và vành lái đặt trên buồng lái và là bộ phận cần thiết để điều khiển chuyển
động của xe. Trục lái và vành lái truyền lực điều khiển từ vành lái tới cơ cấu lái. Như
vậy trục lái cần phải đủ cứng để truyền mômen điều khiển, nhưng lại phải đảm bảo giảm
rung động trong hệ thống lái, tránh gây rung ồn trong buồng điều khiển. Cơ cấu điều
khiển hệ thống lái có kết cấu nhỏ gọn, bố trí hợp lí, đồng thời có khả năng đàn hồi tốt


theo phương dọc xe để hạn chế tổn thương có thể xảy ra khi gặp tai nạn. Với các yêu cầu
cơ bản như trên, kết cấu trục lái và vành lái rất đa dạng, ngoài ra trên vỏ trục lái còn có
thêm nhiều cơ cấu điều khiển liên quan như: cần điều khiển hộp số, tín hiệu đèn, gạt mưa,
còi…, càng làm tăng sự phức tạp của chúng. Đa số các xe sử dụng trục “gẫy” được cấu
tạo từ các trụ đặc và có khớp các đăng nối trục.
Nhờ các trục không trùng đường tâm, lại liên kết bằng các khớp các đăng nên khi bị
xô ngang theo phương dọc (đâm xe) cơ cấu lái bị đẩy lùi về phía sau, nên vành lái không
ép mạnh vào người lái, nâng cao khả năng an toàn, đồng thời tạo điều kiện tháo lắp các
trục nối dễ dàng.
(Hình 4.28) Là cấu tạo toàn bộ của cụm vành lái và trục lái. Trên đó có đặt ổ khóa
vành lái và khóa điện. Hai loại khóa dùng chung một chìa và như vậy khi rút chìa ra khỏi

ổ khóa, có thể khóa cứng vành lái. Việc tháo bộ khóa này theo những kết cấu riêng của
các loại xe. Trên thân trục các đăng có đặt khớp cao su, khớp này có tác dụng giảm va
đập truyền lên vành lái.

4.6. Trợ lực của hệ thống lái.
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng làm giảm nhẹ cường độ lao động của người lái,
giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài. Ý nghĩa của tác dụng này trên xe con
không lớn lắm, tuy nhiên trên xe cao tốc cần thiết bố trí trợ lực còn nhằm nâng cao an
toàn chuyển động khi có sự cố lớn ở bánh xe ( nổ lốp, hết khí nén trong lốp…) và giảm
va đập truyền từ bánh xe lên vành lái.
Xe con bố trí trợ lực lái dạng thủy lực với kết cấu gọn. Hệ thống trợ lực lái là một
hệ thống tự nhiên điều khiển, bởi vậy nó bao gồm: nguồn năng lượng (NNL), van phân
phối (VPP) và xilanh lực (XLL). Tùy thuộc vào việc sắp xếp các bộ phận trên vào hệ
thống lái có thể chia ra:VVP, XXL đặt chung trong cơ cấu lái.
-

VPP nằm trong cơ cấu lái, còn XLL nằm riêng.

-

VPP, XLL đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.

-

XLL nằm chung vơi cơ cấu lái, còn VPP nằm riêng.

-

VPP, XLL, cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau.


4.6.1. Cấu tạo hệ thống bơm thủy lực.


2

Bộ lọc không khí

1

Đường ống nạp
Van điều khiển không khí

3

Bơm trợ lực lái
Hộp cơ cấu lái

4
5

Hình 4.29. Sơ đồ cấu tạo hệ thống bơm thủy lực
a) Cấu tạo.
Thân bơm: Bơm được dẫn động bằng puly trục khủy động cơ và dây đai dẫn động,
và đưa dầu bị nén vào hộp số cơ cấu lái. Lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ của động cơ
nhưng lưu lượng dầu đưa vào hộp cơ cấu lái được điều tiết nhờ một van điều khiển lưu
lượng và lượng dầu thừa được đưa trở lại đầu hút của bơm.
Bình chứa: Bình chứa cung cấp dầu trợ lực lái. Nó được lắp trực tiếp vào thân bơm
hoặc lắp tách biệt. Nếu không lắp với thân bơm thì sẽ được nối với bơm bằng hai ống
mềm. Thông thường, nắp bình chứa có một thước đo mức để kiểm tra mức dầu. Nếu mức
dầu trong bình chứa giảm dưới mức chuẩn thì bơm sẽ hút không khí vào gây ra lỗi trong

vận hành.
Van điều khiển lưu lượng: Điều chỉnh lượng dòng chảy dầu từ bơm tới hộp cơ cấu
lái, duy trì lưu lượng không đổi mà không phụ thuộc tốc độ bơm(v/ph).