Cơ cấu lái trục vít thanh răng: Tìm hiểu cơ cấu và nguyên lý hoạt động

Cơ cấu lái trục vít thanh răng là một bộ phận thuộc hệ thống lái của xe ô tô, có vai trò giữ cho ô tô chuyển động theo quỹ đạo nhất định hay thay đổi hướng di chuyển của ô tô mong muốn của tài xế. Trong bài viết này, cố vấn kỹ thuật Vũ Tiến Cường của Honda Mỹ Đình sẽ giúp bạn tìm hiểu chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của loại cơ cấu lái này. 

Cơ cấu lái trục vít thanh răng là gì?

Cơ cấu trục vít thanh răng là cơ cấu lái sử dụng nhiều trên các loại xe thương mại, đối với  loại xe du lịch cũng được sử dụng nhưng số loại còn ít. Hệ thống lái bao gồm một trục vít me gắn vào trục lái, một ê cu bi có ren trong được ăn khớp với vít me thông qua các bi.

Bên ngoài ê cu cũng có răng ăn khớp với thanh kéo. Khi xoay vô lăng, ê cu bị xoay làm thanh kéo, kéo thanh ba ngang đều điều khiển bánh lái. Trên đa số các loại xe,  vô lăng quay khoảng 4 vòng thì bánh xe sẽ đi từ điểm giới hạn trái sang giới hạn phải. 

Cấu tạo của cơ cấu lái trục vít thanh răng

Chức năng của cơ cấu lái là điều khiển các đòn xoay trong cơ cấu động học hình thang lái, đảm bảo bánh xe chuyển động theo đúng nguyên tắc Ackerman. Các nhà sản xuất ô tô thường sử dụng cơ cấu dạng lái trục vít – thanh răng.

Cấu tạo cơ cấu lái trục vít thanh răng bao gồm:

• Băng răng bán nguyệt
• Thanh kéo
• Trục lái
• Ê cu bi
• Bi tuần hoàn
• Trục vít me
• Ba ngang
• Ba dọc
• Cột lái
• Vô lăng

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu lái trục vít thanh răng

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu lái trục vít thanh răng được diễn ra như sau:

Nguyên lý hoạt động tại cơ cấu bánh răng – thanh răng

Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng gồm một bánh răng nối trực tiếp với một ống kim loại và một thanh răng được gắn trên ống kim loại khác. Thanh nối có nhiệm vụ nối hai mút của thanh răng. Kết cấu cơ khí này khá đơn giản, phù hợp với những dòng xe du lịch, ô tô tải nhỏ và xe SUV.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống này chính là việc chuyển đổi động truyền động của vành tay lái thành chuyển động thẳng. Điều này với mục đích chỉnh hướng xe, giảm tốc và tăng thêm lực để bánh xe có thể chuyển hướng một cách chính xác và dễ dàng. 

Phần lớn những mẫu xe ô tô mới hiện nay đều phải quay vành tay lái ba đến bốn vòng khi muốn chuyển hướng từ tận cùng bên phải sang tận cùng bên trái hoặc ngược lại. Lúc này mối quan hệ của góc bánh xe đổi hướng với góc quay của vành tay lái sẽ được thể hiện bằng tỷ số truyền. 

Nguyên lý hoạt động tại cơ cấu bánh răng – thanh răng có trợ lực

Cơ cấu bánh răng – thanh răng có trợ lực gồm một xi lanh và một piston ở ngay giữa kết hợp với hai đường dẫn chất lỏng xung quanh piston. Về nguyên lý hoạt động, tại đường ống dẫn chất lỏng hai bên piston, một dòng chất lỏng áp suất cao được bơm thẳng vào một đầu đường ống nhằm đẩy piston dịch chuyển. Khi đó, thanh răng dịch chuyển theo giúp tài xế có thể dễ dàng quay tay lái ở tất cả các phía. 

Với cơ cấu lái bánh răng – thanh răng có trợ lực

Piston di chuyển và khiến thanh răng sẽ phải dịch chuyển khi có 1 dòng chất lỏng với áp suất cao được bơm trực tiếp vào đường ống. Vì thế, khi tài xế lái về phía nào đi nữa thì cũng sẽ được hệ thống thủy lực này trợ giúp. 

Với cơ cấu lái trục vít – bánh vít

Cơ cấu này được sử dụng nhiều nhất trong nguyên lý của hệ thống lái ô tô SUV và xe tải. Trong đó sự kết nối của các chi tiết thuộc cơ cấu này sẽ khác biệt hơn so với bánh răng – thanh răng. Do đó, ê cu sẽ trực tiếp quay theo nếu tài xế thực hiện quay vòng lái. 

Điều này khiến ê cu dễ dàng ăn sâu vào trong của khối kim loại theo nguyên tắc ren khi chúng ta quay nó. Chính sự chuyển động này khiến các khối kim loại và bánh răng có sự ăn khớp với nhau. Lúc này cánh tay đòn sẽ di chuyển, bánh xe cũng chuyển hướng ngay sau đó. 

Ưu, nhược điểm của cơ cấu lái trục vít bánh răng

Ưu điểm

Ưu điểm của cơ cấu lái trục vít bánh răng bao gồm:

• Hộp số lái thanh răng và bánh răng có kết cấu đơn giản
• Tiết kiệm và dễ sản xuất
• Dễ dàng vận hành với độ chính xác cao
• Không còn tiếp giữa giá lái và bánh răng
• Giảm chấn bên trong được duy trì
• Độ đàn hồi lái tối thiểu, nhỏ gọn nên chủ yếu được sử dụng ở động cơ phía trước (dẫn động cầu trước)
• Không cần tay lái và thanh trung gian
• Dễ dàng hạn chế hành trình của giá lái và góc lái

Nhược điểm

• Không có lợi thế cơ học có được
• Một phần lực lái bị mất do ma sát
• Sự mài mòn và phản ứng ngược của thanh răng và bánh răng có thể gây ra các vấn đề về hoạt động 

Một số vấn đề thường gặp về cơ cấu lái trục vít thanh răng – bánh răng

Hệ thống lái là một bộ phận rất cần thiết để điều khiển xe ô tô nên điều quan trọng là phải chẩn đoán và sửa chữa mọi vấn đề về hệ thống lái càng nhanh càng tốt. Các vấn đề về cơ cấu lái điển hình bao gồm: 

• Vô lăng quá chật: Khi việc quay vô lăng trên xe của bạn trở nên khó khăn hơn thì đó có thể là dấu hiệu cho thấy đang có vấn đề với giá lái của bạn hoặc thiếu áp lực từ bộ phận trợ lực lái. Giải pháp là bạn có thể bổ sung thêm dầu trợ lực lái, nhưng tốt nhất bạn nên kiểm tra nó. 
• Rò rỉ dầu trợ lực lái: Mức dầu trợ lực lái giảm dẫn đến tình trạng lái bị bó cứng. Mặc dù đây không phải là vấn đề lớn tuy nhiên hậu quả của tình trạng đó quá lâu sẽ khiến hộp số lái và giá lái quá nóng hoặc gãy bánh răng. Bạn nên khắc phục sự cố này càng sớm càng tốt để xe vận hành ổn định và an toàn. 
• Tiếng mài khi đánh lái: Tiếng mài từ hộp số của bạn phát ra từ sự tiếp xúc các bộ phận cho thấy sự thiếu dầu bôi trơn. Bạn có thể nghe rõ khi rẽ trái hoặc rẽ phải. Bạn nên đưa xe đến gara/showroom để xem xét vấn đề vì hộp số lái của bạn có thể cần được thay thế. 
• Mùi dầu cháy: Dầu trợ lực lái có mùi dầu cháy nên nếu bạn ngửi thấy mùi khi lái xe chứng tỏ hộp số lái quá nóng. Tốt nhất bạn nên dừng xe càng sớm càng tốt và kiểm tra vấn đề. Lái xe khi hộp số quá nóng có thể gây cháy nổ động cơ. 

Như vậy, Honda Ô tô Mỹ Đình đã cung cấp cho bạn những thông tin chi tiết về cơ cấu lái trục vít thanh răng. Để giúp xe luôn hoạt động tốt và âm ái, bạn cần chú ý thường xuyên kiểm tra các bộ phận trong hệ thống lái cũng như các bộ phận khác trên xe. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, liên hệ ngay với chúng tôi qua hotline 037 583 7979 hay tới showroom tại 02 Lê Đức Thọ, Cấu Giấy, Hà Nội để được tư vấn chi tiết nhé!

• Đại lý Honda Mỹ Đình: https://hondaotomydinh.vn/
• Fanpage: Honda Ôtô Hà Nội – Mỹ Đình
• Youtube: Honda Ôtô Hà Nội – Mỹ Đình
• Hotline: 037 583 7979

Hoàng Ngân

Với 2 năm kinh nghiệm làm việc trong lĩnh vực ô tô, tôi tự tin mang đến cho khách hàng những thông tin chính xác và đầy đủ, là nguồn tham khảo đáng tin cậy giúp khách hàng dễ dàng tìm kiếm các thông tin hữu ích.