Hệ thống lái trợ lực thủy lực là gì? Cấu tạo, ưu nhược điểm

Hệ thống lái trợ lực thủy lực ra đời giúp giảm bớt lực việc quay vô lăng để điều hướng các bánh xe sẽ được nhờ sự hỗ trợ của thủy lực. Hệ thống lái trợ lực thủy lực là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm của chúng ra sao? Hệ thống lái trợ lực thủy lực có điểm khác biệt gì so với các hệ thống khác? Hãy cùng tìm hiểu.

I. Hệ thống lái trợ lực thủy lực là gì?

Hệ thống lái trợ lực thủy lực là một hệ thống vòng kín sử dụng áp suất dầu để hỗ trợ việc đánh lái và chuyển hướng bánh xe. Việc sử dụng chất lỏng thủy lực điều áp để thay đổi góc bánh xe trước so với góc lái giúp việc điều khiển tay lái trở nên nhẹ nhàng, đơn giản hơn. Đây là hệ thống trợ lực lái hiện đại, được trang bị trên nhiều mẫu xe có mặt trên thị trường hiện nay.

Đây là hệ thống trợ lực lái ra đời sớm nhất và được biết đến nhiều nhất nhờ vào kết cấu đơn giản và chi phí lắp đặt cũng như bảo trì, bảo dưỡng thấp. Nhờ đó, chúng được trang bị trên nhiều mẫu xe có mặt trên thị trường hiện nay.

Hệ thống lái trợ lực thủy lực là gì?

II. Cấu tạo của hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hệ thống lái trợ lực thủy lực ra đời là nền móng cho những phát triển công nghệ trên hệ thống trợ lực lái sau này. Tuy nhiên, chúng sở hữu nhiều ưu điểm mà cho đến nay vẫn không một loại công nghệ trợ lực lái nào khác có thể thay thế được. Cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực bao gồm các bộ phận: Van phân phối, bơm thủy lực, hộp cơ cấu lái và bình chứa dầu.

1. Van phân phối

Van phân phối là bộ phận có nhiệm vụ thay đổi đường dẫn và điều tiết lượng dầu cao áp đến xi lanh thủy lực theo vị trí của vành lái. Có 4 loại van phân phối được sử dụng phổ biến trên các loại hệ thống trợ lực lái thủy lực hiện nay bao gồm: Van quay, van ống, van cánh và van trượt.

2. Bơm thủy lực

Bơm thủy lực (hay bơm trợ lực lái) được dẫn động bởi động cơ bằng dây đai và puli, có chức năng tạp áp suất dầu đủ lớn để cung cấp cho van phân phối dẫn dầu cao áp đến hộp cơ cấu lái. Từ đó có thể hỗ trợ quá trình xoay bánh xe dẫn hướng diễn ra một cách nhẹ nhàng và đơn giản.

Cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực
Cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực

Môi trường làm việc của bộ phận này khá bất lợi nên chúng đòi hỏi phải được chế tạo một cách chinh xác và việc tháo lắp, kiểm tra, sửa chữa chỉ thực hiện khi có đầy đủ dụng cụ chuyên dụng. Bên cạnh đó, các van phải điều chỉnh theo tài liệu hướng dẫn và có thiết bị đo áp suất. Không cho phép điều chính áp suất và lưu lượng bơm.

3. Hộp cơ cấu lái

kết cấu của hộp cơ cấu lái và bộ phận dẫn động lái có các dạng piston và xi lanh khác nhau. Cặp chi tiết xy lanh và piston lực trong hệ thống trợ lực thuỷ lực là bộ phận tiếp nhận lực đẩy của dầu thuỷ lực cao áp và chuyền cho cơ cấu dẫn động lái hỗ trợ cho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng.

Piston trong xi lanh trợ lực được thiết kế đặt trên thanh răng. Áp suất dầu tạo ra từ bơm thủy lực tác động lên piston theo cả 2 hướng khiến thanh răng dịch chuyển. Trên piston được trang bị 1 phớt dầu có tác dụng ngăn rò rỉ dầu ra bên ngoài.

Trục van điều khiển được nối trực tiếp với vô lăng. Khi vô lăng được điều khiển quay theo hướng nào thì van điều khiển sẽ thay đổi đường truyền để dầu chảy được vào một trong các buồng. Lúc này, lượng dầu có trong buồng đối diện sẽ bị đẩy ra ngoài và được đưa về bình chứa.

4. Bình chứa

Bình chứa trên hệ thống lái trợ lực thủy lực là nơi lưu trữ và cung cấp dầu trợ lực lái. Bộ phận này có thể được lắp trực tiếp hoặc tách biệt vào thân bơm thủy lực. Nếu không lắp liền với thân bơm, bình chứa sẽ được kết nối với bơm thông qua đường ống dẫn dầu.

Bình chứa dầu hệ thống lái trợ lực thủy lực

Thông thường, nắp bình chứa được trang bị một thước đo để kiểm tra mức dầu. Quý khách hàng có thể tham khảo bài viết Cách kiểm tra dầu thủy lực xe nâng để tiến hành kiểm tra mức dầu trong bình chứa một cách chính xác nhất. Nếu mức dầu trong bình không đạt mức tiêu chuẩn thì bơm sẽ hút không khí vào và gây ra lỗi trong quá trình vận hành.

5. Đường ống dẫn dầu

Đường ống dẫn dầu có chức năng dẫn dầu từ bình chứa tới bơm thủy lực và từ bơm trợ lực tới van phân phối, các buồng xi lanh và quay trở về bình chứa. Thông thường, đường ống dẫn dầu từ bình chứa tới bơm và tới van phân phối được chế tạo từ vật liệu cao su chịu lực do trong quá trình vận hành cơ cấu lái có thể dịch chuyển một khoảng nhất định so với bơm và bình chứa nhiên liệu, đường ống dẫn từ van phân phối đến các buồng xi lanh có thể được làm bằng đồng.

III. Nguyên lí hoạt động hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hệ thống lái cơ học truyền thống sử dụng bánh răng và các đòn bẩy để kết nối bánh lái (vô lăng) với bánh xe điều hướng. Bởi vậy, xe càng lớn thì điều hướng càng khó, đặc biệt là khi xe đang dừng. Để loại bỏ khó khăn này, hệ thống trợ lực lái thủy lực ra đời, đưa dòng chảy thuỷ lực qua một máy bơm và hỗ trợ người lái xe điều hướng vô lăng dễ hơn.

Nguyên lý hoạt động hệ thống trợ lực lái thủy lực không quá phức tạp: Bơm thủy lực tiếp nhận công suất từ động cơ, tạo áp suất cho chất lỏng thủy lực di chuyển theo một vòng kín và trợ lực lái thông qua các đường dẫn dầu. Khi người lái đánh vô lăng, van phân phối sẽ hoạt động và đưa áp suất dầu vào xi lanh. Từ đó tác dụng lực khiến piston di chuyển thanh răng lái và điều khiển bánh xe dẫn hướng, giúp giảm yêu cầu tác dụng lực của người lái lên vô lăng.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực thủy lực khá đơn giản

Ngoài ra, do bơm dầu nhận công ѕuất từ động cơ nên hệ thống chỉ hoạt động khi nổ máу, ᴠiệc đánh taу lái khi dừng хe ᴠà tắt động cơ ѕẽ gặp khó khăn hơn. Ngoài ra khi ở ᴠận tốc cao, áp lực dầu lớn có thể khiến taу lái nhạу quá mức cần thiết. Hư hỏng thường gặp nhất là thiếu dầu trợ lực, nguуên nhân có thể do các phớt bị xuống cấp, hư hỏng hoặc bình chứa dầu bị thủng dẫn đến rò rỉ.

IV. Ưu nhược điểm của hệ thống lái trợ lực thủy lực

Cũng giống như các hệ thống, thiết bị, máy móc khác, hệ thống trợ lực lái thủy lực có những ưu, nhược điểm nhất định. Nắm được những ưu, nhược điểm này giúp quý khách hàng lựa chọn hệ thống trợ lực phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng.

1. Ưu điểm của hệ thống lái trợ lực thủy lực

Hệ thống lái trợ lực thủy lực đã xuất hiện từ rất lâu và được kiểm chứng hiệu quả qua một thời gian dài tồn tại trên thị trường về cơ cấu cơ khí có độ tin cậy cao, tuổi thọ cao và ít bị hư hỏng. Bên cạnh đó, hệ thống trợ lực lái này còn sở hữu nhiều ưu điểm:

  • Kết cấu đơn giản, ít chi tiết khiến chi phí sản xuất thấp, dễ sửa chữa và bảo trì.
  • Tính ổn định cao nhờ tốc độ trả lái vô lăng về trung tâm nhanh giúp việc thay đổi góc lái và cả việc giữ xe đi trên một đường thẳng trở nên dễ dàng.
  • Độ an toàn cao khi vận hành.
  • Cảm giác lái chân thực nhờ kết cấu hoàn toàn bằng cơ khí nên phản ứng với mặt đường vô cùng chân thực. Người lái có thể cảm nhận được lực dội ngược lên vô lăng.
Hệ thống trợ lực lái thủy lực sở hữu nhiều ưu điểm

2. Nhược điểm của hệ thống lái trợ lực thủy lực

Bên cạnh những ưu điểm đáng kể nêu trên, hệ thống lái trợ lực thủy lực cũng còn tồn tại một số nhược điểm. Tiêu biển là cảm giác nặng tay khi lái ở dải tốc độ thấp và nhẹ khi di chuyển ở tốc độ cao. Nguyên nhân là do vòng tuy máy động cơ để bơm dầu tạo áp suất dầu thấp ở động cơ thấp, đồng nghĩa với việc trợ lực yếu và ngược lại. Bên cạnh đó, một số hạn chế khác có thể kể đến như:

  • Đòi hỏi kiểm tra và thay dầu trợ lực lái thường xuyên hơn, chú ý đến dấu hiệu rò rỉ dầu trong hệ thống và thay thế miếng đệm, vòng đệm nếu hư hỏng. Hư hỏng thường gặp nhất ở hệ thống này là thiếu dầu trợ lực, nguyên nhân có thể do các nút chặn cao su lão hóa hoặc bình chứa dầu bị thủng dẫn đến rò rỉ.
  • Đối với các hệ thống cơ khí hoàn toàn tương tự như lái trợ lực thủy lực, độ chính xác không cao bằng hệ thống điện tử hiện đại.
  • Gây lãng phí năng lượng do bơm dầu nhận công suất từ động cơ nên bơm dầu hoạt động ngay cả khi xe đang lái trên đường thẳng và không cần tới trợ lực lái. Bên cạnh đó, việc đánh tay lái sẽ trở nên kho khăn hơn nếu tắt máy và đánh tay lái.

Hiện nay, hệ thống lái trợ lực thủy lực không còn được sử dụng rộng rãi trên các dòng xe ô tô do những hạn chế nêu trên cộng với sự ra đời của hệ thống trợ lực điện tử khắc phục được những hạn chế đó.

IV. So sánh với một số loại hệ thống lái trợ lực phổ biến khác

Như đã trình bày ở trên, hệ thống lái trợ lực thủy lực ra đời sớm nhất và đặt nền móng cho sự phát triển của các hệ thống trợ lực lái hiện đại sau này. Vậy những hệ thống mới đó là gì và chúng có những cải tiến nào so với hệ thống lái trợ lực thủy lực?

1. Hệ thống lái trợ lực thủy lực phi tuyến tính

Đây là loại hệ thống trợ lực có sự cải tiến rõ rệt so với hệ thống lái trợ lực thủy lực. Cơ cấu này vận hành tương tự như trợ lực thủy lực thông thường: Sử dụng áp suất của dầu thủy lực để hỗ trợ lực lái. Nhưng điểm khác biệt là lực tay lái ở hệ thống này là như nhau ở mọi vận tốc mà xe di chuyển mà không phụ thuộc vào vận tốc động cơ.

Hệ thống lái thủy lực phi tuyến tính
Hệ thống lái thủy lực phi tuyến tính

2. Hệ thống trợ lực lái điện (EPS)

Như đã trình bày ở trên, hệ thống trợ lực lái điện (EPS) ra đời và khắc phục những hạn chế của hệ thống lái trợ lực thủy lực. Chúng sử dụng motor điện để đẩу thanh răng lái thaу cho áp lực dầu như hai hệ thống trợ lực trên. Điều khiển motor điện là một ECU điện tử, nhận thông tin ᴠề góc đánh lái, mô-men của cột ᴠô-lăng từ cảm biến.

Nhờ công nghệ hiện đại, hệ thống lái trợ lực điện mang đến độ chuẩn xác cao hơn và tiết kiệm nhiên liệu vì chỉ sử dụng năng lượng khi cần thiết. Bên cạnh đó, hệ thống lái trợ lực điện tử cho phép các chế độ lái khác nhau và thậm chí có thể thay đổi trọng lượng vô lăng. Độ bền bỉ, đáng tin cậy của EPS cũng được đánh giá cao hơn do không liên quan đến vấn đề chất lỏng dầu và những nguy cơ rò rỉ dầu.

Hệ thống trợ lực lái điện EPS hiện đại
Hệ thống trợ lực lái điện EPS hiện đại

Hiện nay, ngày càng nhiều nhà sản xuất trang bị EPS trên các sản phẩm của họ thay vì hệ thống lái trợ lực thủy lực. Trong những chuyến đi bình thường, hệ thống trợ lực điện tử sẽ giúp người lái xe điều khiển vô lăng nhẹ nhàng hơn. Trong trường hợp dừng đỗ xe ở bãi đậu xe, hệ thống trợ lực điện còn có thể khóa bánh lái.

3. Hệ thống trợ lực lái điện – thủу lực

Hệ thống lái trợ lực điện – thủу lực ( còn được gọi là hệ thống trợ lực Hybrid) là sự kết hợp giữa hệ thống lái trợ lực thủy lực và trợ lực điện Chúng ѕử dụng cơ cấu trợ lực dầu thông thường nhưng áp ѕuất thủу lực được cung cấp từ một motor điện. Động cơ dẫn động motor nàу thông qua một dâу đai hoặc có một bộ điều khiển điện tử điều chỉnh hoạt động.

Sự khác biệt lớn nhất so với hệ thống lái trợ lực thủy lực nằm ở bơm thủy lực. Khi mà hệ thống trợ lực lái Hybrid được điều khiển bằng động cơ và được thay thế bằng bơm điện. Điều này giúp toàn bộ hệ thống trở nên đáng tin cậy hơn so với việc sử dụng bơm thủy lực.

Hệ thống trợ lực lái điện - thủy lực (Hệ thống trợ lực lái Hydrib)
Hệ thống trợ lực lái điện – thủy lực (Hệ thống trợ lực lái Hydrib)

Hiện nay, hệ thống lái trợ lực thủy lực được trang bị trên một số dòng xe nâng phổ thông. Đối với các dòng xe nâng hiện đại, thuộc phân khúc cao cấp, có thể được trang bị hệ thống lái trợ lực điện hoặc hệ thống trợ lực lái Hybrid. Nếu có nhu cầu tìm hiểu và chọn mua xe nâng điện, xe nâng dầu trang bị các hệ thống lái trợ lực hiện đại, quý khách hàng vui lòng liên hệ hotline 0975 645 225 để được các chuyên gia của Hangchavn tư vấn tận tình và chu đáo.