Các loại cơ cấu lái phổ biến trên ô tô: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động

Nguyên lý động học Ackermann và vai trò của hệ thống dẫn động lái

Trong ô tô, vô lăng, bánh răng, liên kết và các bộ phận khác được sử dụng để điều khiển hướng chuyển động của xe. Do ma sát giữa lốp trước và mặt đường, đặc biệt là khi đỗ xe, cần phải nỗ lực để bẻ lái. Để giảm bớt sức lực cần thiết, bánh xe được kết nối thông qua một hệ thống bánh răng với các bộ phận định vị lốp trước. Các bánh răng mang lại cho người lái một lợi thế cơ học, tức là chúng nhân lên lực mà anh ta tác dụng, nhưng chúng cũng làm tăng khoảng cách mà anh ta phải quay bánh xe để quay lốp xe một lượng nhất định. Để ô tô quay êm, mỗi bánh xe phải quay theo một vòng tròn khác nhau. Vì bánh xe bên trong quay theo một vòng tròn có bán kính nhỏ hơn, nên nó thực sự quay chặt hơn bánh xe bên ngoài. Nếu bạn vẽ một đường vuông góc với mỗi bánh xe, các đường sẽ cắt nhau tại điểm chính giữa của vòng quay. Dạng hình học của liên kết lái làm cho bánh xe bên trong quay nhiều hơn bánh xe bên ngoài.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cơ cấu lái thanh răng – bánh răng

Nhiều loại cụm bánh răng được sử dụng. Hệ thống lái kiểu thanh răng và bánh răng là phổ biến nhất. Một bộ bánh răng thanh răng được bao bọc trong một ống kim loại, với mỗi đầu của thanh răng nhô ra khỏi ống. Một thanh, được gọi là thanh giằng, kết nối với mỗi đầu của giá. Bánh răng trụ được gắn vào trục lái. Khi bạn quay vô lăng, bánh răng quay, di chuyển thanh răng. Thanh giằng ở mỗi đầu của giá nối với tay lái trên trục quay. Bộ bánh răng thanh răng chuyển chuyển động quay của vô lăng thành chuyển động thẳng cần thiết để quay các bánh xe và cung cấp khả năng giảm bánh răng, giúp quay bánh xe dễ dàng hơn.

Cấu tạo và cơ chế truyền động của cơ cấu lái bi tuần hoàn

Cơ cấu lái bi tuần hoàn chứa một bánh răng sâu. Bạn có thể hình dung bánh răng thành hai phần. Phần đầu tiên là một khối kim loại với một lỗ ren trong đó. Khối này có các răng bánh răng được cắt vào bên ngoài của nó, khớp với một bánh răng di chuyển cánh tay pitman. Pa lăng kết nối với một thanh ren, tương tự như một bu lông, thanh này sẽ dính vào lỗ trên khối. Khi vô lăng quay, nó làm quay bu lông. Thay vì xoắn sâu hơn vào khối như cách một bu lông thông thường, bu lông này được giữ cố định để khi nó quay, nó sẽ di chuyển khối, làm chuyển động bánh răng làm quay các bánh xe.

Vai trò của bi tuần hoàn, hệ thống trợ lực và tính năng an toàn cột lái

Thay vì bu lông liên kết trực tiếp với các ren trong khối, tất cả các ren được lấp đầy bằng các ổ bi tuần hoàn qua bánh răng khi nó quay. Quả bóng thực sự phục vụ hai mục đích: Thứ nhất, chúng giảm ma sát và mài mòn trong bánh răng; thứ hai, chúng giảm độ dốc trong bánh răng. Sẽ có cảm giác dốc khi bạn thay đổi hướng của vô lăng – nếu không có bi trong vô lăng, các răng sẽ tiếp xúc với nhau trong giây lát, làm cho vô lăng có cảm giác lỏng lẻo. Trên hầu hết các ô tô, cần ba đến bốn vòng quay hoàn toàn của vô lăng để bánh xe chuyển từ trạng thái khóa sang khóa (từ ngoài cùng bên trái sang bên phải). Ở những chiếc xe nhanh hơn, nặng hơn, lực cần thiết để quay lốp có thể rất lớn. Nhiều chiếc xe trong số này sử dụng hệ thống lái trợ lực thủy lực hoặc điện. Là một tính năng an toàn trong nhiều xe ô tô hiện đại, cột mà vô lăng được gắn trên đó sẽ sụp xuống nếu người lái bị ném ngược lại vào bánh xe trong một vụ va chạm.