Trợ lực vô-lăng là gì và nó hoạt động như thế nào?

14/06/2019

Từ một hệ thống giúp tiết kiệm sức lực của tài xế, trợ lực vô-lăng đang trở thành một nhân tố không thể thiếu trong việc phát triển ô tô tự hành trong thời đại mới. Hãy cùng đến với bài viết sau của Oto.com.vn để tìm hiểu nguồn gốc, công dụng cũng như ưu nhược điểm của công nghệ ô tô thú vị này.

Nguồn gốc của trợ lực vô-lăng

Vô-lăng lái

Nhờ có trợ lực lái, vô-lăng ô tô ngày nay đã dễ vận hành hơn rất nhiều

Về cơ bản, tay lái trợ lực là một hệ thống giúp giảm lực cần thiết để xoay vô lăng của người lái. Ở hầu hết các mẫu xe hiện hành, nếu như không có hỗ trợ về lực thì vô lăng sẽ rất nặng, đặc biệt khi đi xe đi ở tốc độ thấp, như khi lùi vào điểm đỗ xe, quay một góc 90 độ trong địa hình thành phố hoặc di chuyển trong một trạm xăng đông người.

Hệ thống trợ lực đầu tiên được lắp đặt ở mẫu xe Chrysler Imperial năm 1951, và các đối thủ đã nhanh chóng bắt kịp xu thế này. Không chỉ trợ lực như một chức năng vốn có, tay lái trợ lực cho phép tài xế có thể điều khiển một chiếc xe có trọng lượng lớn với ít lực hơn và thoải mái hơn, tay lái trợ lực còn cho phép những kỹ sư có thể cải thiện được khả năng phản hồi của vô lăng giúp xe có thể nhanh chóng chuyển hướng khi tài xế xoay vô lăng.

Chrysler Imperial.

Chrysler Imperial - một trong những mẫu xe đầu tiên có trợ lực lái

Trước khi thiết bị trợ lực ra đời thì tài xế phải xoay vô lăng rất nhiều vòng thì mới có thể điều khiển xe vào những nơi chật chội hoặc là điểm đỗ xe. Việc chuyền động chậm này giúp tài xế có nhiều lực đẩy hơn để có thể bù vào lực mà xe yêu cầu để xoay bánh trước. Nhưng sự xuất hiện của tay lái trợ lực cho phép những kỹ sư có thể làm tăng tỷ lệ xoay vô lăng – độ xoay của vô lăng tương quan với độ xoay của bánh trước – bởi vì lực xoay vô lăng thêm đã được bù vào bởi hệ thống mới. Trên thực tế thì còn hơn cả việc bù lực vì hiện nay việc xoay vô lăng gần như không tốn một chút sức lực nào cả.

Alfa Romeo 4C 2020.

Một số mẫu xe thể thao trọng lượng nhẹ không có trợ lực lái

Tuy nhiên một số những mẫu xe có chất lượng lái cao cấp – như những mẫu xe thể thao hạng nhẹ - đều không có tay lái trợ lực, như mẫu Acure NSX từ đầu những năm 1990, mẫu Lotus Elise và Exige, mẫu Alfa Romeo 4C, đây là những chiếc xe cuối cùng không có tay lái trợ lực.

Những mẫu này đều có thể lái dễ dàng nhờ có khối lượng nhẹ và lốp xe tương đối nhỏ. Và việc xoay vô lăng cũng khá đơn giản khi xe đang ở điểm dừng.

Trợ lực thủy lực

Trợ lực thủy lực.

Một hệ thống trợ lực thuỷ lực hiện đại

Hệ thống tay lái trợ lực phổ biến từ những năm 1950 đến đầu những năm 2000 đều được hỗ trợ thủy lực. Như cái tên của mình, vô lăng hỗ trợ thủy lực sử dụng chất lỏng thủy lực được điều áp bằng bơm đến từ lực của động cơ. Mặc dù loại trợ lực này đã được sử dụng trong thế giới xe trong suốt 50 năm thì vẫn có những điểm yếu: lãng phí năng lượng bởi vì bơm vẫn tiếp tục chạy kể cả khi xe đang đi thẳng và không cần đến trợ lực nữa. Thêm vào đó, chất lỏng thủy lực cần được thay thế định kỳ, nếu như bất kỳ lượng chất lỏng nào bị tràn ra ngoài thì không chỉ làm bẩn động cơ mà còn khiến trợ lực không thể hoạt động. Tuy nhiên vẫn có thể lái xe khi trợ lực ngừng hoạt động.

Trợ lực điện

Hệ thống trợ lực điện.

Hệ thống trợ lực điện

Tay lái trợ lực điện ngày nay đã trở nên phổ biến. Hệ thống này là một trục bằng kim loại cứng chạy từ vô lăng đến thanh răng –  chi tiết giúp xoay bánh xe và những phần còn lại là công nghệ cao. Tay lái trợ lực điện sử dụng động cơ điện giúp đưa năng lượng từ hệ thống điện của xe, cung cấp cho hệ thống trợ lực. Mô tơ điện này có thể được đặt trực tiếp trên giá vô lăng – kết cấu này thì đắt hơn và thường được sử dụng ở xe thể thao, xe hạng sang – hoặc gắn trực tiếp vào trục bánh xe. Cảm biến xác định momen hoặc lực mà tài xế đặt lên vô lăng, từ đó máy tính sẽ quyết định cần hỗ trợ bao nhiêu lực. Trong hầu hết các hệ thống, máy tính thay đổi lực vô lăng dựa trên tốc độ của xe: khi đang đỗ xe thì vô lăng nhẹ và dễ xoay, khi đang trên đường cao tốc thì trợ lực sẽ tăng lên, mang đến cho người lái cảm giác ổn định và kiểm soát tốt hơn.

Ưu điểm của trợ lực điện

Lợi ích của việc trợ lực điện là rất nhiều: giúp tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu do mô tơ điện chỉ truyền lực khi cần thiết, không cần phải bảo trì dung dịch thủy lực, và nhiều lợi ích khác. Bất kỳ tính năng hỗ trợ lái hay tính năng tiện lợi nào đều liên quan đến việc xoay vô lăng mà không có tác động lực của tài xế đều được kích hoạt bởi tay lái trợ lực điện. Những tính năng như hỗ trợ xe đi đúng làn đường, hỗ trợ đỗ xe, chuyển làn tự động và khả năng lái xe vòng qua vật cản đều sử dụng khả năng trợ lực điện để xe có thể tự xoay vô lăng khi cần thiết.

Hệ thống Cadillac Super Cruise.

Hệ thống Cadillac Super Cruise

Tay lái trợ lực điện cũng có khả năng chịu đựng tốt hơn các cài đặt căn chỉnh lệch tiêu chuẩn, sử dụng phần mềm để nhận diện và bù lực kéo vô lăng về một bên. Hệ thống này cũng có thể tự động điều chỉnh theo chiều gió ngang xe hoặc mặt đường cong mà không cần tài xế phải điều chỉnh vô lăng liên tục. Hơn nữa, những mẫu xe tự lái trong tương lai sẽ dựa vào tay lái trợ lực điện, bởi vì nó cho phép xe có thể tự lái thông qua hệ thống máy tính tích hợp bên trong xe khi xe ở chế độ lái tự động. Một vài hệ thống như Super Cruise của Cadillac cũng đã có khả năng tự xoay vô lăng trên cao tốc dưới những điều kiện nhất định.

Trợ lực điện-thủy lực

Giữa tay lái trợ lực điện và trợ lực thủy lực, thì có một hệ thống lai giữa hai hệ thống này được gọi là điện-thủy lực. Chức năng của nó giống như hệ thống trợ thủy lực, áp suất thủy lực được tạo ra bởi mô tơ điện thay vì điều khiển bơm ra từ động cơ. Điều này giúp tránh được việc lãng phí năng lượng nhưng lại không có tất cả các chức năng như ở tay lái trợ lực điện. Chỉ ở một vài mẫu xe, bao gồm các xe bán tải hạng nặng còn sử dụng hệ thống này

Trợ lực vô-lăng và trải nghiệm lái

Có 3 đặc điểm chính để đánh giá ở mỗi chiếc xe lái đó là lực, độ nhạy và độ phản hồi. Hai trong số đó là lực và độ phản hồi thì khá là tệ trong những hệ thống tay lái trợ lực điện đầu tiên, vốn không mang lại cảm giác tự nhiên như hệ thống thủy lực. Điều này khiến cho tài xế gặp khó khăn trong việc cảm nhận lốp của xe khi xe đang mất độ bám và bắt đầu trượt.

Trợ lực điện ngày càng mang lại trải nghiệm lái chân thật hơn.

Trợ lực điện ngày càng mang lại trải nghiệm lái chân thật hơn

Hiển nhiên, nhiều người lái rất không hài lòng về sự phát triển tiêu cực này, chúng thực sự đã ảnh hưởng đến tất cả các lái xe. Thật sự rất cần những cảm giác thật thông qua vô lăng khi xe đang bắt đầu đạt giới hạn của nó, khi xe bắt đầu trượt trên mặt đường bị bao phủ bởi nước mưa, băng hoặc tuyết. Một chiếc xe với khả năng tương tác tốt thông qua vô lăng với người lái giúp người lái có nhận thức tốt hơn, lái xe an toàn và tự tin hơn trong mọi tình huống.

Tuy nhiên, tin tốt là các kỹ sư điện đang dành rất nhiều thời gian và công sức trong những năm qua để có thể cải tiến tay lái trợ lực điện và tạo ra những thuật toán tinh vi giúp tái tạo lại cảm giác lái chân thật đã bị mất đi sau khi chuyển đổi từ hệ thống trợ lực thủy lực sang trợ lực điện. Ngày nay, những hệ thống tay lái trợ lực điện mới nhất – đặc biệt là ở những dòng xe của Porsche, Mazda và GM – giờ đã có cảm nhận trực quan, giúp tài xế biết những cảm nhận về lốp bánh trước chân thực như những hệ thống trợ lực thủy lực đã làm. Đây là một sự phát triển rất đáng mừng cho cả xe và tài xế.

T.L - Theo DDDN

Cùng chủ đề:

Các tin khác

Nếu bạn cần hỗ trợ hãy chat với chúng tôi
Liên hệ ngay