Cấu tạo hệ thống lái 4WS

Một xe ô tô có hệ thống lái với bánh xe dẫn phía trước đỗ song song ở lề đường giữa hai xe, ô tô này có thể đánh lái khỏi chỗ đỗ mà không va chạm vào ô tô phía trước nếu bánh dẫn hướng phía trước quay hết về bên trái (Hình 1, Hình A). Khi cùng một chiếc xe được trang bị hệ thống 4WS(4-Whells-Steering) và bánh dẫn hướng phía sau quay cùng chiều với bánh dẫn hướng trước ở tốc độ thấp, xe sẽ không lái ra khỏi chỗ đỗ mà va chạm vào xe phía trước(Hình 1, hình B) .

Khi xe trong cùng một chỗ đỗ có hệ thống 4WS đánh lái bánh dẫn hướng phía sau ngược chiều với bánh dẫn hướng trước ở tốc độ thấp, xe sẽ đánh lái ra khỏi chỗ đỗ với khoảng cách khá xa giữa xe phía trước (Hình 1, hình C). Khi bánh dẫn hướng phía sau quay ngược chiều với bánh dẫn hướng phía trước, bánh dẫn hướng phía sau quay về phía lề đường. Chuyển động này khiến lốp xe sau bên phải hướng vào lề đường nếu xe đang đậu sát lề đường. Do đó, góc đánh lái sau tối đa phải nhỏ hơn đáng kể so với góc đánh lái tối đa của bánh trước để giúp ngăn ngừa vấn đề này.

Xe ô tô sử dụng hệ thống lái 4WS có vòng quay hoặc bán kính quay vòng nhỏ hơn so với xe có tay lái thông thường. Điều này giúp cải thiện khả năng cơ động khi đỗ xe. Hệ thống lái bánh xe sau trong hệ thống 4WS có thể được điều khiển liên quan đến tốc độ xe hoặc số vòng quay của bánh xe. Ở tốc độ xe thấp hoặc với một lượng quay vô lăng đáng kể, bánh dẫn hướng phía sau được đánh lái theo hướng ngược lại với bánh dẫn hướng phía trước.

Khi xe vận hành ở tốc độ cao hơn hoặc với vòng quay vô lăng nhỏ, bánh sau sẽ được đánh lái cùng chiều với bánh trước. Khi quay vòng ở tốc độ cao, lực quán tính ly tâm có xu hướng làm cho xe chuyển động không ổn định và là nguyên nhân khiến lốp sau bị trượt ngang trên mặt đường. Tốc độ xe và tình trạng kỹ thuật của mặt đường khi xe quay vòng quyết định đến độ trượt của bánh xe. Nếu độ trượt ngang quá mức, xe có thể quay vòng khiến người điều khiển ô tô mất lái.

Khi hệ thống 4WS điều khiển bánh sau cùng hướng với bánh trước ở tốc độ cao hơn, độ trượt ngang được giảm thiểu và cải thiện độ ổn định của xe. Góc đánh lái cùng hướng ở tốc độ cao hơn nhỏ hơn đáng kể so với góc lái ngược hướng ở tốc độ thấp

Hình 1. So sánh các hệ thống lái

Trong hệ thống 4WS điều khiển điện tử, không có kết nối cơ khí giữa cơ cấu lái phía trước và cơ cấu lái phía sau. Cơ cấu lái phía sau này hiện được điều khiển bởi bộ điều khiển 4WS gắn trong cốp sau hàng ghế sau bên. Bộ điều khiển 4WS trong hệ thống điều khiển điện tử sử dụng tín hiệu tốc độ bánh xe, tốc độ xe và thông tin về góc lái phía trước để tính toán và điều khiển góc lái phía sau.

Hình 2. Cấu tạo hệ thống lái 4WS

* Cơ cấu lái phía sau

Cơ cấu lái phía sau gồm một động cơ điện truyền động cơ cấu lái thông qua cơ cấu vít me bi (Hình 3).

Hình 3. Cơ cấu lái phía sau

Đai ốc vít bi tuần hoàn được thiết kế để các ổ bi lăn giữa các rãnh trong trục vít me bi và các rãnh trong đai ốc bi tuần hoàn. Các ổ bi đi ra khỏi đai ốc vít bi tuần hoàn di chuyển qua một ống và vào lại đai ốc vít bi tuần hoàn ở đầu kia. Các ổ bi trong các rãnh trong trục vít me bi và đai ốc bi tuần hoàn cho phép đai ốc này chuyển động trên trục với ma sát rất thấp

Hình 4. Cấu tạo cơ cấu vít me bi

Phần lõi rotor động cơ được chế tạo trục rỗng để lắp trục vít me. Rotor động cơ được gắn chặt với đai ốc vít me và được cố định. Khi động cơ điện quay dẫn động đai ốc vít me làm trục vít me chuyển động tịnh tiến sang bên trái hoặc bên phải theo chiều quay động cơ điện. Trục vít me được gắn với thanh dẫn động lái điều khiển 2 bánh xe phía sau.