Bài giảng Khung Vỏ Ô tô - ĐHBKHN

Khung ( Frame, Chassis, Xát xi) ở đây là phần kết cấu chịu lực chính cho cả xe, nó giống như cái bệ thép để body và tất cả các thứ khác bám vào , do vậy tại sao mấy cái xe có xát xi lại trâu bò hơn Sedan . Ở xe có xat xi thì số khung phải được đóng vào đây còn trên xe kết cấu khung liền vỏ thì nó được dập vào body . Body – Thân xeVới xe khung liền vỏ thì khung làm đơn giản hơn , thường bằng tôn mỏng cuộn lại nhiều lớp như cái ống hộp và hàn liền với vỏ xe làm thành một body là xong . Trái và phải Bây giờ ta chia ô tô làm mấy hướng , trước, sau, phải , trái , trên , dưới . Lấy tâm là điểm giữa của nóc xe , từ đó về trước là trước, từ đó sang bên tay lái là bên trái, sang bên phụ là phải ……..Nếu dòm sát vào một số phụ tùng như gương, đèn thì ta có thể thấy chữ LH hay RH là chữ viết tắt của Left hand hay Right hand Nhân cách hóaHãy coi chiếc xe như một cơ thể con người , chống tay quì sấp , đầu trùng với cản trước , mông trùng với cản sau , mắt sẽ là đèn pha, tứ chi là 4 bánh , và bạn sẽ đoán ra đâu là tai và đâu là sườn , hông.Nếu bạn đã quen với kiểu gọi này rồi thì khi đứng ở cửa hàng phụ tùng bạn sẽ không bị ù tai lúng túng bởi mấy cái từ dân dã thoát ra từ đôi môi của cô gái bán hàng kháu khỉnh nói rất nhanh như: Pha trái, đèn cạnh phải, hông phải , tai trái , kính trước , nẹp sườn phải …….Đấy hình đơn giản thế đấy, bác nào có cái đẹp hơn thì gửi link cho E, để E thay vào. Buồn ngủ lắm rồi, thôi mai chơi tiếp. See more at: http:suachuaoto.orgcautaokhungthanvootodanhsachphutungxeoto_n57964_g721.aspxsthash.StVMVx17.dpuf

Bài 1

Cấu tạo và phõn loại khung vỏ xe

1. Cấu tạo chung

H.1 Những thành phần cấu tạo của ụ tụ

Vỏ xe được cấu tạo bởi

- Không gian cho người lái

- Không gian hàng hoá

- Kết cấu chịu tải

Ở đây có một sự khác biệt tồn tại một cách rõ nét giữa ô tô con và ô tô tải ở ô tô con

vị trí người lái và hàng hoá nằm chung một khối, còn đối với ô tô tải trừ một số

trường hợp đặc biệt được tách làm hai khoang riêng biệt

2 Phõn loại khung vỏ xe

2.1 Phân loại vỏ xe theo mục đích sử dụng:

Vỏ xe là một phần của xe dùng để bố trí người và hàng hóa theo mục đích vận chuyển

có thể phân chia thành:

Vỏ xe con: số chỗ ngồi ≤ 9 kể cả người lái

• Hình dáng của vỏ xe con phụ thuộc: mục đích sử dụngvà điều kiện sử

dụng( đường bằng, đường có địa hình phức tạp) xe đua, thể thao )

Bộ phận động lực

Khoang lỏi Khoang hàng húa/hành khỏch

Kết cấu chịu tải

Gầm

Vỏ xe

H.3

• Xe du lịch có 4 cửa, số chỗ ngồi ≤ 5(có khoang hành lý chung với hành khách , có thêm một cửa phụ phía sau)

H.4

• Xe du lịch có 4 cửa, số chỗ ngồi ≤ 5(có khoang hành lý độc lập phía sau-

đang rất phổ biến )

• Xe du lịch có 5 cửa (một cửa phụ phía sau), số chỗ ngồi ≤ 7( có khoang hành lý chung với khoang hành khách), 3 hàng ghế bố trí ngang xe, 2 hàng ghế ngang và hai ghế dọc(có thể gấp lên được để tạo không gian chở hành lý)-xe có tính việt dã cao

H.6

• Xe du lịch có 3 cửa, số chỗ ngồi ≤ 9 (2 cửa phía trước và một cửa kéo dọc theo thân xe- có bố trí các hàng ghế ngang thân xe, đầu hàng ghế thứ 2 hoặc 3 về phía cửa xe các ghế rời có thể gấp được để người vào ghế sau dược thuận tiện)

H.7

• Ngoài ra còn có xe có thêm 1 cửa trên nóc, mui trần, xe đa dụng (trần xe

có thể tháo ra được, kính có thể lật được, cấu tạo bên trong đơn giản, dễ dàng tháo ghế ngồi khi đi trên địa hình phức tạp, khoảng sáng gầm xe lớn)

H.8

Xe chở khách: số chỗ ngồi >9 (thông thường 12, 16, 24, 30, 40, 52 )

• Xe có 9, 12, 16 chỗ thường có 3 cửa (2 cửa phía trước và một cửa kéo dọc theo thân xe- có bố trí các hàng ghế ngang thân xe, đầu hàng ghế thứ 2 hoặc 3 về phía cửa xe các ghế rời có thể gấp được để người vào ghế sau dược thuận tiện)

kh¸ch ngåi kh¸ cao so víi mÆt sµn- th«ng th−êng ®−îc trang bÞ kh¸ tiÖn nghi (®iÒu hßa, ti vi )

Xe tải: có ca bin riêng biệt với thùng chứa hàng hóa

• Vỏ xe dạng hòm: khoang chở hàng là không gian kín, thông thường mở cửa ở phía sau

H.14

• Vỏ xe kiểu lật: thùng chở hàng có thành bên và sau có thể mở được (dạng lật, khớp bản lề)

H.15

• Vỏ xe tự đổ:(xe ben), thông thường thành trước, hai thành bên và sàn xe tạo thành khối cứng, thành sau có cơ cấu bản lề có thể lật được khi đổ hàng hóa

2.2 Ph©n lo¹i vá xe theo mèi quan hÖ gi÷a khung vµ vá:

Theo quan ®iÓm thiÕt kÕ chóng ta ph©n biÖt vá xe dùa theo mèi liªn kÕt gi÷a vá xe vµ khung bÖ ra lµm ba lo¹i:

• Vá xe kh«ng chÞu t¶i (khung chÞu t¶i)

• Vá vµ khung xe cïng chÞu t¶i

• Vá chÞu t¶i (khung kh«ng chÞu t¶i)

• Loại này vỏ xe và khung đ−ợc nối đàn hồi với nhau, gây ra sự dịch chuyển giữa vỏ xe và khung bệ từ đó gây ra tải trọng

• Ngăn chặn việc truyền tiếng động lên vỏ xe (cầu âm thanh)

• Vỏ xe loại không chịu tải ngày nay đ−ợc sử dụng nhiều ở các loại xe tải,

xe kéo moóc và bán moóc, du lịch loại lớn, hạn chế dùng cho loại xe du lịch vì làm tăng khối l−ợng của xe

2.2.2 Vỏ xe dạng bán tải:

H.19

Vỏ xe dạng bán tải

• Loại này khung và vỏ xe đ−ợc nối cứng với nhau nh−ng có thể tháo ra

đ−ợc, vỏ và khung cùng chịu các tải trọng tĩnh và tải trọng động phát sinh trong quá trình chuyển động

2.2.3 Vỏ xe chịu tải:

• Nếu nối cứng vỏ xe loại bán tải bằng liên kết (không tháo đ−ợc) thì vỏ xe

đó gọi là vỏ xe chịu lực hoàn toàn

• Vỏ xe chịu tải không có khung bệ riêng, hệ thống truyền lực cùng với các

bộ phận còn lại của chúng (hệ thống lái, cầu xe) đ−ợc gắn với vỏ xe trực tiếp hoặc qua mối liên kết trung gian

Vỏ xe chịu tải

• Điểm cơ bản của vỏ xe chịu tải là sử dụng kết cấu như một bộ phận chịu tải không chỉ riêng đối với các hệ thống truyền lực mà cả những tải trọng xuất hiện trong quá trình chuyển động

• ưu điểm của loại này là kết cấu gọn nhẹ, khả năng tự động hóa cao, tuy nhiên nhược điểm là đầu tư lớn, hạn chế khi thay đổi kiểu vỏ xe

H.21

Một số dạng vỏ xe chịu tải a- có hai thanh dọc theo thân xe; b- có xương; c- có bộ phận đỡ trước; d- có bộ phận đỡ sau; e- có bộ xương trong đầy đủ; f- có bộ xương trong hạn

chế

2.3 Phân loại vỏ xe theo cấu tạo bên trong :

• Vỏ xe loại có đáy (sàn xe) chịu tải: đáy được gắn với hệ thống truyền lực, phía trên và hai bên thành vách cùng với sàn xe được gắn cứng không tháo rời được cũng làm tăng độ cứng vững toàn cấu trúc xe

H.22

Vỏ xe có đáy chịu tải

• Vỏ xe có cấu trúc dạng hộp: được cấu tạo bằng mối liên kết cố định giữa các tấm dập phía trong và ngoài bằng phương pháp hàn kín nhưng rỗng, ưu

điểm là sử dụng được các chi tiết thành mỏng từ quan điểm độ bền và độ cứng vững cho toàn cấu trúc

H.23

Vỏ xe dạng hộp

• Vỏ xe dạng tấm : các tấm trong và ngoài được gắn với vỏ xe bằng ốc vít (có thể tháo được), ưu điểm là dễ dàng thay thế các tấm bị hỏng

Vá xe cã khung x−¬ng chÞu lùc riªng biÖt

Bài 2

Yờu cầu đối với khung vỏ

1 Yờu cầu đối với khung vỏ liờn quan đến chức năng, vận hành, mụi trường và chế tạo

Chức năng khung vỏ là:

• Chỗ ngồi cho người lái

• Không gian cho hàng hóa và hành khách

• Kết cấu chịu tải

Trong vận hành cần đảm bảo:

• Năng suất vận chuyển

• Độ tin cậy

• Đảm bảo tính năng thông qua (khoảng sang gầm và chiều cao xe)

• Bảo đảm an toàn cho hành khách và hàng hóa

• Tuổi thọ

Thich ứng với môi trường được đặc trưng bởi:

• Mụi trường giao thụng gồm: Các đặc tính và các thông số hình học của mặt đường

• Mụi trường tự nhiờn là: Điều kiện khí hậu và môi trường xung quanh

Trong chế tạo kết cấu khung vở phải đảm bảo:

• Phự hợp với cỏc phương phỏp chế tạo hiện cú

• Tính liên tục của kết cấu

• Mức độ đồng hóa cao

• Tốn ít nguyên vật liệu, chi phí sản xuất thấp

• Các biện pháp cụng nghệ và trang thiết bị cú khả năng thay thế thuận tiện và đơn giản

2 Yờu cầu đối với khung vỏ liờn quan đến an toàn giao thụng

Thực chất của vấn đề an toàn giao thụng là giải quyết mối quan hệ giữa người, xe

và đường Nếu một trong ba mối quan hệ này khụng được giải quyết tốt thỡ tai nạn

sẽ xảy ra Trong kết cấu khung vỏ liờn quan đến an toàn giao thụng người ta chia

ra hai loại: An toàn tớch cực và an toàn thụ động Sau đõy chỳng ta nghiờn cứu cỏc biện phỏp liờn quan đến kết cấu khung vỏ đảm bảo an toàn tớch cực và an toàn thụ động

2.1 An toàn tớch cực và cỏc biện phỏp đảm bảo an toàn tớch cực liờn quan đến kết cấu của khung vỏ xe

An toàn tớch cực liờn quan đến kết cấu khung vỏ là cỏc biện phỏp kờt cấu làm giảm thiểu nguy cơ xảy ra tai nạn trong vận hành xe Cỏc biện phỏp đảm bảo

an toàn tớch cực liờn quan đến kết cấu khung vỏ bao gồm:

An toàn chuyển động Là đặc tính làm giảm khuyết tật chuyển động cảu xe khi vận hành phụ thuộc các yếu tố sau:

An toàn trạng thái: Những biện pháp để đảm bảo tính tiện nghi của phương tiện chuyển động liờn quan đến:

• Khí hậu trong xe: Đảm bảo thông gió để cung cấp đủ ụ-xi và thải khớ CO2, điều hòa không khí (sưởi ấm, làm mát) để điều hũa nhiệt

độ và độ ẩm

• Tiếng ồn và sự rung động: Kết cấu của vỏ xe và cỏc bộ phõn liờn quan như động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thụng treo, lốp, vv là cỏc nguyờn nhõn gõy ra tiếng ồn và rung động trờn xe

• Chỗ ngồi: kích thước hình học và khụng gian chỗ ngồi, đặc biệt là chỗ ngồi của người lỏi Quan hệ giữa người điều khiển và vị trí các thiết bị điều khiển

• Kết cấu ghế ngồi: Sự phân bố áp suất riêng và khả năng điều chỉnh của ghế ngồi

An toàn quan sát: Là khả năng nhìn thấy và được nhìn thấy, liờn quan đến Tầm nhìn từ xa: phía trước (đầu xe, trụ đỡ kính, góc đặt kính ) và phía sau (gương chiếu hậu, kính phía sau) nhằm đáp ứng tốt khoảng quan sát thực của người lái, bao gồm:

• Tính chất của hệ thống chiếu sáng: cường độ sáng của đèn chiếu xa

và chiếu gần (đèn pha, cốt), chiếu sáng nội thất -> đảm bảo tầm quan sát và khả năng nhìn thấy

• Khả năng quan sát của lái xe: vùng quan sát, góc khuất, vùng phản chiếu ánh sáng

• Tầm nhìn thụ động: màu của vỏ xe, chiếu sáng vỏ xe, thiết bị cảnh báo(đèn tín hiệu, tam giác cảnh báo có phản quang)

An toàn điều khiển: Là sự điều khiển an toàn và ổn định cũng như đặc tính hoạt

động của các thiết bị liờn quan đến:

• Hình dạng và bề mặt của các thiết bị điều khiển

• Khoảng cách (tầm với)

• Khả năng điều khiển chính xác, kịp thời của các cơ cấu xung quanh người lái

• Lực điều khiển, hành trình các cơ cấu gài (lực điều khiển: lái, phanh, ly hợp, cần số )

• Thiết bị cảnh báo, phát tín hiệu tình trạng kỹ thuật (tín hiệu còi, âm thanh và ỏnh sỏng)

2.2 An toàn thụ động và cỏc biện phỏp đảm bảo an toàn thụ động liờn quan đến kết cấu của khung vỏ xe

An toàn thụ động liờn quan đến kết cấu của vỏ xe là cỏc biện phỏp kết cấu làm giảm thiểu thiệt hại khi tai nạn xảy ra trong vận hành xe Cỏc biện phỏp này bao gồm:

An toàn bên ngoài: Đảm bảo sao cho khi tai nạn xảy ra thỡ hậu quả đối với các thành phần tham gia giao thông bên ngoài xe là ít nhất kể cả người đi bộ Để đảm bảo an toàn bờn ngoài, khi thiết kế vỏ xe phải chỳ ý đến:

• Ba đờ sóc: khi đâm va phải hấp thụ được lực va đập (có sự biến dạng) và ngăn khụng cho người đi bộ ngó ra đường

• Hạn chế tối đa việc xe con, các phương tiện giao thụng nhỏ hơn khi đâm vào xe tải không bị chui vào gầm

• Vỏ cú thể biến dạng theo nhiều phương khác nhau để hấp thụ lực va đập tựy theo hướng đõm va

An toàn bên trong: Là những biện pháp bảo vệ, giảm thương vong cho người ngồi bên trong khi tai nạn xảy ra Vỡ vậy:

• Đầu và đuôi xe có thể biến dạng để hấp thụ năng lượng va đập và do đú duy trỡ khụng gian sống sút đồng thời giảm lực va đập truyền vào người và hàng húa trờn xe

• Phải cú hệ thống chống lại va đập và biến dạng tiếp theo (Thiết kế các hệ thống an toàn bảo vệ như: dây đai, tựa đầu, túi khí, lắp đặt vô lăng có thể biến dạng được khi chịu va đập mạnh )

• Lắp đặt một số thiết bị cứu hộ: búa đập kính, cửa thoát hiểm, bình cứu hỏa

• Khả năng chống lật

• Khả năng chống lực ngang, dọc, chính diện

• Bảo vệ chống lăn ra ngoài: khóa, chốt cửa

3. Những vấn đề về công thái học trong quá trình thiết kế vỏ xe là:

Việc tớnh toỏn thiết kế vỏ xe cú liờn quan đến một khỏi niệm rất quan trọng đú

là cụng thỏi học Đú là mụn khoa học về lao động liờn quan đến nhiều lĩnh vực như sinh lý học, nhõn bản học, vệ sinh, an toàn và mỹ thuật cụng nghiệp

An toàn tích cực có quan hệ mật thiết với công thái học Vỡ vậy khi thiết kế khung vỏ xe cần lưu ý đến:

• Đảm bảo sự lắp đặt ghế ngồi và các bộ phận điều khiển đúng kích thước hình học

• Đảm bảo đúng tư thế của người lái

• Xác định lực điều khiển và cử động hợp lý

• Xác định chính xác các cần gạt và núm điều khiển của bộ phận điều khiển

• Thiết kế và lắp đặt thuận tiện các máy móc kiểm tra

Bài 3

Bố trớ người và hành khỏch trong khoang xe

1 Yờu cầu đối với việc bố trí người lái và hành khách trong khoang xe

Một trong những chức năng của khung vỏ là khụng gian bố trớ chỗ ngồi cho người lỏi và khoang hành khỏch/hàng húa Vỡ vậy khi thiết kế khung vỏ xe phải chỳ ý đờn hai yờu cầu sau đõy:

• Kích thước hình học chỗ ngồi cho người lái và hành khách phải hợp lý

• Kết cấu ghế ngồi cho người lái và hành khách phải hợp lý

Hai yờu cầu này được cụ thể húa bởi sơ đồ dưới đõy:

Vấn đề bố trí hành khách trong khong xe

Túm lại chỗ ngồi của người lái phải đảm bảo:

• Đảm bảo tư thế thoải mỏi cho người lỏi và hành khỏch trờn xe

• Đảm bảo khả năng quan sát

• Đảm bảo môi trường vi khi khí hậu tốt

• Đảm bảo khả năng điều khiển bằng chân (bàn đạp ly hợp, phanh, ga )

• Đảm bảo khả năng điều khiển bằng tay (vô lăng, các loại công tắc)

• Đảm bảo cỏc yờu cầu về động lực học rung động

• Đảm bảo tính an toàn thụ động

Rừ ràng việc thiết kế chỗ ngồi cho người lái quan trọng hơn chỗ ngồi của hành khách vì mối quan hệ chặt chẽ giữa vị trí người lái và các thiết bị điều khiển là cố định trong suốt quá trình xe chạy Vỡ vậy, sau đõy ta sẽ nghiờn cứu cơ sở thiết kế khoang lỏi cũn khoang hành khỏch sẽ được suy ra từ khoang lỏi

2 Thiết kế khoang lỏi

2.1 Cơ sở thiết kế khoang lỏi

2.1.1 Kớch thước nhân chủng học

Một trong những thụng số quan trọng được sử dụng trong thiết kế khoang lỏi là kớch thước nhõn chủng học Việc nghiờn cứu về nhõn chủng học dựa trờn thống kờ đó chỉ ra những kớch thước cơ bản của cỏc bộ phận con người như tay, chõn và thõn người, vv Nghiờn cứu cũng chỉ ra sự phối hợp thoải mỏi của cỏc bộ phận này thụng qua vị trớ tương đối giữa chỳng (thể hiện qua gúc và khoảng cỏch giữa chỳng) Sau đõy chỳng ta cựng khảo sỏt hai tiờu chuẩn về kớch thước nhõn chủng học của Tiệp khắc và Cộng hũa Liờn bang Đức

a) Tiªu chuÈn cña Quèc gia TiÖp Kh¾c (CSN 30 0725):

H 3.1 M« h×nh ng−êi ngåi theo tiªu chuÈn cña quèc gia TiÖp Kh¾c CSN 30 0725

• KÝch th−íc a : lµ kÝch th−íc tõ khíp ®Çu gèi tíi khíp cæ ch©n

• KÝch th−íc b : lµ kÝch th−íc tõ khíp h«ng tíi khíp ®Çu gèi

KÝch th−íc (mm)

b) Tiêu chuẩn của Cộng hòa liên bang Đức (VDI 2780)

H3.2 Mô hình người ngồi theo tiêu chuẩn của quốc gia ĐứcVDI 2780 Kích thước

• 1: khoảng cỏch từ khớp cổ tay tới khớp khuỷu tay

• 2: khoảng cỏch từ khớp khuỷu tay tới khớp vai

• 3: khoảng cỏch từ khớp vai tới khớp hông

• 4: khoảng cỏch từ khớp hông tới khớp đầu gối

• 5: khoảng cỏch từ khớp đầu gối tới khớp cổ chân

• 6: khoảng cỏch từ khớp cổ chân tới mặt bàn chân

• 7: chiều cao trung bình

• Góc giữa trục cẳng chân và đùi là 1100 ữ 1300

• Góc giữa trục của đùi và trục của thân người là 1000 ữ 1050

• Góc giữa trục cổ tay và cánh tay là 1050 ữ 1150

• Góc giữa trục cổ tay và mặt phẳng vành vô lăng là ≤ 40

• Góc giữa trục thân người với trục thẳng đứng qua đầu là 200 ữ 300

(Giá trị các góc giữa các bộ phận trên cơ thể: đây là các giá trị góc trung bình thích hợp đảm bảo cho việc thiết kế ghế ngồi được thuận tiện Góc giữa khuỷu chân và bàn chân phải là rất quan trọng vì luôn luôn đặt lên bàn đạp ga.)

Bảng thống kê cho thấy:

• 5% nữ giới có kích thước nhỏ hơn kích thước thống kê

• 95% nam giới có kích thước nhỏ hơn kích thước thống kê

• Trong phần cũn lại thỡ 50% nam giới cú kớch thước lớn hơn kớch thước thụng kờ

và 50% nữ giới cú kớch thước nhỏ hơn kớch thước thụng kờ

So sánh giữa hai tiêu chuẩn của Đức và Tiệp Khắc ta thấy tiêu chuẩn của Đức chi tiết hơn vì:

• Thống kê cả phụ nữ và đàn ông

• Quan tâm tới góc giữa các bộ phận trên cơ thể

• Có nhiều kích thước chiều dài

2.1.2 Yờu cầu kỹ thuật với khoang lỏi của từng loại xe

Yờu cầu kỹ thuật đối với khoang lỏi của xe con, xe khỏch và xe tải là khỏc nhau do yờu cầu kết cấu phải phự hợp với điều kiện vận hành Yờu cầu này được đặc trưng bởi điểm H

- là giao của đường trục thõn người lỏi và đựi khi người lỏi ngồi điều khiển xe Vị trớ của điểm H được xỏc định bởi:

• Khoảng cách nằm ngang theo phương dọc xe của điểm H so với điểm F (tọa độ X)

• Khoảng cách theo phương thẳng đứng của điểm H so với điểm F (tọa độ Z)

Trong đú điểm tiếp xúc F là giao điểm của 3 mặt phẳng (mặt phẳng sàn xe, mặt phẳng bàn đạp, mặt phẳng đi qua dọc ống chân)

H 3.3 Tọa độ điểm H và điều chỉnh

Tọa độ điểm H hay dịch chuyển ghế theo phương thẳng đứng và ngang với các loại xe được cho trong bảng sau:

Lo¹i xe ChiÒu cao ®iÓm H so víi ®iÓm F (mm) DÞch chuyÓn ghÕ

vì với xe tải ta cần tầm nhìn rộng và khoang lái nhỏ gọn so với kích thước xe Trong khi

đó với xe con, đặc biệt là xe đua ta cần sự ổn định ở tốc độ cao nên chiều cao của xe và

do đú của khoang lỏi phải thấp do đú tọa độ z phải nhỏ Để đảm bảo cho sự thoải mỏi trong điều khiển, ghế xe con cú thể di chuyển theo phương dọc xe

2.2 Kiểm tra sự phù hợp của hình học khoang lái

Dùng hai mô hình người làm mẫu có chiều cao là 1500mm và 1900mm và có các số đo cho trong bảng và được xây dựng trên cơ sở các góc thuận tiện với khoảng dao động khá rộng (α = 950 ữ 1350; β = 50 ữ 250)

Như vậy sau khi thắt dây đai an toàn cho mô hình người lái theo hai loại kích thước

và tiến hành điều chỉnh tại các vị trí ghế ngồi khác nhau phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

• Tư thế ngồi phải thoải mái

• Đảm bảo việc thực hiện điều chỉnh các thiết bị bằng tay thuận lợi

• Đảm bảo việc thực hiện thao tác điều khiển bằng chân

Với mô hình có chiều cao 1500mm có vùng sử dụng A và tương ứng với các điểm nút

sẽ có giá trị góc α, β khác nhau Tương tự ta có vùng sử dụng B cho mô hình có chiều cao 1900mm

Sau khi đã xác định được vùng làm việc thích hợp A và B, như vậy tất cả các nhóm kích thước khác nằm kẹp giữa 1500 và 1900 mm sẽ chắc chắn thỏa món

2.3 Các biện pháp kỹ thuật đảm bảo hình học khoang lái

• Sử dụng phần tựa lưng có góc nghiêng và có thể điều chỉnh được

• Ghế có thể điều chỉnh chiều cao và dịch chuyển theo chiều dài xe

• Dùng bộ phận tựa đầu

• Thiết kế có thể điều chỉnh góc của trục lái

• Có thể điều chỉnh góc nghiêng của vô lăng

• Điều điều chỉnh bàn đạp

H3.5 Phương pháp thay đổi vị trí người lái so với ghế cố định

a: Sơ đồ thay đổi góc nghiêng của trục lái và vụ lăng

b: Phương pháp kết hợp thay đổi gúc nghiờng trụ lỏi, vụ lăng và tựa lưng ghế kết hợp với điều chỉnh bàn đạp và dịch chuyển ghế theo phương dọc xe

1.Khớp cầu với thanh treo; 2.Cầu lắp pêdan với hệ thống đòn bình hành 3.Thanh trượt; 4.Khớp trượt; 5.Dịch chuyển pêđan

6.Ghế ngồi cố định có phần tựa điều chỉnh được góc nghiêng có dây bảo hiểm

được gắn với vỏ xe

2.4 Bố trí các thiết bị kiểm tra và điều khiển

2.4.1 Cơ sở bố trí các thiết bị kiểm tra và điều khiển

Việc bố trớ cỏc thiết bị kiểm tra và điều khiển cú ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và an toàn khi vận hành xe Vỡ vậy, cỏc thiết bị này phải được bố trớ ở vị trớ sao cho người lỏi

điều khiển một cách thuận tiện và tin cậy Việc bố trớ cỏc thiết bị kiểm tra điều khiển phụ thuộc vào sự nhận biết, tầm với và khả năng điều khiển của người lỏi như được minh họa

và giải thớch ở sơ đồ dưới đõy

Sơ đồ phân loại đối với việc bố trí hệ điều khiển

thống phanh, vv Đối đèn pha thì dùng màu xanh biển, còn đèn cốt thì dùng màu lục, đèn sương mù (đèn báo vị trí) dùng ánh sáng màu vàng, đối với đèn báo rẽ thì dùng màu xanh

H3.6 Bảng các ký hiệu quốc tế của các phần tử điều khiển và kiểm tra

• Vị trí: việc nhận biết thông qua độ lớn, vị trí của bộ điều khiển, ví dụ đối với các bộ phận điều khiển có thể nhận biết ngay như bàn đạp và tay số thì hình dạng và khoảng cách của chúng đóng vị trí quan trọng Vì vậy

quan hệ tương hỗ giữa ghế ngồi, vô lăng, các cơ cấu điều khiển trong khoang lái phải được thiết kế phù hợp theo các qui định đề ra

Vớ dụ: Để trỏnh nhầm lẫn vị trớ và khoảng cỏch giữa cỏc bàn đạp với nhau và với vỏ xe được qui định theo cỏc tiờu chuẩn rừ ràng như:

Lắp đặt bàn đạp theo tiêu chuẩn DIN 73001 có: a ≈ 130mm;

b ≈ 60mm; c ≈ 70mm; d ≈ 260mm; e ≈ 200mm; f ≈ 170 mm Theo qui định EHK- R35 có : a > 120mm; c = 50 ữ100mm; f > 130 mm

H3.7 Sơ đồ vị trí kích thước các bộ phận điều khiển bằng chân

b) Tầm với

• Sau khi người lái điều chỉnh ghế ngồi phù hợp với hình học khoang lái, thắt dây an toàn rồi, việc điều khiển các thiết bị bằng tay hoặc chân như điều khiển các công tắc còi đèn, điều hòa nhiệt độ (điều khiển bằng tay), bàn đạp phanh, ly hợp, ga (điều khiển bằng chân) phải đảm bảo thuận tiện, dễ dàng Cỏc sơ đồ dưới đõy cho thấy vị trớ bố trớ cỏc thiết bị kiểm tra điều khiển sao cho phự hợp với tầm với của người lỏi

Việc xác định không gian làm việc cho người lái được xác định bằng thực nghiệm nhờ một thiết bị đặc biệt: người lái được ngồi trên ghế và được cố

định bằng dây đai an toàn, trước mặt người điều khiển được đặt hàng loạt các thanh nằm ngang (từ sàn xe đến tận nóc), các thanh này mô phỏng các

bộ phận điều khiển và độ với có thể được thay đổi bằng sự dịch chuyển các thanh và kết quả là đạt được vùng làm việc 3 chiều đó chính là độ với

H3.8 Các mặt chiếu về độ với tới các phần tử điều khiển Không gian làm việc đ−ợc thể hiện ở hình chiếu bằng và hình chiếu đứng (hình vẽ) làm cơ sở cho việc bố trí các bộ phận điều khiển bằng tay Nếu lấy điểm tựa H (giao điểm trục thõn người và đựi) làm chuẩn thỡ:

• Trờn hỡnh chiếu bằng, trong khoảng 200 mm kể từ điểm H về bờn phải người lỏi khụng nờn bố trớ cỏc thiết bị điều khiển vỡ vướng vụ lăng Tầm với tối đó theo phương này là 400 mm kể từ điểm tựa H Vỡ vậy, vựng thuận tiện bố trớ cỏc thiết bị điều khiển là 200 ữ 400 mm về bờn phải người lỏi Cũng trờn hỡnh chiếu bằng, tầm với thuõn tiện theo phương dọc xe là

từ 700 mm đến (700 + 300) mm

• Trờn hỡnh chiếu đứng, tầm với thuõn tiện theo phương thẳng đứng kể từ điểm tựa H là từ 300 ữ 700 mm và theo phương dọc xe là từ 400 đến (400 + 200) mm

c) Khả năng điều khiển

Khả năng điều khiển phụ thuộc vào vị trớ thuận tiện của cỏc thiết bị điều khiển và tư thế của người lỏi Việc điều khiển bằng chân xuất phát từ một số vấn đề như

• Phụ thuộc vào vị trí ghế ngồi

• Việc điều khiển các bộ phận điều khiển bằng chân yêu cầu người lái có một lực nhất định

• Lực điều khiển của người lái phụ thuộc vào hướng tác động lực và loại cơ cấu điều khiển

• Bàn chân điều khiển bàn đạp ga còn để điều khiển bàn đạp phanh, do đó cẳng chân phải chuyển động

Nghiên cứu về lực điều khiển phụ thuộc vào vị trí tác động của lực bàn chân được xác

định rằng lực đạp cực đại của bàn chân (khoảng 2000N) được hình thành khi điểm tác

động (điểm liên kết của giầy và bàn đạp) nằm trong khoảng 200 mm dưới điểm H Việc lắp đặt bộ phận bàn đạp theo quan điểm đó được chọn khoảng 100 ữ 500 mm dưới điểm H, ở xe tải không thể thực hiện được điều này vì vậy cần phải có lực điều khiển có nhiều nguồn bổ sung (cường hoá)

H3.9 Lực đạp tương ứng với cỏc vị trớ khỏc nhau của chõn

Ngoài ra việc bố trớ cỏc thiết bị kiểm tra và điều khiển là dựa trờn chức năng và tần suất

sử dụng chỳng trong quỏ trỡnh vận hành xe Về chức năng cú chuyển động thẳng, cảnh

bỏo và tớn hiệu, quan sỏt, tiện nghi, ghế ngồi, khởi động và dừng xe Về tần suất sử dụng

cú thể chia ra thường xuyờn và khụng thường xuyờn Dựa trờn nguyờn tắc này người ta

bố trớ cỏc thiết bị kiểm tra điều khiển theo thứ tự ưu tiờn sau:

1 Những phần tử quan trọng được sử dụng khi xe chạy thì được bố trí sao cho khi điều khiển vô lăng mà không ảnh hưởng tới sự điều khiển chúng

2 Những phần tử quan trọng nhưng trong khi xe chạy ít phải điều khiển thì có thể lắp đặt ở vị trí thuận tiện gần vô lăng

3 Những phần tử ít quan trọng và ít sử dụng được lắp đặt sao cho tầm với thuận tiện

4 Những phần tử mà chỉ điều khiển khi xe đỗ và sự điều khiển tuỳ theo hoàn cảnh và yêu cầu có sự thay đổi tư thế ngồi, ví dụ nổ máy, dịch chuyển ghế

Cụ thể là thứ tự ưu tiờn bố trớ cỏc thiết bị kiểm tra điều khiển được thể hiện trờn ma trận sau:

2.4.2 Bố trí các thiết bị kiểm tra và điều khiển chính:

Các thiết bị kiểm tra gồm: Đồng hồ báo tốc độ, đồng hồ báo số vòng quay, nhiệt độ nước làm mát, áp suất dầu bôi trơn, tình trạng nạp ác quy, tình trạng hệ thống phanh (phanh chân, phanh tay), tình trạng đóng mở cửa, vấn đề thắt dây an toàn, báo sấy nhiên liệu Các thiết bị điều khiển: (tức là các phần tử mà người lái điều khiển sử dụng) như là vô lăng, bàn đạp, cần số, phanh tay, đèn chiếu sáng, tín hiệu còi, tín hiệu xin đường, mở cửa,

hệ thống điều hòa, quạt gió, sưởi, gạt nước, rửa kính, sấy kính, điều chỉnh gương, radio,

điều khiển đóng mở kính, mở cửa, mở nắp capô, mở cốp sau, mở nắp thùng nhiên liệu

H3.10 Sơ đồ bố trí bảng điều khiển và các thiết bị kiểm tra

1 Các thiết bị kiểm tra và điều khiển: đồng hồ tốc độ, số vòng quay, áp suất dầu bôitrơn, nhiệt độ nước làm mát; tình trạng nạp ác quy, tình trạng nhiên liệu, tín hiệu ánh sáng các công tắc điều khiển đèn chiếu sáng, đèn xin đường, điều khiển gạt nước, đèn xin đường

2 Điều khiển hệ thống điều hòa không khí

3 Các lỗ thoát cho việc sưởi ấm và thông khí

4 Đường dẫn không khí tới cửa trước

5 Cốp đựng

4

5

H3.11 Sơ đồ bố trí các thiết bị điều khiển đóng mở cửa và cửa kính

1, 2- Đóng mở cửa chính; 3- Đóng mở cửa kính; 4- Miếng tựa tay

3 Ghế ngồi:

3.1 Yêu cầu trong việc thiết kế ghế ngồi:

Trong quá trình vận hành, trọng lượng người lỏi phõn ra mặt ghế tựa lưng và sàn xe lần lượt là (64 ữ 72)%, (4 ữ 16)% và 15 ữ 22)% Như vậy trong khi làm việc ghế ngồi phải chịu gần như toàn bộ trọng lượng cơ thể người lái, do đó trong quá trình thiết kế ghế ngồi phải thỏa mãn những yêu cầu sau:

• Về mặt tâm sinh lý: nhiệt độ (một đặc tính ảnh hưởng với sự tiện lợi của ghế ngồi tới tác động tâm sinh lý ví dụ: đổ mồ hôi, ghế bị quá lạnh trước khi xe chạy Vấn

đề này phụ thuộc vào vật liệu chế tạo ghế)

• Về mặt an toàn tích cực: Ghế ngồi cũng đòi hỏi độ bền nhất định, độ êm dịu, phải

có điểm tựa đầu, tựa bên (rất quan trọng khi xe quay vòng và trượt bên)

• Về mặt lực: Hình dạng và đệm ghế ngồi được tạo dáng nhằm có sự phân bố áp suất riêng là tối ưu nhất, đảm bảo áp lực riêng nhất định giữa ghế và thân thể người lái

H3.12 Áp suất riêng lên ghế ngồi ô tô

Ngoài ra việc bố trí ghế ngồi trong quá trình thiết kế cần xem xét liên quan tới khung vỏ

ôtô bởi:

• Xác định kích thước hình học hợp lý phù hợp với các cơ cấu điều khiển trong buồng lái

• Xác định tối ưu các điểm tựa của cơ thể trên ghế

• Xác định các lực điều khiển và sự dịch chuyển của các cơ cấu điều khiển

• Xác định khả năng quan sát và nhận tín hiệu tốt nhất

• Hạn chế sự rung động

• Xác định sự liên quan tới các cấu trúc an toàn thụ động

3.2 Một số ghế ngồi thường được sử dụng trên xe:

H3.13 Nguyên tắc cấu tạo ghế ô tô

a- hệ thống dây cuốn lò xo; b- toàn bộ là đệm đàn hồi

• ở hình vẽ a: phần đệm ghế được lắp đặt đệm lò xo trụ và dây xoắn lò xo, trên đó là

• Bị chói (loá mắt) và không bị chói

Tầm nhìn từ ô tô người ta hiểu trước hết là tầm nhìn từ vị trí người lái

• Trường quay cảnh (toàn cảnh)

Trường thị lực là một phần không gian mà mắt người thấy được khi quan sát tĩnh (mắt và đầu không chuyển động) thẳng về phía trước bằng một mắt Tâm của tầm mắt nằm ở điểm tâm cố

định và được xác định 00 Toàn bộ trường thị lực được phân ra làm những đường kinh tuyến đi qua điểm tâm cố định, H4.1 Tập hợp tất cả vật thể ở một mặt phẳng song song phía trước mắt

và đồng thời được một mắt cố định nhìn thấy gọi là trường thị lực độc nhãn Nếu đưa thêm một thông số thứ ba vào tập hợp trên, tức là những hình chiếu sâu của vật thể ta có trường không gian thị lực độc nhãn

Khi quan sát tĩnh bằng hai mắt ta sẽ có trường thị lực đầy đủ và cũng như trường không gian thị lực đủ

Trường thị lực độc nhãn của mắt trái và mắt phải có một phần lớn trùng nhau

H4.1 Trường thị lực mắt trái và mắt phải

Trường thị lực hai mắt

Trường thị lực hai mắt Vựng tối

Các vật thể nằm ở vùng này tức là trường thị lực đủ, chúng ta nhìn thấy bằng hai mắt Về kích thước và diện tích của trường thị lực đủ được xác định như sau: Vẽ trường thị lực độc nhãn của mắt trái và mắt phải sau đó đặt chúng lên nhau sao cho điểm tâm cố định trùng nhau Chiều rộng của trường thị lực đủ khoảng 1200 (H4.1) Ở mỗi bên của từng mắt ta có được một diện tích khoảng 300 của hình bán nguyệt đó chính là vùng mà ta chỉ nhìn được bằng một mắt Trường thị lực độc nhón (của măt trỏi và mắt phải) và trường thi lực đủ được biểu thị ở H4.2Trên H4.1 và H4.2 thể hện vùng nhìn rõ nét rất hạn chế, cho nên để quan sát xung quanh xe nhất thiết phải chuyển động mắt và đầu

H4.2 Trường thị lực độc nhãn, trường thị lực song nhãn biểu thị ở mặt chiếu bằng Khung cảnh là vùng mà ta quan sát được bằng sự chuyển động mắt (không di chuyển quay

đầu)

Toàn cảnh là khi mà ta quan sát có sự di chuyển mắt và quay đầu

Góc quay tương ứng của mắt và đầu theo chiều ngang và lên xuống được trình bày ở H4.3

H4.3Giới hạn góc đối với sự chuyển động mắt và đầu

Vùng quan sát có thể được chia ra (xem H4.4)

• Quan sát trực tiếp - là quan sát về phía trước từ mặt phẳng của mắt người

• Quan sát gián tiếp - là quan sỏt về phía sau bằng gương chiếu hậu và gương trong

• Góc chết là góc ở đó không quan sát được xe song hành mà trong thiết kế cần thiết phải giảm thiểu tối đa

Trục của mắt

Toàn cảnh

Trường thị lực mắt trỏi Trường thị lực mắt phải Trường thị lực đủ

Vựng tối

Để xác định vùng thấy được, cần thiết phải biết vị trí mắt người lái trong xe

Vùng quan sát được bằng mắt người lái cả ở phía bên và phía dưới đều có dạng gần giống hình elíp mà vị trí kích thước đều có liên quan tới điểm ngồi H

H4.5 Diện tích hình elíp mắt người lái

Hình elíp vị trí của mắt được định nghĩa là hình bao tập hợp tất cả các đường thẳng chia vị trí mắt làm 2 vùng sao cho P% vị trí mắt nằm ở phía trên các tiếp tuyến với elíp và (100% - P%) nằm ở phía kia các đường thẳng

Hình khối elíp được biểu thị ở H4.5 Tất cả các đường chạm vào hình khối elíp được xác định trường thị lực của người lái Nhờ những khái niệm trên mà ta xác định được tầm nhìn phía trước (các góc giới hạn tầm nhìn αH và α*, (H4.7) Hình 4.8 thể hiện vùng khuất do vô lăng

và nguồn chiếu sáng ở bảng điều khiển tránh được hiện tượng phản ánh sáng ở kính chắn trước

H4.6 Kích thước hình elíp tầm nhìn theo qui chuẩn SAE* sự dịch chuyển ghế 165 mm, độ

nghiêng đệm tựa 250, tỷ lệ nữ: nam là 1:1

Người ta chỉ sử dụng hình elíp tầm nhìn trong quá trình sửa lắp đặt kính chắn trước cho xe buýt thành phố với mục đích hạn chế việc phản chiếu ánh sáng trong của xe buýt (công ước Hambur) được thể hiện ở H4.9

Ngày nay trường quan sát của người lái được trợ giúp bởi thiết bị laser đặc biệt (ATZ 83), ống laser được gắn vào xe: thiết bị có bộ phận tách các tia tạo được 2 mắt đồng thời cũng nhìn thấy

và cũng xác định được góc khuất

H4.7Xác định góc giới hạn của tầm nhìn

H4.8Xấc định góc khuất bởi vành lái và phản xạ của các bề mặt chiếu sáng

H4.9a- kết cấu cũ của phần kính chắn trước; b- Kết cấu kính chắn trước được hiệu chỉnh sao

cho nguồn sáng không gây phản chiếu

3 Những yêu cầu cơ bản cho việc bảo đảm tầm nhìn

Khi đánh giá tầm nhìn của người lái không cần thiết phải hiểu rõ elíp tầm nhìn ở đây định nghĩa các đại lượng góc có quan hệ với việc quay của các tia xung quanh 2 điểm V – mà vị trí của chúng ở hệ toạ độ của xe được xác định so với vị trí của điểm tựa thiét kế H ở H4.10

Bề mặt trong suốt của kính trước phải gồm các điểm được xác định bởi 6 thông số xuất phát giống như điểm cắt nhau của chùm đường thẳng xuất phát từ điểm V với bề mặt của kính trước

H

H4.10 Vùng khuất của tầm nhìn

Xuất phát từ giả thiết rằng người lái có thể quay mắt đi một góc 300

trong mặt phẳng nằm ngang (xem H 4.3) và có thể đạt được giới hạn góc lớn hơn khi quay đầu xung quanh điểm quay P1 sang trái và điểm quay P2 sang phải Các điểm E1, E2, và E3, E4 được gọi là điểm quan sát của mắt Ta quay 2 điểm nhìn xung quanh tâm P1, P2 tới một vị trí sao cho các tia sáng chạm vào các cột sẽ tạo được một đường nối các điểm nhìn tương ứng E1, E2 và E3, E4 một góc

1200 Góc tạo bởi các tia trong và ngoài chạm vào cột chính là góc khuất đối với tầm nhìn quan sát được bằng 2 mắt và theo qui định không được vượt quá 60 (H4.11)

Theo yêu cầu thỡ giữa mặt phẳng nằm ngang xuất phát từ điểm V1 và hình chóp đáy vuông mà

bề mặt đáy so với mặt phẳng nằm ngang theo hướng xe chạy và mặt bên của xe nghiêng đi 40,

đỉnh chóp tỳ với điểm dưới V2, không xuất hiện thêm các miền khuất trừ trường hợp sử dụng gương hoặc gạt nước như ở hình 4.12 và 4.13

H4.11 Phần khuất do cột trái và phải kính trước

H

Ngoài ra, khi xe hoạt động trong điều kiện thời tiết xấu như mưa và sương mù thì các thiết bị phù trợ nư gạt nước mưa và đèn đi trong sương mù là cực kỳ cần thiết để nâng cao an toan tích cực cho xe thông qua việc cải thiện khả năng nhìn và được nhìn

H4.14 Ph©n vïng diÖn tÝch g−¬ng phÝa tr−íc theo SAE J903b vµ c¸c lo¹i g¹t n−íc