Chương 5 tính dẫn hướng của ô tô 4

Sơ đồ động lực học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước... Để ôtô quay vòng không bị trượt bên lệch bên thì các đường thẳng đi qua tâm trục các bánh xe phải cắt nhau tại

BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT Ô TÔ

GIẢNG VIÊN: VŨ THẾ TRUYỀN

CHƯƠNG 5 TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ

5.1 Động học và động lực học quay vòng của ô tô

5.2 Ảnh hưởng của độ đàn hồi của lốp tới tính năng quay vòng của ô tô

5.3 Tính ổn định của bánh xe dẫn hướng

5.4 Sự dao động của bánh xe dẫn hướng

NỘI DUNG

Hình 5-1 Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng tổng quát.

5.1.1 Quỹ đạo chuyển động của ô tô.

5.1 Động học và động lực học quay vòng của ô tô

5.1.2 Các phương pháp quay vòng.

Phương pháp thay đổi phương chuyển động của bánh xe dẫn hướng, quay vòng theo kiểu xe xích và quay vòng nhờ sự quay vòng các phần khác nhau của xe

Hình 5-2 Sơ đồ quay vòng của xe hai cầu.

a Có 1 cầu dẫn hướng b Có 2 cầu dẫn hướng.

Cùng góc quay vành lái thì xe bố

trí theo hình b có bán kính quay

vòng R nhỏ và linh hoạt hơn so với

hình a.

Tăng số cầu dẫn hướng thì kết cấu dẫn động điều khiển phức tạp lên, đặc biệt khi

sử dụng cầu sau dẫn hướng

Số cầu dẫn hướng tăng thì tính

linh hoạt của xe tăng và giảm sự

mài mòn lốp

=> Số lượng các bánh xe dẫn hướng cần được chọn thích hợp để vừa đảm bảo tính linh hoạt, vừa ít ảnh hưởng đến các yêu cầu khác của xe

Từ hình ta thấy mối quan hệ các góc quay α 1 và α 2 :

cot

B R g

L

B R g

L

5.1 Động học và động lực học quay vòng của ô tô

Hình 5-4 Sơ đồ động lực học quay vòng của

ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước.

Hình 5-3 Sơ đồ quay vòng của ô tô có bốn

bánh dẫn hướng

L R

2

L R

Để ôtô quay vòng không bị trượt bên (lệch bên) thì các đường thẳng đi qua tâm trục các bánh xe phải cắt nhau tại một điểm Điểm này được gọi là tâm quay vòng của ôtô Chỉ có như vậy thì vận tốc của các bánh xe mới nằm trong mặt phẳng lăn của chúng khi xe quay vòng.

Đối với xe hai, ba cầu có cầu trước dẫn hướng, để các bánh xe lăn hoàn toàn (không trượt bên hoặc lệch bên) thì tâm quay vòng của ôtô phải nằm trên đường thẳng đi qua trục các bánh xe cầu sau

Hình 5-5 Quay vòng của ôtô

hai cầu (a) và ôtô ba cầu (b).

5.1.3 Quay vòng lý tưởng, quay vòng thiếu, quay vòng thừa.

Hình 5-6 Sơ đồ chuyển động quay vòng của ô tô khi lốp bị biến dạng bên

5.1 Động học và động lực học quay vòng của ô tô

2 ( 1)

L R

  



Hình 5-7 Sơ đồ chuyển động của ô tô có

tính năng quay vòng thiếu.

 

1 2

   

4.3.1 Quay vòng lý tưởng, (quay vòng định mức).

Để giữ cho xe chuyển động thẳng khi có lực bên tác động thì người lái cần quay vòng tay lái như thế nào đó để xe lệch khỏi trục đường một góc là:

4.3.3 Quay vòng thừa.

Hình 5-8 Sơ đồ chuyển động của ô tô có

tính năng quay vòng thừa.

trường hợp này, người lái xe phải

nhanh chóng đánh tay lái ngược

trở lại với chiều xe bị lệch để mở

vòng và duy trì lực quay vòng thích hợp

- Với góc camber bằng không: nó giúp cho lốp xe mòn đều Nếu bánh xe có camber dương hoặc âm thì góc nghiêng của bánh xe so với mặt đường sẽ làm cho bán kính quay vòng của phần phía trong và phía ngoài khác nhau, và lốp xe sẽ mòn không đều Camber bằng không giúp ngăn ngừa hiện tượng này

- So với góc Camber âm thì góc Camber dương có ưu điểm sau:

+ Giúp giảm tải trọng thẳng đứng trong trường hợp góc Camber bằng không, tải trọng tác dụng lên trục bánh xe theo hướng F’ Khi có góc Camber dương tải trọng này chuyển thành lực lái F tác dụng the hướng cam lái Nhờ thế mà mômen tác dụng lên trục bánh xe và cam lái giảm xuống

+ Ngăn ngừa tuột bánh xe ra khỏi trục, tải trọng F tác dụng lên bánh xe có thể chia

ra thành hai thành phần F1 và F2 F2 là lực theo chiều trục có xu hướng đẩy bánh xe vào phía trong, giữ cho bánh xe không bị tuột ra khỏi trục

+ Ngăn ngừa phát sinh Camber âm ngoài ý muốn do tải trọng, giữ cho phía trên của bánh xe không bị nghiêng về phía trong do sự biến dạng của các bộ phận của hệ thống treo và bạc lót gây ra bởi trọng lượng của hàng hóa hay hành khác

+ Giảm lực lái

b Góc caster.

Hình 5-13 Góc Caster và khoảng Caster.

khoảng caster thì ảnh hưởng đến tính năng hồi vị bánh xe sau khi chạy xe trên đường vòng

Đối với những xe có góc caster, độ ổn định khi chạy trên đường thẳng sẽ tăng

Vì khi trục xoay đứng quay để xe chạy vào đường vòng, nếu các bánh xe có góc caster thì lốp sẽ bị nghiêng đi so với mặt đường và tạo ra mômen “kích”, có xu hướng nâng thân xe lên Mômen kích này đóng vai trò như một lực hồi vị bánh xe,

có xu hướng đưa thân xe trở về vị trí nằm ngang và duy trì độ ổn định trên đường thẳng của xe

c Góc Kingpin (Góc nghiêng của trụ xoay đứng)

Góc lệch được tạo thành giữa trục xoay đứng và đường thẳng đứng gọi là góc kingpin hay góc nghiêng của trục lái Trục xoay đứng là trục mà trên đó bánh xe có thể xoay về phía phải hoặc trái Trục này được xác định bằng cách vạch một đường thẳng tưởng tượng đi qua tâm của ổ bi đỡ trên của bộ giảm chấn và khớp cầu của đòn treo dưới (đối với trường hợp hệ thống treo kiểu thanh giằng) Nhìn từ phía trước xe, đường thẳng này nghiêng về phía trong

Hình 5-14 Góc Kingpin

giữa đường tâm bánh xe và mặt đường được gọi là “độ lệch hay độ lệch kingpin”.

Vai trò của góc kingpin là làm giảm lực đánh lái Một tác dụng khác của góc kingpin là làm giảm lực phản hồi và lực kéo lệch sang một bên Nếu khoảng lệch quá lớn, lực dẫn động (lực đẩy xe) hoặc lực hãm sẽ tạo ra một mômen quay quanh trục xoay đứng lớn, tỷ lệ thuận với khoảng lệch Mặt khác, mọi chấn động tác dụng lên bánh xe sẽ làm cho vô lăng bị dật lại hoặc phản hồi Những hiện tượng này có thể được cải thiện bằng cách giảm khoảng lệch Nếu góc nghiêng của các trục xoay đứng bên phải và bên trái khác nhau thì xe sẽ bị kéo lệch về phía có góc nghiêng nhỏ hơn (có khoảng lệch lớn hơn) Trong các xe FF có động cơ đặt trước và bánh trước chủ động, khoảng lệch thường là nhỏ (bằng không hoặc âm) để ngăn ngừa hiện tượng truyền chấn động từ lốp xe (do phanh hoặc chạy qua vật cản) lên vô lăng, và giảm thiểu mômen quay quanh trục xoay đứng do động lực tạo ra khi khởi động nhanh hoặc tăng tốc

d Góc chụm (độ chụm)

Khi phần phía trước của các bánh xe gần nhau hơn so với phần phía sau thì được gọi là “độ chụm”, và nếu ngược lại thì được gọi là “độ choãi”

Hình 5-15 Góc chụm

camber tạo ra Vì vậy, góc chụm ngăn ngừa bánh xe mở ra hai bên khi có camber dương Tuy nhiên, mục đích chính của góc chụm là đảm bảo độ ổn định chạy trên đường thẳng Khi xe chạy trên đường nghiêng, thân xe nghiêng về một bên Khi đó

xe có khuynh hướng quay về phía nghiêng Nếu phần phía trước của mỗi bánh xe chụm vào trong (Độ chụm), thì xe có khuynh hướng chạy theo hướng ngược lại hướng nghiêng Vì vậy độ ổn định khi chạy trên đường thẳng được duy trì

Tuy nhiên nếu độ chụm vào quá lớn, độ trượt bên sẽ làm cho lốp xe mòn không đều Nếu độ choãi ra quá lớn thì khó đảm bảo độ ổn định chạy đường thẳng

e Góc quay vòng.

Hình (4-21) Bán kính quay vòng, góc quay vòng của bánh xe phía trước bên trái và bên phải khi chạy trên đường vòng Với góc quay của bánh xe trước bên trái và bên phải giống nhau lốp xe bên trong hoặc ngoài sẽ bị trượt về một bên và không thể quay xe một cách nhẹ nhàng Điều này cũng làm cho lốp xe mòn không đều

Với góc quay của các bánh xe bên phải và bên trái khác nhau, phù hợp với tâm quay của cả bốn bánh xe thì độ ổn định của xe chạy trên đường vòng sẽ tăng lên

4.4.2 Độ đàn hồi của lốp.

Hình 5-16 Sơ đồ bánh xe lăn khi lốp bị

biến dạng dưới tác dụng của lực bên

Giả sử lực tác dụng lên bánh xe

chưa vượt quá lực bám của bánh xe

với mặt đường, khi đó sẽ xảy ra hiện

tượng lệch bên của lốp, có nghĩa là

vùng tiếp xúc của lốp với mặt đường

sẽ bị lệch đi một góc δ so với mặt

phẳng quay của bánh xe mà người ta

gọi đó là góc lệch bên

Sự đàn hồi của lốp này sinh ra

các trường hợp như quay vòng lý

tưởng, quay vòng thiếu, quay vòng

thừa mà ta đã xét ở mục (4.3)

Những bánh xe dẫn hướng của ô tô trong những điều kiện nhất định bị dao động góc có tính chất chu kỳ xung quanh trụ đứng Hiện tượng này thường được cảm nhận ở tay người lái Những dao động mạnh ở bánh dẫn hướng có thể làm mất tính năng dẫn hướng của ô tô.

Hình 4-24 Sơ đồ các lực cản lăn có trị số khác

nhau tác động đến bánh xe dẫn hướng

Khi ô tô làm việc trên

đường lực cản lăn ở bánh xe trái

và bên phải có thể khác nhau rất

về trị số những lực này với cánh

tay đòn a hình (4-24) sẽ tạo nên

mô men và Dưới tác động của

hiệu hai mô men và Các bánh

xe quay quanh trụ đứng và tạo

nên những dao động góc

tâm hình (4-25) Lực có thể phân

thành hai thành phần : nằm ngang và

thẳng đứng Thành phần nằm ngang

với cánh tay đòn a có su hướng làm

quay bánh xe xung quanh trụ đứng

tần số thay đổi của các mô men gây

nên bởi các lực và phụ thuộc vào

chuyển động của ô tô.

Hình 4-25 Sơ đồ lực ly tâm tác động

lên một bánh dẫn hướng.

Nếu các bánh xe dẫn

hướng quay mà các khối

lượng không cân bằng của

chúng nằm ở hai phía đối

diện đối với trục trước của

xe thì sẽ dẫn tới sự dao

động góc của các bánh xe

Hình 4-25 Sơ đồ lực ly tâm tác động lên

một bánh dẫn hướng.

Hình 4-27 Sơ đồ về sự phối

hợp động học giữa hệ thống

treo nhíp và dẫn động lái

điểm giữ bánh xe hoặc trục trục trước với nhíp và của đòn quay ngang với thanh kéo dọc hệ thống lái không có sự phối hợp đúng thì cũng có thể gây nên những giao động góc của bánh dẫn hướng Thí dụ động học của bộ phận đàn hồi hệ thống treo

có thể làm cho tâm bánh xe di chuyển theo cung AA với tâm dao động của các điểm

4 của khớp quay trước của nhíp 1 hình (4-27a), còn động học của thanh kéo dọc 3 lại làm cho hai bánh xe di chuyển theo cung BB với tâm quay ở khớp cầu 2 của đòn quay đứng, điều này sẽ đẫn đến việc làm nảy sinh những dao động góc của các bánh

xe dẫn hướng do tác động của những dao động thẳng đứng

Để phối hợp động học đúng của hệ thống treo và dẫn động lái, người ta sử dụng các cách bố trí như biểu thị trên hình (4-27b) và (4-27c) với mục đích để quỹ đạo dao động của nửa nhíp và thanh kéo dọc có cùng hướng