LÝ THUYẾT QUAY VỊNG
B.SỰ ỔN ĐỊNH CỦABÁNH XE DẪN HƯỚNG
Sự ổn định của bánh xe dẫn hướng là khả năng bánh xe giữ được vị trí trung gian khi xe chuyển động thẳng và khả năng tự trở về vị trí trung gian khi bánh xe bị lệch khỏi vị trí đĩ.Điều khiển xe cĩ tính ổn định của bánh xe dẫn hướng kém sẽ khĩ khăn vì các bánh xe dẫn hướng luơn bị lệch về một phía.Ở những xe này, người lái luơn phải quay vành lái để giữ cho xe chuyển động theo một hướng đã định.
Sự ổn định của bánh xe dẫn hướng được thực hiện nhờ tính đàn hồi của lốp và nhờ sự bố trí thích hợp của trụ đứng hệ thống lái.
1.Sự ổn định đàn hồi của bánh xe dẫn hướng
Khi các bánh xe dẫn hướng lăn trên đường cĩ lực bên tác dụng dưới dạng xung (lực này cĩ thể thể hiện dưới dạng xung lực bên P và mơ-men xung quay vịng Mqv gây nên sự quay của bánh xe dẫn hướng) thì đường sẽ tác dụng lên bánh xe phản lực bên Y và mơ-men ổn định đàn hồi Mơđ (hình 4-9, a).
Khi xung lực bên hết tác dụng, phản lực bên và mơ-men đàn hồi sẽ cân bằng với lực quán tính của bánh xe và sau một vài dao động bánh xe sẽ tự trở về vị trí trung gian (hình 4-9, b).
2.Sự ổn định của bánh dẫn hướng nhờ bố trí hợp lý trụ đứng
a.Trụ đứng đặt nghiêng một gĩcβ trong mặt phẳng thẳng đứng ngang xe
Gĩc nghiêng ngang β của trụ đứng cĩ tác dụng giảm mơ-men cản lăn lên hệ thống lái do giảm cánh tay địn bn (hình 4-10) và cĩ tác dụng đưa bánh xe dẫn hướng về vị trí trung gian khi nĩ bị lệch khỏi vị trí đĩ.
Khi xe lăn trên đường gặp phải vật cản làm cho bánh xe dẫn hướng lệch khỏi vị trí trung gian, nghĩa là làm cho bánh xe dẫn hướng quay quanh trụ đứng.Nhưng vì bánh xe dẫn hướng đặt nghiêng một gĩcβ nên điểm tiếp xúc giữa lốp với mặt đường phải dịch chuyển trong mặt phẳng vuơng gĩc với trụ đứng và chứa đường BB’.Như vậy, hoặc là bánh xe lún xuống mặt đường hoặc là phần trước của xe được nâng lên.Khi đĩ, trên bánh xe sẽ cĩ một mơ-men tác dụng.Mơ-men này sẽ đưa bánh xe về vị trí trung gian.
Nếu xem như bánh xe khơng cĩ gĩc dỗng thì ta cĩ thể phân phản lực thẳng đứng của đất R làm hai thành phần: R.cosβ song song với đường tâm trụ quay đứng và R.sinβ vuơng gĩc với nĩ.
Trên hình 4-11 biểu thị bánh xe và các lực tác dụng lên nĩ trong mặt phẳng đường.Giả sử bánh xe được quay đi một gĩcα, khi đĩ lực R.sinβ cĩ thể được chia ra làm hai thành phần: R.sinβ.cosα tác dụng trong mặt phẳng đi qua đường tâm của cam quay và R.sinβ.sinα tác dụng trong mặt phẳng đi giữa của bánh xe.
Từ hình 4-11 ta tính được mơ-men ổn định tạo nên bởi tác động của phản lực thẳng đứng của đất tác dụng lên bánh xe và độ nghiêng bên của trụ đứng:
Mơđ = R.bn.sinβ.sinα (4-5)
Trong đĩ: bn –khoảng cách từ tâm bề mặt tựa của bánh xe tới đường tâm của trụ đứng
Mơ-men ổn định Mơđ tăng lên cùng với sự tăng của gĩc quay vịng α.Ứng với những gĩc quay vịng nhỏ của các bánh xe dẫn hướng, mơ-men Mơđnhỏ và ảnh hưởng của nĩ đến tính ổn định khơng lớn.Mơ-men này cĩ ý nghĩa chủ yếu là làm cho các bánh xe dẫn hướng tự động quay về vị trí trung gian, sau khi thực hiện quay vịng.
Khi quay vịng bánh xe dẫn hướng, mơ-men ổn định Mơđsẽ chống lại sự quay vịng, vì vậy cần phải tăng thêm lực tác dụng lên vành tay lái.Tuy nhiên, nhờ độ nghiêng ngang của trụ đứng mà mơ-men do phản lực tiếp tuyến của đất tác dụng lên bánh xe sẽ giảm xuống vì cánh tay địn bn của nĩ được giảm đi.
Trị số của gĩc nghiêng ngang của trụ đứng ở các ơtơ hiện nay thường dao động trong giới hạn 6÷120.
b.Trụ đứng đặt nghiêng một gĩcγ trong mặt phẳng thẳng đứng dọc xe
Hình 4-12. Ổn định của bánh xe dẫn hướng nhờ gĩc nghiêng γ của trụ đứng
Ngồi gĩc nghiêng ngangβ, trụ đứng cịn được đặt nghiêng về phía sau so với chiều chuyển động tiến của xe một gĩcγ (hình 4-12).
Gĩc nghiêngγ của trụ đứng cũng cĩ tác dụng làm ổn định vị trí trung gian của bánh xe dẫn hướng.
Dưới tác dụng của lực ly tâm khi xe vào vịng, lực giĩ theo phương ngang hoặc thành phần bên của trọng lực khi xe chạy trên mặt đường nghiêng, ở khu vực tiếp của các bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện các phản lực bên Y.
Do trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau tạo một gĩc γ nên phản lực bên Y của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc O một mơ-men ổn định:
Mơđ=Y.c
Mơ-men này cĩ xu hướng làm quay bánh xe trở về vị trí trung gian ban đầu khi nĩ bị lệch khỏi vị trí này.
Vì c = rk.sinγ nên mơ-men ổn định cĩ thể viết dưới dạng như sau: Mơđ= Y.rk.sinγ
Khi quay vịng, người lái phải tạo ra một lực để khắc phục mơ-men này, vì vậy gĩc nghiêng nay thường khơng lớn lắm.Trị số của gĩc γ đối với ơtơ hiện nay là 0÷50.Mơ-men ổn định Mơđ khơng phụ thuộc vào gĩc quay vịng của các bánh xe dẫn hướng.