Được sinh ra bởi cha đẻ là tay đua người Thuỵ Sỹ Fritz W. Egli – một chuyên gia về khung xe và động cơ.
Với thiết kế khung sườn loại này, toàn bộ phần lốc máy sẽ được kết nối và câu đỡ bởi một trục nằm ngang lớn hình ống trụ vơ lớn có đường kính từ 8 – 12cm. Một số trường hợp phần ống trụ lớn này có thể được đặt chế để trở thành khoan chứa xăng của xe.
24
Hình 2.12 Khung xe máy đúc nhơm deltabox dạng 1
Được trình làng khi Yamaha giới thiệu chiếc RZR 750 RR, khung nhôm đúc deltabox nguyên bản là loại khung được đúc nhôm liền nguyên khối thành khung ơm sát lốc máy, bên trong có ngàm cố định máy vào khung bằng ốc vít.
Với loại khung này, lốc máy và khung tạo thành một khối duy nhất vững chắc gắn trực tiếp vào tay lái của xe.
Deltabox thường được dùng cho các xe thể thao. Đây sẽ không phải là sản phẩm yêu thích của các tín đồ naked-bike hay custom.
+ Khung đúc nhơm Deltabox (dạng 2)
Hình 2.13 Khung xe máy đúc nhôm deltabox dạng 2
Nguyên lý bắc cầu loại khung nhôm deltabox thứ hai cũng được đúc nguyên tấm nhưng khối đúc lại có cấu trúc chữ Z tam giác cân theo nguyên lý bắc cầu để không hao tốn nguyên liệu đúc làm xe nhẹ hơn nhưng vẫn đạt độ vững chắc rất cao. Khung kim cương (lưới mắt cáo).
25
Hình 2.14 Khung xe máy kim cương (mắt cáo)
Loại khung này vô cùng tiết kiệm vật liệu nhưng lại đạt được độ cứng cao thường thấy ở các khung xe Ducati Monster.
Sử dụng nguyên lý kết nối của các phân tử Cacbon trong tinh thể kim cương, những thanh ống thép , titan hay nhôm được hàn hoặc bắt vít theo dạng lưới mắt cáo tạo thành.
Sau khi tham khảo các tài liệu trên mạng thì bọn em quyết định chọn khung máy giá đỡ đơn vì nó tiết kiệm chi phí dễ cải tạo chỉnh sửa thành xe máy điện của chúng em.
2.3.1.2. Thiết kế
Sau khi tham khảo một số khung trên mạng thì bọn em chọn sử dụng khung của xe Win100 để sử dụng làm khung xe cho phần đồ án của chúng em
26
Sau khi đo đạc trên khung xe thực tế chúng em đã mô phỏng lại và chỉnh sửa lại trên phần mềm SolidWorks để không xảy ra sai sót gì khi làm thực tế trên trên khung nguyên mẫu.
Hình 2.16 Hình ảnh vẽ lại trên phần mềm SolidWorks
Khung xe đã được chỉnh sửa đi ở một số bộ phận để đáp ứng nhu cầu làm đồ án của bọn em. Nhóm em đã cắt bỏ phần chống đứng và bỏ vị trị đặt hộp ắc quy của xe mở rộng bụng ra để làm vị trí để pin nhiên liệu to hơn đáp ứng được nhu cầu sử dụng xe trong một khoảng thời gian dài mà không cần tiếp nhiên liệu, bọn em cũng cắt bỏ đi pát đặt sạc ắc quy theo xe và hàn bốn miếng thép lớn và khoan lỗ để có thể sử dụng làm nơi đặt sạc pin nhiên liệu.
Để có khung xe khơng bị quá yếu do đã cắt bớt một phần lớn phôi để làm nơi đặt pin nhiên liệu vì vậy nhóm em đã hàn thêm hai thanh sắt đặt lớn để làm giá đỡ pin nhiên liệu và cũng góp phần là một phần khung giúp chống đỡ xe trong quá trình hoạt động.
Nhóm em cịn hàn thêm một tấm lưới nhằm tránh việc khi lưu thơng sẽ có sỏi đá bay vào trong lồng để pin nhiên liệu gây hỏng pin nhiên liệu.
Để gia cố thêm nhóm em cũng đã làm một bộ ba ống sắt hình chữ nhật làm nơi để pin nhiên liệu và làm bụng dưới của xe tránh trường hợp xe chạy qua vật cản bị cấn ở bụng dưới làm vỡ pin nhiên liệu.
27
Hình 2.17 Khung sườn sau khi cải tạo và chi tiết bộ phận cải tạo
Hình 2.18 Khung sườn các chi tiết cải tạo
Sau khi xong phần khung sườn nhóm em quyết định bộ phận tiếp theo sẽ là bộ phận đầu xe gồm bộ giảm xóc trước, bộ chảng ba dưới/trên, bánh trước, ghi đông,…
2.3.2 Lựa chọn và thiết kế phần đầu xe
Ở đầu xe quan trọng là phần giảm xóc của xe một bộ phận giúp tăng độ êm ái, giúp cho người lái không bị ảnh hưởng nhiều khi xe vượt chướng ngại vật trên đường và không bị mệt mỏi khi chạy một quảng đường dài. Trên thị trường hiện
28
nay có rất nhiều loại phuộc dùng để trang bị trên các dòng xe dưới đây là một số thông tin cơ bản của chúng.
2.3.2.1 Lựa chọn
- Phuộc là từ gốc tiếng Anh gọi là Fork, tiếng Pháp gọi là Fourche. Người Việt mình nói trại thành Phuộc vì phát âm tương đồng, ngồi ra cịn gọi là giảm xóc. Phuộc nhún hiện nay không chỉ là một bộ phận không thể thiếu trên xe mà còn mang lại yếu tố thẩm mỹ cho xe.
Hình 2.19 Phuộc trên xe máy
Cấu tạo của phuộc nhún:
Cấu tạo của các mẫu phuộc phổ biến hiện nay bao gồm các chi tiết như: - Ống phuộc;
- Lò xo; - Ty phuộc; - Dầu giảm chấn;
- Cao su bảo vệ ty phuộc (tùy hãng sản xuất có thể có hoặc khơng). Cách hoạt động của phuộc:
Tuy có nhiều loại phuộc và thiết kế khác nhau (sẽ trình bày ở phần dưới) nhưng tất cả đều tuân thủ theo quy trình hoạt động đồng nhất. Khi có va chạm của bánh xe với chướng ngại vật như: Ổ gà, đá to, đá dăm nhiều… khi đó sẽ sản sinh ra lực tác động trực tiếp lên ty phuộc nối với bánh xe và ty phuộc sẽ được chuyển lực đó qua
29
bộ phận giảm xóc tức lị xo phuộc và dầu giảm chấn, như thế người điều khiển sẽ không bị ảnh hưởng nhiều bởi tác động này.
Nhờ có phuộc mà phần tay lái (ghi-đông) sẽ dễ dàng điều khiển hơn khi gặp chướng ngại và người điều khiển sẽ bớt mỏi tay, vai hơn khi lái xe trên những đoạn đường dài.
Hình 2.20 Thiết kế cơ bản của phuộc
Với cấu tạo phuộc đã đề cập như trên, các bộ phận được kết hợp với nhau nhằm mục đích mang lại hiệu quả giảm chấn tốt nhất cho xe. Khi nhìn bên ngồi bạn chỉ thấy được ống phuộc và ti phuộc , cao su bảo vệ phuộc. Những thứ bạn khơng nhìn thấy đó là lị xo phuộc và dầu phuộc được bố trí bên trong.
Giả sử khi xe chạy trên đường cán phải 1 viên đá, khi đó bánh xe tác dụng lực lên hệ thống nhún. Lúc này ở bộ phận giảm dao động dầu chảy nhanh từ khoang 1 sang 2 qua tiết diện lớn, nên lò xo nén nhanh dẫn đến rung động bị hấp thụ.
Khi bánh xe đang nằm trên hòn đá, lò xo dùng lực đàn hồi bật trở lại, lúc này ở bộ phận giảm dao động dầu chảy ngược từ khoang 2 sang khoang 1, nhưng tiết diện chảy từ khoang 2 sang 1 nhỏ nên dầu chảy chậm, lò xo giản ra từ từ nên xe không bị “bật nảy”.
Vai trò của phuộc trên xe:
Phuộc là một bộ phận nối kết giữa bánh trước và chảng ba xe máy (càng trước) có tác dụng giúp hạn chế tối đa sự dằn xóc của phần cổ xe khi đi trên những con đường xấu. Nhờ có phuộc trước mà phần tay lái (ghi-đông) sẽ dễ dàng điều khiển
30
hơn khi gặp chướng ngại và người điều khiển sẽ bớt mỏi tay, vai hơn khi lái xe trên những đoạn đường dài.
Các loại phuộc xe máy:
Từ thời lịch sử của xe motor đến nay đã có rất nhiều loại phuộc được ứng dụng. Mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng cũng như nét đẹp thẩm mỹ riêng.
Thông dụng nhất hiện nay vẫn là 2 loại: Phuộc lồng & Phuộc hành trình ngược. Phuộc lồng (Telescopic):
Phuộc lồng sử dụng ống phuộc, bên trong có chứa những chi tiết như lò xo, ty phuộc và dầu giảm chấn nhằm giúp triệt tiêu tối đa lực chấn động từ bánh trước lên tay lái.
Hình 2.21 Cấu tạo Phuộc lồng
Phuộc lồng là thông dụng nhất hiện nay được sử dụng trong hầu hết các dòng xe thương mại.
Tùy thuộc vào nhà sản xuất mà loại phuộc này có hoặc khơng có phần cao su bao bọc. Phần cao su này mục đích là để chống bụi bẩn có thể làm xước ty phuộc (điển hình như phuộc của hay Bonus 125).
Ưu điểm của loại phuộc lồng: – Dễ thiết kế, lắp ráp và giá rẻ. – Nhẹ hơn các loại phuộc cũ.
– Nhìn sạch sẽ và dễ cân chỉnh cho phù hợp với mục đích của người sử dụng hơn. Nhược điểm của phuộc lồng:
31
– Một số loại phuộc khơng có ống cao su bảo vệ nên thường dẫn đến tình trạng xước ty, rỗ ty phuộc.
– Xì dầu thủy lực bên trong ống phuộc qua ron/gioăng (joint) nếu lực nén quá mạnh.
– Dễ cong ty khi có va chạm (lực tương đối mạnh). – Ít có cảm giác hơn các phuộc khác khi xảy ra hỏng hóc. Phuộc hành trình ngược (Upside down):
Phuộc hành trình ngược Upside down là loại phuộc được thiết kế với phần trụ nằm phía trên, được siết chặt vào phần chảng ba và phần ống phuộc (chi tiết trượt) thì được cố định vào lốp trước.
Hình 2.22 Phuộc hành trình ngược Upside down
Trên một số xe thể thao hiện đại, hầu hết các xe địa hình (off-road) thì hệ thống này bị đảo ngược lại (tức là phần ống phuộc được cố định vào chảng ba và phần trụ được cố định vào lốp trước) và được gọi là “phuộc hành trình ngược” hay phuộc upside-down (gọi tắt là USD).
Ưu điểm của phuộc hành trình ngược:
– Làm giảm trọng lượng của phuộc (do được đảo ngược nên các thành phần bên trong phuộc được thay thế bằng những loại vật liệu nhẹ hơn thông thường)
32
– Làm tăng độ êm ái, đàn hồi của phuộc khi có lực tác động (khi đảo ngược hành trình phuộc thì lực tác động từ bánh trước lên phuộc ít hơn và lực từ chảng ba xuống phuộc nhiều hơn làm cho hành trình của phuộc dài hơn nên sẽ êm ái hơn). Nhược điểm của phuộc hành trình ngược:
– Tuy nhiên, kiểu phuộc này cũng có nhược điểm là dễ bị vỡ ống chứa dầu hoặc bị rị (xì) dầu thủy lực trong ống chứa ra ron/gioăng (joint).
Theo ghi nhận thì chiếc xe đầu tiên được áp dụng hệ thống phuộc lồng với dầu thủy lực này là BMW R12 và R17 được xuất xưởng vào 1935. Mặc dù hệ thống phuộc lồng nhưng khơng có sử dụng dầu thủy lực được áp dụng trên xe máy vào năm 1908 bởi một hãng xe của Anh và 1934 bởi hãng xe của Đan Mạch nhưng cả 2 lại khơng được ghi nhận vì hệ thống phuộc này chưa hoàn chỉnh.
Phuộc nhíp (Trailling Link):
Hình 2.23 Cấu tạo Phuộc nhíp trailling link
Phuộc nhíp là loại phuộc đặc biệt sử dụng hệ thống nhún đàn hồi như của các loại xe tải hiện nay là lá nhíp sắt. Từ bánh trước, thông qua một khớp các đăng, lực va đập khi qua chướng ngại vật sẽ được truyền tải một phần nhỏ vào càng trước còn lại sẽ truyền lên trục nối với nhíp theo phương thẳng đứng và nhíp sẽ có nhiệm vụ triệt tiêu phần lớn lực này giúp cho người sử dụng có thể điều khiển dễ dàng hơn.
33 – Đơn giản.
– Rẻ tiền.
– Dễ sửa chữa và thiết kế. – Độ bền cao.
Nhược điểm của phuộc nhíp Trailling Link: – Không hiệu quả khi gặp lực tác động lớn.
– Giảm tuổi thọ phuộc và chức năng giảm xóc cũng giảm đi nhiều nếu đi vào đường xấu.
Chính vì những nhược điểm này nên loại phuộc này hiếm được sử dụng. Chính mẫu phuộc giúp cho hãng Indian Motocycle – Mỹ trở nên nổi tiếng và trở thành đặc trưng riêng của họ. Những mẫu xe máy đầu tiên của BMW cũng áp dụng loại phuộc này.
Phuộc giò gà (Leading Link):
Phuộc giị gà là loại phuộc có chảng ba được liên kết với bánh trước thông qua một thanh nối (link) và một khớp có thể xoay được (pivot point). Trên chảng ba cũng có một chốt dùng để gắn bộ phận giảm xóc, đầu cịn lại của bộ phận giảm xóc được gắn trực tiếp vào bánh trước.
34
Khi có va chạm với chướng ngại vật, lực tác động trực tiếp lên thanh nối và sẽ được chuyển qua bộ phận giảm xóc và như thế người điều khiển sẽ không bị ảnh hưởng nhiều bởi tác động này.
Hình 2.25 Phuộc giị gà leading link
Ưu điểm của phuộc giò gà Leading Link: – Rẻ tiền.
– Hiệu quả cao ở ngay cả những tác động nhỏ.
– Dễ nhận biết khi xảy ra hư hỏng nhằm tránh hậu quả đáng tiếc cho người sử dụng.
Nhược điểm của phuộc giò gà Leading Link: – Độ bền kém khi gặp những tác động lớn.
– Khi đi qua những con đường có bề mặt dốc dễ bị mất ổn định.
Tóm lại, phuộc giị gà là loại phuộc tuyệt vời khi đi trong thành phố nhưng lại không nên sử dụng để đi việt dã.
35
Phuộc lò xo là một dạng phuộc đàn anh cuộc phuộc giò gà. Dạng phuộc này khơng có hệ thống nhún (ống ty, lị xo) đặt trong vỏ phuộc nhưng nó được đưa hẳn ra bên ngoài chảng ba (càng trước). Dạng phuộc này được sử dụng trên các mẫu xe cổ điển hoặc chopper.
Hình 2.26 Cấu tạo phuộc lị xo Springer
Tuy nhiên ngày nay mẫu phuộc này cũng được áp dụng trên phiên bản Softtail Springer của Harley Davidson.
Đây là kiểu phuộc với hệ thống nhún đặc biệt được đặt gần chảng ba (càng trước) hoặc lồng vào trục giữa chảng ba và song song với 2 chân trụ của bánh trước. Khớp bản lề ở bánh trước có nhiệm vụ nối bánh trước với phuộc và đôi chân trụ.
Ngoài ra, nhiệm vụ chính của khớp này chính là truyền tải chấn động khi va chạm với chướng ngại vật lên phuộc trước khi chân trụ bị tác động.
Ưu điểm của phuộc lò xo Springer: – Rẻ tiền.
36
– Dễ nhận biết khi xảy ra hư hỏng nhằm tránh hậu quả đáng tiếc cho người sử dụng.
Nhược điểm của phuộc lò xo Springer: – Độ bền kém khi gặp những tác động lớn.
– Khi đi qua những con đường có bề mặt dốc dễ bị mất ổn định. Phuộc Earles:
Phuộc Earles – được lấy tên theo người sáng chế – là một ví dụ về sự đa dạng của kiểu phuộc sử dụng dẫn động trước (phuộc giò gà cũng là một dạng dẫn động trước).
Phuộc Earles được phát mình vào năm 1953 bởi một người anh tên Ernest Earles với hệ thống nhún – kiểu phuộc lồng – được gắn vào gần trục của bánh trước.
Hình 2.27 Cấu tạo cơ bản Phuộc Earles
Khi thắng gấp, khung phuộc tạo thành một thế tam giác cân, tất cả các lực đều dồn lên phuộc và đi theo phương xuống mặt đất – điều này không thể thực hiện được trên phuộc lồng – tạo ra sự an toàn cao cho người điều khiển.
37
Khá nhiều hãng xe đã áp dụng kiểu phuộc này cho các mẫu xe đua của mình vào năm 1953 như MV Agusta, BMW. Ngoài ra, mẫu thiết kế này cũng được nhiều hãng xe áp dụng lên các kiểu xe chuyên dụng đi đường trường hoặc địa hình như Douglas motorcycle. Từ 1955 đến 1969, BMW đặc biệt chỉ sử dụng kiểu phuộc này trên các dịng xe của mình.
Hình 2.28 Thiết kế phuộc Earles trên BMW
Ưu điểm của phuộc Earles:
- An tồn hơn khi bóp phanh hoặc gặp chướng ngại vật. - An toàn khi cua gấp, đặc biệt cho xe sidercar.
Nhược điểm của phuộc Earles: - Làm giảm độ bám của bánh trước. Phuộc xà nhà (Girder):
Phuộc Girder là một trong những loại phuộc đầu tiên cho xe máy, bao gồm một cặp trục thẳng nối liền với chảng ba bằng một khớp liên kết có thể xoay được cịn lị xo được đặt vào trục giữa của chảng ba.
38
Khi có va chạm, lực tác động sẽ dồn lên 2 chân trụ phía trước, đẩy 2 chân này theo hướng lên trên và nén lò xo nằm trên trục giữa của chảng ba lại nhằm làm giảm sự tác động của lực va đập.
Phuộc tay đòn xa (Telelever):
Phuộc tay địn xa có tên gốc là Saxon-Motodd nhưng được BMW ưu ái gọi riêng thành một tên khác là Telelever. Nó có một cánh tay đòn (swingarm) rời gắn