- Hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi
5. Phương pháp nghiên cứu
1.4.2.2. Góc nghiêng dọc (góc caster)
Khái niệm:
Góc caster là góc nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trục xoay đứng. Góc caster được xác định bằng góc nghiêng giữa trục xoay đứng và đường thẳng đứng, nhìn từ cạnh xe. Khi trục xoay đứng nghiêng về phía sau thì được gọi là “góc caster dương”, còn trục nghiêng về phía trước thì được gọi là “góc caster âm”.
Khoảng cách từ giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng và mặt đường đến tâm tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường được gọi là “khoảng caster” của trục quay đứng. Góc caster có ảnh hưởng đến độ ổn định khi xe chạy trên đường thẳng, còn khoảng caster thì ảnh hưởng đến tính năng hồi vị bánh xe sau khi chạy xe trên đường vòng. Với bánh xe có góc caster dương lớn thì độ ổn định trên đường thẳng tăng lên, nhưng lại khó chạy trên đường vòng.
Hình 1.17. Góc caster dương và âm A- Góc nghiêng dọc caster dương B- Góc nghiêng dọc caster âm
* Ảnh hưởng của góc caster
+ Ổn định chạy thẳng: Đối với những xe có góc caster dương, 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 dương 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.
+ Làm tăng khả năng quay trở lại của hai bánh xe dẫn hướng: bánh xe có góc caster dương thì giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng với mặt đường sẽ nằm phía trước tâm điển tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường. Vì lốp xe được kéo về phía trước nên lực kéo này sẽ lấn át các lực có xu hướng làm cho bánh xe mất ổn định, giữ cho bánh xe chạy ổn định theo đường thẳng.
Khi bánh xe được chuyển hướng sang một bên (do lái hoặc do trở ngại khi chạy trên đường thẳng) thì sẽ phát sinh các lực bên F2 và F’2. Những lực bên này có tác dụng làm quay trục xoay đứng (nhờ có khoảng caster) và có xu hướng hồi vị bánh xe về vị trí ban đầu của nó (lực hồi vị T và T’). Vào lúc này, với cùng một lực bên như nhau, nếu khoảng caster lớn, lực hồi vị bánh xe cũng lớn.Vì vậy, khoảng caster càng lớn thì độ ổn định trên đường thẳng và lực hồi vị càng lớn.
+ Góc caster dương đến bánh xe và thân xe: Với góc caster dương cho cả hai bánh xe trước, thân sẽ dạt ra ngoài khúc quanh.
Đối với trường hợp caster dương, khi lái xe về bên phải, bên trái của xe xụm xuống trong lúc mé bên phải của xe lại nhấc lên cao làm cho xe dạt ra ngoài vòng quay. Đặc tính này không làm thoả mãn được sự an toàn củaxe khi qua đoạn đường cong, vì nó cộng hưởng thêm lực ly tâm rất dễ lật xe.
+ Góc caster âm đến bánh xe và thân xe: Nếu cả hai bánh trước đều có góc caster âm thì thân xe sẽ dạt vào phía trong vòng quay. Đối với trường hợp nghiêng dọc âm, khi lái xe về bên phải, bên trái của xe được nâng lên trong lúc mé bên phải của xe xụm
xuống. Có nghĩa là thân xe dạt vào phía trong của vòng quay, động tác này chống trả lại với lực ly tâm muốn đẩy xe ra ngoài của vòng quay.
Kiểu thiết kế này tạo được an toàn cho xe khi vòng qua một khúc quanh với vận tốc lớn, nhất là với ôtô đua cao tốc.