Tổng quan về cơ cấu lái ô tô

Chia sẻ: Nguyen Quan | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

174
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tổng quan về cơ cấu lái Bánh xe tạo ra góc trượt, do đó lực ma sát sẽ ngược với lực ly tâm sao cho chi ếc xe tiếp tục cua mà Có được cơ cấu lái cân bằng hoàn hảo không phải là một đi

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tổng quan về cơ cấu lái ô tô

Tổng quan về cơ cấu lái Bánh xe tạo ra góc trượt, do đó lực ma sát sẽ ngược với lực ly tâm sao cho chi ếc xe tiếp tục cua mà Có được cơ cấu lái cân bằng hoàn hảo không phải là một đi ều dễ dàng vì nó thường bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố như phân phối trọng lượng, hệ thống treo hay độ cứng của khung gầm. Cơ cấu lái bất cân bằng do sự phân phối trọng lượng trước - sau Khi một chiếc xe ôm cua, trọng lực trung tâm (CG) của nó sẽ b ị l ực ly tâm chi ph ối. Bánh xe tạo ra góc trượt, do đó lực ma sát sẽ ngược với lực ly tâm sao cho chi ếc xe tiếp tục cua mà không bị trượt. Nếu chiếc xe dồn trọng lượng về phía trước có nghĩa là CG gần với đ ầu xe thì hi ển nhiên bánh trước sẽ chiếm phần lớn lực ly tâm. Vì vậy, chúng ph ải tạo ra góc tr ượt và lực ma sát lớn hơn để “đối đầu” với lực ly tâm. Kết quả là các góc trượt của bánh tr ước sẽ vượt quá bánh sau dẫn đến hiện tượng thiếu lái. Trái lại, loại xe dồn trọng lượng về phía sau sở hữu góc trượt ở đuôi l ớn h ơn và gây ra hiện tượng thừa lái. Tương tự như vậy, chúng ta cũng có thể tìm đ ược m ột chi ếc xe cân bằng 50/50 với cơ cấu lái cân bằng. Đây là cơ cấu lái t ối ưu nhất. Trong tr ường hợp này, chúng ta bỏ qua hiện tượng thừa lái vì không đi ều khi ển đ ược nh ư trong dòng xe dẫn động cầu sau. Loại xe dẫn động cầu sau, động cơ đặt trước (FR) là đối tượng dễ phân ph ối tr ọng lượng trước/sau 50/50 nhất. Loại xe dẫn động cầu sau, động cơ đặt giữa (MR) thường dồn trọng l ượng v ề phía sau với tỷ số 40/60 không được đánh giá cao trong trường hợp này. Tuy nhiên, c ần nh ớ rằng phản ứng lái linh hoạt, cảm giác lái và trạng thái cân bằng có ý nghĩa r ất quan trọng. Loại xe dẫn động cầu trước, động cơ đặt trước (FF) bị đánh giá rất th ấp về mặt phân phối trọng lượng cân bằng. Khi tất cả bộ phận cơ khí nặng nề như động cơ, h ệ dẫn
động, bộ vi sai đều nằm trên đầu xe, đương nhiên trục trước sẽ phải chi ếm 2/3 tr ọng lượng. Điều này dẫn đến hiện tượng thiếu lái trầm trọng. Ngoài tình trạng thi ếu lái do cấu hình dẫn động cầu trước gây ra, hậu quả còn nghiêm trọng hơn nữa. Từ đó, n ảy sinh nhu cầu cải tiến hệ thống treo và cơ cấu lái để bù lại. Đối với một số mẫu xe, chúng ta cần phải cân nhắc thật kỹ trước khi l ựa ch ọn. Ví d ụ điển hình là chiếc Alfa GTV trang bị cơ cấu lái 2,2 cực nh ạy đ ể đ ối phó v ới hiện t ượng thiếu lái đồng thời ngốn rất nhiều công sức của người sử dụng trong quá trình đi ều khiển. Nếu tay lái trợ lực được cải thiện, cảm giác lái sẽ gi ảm hẳn đi. H ệ th ống treo đa liên kết cũng là một lựa chọn lý tưởng để bù tình trạng thi ếu lái vì c ấu t ạo c ủa nó có thể độ lại so với hệ thống treo thanh giằng MacPherson nguyên bản. Một vấn đề rắc rối khác liên quan đến chiếc Alfa động cơ V6 3.0 lit là ph ần đầu xe nặng nề làm nảy sinh nhiều hạn chế trong quá trình điều khiển so với phiên b ản 2.0 r ẻ và chậm hơn gây đau đầu cho bộ phận marketing. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng cái gì cũng có ngoại lệ đặc bi ệt là khi toàn b ộ dòng xe s ản xuất hàng loạt đều bị hạn chế bởi nhiều yếu tố như đóng gói, yêu cầu tinh ch ỉnh, chi phí… Cùng sở hữu những hạn chế tương tự nhưng Alfa 156 thậm chí còn đi kèm c ơ cấu lái linh hoạt hơn cả “đồng nghiệp yểu mệnh” BMW 3-Series. Mặc dù gần đây r ất nhi ều chiếc sedan hạng nhỏ, thể thao và hạng sang dẫn động cầu sau được h ồi sinh nh ưng FF vẫn là lựa chọn phổ biến cho các hãng xe eo hẹp ngân qu ỹ nh ờ l ợi thế chi phí th ấp và tiết kiệm không gian. Cơ cấu lái bất cân bằng do hệ thống treo Như đã nói, hệ thống treo có thể ảnh hưởng rất lớn đến cơ cấu lái. Thông th ường, h ệ thống treo được tận dụng để bù xu hướng lái không theo ý muốn do tình tr ạng phân phối trọng lượng bất cân bằng và FWD/RWD. Góc cam - yếu tốc quyết định thiếu lái và thừa lái Hiện tượng bánh xe không vuông góc với mặt đường g ọi là cong, nghiêng v ề gi ữa xe là cong âm và nghiêng ra ngoài là cong dương.
Khi bị cong dương do tính co giãn của lốp, bánh xe s ẽ bi ến d ạng gi ống hình đáy nón. Nó sẽ có xu hướng xoay xung quanh đỉnh nón. Hiện nay, bánh xe th ường đ ược s ản xuất sao cho tránh nghiêng về giữa xe. Nếu cả bánh trái và phải đều bị cong dương (nghĩa là chúng nghiêng theo h ướng đ ối nhau) thì cơ cấu lái sẽ ngừng lại để chiếc xe duy trì trạng thái chạy trên đ ường th ẳng. Nếu rẽ vào góc cua, hệ thống phân phối trọng lượng sẽ dồn t ải lên bánh ngoài nhi ều hơn bánh trong để xu hướng lái gây ảnh hưởng lớn đến xe. Khi bánh ngoài cong d ương cố gắng lái chiếc xe ra khỏi góc, hiện tượng thiếu lái sẽ nảy sinh. Ng ược lại, n ếu cả hai bánh đều bị cong âm, chiếc xe sẽ rơi vào tình trạng th ừa lái. Đối với loại xe FF, các nhà sản xuất thường trang bị thêm góc cam âm cho bánh tr ước để giảm thiếu lái. Tương tự, góc cam dương được ứng dụng cho nh ững chi ếc 911 t ải sau. Góc cam dương/âm đóng vai trò rất quan trọng nhưng chẳng ai mu ốn góc cam b ị thay đổi khi bánh bị xóc hoặc thân xe lăn vào cua nếu không cơ cấu lái xe s ẽ tr ở nên khó điều khiển. Do đó, mọi người thường nghiêng về loại hệ thống treo có góc cam thay đổi dưới mọi điều kiện. Hệ thống treo đòn chữ A kép với chiều dài bất cân đ ối và đòn chữ A kép bất song song thường được coi là hai lựa chọn hoàn hảo nhất. Đó là lý do t ại sao từ những chiếc xe thể thao tới Công thức 1 đều sử dụng loại hệ thống treo k ể trên. Cảm giác, phản ứng cũng như hoạt động tự điều hướng là một ch ức năng c ủa góc lăn, lái và nghiêng giảm xóc. Phản ứng lái và mất cân bằng mômen lái Cơ cấu lái phải mang đến cảm giác cho người lái để họ cảm nhận đ ược nh ững gì đang diễn ra khi đạt đến giới hạn cua của bánh xe. Ngoài ra, nó còn ph ải th ực hi ện m ột s ố hoạt động tự điều hướng nhưng không được quá mạnh để tránh gây ra c ảm giác mệt nhọc hoặc mất độ nhạy. Cảm giác, phản ứng cũng như hoạt động tự điều h ướng là một chức năng của góc lăn, lái và nghiêng giảm xóc. Mặt tiết diện D (steering offset: khoảng cách gi ữa trục tâm l ốp xe v ới tr ục bánh) càng
lớn thì nỗ lực tự điều hướng càng phát sinh nhiều t ương t ự như mối quan hệ gi ữa góc lăn và hoạt động tự điều hướng. Nếu chiếc xe dẫn động cầu trước, D sẽ gây ra hiện tượng mất cân bằng mô men lái (torque steer). Nguyên nhân là do lực kéo đẩy vùng tiếp xúc c ủa bánh tr ước v ề phía trước khiến chúng xoay xung quanh trục chính chiếu xu ống mặt đ ường. Torque steer là tích của D và lực kéo. Do đó, lượng torque steer sẽ t ỷ lệ với bán kính lái D. Cách gi ải quyết tình trạng torque steer là tạo thêm độ nghiêng cho tr ục chính đ ể gi ảm D. Điều này rất dễ thực hiện trong hệ thống treo đòn chữ A kép trái ng ược v ới h ệ th ống treo thanh giằng MacPherson dùng trục chính nh ư lò xo và gi ảm xóc. N ếu tr ục chính nghiêng quá mức sẽ tạo ra lực bên lớn truyền qua lò xo/giảm xóc t ới thân xe, t ừ đó d ẫn đến hiện tượng rung và bất cân bằng. Vì vậy, có thể nói hệ thống treo thanh giằng MacPherson không thích h ợp cho lo ại xe dẫn động cầu trước với động cơ công suất lớn điển hình như Alfa Romeo 164. Ch ẳng có gì ngạc nhiên khi “hậu duệ” 166 đã đổi sang sử dụng hệ thống treo đòn ch ữ A kép phía trước. So với hệ thống treo thanh giằng MacPherson, h ệ th ống treo đòn ch ữ A kép d ễ t ạo đ ộ nghiêng cho trục chính hơn để giảm bán kính lái D. Độ cứng khung gầm Phương thức cuối cùng để cải thiện khả năng điều khiển cho xe là gia c ố khung g ầm. Từ cuối những năm 1980, chúng ta thấy rằng độ cứng của khung g ầm trang b ị cho lo ại xe mới đã được tăng lên đáng kể. Mỗi khi một chiếc xe mới ra đ ời, nhà sản xu ất đ ều phải cam đoan đã tăng độ cứng xoắn lên ít nhất 20%. Nguyên nhân m ột ph ần là do những yêu cầu khắt khe trong việc bảo vệ người sử dụng khi xảy ra va chạm. Phần khác là do nhu cầu nâng cao khả năng điều khiển. Một chiếc xe sở hữu bộ khung gầm yếu rất dễ bị cong và méo mó do tác đ ộng c ủa l ực. Nếu trang bị lò xo và bộ doãn xung cứng chắc cho hệ thống treo, hi ện t ượng xóc xẽ được truyền trực tiếp tới khung gầm. Khung gầm yếu sẽ bị méo mó và b ẻ cong gây
biến dạng cho hệ thống treo, tạo ra cơ cấu lái bất cân bằng cũng nh ư nh ững tác đ ộng bên vốn không phải là “đối tượng” cần giải quyết của hệ thống treo nguyên b ản. Do đó, một bộ khung gầm yếu phải đi kèm với lò xo và bộ doãn xung m ềm d ẻo. Để cải thiện khả năng điều khiển cho xe, nên sử dụng loại lò xo và doãn xung c ứng rắn miễn là thoải mái trong quá trình lái. Vì vậy, cần trang b ị cho xe b ộ khung g ầm r ắn chắc kết hợp với hệ thống treo chắc chắn để tránh tình trạng b ị cong ho ặc méo.