(News.oto-hui.com) – Sự tiện nghi, an toàn và ổn định của một chiếc xe luôn được đề cao bên cạnh vấn đề công suất. Hệ thống an toàn ổn định đã ngày càng được củng cố và tối ưu. Tuy nhiên một vấn đề cố hữu khi di chuyển mà nhiều người thường lo lắng đó là lật xe. Vì sao hiện tượng lật xe có thể xảy ra? Các yếu tố nào đã tác động lên nó dưới cái nhìn về động lực học của xe khi di chuyển.
Khi xe di chuyển ta không thể lường trước được chuyện gì có thể xảy ra. Tai nạn giao thông có thể là tình huống chủ quan hoặc khách quan đối với người tài xế và chiếc xe của họ. Và hiện tượng lật xe là một trong số đó. Những tai nạn thường sẽ để lại hậu quả vô cùng nghiêm trọng liên quan đến người và tài sản.
Có 2 kiểu lật xe:
- Lật dọc: là hiện tượng xe bị lật ngửa theo chiều dọc xe có thể là từ mui xe lật ngửa về sau hoặc cũng có thể từ đuôi xe lật về phía trước. Hiện tượng này xảy ra đa phần khi xe di chuyển với tốc độ cao và xảy ra va chạm phía trước hoặc phía sau. Khả năng xảy ra va chạm dọc là không cao và ít xảy ra trong thực tế.
- Lật ngang: có khả năng xuất hiện nhiều hơn so với hiện tượng lật dọc. Khi xe bị lật ngang, các bánh xe cùng một phía thường bị nhấc bổng lên khỏi mặt đường. Và gần như toàn bộ trọng tâm của xe lật về một bên gây ra hiện tượng lật ngang.
Trong thực tế khi xe di chuyển sẽ không có sự phân biệt rõ ràng giữa nguyên nhân gây ra hai hiện tượng lật dọc và lật ngang do nhiều yếu tố tác động lên chiếc xe khi di chuyển như vận tốc xe, tải trọng của xe, điều kiện mặt đường, độ dốc mặt đường… Do đó sẽ rất khó mà xác định xe bị lật do nguyên nhân gì. Nhưng trong việc tính toán động lực học của xe, có hai vấn đề chính gây ra hiện tượng lật lật xe.
1. Vấn đề về kỹ thuật của xe:
Các yếu tố liên quan đến kỹ thuật như chiều dài cơ sở, chiều rộng cơ sở, chiều cao trọng tâm – Các thông số hình học của xe và độ lệch lái, góc đặt bánh xe…sẽ ảnh hưởng đến sự lật của xe, nghe rằng vấn đề này rất phi lý, vì khi một chiếc xe khi xuất xưởng đã được tính toán và hoàn thiện rất chi li – Nhưng điều đó là có thể xảy ra.
a. Cấu tạo khung thân vỏ xe:
Hiện tượng lật xe thường xảy ra khi xe chạy tốc độ cao hoặc phanh gấp, trong điều kiện đường có độ dốc, độ nghiêng hay trơn trượt. Các nguyên nhân trên đều có điểm chung đó là trọng tâm xe sẽ thường mất ổn định – trọng tâm xe bị dồn về một cầu dẫn động hoặc một bên xe.
Nếu như chiều cao trọng tâm xe lớn, chiếc xe chở thêm tải nặng, điều kiện thời tiết xấu, gió bão thất thường… thì hiện tượng lật xe có nguy cơ rất cao.
Cho nên khi thiết kế một chiếc xe người ta chú trọng đến hai vấn đề: gia tốc cực đại (thay đổi tốc độ đột ngột) và độ dốc tối đa mà xe không bị lật. Cả hai yếu tố trên đều phải luôn phải nằm trong một khoảng nhất định để xe đảm bảo không bị lật.
Gia tốc và độ dốc tối đa mà xe không bị lật đều liên quan đến chiều dài cơ sở (nhìn từ bên hông), chiều rộng cơ sở (nhìn từ phía trước) và chiều cao trọng tâm xe. Đó cũng là câu trả lời cho một câu hỏi đã được đặt ra “Tại sao người ta không làm một chiếc xe hình vuông mà phải làm chiếc xe có chiều dài và chiều rộng khác nhau?”. Vì thế xác định trọng tâm xe là vô cùng quan trọng.
b. Độ lệch lái và góc đặt bánh xe:
Góc đặt bánh xe cũng rất quan trọng điều này cũng ảnh hưởng đến sự ổn định của xe khi di chuyển. Đôi khi chúng ta thường có cảm giác xe của mình bị hiện tượng lệch lái (lái đâm) hay vấn đề của lốp xe như áp suất lốp, mòn lốp.
Nó xảy ra khi động lực tại các bánh xe là khác nhau quá lớn giữa bên trái và bên phải, phía trước và phía sau làm cho xe có hiện tượng lệch lái mất ổn định.
Lệch lái và góc đặt bánh xe đã gây ra độ sai lệch của của trọng tâm xe, làm cho trọng tâm xe luôn thay đổi không ổn định khi di chuyển. Do đó khi xe chỉ cần tăng hoặc giảm vận tốc xe cách đổi đột ngột thì xe vẫn có thể bị lật dù xe vẫn đang đi thẳng.
2. Vấn đề về lực ngang và lực ly tâm:
Khi động lực của từng bánh xe bị sai lệch lớn điều này tạo ra 2 lực: lực ngang và lực ly tâm. Lực ly tâm là lực xuất hiện khi xe vào cua làm tốc độ giữa hai bánh trái phải là khác nhau hoặc chính từ trường hợp lệch lái và góc đặt bánh xe làm động lực tại các bánh xe cân bằng.
Khi xe vào cua, chiều hướng của lực ly tâm là hướng xe ra ngoài đường cua. Lực ly tâm làm cho một bên bánh xe thường nhấc bổng lên và tải trọng dồn lên phần còn lại (tải trọng từ hai bánh xe phía trong đồn sang hai bánh xe bên ngoài).
Theo công thức trên, lực ly tâm tỉ lệ với bình phương vận tốc và bán kính quay vòng. Khi vận tốc xe chạy càng nhanh hoặc xe vào cua gấp thì lực ly tâm càng lớn. Lực này tạo ra mô-men làm xoay thân xe. Mô-men xoay thân xe còn phụ thuộc kích thước hình học và trọng tâm xe. Do đó, những xe có kích thước lớn thì sẽ rất dễ bị lật.
Lực ngang cũng tương tự như lực ly tâm sẽ xảy ra khi vào cua hoặc động lực tại các bánh xe là khác nhau. Lực ngang này có thể tốt (ngược chiều với lực ly tâm) hoặc xấu (cùng chiều với lực ly tâm) tuỳ vào điều kiện thực tế của xe khi vận hành.
Khi lực ly tâm là quá lớn, bánh xe ở phía trong quay vòng bị nhấc khỏi mặt đường, hiện tượng mất ổn định thân xe bắt đầu xảy ra. Để khắc phục những hiện tượng nay hàng loạt công nghệ về ổn định thân xe đã ra đời như hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống ổn định thân xe ESP… nhằm tạo ra một lực đối nghịch với lực ly tâm là lực ngang bằng cách phanh bánh xe cần thiết. Điều này giúp xe di chuyển ổn định hơn và giúp xe vào cua một cách mượt mà.
Bài viết liên quan:
- Cảm biến góc xoay thân xe (Yaw-rate sensor) hoạt động như thế nào?
- Cơ sở lý thuyết của hệ thống cân bằng điện tử ESP
- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS
