(News.oto-hui.com) – Cuối của thế kỷ 20, một số hãng xe đã chọn giải pháp sử dụng lốp xe nhỏ ở bánh sau chủ động trên xe tải nhẹ 4×2, nhằm tăng tính năng động lực kéo, đạt các chỉ tiêu tốt hơn về tính ổn định và chất lượng phanh. Việc sử dụng giải pháp này không ảnh hưởng nhiều đến kết cấu xe nhưng đem lại tính hiệu quả vô cùng cao.
Với sự cạnh tranh ngày càng gay gắt trong công nghệ ô tô, nhiều nhà sản xuất ô tô đã tìm mọi cách cải tiến kết cấu, nâng cao chất lượng sản phẩm. Nhiều chỉ tiêu như: Giảm trọng lượng xe, nâng cao hiệu suất sử dụng động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng tính ổn định và tăng an toàn khi phanh xe,… được quan tâm nhiều.
Ở Việt Nam đã và đang sử dụng các dòng xe tải nhẹ 4×2, xuất xứ từ Hàn Quốc hoặc lắp ráp trong nước, tải trọng 800 – 1400 kg với phương án lốp các bánh xe trước dẫn hướng lớn, lốp các bánh xe sau chủ động nhỏ như các xe Hyundai Porter, KIA K2700, VEAM T100,…
1. Bài toán: Sự ảnh hưởng của việc sử dụng lốp xe nhỏ ở bánh sau chủ động so với các bánh trước ở xe tải nhẹ 4×2 đến lực kéo, sự ổn định cân bằng của xe?
Việc thay đổi lốp xe đặt ra nhiều vấn đề vì điều kiện mua và thay mới lốp xe rất khó khăn. Hầu hết, xe luôn mang theo lốp dự phòng để thay thế khi cần (cùng cỡ loại cho cả bánh xe trước và sau). Các bánh xe trước và sau đều lắp lốp đơn.
Chính vì thế xảy ra tình trạng lốp trước bị mòn sớm và phải thay thế sớm hơn; cơ cấu phanh phía trước làm việc nặng nhọc hơn và yêu cầu sửa chữa thay thế cũng phải được quan tâm nhiều hơn.
Từ những năm cuối của thế kỷ 20 thì điều kiện thay mới lốp khác cỡ loại cho xe hai cầu cùng một lúc không còn là khó khăn nữa. Bởi xu hướng dùng lốp trước dẫn hướng cỡ lớn, còn lốp sau chủ động nhỏ hơn đã xuất hiện.
Công dụng lốp xe:
- Lốp xe làm chức năng lớp đệm mềm giữa mặt đường và vành bánh xe,
- Chịu tải trọng của xe,
- Tạo ma sát và bám với bề mặt đường,
- Truyền lực kéo từ động cơ đến bánh xe chủ động (bánh chủ động) hay lực phanh bánh xe và lực ngang tới mặt đường cả khi đường xấu.
2. Giải thích việc sử dụng lốp xe nhỏ ở bánh sau chủ động so với lốp trước ảnh hưởng đến tính năng phanh, sự ổn định của xe tải nhẹ 4×2:
Chú ý: Bài viết không đi sâu vào phân tích tính toán số liệu. Dựa trên môn học lý thuyết và tính toán thiết kế ô tô để làm rõ những ý nổi bật của luận điểm về lực kéo, sự cân bằng khi lắp lốp sau nhỏ hơn ở xe tải nhỏ 4×2.
Việc dùng lốp sau bánh chủ động nhỏ hơn lốp trước trên xe tải nhẹ 4×2, có tải trọng 800-1400 kg hạ thấp trọng tâm, sẽ cho phép đạt được các tính năng kéo, ổn định và phanh xe tốt hơn.
a. Lực kéo:
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sức kéo của ô tô, trong đó có các yếu tố chính: Lực kéo ở bánh xe chủ động, trọng lượng tác dụng lên bánh xe chủ động và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.
Lốp nhỏ ở bánh chủ động giúp tăng lực kéo, giúp xe thắng được các lực cản chuyển động lớn hơn. Đặc biệt trên đường gồ ghề có hệ số bám lớn: Vì lực kéo còn phụ thuộc vào điều kiện bám giữa bánh xe và mặt đường.
- Do lốp nhỏ chịu tải thấp nên cần lắp lốp đôi (lốp kép, cầu sau thường lắp 4 lốp) để tăng sức chịu tải từ tổng trọng lượng xe phân bố lên.
Nếu xét cùng giá trị mô men kéo ở bánh chủ động, nếu bán kính làm việc trung bình của bánh xe nhỏ hơn thì lực kéo sẽ lớn hơn và khả năng khắc phục các lực cản chuyển động của ô tô cao hơn.
b. Tính ổn định:
Chiều cao trọng tâm xe ảnh hưởng đến tính ổn định khi xe đứng yên trên dốc, quay vòng, tăng tốc hay phanh ô tô.
Chiều cao trọng tâm xe phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ở đây ta chỉ xét đến cỡ lốp xe. Với xe tải 4×2 tải 800 – 1400 kg thông thường được lắp các lốp phía trước lớn, các lốp phía sau nhỏ. Nếu sử dụng các bánh trước và các bánh sau có chiều cao như nhau, bán kinh quay vòng như nhau.
Giả sử:
- Độ chênh lệch chiều cao trọng tâm là 0.
- Khi sử dụng các bánh nhỏ ở các lốp sau sẽ xuất hiện một khoảng dịch chuyển chiều cao trọng tâm.
- Chiều cao trọng tâm xe ban đầu = Chiều cao trọng tâm xe khi thay thế lốp nhỏ + Khoảng dịch chuyển chiều cao trọng tâm xe khi thay lốp sau (nhỏ) bằng lốp trước (lớn).
Như vậy, lắp lốp nhỏ cho cầu sau chủ động hạ thấp chiều cao trọng tâm xe. Và khi chiều cao trọng tâm xe giảm thì lực phanh cần thiết ở các cơ cấu phanh trước giảm và mức làm việc căng thẳng của cơ cấu phanh trước giảm theo. Nếu chiều cao trọng tâm giảm thì tỷ số phân bố lực phanh lên bánh trước và bánh sau giảm.
Lốp nhỏ cho phép giảm trọng tâm xe, tăng tính ổn định (bao gồm ổn định tĩnh và ổn định động) của xe hơn. Việc sử dụng lốp đôi ở cầu sau làm tăng ổn định ngang xe rõ rệt hơn.
Theo Journal of Transportation Science and Technology, Vol 20, Aug 2016
Bài viết liên quan:
- Giải thích các khái niệm cầu xe, dẫn động 4WD, AWD, 4×4, 4×2… là gì?
- Những thông số biểu đạt sức mạnh của một chiếc xe ô tô
- Tìm hiểu đặc tính kỹ thuật của Momen xoắn động cơ
- Chiều dài cơ sở – Thông số quan trọng của một chiếc ô tô
