(News.oto-hui.com) – Một trong những thông số mà các kỹ sư ô tô rất quan tâm trong việc thiết kế tính toán ô tô, đó chính là Roll Center. Tâm lật thân xe ảnh hưởng rất nhiều tới độ thăng bằng và khả năng vào cua của xe.
1. Roll center là gì?
Tâm lật thân xe là một điểm tưởng tượng, nhưng được xác định chính xác, trên đường tâm của ô tô mà ô tô lăn trên hệ thống treo của nó. Tâm lật có thể cao trên mặt đất, thấp hoặc thậm chí bên dưới mặt đất (hãy nhớ rằng đó chỉ là tưởng tượng).
Một đường nối giữa tâm lật của hệ thống treo phía sau với tâm lật của hệ thống treo phía trước được gọi là trục lật. Nếu trục chạy hướng chúc mũi xuống, xe có xu hướng chạy thừa lái. Nếu trục chạy hướng lên phía trên, xe có xu hướng bị thiếu lái
Xem thêm:
Tìm hiểu về hiện tượng thừa lái và thiếu lái – Cách xử lý
- Tâm lật của xe là nơi xe sẽ nghiêng (khi vào cua) khi nhìn từ phía trước (hoặc phía sau).
“Tâm lật thân xe” (Roll center) là một điểm lý thuyết mà khung/thân xe nghiêng/lật và được xác định bởi thiết kế của hệ thống treo. Hệ thống treo trước và sau có tâm lật khác nhau.
- “Trục lật” là một đường tưởng tượng giữa tâm lật phía trước và phía sau.
Có hai định nghĩa về tâm lật. Thường được sử dụng nhất là tâm lật hình học (hoặc động học), trong khi Hiệp hội Kỹ sư Ô tô sử dụng định nghĩa dựa trên lực.
- Tâm lật hình học được quyết định bởi hình học hệ thống treo và có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng các nguyên tắc của tâm quay tức thời.
- Tâm lật dựa trên lực, theo SAE của Hoa Kỳ, là “Điểm trong mặt phẳng thẳng đứng nằm ngang qua bất kỳ cặp tâm bánh xe nào mà tại đó lực bên có thể tác dụng lên khối lượng không treo mà không tạo ra lật hệ thống treo”.
Tầm quan trọng của tâm lật chỉ có thể được đánh giá cao khi khối lượng của xe cũng được xem xét. Nếu có sự khác biệt giữa vị trí của khối tâm và tâm lật thì sẽ tạo ra một cánh tay đòn. Khi xe chịu vận tốc góc do vào cua, chiều dài của cánh tay đòn, kết hợp với độ cứng của lò xo và có thể cả thanh chống lật, xác định xe sẽ lăn được bao nhiêu. Điều này cũng có các tác động khác, chẳng hạn như truyền tải động.
Khi xe nghiêng các tâm lật di chuyển. Chiều cao tâm lật đã được chứng minh là ảnh hưởng đến hành vi khi bắt đầu qua các ngã rẽ, chẳng hạn như sự nhanh nhẹn và khả năng kiểm soát lật ban đầu.
Khối lượng mà khung xe nghiêng ở một góc cua phụ thuộc vào vị trí của trục lật so với trọng tâm (CG) của ô tô. Trục lật càng gần trọng tâm thì thân xe càng ít lật ở một góc. Thân xe lăn ở đầu này hoặc đầu kia của xe giúp bám chắc hơn vào đầu đó của xe.
Roll Center là một trong những điều chỉnh ít được sử dụng nhất trên ô tô, nhưng lại là một trong những điều chỉnh mạnh mẽ nhất. Điều này là do tâm lật có ảnh hưởng ngay lập tức đến khả năng xử lý của ô tô, trong khi các thanh chống lật, giảm xóc và lò xo yêu cầu ô tô nghiêng trước khi chúng tạo ra hiệu ứng.
2. Cách xác định điểm Roll Center trên xe?
Vẽ các đường tưởng tượng song song với các cánh tay đòn (màu đỏ). Sau đó, vẽ các đường tưởng tượng giữa giao điểm của các đường màu đỏ và tâm dưới cùng của bánh xe như trong hình (màu xanh lá cây). Giao điểm của các đường màu xanh lá cây này là tâm lật.
Lưu ý rằng roll center sẽ di chuyển khi hệ thống treo được nén hoặc nâng lên, đó là lý do tại sao nó thực sự chỉ là tâm lật tức thời. Tâm lật này di chuyển bao nhiêu khi hệ thống treo bị nén được xác định bởi chiều dài tay đòn treo và góc giữa tay đòn treo trên và dưới (hoặc quay tay).
Khi hệ thống treo bị nén, trọng tâm lật sẽ cao hơn và cánh tay đòn (khoảng cách giữa tâm lật và trọng tâm của ô tô (trong hình là CoG)) sẽ giảm. Điều này có nghĩa là khi hệ thống treo bị nén (ví dụ như khi vào cua), xe sẽ ít có xu hướng tiếp tục lật hơn (điều này là tốt, bạn không muốn bị lật).
Khi sử dụng lốp có độ bám cao hơn, bạn nên thiết lập tay đòn của hệ thống treo để tâm lật được nâng lên đáng kể khi hệ thống treo bị nén.
Chiều dài bằng nhau của hệ thống treo sẽ tạo ra một tâm lật cố định. Điều này có nghĩa là khi chiếc xe nghiêng về phía trước, cánh tay đòn sẽ ép chiếc xe lật nhiều hơn. Theo nguyên tắc chung, trọng tâm xe của bạn càng cao thì tâm lật càng phải cao để tránh bị lật.
3. Một số ví dụ về Roll Center:
a. Roll Center của Hệ thống treo tay đòn kép:
b. Roll Center của Hệ thống treo MacPherson:
c. Roll center của Hệ treo phụ thuộc trục dầm:
4. Kết luận về Roll Center (Tâm lật thân xe):
Roll Center ngày càng trở nên quan trọng trong việc thiết kế tính toán ô tô hiện đại do đây là một công cụ mạnh mẽ để kiểm soát các lực và truyền lực trên xe.
Trên thực tế, với những chiếc xe đua hay xe F1, tâm lật không chỉ được xét trên mặt phẳng 2D mà cần phải là trong không gian 3 chiều và các lực không chỉ được xét riêng biệt với nhau. Ngoài ra còn có các yếu tố khác được xét đến như sự di chuyển của tâm lật, độ uốn của lốp hay các yếu tố khí động học.
Xem thêm các bài viết cùng chủ đề:
- Phân tích hiện tượng lật xe ở ô tô
- Tìm hiểu về thanh chống lật ngang trên ô tô (loại bị động)
- Hệ thống chống lật cabin cho xe container: Bảo vệ tối đa tính mạng tài xế
