Động lực 101: P2 – Hai giải pháp kỹ thuật để hạn chế lật ngang

Lật ngang thân xe (rollover) là hiện tượng vô cùng nguy hiểm, có thể xảy ra đối với tất cả các dòng xe bất kì lúc nào. Trong phần trước, các nguyên nhân gây ra hiện tượng này đã được phân tích và đánh giá một cách cụ thể. Hiện nay, có nhiều giải pháp đã và đang được sử dụng để hạn chế tình trạng lật ngang của xe. Trong bài viết này, Otoman sẽ giới thiệu các giải pháp về kết cấu và hành vi điều khiển của người lái.

1. Giải pháp thay đổi hành vi điều khiển xe

Đầu tiên, ta bắt đầu với công thức tính lực ly tâm của xe:

Trong đó là lực ly tâm, là khối lượng của xe, là vận tốc chuyển động, và là bán kính quay vòng.

Theo (1), khi xe đánh lái ở tốc độ cao, lực ly tâm sẽ sinh ra. Lực này tỉ lệ thuận với bình phương vận tốc. Do đó, nếu vận tốc của xe mà lớn thì giá trị của lực ly tâm cũng rất lớn.

Thực tế cho thấy các xe bị lật ngang thường đánh lái ở vận tốc từ 70 – 90 km/h hoặc thậm chí hơn thế. Không những vậy, nếu xe đánh lái gấp trong khoảng thời gian rất nhỏ (gia tốc góc quay bánh xe lớn), mặc dù vận tốc chuyển động của xe gần như không thay đổi nhưng bán kính quay vòng của nó sẽ nhỏ đi rất nhiều.

Điều này cũng khiến cho giá trị của lực ly tâm tăng lên liên tục. Do đó, để hạn chế được hiện tượng lật ngang, người lái xe phải thay đổi thói quen điều khiển xe của bản thân. Khi chuẩn bị đánh lái (chuyển làn, vào đường vòng…) cần phải giảm tốc độ và tránh tình trạng đánh lái đột ngột với góc quay vô lăng quá lớn.

2. Giải pháp kết cấu xe

Tiếp theo, ta sẽ bàn về momen gây lật:

Trong đó là momen gây lật, là lực ly tâm, và là khoảng cách từ trọng tâm xe đến tâm lật.

Lực ly tâm được quy về trọng tâm xe (CoG). Tuy nhiên, tâm lật (roll center) của xe lại nằm ở phía dưới, cách trọng tâm xe một khoảng là h. Lúc này, momen gây lật xe sẽ được sinh ra theo (2).

Nếu khoảng cách giữa tâm lật và trọng tâm xe h quá lớn, giá trị của momen gây lật cũng sẽ tăng tỉ lệ theo. Do đó, hiện tượng lật ngang dễ dàng xảy ra đối với các dòng xe có kích thước cồng kềnh, như là các xe giường nằm, xe tải chất hàng quá cao, hoặc các dòng xe SUV…

Thực tế, rất khó để xác định chính xác vị trí của tâm lật (nội dung này sẽ được Otoman trình bày ở các phần sau). Đồng thời, sự thay đổi vị trí tâm lật khi tải trọng thay đổi là không quá lớn. Do đó, để giảm khoảng cách h, chiều cao trọng tâm xe (CoG) cần được giảm xuống. Để giảm chiều cao trọng tâm, chiều cao tổng thể của xe cần phải được hạ thấp. Bên cạnh đó, vị trí của các bộ phận và cụm tổng thành, hàng hóa trên xe cũng cần phải hạ thấp xuống. Tuy nhiên, điều này có thể thu hẹp khoảng sáng gầm xe và ảnh hưởng tới tính cơ động của xe. Vì vậy, nhà sản xuất cần phải xác định được khoảng giá trị lý tưởng và phù hợp của nó.

Một thành phần khác cũng có tác động tới vấn đề ổn định ngang của xe chính là hệ thống treo. Việc tính toán tối ưu độ cứng của phần tử đàn hồi và phần tử giảm chấn cũng vô cùng quan trọng, vì nó có thể gây ảnh hưởng xấu tới độ êm dịu cũng như tính tiện nghi nếu các giá trị này không được tối ưu hóa một cách phù hợp.

Trên đây là một số các giải pháp về kết cấu và tính điều khiển của người lái để hạn chế tình trạng lật ngang của xe. Trong phần tới, Otoman sẽ tiếp tục giới thiệu các biện pháp nhằm nâng cao độ ổn định khi xe đánh lái.