ASI101 - Chương 11: Cầu trước và hệ thống lái

Đáp án đúng: "All four wheels must turn around the same instantaneous axis.". Lái đúng hình học nghĩa là mọi bánh xe đều lăn thuần tuý, không trượt ngang; muốn vậy đường vuông góc với mặt phẳng quay của từng bánh phải cắt nhau tại một điểm chung nằm trên đường kéo dài của trục cầu sau, điểm đó chính là tâm quay tức thời của xe. Lựa chọn "The outer wheels must turn more sharply than the inner wheels." đảo ngược quan hệ, vì bánh phía trong đi trên cung bán kính nhỏ hơn nên phải quay góc lớn hơn. Lựa chọn "The wheels must be rigid and fixed in position." mâu thuẫn với chính việc lái, bởi bánh dẫn hướng buộc phải xoay quanh chốt chuyển hướng. Lựa chọn "Only the rear wheels need to align properly." bỏ qua cặp bánh dẫn hướng, nơi quyết định hướng chuyển động.

Đáp án đúng: "Steering effort". Khi đưa xe ra khỏi chỗ đỗ, xe gần như đứng yên nên lốp phải xoay tại chỗ, vết tiếp xúc bị xoắn ngay trên mặt đường và mômen cản quay quanh chốt chuyển hướng đạt giá trị lớn nhất trong mọi chế độ lái; vì thế thứ cần giảm nhẹ cho người lái chính là lực đánh lái, và đó cũng là lý do trợ lực lái được đặt trợ giúp mạnh nhất ở tốc độ thấp. Lựa chọn "Speed of the vehicle" không phải thứ phải giảm thiểu mà là trạng thái sẵn có của tình huống. Lựa chọn "Turning radius" là thuộc tính hình học cố định do chiều dài cơ sở và góc quay bánh lớn nhất quy định, người lái không làm nó nhỏ đi được. Lựa chọn "Gear shifting" chỉ là thao tác chọn tiến hay lùi, không phải gánh nặng chính lúc rời chỗ đỗ.

Đáp án đúng: "Improves straight-line stability with self-centering steering feel". Góc nghiêng dọc trụ đứng dương đặt giao điểm của đường trục chốt chuyển hướng với mặt đường ra phía trước vết tiếp xúc, tạo một cánh tay đòn kéo lê giống bánh xe đẩy; lực bên ở lốp nhân với cánh tay đòn ấy sinh mômen kéo bánh về vị trí thẳng, nên xe giữ hướng tốt và vô lăng tự trả lái. Lựa chọn "Reduces steering effort at all speeds" ngược lại, vì cánh tay đòn càng dài thì mômen cản lái càng lớn, nặng nhất khi đánh lái ở tốc độ thấp. Lựa chọn "Eliminates camber gain in turns" sai, bởi góc nghiêng dọc trụ đứng còn làm bánh ngoài nghiêng âm thêm lúc đánh lái chứ không triệt tiêu thay đổi góc nghiêng ngang. Lựa chọn "Has no effect on returnability" mâu thuẫn với chính hiệu ứng tự trả lái vừa nêu.

Đáp án đúng: "Ensure inner wheel steers at a larger angle for pure rolling in turns". Khi quay vòng, hai bánh dẫn hướng chạy trên hai cung đồng tâm có bán kính khác nhau; bánh phía trong nằm trên cung nhỏ hơn nên phải xoay một góc lớn hơn để đường vuông góc của cả bốn bánh gặp nhau tại một tâm quay chung, và hình thang lái với hai đòn bên đặt chếch tạo gần đúng quan hệ góc ấy, nhờ đó lốp lăn thay vì trượt ngang. Lựa chọn "Make both front wheels steer at the same angle" chính là lái song song, kiểu bắt một bánh trượt ngang suốt khúc cua và mài mòn lốp. Lựa chọn "Reduce toe change during bump" là mục tiêu của động học hệ treo và vị trí thước lái. Lựa chọn "Eliminate scrub radius" liên quan tới vị trí trụ đứng so với tâm vết tiếp xúc, không phải mục tiêu của hình thang lái.

Đáp án đúng: "By absorbing road shocks through the suspension system". Cầu trước đỡ phần lớn khối lượng đầu xe và nhận trực tiếp va đập từ mặt đường qua bánh dẫn hướng; nhờ nhíp hoặc lò xo nối cầu với khung cùng giảm chấn tiêu tán năng lượng, xung lực được trải ra theo thời gian trước khi tới thân xe, nên người ngồi chỉ cảm nhận dao động biên độ thấp và tần số dễ chịu. Lựa chọn "By increasing engine power" không liên quan, trên xe dẫn động cầu sau thì cầu trước thậm chí không nằm trên đường truyền công suất. Lựa chọn "By improving brake efficiency" nói về hiệu quả phanh, là tiêu chí an toàn chứ không phải tiện nghi, dù cầu trước có mang cơ cấu phanh. Lựa chọn "By reducing aerodynamic drag" thuộc hình dáng vỏ xe và tấm che gầm, cầu trước nằm khuất dưới gầm nên hầu như không đóng vai trò nào ở đó.

Đáp án đúng: "Kingpin, drop arm, drag link, track rod". Đây đúng là chuỗi khâu khớp truyền chuyển động từ vành lái xuống bánh xe trên hệ lái dùng cơ cấu kiểu trục vít: đòn quay đứng ở đầu ra hộp lái kéo thanh kéo dọc, thanh kéo dọc xoay cam quay quanh chốt chuyển hướng, rồi thanh kéo ngang nối hai cam quay để hai bánh đổi hướng cùng lúc theo quan hệ hình học quay vòng. Lựa chọn "Engine and transmission" thuộc cụm nguồn động lực và truyền lực, không có khâu nào dẫn hướng bánh xe. Lựa chọn "Brake pads and rotors" là chi tiết ma sát của cơ cấu phanh, chúng gắn ở bánh xe nhưng chỉ sinh mô men hãm. Lựa chọn "Tires and wheels" là phần tử tiếp xúc mặt đường, chịu tác động cuối cùng của hệ lái chứ không phải khâu trong dẫn động lái.

Đáp án đúng: "By Facilitating the braking system". Cầu trước là nơi lắp đặt cơ cấu phanh bánh trước: mâm phanh hoặc giá đỡ ngàm bắt lên dầm cầu, mô men hãm sinh ra ở bánh truyền ngược qua cầu rồi vào khung, nên cầu vừa mang cơ cấu phanh vừa chịu phản lực phanh. Khi phanh, tải trọng dồn về phía trước nên phần lớn lực phanh được thực hiện ngay tại đây. Lựa chọn "By Increasing the friction on the tires" nhầm địa chỉ, hệ số bám do lốp và mặt đường quyết định chứ cầu trước không làm tăng ma sát ấy. Lựa chọn "By Absorbing engine vibrations" là việc của các gối đỡ cao su bắt động cơ lên khung. Lựa chọn "By Enhancing the vehicle's aerodynamics" nói về khí động học thân xe, không dính tới quá trình hãm.

Đáp án đúng: "The inner wheel must have a greater angle than the outer wheel.". Muốn mọi bánh lăn không trượt khi quay vòng, các đường vuông góc với mặt phẳng lăn của từng bánh phải cắt nhau tại một tâm quay chung. Bánh phía trong đi trên cung bán kính nhỏ hơn nên phải đánh lái một góc lớn hơn bánh phía ngoài, và hình thang lái được tính để tự tạo ra chênh lệch góc đó theo độ đánh lái. Lựa chọn "Both wheels must have the same angle." cho hai tâm quay khác nhau, buộc ít nhất một bánh phải trượt ngang và mòn vai lốp. Lựa chọn "The outer wheel must lock in place." mô tả cách hãm một bên để xoay tại chỗ như máy kéo bánh xích, không phải điều kiện lăn thuần tuý. Lựa chọn "The vehicle must maintain a constant speed." nói về chế độ chuyển động, trong khi điều kiện lăn không trượt là điều kiện hình học, không phụ thuộc xe chạy nhanh hay chậm.

Đáp án đúng: "An electric motor applying assist torque based on steering torque/angle sensors". Trợ lực lái điện đặt cảm biến mô men ngay trên trục lái, đo lực người lái tác dụng cùng góc đánh lái và tốc độ xe, rồi bộ điều khiển tính mô men trợ lực cho mô tơ điện bơm vào trục lái hoặc thanh răng; vì chỉ tiêu thụ điện lúc đang đánh lái nên nó tiết kiệm hơn và đặc tính trợ lực lập trình được theo tốc độ. Lựa chọn "Hydraulic pressure from engine-driven pump" là trợ lực thuỷ lực truyền thống, bơm chạy theo động cơ nên tiêu hao công suất cả khi đi thẳng. Lựa chọn "Vacuum boosters" dùng độ chân không đường nạp và là cơ cấu của trợ lực phanh, lực sinh ra quá nhỏ lại khó điều khiển hai chiều cho hệ lái. Lựa chọn "Mechanical linkages only" chính là hệ lái không trợ lực, hoàn toàn dựa vào sức tay người lái.