Lý do Bánh lái là Hình tròn

Ô tô có vô lăng nhưng có xe đạp có ghi đông. Tại sao vậy? Và tại sao lại có bánh xe? Có rất nhiều loại ô tô, vậy tại sao các nhà sản xuất ô tô không trang bị cho mọi thứ bằng "vô lăng" hình vuông hoặc hình tam giác?

Tại sao vô lăng lại tròn? Dưới đây là 4 lý do đơn giản khiến vô lăng tròn:

1. Đối xứng

2. Vật lý

3. Tiện nghi

4. An toàn

Chúng tôi cũng sẽ giải thích chi tiết hơn về từng điều này và cũng hướng bạn đến một số tùy chọn khác đã được thử để quay xe theo hướng chúng ta muốn.

Điều hướng nhanh Đối xứng của chuyển động Vật lý đằng sau vô lăngHệ thống giá đỡ và thanh răngHệ thống hộp lái An toàn

Sự đối xứng của chuyển động

Chỉ riêng tính đối xứng của chuyển động là một trong những lý do lớn nhất khiến bánh lái tròn. Chưa kể đến sự thoải mái và dễ dàng như thế nào đó là lái bằng vô lăng tròn.

Nhưng để mọi thứ đơn giản hơn nữa, vô lăng cân bằng hoàn hảo đối với hoạt động, nghĩa là cần một lực như nhau để di chuyển bánh xe từ bất kỳ điểm nào trên bánh xe, so với bất kỳ hình dạng nào khác.

Bất kỳ hình dạng nào khác đối với tay điều khiển sẽ dẫn đến sự mất cân bằng trong việc phân bổ trọng lượng của các cơ cấu lái. Hình vuông thiết bị sẽ khó điều khiển và sẽ hạn chế vị trí đặt tay trên bộ điều khiển lái. Hình dạng tam giác sẽ luôn dẫn đến vị trí lái xe không thoải mái.

Với hình tròn, bạn có thể đặt tay ở bất cứ đâu bạn muốn mà vẫn có khoảng trống để di chuyển.

Hình tròn giúp đỗ xe dễ dàng và có thể. Bất kỳ cấu hình nào khác sẽ gây ra việc đỗ xe và lái xe ngược lại khó khăn. Hãy tưởng tượng bạn đang cố gắng đỗ xe song song với một "bánh xe" hình vuông. Nhiều người trong chúng ta sẽ không bao giờ vượt qua bài kiểm tra lái xe.

Trong video này, bạn có thể thấy cách người lái xe có thể dễ dàng bẻ lái và sửa chữa một cách tương đối dễ dàng.

Vật lý đằng sau vô lăng

Các kỹ sư sử dụng vòng tròn để nhận được nhiều mô-men xoắn nhất từ ​​một điểm quay duy nhất. Mô-men xoắn từ vô lăng đến nơi có góc giữa điểm của lực và trục đến đường năng lượng.

Cách duy nhất để tối đa hóa mô-men xoắn tại tất cả các điểm tối ưu là sử dụng một đường tròn. Với đường tròn, xe có thể có mô-men xoắn nhất quán ở mọi góc độ chuyển động. Amardip Ghodichor, Kỹ sư cao cấp tại Hella India Automotive, giải thích lý thuyết này ở đây.

Có hai loại hệ thống lái khác nhau cho phép xe rẽ một cách thích hợp, bao gồm cả Kiểu rẽ chữ U đẹp mắt đó mà mọi người kiểm tra khi mua một chiếc ô tô mới: Hệ thống thanh răng và bánh răng cũng như hệ thống hộp số . Cả hai hệ thống đều sử dụng đòn bẩy và góc quay để quay các bánh xe ở vị trí thích hợp đến đích đã định.

Hệ thống giá đỡ và thanh răng

Hệ thống thanh răng và bánh răng hoạt động nhờ trụ lái được nối với khớp vạn năng. Khớp nối đa năng giúp vô lăng có thể giữ nguyên một chỗ mà không cần phải di chuyển sang bên để điều khiển.

Có một pinon ở dưới cùng của các kết nối cột lái được kết nối với giá đỡ. Khi bánh xe quay, bánh răng quay giá đỡ , điều này sẽ đẩy hoặc kéo các bánh xe theo hướng chúng cần đến để rẽ.

Hệ thống hộp lái

Hệ thống hộp lái hoạt động bằng cách đặt trụ lái bên trong hộp số, trụ này giữ một thanh có đường cắt xoắn ốc vào trong và một chốt quay cùng với vô lăng. Khi bạn quay bánh xe, cơ cấu này sẽ quay chốt, làm quay bánh xe.

Ở phần đầu của video này, bạn có thể thấy hoạt động cơ bản về cách hoạt động của hộp trợ lực.

An toàn

Thiết kế hình tròn của vô lăng cho phép người điều khiển kiểm soát toàn bộ xe và thời gian để phản ứng với các chuyển động đột ngột trên đường. Do thiết kế hình tròn ở tay lái nên bạn có thể nắm vô lăng ở bất kỳ vị trí nào và cần một lực cũng như khoảng cách quay như nhau để quay đầu xe.

Nếu người lái xe cần đột ngột di chuyển qua làn đường, họ có thể hoàn thành nhiệm vụ này với nỗ lực tối thiểu , và chuyển động đều giống nhau ở mọi thời điểm.

Trong trường hợp va chạm, không có góc nhọn có thể gây thủng vùng bụng của người vận hành. Với hình vuông, hình tam giác hoặc hình bát giác, khả năng xảy ra các vết rách hoặc thủng ở bụng khi va chạm.

Chưa kể rằng việc lái và duy trì chuyển động tịnh tiến liên tục với bất kỳ hình dạng nào sẽ trở nên khá khó khăn.

Thoải mái

Hình tròn cho phép xảy ra chuyển động liên quan đến hình dạng của cơ thể người ở tư thế ngồi. Bất kể kích thước hoặc hình dạng của người điều khiển ngồi sau tay lái như thế nào, chuyển động, chuyển động và độ nhạy luôn giống nhau.

Nếu cân nặng của người nào đó chưa đạt đến chiều cao của họ, bánh xe vẫn đủ thoải mái để điều chỉnh cho việc lái xe.

Vị trí đặt tay rất quan trọng khi cố gắng tìm vị trí hoàn hảo để lái xe. Cho dù vị trí 10 và 2 giờ (hoặc số 9 và 3 hiện đang được khuyến nghị) hay thậm chí là 8 và 4, cách duy nhất có thể thực hiện được tất cả những sự kết hợp này là với một vô lăng tròn.

Hãy tưởng tượng bạn đang cố gắng tìm số 9 và số 3 trên "bánh lái" hình tam giác.

Các loại chỉ đạo khác

Vô lăng tròn không phải là cách duy nhất để quay xe. Dưới đây là một số cách khác đã được thử.

Điều khiển bánh xe

Những chiếc ô tô thời kỳ đầu sử dụng cần lái kiểu Tiller giống như một dạng vận chuyển của bánh lái. Cần đẩy cần được đẩy theo hướng ngược lại với hướng di chuyển dự định . Cần gạt sang phải, các bánh xe sẽ quay và xe sẽ rẽ sang trái.

Với vô lăng, người điều khiển quay bánh xe theo hướng họ muốn.

Một số nhà sản xuất đã sử dụng thiết kế lái xới vào đầu những năm 1900 ở Anh. Công ty Rauch và Lang Carriage là một trong những công ty cuối cùng từ bỏ hệ thống lái máy xới để chuyển sang sử dụng vô lăng.

Xe tải sử dụng hệ thống lái xới để điều khiển rơ moóc tại nơi thang được kết nối với rơ moóc. Xe đạp nằm nghiêng của Sme cũng sử dụng hệ thống lái xới với một người ngồi gần như nằm xuống bên trong Xe đạp với cần đặt giữa hai chân nâng lên ngang ngực của người lái.

Chiếc xe goòng nhỏ màu đỏ cũng sử dụng hệ thống lái xới cũng như xe tay ga cơ động.

Xe ba bánh và xe 4 bánh sử dụng hệ thống lái xới để điều khiển xe. Các phương tiện khác vẫn sử dụng máy xới đất như một phương pháp lái tàu hiệu quả. Đây hầu hết là những phương tiện di chuyển chậm hoặc những phương tiện được điều khiển từ xa.

Ghi đông

Vì chúng ta đã quen với ghi đông trên xe đạp và xe máy, vậy tại sao chúng ta không sử dụng chúng cho ô tô?

Xe mô tô và các loại xe hạng nhẹ khác sử dụng tay lái thay vì tay lái vì không liên quan nhiều đến việc quay xe , có thể dễ dàng điều khiển bằng ghi đông.

Với một chiếc xe bốn bánh lớn, ghi đông sẽ trở nên quá khó để điều khiển xe ở tốc độ cao hơn; do đó, bạn cần có đòn bẩy, hoặc hệ thống thanh răng và bánh răng, cần có bánh xe.

Ngoài ra, nếu ô tô có ghi đông, thì bạn chỉ có thể xoay tay lái ở chừng mực mà dấu gạch ngang cho phép. Không thể nào bạn có thể quay đầu 90 độ với một bảng điều khiển cản đường.

Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là ai đó chưa thử chế tạo một chiếc xe có ghi đông. Kiểm tra hình ảnh này.

Bánh lái vuông

Thỉnh thoảng, một nhà sản xuất cố gắng thử một cái gì đó khác biệt. Chrysler đã sử dụng một "bánh xe" hình vuông trong chiếc Plymouth Fury 1960-1964. Nhà sản xuất xe hơi của Anh đã thử một thứ mà họ gọi là "quartic" cho các mẫu Austin Allegro 1978-1982 của họ. Điều đó cũng không thành công. Để xem hình ảnh của những thứ đó và một vài biến thể kỳ lạ khác, hãy nhấp vào liên kết này.

Kết luận

Ngay cả khi một ngày nào đó ô tô có thể được điều khiển bằng một số cơ chế khác, chúng ta đã quá quen gọi chúng là "bánh xe" nên chúng ta nghĩ rằng chúng sẽ luôn được gọi như vậy.