CHƯƠNG 1. Tổng quan về bánh xe và các ảnh hưởng từ áp suất lốp Trên các xe hiện đại ngày nay, lốp xe được thiết kế và chế tạo ngày càng phức tạp hơn nhờ vào các công nghệ mới về vật liệu và công nghệ gia công, không chỉ tập trung vào thiết kế ngoại hình mà còn chú trọng vào các chức năng của lốp. Tuy lốp xe ngày nay có nhiều loại nhưng nhìn chung có thể chia cấu tạo của các lốp thành hai phần cấu trúc chính: phần gai lốp cùng với các lớp bố lốp phía ngoài và phần khung lốp. Mỗi phần này là tập hợp nhiều các chi tiết và lớp bố khác nhau.
Mặt cắt nghiêng lốp xe Bắt đầu từ phần tiếp xúc tiếp xúc chính giữa lốp và mặt đường, phần mặt gai, được làm chủ yếu từ cao su (tổng hợp và tự nhiên) và bao lấy phần khung lốp, có nhiệm vụ đảm bảo hệ số cản lăn thấp cho xe, tiếp xúc tốt tạo độ bám trên các loại mặt đường, tạo cảm giác lái tốt, đảm bảo an toàn, chất lượng hoạt động của bề mặt gai càng tốt càng giúp tăng tuổi thọ lốp và cải thiện lượng nhiên liệu tiêu hao. Mặc dù với nhiều 1 loại lốp, tuỳ vào mục đích sử dụng mà có nhiều mặt gai khác nhau, nhưng nếu khái quát lại thì mặt gai vỏ lốp có thể chia thành ba phần: phần chóp, phần đáy và phần gờ. Trong đó, phần chóp là phần tiếp xúc nhiều nhất của mặt gai lốp, nên nó cung cấp độ bám cho lốp với các loại mặt đường, chống mòn và tính ổn định khi điều khiển xe. Phần đáy, nằm phía dưới phần chóp, giúp làm giảm độ cản lăn và hạn chế các tổn hại đến cấu trúc bên trong của lốp.
Phần gờ là phần nối giữa mặt vỏ gai lốp với thành lốp. Trên phần chóp vỏ gai sẽ được bố trí các rãnh có hình thù khác nhau tuỳ vào đặc tính và mục đích sử dụng như: gân lốp (Rib) giúp tăng hiệu quả phanh và lái; khối gai (Tread block) nhằm tiếp xúc với mặt đường và giúp tạo lực bám khi bánh xe lăn; các rãnh (Grooves) được khoét chạy dọc theo chu vi đường tròn ngang trên phần mặt gai, nó được thiết kế để hấp thụ và đưa nước ra khỏi phần diện tích lốp tiếp xúc với mặt đường nhằm giảm hiện tượng trượt trên mặt đường ướt, vì thế nó giúp tăng lực bám và đạt được ma sát tốt hơn trên đường ướt; và các rãnh nhỏ nông hơn (hoa lốp) được đúc trên mặt gai lốp cũng nhằm để tăng khả năng kiểm soát xe cho người lái đặc biệt là ở các loại đường ướt hoặc có tuyết, tăng độ bám, ma sát. Chi tiết phần vỏ gai của lốp 2 Các lớp bố đỉnh nằm ngay dưới phần cao su của gai lốp và bọc lấy phần bố thép nhằm tăng cường cấu trúc lốp xe. Nó bao gồm một sợi lõi ni lông bền được nhúng trong cao su sau đó được bện quanh chu vi lốp.
Nó giúp hỗ trợ trong việc di chuyển ở tốc độ cao và giảm tải trọng ly tâm cho lốp, giúp tăng độ ổn định ly tâm và ổn định dọc cho lốp, đảm bảo độ uốn cong. Tiếp sau lớp bố đỉnh là các lớp bố thép, nhờ vào các lõi thép bền mà các lớp bố này có thể tăng độ cứng cho lốp xe, qua đó tăng khả năng duy trì hình dạng của lốp và tính ổn định khi điều khiển xe, giảm lực cản lăn, tăng tuổi thọ lốp. Phần khung trong của lốp, là phần đệm của lốp xe và chứa khí đối với lốp không săm. Khí trong lốp xe là yếu tố chính chịu tải trong lốp.Ngoài ra các lớp bố trong phần này còn có thể đảm nhiệm các chức năng như giảm lượng nhiệt sinh ra ở lốp hay tăng độ cứng,.
tuỳ theo mục địch của nhà sản xuất và cùng với đó là khả năng kiểm soát áp suất trong lốp và giảm sự biến dạng lốp, đối với xe không săm thì sẽ có lớp bố đảm nhiệm vai trò giữ khí (khả năng này đạt được nhờ vào việc tráng thêm các lớp cao su giữ khí như Halobutyl hay Chlorobutyl). Phần khung lốp được bảo vệ bởi thành lốp ở phía ngoài vỏ khỏi các tác hư hại từ bên ngoài. Để liên kết phần lốp với vành bánh xe, trên phần khung lốp có chi tiết đảm nhiệm là tanh lốp, nằm phần rìa dưới của lốp, nhờ có áp suất của lốp mà tanh lốp giữ lốp bám vào bánh xe. Nếu chia nhỏ ra tanh lốp cũng có thể xem như là một phần cấu tạo của lốp với các chi tiết như: phần bố của tanh lốp, đỉnh tanh và dây tanh.
Phần bố tanh được làm từ ni lông hoặc Aramid để có thể có được độ bền, tính kháng nhiệt nhờ vậy mà có thể tăng thêm tính ổn định và chính xác khi điều khiển xe. Đỉnh tanh không chỉ là đầu kết nối của bố tanh mà còn đóng vai trò như một cái nêm làm bằng cao su tổng hợp có khả năng ổn định giúp tăng độ êm dịu khi lái. Dây tanh lốp được làm từ dây thép nhúng cao su để có khả năng đảm bảo lốp xe được cố định trên vành bánh xe. Như đã đề cập ở trên, lốp xe cần bám chặt vào vành bánh hay nói chung hơn là cần được liên kết chặt chẽ với cụm chi tiết bánh xe để đảm bảo an toàn cho người ngồi trên xe và độ ổn định của xe.
Do đó giữa lốp xe và bánh xe cần có sự thống nhất về nhiều yếu tố như kích thước, thiết kế,… Vành bánh xe phải được tính toán kỹ lưỡng 3 khi chọn để phù hợp với phần bán kính phía trong và độ rộng bề ngang của lốp, đảm bảo tanh lốp bám chặt vào bánh xe, đối với các xe không săm, nó còn phải đảm bảo độ độ kín khí cho lốp. Tương tự việc lựa chọn mâm bánh xe cũng dựa vào các tiêu chí kích thước và thiết kế để phù hợp khí lắp ghép với vành bánh và moay-ơ bánh xe, các yếu tố cần chú ý là bán kính mâm để lắp đặt với vành bánh, độ rộng mâm, số lỗ tắc kê và đường kính đường tròn đi qua các lỗ (hay khoảng cách giữa các lỗ), đường kính đường tròn trong của mâm bánh, kiểu nan hoa (hay các lỗ thông gió),. Sơ lược các chi tiết trên bánh xe Từ việc phân tích các thành phần cấu tạo trên lốp xe có thể thấy được tầm ảnh hưởng quan trọng của lốp là như thế nào, khi mà chất lượng làm việc của các chi tiết đều gây ảnh hưởng rõ rệt đến khả năng điều khiển, cảm giác lái, tính êm dịu trên xe và trên hết là tính an toàn. Tuy nhiên, trong quá trình lốp xe hoạt động, không phải lúc nào lượng áp suất trong lốp cũng được giữ ở mức lý tưởng, luôn có rất nhiều yếu tố cả bên ngoài lẫn bên trong gây thay đổi lượng áp suất khí trong lốp một cách gián tiếp hay trực tiếp như: nhiệt độ môi trường có thể làm giãn nở hay làm co lại thể tích khí bên trong lốp; sự thẩm thấu do các phân tử khí khuếch tán qua bề mặt các lớp vật liệu của lốp xe; hư hỏng hay mòn ở các chi tiết lốp gây xì khí; nhiệt độ lốp tăng do ma sát; nhiệt độ lốp tăng do hiện tượng trễ ở vật liệu lốp (vật liệu lốp có tính nhớt - đàn hồi); tốc độ xe hay tải trọng đặt lên gây tăng nhiệt độ bằng cách tăng biến dạng lốp, mặt tiếp xúc 4 ma sát;.
những yếu tố này dù ảnh hưởng của một số có thể không lớn nhưng nó làm cho áp suất lốp ở tất cả bánh xe luôn thay đổi và áp suất lốp 2 bên của xe có thể không bằng nhau theo một cách không mong muốn. Là một bộ phận không thể thiếu cho việc hoạt động cơ bản của các xe phổ thông hiện nay, thế nhưng việc kiểm tra và theo dõi chỉ số áp suất của lốp xe lại ít được quan tâm, mặc dù đến nay đã có rất nhiều sản phẩm về cảm biến và hiển thị áp suất của từng lốp xe cụ thể, việc phải bỏ công chăm chút và giữ cho áp suất lốp luôn ổn định ở mức yêu cầu lại gây ra nhiều phiền toái. Việc bất cẩn khi quên kiểm tra và điều chỉnh áp suất lốp có thể dẫn đến nhiều vấn đề từ những yếu tố nhỏ như gây cảm giác khó chịu khi trên xe hay đế những vấn đề lớn như tính an toàn và ổn định của xe. Vì khi được chạy trên nhiều loại môi trường khác nhau, lốp xe luôn ở trong trạng thái tiếp xúc với các điều kiện môi trường khắc nghiệt, và để đảm bảo được độ an toàn của phương tiện và tuổi thọ của lốp.
Đối với lốp xe Một trong những điều mà người chạy xe thường ít khi chú tâm đến đó là việc kiểm tra và cân bằng áp suất trong lốp xe phù hợp với các điều kiện như tải trọng phân bố, loại lốp,. Điều này không chỉ ảnh hướng đến khả năng điều khiển xe khi lái, mà còn gián tiếp tạo thêm tải trọng truyền đến bánh xe, như vậy không chỉ gây hại đến tuổi thọ và chất lượng lốp mà còn gây tiêu thụ nhiều hơn lượng nhiên liệu cần thiết. Theo như số liệu cho thấy với lượng áp suất trong lốp thấp hơn mức áp suất nhà sản xuất định khoảng 20% sẽ gây tiêu thụ thêm 10% nhiên liệu, đối với xe chạy bằng động cơ đốt trong điều này tương đương với lượng phát thải sẽ tăng nhiều hơn và ảnh hưởng đến các tiêu chí về môi trường. Khi chạy trên đường áp suất lốp quá cao hoặc quá thấp sẽ tạo sự thay đổi đến các thông số về kích thước vì thế diện tích mặt tiếp xúc giữa lốp xe và mặt đường sẽ thay đổi - tăng khi áp suất lốp giảm và sẽ giảm khi áp suất lốp tăng.
Điều này dẫn đến việc vết bánh xe sẽ thay đổi theo cách tương tự, nên có thể nhận định rằng nếu áp suất trong lốp càng thấp sẽ làm tăng ma sát giữa mặt gai lốp và mặt đường do tăng diện tích 5 ma sát. Việc ma sát tăng sẽ dẫn đến hiện tượng lốp xe quá nhiệt, gây ra các thiệt hại như lốp mòn nhanh hơn, rách hay bung tróc phần vỏ gai lốp và cuối cùng có thể làm nổ lốp. Dù mức độ như thế nào thì việc này cũng đều gây ra ảnh hưởng đến cảm giác lái, khả năng kiểm soát xe của người lái và an toàn của người ngồi trên xe.