Điều gì quyết định độ bền chắc của lốp?
Lốp xe ôtô có thể chia thành các phần chính gồm: tanh, vải bố, bố lốp, hoa lốp và thành lốp. Tanh là lõi thép có độ bền kéo cao bọc cao su để tạo độ bền cần thiết cho lốp khi lắp và giúp lốp kết nối chắc chắn vào vành bánh xe.
Thân lốp được làm từ nhiều lớp vải khác nhau còn gọi là vải bố. Thông thường, đây là loại vải sợi polyester. Vải bố có thể chia làm hai loại. Ở loại lốp bố tròn, sợi vải chạy vuông góc với talông lốp xe, còn loại lốp bố chéo cổ hơn có sợi vải chạy cắt chéo talông lốp. Các lớp vải bố được tráng cao su để kết dính với các thành phần khác cũng như tránh cho không khí thẩm thấu. So với lốp bố chéo, lốp bố tròn ít biến dạng bề mặt ngoài hơn, do vậy, tính năng bám đường và quay tốt hơn. Tuy nhiên, do độ cứng cao của nó nên khả năng giảm các chấn động từ mặt đường kém hơn lốp bố chéo. Độ bền của lốp thường được xác định qua số lớp vải bố. Thông thường, lốp xe gồm hai lớp vải bố so với lốp của các máy bay chở khách lớn có tới 30 lớp vải bố. Một số loại lốp dành cho xe chạy với tốc độ cao thường có thêm 1 hoặc hai lớp vải bố giúp cho lốp trở nên bền chắc hơn. Lốp bố tròn đai thép có thêm các đai làm bằng thép được sử dụng để tăng độ chắc chắn cho phần bố nằm trong talông. Những chiếc đai này giúp lốp không bị xuyên thủng, đồng thời, ổn định mặt phẳng lốp để tạo tiếp xúc tối đa với mặt đường.
Thành lốp, bên ngoài tráng cao su tổng hợp, nhằm tạo sự ổn định bề mặt bên cho lốp, bảo vệ các lớp vải bố và không cho không khí thẩm thấu ra ngoài. Thành lốp có thể có thêm các thành phần nhằm tăng cường độ chắc chắn cho bề mặt bên của lốp. Tiếp theo là lớp talông có thành phần tổng hợp từ các loại cao su tự nhiên và nhân tạo. Talông và thành lốp được chế tạo thông qua quá trình đùn nhiệt. Cuối cùng là hoa lốp cùng các rãnh lốp được thiết kế căn cứ theo công năng sử dụng.
Hoa lốp có tầm quan trọng như thế nào?
Khi xe di chuyển trên đường, không khí bị nén giữa các rãnh, hoa lốp là nguyên nhân gây tiếng ồn. Đó là vì rãnh hoa lốp tiếp xúc với mặt đường có không khí bị cuốn vào và bị nén giữa các rãnh và mặt đường. Khi hoa lốp rời khỏi mặt đường, không khí bị nén bật ra khỏi các rãnh tạo ra tiếng ồn. Tiếng ồn hoa lốp tăng lên, nếu hoa lốp có dạng dễ cuốn nhiều không khí vào các rãnh hơn. Chẳng hạn như kiểu hoa lốp dạng khối hoặc vấu có thể phát sinh nhiều tiếng ồn hơn kiểu gân dọc. Tần suất của tiếng ồn cũng sẽ tăng tỷ lệ thuận với vận tốc xe.
Ngoài ra trong điều kiện trời mưa, cũng có thể xảy ra trường hợp “trượt nước”. Đó là do khi xe đi qua các vũng nước, nếu nước không kịp thoát ra khỏi các các rãnh và hoa sẽ khiến cho lốp xe chỉ tiếp xúc với mặt đường qua một lớp nước trung gian và có thể dẫn đến mất lái. Để khắc phục tình trạng này, các nhà sản xuất lốp nay đã ứng dụng một hệ thống thử nghiệm tinh vi và nghiêm ngặt, ứng dụng các camera chụp ảnh tia nước bắn ra khỏi lốp để có thể chế tạo ra loại hoa lốp có khả năng thoát nước nhanh.
Các ký hiệu trên lốp nói lên điều gì?
Trên thành lốp thường có rất nhiều chữ và số thể hiện kích thước và chủng loại lốp. Ví dụ, trên lốp có dòng chữ, số P215/65R17 thì chữ P là viết tắt của “Passenger Vehicle”, tức là xe du lịch 7 chỗ trở xuống. Nếu thay bằng LT, tức là lốp dành cho xe bán tải nhẹ (Light Truck), thường dùng cho xe tải trọng lớn, hay T dùng để chỉ lốp dự phòng. Con số 215 biểu thị bề rộng của lốp theo mm, con số thứ hai, 65, thể hiện tỷ số giữa độ cao thành lốp với chiều rộng lốp. Trong trường hợp này, thành lốp bằng 65% chiều rộng 215mm. R là chữ đầu của Radial, thể hiện lốp bố tròn, để phân biệt với loại bố chéo (Bias). Lốp bố tròn thường dùng cho xe du lịch vì phù hợp với mọi loại đường, còn lốp bố chéo thường dùng cho xe việt dã. Về cảm giác lái và hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu, lốp B thua lốp R. Số cuối cùng, 17, chỉ đường kính vành xe lắp lốp. Và trong khi các kích thước của lốp trên toàn thế giới được tính bằng đơn vị hệ mét thì đường kính vành xe lại đo bằng inch.
Ngoài các thông tin cơ bản trên, thành lốp còn có nhiều ký hiệu khác, như tải trọng tối đa, áp suất lốp tối đa và tốc độ an toàn tối đa. Thông tin về tải trọng và áp suất khá dễ hiểu, còn tốc độ được quy ước bằng mã. Cụ thể, kí hiệu T cho biết tốc độ tối đa cho phép của lốp là 190 km/h; chữ H - 210 km/h; V - 240 km/h; và W - 270 km/h. Lốp ký hiệu Z chưa được tiêu chuẩn hoá quốc tế mà tuỳ thuộc vào từng nhà sản xuất, nhưng ít nhất chịu được tốc độ tối đa như lốp V. Thông thường, chỉ cần lốp T là đủ để chạy trên đường cao tốc.
Ngoài các ký hiệu bằng chữ và số, trên một số lốp còn có biểu tượng núi (Mountain), cho biết lốp có thể dùng cho mùa đông. Ở xứ lạnh, có hai loại lốp mùa đông: M&S dùng cho xe thường chạy trên đường nhiều bùn và tuyết (Mud & Snow), còn có biểu tượng bông tuyết bên trong núi thì đó là lốp dùng cho thời tiết có tuyết và băng. Một số biểu tượng khác trên lốp là TL (viết tắt của tubless - lốp không xăm), SSR (Runflat tire - lốp có thể chạy ở tốc độ cao trên một đoạn đường dài ngay cả khi bị xẹp).
Lốp xe phải chịu sự tác động của những yếu tố nào?
Làm sao 4 chiếc lốp với áp suất mỗi lốp chỉ 30 psi (2,04 átmốtphe) có thể chịu được chiếc ôtô nặng hàng tấn? Quan sát kỹ, bạn sẽ thấy lốp không hoàn toàn tròn, vì nơi tiếp xúc giữa lốp với mặt đường có thể xem là phẳng và được gọi là mặt tiếp xúc. Giả sử nếu mặt đường làm bằng kính, ta sẽ tính được diện tích mặt tiếp xúc này. Cộng diện tích tiếp xúc của 4 bánh và nhân nó với áp suất lốp sẽ ra trọng lượng xe.
Khi bánh xe quay, mặt tiếp xúc sẽ luân chuyển theo vòng quay và cần một lực tác động để uốn lốp cho nó tiếp xúc với mặt đường. Lốp càng uốn nhiều, lực càng lớn. Do lốp xe không hoàn toàn đàn hồi, nên khi trở về trạng thái ban đầu, nó không “hoàn trả” hết lực tác động và một số lực sẽ chuyển hóa thành nhiệt cũng như do ma sát với mặt đường.
Các nhà sản xuất lốp đôi khi công bố Hệ số ma sát lăn (CRF) – với lốp xe con hệ số này là 0,015 còn hệ số này của lốp xe tải là từ 0,006 đến 0,01. Sử dụng CRF ta có thể tính lực tác động để lốp lăn trên đường. Ví dụ một chiếc xe nặng 4.000 pao (1814,369 kg), CRF 0,015 thì lực tác động sẽ là 60 pao (27,215 kg). Công suất làm bánh xe quay sẽ phụ thuộc vào tốc độ xe. Ở vận tốc 75 dặm/giờ (120,7 km/giờ) lốp sẽ sử dụng 12 mã lực để quay; vận tốc 55 dặm/giờ (88,513 km/giờ) công suất mỗi lốp sử dụng là 8,8 mã lực. Từ đây ta có thể thấy có 3 yếu tố tác động tới lực làm quay bánh xe đó là trọng lượng, vận tốc xe và CRF.
Vấn đề gì ảnh hưởng đến độ mòn của lốp?
Những yếu tố ảnh hưởng đến độ mòn của lốp gồm áp suất lốp, tải trọng. Ngoài ra còn có các lực dẫn động, phanh, lực ly tâm lúc quay tác động vào lốp tăng theo tỷ lệ bình phương của vận tốc. Do đó, tăng tốc sẽ làm tăng các lực này lên gấp bội làm tăng lực ma sát giữa hoa lốp và mặt đường, qua đó làm tăng độ mòn của lốp. Ngoài các yếu tố này, điều kiện mặt đường cũng có ảnh hưởng lớn đến độ mòn của lốp. Đương nhiên đường gồ ghề khiến lốp mòn nhanh hơn đường nhẵn.
Nếu ta bơm lốp quá non hoặc quá căng đều làm cho áp suất lốp không đúng tiêu chuẩn và như vậy lốp sẽ không phẳng khi nó tiếp xúc với mặt đường dẫn đến mòn nhanh. Áp suất lốp quá cao khiến nó bị cứng, không triệt tiêu được các chấn động từ mặt đường dẫn đến xe chạy không êm. Mỗi xe có một áp suất tiêu chuẩn ứng với tải trọng và đặc tính của nó vì vậy khi bơm lốp cần chú ý điều này. Ngược lại, áp suất lốp quá thấp sẽ khiến lốp bị bẹp, làm tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường do vậy tăng sức cản khiến cho tay lái nặng hơn. Mặt khác nếu áp suất giữa các lốp không đều nhau, sức cản giữa các lốp bên trái hay bên phải không đều dẫn đến hiện tượng xe bị lạng sang một bên.
Tải trọng lớn làm tăng độ mòn của lốp cũng giống như khi lốp non. Lốp mòn nhanh hơn khi xe chở nặng vì lực ly tâm lớn hơn khi quay tác động vào xe sẽ làm phát sinh lực ma sát lớn hơn giữa lốp và mặt đường. Áp suất lốp không đủ, vai lốp mòn nhanh hơn phần giữa. Sự quá tải cũng gây ra hậu quả như vậy. Nếu áp suất lốp quá lớn, phần giữa mòn nhanh hơn vai. Độ chụm quá mức khiến các lốp trượt ra ngoài và kéo bề mặt tiếp xúc của hoa lốp vào trong, gây mòn do độ chụm. Và độ doãng quá mức cũng gây ra mòn lốp xe. Ngoài ra, sự biến dạng hoặc độ rơ quá mức của các chi tiết trong hệ thống treo cũng ảnh hưởng đến độ chỉnh của bánh làm cho lốp mòn không bình thường. Nếu các ổ bi, khớp cầu, đầu thanh nối... có độ rơ quá mức, hoặc nếu trục bị cong, lốp sẽ bị đảo ở các điểm cụ thể khi nó quay ở tốc độ cao gây ra lực ma sát lớn và tình trạng trượt, cả hai tác động này đều dẫn đến lốp bị mòn thành vệt.
Cần lưu ý những vấn đề gì khi chọn lốp xe phù hợp?
Lốp có thiết diện ngang lớn hơn sẽ tiếp xúc với mặt đường nhiều hơn, qua đó chạy ổn định, cho cảm giác lái tốt hơn và chịu được tải trọng lớn song tay lái sẽ nặng. Thiết diện lớn cũng tạo ra ma sát lớn và do đó tác động tới khả năng khí động học làm xe tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn. Ngược lại, lốp xe thiết diện ngang nhỏ có phần tiếp xúc với mặt đường ít hơn nên tay lái nhẹ nhàng đồng thời tiết kiệm nhiên liệu.
Khi đi mua lốp, bạn cần biết kích cỡ của lốp xe. Điều quan trọng nhất là nên chọn cỡ lốp sát với bề rộng lốp nguyên bản. Sử dụng lốp xe có đường kính lớn hơn quá nhiều có thể gây ảnh hưởng đến các bộ phận của hệ thống treo. Việc sử dụng loại lốp nhỏ hơn sẽ không đủ chịu tải và làm giảm độ bám đường, khiến hệ thống phanh chống bó cứng (ABS) hoạt động kém hiệu quả.
Tỷ lệ giữa độ cao thành lốp với độ rộng của lốp cũng rất quan trọng. Lốp có tỷ lệ này nhỏ cho cảm giác lái chuẩn xác hơn, song lại giảm độ êm khi xe đi vào đường nhiều ổ gà. Trường hợp duy nhất nên thay đổi tỷ lệ này là vào mùa đông ở xứ lạnh. Sử dụng lốp có tỷ lệ thành lốp cao hơn sẽ giúp xe chạy êm hơn vào mùa đông.
Hoa lốp có tầm quan trọng thế nào đối với tính năng của xe?
Hoa lốp có nhiều kiểu khác nhau nên khả năng thoát nước cũng khác nhau, đáp ứng các điều kiện khác nhau của mặt đường và loại xe sử dụng. Hoa lốp kiểu gân dọc gồm nhiều rãnh chữ “chi” chạy dọc theo bề mặt lốp thích hợp nhất với đường nhựa, chạy tốc độ cao. Nó có đặc tính làm giảm tối đa lực cản lăn của lốp, lực cản trượt ngang và tạo cảm giác điều khiển tốt. Ngoài ra loại này còn giảm tiếng ồn nhưng khả năng kéo kém hơn hoa vấu.
Kiểu hoa vấu gồm các rãnh chạy ra mép lốp theo hướng gần như vuông góc. Loại này tạo được lực kéo lớn, lực cản lăn hơi cao hơn, lực cản trượt ngang thấp hơn, độ ồn lớn, song phù hợp với tốc độ chậm, đường gồ ghề hoặc đường không trải nhựa, và thường dùng cho các loại xe tải hạng nặng. Kiểu kết hợp giữa gân dọc và vấu giúp giảm độ trượt ngang, nâng cao tính năng dẫn động và phanh, và chạy được cả trên đường nhựa cũng như đường gồ ghề. Còn hoa kiểu khối, chia bề mặt lốp thành các khối độc lập, sử dụng ở hầu hết các lốp chạy trên đường có tuyết và lốp bố tròn. Nó thường giảm độ trượt dài và trượt quay trên đường có nhiều bùn và tuyết phủ nhưng loại lốp này thường mòn nhanh hơn kiểu gân dọc và vấu đặc biệt khi chạy trên bề mặt cứng. Ngoài ra, còn có kiểu hoa lốp một chiều, hướng theo chiều quay. Các rãnh ngang được bố trí theo một chiều quay nhất định để tăng khả năng thoát nước và như vậy khi đi trên đường ướt, xe chạy ổn định hơn.
