Bellcrank

Minh họa một cơ cấu bellcrank từ Chambers's Twentieth Century Dictionary năm 1908

Bellcrank (đòn khuỷu chữ L) là một loại tay quay (crank) dùng để thay đổi hướng chuyển động theo một góc. Góc này có thể từ 0 đến 360 độ, nhưng các bellcrank 90 độ và 180 độ là phổ biến nhất.

Tên gọi này xuất phát từ ứng dụng ban đầu của nó: chuyển lực kéo theo phương thẳng đứng của dây thành lực kéo theo phương ngang tác động lên bộ gõ của một bell (chuông) để phát ra âm thanh.

Thiết kế

Một bellcrank 90 độ điển hình gồm một tay quay hình chữ L, quay quanh trục tại điểm giao nhau của hai nhánh chữ L. Các thanh truyền hoặc cáp được gắn vào hai đầu ngoài của chữ L. Khi một đầu bị kéo, tay quay sẽ quay quanh trục, đồng thời kéo đầu còn lại.

Một bellcrank 180 độ điển hình gồm một thanh thẳng quay quanh một điểm gần hoặc tại trung tâm của nó. Khi một thanh bị kéo hoặc đẩy, thanh sẽ quay quanh trục và truyền lực kéo hoặc đẩy sang đầu còn lại.

Việc thay đổi chiều dài các nhánh của bellcrank sẽ làm thay đổi lợi thế cơ học (mechanical advantage) của hệ thống. Nhiều ứng dụng không nhằm thay đổi hướng chuyển động mà nhằm khuếch đại lực theo cùng phương, điều mà bellcrank có thể thực hiện trong không gian hạn chế. Tuy nhiên, tồn tại sự đánh đổi giữa phạm vi chuyển động, tính tuyến tính của chuyển động và kích thước. Góc quay càng lớn thì tỷ lệ chuyển động thay đổi càng nhiều, dẫn đến chuyển động càng phi tuyến.

Ứng dụng

Hàng không

Bellcrank thường được sử dụng trong hệ thống điều khiển bay của máy bay để truyền chuyển động từ bộ điều khiển của phi công đến các bề mặt điều khiển. Ví dụ, trên các máy bay hạng nhẹ, bánh lái phương hướng (rudder) thường có một bellcrank (còn gọi là cần điều khiển). Trục quay của nó chính là bản lề của rudder. Một sợi cáp nối từ bàn đạp điều khiển của phi công đến một đầu của bellcrank. Khi phi công đạp, cáp kéo bellcrank, làm rudder quay. Bàn đạp còn lại nối với đầu kia của bellcrank để quay rudder theo hướng ngược lại.

Bellcrank cũng được sử dụng trong các máy bay mô hình điều khiển bằng dây để truyền lực từ hai dây điều khiển đến cánh lái cao độ.

Kiến trúc

Các cơ cấu đòn bellcrank được lắp đặt ở đầu cầu thang trong các ngôi nhà nhiều tầng và nhiều căn hộ theo phong cách Victoria và Edwardian (k. 1890 đến 1930), đặc biệt tại khu vực San Francisco Bay Area, nhằm cho phép cư dân mở và đóng cửa từ xa mà không cần đi xuống cầu thang để đón khách.

Hệ thống treo trước của Tramontana; chú ý các bellcrank nối thanh đẩy hệ treo với giảm xóc lò xo - giảm chấn (coilover)

Ô tô

Bellcrank cũng xuất hiện trong các ứng dụng ô tô, như trong cơ cấu liên kết giữa bàn đạp ga và bộ chế hòa khí (carburetor), hoặc giữa bàn đạp phanh và xy lanh chính (master cylinder).

Trong hệ thống treo xe, bellcrank được sử dụng trong các hệ treo kiểu pull-rod và push-rod trên xe đua, hoặc trong hệ treo Christie trên xe tăng. Các thiết kế treo theo phương thẳng đứng như giảm chấn MacPherson đôi khi không khả thi do hạn chế về không gian, khí động học hoặc các yếu tố thiết kế khác; bellcrank giúp chuyển chuyển động thẳng đứng của bánh xe thành chuyển động ngang, cho phép bố trí hệ treo theo phương ngang hoặc dọc trong xe.

Xe đạp

Bellcrank được sử dụng trong một số cụm moay-ơ hộp số trong (internally geared hub) để chọn số. Chuyển động từ cáp Bowden được bellcrank chuyển đổi thành chuyển động của thanh đẩy, qua đó lựa chọn phần của bộ bánh răng hành tinh (epicyclic gearing) được truyền động bởi líp sau của xe đạp.

Liên kết ngoài

• daerospace.com.