CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ Hình 1. Hệ thống treo trên ô tô Hệ thống treo là bộ phận quan trọng của xe ô tô, chúng quyết định cảm giác lái của xe êm ái hay xóc nảy, ổn định hay không ổn định. Nói một cách dễ hiểu đây là bộ phận đóng vai trò trong việc chuyển động của toàn bộ thân xe, đặc biệt khi xe di chuyển qua những cung đường gồ ghề. Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo 1.1 Công dụng Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe như lắc ngang, lắc dọc [1].
Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc và lực bên. Đồng thời đòn dọc đòi hỏi cần phải có độ cứng vững lớn, nhằm mục đích chịu được các lực dọc, lực bên và chịu mômen phanh lớn. Do có kết cấu như vậy, nên hệ treo này chiếm ít không gian và đơn giản về kết cấu, giá thành hạ. Hệ treo này thường được bố trí cho cầu sau bị động, khi máy đặt ở phía trước, cầu trước là cầu chủ động.
Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết Hệ treo đòn dọc có thanh liên kết xuất hiện trên xe con vào những năm 70 cùng với sự hoàn thiện kết cấu cho các xe có động cơ và cầu trước chủ động. Theo cấu trúc của nó có thể phân chia thành loại treo nửa độc lập và treo nửa phụ thuộc. Theo khả năng làm việc của hệ treo, tuỳ thuộc vào độ cứng vững của đòn liên kết mà có thể xếp là loại phụ thuộc hay độc lập. Ở đây hệ treo được phân loại là treo độc lập tức là đòn liên kết có độ cứng nhỏ hơn nhiều so với độ cứng của dầm cầu phụ thuộc.
Sơ đồ nguyên lý hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết 1- Bánh xe; 2- Khớp quay trụ; 3- Đòn dọc;4- Thùng xe; 5- Lò xo; 6- Giảm chấn Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết, có đặc điểm là hai đòn dọc được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang. Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một thanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác. Bộ phận đàn hồi của nó có thể là lò xo trụ xoắn được đặt giữa khung và đòn dọc. Hệ treo đòn chéo.
Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo đòn ngang và hệ treo đòn dọc. Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điển của hai hệ treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng. Đặc điểm của hệ treo này là đòn đỡ bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đòn chéo trên bánh xe. Sơ đồ hệ đòn chéo 1-Dầm cầu; 2- Đòn chéo; 3-truyền lực chính Trong hệ treo đòn chéo hình vẽ 1.22 chi tiết đàn hồi phần lớn là lò xo xoắn ốc.
Ngoài ra đối với hệ treo này, người ta còn hay dùng thêm thanh ổn định để làm tăng sự êm dịu trong quá trình chuyển động. So với các hệ treo xét ở trên thì hệ treo đòn chéo có đặc điểm nổi bật ở chỗ khi bánh xe dao động theo phương thẳng đứng thì cũng kéo theo sự thay đổi khoảng cách giữa hai vết bánh xe, góc nghiêng ngang, nhưng sự thay đổi đó nhỏ hơn các loại đã xét ở trên. Riêng độ chụm trước cửa bánh xe thì thay đổi không đáng kể. Hiện nay, đối với ôtô con hiện đại người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo độc lập cho hệ treo trước như: hệ thống treo hai đòn ngang, hệ thống treo Mc.Pherson, hệ thống treo đòn dọc, đòn chéo.
là những loại có cấu tạo đơn giản, ít số chi tiết, khối lượng phần không được treo nhỏ, giá thành hạ, dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dưỡng. Còn treo sau thì đa số là dùng hệ treo phụ thuộc cho xe tải và xe SUV, xe pickup.và dùng hệ thống treo độc lập cho xe con. Các bộ phận chính của hệ thống treo Mặc dù có nhiều chi tiết, nhưng cấu tạo chung của hệ thống treo được quy thành ba bộ phận chính như sau: 1. Các bộ phận chính của hệ thống treo Hình 1.
Cơ cấu treo trước và các bộ phận chính 1. Bộ phận đàn hồi Là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, làm giảm nhẹ các tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung, đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi di chuyển nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (khoảng 60 – 80 lần/ph). Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng. Bộ phận đàn hồi có các phần tử đàn hồi thường gặp là: a.
Cơ cấu treo phụ thuộc dùng nhíp lá Bó nhíp được làm từ các lá thép cong, gọi là lá nhíp, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từ ngắn đến dài. Đặc tính làm việc của nhíp là khi tải trọng tác dụng lên nhíp tăng thì biến dạng của nhíp cũng tăng theo quy luật tuyến tính. Trong hệ thống treo nó không chỉ có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động mà còn đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng và ma sát giữa các lá nhíp góp phần làm tắt dao động. Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn giản rẻ tiền, dễ chăm sóc bảo dưỡng nhưng lại có nhược điểm là khối lượng lớn, thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc độ và sự ổn định khi xe chuyển động, mặt khác vết bánh sẽ thay đổi khi một bánh bị nâng lên làm phát sinh lực ngang và tính chất bám đường kém và dễ bị trượt ngang.
Thanh xoắn Thanh xoắn là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn của nó để cản lại sự dao động. Một đầu thanh xoắn được ngàm vào khung hay một dầm nào đó của xe, đầu kia gắn vào kết cấu chịu tải xoắn của hệ thống treo. Trên một số ô tô để dành chỗ cho việc lắp bán trục cầu chủ động người ta dùng thanh xoắn thường được gây tải trước (có ứng suất dư) do đó nó chỉ thích hợp cho một chiều làm việc. Trên các thanh xoắn ở hai phía đều phải đánh dấu để tránh nhầm lẫn khi lắp ráp.
Sử dụng thanh xoắn có các đặc điểm sau: + Chiếm ít không gian, có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe. + Trọng lượng nhỏ, Đơn giản, gọn, giá thành rẻ và dễ chế tạo. + Thanh xoắn không có nội ma sát nên thường phải lắp kèm giảm chấn để dập tắt nhanh dao động. Trên xe con và xe minibus bộ phận đàn hồi là thanh xoắn được sử dụng phổ biến chỉ sau lò xo.
Lò xo Bao gồm các dạng là lò xo xoắn ốc, lò xo côn và lò xo trụ. Do lò xo trụ có đường kính vòng ngoài không đổi nên biến dạng của nó sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với lực tác dụng, còn đối với lò côn hay lò xo xoắn ốc thì khi tải nhẹ đầu lò xo sẽ bị nén lại và hấp thụ năng lượng va đập, còn phần giữa lò xo có độ cứng lớn hơn sẽ đủ cứng để chịu tải lớn. Lò xo có các đặc điểm chính sau: Ưu điểm - Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn. - Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp, kết cấu gọn nên tiết kiệm không gian và cho phép hạ thấp trọng tâm xe nhằm nâng cao tốc độ.
Cấu tạo một số dạng lò xo Nhược điểm - Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có nội ma sát như nhíp nên thường phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt nhanh dao động. - Do lò xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi, còn nhiệm vụ dẫn hướng và giảm chấn do các bộ phận khác đảm nhận nên với hệ thống treo dùng lò xo trụ thì có kết cấu phức tạp hơn do nó còn phải bố trí thêm hệ thống đòn dẫn hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực kéo hay lực phanh. Phần tử đàn hồi loại khí Hình 1. Bộ phận đàn hồi loại khí Phần tử đàn hồi sử dụng đệm khí dựa trên nguyên tắc không khí có tính đàn hồi khi bị nén.
Hệ thống treo loại khí được sử dụng tốt ở các ôtô có trọng lượng phần lớn được thay đổi khá lớn như ở ôtô trở khách, ô tô vận tải và đoàn xe. Loại này có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần tử đàn hồi. Giảm độ cứng của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động tốt hơn. Hệ thống treo khí không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng nhỏ và giảm được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe truyền lên buồng lái và hành khách.
Nhưng hệ thống này có kết cấu phức tạp hơn vì phải có bộ phận dẫn hướng riêng và trang thiết bị cung cấp khí, bộ điều chỉnh áp suất, lọc, các van v.điều chỉnh độ cứng một cách chủ động. Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi loại túi khí cao su (airbag suspension) Hiện nay bộ phận đàn hồi được làm có xu hướng “mềm mại” hơn nhằm tạo điều kiện cho bánh xe lăn “êm” trên mặt đường. Đồng thời người ta dùng các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi độ cứng trong một giới hạn rộng. Khi xe chạy ít tải, độ cứng cần thiết có giá trị nhỏ, khi tăng tải thì độ cứng cần phải có giá trị lớn.
Chính vì vậy mà cần phải có thêm các bộ phận đàn hồi phụ như: nhíp phụ, vấu tỳ bằng cao su biến dạng, đặc biệt là các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi tự động độ cứng theo tải trọng kết hợp với các bộ phận thay đổi chiều cao trọng tâm của xe. Bộ phận giảm chấn. Trên xe ôtô giảm chấn được sử dụng với các mục đích sau: + Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nền đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho người sử dụng.
