CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT HỆ THỐNG TREO DÙNG TRÊN Ô TÔ 1. Công dụng và phân loại hệ thống treo 1. Công dụng Hệ thống treo là tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với khung xe nhằm: + Đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động, dập tắt các dao động để nâng cao tính tiện nghi và thoải mái cho người sử dụng ô tô. Các thông số dao động của ô tô trong quá trình chuyển động gồm: tần số, gia tốc, biên độ,… có thể gây ảnh hưởng đến con người.
+ Đảm bảo yêu cầu về khả năng tiếp nhận các thành phần lực và mô men tác dụng giữa bánh xe và đường nhằm tăng tối đa sự an toàn trong chuyển động, giảm thiểu sự phá hỏng nền đường của ô tô. Sơ đồ hệ thống treo Các dao động ngoài ảnh hưởng tới chất lượng chuyển động, còn là nguyên nhân gây nên rung động và ồn. Do tính chất chuyển động của ô tô nên hệ thống treo của nó có đặc điểm đối xứng qua mặt phẳng thẳng đứng dọc xe. Hệ thống treo gồm 4 bộ phận chính với các chức năng sau: 4 - Bộ phận đàn hồi: tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng lượng và đảm bảo tính êm dịu khi ô tô chuyển động trên các bề mặt đường khác nhau.
- Bộ phận giảm chấn: dập tắt dao động của thân xe và bánh xe khi ô tô chuyển động trên mặt đường không bằng phẳng trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng và khuếch tán ra môi trường xung quanh. Ngày nay người ta thường sử dụng loại giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều ở hành trình nén và hành trình trả. Ở hành trình nén (khi ô tô đi qua đường gồ ghề, bánh xe bị nâng lên gần khung vỏ) giảm chấn hoạt động làm giảm bớt xung lực truyền từ bánh xe lên khung vỏ. Ở hành trình trả (bánh xe đi xa khung vỏ), giảm chấn tiếp tục làm giảm bớt xung lực, tạo điều kiện đặt êm bánh xe trên nền đường và giảm bớt phản lực truyền ngược từ mặt đường lên thân xe.
- Bộ phận dẫn hướng: truyền các lực ngang và dọc và mô men từ mặt đường lên khung xe. Động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng đến tính ổn định và tính quay vòng của ô tô. - Bộ phận ổn định: giảm nghiêng ngang và dao động góc ngang của khung xe. Bộ phận này thường được gọi là “thanh ổn định”.
Thanh ổn định đảm nhận chức năng làm tăng mô men chống lật tác dụng lên thùng xe. Nó chỉ hoạt động khi có sự chênh lệch tải trọng thẳng đứng ở bánh xe. - Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình. Các vấu cao su chia ra làm hai loại: vấu cao su tăng cứng thường bắt lên khung xe và tỳ vào nhíp lá để giảm chiều dài làm việc của nhíp lá khi tăng tải.
Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe là loại bắt trên bộ nhíp ở vị trí giữa nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe, hạn chế va đập cứng. Phân loại Hệ thống treo trên ô tô thường được phân loại dựa vào kết cấu của các bộ phận của hệ thống treo. Phân loại hệ thống treo theo kết cấu dẫn hướng + Hệ thống treo phụ thuộc: bánh xe bên trái và bên phải được liên kết với nhau bằng dầm cầu cứng (dầm cầu liền), nên khi một bên bánh xe bị dịch chuyển thì bánh xe bên phía còn lại cũng bị dịch chuyển. 5 + Hệ thống treo độc lập: hai bên bánh xe trái và phải không có sự liên kết cứng.
Do đó, sự dịch chuyển của một bên bánh xe không gây ảnh hưởng tới bên bánh xe còn lại. Hệ thống treo độc lập thường được sử dụng ở xe có kết cấu rời. Ưu điểm là đảm bảo được độ êm dịu cho xe, nhưng có kết cấu phức tạp, giá thành đắt nên chỉ sử dụng ở cầu trước của ô tô. Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc + Hệ thống treo cân bằng: dùng ở xe có 3 hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh xe ở hai cầu liền nhau.
Phân loại theo phần tử ổn định Phân loại dựa theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi: bằng kim loại (nhíp, lò xo trụ, thanh xoắn); loại khí; loại thuỷ lực; loại cao su. Cấu tạo hệ thống treo 1. Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc khá đơn giản với cả hai bánh xe được đỡ bằng một hộp cầu xe hoặc dầm cầu xe nối liền 2 bánh và ở hệ thống treo phụ thuộc có hai loại phần tử đàn hồi là phần tử đàn hồi là nhíp hoặc phần tử đàn hồi lò xo trụ. Nhíp Nhíp được làm từ các lá thép cong, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từ ngắn tới dài, cụm lá này được kẹp chặt lại với nhau ở giữa bằng bu lông định tâm hay đinh tán.
Để giữ các lá nhíp không bị trượt ra khỏi vị trí người ta dung kẹp ở một vài điểm để kẹp chúng lại với nhau. Cả hai đầu lá dài nhất được uốn cong tạo thành mắt nhíp, được sử dụng để gắn nhíp vào khung. Lò xo trụ Lò xo được làm từ dây thép lò xo, là một loại thép đặc biệt được sử dụng chủ yếu trong ôtô du lịch làm bộ phận đàn hồi. Lò xo trụ có thể có tiết diện tròn hay vuông.
Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn do ống lò xo bị nén. Các loại lò xo phổ biến Lò xo có trọng lượng nhỏ hơn nhíp, khi làm việc giữa các vành lò xo không có ma sát như nhíp. Lò xo này chỉ làm được nhiệm vụ đàn hồi, còn nhiệm vụ giảm chấn hay dẫn hướng phải do các phần tử khác đảm nhận. Cấu tạo hệ thống treo cân bằng phụ thuộc Ở các xe nhiều cầu, do tải trọng đặt lên các cầu lớn nên thường sử dụng hệ thống treo cân bằng để đảm bảo sự phân bố tải trọng tĩnh lên các cầu là như nhau theo giá trị chuyên chở khác nhau.
Khi sử dụng hệ thống treo cân bằng, trong trường hợp ô tô chuyển động trên địa hình gồ ghề, các bánh xe có thể bảo đảm luôn tiếp xúc với bề mặt đường, do vậy mà nâng cao tính năng thông qua cho ô tô. Cấu tạo hệ thống treo độc lập Hệ thống treo độc lập so với hệ thống treo phụ thuộc và phụ thuộc cân bằng có khối lượng phần không treo nhỏ hơn, bảo đảm hành trình làm việc của bánh xe lớn, do vậy đảm bảo tạo ra treo mềm hơn nhất là khi bố trí phần tử hướng phù hợp thì vẫn 7 giữu được sự ổn định của các bánh xe, bảo đảm thích ứng tốt hơn của bánh xe với mặt đường. Ở hệ thống treo độc lập thường sử dụng lò xo trụ hoặc thanh xoắn là phần tử đàn hồi. Trong quá trình sử dụng không cần bôi trơn, không sợ bụi và có độ bền cao.
Nhược điểm chính của hệ thống treo độc lập là kết cấu dẫn động đến các bánh xe phức tạp, tăng số lượng khớp nối đồng thời tăng khối lượng công việc chăm sóc bảo dưỡng kĩ thuật, trọng tâm xe thay đổi khi thân xe dao động. Hệ thống treo độc lập thường được sử dụng ở các cầu bị động dẫn hướng của các xe cao tốc. Phần lớn các ô tô hiện nay sử dụng treo độc lập ở các bánh xe cầu trước không chủ động. Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn treo dọc Hệ thống treo đòn dọc có nghĩa là các thanh liên kết của phần tử dẫn hướng giữa bánh xe (cầu xe) với khung ô tô bằng các đòn dọc.
Các đòn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe. Số lượng đòn dọc có thể là hai hoặc bốn và có thể bố trí cả ở hệ thống treo phụ thuộc hoặc độc lập. Hệ thống treo độc lập với đòn treo dọc và phần tử đàn hồi là lò xo 1. Phần tử đàn hồi lò xo; 3.
Giảm chấn ống thuỷ lực; 4. Khớp bản lề Trên hình 1.5 là sơ đồ của hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi là lò xo với đòn treo dọc. Loại này chỉ bố trí hai đòn treo dọc phía dưới. Để các đòn treo có thể chịu được các lực dọc, lực ngang và mô men thì các đòn treo này phải có cấu tạo sao cho độ cứng vững lớn.
Thường thì đòn treo dạng này có kết cấu dạng hộp với tiết 8 diện tương đối lớn. Một đầu đòn treo được cố định với moay ơ bánh xe, đầu còn lại được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô. Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang Đòn treo trên có dạng hình tam giác hai đầu phía trong được liên kết bản lề hoặc cầu với khung dầm ô tô. Đầu ngoài được liên kết bằng khớp cầu với đòn xoay đứng trên đó lắp bánh dẫn hướng.
Đòn dưới dạng thanh đơn có một đầu liên kết bản lề hoặc khớp cầu với khung dầm ô tô, đầu còn lại liên kết với trụ xoay đứng. Để tăng cường khả năng truyền lực dọc, ngang và mô men trong bộ phận hướng còn bố trí thêm thanh giằng. Phần tử lò xo trụ bố trí kết hợp với giảm chấn oongs thuỷ lực có đầu trên liên kết với gối tựa trên khung ô tô, đầu dưới liên kết bản lề hoặc cầu với đòn treo dưới. Một thanh ổn định hai đầu liên kết với hai giá bánh xe và được giữ trên khung hoặc dầm ô tô bằng khớp bản lề.
Thanh ổn định có tác dụng hạn chế biến dạng quá mức của một bên bánh xe nhằm giữ cho thân ô tô được ổn định. Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang 9 1. Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo loại Macpherson Nếu kích thước đòn trên của hệ thống treo độc lập hai đòn ngang giảm về bằng 0 thì ta được hệ thống treo Macpherson (hình 1.7a) Cấu tạo cụ thể của hệ thống treo Macpherson (hình 1.7b) Đầu trong của đòn treo dưới được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô, đầu ngoài liên kết với thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thuỷ lực. Đầu trên của giảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên khung ô tô.
Phần tử đàn hồi lò xo được đặt tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tì vào gối tựa trên khung ô tô.