CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 1.1 Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo 1.1 Công dụng Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe. Hệ thống treo có những chức năng sau đây: +Trong lúc xe chạy hệ thống treo cùng với các lốp xe tiếp nhận và dập tắt dao động, rung động và chấn động do mặt đường không bằng phẳng, để bảo vệ hành khách và hàng hóa, làm cho xe di chuyển ổn định hơn. +Đỡ thân xe trên các cầu xe và duy trì quan hệ hình học giữa thân xe và các bánh xe. +Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực), lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với khung, vỏ), lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên).2 Yêu cầu Yêu cầu của hệ thống treo rất là phức tạp vì nó liên quan đến tính êm dịu, động học bánh xe… +Độ võng tĩnh ft phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo được các tần số dao động riêng của vỏ xe và độ võng động phải đủ để đảm bảo vận tốc chuyển động của ô tô trên đường xấu nằm trong giới hạn cho phép.
Ở giới hạn này không có sự va đập lên các bộ phận hạn chế bằng cao su +Động học của các bánh xe dẫn hưỡng vẫn giữ đúng khi các bánh xe dẫn hướng dịch chuyển trong mặt phẳng đứng +Dập tắt nhanh các dao động của than xe và bánh xe +Giảm tải trọng động khi qua đường gồ ghề +Có độ bền và tuổi thọ làm việc cao 1.2 Các bộ phận của hệ thống treo Hệ thống treo gồm có 3 thành phần +Bộ phận đàn hồi +Bộ phận giảm chấn Trang 1 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Phước +Bộ phận dẫn hướng 1.1 Bộ phận đàn hồi Chức năng: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và khung xe, nhằm biến đổi dao động giữa mặt đường và bánh xe thành dao động điều hòa tạo cảm giác êm dịu cho xe. Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe và khung vỏ xe có thể dịch chuyển tương đối với nhau theo phương thẳng đứng.1 Ba kiểu bộ phận đàn hồi phổ biến hiện nay Các bộ phận đàn hồi thường được sử dụng hiện nay: a) Nhíp Nhíp được làm từ các lá thép lò xo uốn cong, có độ đàn hồi cao, các lá thép có kích thước chiều dài nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính. Hai đầu của nhíp chính được uốn lại thành hai tai nhíp dùng để nối với khung xe. Giữa bộ nhíp có các lỗ dùng để bắt bulông siết các lá nhíp lại với nhau.
Quang nhíp dùng để giữ cho các lá nhíp không bị sô lệch về hai bên, các lá nhíp có thể dịch chuyển tương đối với nhau theo chiều dọc. Khi dịch chuyển tương đối theo chiều dọc, giữa các lá nhíp có lực ma sát, lực ma sát này dùng để dập tắt dao động theo phương thẳng đứng của ô tô. Khi làm việc, mặt trên của lá nhíp sẽ chịu kéo, còn mặt dưới sẽ chịu nén.2 Nhíp ô tô Trang 2 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Phước Nói chung, nhíp càng dài thì càng mềm. Số lá nhíp càng nhiều thì khả năng chịu tải càng cao, tuy nhiên nhíp sẽ cứng hơn và ảnh hưởng đến độ êm dịu Đặc tính của nhíp lá là: +Bản thân nhíp đã có đủ độ cứng vững để giữ cho cầu xe ở đúng vị trí nên không cần sử dụng các liên kết khác.
+Nhíp thực hiện được chức năng tự khống chế dao động thông qua ma sát giữa các lá nhíp. +Nhíp có đủ độ bền để chịu tải trọng nặng. +Vì có nội ma sát giữa các lá nhíp nên nhíp khó hấp thu được các rung động nhỏ từ mặt đường. Bởi vậy nhíp thường được sử dụng cho các xe cỡ lớn với yêu cầu về độ êm dịu không cao.
b) Lò xo trụ Lò xo trụ được làm bằng thanh thép lò xo đặc biệt. Khi đặt tải trọng lên một lò xo, toàn bộ thanh thép bị xoắn khi lò xo co lại. Nhờ vậy năng lượng của ngoại lực được tích lại và chấn động được giảm bớt Hình 1.3 Lò xo trụ Đặc tính của lò xo trụ là: +Tỷ lệ hấp thụ năng lượng tính cho một đơn vị khối lượng cao hơn so với loại lò xo lá nhíp. +Có thể chế tạo các lò xo mềm.
+Vì không có ma sát giữa các lá như ở nhíp nên cũng không có khả năng tự dập tắt dao động, vì vậy bắt buộc phải sử dụng thêm bộ phận giảm chấn. +Vì không chịu được lực theo phương nằm ngang nên cần phải có các cơ cấu liên kết để truyền lực. Trang 3 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Phước c) Thanh xoắn Thanh xoắn là một thanh thép lò xo có tính đàn hồi xoắn. Một đầu của thanh xoắn có được gắn cứng với khung xe hoặc các kết cấu khác của thân xe, còn đầu kia được gắn với bộ phận chịu tải trọng.
Thanh xoắn cũng được sử dụng để làm thanh ổn định.4 Thanh xoắn Đặc tính của thanh xoắn: +Nhờ tỉ lệ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng lớn hơn so với các loại lò xo khác nên hệ thống treo có thể nhẹ hơn. +Kết cấu của hệ thống treo đơn giản. +Cũng như lò xo trụ, thanh xoắn không tự hấp thụ được dao động nên phải dung thêm bộ phận giảm chấn.2 Bộ phận giảm chấn Chức năng +Dập tắt các các dao động giữa khung xe và bánh xe khi xe di chuyển trên nền đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính êm dịu, tiện nghi cho người sử dụng. +Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường.
+Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc,khả năng an toàn khi chuyển động. Hiện nay để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động người ta dùng giảm chấn thủy lực. Giảm chấn thuỷ lực sẽ biến cơ năng các dao động thành nhiệt năng và sự làm việc của nó là nhờ ma sát giữa các chất lỏng và lỗ tiết lưu. Giảm chấn phải đảm bảo dập Trang 4 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Phước tắt nhanh các dao động nếu tần số dao động lớn nhằm mục đích tránh cho thùng xe lắc khi đường mấp mô và phải dập tắt chậm các dao động nếu ôtô chạy trên đường ít mấp mô để cho ôtô chuyển động êm dịu Hình 1.5 Giảm chấn ô tô Trên ô tô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều ở cấu trúc hai lớp.
a) Giảm chấn kép Đây là một loại giảm chấn quen thuộc và được dùng phổ biến cho ô tô từ trước đến nay.6 Cấu tạo giảm chấn kép Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh,chia không gian trong thành buồng A và B. Ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù. Bao ngoài vỏ trong là Trang 5 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Phước một lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng và liên hệ với B qua các cụm van một chiều (III,IV). Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa, không gian còn lại chứa không khí có áp suất khí quyển.
Ưu điểm: +Giảm chấn hai lớp có độ bền cao +Giá thành hạ +Làm việc ở cả hai hành trình nên áp suất thấp +Độ êm dịu cao Nhược điểm: +Khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tượng không khí lẫn vào chất lỏng để giảm hiệu quả của giảm chấn. +Hạn chế việc bố trí trên xe cho phép nghiêng tối đa là 45⁰ so với phương thẳng đứng. +Thời gian dập dao động dài b) Giảm chấn đơn Hình 1.7 Cấu tạo giảm chấn đơn Trang 6 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Phước Ưu điểm +Giải nhiệt tốt +Ít sủi bọt +Thời gian dập tắt dao động nhanh hơn +Độ cững vững cao +Hiệu suất cao trên các dải nhiệt +Giảm tiếng ồn Nhược điểm +Làm việc với điều kiện áp suất cao liên tục rất dễ ảnh hưởng đến phớt chắn dầu +Không êm dịu bằng giảm chấn kép +Độ bền kém c) Giảm chấn từ trường Giảm chấn từ trường về bản chất cũng là một loại giảm chấn thủy lực. Chính vì thế nên kết cấu của loại giảm chấn này về ngoại hình cũng không có gì quá khác biệt so với các loại giảm chấn thủy lực thông thường.
Điểm khác nhau ở đây đó chính là về cấu tạo của piston và chất lỏng thủy lực ở trong giảm chấn. Bên trong piston của giảm chấn từ trường là một nam châm điện được điều khiển liên tục bởi ECU.8 Giảm chấn từ trường ECU có thể điều khiển độ cứng của giảm chấn thông qua việc cấp các dòng điện với cường độ khác nhau đến nam châm điện trong piston. Trang 7 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Phước Khi được cấp điện thì nam châm điện này hoạt động, tạo ra các đường sức từ chạy xung quanh các van tiết lưu ở trên piston và điều tiết lưu lượng dầu thủy lực di chuyển qua van, qua đó điều chỉnh được hoạt động của giảm chấn. Ưu điểm : +khả năng vận hành và có tốc độ thay đổi nhanh hơn rất nhiều so với các loại giảm chấn thủy lực thông thường.
Nhược điểm: +Có giá thành rất cao nên loại giảm chấn này chỉ xuất hiện trên các dòng xe sang đắt tiền như Cadillac, Audi, Ferrari, Lamborghini,… +Khó điều khiển và sửa chữa 1.3 Bộ phận dẫn hướng Chức năng: Đảm bảo điều kiện động học giữa khung xe và các bánh xe. Hơn nữa bộ phận hướng đảm nhận khả năng truyền đầy đủ các lực kéo, lực phanh từ bánh xe lên khung vỏ. Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt các chức năng này.9 Bộ phận dẫn hướng Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau. Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học.
Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo. Trong mối quan hệ động học các thông số chính được xem xét là sự dịch chuyển (chuyển vị) của các bánh xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng (Dz).Mối quan hệ động lực học được biểu thị qua khả năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau.