Hệ thống treo gồm 3 bộ phận chính là: bộ phận giảm chấn, bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và nó có lịch sử hình thành như sau: + Vào khoảng năm 1750, lò xo lá bắt đầu xuất hiện trên mộ
TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ
Tổng quan về hệ thống treo
1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống treo
Hệ thống treo của xe, hay còn gọi là hệ thống nhúng, đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu va đập từ mặt đường và mang lại sự êm ái cho người sử dụng Hệ thống này bao gồm ba bộ phận chính: bộ phận giảm chấn, bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng Lịch sử hình thành của hệ thống treo cũng rất đáng chú ý.
+ Vào khoảng năm 1750, lò xo lá bắt đầu xuất hiện trên một số loại xe ngựa. tàu
Vào giữa thế kỷ 19, lò xo Elip bắt đầu được sử dụng trên các toa xe ngựa, nhờ vào bằng sáng chế đầu tiên của Obadiah Elliott cho phương tiện có hệ thống treo lò xo Mỗi bánh xe được trang bị hai lò xo lá thép bền ở hai bên, với thân xe được gắn trực tiếp vào lò xo gắn trên trục Chỉ trong vòng một thập kỷ, hầu hết các xe ngựa tại Anh đã được trang bị hệ thống lò xo này.
Vào năm 1901, Mors of Paris đã giới thiệu chiếc ô tô đầu tiên được trang bị bộ giảm xóc Đến năm 1906, lò xo cuộn lần đầu tiên được sử dụng trên chiếc xe Brush Runabout do Công ty Brush Motor sản xuất.
Vào năm 1920, Leyland Motors đã giới thiệu thanh xoắn trong hệ thống treo, đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ này Đến năm 1922, hệ thống treo trước độc lập được ra mắt trên mẫu xe Lancia Lambda, và từ năm 1932, nó trở nên phổ biến trên các phương tiện thị trường đại chúng Vào năm 2002, Malcolm C Smith phát minh ra bộ trơ, một thành phần hệ thống treo thụ động mới, giúp tăng quán tính hiệu quả của hệ thống treo bánh xe mà không làm tăng đáng kể khối lượng.
Hình 1 1: Hệ thống treo có vai trò giúp xe di chuyển êm ái và ổn định
Hệ thống treo là liên kết mềm giữa bánh xe và khung xe, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sự đàn hồi Chức năng chính của mối liên kết treo là cung cấp sự ổn định và thoải mái khi di chuyển, giúp giảm chấn động từ mặt đường và cải thiện khả năng điều khiển của xe.
Để đảm bảo bánh xe chuyển động một cách êm dịu theo phương thẳng đứng với khung xe hoặc vỏ xe, cần tạo điều kiện thuận lợi cho sự dao động Điều này giúp hạn chế tối đa các chuyển động không mong muốn như lắc ngang và lắc dọc, giữ cho trải nghiệm lái xe ổn định và thoải mái.
+ Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc và lực bên
Xác định động học chuyển động của bánh xe là yếu tố quan trọng trong việc phân tích lực kéo, lực ma sát giữa mặt đường và bánh xe, cũng như các lực bên và mômen phản lực tác động lên gầm và thân xe.
+ Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do mặt đường không bằng phẳng
Khi ô tô di chuyển, lốp xe đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ và giảm thiểu rung động, dao động cùng với va chạm, từ đó bảo vệ hành khách và hành lý, đồng thời nâng cao tính ổn định của xe.
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa khung xe và khung vỏ cần phải mềm mại để hấp thụ sốc, nhưng cũng cần đủ cứng cáp để truyền lực hiệu quả Quan hệ này cần được thực hiện theo các yêu cầu chính nhằm đảm bảo hiệu suất tối ưu cho xe.
+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên các loại đường khác nhau) [1]
+ Bánh xe có thể dịch chuyển trong một thời hạn nhất định
Quan hệ động học của bánh xe cần được thiết lập hợp lý để đảm bảo rằng hệ thống treo thực hiện chức năng chính là làm mềm chuyển động theo phương thẳng đứng, đồng thời không làm ảnh hưởng đến các quan hệ động học và động lực học của bánh xe.
+ Không gây nên tải trọng lớn các mối liên kết với khung, vỏ
Xe con (minibus) cần có độ tin cậy cao, độ bền tốt và không gặp hư hỏng bất thường Đồng thời, giá thành phải thấp và hệ thống treo không quá phức tạp.
+ Có khả năng chống rung và chống ồn từ bánh xe lên khung, vỏ xe tốt
+ Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng.
Phân Loại
1.2.1 Theo bộ phận dẫn hướng
Bộ phận hướng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo động học của bánh xe, giúp bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng Đồng thời, nó còn truyền lực dọc, lực ngang và mô men giữa khung vỏ và bánh xe.
1.2.1 Theo bộ phận đàn hồi
Bộ phận đàn hồi giúp hấp thụ dao động từ mặt đường, giảm tải trọng động lên khung xe và tạo điều kiện cho bánh xe dao động, từ đó đảm bảo độ êm ái cho xe Hiện nay, có nhiều kiểu dáng khác nhau của bộ phận đàn hồi.
Nhíp là thành phần quan trọng trong hệ thống treo, đảm nhiệm chức năng của cả ba bộ phận Với khả năng chịu tải cao, nhíp thường được sử dụng chủ yếu trên xe tải, tuy nhiên, độ êm dịu của nó lại thấp.
Hình 1 2: Bộ phận đàn hồi dạng nhíp Thanh xoắn: công nghệ chế tạo phức tạp nhưng dễ bố trí (vẫn sử dụng trên nhiều dòng xe).
Hình 1 3 : Bộ phận đàn hồi dạng thanh xoắn
Lò xo là công nghệ chế tạo đơn giản, mang lại độ êm dịu tốt cho người sử dụng Tuy nhiên, việc bố trí lò xo trong xe gặp nhiều khó khăn Công nghệ này thường được sử dụng phổ biến trên hầu hết các dòng xe con như Hyundai Grand I10, Honda Civic và Toyota Camry.
Hình 1 4: Bộ phận đàn hồi dạng lò xo
Khí nén là lựa chọn lý tưởng cho các dòng xe cần tải trọng lớn và độ êm ái cao, như xe khách trên 29 chỗ và xe buýt Hệ thống treo khí nén điều khiển điện tử cũng được áp dụng trên các mẫu xe sang trọng hàng đầu như Mercedes S-Class và BMW 7-Series.
Hình 1 5: Bộ phận đàn hồi dạng khí nén
Các hệ thống treo trên xe ô tô
1.3.1 Hệ thống treo độc lập
Hình 1 6 : Hệ thống treo độc lập macpherson
● Hệ thống treo MacPherson (1 càng chữ A)
Hệ thống bao gồm ba bộ phận chính: giảm chấn thủy lực, lò xo và cánh tay điều hướng Số điểm gắn với khung xe đã được giảm từ 4 xuống 2, trong khi bộ phận ống nhún chỉ còn một thanh đòn ngang dưới gắn với trục bánh xe, đảm bảo tính ổn định và hiệu suất của hệ thống.
Phạm vi sử dụng: của hệ thống treo MacPherson thường sử dụng cho xe đô thị cỡ nhỏ, có khoang động cơ nhỏ và nhẹ.
1.3.2 Hệ thống treo tay đòn kép ( 2 càng chữ A )
Hệ thống treo tay đòn kép bao gồm ba bộ phận chính: lò xo, giảm xóc giảm chấn và bộ phận điều hướng Điểm khác biệt so với hệ thống treo MacPherson là bộ phận điều hướng được cấu thành từ hai thanh dẫn hướng, trong đó thanh ở trên có chiều dài ngắn hơn.
Hình 1 7: Hệ thống treo độc lập tay đòn kép
Phạm vi sử dụng: của hệ thống treo tay đòn kép thường sử dụng cho xe tải nhỏ, xe dulịch,…
Treo đa liên kết ( Multi-Link )
Treo đa liên kết bao gồm ít nhất 3 cần bên và 1 cần dọc, với chiều dài không cần phải bằng nhau Các cần này có khả năng xoay theo nhiều hướng khác nhau Mỗi cần được trang bị một khớp nối cầu hoặc ống lót cao su ở cuối, giúp duy trì trạng thái căng, nén và ngăn ngừa việc bị bẻ cong.
Hình 1 8 : Hệ thống treo độc lập kiểu da khết
+ Khối lượng không được treo nhỏ nên khả năng bám đường của bánh xe cao, tính êm dịu cũng tốt hơn
+ Các lò xo không liên quan đến việc định vị bán xe, vì thế có thể sử dụng các lò xo mềm
Do không có dầm cầu liền nối thân và cố định 2 bánh xe, xe có thể thiết kế sàn và động cơ ở vị trí thấp, giúp hạ thấp trọng tâm và tăng cường sự ổn định khi vận hành ở tốc độ cao.
+ Kết cấu khá phức tạp, việc bảo trì, bảo dưỡng, nhiều khó khăn
Khoảng cách và vị trí của bánh xe thay đổi khi bánh xe di chuyển lên xuống, do đó nhiều xe được trang bị thanh ổn định nhằm giảm hiện tượng xoay đứng khi xe quay vòng và tăng cường độ êm ái cho xe.
+ Phạm vi sử dụng: của hệ thống treo đa liên kết thường sử dụng cho xe hiệu năng cao, xe thể thao,…
1.3.3 Hệ thống treo phụ thuộc
Hệ thống treo phụ thuộc kiểu dầm xoắn
Hình 1.9 : Hệ thống treo phụ thuộc kiểu dầm xoắn
Hệ thống treo sau này chủ yếu được áp dụng cho các loại xe có động cơ đặt phía trước và dẫn động bánh trước Cấu trúc của hệ thống bao gồm một đòn treo kết hợp với một thanh ổn định, được hàn chắc chắn với dầm chịu xoắn.
+ Cấu tạo đơn giản, dễ dàng sửa chữa và bảo dưỡng
+ Có độ bền và cứng vững cao
+ Thân xe ít bị nghiêng, giúp người ngồi cảm giác ổn định, chắc chắn
+ Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng nhờ thế lốp xe ít bị hao mòn
+ Vì cứng nhắc không có độ linh hoạt nên không được êm dịu khi đi qua đường gồH ghề
Hệ thống dầm cầu giữa hai bánh xe có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự ổn định và hiệu suất của xe Phạm vi sử dụng của hệ thống treo này chủ yếu phụ thuộc vào kiểu dầm xoắn, thường được áp dụng cho các loại xe đô thị cơ nhỏ và có tải trọng thấp.
Hệ thống treo phụ thuộc kiểu nhíp song song
Hình 1 10 : Hệ thống treo phụ thuộc kiểu nhíp lá song song
Các Phần tử của hệ thống treo
Hệ thống treo đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định và thoải mái khi di chuyển Để thực hiện các chức năng này, hệ thống treo thường bao gồm ba bộ phận chính.
Bộ phận dẫn hướng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo động học của bánh xe, giúp bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng Ngoài ra, bộ phận này còn chịu trách nhiệm truyền lực dọc và ngang, cũng như mômen giữa khung và vỏ bánh xe.
Bộ phận đàn hồi kết nối khung vỏ với bánh xe, chịu trách nhiệm truyền lực thẳng đứng giữa hai thành phần này Cấu trúc của bộ phận đàn hồi chủ yếu bao gồm các chi tiết đàn hồi bằng kim loại như nhíp, lò xo xoắn, hoặc thanh xoắn, và có thể sử dụng khí trong hệ thống treo khí.
Phần tử đàn hồi bằng kim loại, bao gồm các lá nhíp, lò xo và thanh xoắn, nổi bật với kết cấu đơn giản và chắc chắn, cùng với chi phí chế tạo và bảo dưỡng thấp Mặc dù có những ưu điểm này, loại phần tử này cũng gặp phải nhược điểm như tuổi thọ ngắn và ma sát lớn Đường đặc tính làm việc của chúng là tuyến tính bậc nhất, thể hiện rõ ràng sự ảnh hưởng của ma sát trong quá trình hoạt động.
Phần tử đàn hồi khí bao gồm các loại như khí bọc cao su sợi, màng và ống, mang lại lợi ích trong việc điều chỉnh độ cứng của hệ thống treo tùy thuộc vào tải trọng thông qua việc thay đổi áp suất khí Điều này giúp giảm độ cứng của hệ thống treo, từ đó tăng cường độ êm ái khi di chuyển cho ô tô, đồng thời có đường đặc tính phi tuyến.
Phần tử đàn hồi thủy khí Đây là sự kết hợp của cơ cấu điều khiển thủy lực và cơ cấu chấp hành là phần tử thủy khí
Cả hai loại phần tử đàn hồi khí và thủy khí đều có nhược điểm chung là yêu cầu độ chính xác cao trong quá trình chế tạo và lắp ráp Sự phức tạp này dẫn đến chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm tăng cao.
Phần tử đàn hồi bằng cao su bao gồm cao su chịu nén và cao su chịu xoắn, nổi bật với độ bền cao và không cần bảo trì bôi trơn Loại cao su này có khả năng thu năng lượng trên một đơn vị thể tích gấp 2 đến 10 lần so với thép, đồng thời có trọng lượng nhẹ và đặc tính phi tuyến.
Hình 1 12 : Bộ phận đàn hồi
Nhược điểm của vật liệu cao su là sự xuất hiện biến dạng dư khi chịu tải trọng kéo dài và tải trọng thay đổi Ngoài ra, tính chất đàn hồi của cao su cũng thay đổi theo nhiệt độ, với độ cứng tăng lên khi nhiệt độ giảm Do đó, việc lắp đặt bộ dẫn hướng và giảm chấn là cần thiết để khắc phục những vấn đề này.
Bộ phận giảm chấn giúp dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách chuyển đổi năng lượng dao động thành nhiệt năng tỏa ra môi trường Có nhiều loại giảm chấn, trong đó một số chỉ có tác dụng một chiều, trong khi những loại khác có khả năng giảm chấn theo cả hai chiều.
Giảm chấn hai chiều có thể hoạt động theo hai cách: đối xứng hoặc không đối xứng Trên ô tô, thường sử dụng loại giảm chấn ống hoặc giảm chấn đòn Khi phối hợp với bộ phận đàn hồi, giảm chấn giúp tạo ra sự êm dịu cho ô tô trong quá trình di chuyển.
Khi bánh xe vượt qua một mô đất cao, một chấn động sẽ được truyền từ mặt đường qua bánh xe và hệ thống treo lên thân xe Trong giai đoạn đầu, khi bánh xe gần khung xe, năng lượng chấn động được tiêu tán một phần qua giảm chấn và một phần được bộ phận đàn hồi tích lũy dưới dạng thế năng Lực cản của giảm chấn trong giai đoạn “nén” này nhỏ, giúp giảm bớt năng lượng truyền lên khung xe Tiếp theo, năng lượng tích lũy trong bộ phận đàn hồi được giải phóng khi bánh xe rời xa khung xe, chủ yếu được hấp thụ và tiêu tán qua giảm chấn Trong giai đoạn này, lực cản trả của giảm chấn lớn hơn nhiều so với lực cản nén, tạo thành một loại giảm chấn hai chiều không đối xứng.
1.4.4 Đặc tính của lò xo
Lò xo cuộn là bộ phận đàn hồi quan trọng trên ô tô, với cấu trúc có thể là hình trụ, hình côn hoặc hình trống Khi chịu tải, dây lò xo bị xoắn do ống lò xo nén, giúp dự trữ năng lượng ngoại lực và giảm thiểu va đập.
Lò xo cuộn có khả năng hấp thụ tải trọng bằng cách nén, từ đó ảnh hưởng đến chiều cao của xe tùy thuộc vào điều kiện chất hàng Sự phổ biến của lò xo cuộn trên xe du lịch ngày càng tăng, nhờ vào khả năng duy trì chiều cao xe một cách chính xác bất kể tình trạng tải trọng.
Hình 1 13: Bộ phận giảm chấn
Nguyên lý hoạt động của hệ thống treo
Hệ thống treo ô tô bao gồm thân xe và các cầu mang bánh xe được liên kết với nhau qua các lò xo Khối lượng của thân xe, được hỗ trợ bởi lò xo, được gọi là khối lượng được treo, trong khi khối lượng của cầu mang bánh xe và một số chi tiết không được hỗ trợ bởi lò xo được gọi là khối lượng không được treo Nguyên lý hoạt động của hệ thống treo là để đảm bảo sự ổn định và thoải mái khi di chuyển.
+ Khi ô tô chuyển động theo tải trọng và vận tốc trên đường xe dao động theo phương thẳng đứng
Khi ô tô gặp ổ gà, bánh xe tiếp xúc với địa hình lõm, làm tăng khoảng cách từ thân xe đến mặt đường Lực từ mặt đường truyền lên bánh xe đến lò xo và giảm chấn, khiến thân xe nâng lên Lò xo bị kéo giãn tạo ra lực đàn hồi, kéo lò xo về chiều dài ban đầu, làm thân ô tô dịch chuyển xuống và nén lò xo lại Quá trình này lặp đi lặp lại, gọi là dao động của lò xo, với biên độ mỗi lần nhỏ hơn lần trước, cuối cùng dẫn đến sự tắt hẳn dao động lên xuống của ô tô.
Trong quá trình dao động của lò xo, thân xe di chuyển lên xuống, làm giảm độ êm dịu của xe Giảm chấn trong hệ thống treo có nhiệm vụ tạo sức cản để nhanh chóng dập tắt dao động, đảm bảo xe duy trì độ êm dịu cần thiết Khi thân ô tô dao động, khoảng cách giữa cầu và thân xe thay đổi, khiến pittông của giảm chấn dịch chuyển trong xilanh với tần số và biên độ dao động Sự dịch chuyển của pittông nén dầu, buộc dầu có áp suất phải đi qua lỗ tiết lưu sang khoang bên kia Sức cản tại lỗ tiết lưu giúp hấp thụ năng lượng dao động của hệ thống treo, biến nó thành nhiệt năng và tỏa ra môi trường xung quanh.
Khi ô tô di chuyển trên địa hình gồ ghề, hệ thống treo hoạt động tương tự như khi xe gặp ổ gà Lực từ mặt đường truyền lên bánh xe, sau đó tác động lên lò xo và bộ giảm chấn, làm giảm khoảng cách giữa thân xe và mặt đường, khiến lò xo bị nén lại.
CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TREO TRÊN XE TOYOTA VIOS 2018
Giới thiệu tổng quát hệ thống treo trên xe Toyota Vios 2018
Chiều rộng cơ sở (Trước/Sau)
Khoảng sáng gầm xe (mm) 133
Bán kính vòng quay tối thiểu
Trọng lượng không tải (kg) 1103
Trọng lượng toàn tải (kg) 1500
Loại động cơ 4 xylanh thẳng hàng,16 van DOHC, Dual VVT-i
Loại nhiên liệu Xăng không chì Công suất tối đa((kW)hp/rpm) 79(107)/6000
Mô-men xoắn tối đa (Nm/rpm) 140/4200
Hộp số Tự động vô cấp
Các chế độ lái Eco/Normal/Sport
(trước / sau) MacPherson /dầm xoắn
(trước / sau) Đĩa thông gió/ Đĩa đặc
Cụm đèn trước Halogen kiểu đèn chiếu Đèn chiếu xa Đèn chiếu gần Đèn LED, dạng bóng chiếu Đèn báo rẽ LED Đèn chiếu sáng ban ngày LED
Hệ thống tự động bật / tắt Có
Hệ thống đèn chờ dẫn đường Có
Giới thiệu hệ thống treo trên xe Toyota Vios 2018
Toyota được trang bị giảm sóc thế hệ mới và hiện đại:
Hình 2 1 Hệ thống treo trên xe Toyota Vios 2018
sơ đồ bố trí chung hệ thống treo trên xe Toyota Vios 2018
Hình 2 2 Sơ đồ bố trí hệ thống trên xe Toyota Vios 2018
1.Giá đỡ của hệ thống treo trước
2.Lò xo trụ phía trước
11.Thanh ổn định phía trước
12.Bạc cố định thanh ổn định
Đòn treo trên phía trên, vòng cao su đệm trục, khung phía sau, và thanh ổn định phía sau là những thành phần quan trọng trong hệ thống treo Đòn treo dưới số 1 và số 2 cùng với lò xo trụ phía sau đóng vai trò then chốt trong việc cải thiện hiệu suất và độ ổn định của xe.
Thân ô tô và cầu mang bánh xe được liên kết bằng các lò xo, trong đó khối lượng của thân ô tô được hỗ trợ bởi lò xo gọi là khối lượng được treo Ngược lại, khối lượng của cầu mang bánh xe và một số chi tiết không được hỗ trợ bởi lò xo được gọi là khối lượng không được treo Nguyên lý hoạt động của hệ thống treo được trình bày qua sự phân chia này.
+ Khi ô tô chuyển động theo tải trọng và vận tốc trên đường xe dao động theo phương thẳng đứng
Khi ô tô gặp ổ gà, bánh xe tiếp xúc với địa hình lõm, làm tăng khoảng cách giữa thân xe và mặt đường Lực từ mặt đường truyền lên bánh xe đến lò xo và giảm chấn, khiến thân xe nâng lên Lò xo bị kéo giãn, sinh ra lực đàn hồi để kéo thân xe về chiều dài ban đầu, sau đó lại nén lại, tạo ra sự dao động Quá trình này lặp đi lặp lại, với biên độ dao động giảm dần cho đến khi tắt hẳn Tuy nhiên, sự dao động này làm mất đi độ êm dịu của xe Giảm chấn trong hệ thống treo đóng vai trò tạo sức cản, giúp dập tắt nhanh chóng dao động để đảm bảo sự êm ái cần thiết cho xe Khi thân ô tô dao động, khoảng cách giữa cầu và thân xe thay đổi, dẫn đến pittông của giảm chấn dịch chuyển trong xilanh với tần số và biên độ dao động, nén dầu và tạo áp suất để dầu đi qua lỗ tiết lưu sang khoang bên kia.
Do sức cản tại lỗ tiết lưu, năng lượng dao động của hệ thống treo được giảm chấn, chuyển hóa thành nhiệt năng và tỏa ra môi trường xung quanh.
Khi ô tô di chuyển qua địa hình gồ ghề hoặc gặp ổ gà, hệ thống treo hoạt động để truyền lực từ mặt đường lên bánh xe, làm cho lò xo và giảm chấn nén lại Điều này giúp giảm khoảng cách giữa thân xe và mặt đường, đảm bảo sự ổn định và thoải mái cho hành khách.
Cấu tạo hệ thống treo trên xe Toyota Vios 2018
Hình 2 3 Sơ đồ cấu tạo hệ thống treo trước trên xe Toyota Vios 2018
1.Lò xo trụ trước 4.Thanh ổn định 2.Giảm chấn 5.Càng A 3.Thanh nối thanh ổn định 6.Thước lái
Hệ thống treo trước của xe Toyota Vios 2018 là hệ thống treo độc lập Macpherson.
+ Sử dụng ít linh kiện hơn,giúp cho việc sửa chữa và bảo dưỡng đơn giản và tiết kiệm hơn
+ Tăng độ vững tĩnh và động của hệ thống treo
+ Tăng độ êm dịu chuyển động
+ Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng momen con quay
+ Tăng được khả năng bám đường, do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe.
Hình 2 4 Hệ thống treo độc lập Macpherson xe Toyota Vios 2018
Khi bánh xe lắc ngang so với mặt đường, độ chụm của xe dễ bị lệch, do đó chủ xe cần kiểm tra góc đặt bánh xe thường xuyên hơn Hệ thống treo trước bao gồm một số cụm chính có cấu tạo phức tạp, ảnh hưởng đến khả năng vận hành và an toàn của xe.
Cụm giảm chấn và lò xo bao gồm một lò xo trụ kết hợp với một giảm chấn thủy lực hình ống Hai bộ phận này được kết nối thông qua một bu lông gắn chặt vào trục của giảm chấn Phía dưới bu lông là bạc đỡ giằng và đế trên của lò xo trụ, có nhiệm vụ cố định vị trí của lò xo Đế dưới của lò xo được trang bị một đế đỡ, giữ cho lò xo không bị trượt và đảm bảo đúng vị trí thiết kế, đế này được đúc liền với thân của giảm chấn.
Hình 2 5 Cấu tạo cụm giảm chấn và lò xo
Giảm chấn dạng ống rỗng bên trong sử dụng dầu thủy lực và một xilanh, cùng với các lỗ tiết lưu để điều chỉnh lượng dầu khi xilanh bị nén trong quá trình giảm chấn.
Cụm thanh nối ổn định phía trước bao gồm hai thanh nối được bố trí hai bên bánh xe trước, có cấu trúc là đoạn thẳng với đầu trên và dưới được nối cứng bằng hai đai ốc Đầu trên của thanh nối gắn vào tai bắt thanh ổn định trên vỏ giảm chấn bằng bu lông, trong khi đầu dưới gắn vào thanh ổn định trước cũng bằng bu lông Cụm thanh nối này có chức năng kết nối thanh ổn định trước với bộ phận giảm chấn.
Hình 2 6 Cụm thanh nối thanh ổn định phía trước
Hệ thống treo sau tay đòn kép với thanh xoắn và thanh cân bằng có sơ đồ cấu tạo như hình dưới:
Hình 2 7 Sơ đồ cấu tạo Hệ thống treo sau Toyota Vios 2018
1.Lò xo trụ 6.Gối cao su
2.Đòn treo dưới số 1 7 Giảm chấn
3.Cụm bắt càng chữ A 8 Đòn treo trên
4.Đòn treo dưới số 2 9 Khung phía sau
Hình ảnh mô tả các bộ phận chính của hệ thống bao gồm lò xo trụ, đòn treo dưới, đòn treo trên và giảm chấn Ngoài ra, các bộ phận phụ như cụm bắt càng chữ A, thanh kéo, gối cao su và khung phía sau cũng đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc này.
Dưới đây là cấu tạo của một số cụm chính trong hệ thống treo sau:
Hình 2 8 Cấu tạo cụm cầu trước
Cụm cầu lái bao gồm ba bộ phận chính: cụm moay ơ cầu trước, nắp chắn bụi phanh đĩa phía trước và cam lái Cụm moay ơ cầu trước kết nối với cam lái thông qua vòng bi moay ơ và thanh hãm lỗ moay ơ Nắp chắn bụi phanh đĩa nằm ở giữa, có nhiệm vụ hạn chế bụi bẩn bám vào phanh đĩa, giúp duy trì hiệu suất phanh tốt hơn.
Cụm cầu trước là bộ phận quan trọng trong hệ thống treo, có nhiệm vụ kết nối với cụm giảm chấn Nó giúp truyền lực tác động từ mặt đường lên lò xo và giảm chấn, đảm bảo sự ổn định và an toàn cho xe Cụm cầu trước được nối vào vỏ giảm chấn thông qua cam lái, tạo nên sự liên kết chặt chẽ trong hoạt động của hệ thống treo.
2 bu lông đai ốc, đầu dưới của cam lái được nối với đòn treo dưới phía trước thông qua một rotuyn cân bằng.
Mặt ngoài của Cụm moay ơ cầu trước gắn với đĩa phanh trước và bánh xe Cụm đỡ hệ treo sau
Cụm đỡ hệ treo sau có hình dạng ống rỗng, được gắn vào giảm chấn phía sau thông qua bu lông vào trục của giảm chấn Trục giảm chấn luồn qua các chi tiết bên trong cụm đỡ, với bu lông ở trên cùng bắt vào ren của trục, tiếp theo là hãm vòng đệm bộ giảm chấn, miếng đỡ treo sau và cuối cùng là bộ chặn đỡ hệ treo sau.
Hình 2 9 Cấu tạo cụm đỡ treo sau
1.Bulong 4 Bộ chặn đỡ hệ treo
2 Hãm vòng đệm bộ giảm chấn 5 Cụm đỡ hệ treo sau
3 Miếng đỡ hệ thống treo Đòn treo phía trước
Đòn treo dưới phía trước có hình dạng cánh cung, với phần giữa bị lõm xuống và bao gồm ba đỉnh Một đỉnh được gắn với rotuyn cân bằng để kết nối với cam lái trong cụm cầu trước, đỉnh thứ hai được gắn vào dầm ngang của hệ thống treo trước bằng một bu lông, trong khi đỉnh còn lại nối với cụm cơ cấu lái.
Cụm giảm chấn và lò xo
Lò xo trụ phía sau có nhiều vòng hơn so với lò xo trụ cầu phía trước, và hai đầu của lò xo được kết nối với các đệm giảm chấn hình phễu Điều này giúp tăng cường độ êm ái cho xe khi lò xo dao động.
Bộ giảm chấn sau có cấu tạo dạng ống với kích thước nhỏ hơn bộ giảm chấn trước, bao gồm một trục gắn với xilanh bên trong ống Xilanh này có chức năng nén dầu qua các lỗ tiết lưu, giúp dập tắt giao động của lò xo, mang lại sự êm dịu khi lái xe Trục của bộ giảm chấn cũng liên kết với cụm đỡ treo sau thông qua một bu lông gắn trực tiếp vào trục.
Hình 2 11 Cấu tạo cụm giảm chấn lò xo
Giảm chấn lò xo được sản xuất từ hợp kim cao cấp, đảm bảo khả năng phục hồi sau biến dạng và chịu lực tốt Bên ngoài, sản phẩm được mạ lớp sơn tĩnh điện giúp chống ăn mòn và gỉ sét, tăng cường độ bền Trong khi đó, giảm chấn cao su được cấu tạo từ các miếng cao su hình khối, được lắp đặt ở những vị trí thường xuyên chịu rung lắc mạnh.
Lò xo giảm xóc ô tô hoạt động dựa trên nguyên lý đàn hồi, giúp hấp thụ lực tác động từ mặt đường gồ ghề Khi di chuyển, lực từ mặt đường sẽ nén lò xo, và khi giải phóng, lò xo sẽ trở lại trạng thái ban đầu, tạo cảm giác êm ái cho xe Hiện nay, có nhiều loại lò xo từ các hãng khác nhau trên thị trường Việc lựa chọn lò xo giảm xóc ô tô phù hợp sẽ nâng cao khả năng hấp thụ chuyển động, mang lại trải nghiệm lái xe nhẹ nhàng hơn.
Kết cấu cụm trục trước của ô tô VIOS 2018
2.5 Kết cấu cụm treo trước của ô tô VIOS 2018
2.5.1 Kết cấu chi tiết cụm treo trước
Hình 2 12 Sơ đồ cấu tạo chi tiết cụm treo trước trên xe Vios 2018
2.Ổ bi đỡ 9.Đai ốc cố định phuộc
3.Lò xo trụ 10.Thanh lắp
4.Giá đỡ lò xo 11.Rô tuyn
5.Cao su chắn bụi 12.Thanh cân bằng
6.Tấm cố định 13.Đòn treo dưới
7.Tăm bông 14.Chốt đệm cao su
Hệ thống treo Macpherson có cấu trúc phức tạp nhưng được thiết kế gọn gàng, giúp tối ưu hóa không gian cho hệ thống truyền lực và khoang hành lý của xe Hiện nay, hệ thống này được sử dụng phổ biến trên các xe con có cầu trước chủ động dẫn hướng, đặc biệt trong những không gian chật hẹp Chi tiết cấu trúc của hệ thống treo Macpherson được mô tả rõ ràng trong hình 2.12.
Hình ảnh mô tả các bộ phận chính bao gồm lò xo trụ, giảm chấn và đòn treo dưới, cùng với các bộ phận phụ như đai ốc, ổ bi đỡ, giá đỡ lò xo, cao su chắn bụi, tấm cố định, đai ốc cố định phuộc, thanh lắp, rotuyn cân bằng, thanh cân bằng và chốt đệm cao su Cấu trúc ghép nối giữa cụm giảm chấn và cụm đàn hồi cũng được thể hiện rõ ràng.
Kết cấu của giảm chấn với lò xo trong xe vios 2018 được kết nối như sau:
Lò xo của giảm chấn trước bao gồm năm vùng, với phần dưới được hỗ trợ bởi giá đỡ lò xo gắn trên vỏ giảm chấn, có dạng đĩa lõm để cố định lò xo Phía trên lò xo có đế cố định đặt trên bộ phận giảm chấn, với cấu trúc lồi ở giữa và mép lõm ôm vào lò xo Bạc đỡ giằng cùng bu lông giữ chặt cụm lò xo vào ti đẩy của giảm chấn, tạo thành cụm chuyển động đồng bộ Giữa lò xo có cao su bảo vệ chống bụi và ngăn dầu rò rỉ, với các rãnh ngấn giúp tăng độ đàn hồi khi cụm lò xo giảm chấn nén hoặc giãn.
Hình 2 13 Kết nối giữa cụm giảm chấn và cụm đàn hồi
Cụm hệ thống treo và thân xe được kết nối thông qua các tấm cố định gắn ở đầu trên của cụm giảm chấn lò xo Những tấm cố định này có kết cấu cứng vững cao và được lắp ghép vào khung xe bằng bu lông đai ốc Chúng cùng với cụm treo nâng đỡ toàn bộ phần thân của ô tô, hay còn gọi là phần được treo.
Hình 2 14 Kết nối giữa cụm treo và thân xe
Cụm giảm chấn được kết nối với bánh xe qua hai cặp bu lông đai ốc, gắn với cam lái của cụm cầu trước Cam lái là bộ phận quan trọng trong cụm cầu trước, kết nối với moay ơ thông qua thanh hãm và vòng bi moay ơ, đồng thời gắn liền với đĩa phanh và bánh xe Chức năng của cam lái là truyền lực từ mặt đường tới lốp xe, giúp bộ phận lò xo và giảm chấn dập tắt dao động, mang lại sự êm dịu cho hoạt động của xe.
Kết cấu ghép nối cụm giảm chấn với thanh ổn định
Cụm giảm chấn kết nối với thanh ổn định thông qua thanh nối ổn định, trong đó đầu trên được gắn vào tai bắt trên vỏ giảm chấn bằng bu lông, và đầu dưới kết nối với thanh ổn định cũng bằng bu lông Thanh ổn định được đặt trên dầm ngang của hệ thống treo trước, được cố định bằng bu lông, giá bắt và bạc thanh ổn định Khi giảm chấn di chuyển lên xuống trong quá trình xe chạy, một đầu của thanh nối ổn định cũng di chuyển, trong khi đầu còn lại gắn với thanh ổn định cố định trên dầm ngang, giúp xe duy trì độ ổn định khi lái.
Hình 2 16 Kết nối giữa cụm giảm chấn và thanh ổn định
2.5.2 kết cấu các bộ phận chính trên hệ thống treo trước
Bộ phận đàn hồi phía trước là lò xo côn làm từ dây thép lò xo có hàm lượng cacbon cao (0,5-0,7%), như C65, C70, được quấn thành hình ống Thép chế tạo lò xo được tôi và ram ở nhiệt độ 420-450 độ C, mang lại ưu điểm dễ dàng chế tạo và ứng dụng rộng rãi.
Lò xo hình côn và hình trống được sử dụng trong các hệ thống treo hạn chế không gian, cho phép xếp chồng phẳng khi bị nén Khi tải trọng tác động lên lò xo, dây lò xo sẽ xoắn do ống lò xo bị nén, giúp dự trữ năng lượng ngoại lực và giảm thiểu va đập.
Bộ phận đàn hồi lò xo chỉ cho phép truyền tải trọng thẳng đứng Việc truyền các lực dọc và ngang nhờ các bộ phận dẫn hướng riêng biệt
Bộ phận dẫn hướng trong cụm treo trước ô tô bao gồm một đòn treo dưới, với đầu trong liên kết bản lề với dầm ngang hệ thống treo Đầu ngoài của đòn treo kết nối với vỏ giảm chấn ống thủy lực, trong khi đầu trên của giảm chấn được liên kết với gối tựa trên khung hoặc vỏ ô tô Lò xo đàn hồi được đặt sao cho một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn và đầu còn lại tì vào gối tựa Trục bánh xe được lắp cố định với trụ xoay đứng.
Hình 2 18 Đòn treo dưới phía trước bên trái và bên phải
Trong cấu trúc này, do đòn treo dưới chỉ có một thanh, nên cần bố trí thêm một thanh giằng để tăng cường độ ổn định Để cải thiện sự ổn định của thân vỏ ô tô trong hệ thống treo, một thanh ổn định cũng được lắp đặt.
Giảm chấn ống là thiết bị quan trọng trên xe, giúp hấp thụ chấn động khi di chuyển trên đường gồ ghề Hệ thống treo sử dụng lò xo để giảm thiểu tác động của chấn động, nhưng lò xo có đặc tính dao động kéo dài, dẫn đến việc xe không chạy êm.
Nhiệm vụ của bộ giảm chấn là hấp thụ dao động này giúp cho lốp xe bám đường tốt hơn và điều khiển xe ổn định hơn
Giảm chấn ô tô hoạt động dựa trên nguyên tắc tạo ra sức cản nhớt và quán tính của chất lỏng khi di chuyển qua lỗ tiết lưu nhỏ, giúp hấp thụ năng lượng dao động từ phần tử đàn hồi Các loại giảm chấn đều có cấu trúc cơ bản gồm một ống xilanh và piston, với các lỗ nhỏ trên thân piston để kết nối hai khoang Trong xilanh, dầu giảm chấn được đổ vào các khoang chứa, trong đó một đầu của vỏ xi lanh gắn với cầu ô tô (phần không được treo) và đầu còn lại của piston nối với thân ô tô (phần được treo).
Hình 2 19 Bộ giảm chấn trước
Khi ô tô di chuyển, khoảng cách giữa cầu và thân ô tô thay đổi, dẫn đến piston của giảm chấn di chuyển trong xylanh với tần số và biên độ dao động Piston nén dầu trong một khoang, và dầu có áp suất phải đi qua lỗ tiết lưu sang bên kia Sự cản trở tại lỗ tiết lưu làm giảm năng lượng dao động của hệ thống treo, biến đổi thành nhiệt năng và tỏa ra môi trường.
Hình 2 20 Kết cấu bên trong của giảm chấn
Hình 2 21 Kết cấu thanh ổn định trước xe VIOS 2018
1.Giá bắt thanh ổn định trước phải 3.Giá bắt thanh ổn định trước trái 2.Bạc thanh ổn định phía trước 4 Thanh ổn định phía trước
Thanh ổn định hoạt động khi có sự chênh lệch phản lực thẳng đứng lên bánh xe nhám sau, giúp điều chỉnh tải trọng giữa các bên cầu Cấu tạo của thanh có hình dạng chữ U, với các đầu nối với bánh xe và thân nối với vó qua các gối đỡ cao su.
Thanh ổn định ngang chỉ chịu xoắn khi có sự sai lệch lực tác dụng lên hai đầu (gây xoắn) của nó.
Hình 2 22 Các kiểu thanh ổn định cân bằng
Khi xe di chuyển trên đường không bằng phẳng hoặc khi quay vòng, lực bên như lực ly tâm và gió bên sẽ tác động lên xe Điều này dẫn đến sự thay đổi phản lực thẳng đứng của hai phần tử đàn hồi trên cầu, làm một bên tăng tải trong khi bên kia giảm tải, gây ra hiện tượng nghiêng thân xe.
Cánh kiểm tra hệ thống treo
3 5 Kiểm tra sơ bộ hệ thống treo
● Kiểm tra độ rơ các ổ bi bánh xe
● Kiểm tra bắt chặt hệ thống treo trước
● Kiểm tra bắt chặt các thanh dẫn động lái
● Kiểm tra bắt chặt các khớp cầu
● Kiểm tra sự làm việc của giảm chấn
● Kiểm tra cam quay Dùng dung dịch màu, kiểm tra các vết nứt
● Đảo vị trí các lốp
3.2.2 Góc đặt bánh xe Độ chụm bánh xe
Tháo các vòng kẹp cao su chắn bụi:
- Nới lỏng đai ốc khóa đầu thanh nối
- Xoay các đầu thanh răng phải và trái một lượng như nhau để điều chỉnh
- Chiều dài các đầu phải và trái của thanh răng là như nhau Độ chênh lệch của chiều dài đầu thanh răng: 1mm hay nhỏ hơn
- Siết các đai ốc khóa đầu thanh nối, lắp cao su chắn bụi
Kiểm tra góc bánh xe
Tháo nắp các bu lông hãm cam quay và kiểm tra
Nếu các góc bánh xe khác tiêu chuẩn, điều chỉnh bằng các bulong hãm cam quay.
Nếu góc bánh xe không thể điều chỉnh đến giá trị lớn nhất, thì kiểm tra và thay thế các chi tiết hệ thống lái mòn và hỏng.
Bảo dưỡng hệ thống treo
3.3.1 Bảo dưỡng hệ thống treo trước
Bảng 3 6 Bảng quy trình tháo lắp hệ thống treo trước
Tháo bánh trước Cầ u nâ ng
Tháo tăm pông giảm xóc
Nới lỏng đai ốc bắt giá đỡ với giảm sóc trước
Không được tháo rời giá đỡ phía trước khỏi đai ốc hãm của giảm chấn trước.ã
Tách cảm biến tốc độ phía trước
Hãy tháo hẳn cảm biến tốc độ phía trước ra khỏi bộ giảm chấn trước.
Tháo cụm thanh nối thanh ổn định phía trước
Nếu khớp cầu quay cùng với đai ốc, thì hãy dùng đầu lục giác để giữ lấy vít
Tháo bộ giảm sóc trước và lò xo bộ Đỡ cầu xe trước bằng kích và các cục gỗ chèn
2 đai ốc và tách bộ giảm chấn cùng với lò xo trụ (phía dưới) ra khỏi cam lái
Hãy chắc chắn rằng bạn đã ngắt hẳn cảm biến tốc độ phía trước ra khỏi bộ giảm chấn trước cùng với lò xo trụ
Tháo 3 đai ốc, tấm tăng cứng tai xe và tháo bộ giảm sóc trước cùng với lò xo trụ ra.
Hãy chắc chắn rằng bạn đã ngắt hẳn cảm biến tốc độ phía trước ra khỏi bộ giảm chấn trước cùng với lò xo trụ.
Quy trình lắp Thực hiện ngược lại quy trình tháo
Sau thời gian thực hiện đồ án với đề tài “Nghiên cứu khảo sát hệ thống treo trên xe TOYOTA VIOS 2018”, tôi đã hoàn thành công việc này nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy Ths Nguyễn Hoàng Luân.
Trong bài viết này, tôi tập trung vào việc phân tích tính năng hoạt động của hệ thống treo và nguyên lý làm việc của các bộ phận cũng như các chi tiết chính trong hệ thống này Tuy nhiên, do thời gian học tập có hạn, tôi chưa thể trang bị đầy đủ kiến thức và tài liệu tham khảo còn thiếu sót, đặc biệt là những thông tin mới nhất về xe Tôi rất mong nhận được sự chỉ dẫn thêm từ các thầy cô.
[1] Prof Dr Georg Rill (2007), vehicle dynamics, university of applied sciences.
[2] F.Zhao, M.-C.Lai, D.L.Harrington (1999), Automotive spark-ignited direct- injection gasoline engines, American.
[3] Lê Văn Anh, Hoàng Quang Tuấn, Nguyễn Huy Chiến, Phạm Việt Thành
(2019), Giáo trình Kết cấu ô tô, Đại học Công Nghiệp Hà Nội.
[4] Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hoàng (2010), Kết cấu ô tô, NXB Bách khoa
[5] Nguyễn Khắc Trai (1996), Cấu tạo gầm xe con, NXB Giao thông vận tải.