Tổng quan về hệ thống treo trên ô tô

Hệ thông treo phụ thuộc Ở hệ thống này, các bánh xe được nối trên 1 dầm cầu liền, các chỉ tiết hệ thống treo sẽ nối dầm cầu với thân xe.. So với hệ thống treo độc lập thì các chi tiết ở

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

KHOA CÔNG NGHẸ - KĨ THUẬT |

CHƯƠNG TRÌNH CÔNG NGHỆ Ô TÔ

Writ DAU mor

2009 THU DAU MOT UNIVERSITY

CHUONG 1: TONG QUAN VE HE THONG TREO TREN O TO

1.1 Cong dung cua hé théng treo

đứng với thân xe một cách êm dịu,nhẹ nhàng, hạn chế tới mức thấp nhất có thể

những chuyên động không mong muốn như lắc đọc, lắc ngang

- _ Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thăng đứng, lực đọc và lực

bên

do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, lực bên và các mômen phản lực đến

gam va than xe

- _ Dập tắt các dao động thắng đứng của khung vỏ sinh ra do mặt đường không

bang phang

- _ Khi ô tô chuyến động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các

dao động và các va đập trên xe đề bảo vệ hành khách, hành lý và cải thiện tính

ôn định

1.2 Cấu tạo cơ bản của hệ thống treo

+ Hệ thống treo phụ thuộc

+ Hệ thống treo độc lập

- _ Theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi:

+ Loại bằng kim loại ( nhíp lá, thanh xoắn, lò xo)

+ Loại thủy lực, loại khí, loại cao su, loại liên hợp

- _ Theo phương pháp dập tắt đao động:

+_ Loại giảm chan thủy lực (loại tác dung 1 chiều, 2 chiều);

+ Loại ma sát cơ (ma sát trong bộ phận đàn hỏi, trong bộ phận dẫn hướng)

- _ Theo phương pháp điều khiển:

+ Hệ thống treo bị động (không được điều khiển)

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống treo

1.Thùng xe; 2 Bộ phận đàn hôi; 3 Bộ phận giảm chấn; 4 Dâm câu;

5 Các đòn liên kết của hệ treo

a Hệ thông treo phụ thuộc

Ở hệ thống này, các bánh xe được nối trên 1 dầm cầu liền, các chỉ tiết hệ thống

treo sẽ nối dầm cầu với thân xe Cái tên “phụ thuộc” cũng xuất phát từ đó, vì ở hệ

thống này, dao động của hai bánh xe ảnh hưởng và phụ thuộc lẫn nhau Các kiểu hệ

thông treo phụ thuộc có thể kế đến là treo liên kết Satchell, liên kết Watt, nhíp lá,

So với hệ thống treo độc lập thì các chi tiết ở hệ thống treo phụ thuộc ít và cầu

tạo đơn gian hơn, độ bên cao, chịu tải tốt và đặc biệt phủ hợp với các loại ô tô tải

cũng như ô tô con sử dụng kết cấu khung vỏ rời (body-on-fame) Tuy nhiên, do

khối lượng phần không được treo lớn nên hệ thông này kém êm dịu, kém ôn định,

xe để bị rung động hơn khi đi chuyên trên các khung đường có địa hình xấu và gây

ra sự khó chịu, mệt mỏi và không thoải mái cho người cầm lái

- Cấu tạo

+ Hai bánh xe trái và phải được liên kết với nhau bằng một dầm cầu cứng Hệ

thống treo phụ thuộc có thể sử dụng nhíp làm bộ phận đàn hồi hoạc có thể

dùng lò xo làm bộ phận đàn hồi

+ Bộ phận giảm chấn thường sử dụng là ống giảm chấn Khi sử dụng nhíp thi

nhíp làm bộ phận dẫn hướng đồng thời làm bộ phận đàn hồi Khi sử dụng lò

xo làm bộ phận đản hỏi thì có thêm bộ phận dẫn hướng riêng

+ Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp thì các lá nhíp được bó lại và có thé dat

trên hay dưới câu xe

Hình 1.2 Cau tao hé thong treo phụ thuộc

1 Bánh xe; 2 Giảm chấn; 3 Thanh ồn định; 4 Giá đỡ thân xe; 5 Đầu quay sau;

6 Dam; 7 Pon truyền luc; 8 La nhip; 9 Đầu quay trước; TU Giá đồ thân xe

- - Nguyên lý hoạt động

+ Khi xe chảy ôn định trên đường do mặt đường không bằng phẳng làm cho

khung xe dao động theo phương thắng đứng (nhờ bộ phận dẫn hướng của xe)

Bộ phận đàn hỏi (nhíp lá), bộ phận giảm chắn (giảm xóc) được bắt với khung

xe nên khi khung xe dao động làm cho hai bộ phận này dao động, khi đó sẽ

xảy ra sự chuyên hoá năng lượng từ cơ sang nhiệt năng vì vậy dao động sẽ tắt

dần - Ưu điểm

+ Khi dịch chuyên theo phương thắng đứng, khoảng cách giữ hai bánh xe trái và

phải không thay đổi (do được nối cứng) và hiện tượng mài mòn lốp so với hệ

thống treo độc lập là ít hơn

+ Khả năng truyên lực giữa hai bánh xe rất tốt khi có lực bên đo lực ly tâm quay

vòng, khi di trên đường nghiêng hoặc gió bên Các bánh xe cùng chịu tải

trọng do đó nâng cao khả năng chống trượt bên

+ Cấu tạo đơn giản, giá thành hạ, tháo lắp dễ

+ Do kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên khối lượng của phần không được

treo lớn dẫn đến lực quán tính lớn Điều này gây bất lợi cho ôtô khi đi trên đường

xấu sẽ phát sinh lực va đập cho bánh xe và bám đường kém Do đó ảnh hưởng đến

sự êm dịu của xe khí chuyên động

+ Hệ thống công kênh, lớn về thé tích vì vậy chiếm diện tích dưới gam xe nhiéu

Chiéu cao trọng tâm củ xe lớn

b Hệ thống treo độc lập

Khác với hệ thống treo phụ thuộc, ở hệ thống nảy, các bánh xe được gan với

thân xe một cách “độc lập” với nhau Qua đó, hai đầu bánh xe có thế chuyển động

riêng lẻ, dịch chuyên tự do mà không gây ảnh hưởng lẫn nhau Nhờ vậy, các đao

động từ mặt đường lên khung vỏ xe có thể được kiểm soát tốt hơn Các kiểu hệ

thông treo độc lập tiêu biểu là hệ thống treo MacPherson, hệ thống treo tay đòn kép

(double wishbone), hệ thống treo đa liên kết (multi-link),

So với hệ thống treo phụ thuộc, phần không được treo nhỏ nên khả năng bám

đường của bánh xe cao, tính êm dịu chuyên động cao Do không có dầm cầu liền

nối thân xe nên có thê bố trị trọng tâm xe thấp đi, nhưng ngược lại hệ thông treo

độc lập có cầu trúc và thành phần phức tạp hơn

- Cau tao:

Hình 1.3 Câu tạo hệ thống treo độc lập

1 Giảm chấn; 2 Đòn ngang bên; 3 Thanh ồn định; 4 Giá đỡ hệ treo; 5

Cơ cấu lái; 6 Vấu hạn chế, 7 Bánh xe; 8 Đòn ngang dưới, 9 Khớp quay

- - Nguyên lý hoạt động

+ Khi xe chuyển động Do mặt đường không bằng phẳng làm cho khung xe dao động theo phương thắng đứng Nhờ có giảm chan va các bộ phận đàn hồi dao động sẽ nhanh chóng được dập tắt nhờ có sự chuyên hoá năng lượng từ thế năng thành nhiệt năng

+ Thanh ổn định cũng có tác dụng như hệ thống treo phụ thuộc

Vi không có trục nối giữa các bánh xe bên phải, bên trái nên sản xe và động cơ có

thể hạ thấp xuống, điều này có nghĩa là trọng tâm của xe hạ thấp hơn, nâng cao được vận tốc của xe

Nhược điểm: cấu tạo khá phức tạp, giá thành cao

1.2.2 Bộ phận đàn hồi

Bộ phận đàn hôi là bộ phận mêm nôi p1ữa bánh xe và thùng xe, nhắm biên đôi tân

số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (60 - 80 lần/ph)

Bộ phận đàn hồi có thê bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể địch chuyên theo phương thắng đứng Nó bao gồm 1 hay 1 số phần tử đản

hồi và được chía ra loại phần tử đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lò xo trụ, thanh

xoắn) và phần tử đàn hồi phi kim loại (vấu cao su, khí nén, thuỷ khí )

Bộ nhíp lá được sử dụng khá phổ biến trên nhiều ô tô tải, hành khách du lịch với dầm cầu liền Nhíp được làm từ các lá thép cong gọi là là nhíp

Bộ nhíp gồm nhiều lá nhíp, sắp xếp theo thứ tự từ ngắn đến dài và ghép lại với nhau bằng bulong trung tâm

Bộ nhíp được liên kết với nhau bằng bulone quang nhíp dạng chữ U, với khung

xe bằng bộ phận treo trước thông qua chốt nhíp và bộ phận treo sau ở dạng quang treo hoặc quang tì Bộ phận treo trước và sau được bắt với khung xe bằng định tán hay bulong

Nhìn chung nhíp dải hơn thì mềm hơn Nhíp nhiều lá hơn thì chịu tải lớn hơn, song

nhíp sẽ cứng hơn và tính êm dịu chuyên động sẽ kém hơn

6

- _ Ưu điểm: Kết cầu đơn giản, chắc chắn và rẻ tiền do bản than đã đủ độ cứng vững

để giữ cầu xe ở vị trí chính xác, nên không cần sử dụng các thanh nối

Mặt khác, chế tạo và sữa chữa nhíp cũng đơn giản

- _ Nhược điểm: Trọng lượng lớn, tuổi thọ thấp và có đường đặc tính là tuyến tính

—_ Lò xo trụ chủ yếu sử dụng trong ô tô du lịch làm bộ phận đàn hồi Lò xo trụ có thể

có tiết điện tròn hay vuông

— Lò xo trụ được làm từ dây thép lò xo đặc biệt, quấn thành hình ống Khi đặt tải lên

lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn đo nó bị nén Lúc nảy, năng lượng ngoại lực được dự trữ

và va đập bị piảm bớt

— Lò xo được đùng nhiều ở xe du lịch với hệ thông treo độc lập

- Ưu điểm:

Lò xo trụ có ưu điểm là kết cấu đơn giản, kích thước gọn gàng Nếu có cùng một

độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp, tuổi thọ cao

hơn nhíp Khi bố trí giảm chấn ống có thể nằm lồng trong lò xo, và khi lảm việc

giữa các vành lò xo không có ma sát như nhíp Đồng thời không phải bảo đưỡng và chăm sóc như nhíp

Lò xo trụ có nhược điểm là khi làm việc các vòng lò xo không có nội ma sát như

nhíp nên thường phải bố trí thêm giảm chắn kèm theo để dập tắt nhanh dao động

Do lò xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn bộ phận dẫn hướng và giảm chắn do các bộ phận khác đảm nhiệm nên hệ thống treo dùng lò xo trụ sẽ phức tạp hơn về kết cầu

và sử dụng, đo đó còn phải bố trí thêm đòn dẫn hướng đề dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực kéo hay lực phanh

c Thanh xoắn

Thanh xoắn được dùng ở một số ô tô du lịch, có kết cấu đơn giản nhưng bố trí khó

khăn vì thanh xoắn có chiều dải khá lớn Nó là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính

đàn hồi xoăn của nó cản lại “sự lắc” của xe Một đầu thanh xoăn được cô định vào khung, đầu kia găn vào kết câu chịu tải xoăn

Thanh xoắn cũng có thể được dùng làm thanh ôn định

Thanh xoắn

Thanh xoắn và thanh ổn định MO men xian được dại ln đầu thanh qua tay dện

Hình 1.7 7znh xoắn và các lực tác dung cua mod men

- Uudiém:

+ Trọng lượng nhỏ, 914 thành rẻ, dễ chế tạo;

+ Chiém ít không gian có thê bố trí chiều cao thân xe;

+ Mức độ hấp thụ năng lượng lớn hơn so với các phần tử đàn hồi khác nên hệ thông

Có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thông treo (bằng cách thay đổi áp suất bên trong phần tử đàn hồi) để cho ứng với tải trong tĩnh khác nhau thì độ võng tinh va

tần số dao động riêng không đổi

Đường đặc tính của hệ treo khí là phi tuyến tính và tăng đột ngột trong cả hành trình nén và trả

e Đàn hồi thuỷ khí:

10

Là sự kết hợp của cơ cầu điều khiến thủy lực và cơ cầu chấp hành là khí nén

Hệ treo thuỷ khí có bộ phận đàn hồi và giảm chấn kết hợp Bộ phận thuý khí có

2 buồng: buồng trên là khí nén, buồng dưới là chất lỏng Ngăn cách 2 buồng lả

màng cao xu hoặc piston Phần thân là ống giảm chắn Bên trong ống giảm chắn là chất lỏng điền đây giữa ống xi lanh và piston, có các van tiết lưu cho phép dầu chảy

qua Do làm kín chất lỏng đễ đảng hơn chất khí nên bộ phận đản hồi thủy khí gọn hơn bộ phận đàn hồi khí

- _ Ưu điểm: Tần số dao động riêng thấp gần trạng thái tĩnh, cho phép có đường đặc

suất, do đó hệ thông treo phức tạp, chế tạo yêu cầu chính xác và giá thành còn

ra, hệ thống treo loại thủy khí loại ống còn có nhược điểm khó làm kín và ma sát lớn

# Đàn hồi loại cao su:

Trên xe con các vẫu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe Vấu cao su hấp thụ dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi

nó bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực

— Ưu điểm:

Có độ bền cao, không có tiếng ồn, không cần bôi trơn, bảo dưỡng Cao su

có thê thu năng lượng trên một đơn vị diện tích lớn hơn thép 5 đến 10 lần

Trọng lượng của bộ phận bằng cao su bé và đường đặc tính của cao su là phi tuyến tính nên dễ thích hợp với đường đặc tính mà ta mong muốn

— Nhược điểm:

Xuất hiện dưới dạng thừa, dưới tác dụng của tải trọng kém nhất là tải trọng thay

đôi Thay đổi tinh chất đàn hồi khi nhiệt độ thay đôi, đặc biệt là độ cứng của cao su

sẽ tăng lên khi làm việc ở nhiệt độ thấp Cần thiết phải đặt giảm chấn và bộ phận

dẫn hướng

11

Ưu khuyết điểm của cao su phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng cao su và công nghệ chế tạo

1.2.3 Bộ phận giảm chấn

Trên xe ô tô giảm chắn được dùng với mục đích sau:

- _ Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung và các bánh xe lăn trên đường không bang phang nham bảo vệ được bộ phận đàn hồi va tăng tính tiện nghi cho người sử dụng

tiếp xúc của bánh xe lên mặt đường:

năng thay đổi các lực mô men tác dụng, khả năng điều khiến chuyến động

Bản chất của quá trình làm việc của giảm chấn là quá trình tiêu hao động năng, tức biến đôi động năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và các van tiết lưu Quá trình này xảy ra ngay cả với ma sát của nhíp lá, khớp trượt, khớp quay của các

6 kim loại, ô cao su Nhưng quá trình tiêu hao động năng đòi hỏi phải nhanh và có thể khống chế được quá trình đó nên giảm chắn đặt trên các bánh xe thực hiện chủ yếu chức năng này

* Phân loại giảm chấn

- _ Phân loại theo vận hành

Các bộ giảm chắn sử dụng cho các kiểu xe hiện nay có cấu tạo ống đơn, ống kép và đa tác dụng

a Giảm chấn kiểu ống đơn

Bộ giảm chấn kiểu ông đơn được nạp khí nitow áp suất cao

Trong xylanh buồng nạp khí và buồng chất lỏng được được ngăn với nhau bởi một pittong ty do

1 Van mot chiéu; 2 Dita day; 3 Ving lam kin; 4 Xy lanh; 5 Buong chứa dâu;

6 Piston; 7 Van mot chiéu; 8 Khoang chủa khí

* Đặc điểm

— Toa nhiệt tốt vì ống đơn tiếp xúc trực tiếp với không khí

— Một đầu ông được nạp khí áp suất cao và hoàn toàn cách lí với chat lỏng nhờ có

— pittong tyr do Kết cầu nảy đảm bảo khi vận hành sẽ không xuất hiện lỗ xâm thực

—_ bọt khí nhờ vậy làm việc ôn định

— Giảm tiếng ồn rất nhiều

# Quá trình làm việc

13