Bài Giảng Hệ Thống Treo

CễNG DỤNG, YấU CẦU, CẤU TẠO CHUNG VÀ PHÂN LOẠI Cấu tạo chung của hệ thống treo gồm có các bộ phận chính sau: - phận đàn hồi: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và khung vỏ xe, nhằm đảm bảo

Hệ thống treo của ôtô là hệ thống các cụm chi tiết liên liên kết giữa cầu xe

hoặc bánh xe với khung hoặc vỏ xe Hệ thống treo có các công dụng sau:

- Tạo điều kiện cho bánh xe dao động theo phương thẳng đứng đối với

khung hoặc vỏ xe một cách êm dịu

- Đỡ trọng lượng của ôtô và truyền lực và mô men từ bánh xe lên khung

(vỏ) xe và ngược lại

- Giữ cho bánh xe có động học đúng và duy trì sự bám đường của bánh

xe

21.1 CễNG DỤNG, YấU CẦU, CẤU TẠO CHUNG VÀ PHÂN LOẠI

Yêu cầu cơ bản của hệ thống treo

- Có độ cứng thích hợp để xe chuyển động được êm dịu đồng thời có khả

năng dập tắt nhanh các dao động thấp tần biên độ lớn

- Quan hệ động học của bánh xe hợp lý để đảm bảo động học và động

lực học đúng của ôtô

21.1 CễNG DỤNG, YấU CẦU, CẤU TẠO CHUNG VÀ PHÂN LOẠI

Cấu tạo chung của hệ thống treo gồm có các bộ phận chính sau:

- phận đàn hồi: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và khung (vỏ) xe, nhằm đảm

bảo cho thân xe có thể dao động để giữ cho thân xe êm dịu khi đi trên đường

mấp mô

- Bộ phận dẫn hướng: là bộ phận là bộ phận truyền các lực từ bánh xe lên khung

(vỏ) xe và ngược lại, đảm bảo động học của bánh xe đúng theo yêu cầu

- Bộ phận giảm chấn: là bộ phận hấp thụ năng lượng của dao động của bánh xe

so với thân xe nhằm dập tắt các dao động đó

- Thanh cân bằng: trên một số ôtô có thanh cân bằng nhằm đảm bảo cho các

phản lực tác dụng lên hai bánh trên cùng một cầu không chênh lệch nhau nhiều

Trên thực tế, một cụm chi tiết của hệ thống treo có thể đảm nhận nhiều chức

năng khác nhau của các bộ phận cơ bản của hệ thống

21.1 CễNG DỤNG, YấU CẦU, CẤU TẠO CHUNG VÀ PHÂN LOẠI

Phân loại hệ thống treo

Có nhiều loại hệ thống treo khác nhau nhưng thuộc về 2 loại cơ bản là hệ thống

treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập (tuy nhiên sự phân loại này chỉ có tính

chất tương đối)

Đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe được bố trí trên

một dầm cấu liền, các bộ phận của hệ thống treo nối giữa khung (vỏ) xe và dầm

cầu Với đặc điểm cấu tạo đó, khi một bánh xe dao động thì nó có ảnh hưởng

đến động học của bánh bên kia (hình 21.1.a)

Đặc điểm kết cấu của hệ thống treo độc lập là các bánh xe gắn với khung (vỏ)

xe một cách độc lập với nhau thông qua các đòn Với đặc điểm cấu tạo đó, các

bánh xe có thể dao động độc lập với nhau đối với thân ôtô

21.1 CễNG DỤNG, YấU CẦU, CẤU TẠO CHUNG VÀ PHÂN LOẠI

Phân loại hệ thống treo

21.1 CễNG DỤNG, YấU CẦU, CẤU TẠO CHUNG VÀ PHÂN LOẠI

Theo đặc điểm kết cấu và tính chất động học hệ thống treo độc lập còn đ−ợc chia

thành: hệ thống treo hai đòn ngang, hệ thống treo một đòn ngang, hệ thống treo

đòn dọc, hệ thống treo đòn chéo

Theo khả năng điều chỉnh đặc tính làm việc của hệ thống treo, có loại hệ thống

treo tự động điều chính và loại không thể điều chỉnh

Hệ thống treo còn đ−ợc phân loại theo đặc điểm kết cấu các bộ phận của nó nh−

hệ thống treo nhíp lá, treo lò xo trụ, treo thanh xoắn đàn hồi, treo khí nén, treo thuỷ

khí, treo dùng giảm chấn ống, treo dùng giảm chấn đòn,

21.2 HỆ THỐNG TREO PHỤ THUỘC

Đặc điểm

- Số lượng các chi tiết ít và đơn giản

- Có độ bền cao, phù hợp với các ôtô tải lớn

- Sự nghiên thân xe nhỏ khi quay vòng

- Vết bánh xe ít thay đổi khi chuyển động do vậy làm giảm được sự mài mòn lốp xe

- Khối lượng phần không được treo (phần được nối với khung/vỏ xe thông qua hệ

thống treo) lớn, đặc biệt là đối với cầu chủ động Vì vậy, năng lượng của dao động

lớn làm giảm tính êm dịu chuyển động của xe

- Vì sự dịch chuyển của các bánh xe có ảnh hưởng lẫn nhau nên sự dao động và

rung động của xe dễ xẩy ra

Hiện nay hệ thống treo phụ thuộc được dùng nhiều trên các ôtô tải lớn, ôtô có tốc

độ không lớn và còn được dùng cho cầu sau của ôtô con

Hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp lá

Bộ phận đàn hồi bằng nhíp lá, nối giữa dầm cầu liền với thân xe thông qua khớp

trụ 6 và quang treo 3 Với các liên kết đó, nhíp có thể biến dạng tự do và truyền

được các lực từ khung xe xuống bánh xe và ngược lại vì vậy nhíp đóng luôn vai

trò của bộ phận hướng

1 Dầm cầu,

2 Nhíp lá,3.Quang treo,

4 Cơ cấu phanh, 5.giảm chấn,

6 Khớp trụ

HTT phụ thuộc dùng nhíp lá

Để tạo đặc tính làm việc của bộ phận đàn

hồi hợp lý, người ta bố trí các lá nhíp dài

ngắn khác nhau thành bó nhíp, có thể bố trí

nhíp chính và nhíp phụ hoặc ụ cao su mềm

để hạn chế biên độ dao động của xe

Hệ thống treo này có các đặc điểm:

- Cấu tạo đơn giản nhưng có độ bền tương đối cao

- Vỡ nhíp lá đóng luôn vai trò bộ phận hướng nên nó phải có độ cứng cao do

vậy độ êm dịu chuyển động của hệ thống treo loại này kém hơn các loại khác

- Giữa các lá nhíp có ma sát nên ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động

của xe

- Mô men chủ động khi tăng tốc và mô men phanh có làm cho nhíp lá có

xu hướng uốn quanh dầm cầu và dao động và do đó làm cho phía sau lún

xuống và khả năng tăng tốc chậm

Hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp lá

Hiện tượng nhíp bị uốn cong quanh dầm cầu khi tăng tốc

Hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp lá

Hệ thống treo phụ thuộc kiểu nhíp lá có thể có đòn truyền lực bên riêng (đòn

panhada) để có thể làm nhíp với độ cứng thấp hơn nhằm tăng độ êm dịu chuyển

động của ôtô Khi đó người ta thường dùng ụ cao su để hạn chế biên độ dao động

theo phương thẳng đứng của ôtô Để hạn chế độ dịch chuyển bên của cầu xe,

đòn truyền lực bên cần có độ dài lớn và bố trí gần song song với mặt đường Tuy

nhiên, với nhíp lá có độ cứng thấp, thì hiện tượng nhíp bị uốn cong quanh dầm

cầu càng dễ xẩy ra

1 Giảm chấn,

2 Quang treo,

3 Đòn truyền lực bên (đòn panhada),

4 ụ hạn chế biên độ dao động,

5 Dầm cầu,

6 Khớp trụ,

7 Nhíp lá

Hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo trụ

Để khắc phục các nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp lá, người ta

dùng hệ thống treo phụ thuộc với bộ phận đàn hồi bằng lò xo trụ với bộ phận

hướng riêng biệt Loại hệ thống treo này phức tạp hơn, thường được dùng trên ôtô

con

1 Đòn dọc,

2 Đòn truyền lực bên

Hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo trụ

So với hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp lá, hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo

Hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo trụ

Hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo trụ với dầm cầu mềm thường được dùng trên

ôtô con động cơ bố trí nằm ngang phía trước với cầu trước chủ động Thanh cân

bằng được hàn với dầm cầu mềm

Hệ thống treo này có các đặc điểm sau:

- Cấu tạo đơn giản và gọn nên khối lượng không được treo nhỏ, làm tăng được tính

êm dịu chuyển động của ôtô Nó còn cho phép bố trí được khoang hành lý rộng

hơn

- Hạn chế được hiện tượng lắc lư thân xe do thanh cân bằng hàn với dầm cầu sẽ

làm xoắn dầm cầu và sự xoắn đó chống lại sự lắc ngang thân xe

1 Đòn dọc,

2 Thanh cân bằng,

3 Đòn truyền lực bên,

4 Dầm cầu mềm

HÖ thèng treo phô thuéc dïng lß xo trô

Thanh c©n b»ng

HÖ thèng treo phô thuéc dïng lß xo trô

Với hÖ thèng treo phô thuéc dïng lß xo trô víi dÇm cÇu mÒm, không được phép

đặt kích nâng xe tại dầm cầu

1 §ßn däc,

2 DÇm cÇu mÒm

3 Thanh c©n b»ng,

Hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo trụ

Hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo trụ với 4 đòn liên kết dẫn hướng là đòn dọc

trên, 2 đòn dọc dưới và đòn bên Hệ thống treo này có các đặc điểm sau:

- Bộ phận đàn hồi có thể có độ cứng thấp, ma sát trong bộ phận đàn hồi nhỏ nên

tăng được tính êm dịu chuyển động của xe

- Tránh được các hiện tượng dìm đuôi xe khi tăng tốc, hiện tượng nhồi nhún xe,

hiện tượng lắc ngang thân xe, và có không gian rộng để bố trí khoang hành khách

1 Đòn dọc trên,

2 Đòn bên,

3 Đòn dọc dưới

Hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo trụ

Hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo trụ với 4 đòn liên kết: Thuật ngữ trong hỡnh

chưa chớnh xỏc

Hệ thống treo phụ thuộc cân bằng

Trên các ôtô tải lớn nhiều cầu, với các cầu bố

trí gần nhau người ta thường dùng hệ thống

treo phụ thuộc cân bằng để đảm bảo phân bố

tải trọng hợp lý lên các bánh xe và khả năng

bám đường của các bánh xe Hệ thống treo

phụ thuộc cân bằng còn giữ được thân xe có

độ dịch chuyển nhỏ bằng một nửa so với các

hệ thống treo phụ thuộc khác

- Khối lượng phần không được treo nhỏ do đó khả năng bám đường của các bánh

xe cao, tính êm dịu và ổn định chuyển động cao hơn

- Phần tử đàn hồi không đóng vai trò của phần tử hướng nên có thể giảm độ cứng

của hệ thống treo để tănh tính êm dịu chuyển động

- Vì không có dầm cầu liền nối giữa các bánh xe trên một cầu nên có thể bố trí thân

xe thấp hơn, không gian xe rộng hơn và hạ thấp được trong tâm của xe

- Cấu trúc của hệ thống treo loại này phức tạp hơn nên thường chỉ gặp trên các ôtô

con, ôtô khách và ôtô tải nhỏ

- Vết bánh xe và góc đặt bánh xe thay đổi khi bánh xe dao động lên xuống làm lốp

mòn nhanh

Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang

Để tăng khả năng truyền lực dọc, các đòn thường được làm ở dạng chữ A hoặc

người ta sử dụng đòn truyền lực dọc

Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang

Bộ phận đàn hồi có thể là lò xo xoắn ốc trụ hoặc là thanh xoắn đàn hồi (hình 21.12)

hoặc bằng khí nén trong hệ treo thuỷ khí

Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang

Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang

Với hệ thống treo loại này, ta có thể bố trí độ dài các đòn để đ−ợc chuyển vị của

bánh xe theo mong muốn

Hệ thống treo MACPHERSON

Hệ thống treo MacPherson hiện được dùng phổ biến trên cầu trước của các loại ôtô

cỡ nhỏ và vừa và trên cầu sau của ôtô có động cơ đặt trước và cầu trước chủ động

Nó là một dạng biến thể của hệ thống treo hai đòn ngang với đòn ngang trên có độ

dài bằng 0

Hệ thống treo này có đặc điểm là cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ nên giảm được khối

lượng phần không được treo và có thể bố trí khoang xe rộng rãi hơn.Shock absorber

Coil spring

Drive shaft

Tie rod

Stabilizer bar (Anti-roll bar)

“L”

type lower arm

“L” type lower arm

Hệ thống treo MACPHERSON

Trong hệ thống treo MacPherson, bộ

giảm chấn được coi là một đòn liên kết

của hệ thống treo, chịu các lực thẳng

đứng Các lực bánh xe có thể gây va

đập nhẹ theo các phương ngang tạo

nên ma sát giữa cần piston giảm chấn

và giá dẫn hướng cần piston, và giữa

piston và vỏ trong của giảm chấn (lực

A và B) tạo nên những tiếng ồn bất

thường và ảnh hưởng đến tính tiện nghi

chuyển động của ôtô Để hạn chế hiện

ngoài giảm chấn, 6 Piston giảm chấn, 7 Giá dẫn

hướng cần piston, 8 Cần piston giảm chấn

Hệ thống treo đòn dọc

Bánh xe được liên kết với thân xe

thông qua đòn đặt dọc theo thân xe,

lò xo và giảm chấn thường đặt giữa

Hệ thống treo đòn dọc

Đặc điểm:

- Vết, góc nghiêng và độ chụm của bánh xe không thay đổi trong quá trình dao

động (khi trục quay của đòn dọc nằm song song với mặt đường)

- Khi dao động, khoảng cách giữa các trục bánh xe trước và sau của mỗi bên là

khác nhau làm xấu tính ổn định chuyển động của ôtô ở tốc độ cao tương tự như

hiện tượng lệch trục ở hệ thống treo phụ thuộc nhíp lá Vì vậy hệ thống treo loại

này thường chỉ được dùng cho cầu sau bị động không dẫn hướng

- Cấu tạo đơn giản, chiếm ít không gian nên có thể bố trí được khoang xe rộng

hơn

Hệ thống treo đòn dọc Cể

THANH NGANG LIấN KẾT

Có thể coi đây là hệ thống treo nửa

phụ thuộc nửa độc lập, tuỳ theo cấu

trúc hình học (vị trí của thanh ngang

liên kết) và độ cứng của thanh ngang

liên kết mà hệ thống treo này thuộc loại

hệ thống treo độc lập hay phụ thuộc

Hệ thống treo đòn dọc Cể THANH NGANG LIấN KẾT

Đặc điểm

- Tăng được độ cứng vững của hệ thống khi truyền lực ngang, có thể kết hợp

thanh liên kết ngang làm thanh cân bằng

- Trong quá trình bánh xe dao động, vết bánh xe và góc nghiêng bánh xe không

thay đổi

- Kết cấu đơn giản, gọn nên có thể bố trí khoang xe rộng hơn

Hệ thống treo đòn CHẫO

Hệ thống treo đòn chéo là dạng trung

gian giữa hệ thống treo đòn dọc và hệ

thống treo đòn ngang, nó tận dụng được

các ưu điểm và khắc phục các nhược

điểm của các hệ thống treo đó

Với cấu trúc như vậy, khi bánh xe dao

động trong mặt phẳng dọc thì vết bánh xe,

góc nghiêng bánh xe và cả góc điều khiển

bánh xe đều thay đổi tuy nhiên với các

kích thước hình học của các đòn và các

góc bố trí hợp lý thì chúng chỉ thay đổi

trong giới hạn nhỏ Sự thay đổi góc điều

khiển và góc nghiêng của bánh xe làm

cho xe có xu hướng quay vòng thiếu, làm

tăng tính ổn định hướng chuyển động của

xe

Hệ thống treo đòn CHẫO

21.4 CẤU TẠO CÁC CHI TiẾT ĐiỂN HèNH CỦA HỆ THỐNG TREO

bộ phận đàn hồi

Cấu tạo của bộ phận đàn hồi rất đa dạng, chúng có thể bằng kim loại (nhíp, lò xo

xoắn ốc, thanh xoắn), bằng bằng cao su, bằng khí nén

Nhíp lá

Nhíp lá được sử dụng chủ yếu trên hệ thống treo phụ thuộc của ôtô tải vừa và

nhỏ và hệ thống treo cầu sau của một số ôtô con, hệ thống treo phụ thộc cân

bằng

Nhíp lá thường gồm nhiều lá nhíp hình nửa elíp có độ dài và độ cong khác

nhau ghép thành một bó theo thứ tự ngắn dần để nhíp có độ cứng chống uốn của

nhíp đều nhau Các lá nhíp được kẹp lại với nhau bằng quang nhíp Các lá nhíp

trên cùng được cuộn tròn hai đầu để bắt với thân ôtô

Đặc điểm của nhíp lá là có đặc tính đàn hồi tuyến tính, các bề mặt lá nhíp bị

mài mòn nhanh Vì vậy người ta thường bôi mỡ chì lên các bề mặt lá nhíp hoặc

đệm các tấm chất dẻo, ở đầu các lá nhíp người ta vát mỏng để áp suất phân bố

đều hơn để hạn chế mài mòn Để có đặc tính phi tuyến, người ta thường bồ trí nhíp

phụ hoặc các ụ cao su hạn chế biên độ dao động

bộ phận đàn hồi

Nhíp lá

bộ phận đàn hồi

Lò xo xoắn ốc

Đặc điểm của lò xo xoắn ốc là khối lượng nhỏ, độ cứng có thể nhỏ, lắp đặt

đơn giản, không bị mài mòn do ma sát như nhíp lá, khả năng dập tắt dao động nhỏ,

không có khả năng dẫn hướng

Các lò xo thông dụng có đặc tính đàn hồi tuyến tính, các lò xo đặc biệt như lò

xo có tiết diện dây lò xo thay đổi, lò xo côn có đặc tính phi tuyến

bộ phận đàn hồi

Thanh xoắn

Thanh xoắn có thể dùng đơn chiếu hoặc dùng ghép các thanh làm một Khi chế

tạo, thanh xoắn đã được tạo ứng suất dư trước nên nó chỉ thích hợp với một chiều

làm việc Trên các thanh xoắn ở 2 đầu có đánh dấu để tránh nhầm lẫn khi lắp ráp

bộ phận đàn hồi

Bộ phận đμn hồi bằng cao su

Bộ phận đàn hồi bằng cao su thường chỉ là bộ phận đàn hồi phụ, dùng để tăng

độ cứng của bộ phận đàn hồi chính và hạn chế biên độ dao động của bánh xe

bộ phận đàn hồi

Bộ phận đμn hồi bằng khí nén

Bộ phận đàn hồi bằng khí nén hiện nay chỉ đ−ợc dùng nhiều cho ôtô buýt, chúng

đ−ợc chế tạo bằng cao su cú độ bền cao thành các túi khí dạng buồng xếp

Sử dụng bộ phận đàn hồi bằng khí nén sẽ thuận lợi trong việc điều chỉnh độ

cứng của hệ thống treo cho phù hợp với tải trọng của xe và điều chỉnh chiều cao xe

bằng cách điều chỉnh áp suất khí nén trong túi khí Tuy nhiên hệ thống treo này

phức tạp vì cần có máy nén khí và các van cung cấp khí nén cho các túi khí

bộ giảm chấn

bộ giảm chấn

Công dụng – Nguyờn lý chung

Công dụng của bộ giảm chấn là dập tắt nhanh các dao động của thân xe và bánh

xe, đảm bảo cho bánh xe bám đường tốt hơn, tăng tính êm dịu chuyển động và tính

ổn định chuyển động và ổn định hướng chuyển động của xe

Nguyên lý chung của giảm chấn là sử dụng ma sát để hấp thu năng lượng dao

động và chuyển thành dạng năng lượng khác (nhiệt năng) Quá trình hấp thụ năng

lượng dao động này luôn xẩy ra do có ma sát trong bản thân bộ phận đàn hồi (trong

các lá nhíp, giữa các lá nhíp với nhau, trong là xo và thanh xoắn, trong các khớp

nối) nhưng chúng ta cần dập tắt dao động nhanh và đảm bảo độ "mềm" của hệ

thống treo nên chúng ta phải bố trí bộ giảm chấn riêng thường bằng thuỷ lực - gọi là

giảm chấn thuỷ lực hoặc thuỷ lực kết hợp khí nén

21.4 CẤU TẠO CÁC CHI TiẾT ĐiỂN HèNH CỦA HỆ THỐNG TREO

bộ giảm chấn

Phân loại giảm chấn

- Giảm chấn tác dụng một chiều,

tác dụng hai chiều đối xứng, không

đối xứng

- Giảm chấn không có van giảm tải,

có van giảm tải

- Giảm chấn ống, giảm chấn đòn

- Giảm chấn một lớp vỏ, hai lớp vỏ

Trên ôtô hiện nay chủ yếu dùng

loại giảm chấn ống tác dụng hai

chiều không đối xứng, có van giảm

tải Trên một số ôtô con dùng giảm

chấn thuỷ khí có khả năng điều

chỉnh đặc tính làm việc (hệ thống

treo thuỷ khí)