Hệ thống treo ô tô ( thuyết minh)

Hệ thống treo Nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu: 1.1 Nhiệm vụ: Hệ thống treo hệ thống liên kết bánh xe khung xe vỏ xe Mối liên kết treo mối liên kết đàn hồi có nhiệm vụ sau: - Làm Êm dịu chuyển động tơng đối theo phơng thẳng đứng khung xe vỏ xe, hạn chế tới mức chấp nhận đợc chuyển động không muốn có khác bánh xe (nh chuyển độnglắc ngang, dọc) - Liên kết bánh xe khung vỏ xe Sự liên kết cần thiết phải vừa mền, vừa phải đủ khả dể truyền lực 1.2 Yêu cầu: - Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính kỹ thuật xe: xe chạy đờng tốt hay có khả chạy nhiều loại địa hình khác - Bánh xe có khả chuyển dịch giớ hạn không gian hạn chế - Không phá hỏng mối quan hệ động học động lực học bánh xe - Không gây nên tải trọnglớn mối liên kết với khung vỏ xe - Có độ bền cao, độ tin cậy lớn không gặp h hỏng bất thờng ®iỊu kiƯn sư dơng cho phÐp Ngoµi ra, ®èi víi xe du lịch, hệ thống treo cần có: giá thành thấp mức độ phức tạp kết cấu không lớn , có khả chống rung, chống ồn truyền từ bánh xe lên khung vỏ xe tốt, đảm bảo tính điều khiển ổn định chuyển động xe tốc độ cao 1.3 Phân loại: Thông thờng, hệ thống treo chia làm loại: hệ thống treo phụ thuộc hệ thống treo độc lập ã Hệ thống treo phụ thuộc có u điểm sau: - Số lợng chi tiết ít, cấu tạo đơn giản nên bảo dỡng dễ dàng - Đủ độ bền cho tải nặng 83 - Khi xe quay vòng, thân xe nghiêng - Chỉ có chút thay đổi góc đặt bánh xe bánh xe chuyển động lên xuống, độ mòn lốp Tuy nhiên hệ thống treo phụ thuộc có nhợc điểm sau: - Vì khối lợng không đợc treo lớn nên tính êm dịu chuyển dộng - Vì bánh xe bên phải bên trái ảnh hởng lẫn nên rung động dao động dễ xảy • HƯ thèng treo ®éc lËp cã u ®iĨm sau: - Khối lợng không đợc treo nhỏ đặc tính bám đờng bánh xe tốt, chuyển động êm dịu tính ổn định tốt - Do nối cứng bánh xe bên trái bên phải nên hạ thấp sàn xe vị trí lắp động vậy, hạ thấp trọng tâm sàn xe nh mở rộng đợc khoang hành khách khoang hành lý Tuy nhiên, hệ thống treo độc lập có cấu tạo phức tạp Khoảng cách bánh xe góc đặt bánh xe thay đổi với dịch chuyển lên xuống bánh xe Nhiều kiểu xe đợc trang bị ổn định để giảm lắc ngang quay vòng cải thiện tính ổn định Ngoài ra, vào phần tử đàn hồi, hệ thống treo đợc chia thành: - Loại nhíp - Loại lò xo - Loại cao xu - Loại xoắn - Loại - Loại thuỷ lực - Loại liên hợp 84 Cấu tạo hệ thống treo: 2.1 Cấu tạo chung: Trên ô tô thêng sư dơng nhãm hƯ thèng treo lµ hƯ thống treo phụ thuộc hệ thống treo độc lập HƯ thèng treo phơ thc sư dơng nhiỊu ë « tô tải hệ thống treo độc lập đợc sử dụng nhiều ô tô du lịch Hệ thống treo gồm phận là: phận dẫn hớng, phận đàn hồi phận giảm chấn 2.1.1 Bé phËn dÉn híng: Bé phËn dÉn híng dïng để xác định động học tính chất dịch chuyển bánh xe tơng khung hay vỏ xe Nó dùng để truyền lực dọc (lực kéo lực phanh ), lực ngang nh mô men phản lực mô men phanh Trong hệ thống treo phụ thuộc, nhíp vừa làm nhiệm vụ đàn håi, võa lµm nhiƯm vơ cđa bé phËn dÉn híng Trong hƯ thèng treo ®éc lËp, bé phËn dÉn híng đợc làm riêng rẽ với yêu cầu ô tô chuyển động, phận hớng phải đảm bảo dịch chuyển bánh xe không làm thay đổi chiều rộng chiều dài sở ô tô 85 hệ thống treo phụ thuộc, bánh xe đợc nối với dầm cầu liền đảm bảo động học bánh xe Cũng cần ý tất hệ thèng treo ®éc lËp ®Ịu cã ®éng häc ®óng cđa bánh xe dẫn hớng Các ô tô du lịch nay, chiều rộng sở cho phép thay đổi từ mm bánh xe để không làm trợt bánh xe mặt tựa 2.1.2 Bộ phận đàn hồi: Là phận nối mền bánh xe thùng xe Bộ phận đàn hồi chủ yếu dùng để truyền lực thẳng đứng để giảm tải trọng ô tô chuyển động đờng không phẳng đảm bảo độ êm dịu cần thiết Bộ phận đàn hồi là: nhíp lá, lò xo trụ, xoắn, cao xu, khí nén, thuỷ khí ã Bộ nhíp lá: Bộ nhíp đợc sử dụng phổ biến ô tô tải, hành khách, du lịch với dầm cầu liền Bộ nhíp gồm nhiều nhíp, xếp theo thứ tự từ ngắn đến dài ghép lại với bu lông trung tâm Lá nhíp dài (nhíp cái) đợc uốn cong đầu tạo thành mắt nhíp đợc sử dụng để gắn nhíp vào khung xe Các nhíp dịch chuyển tơng theo chiều dọc, đó, nhíp biến dạng sinh ma sát làm giảm dao động ô tô chuyển động Ngời ta sử dụng ốp nhíp để chống sô lệch theo phơng ngang nhíp 86 Bộ nhíp đợc liên kết với cầu xe bu lông quang nhíp dạng chữ U, víi khung xe b»ng bé phËn treo tríc th«ng qua chốt nhíp phận treo sau dạng quang treo quang tì Bộ phận treo trớc sau đợc bắt với khung xe đinh tán hay bu lông Khi ô tô chuyển động, quang treo có chuyển động Lắc quanh chốt nhíp giúp nhíp biến dạng đàn hồi Để đảm bảo khả làm êm dịu ô tô chuyển động với chế độ tải trọng, ngời ta dùng phận đàn hồi có khả thay đổi độ cứng giới hạn rộng Khi xe chạy với tải nhỏ, độ cứng cần thiết phận đàn hồi nhỏ Khi tăng tải, độ cứng cần lớn Do vậy, phận đàn hồi , bố trí thêm phận đàn hồi phụ nh : nhíp phụ, vấu tì cao xu biÕn d¹ng 87 NhÝp phơ cã thĨ đặt dới nhíp tuỳ vị trí cầu khung xe, kích thớc yêu cầu biến dạng nhíp Khi bố trí nhíp dọc nhíp (nhíp cái) làm việc nặng nhiệm vụ đàn hồi, truyền lực đẩy phanh ã Lò xo trụ: Lò xo trụ đợc làm từ dây thép lò xo đặc biệt, quấn thành hình ống Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo bị xoắn bị nén Lúc này, lợng ngoại lực đợc dự trữ va đập bị giảm bớt Lò xo đợc dùng nhiều xe du lịch với hệ thống treo độc lập Lò xo trụ có u diểm kết cấu đơn giản, kích thớc gọn gàng Khi bố trí giảm chấn ống cã thĨ n»m lång lß xo Lß xo trơ làm nhiệm vụ đàn hồi mà không làm nhiệm vụ truyền lực đẩy không dẫn hớng bánh xe ã Thanh xoắn: Thanh xoắn đợc dùng số ô tô du lịch, có kết cấu đơn giản nhng bố trí khó khăn xoắn có chiều dài lớn Nó thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn cản lại lắc xe Một đầu xoắn đợc cố định vào khung, đầu gắn vào kết cấu chịu tải xoắn Thanh xoắn đợc dùng làm ổn định 88 ã Loại khí: Loại khí đợc sử dụng tốt loại ô tô có trọng lợng treo thay đổi lớn nh xe tải, xe khách, đoàn xe Bộ phận đàn hồi loại khí có cấu tạo theo kiểu bình cao xu, có chứa khÝ nÐn • Thủ khÝ: HƯ treo thủ khÝ cã phận đàn hồi giảm chấn kết họp Bộ phận thuỷ khí có buồng : buồng khí né, buồng dới chất lỏng Ngăn cách buồng màng cao xu piston Phần thân ống giảm chấn Bên ống giảm chấn có chất lỏng điền đầy xi lanh piston, có van tiết lu cho phép dầu chảy qua Do làm kín chất lỏng dễ chất khí nên phận đàn hồi thuỷ khí gọn phận đàn hồi khÝ 2.1.3 Bé phËn gi¶m chÊn: Bé phËn gi¶m chÊn có nhiệm vụ dập tắt dao động ô tô Cùng với ma sát hệ thống treo, phận giảm chấn sinh lực cản dao động xe dầu bị ép qua van tiết lu chuyển dao động thành nhiệt Hiện thờng sử dụng loại giảm chấn: loại đòn loại ống a) Bộ giảm chấn đòn: Giảm chấn đòn có cấu tạo nh hình vẽ Thân giảm chấn đợc bắt với khung xe, cần lắc nối với dầm cầu Bên giảm chấn có xi lanh, piston tì vào cam quay có gắn van chiều, van tiết lu đờng dẫn dầu nối không gian A B Bên xi lanh chứa dầu Hoạt động: 89 - Hành trình nén: + Nén nhẹ: Đòn dọc lên, cần lắc quay làm cam đẩy piston bên phải sang phải, đó, dầu buồng B theo đờng dẫn đến buồng A đồng thời mở van 1, lò xo yếu bị nén nên dầu đến buồng A + Nén mạnh: Lúc này, lò xo mạnh van bị nén làm dầu dịch chuyển mạnh đén buồng A - Hành trình trả: ngợc với hành trình nén b) Bộ giảm chấn ống: Bộ giảm chấn ống làm việc chiều có đầu bắt vào khung xe, đầu lắp với cầu xe Các phận giảm chấn đợc thể hình vẽ Hoạt động: Khi piston xuống, hành trình nén đợc thực hiện, áp lực dầu buồng B tăng - Nén nhẹ: dầu qua hành lỗ piston nén lò xo cánh khế, mở van nén lên buồng A Vì thể tích buồng A không chứa hết dầu buồng B lên (do buồng A chứa cán piston) nên phần dầu từ B đẩy mở van nén phía dới xuống bng C Lóc nµy van nÐn më nhá - NÐn mạnh: Dỗu theo hành trình nhng áp lực dầu tăng, van nén mở to để dầu chuyển động nhanh vào buồng A C - Trả nhẹ: hành trình trả, piston lên phía trên, buồng A bị nén Dầu từ A qua hàng lỗ ( bên trái), mở van trả vào buồng B Do thể tích đợc giải phóng buồng B lớn 90 thể tích dầu đợc bổ xung từ buồng A nên buồng B có áp suất thấp Dầu từ buồng C qua đai ốc rỗng, ép lò xo chân kiềng mở van để vào B - Trả mạnh: Các cửa van mở lớn để bù nhanh dầu vào buồng B ã Nguyên lý làm việc giảm chấn dựa nguyên tắc dịch chuyển chất lỏng từ buồng sang buồng khác qua van tiết lu nhỏ Khi chât slỏng qua van tiết lu sinh lực cản lớn dòng chất lỏng dập tắt đợc chấn động Hệ thống treo số loại xe thông dụng: 3.1 Hệ thống treo phụ thc: 3.1.1 HƯ thèng treo sau cđa xe Volkswagen LT: Cầu sau xe Volkswagen LT loại 12 chỗ ngồi đợc thể hình dới đây: Bộ phận đàn hồi hệ thống treo nhíp bao gồm lá, đầu trớc cố định khung xe, đầu sau quang treo, giảm chấn đặt nghiêng phía trớc Để tăng khả truyền lực bên từ khung xe xuống bánh xe, cầu sau có thêm đòn ngang truyền lực Một đầu dòn ngang cố định khung, đầu nối vào cầu xe nhờ khớp trụ cao xu (đòn ngang có tên đòn Panhada ) Nhíp có chiều dài lớn đảm bảo độ cứng thấp, tải nhỏ, có nhíp làm việc.Khi tăng tải, nhíp dới làm nhiệm vụ nh nhíp phụ để tăng độ cứng toàn nhíp Vấu hạn chế đặt nhíp khung xe nhằm tránh tải cho nhíp 3.1.2 HƯ thèng treo sau cđa xe Fiat Panda: 91 Trên xe Fiat Panda đặt hệ thống treo phụ thuộc cho cầu sau, bao gồm :dầm cầu , nhíp lá, giảm chấn Dầm cầu thép ống liên kết cứng với nhíp nhờ quang treo Hai đầu dầm cầu bố trí cấu phanh moay bánh xe Nhíp gồm nhíp ghép lại Lá nhíp đợc lại đầu tạo thành khớp trụ Đầu sau nhíp cố định khung xe quay tơng đối nhờ ổ cao xu đầu trớc khớp trụ di ®éng theo kÕt cÊu quang treo Quang treo bè trÝ khung xe, tạo điều kiện cho nhíp biến dạng tự đồng thời truyền lực dọc từ bánh xe lên khung ngợc lại Các lực bªn cã thĨ trun tõ khung xe qua khíp tru, nhíp lá, quang nhíp, dầm cầu tới bánh xe Giảm chấn bắt dầm cầu khung xe đợc đặt nghiªng vỊ phÝa tríc 3.1.3 HƯ thèng treo sau cđa xe Nissan Urval: HƯ thèng treo sau cđa xe Nissan Urval có cầu sau đặt nhíp với mục đích hạ thấp trọng tâm, giảm chấn đặt lệch (1 chiÕc nghiªng vỊ phÝa tríc, nghiªng vỊ sau)thanh ỉn địng dạng chữ U Thân dài ổn định đặt cầu nhờ ổ cao xu, đầu đặt thùng xe Nhận xét: Các hệ thống treo phụ thuộc dùng phận đàn hồi nhíp nhíp đà đảm nhận chức sau: 92 - Đàn hồi theo phơng thẳng đứng - Dẫn hớng: truyền lực dọc, ngang lực bên c) Công tắc đèn phanh: Công tắc đợc gắn vào giá bắt bàn đạp phanh Nó bật đạp phanh gửi tín hiệu đến ECU mhả chân phanh d) Cảm biến vị trí bớm ga: Cảm biến đợc gắn họng hút cảm nhận điện tử độ mở bớm ga Dữ liệu đợc gửi đến cực L1, L3 L3 ECU hệ thống treo qua ECU độngcơ hộp số Cấu tạo chức giống loại cảm biến vị trí bớm ga dùng cho TEMS Cảm biến vị trí bớm ga phụ đợc dùng cho hệ thốngTRC (Traction Control - điều khiển chống trợt quay bánh xe) không liên quan đến việc điều khiển hệ thống treo khí e) Cảm biến tốc độ số 1: Cảm biến tốc độ số sinh 20 tín hiệu vòng quay trục rô to Trục đợc dẫn động trục hộp số qua bánh bị động Tần số tín hiệu đ ợc biến thành tín hiệu vòng quay trục rô to mạch biến đổi xung bảng đồng hồ gửi tới ECU 122 f) Bộ chấp hành điều khiển treo: Cấu tạo: Bộ chấp hành điều khiển treo đợc đặt đỉnh xi lanh khí Nó dẫn động van quay giảm chấn van khí xi lanh khí nén cách đồng thời để thay đổi lực giảm chấn độ cứng hệ thống treo Cần điều khiển van khí quay cần điều khiển van quay Hai cần điều khiển đợc nối với cắp bánh Bộ chấp hành đợc dẫn động dẫn động điện từ phản ứng xác với thay đổi liên tục điều kiện hoạt động xe Nam châm điện gồm lõi stato, cặp cuộn dây stato Dòng điện chạy qua cặp cuộn dây stato để quay nam châm vĩnh cửu nối với cần điều khiển van khí ECU thay đổi phân cực lõi stato từ N thành S hay ngợc lại, hay để lõi trạng thái không phân cực Nam châm vĩnh cửu quay lực hút điện từ cuộn stato sinh 123 Hoạt động: Bộ chấp hành đợc chia thành nhóm: mét nhãm cho phÝa tríc vµ mét nhãm cho phÝa sau Mô tả dới hoạt động chấp hành phía trớc - Khi vị trí cần thay đổi từ vị trí trung bình hay cứng sang mềm, dòng điện từ cực FS- đến FS+ ECU qua chấp hành - Khi vị trí cần thay đổi từ vị trí cứng hay mềm sang trung bình, dòng điện chạy từ cực FCH ECU đến chấp hành - Khi vị trí cần thay đổi từ vị trí mềm hay trung bình sang cứng, dòng điện tõ cùc FS+ ®Õn FS- cđa ECU qua bé chÊp hành 124 ã Xi lanh khí nén: Mỗi xi lanh khí bao gồm giảm chấn thay đổi có chứa khí ni tơ áp suất thấp dầu, bng khÝ chÝnh vµ mét bng khÝ phơ cã chøa khí nén 125 ã Giảm chấn: Bộ chấp hành thay đổi lực giảm chấn cách mở đóng lỗ tiết lu van quay Nó làm thay đổi lợng dầu qua lỗ piston Cấu tạo: Có cặp lỗ tiết lu van quay, van gắn liền với cần điều khiển đợc dẫn động chấp hành điều khiển hệ thống treo Cần piston có lỗ Van quay, quay bên cần piston đóng mở lỗ, làm thay đổi lợng dầu qua lỗ Bằng cách điều khiển lu lợng dầu qua lỗ này, lực giảm chấn đợc đặt chế độ Hoạt động: - Lực giảm chấn mền: Tất lỗ mở dầu nh hình vẽ 126 đờng - Lực giảm chấn trung bình: Lỗ B mở lỗ A đóng - Lực giảm chấn cứng: Tất lỗ đóng 127 ã Các buồng khí van khí: Cấu tạo: Buồng khí xi lanh khĩs đợc chia thành buồng khí buồng khí phụ Một van khí đợc gắn phần gối đỡ trªn cđa xi lanh khÝ Van khÝ quay bëi bé chấp hành điều khiển hệ thống treo qua cần điều khiển van khí để mở hay đóng đờng khí thông buồng khí buồng khí phụ Vì vậy, ®é cøng cđa hƯ thèng treo ®ỵc ®iỊu khiĨn theo chế độ Hoạt động: - Độ cứng hệ thống treo mỊn: Khi van khÝ më, bng khÝ chÝnh vµ buồng khí phụ đóng vai trò nh lò xo, chúng đợc kết nối với nh hình vẽ Kết thể tích buồng khí tăng đặt độ cứng hệ thống treo chế độ mền 128 - Độ cøng cđa hƯ thèng treo cøng: Khi van khÝ ®ãng, đờng khí thông buồng khí buồng khí phụ bị bịt kín Kết buồng khí đóng vai trò nh lò xo (bởi thể tích buồng khí giảm) đặt độ cứng hệ thống treo chế độ cứng ã Đèn báo LRC: Đèn báo đợc gắn bảng đồng hồ thị chế độ lực giảm chấn độ cứng hệ thống treo (NORM SPORT) Đèn bật chọn chế độ SPORT tắt chọ chế độ NORM 129 5.2.2 Điều khiển độ cao xe: Độ cao xe đợc điều khiển cách thay đổi thể tích khí nén xi lanh khí Độ cao tăng hay giảm khí thể tích khí nén tăng hay giảm ã Các ống khí: Hệ thống sử dụng loại ống khí: ống thép ống ni lông mền ống thép đợc dùng để nối van điều khiển độ cao số số đợc gắn vào thân xe ẩng ni lông mền đợc dùng để nối chi tiết chuyển động nh van điều khiển độ cao xi lanh khí 130 Các đầu nối nhanh đợc sử dụng cho ống ni lông mền nhằm mục đích tháo lắp bao kín tốt ã Công tắc điều khiển độ cao: Công tắc điều khiển độ cao đợc lắp vỏ che dầm đỡ đợc điều khiển bỏi ngời lái để lựa chọ độ cao gầm xe theo mong muốn ( bình thờng hay cao) - vị trí NORM, điện áp 12V tác dụng lên cực HSW ECU hệ thống treo vị trí HIGH, cực HSW, đợc nối đất điện áp 0V ECU xác định độ cao gầm xe theo điện áp HSW - Đèn báo NORM bảng đồng hồ bật sáng công tắc độ cao xe đặt vị trí NORM đèn HIGH sáng công tắc vị trí HIGH 131 - Đối với xe cho thị trờng Mỹ, đèn LO sáng công tắc độ cao xe đặt vị trí LOW ã Cảm biến điều khiển độ cao: Cảm biến điều khiển độ cao trớc đợc gắn thân xe đầu điều khiển đợc nối với giá đơc giảm chấn dới Với hệ thống treo sau, cảm biến đợc gắn vào thân xe đầu điều khiển đợc nối với đòn treo dới số Những cảm biến liên tục theo dõi khoảng cách thân xe đòn treo để phát độ cao gầm xe, đó, định lợng khí xi lanh Cấu tạo: Mỗi cảm biến gồm đĩa đục lỗ cặp công tắc quang học Đĩa đục lỗ quay đèn LED Transitor quang công tắc quang học theo chuyển động điều khiển 132 Hoạt động: Các thay đổi độ cao xe làm cảm biến nâng hạ khoảng L Nó làm đĩa đục lồ (gắn vào cần) quay, mở hay che ánh sáng cặp đèn LED Transitor quang Độ cao xe đợc phân biệt theo 16 bớc nhờ vào kết hợp c¸c tÝn hiƯu ON, OFF tõ Transitor quang 133 Tín hiệu độ cao xe (các tín hiệu lần lợt từ Tr1, Tr2, Tr3 Tr4) đợc gửi từ cảm biến đến cực SHFR, SHFL, SHRR SHRL ECU đợc định gời theo tín hiệu gửi từ cực SHCLK SHLOAD ECU ã Công tắc ON/OFF điều khiển độ cao: Công tắc đợc gắn khoang hành lý Nó ngăn không cho điều khiển độ cao gầm xe nâng xe, kéo rơ-moóc hay đỗ đờng gồ ghề Việc đợc thực cách ngăn không cho khí nén xả để không làm giảm độ cao xe Khi công tắc bật đến vị trí OFF, cực NSW đợc nối mass, chấm dứt điều khiển độ cao gầm ECU 134 ã Công tắc cửa: Các công tắc đợc lắp cạnh khung cưa cho nã tiÕp xóc víi c¸nh cưa đóng lại Khi tất cánh cửa đêug đóng, điện áp ắc qui tác dụng lên cực DOOR giảm xuống 0V, vậy, ECU biết đợc cửa có mở hay không (tức biết đợc hành khách lên hay xuống xe) ã Tiết chế IC: Tiết ché IC đợc gắn máy phát Cực L phát điện áp ắc qui động hoạt động (máy phát sinh dòng điện) điện áp 1,5 V hay nhỏ động không hoạt động (khi máy phát không sinh dòng ®iƯn) Cùc L ®ỵc nèi víi cùc REG cđa ECU để báo cho ECU biết Đẫng coá hâotj động hay không Tín hiệu phát đợc sử dụng cho chức kiểm tra cảm biến cho chức dự phòng 135 ã Rơ le điều khiển độ cao số 2: Rơ le naỳ đợc gắn gần ECU hệ thống treo khoang hành lý Khi khoá ®iƯn bËt ON, mét tÝn hiƯu tõ cùc MRLY cđa ECU làm dòng điện chạy đến cảm biến ®iỊu khiĨn ®é cao vµ cùc IGB cđa ECU ®éng ã Rơ le điều khiển độ cao số 1: 136