- Nội dung thực hiện:
d. Phân loại theo phần tử ổn định
1.2.4.1. Hệ thống treo khí nén
Hệ thống cơ bản của hệ thống treo khí nén là buồng đàn hồi khí nén (ballon), trong đó môi chất là khí nén. Hiện nay tồn tại hai loại buồng đàn hồi:
+ Buồng xếp (a); + Buồng gấp (b).
Hình 1.17: Các dạng buồng đàn hồi
Buồng đàn hồi dạng xếp có từ 2 đến 4 lớp sóng, bề mặt chịu tải không thay đổi khi làm việc, do vậy được coi là dạng không tồn tại pít tông thực. Các lớp sóng được định dạng nhờ các vòng kim loại và có khả năng chống biến dạng, va đập cao. Buồng đàn hồi dạng này chỉ có khả năng biến dạng theo chiều cao.
Buồng đàn hồi dạng trụ gấp là dạng pít tông, còn được gọi là buồng “dạng màng”. Pít tông được dịch chuyển trong khi đàn hồi. Buồng có khả năng biến dạng hướng kính lớn. Hình dáng của pít tông là dạng trụ, hay côn tuỳ thuộc vào hình dáng của buồng chứa khí nén, bên trong có thể có lò xo phụ. Môi chất bên trong các dạng buồng đàn hồi là
áp lực được tạo ra bởi tải trọng bên ngoài. Loại buồng này ngày nay được sử dụng rộng rãi vì khả năng thay đổi diện tích làm việc lớn.
So với hệ thống treo thông thường đã nghiên cứu ở trên thì hệ thống treo khí nén khác ở cấu tạo của phần tử đàn hồi và bố trí chung hệ thống cung cấp khí nén. Nguyên lý cấu tạo của phần tử đàn hồi loại khí nén là dựa vào tính chất chịu nén và giãn nở của không khí. Khối lượng hơi hoặc thể tích của nó có thể điều chỉnh và nhờ vậy giữ được cho ô tô đứng với chiều cao khung xe (vỏ xe) không đổi so với về mặt đường mà không phụ thuộc vào tải trọng. Sự nén tĩnh lò xo khí được cân bằng bởi sự thay đổi khối lượng hơi (khí) khi thể tích không đổi.
Hình 1.18 : Sơ đồ cấu tạo hệ thống treo khí nén có nguyên lý điều khiển bằng van trượt cơ khí và van điện từ
(a): Van trượt cơ khí; (b): Hệ thống điện tử.
1: Bánh xe; 2: Ballon khí nén; 3: Thân xe; 4: Giá đà; 5: Van trượt cơ khí; 6 – Cảm biến vị trí; 7: Bộ vi xử lý; 8: Bộ chia khí nén; 9: Bình chứa khí nén.
Trên hình đưa ra cấu tạo một số hệ thống treo khí nén đơn giản. Hệ thống treo khí nén trên ô tô được hình thành trên cơ sở khả năng điều chỉnh độ cứng của các ballon theo chuyển dịch thân xe.
Bộ tự động điều chỉnh áp suất theo nguyên lý van trượt cơ khí bao gồm: các ballon khí nén 2 được bố trí nằm giữa thân xe 3 và bánh xe 1 thông qua giá đà bánh xe 4. Trên thân xe bố trí bộ van trượt cơ khí 5. Van trượt gắn liền với bộ chia khí nén (block). Khí nén được cung cấp từ hệ thống khí nén tới block và cấp khí nén vào các ballon. Khi tải trọng tăng lên, các ballon khí nén bị ép lại, dẫn tới thay đổi khoảng cách giữa bánh xe và thân xe. Van trượt cơ khí thông qua đòn nối dịch chuyển vị trí các con trượt chia khí trong block. Khí nén từ hệ thống cung cấp đi tới các ballon và cấp thêm khí nén. Hiện tượng cấp thêm khí nén kéo dài cho tới khi chiều cao của thân xe với bánh xe trở về vị trí ban đầu.
Bộ tự động điều chỉnh áp suất nhờ hệ thống điện tử gồm: cảm biến xác định vị trí thân xe và bánh xe 6, bộ vi xử lý 7, block khí nén 8. Nguyên lý hoạt động cũng gần giống với bộ điều chỉnh bằng van trượt cơ khí. Cảm biến điện tử 6 đóng vai trò xác định vị trí thân xe và bánh xe (hay giá đà bánh xe) bằng tín hiệu điện (thông số đầu vào). Tín hiệu được chuyển về bộ vi xử lý 7. Các tín hiệu đầu ra được chuyển tới các van điện từ trong block chia khí nén, tiến hành điều chỉnh lượng cấp khí nén cho tới lúc hệ thống trở lại vị trí ban đầu.
Đặc điểm cấu tạo cơ bản cần quan tâm là:
+ Buồng khí nén không có khả năng đóng vai trò bộ phận dẫn hướng hệ thống treo theo phương ngang và phương dọc, bởi vậy cần có thêm các phần tử dẫn hướng cho hệ thống treo;
+ Trên đoàn xe có thể dùng kết hợp giữa phần tử đàn hồi kim loại (nhíp lá) và buồng khí nén. Để bảo đảm chống va đập còn phải bố trí thêm vấu cao su giảm va đập; + Ballon khí nén thực chất là bộ phận đàn hồi có khả năng điều chỉnh chiều cao thân xe, không phải là một không gian giới hạn trong ballon, mà là một không gian mở. Buồng khí nén trong thực tế khác với buồng pít tông là ở chỗ: diện tích làm việc của buồng khí nén không cố định mà thay đổi phụ thuộc vào sự thay đổi thể tích buồng khí và áp suất bên trong;
+ Trong hệ thống treo khí nén, chiều cao thân xe luôn được tự động hiệu chỉnh theo tải trọng;
+ Chiều cao của thân xe so với mặt đường được xác định tối thiểu bởi khoảng cách của 3 điểm, nên trong hệ thống điều chỉnh khí nén cần có ít nhất ba bộ cảm biến xác định chiều cao: một cho cầu trước, còn lại hai bộ cho các cầu sau;
+ Khi chuyển động trên đường xuất hiện các dao động với tần số cao, biên độ nhỏ, tức là dao động với thời gian ngắn, không nhất thiết phải điều chỉnh chiều cao và không cần tiêu hao khí nén, khi đó bộ van hiệu chỉnh chiều cao cần phải cấu trúc sao cho tồn tại sự chậm tác dụng nào đó.
Hình 1.19: Cấu tạo hệ thống treo khí nén cầu sau ô tô buýt
1: Bộ điều chỉnh chiều cao thân xe; 2, 9: Các thanh phản lực; 3: Buồng khí nén phụ; 4: Giảm chấn; 5, 6: Vấu giảm va; 7: Ballon khí; 8: Giá chuyên dùng.
Trên hình đưa ra cấu tạo hệ thống treo khí nén ở cầu sau ô tô buýt. Hệ thống treo ở đây là treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi là khí nén cùng làm việc với giảm chấn.
Hệ thống treo sau gồm bốn ballon khí nén 7 cùng với các thanh phản lực 2 và 9, bốn giảm chấn ống thuỷ lực 4, thanh ổn định ngang dạng thanh xoắn. Phần tử đàn hồi của treo là ballon khí kép 7, có thêm buồng phụ 3. Mỗi bên đặt hai ballon khí nằm giữa vỏ xe và giá chuyên dùng 8 bắt trên dầm cầu sau. Bộ điều chỉnh chiều cao thân xe 1 được bố trí trên giá của nó và qua các thanh ghép nối với giá chuyên dùng 8. Việc truyền lực đẩy và tiếp nhận các mô men phản lực được thực hiện nhờ các thanh phản lực 2 và 9 ghép nối cầu sau với vỏ xe. Mỗi bên bố trí hai giảm chấn 4, vấu giảm va hành trình nén 6 và vấu giảm va hành trình trả 5.
Hệ thống cung cấp khí nén và tự động điều chỉnh chiều cao bằng thiết bị cơ khí của ô tô buýt.
Hình 1.20: Hệ thống cung cấp khí nén của bộ phận đàn hồi
1: Máy nén khí; 2: Bộ tách nước; 3: Van chia 4 ngả; 4: Bình chứa khí nén; 5: Van an toàn; 6: Van điều chỉnh khí; 7: Van điện từ; 8: Công tắc điều khiển; 9: Ballon khí treo
cầu trước; 10: Bộ điều chỉnh lực phanh; 11: Ballon khí treo cầu sau.
Phần tử đàn hồi khí nén làm việc theo nguyên lý sau: Máy nén khí 1 cấp khí nén cho hệ thống qua két làm mát khí nén, bộ tách hơi nước 2, van chia bốn ngả 3, đến bình chứa khí nén 4 và van an toàn 5. Các cụm van điều chỉnh 6 điều chỉnh áp suất trong các ballon khí 9 và 11 phù hợp với tải trọng ô tô nhờ van điện từ 7 và công tắc điều khiển 8, tức là điều chỉnh theo chiều cao thân xe giữ trong một khoảng giá trị không đổi.
Các van điều chỉnh 6 của buồng khí nén bắt chặt trên khung xe và nối bằng các đòn nối với cầu xe. Khi tăng tải, thân xe hạ thấp xuống, các đòn nối làm quay đòn của van 6, ballon 9 và 11 được cấp thêm khí nén có áp suất cao. Thân xe sẽ dịch chuyển lên cao cho đến khí đòn quay của van điều chỉnh trở về vị trí trung gian, kết thúc quá trình điều chỉnh. Khi giảm tải, quá trình xảy ra ngược lại.
Khi phanh ô tô đột ngột, áp lực trong ballon khí nén được giữ ổn định do các van điều chỉnh khí nén 6 cấp khí cho ballon bị đóng. Nhờ đó đảm bảo các chức năng hoạt động liên hợp của hệ thống khí nén toàn xe.