2.2.1. Thanh ổn định
Thanh ổn định tham gia vào quá trình dẫn hướng trên Vios.
Đúng như tên gọi, vai trò của bộ phận dẫn hướng vô cùng quan trọng, ảnh hưởng đến chức năng hoạt động của hệ thống treo trên xe ô tô.
Bộ phận dẫn hướng có vai trò tiếp nhận, truyền lực và mô-men giữa bánh và khung xe, giúp cho xe di chuyển ổn định, đầm chắc và êm mượt. Dùng các
cơ cấu tay đòn . Và tương ứng với việc bố trí và sắp xếp các tay đòn mà hãng sản xuất sẽ tạo ra những kiểu hệ thống treo khác nhau như hệ thống treo MacPherson, hệ thống treo tay đòn kép (double wishbone), hệ thống treo đa liên kết (multi-link),…
Toyota vios dùng bộ phận dẫn hướng là các cơ cấu tay đòn được bố trí và thiết kế theo kiểu MacPherson có cấu tạo đơn giản dễ dàng sửa chữa, độ bềncao.
Hình 2.4. Thanh ổn định
- Cấu tạo chung thanh ổn định có dạng chữ U, làm việc giống như một thanh xoắn đàn hồi. Các đầu chữ U nối với bánh xe (dầm cầu), còn thân thanh ổn định nối với thân xe nhờ các ổ đỡ bằng cao su.
- Khi xe quay vòng, nó nghiêng ra ngoài do lực ly tâm. Thanh ổn định điều khiển việc này bằng lực xoắn của lò xo và giữ cho lóp bám xuống mặt đường. Nó cũng hoạt động nếu các lốp xe ở một bên chạy qua những bề mặt có độ cao khác nhau.
- Khi xe bị nghiêng và lốp xe bị chìm xuống một phía, thanh ổn định bị xoắn lại có tác dụng như một lò xo, nó nâng lốp xe (thân xe) ở phía bị chìm lên phía trên. Trong trường hợp các lốp xe bị chìm cả hai bên bằng nhau thì thanh ổn định không hoạt động như chức năng của lò xo vì nó không bị xoắn.
2.2.2. Lò xo trụ
Lò xo giảm xóc ô tô Toyota Vios giúp xe chạy ổn định, bám đường tốt, không còn cảm giác bồng bềnh khi xe chạy ở tốc độ cao và đặc biệt ở những
khúc cua, tăng cảm giác lái xe, giúp người lái có cảm giác thoải mái khi lái trong nhiều giờ liên tiếp.
Hình 2.5. Lò xo trụ
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 do nó bị nén. Lúc này, năng lượng ngoại lực được dự trữ và va đập bị giảm bớt.
Được sử dụng ở cả cầu trước và cầu sau của Vios . Lò xo trụ luôn đi liền với bộ phận giảm chấn giúp làm êm dịu và ổn định tính chuyển động.
- Ưu điểm:
- Dùng ở xe có hệ thống treo độc lập, lò xo trụ có nhiệm vụ là bộ phận đàn hồi. Lò xo trụ được chế tạo từ thép có tiết diện tròn;
- Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp;
- Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có ma sát như nhíp; - Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn; - Không phảu bảo dưỡng và chăm sóc như nhíp.
- Nhược điểm:
- Khi làm việc các lò xo không có nội ma sát như nhíp nên thường phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt dao động. Do lò xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn bộ phận dẫn hướng và giảm chấn do các bộ phận khác đảm nhận nên hệ thống treo với lò xo trụ có kết cấu phức tạp hơn về kết cấu sử dụng, do đó còn phải làm thêm hệ thống đòn dẫn hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực kéo hay lực phanh.
2.2.3. Thanh xoắn
Thanh xoắn tạo liên kết cầu sau giữa hai bánh xe hỗ trợ giảm chấn đồng thời mang lại sự liên kết chắc chắn cho hệ thống treo phụ thuộc dần xoắn góp phần lớn vào quá trình ổn định ô tô.
Hình 2.6. Kết cấu của thanh xoắn
Hình 2.7. Thanh xoắn và lực tác dụng của mô men
Nó là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn của nó cản lại “sự lắc” của xe. Một đầu thanh xoắn được cố định vào khung, đầu kia gắn vào kết cấu chịu tải xoắn.
Thanh xoắn cũng có thể được dùng làm thanh ổn định. - Ưu điểm:
Trọng lượng nhỏ;
- Đơn giản, gọn, dễ chế tạo;
- Có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe;
- Mức độ hấp thụ năng lượng lớn so với phần tử đàn hồi khác nên hệ thống treo có thể làm nhẹ hơn, bố trí đơn giản hơn;
- Trên xe con bộ phận đàn hồi thanh xoắn được sử dụng phổ biến chỉ sau lò xo xoắn ốc.
- Nhược điểm:
- Không có khả năng kiểm soát được dao động vì vậy cần có giảm chấn kèm theo
2.2.4. Bộ phận giảm chấn
Hình 2.8. Sơ đồ cấu tạo giảm chấn hai lớp
1. Khoang vỏ trong; 2. Phớt làm kín; 3. Bạc dẫn hướng; 4. Vỏ chắn bụi; 5. Đũa đẩy; 6. Piston.
Cấu tạo:
Bên trong vỏ (ống ngoài) có một xi lanh (ống nén), và trong xi lanh có một pittông chuyển động lên xuống. Đầu dưới của cần pittông có một van để tạo ra lực cản khi bộ giảm chấn giãn ra. Đáy xy-lanh có van đáy để tạo ra lực cản khi bộ giảm chấn bị nén lại.
Bên trong xi lanh được nạp chất lỏng hấp thụ chấn động, nhưng buồng chứa chỉ được nạp đầy đến 2/3 thể tích, phần còn lại thì nạp không khí với áp suất khí quyển hoặc nạp khí áp suất thấp. Buồng chứa là nơi chứa chất lỏng đi
vào và đi ra khỏi xylanh. Trong kiểu buồng khí áp suất thấp, khí được nạp với áp suất thấp (3 – 6 kgf/cm2).
Làm như thế để chống phát sinh tiếng ồn do hiện tượng tạo bọt và xâm thực, thường xảy ra trong các bộ giảm chấn chỉ sử dụng chất lỏng đó chính là kiểu nạp khí. Nạp khí giúp giảm thiểu hiện tượng xâm thực và tạo bọt còn giúp tạo ra lực cản ổn định, nhờ thế mà tăng độ êm và vận hành ổn định của xe. Trong một số bộ giảm chấn kiểu nạp khí áp suất thấp, người ta không sử dụng van đáy và lực hoãn xung được tạo ra nhờ van pittông trong cả hai hành trình nén và giãn.
- Nguyên lý hoạt động:
- Qúa trình nén:
Hình 2.9. Quá trình nén giảm chấn
- Tốc độ chuyển động của cần pittông cao:
Khi pittông chuyển động xuống, áp suất trong buồng A (dưới pittông) sẽ tăng cao. Dầu sẽ đẩy mở van một chiều (của van pittông) và chảy vào buồng B mà không bị sức cản nào đáng kể (không phát sinh lực giảm chấn). Đồng thời, một lượng dầu tương đương với thể tích mất đi của cần pittông (khi nó đi vào trong
xi lanh) sẽ bị ép qua van lá của van đáy và chảy vào buồng chứa. Đây là lúc mà lực giảm chấn được sức cản dòng chảy tạo ra.
- Tốc độ chuyển động của cần pittông thấp:
Nếu tốc độ của cần pittông rất thấp thì van một chiều của van pittông và van lá của van đáy sẽ không mở vì áp suất trong buồng A nhỏ.
Tuy nhiên, vì có các lỗ nhỏ trong van pittông và van đáy nên dầu vẫn chảy vào buồng B và buồng chứa, vì vậy chỉ tạo ra một lực cản nhỏ.
- Qúa trình giãn:
Hình 2.10.Quá trình giãn giảm chấn
- Tốc độ chuyển động của cần pittông cao:
Khi pittông chuyển động lên, áp suất trong buồng B (trên pittông) sẽ tăng cao. Dầu sẽ đẩy mở van lá (của van pittông) và chảy vào buồng A.
Vào lúc này, sức cản dòng chảy đóng vai trò lực giảm chấn.
Vì cần pittông chuyển động lên, một phần cần thoát ra khỏi xy-lanh nên thể tích choán chỗ của nó giảm xuống.
Để bù vào khoảng hụt này dầu từ buồng chứa sẽ chảy qua van một chiều và vào buồng A mà không bị sức cản đáng kể.
- Tốc độ chuyển động của cần pittông thấp:
Khi cán pittông chuyển động với tốc độ thấp, cả van lá và van một chiều đều vẫn đóng vì áp suất trong buồng B ở trên pittông thấp. Vì vậy, dầu trong buồng B chảy qua các lỗ nhỏ trong van pittông vào buồng A.
Dầu trong buồng chứa cũng chảy qua lỗ nhỏ trong van đáy vào buồng A, vì vậy chỉ tạo ra một lực cản nhỏ.
2.2.5. Vấu cao su
Hình 2.11. Vấu cao su
Vấu cao su 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;
- 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 đổi. Thay đổi tính chất đàn hồi khi nhiệt độ thay đổi, 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
CHƯƠNG 3
CHUẨN ĐOÁN VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG TREO TRÊN TOYOTA VIOS 3.1. Các hư hỏng thường gặp và nguyên nhân
3.1.1. Sai hỏng với bộ phận dẫn hướng
- Mòn các khớp trụ, khớp cầu;
- Biến dạng khâu: Đòn giằng, bệ đỡ, bệ xoay, dầm cầu, nhíp, quang treo; - Sai lệch các thông số cấu trúc, các chỗ điều chỉnh, vấu giảm, vấu tăng; - Góc caster quá nhỏ dẫn đến vô lăng bị rung khi xe chuyển động;
- Góc đặt bánh xe dẫn hướng sai; - Độ chụm của bánh xe không đúng; - Góc doãng quá lớn hoặc quá nhỏ.
3.1.2. Sai hỏng với bộ phận đàn hồi
Giảm độ cứng, hậu quả của nó là giảm chiều cao thân xe, tăng khả năng va đập cứng khi tăng tốc hay phanh, gây ồn, đồng thời dẫn tới tăng gia tốc dao động thân xe, làm xấu độ êm dịu khi xe đi trên nền đường xấu;
Bó kẹt nhíp do hết mỡ bôi trơn làm tăng độ cứng;
Vỡ ụ tăng cứng của hệ thống treo làm mềm bộ phận đàn hồi, tăng tải trọng tác dụng lên bộ phận đàn hồi. Vỡ ụ tỳ hạn chế hành trình sẽ làm tăng tải trọng tác dụng lên bộ phận đàn hồi;
3.1.3. Sai hỏng với bộ phận giảm chấn
- Mòn bộ đôi xi lanh, piston. Trong qúa trình làm việc của giảm chấn piston và xy lanh dịch chuyển tương đối, gây mòn nhiều trên piston, làm xấu khả năng dẫn hướng và bao kín.
- Hở phớt bao kín và chảy dầu của giảm chấn. Hư hỏng này hay xảy ra đối với giảm chấn dạng ống, đặc biệt ở trên giảm chấn dạng ống một lớp vỏ. Do điều kiện bôi trơn của phớt bao kín và cần piston hạn chế, nên sự mòn là không thể tránh được sau thời gian dài sử dụng, dầu có thể chảy qua khe phớt làm mất dần tác dụng giảm chấn;
- Dầu bị biến chất sau một thời gian sử dụng. Khi có nước hay các tạp chất hóa học lẫn vào dễ làm dầu bị biến chất. Các tính chất cơ lý thay đổi là cho tác dụng của giảm chấn mất đi, có khi làm bó kẹt giảm chấn;
- Kẹt van giảm chấn có thể xảy ra ở hai trạng thái: Luôn mở, luôn đóng; - Thiếu dầu, hết dầu đều xuất phát từ các hư hỏng của phớt bao kín; - Đôi khi do sự qúa tải trong làm việc, cần piston giảm chấn bị cong, gây kẹt hoàn toàn giảm chấn.
3.2. Phương pháp và thiết bị chuẩn đoán 3.2.1. Bằng quan sát 3.2.1. Bằng quan sát
- Chảy dầu giảm chấn; - Gãy lò xo trụ;
- Rơ lỏng, xô lệch các bộ phận; - Biến dạng ở các mối liên kết;
- Nứt vỡ gối tì, ụ giảm va đập, ổ bắt cao su; - Mài mòn lốp xe;
- Độ mất cân bằng bánh xe;
Ngoài ra sử dụng các thước đo thông thường đô chiều cao thân xe so với mặt đường hay tâm trục bánh xe để xác định độ cứng tĩnh của bộ phận đàn hồi.
3.2.2. Chuẩn đoán trên đường
Mục đích chuẩn đoán kiểu này là xác định nơi phát ra tiếng ồn và mức độ ồn. từ đó có thể biết được chỗ hư hỏng và tình trạng hư hỏng một cách tổng quát.
* Độ ồn trong ô tô
Khi đó chọn loại mặt đường chất lượng tốt để thử độ ồn bên trong xe. Giữ tốc độ ổn định ở 80 km/h, khi đó từ vị trí lái thì người lái có thể cảm nhận được sự rung lắc hay êm dịu của hệ thống treo, hệ thống lái và quan trọng nhất là chất lượng tiếng ồn bên trong ô tô.
Chọn mặt đường asfan hay bê tông có chiều dài khoảng 500m. Trên đoạn đường này đặt cảm biến đo độ ồn, xung quanh khoảng 30m không có vật cản phát âm, cường độ ồn của môi trường không quá 10dB. Quãng đường trong khoảng 20m giữ đều tốc độ từ 50-80 km/h xác định:
- Độ ồn dB.
- Âm thanh đặc trưng của tiếng ồn. - Chỗ phát ra tiếng ồn.
* Đo trên mặt đường xấu
Chọn mặt đường mấp mô bằng (1/30÷1/20) đường kính bánh xe, khoảng cách giữa các mấp mô (0.5 ÷ 1.5) chiều dài cơ sở, chiều dài quãng đường khoảng 150km, vận tốc từ (10 ÷ 15) km.
Các thông số cần xác định: Âm thanh đặc trưng của tiếng ồn, cường độ tiếng ồn và nơi phát ra tiếng ồn nhờ vào cảm nhận và thính giác của người lái xe. Tiếng ồn trong thử nghiệm xe trên đường là tiếng ồn tổng hợp bao gồm cả tiếng ồn trong và ngoài xe. Vì vậy cần sử dụng kinh nghiệm để chuẩn đoán, xác định hư hỏng của hệ thống treo.
Việc xác định như vậy đòi hỏi kinh nghiệm và trình độ cao mới có thể phát hiện những tiếng kêu bất thường và chỗ hư hỏng, Như vậy phương pháp này phương pháp này khó xác định và khắc phục chỗ hư hỏng.
3.2.3. Đo trên bệ chuẩn đoán chuyên dụng
* Mục đích
Bệ chuẩn đoán dùng trên hệ thống treo có thể giúp các bộ kỹ thuật chuyên nghành xác định được một số thông số tổng hợp bao gồm:
- Độ cứng của hệ thống treo đo ở từng bánh xe, thể hiện chất lượng tổng hợp của bộ phận đàn hồi ở trạng thái lắp ráp mà không tháo rời
- Độ bám dính của bánh xe trên đường thể hiện chất lượng tổng hợp của bộ phận giảm chấn, bộ phận đàn hồi
* Sơ đồ nguyên lý
Thiết bị đo là loại thiết bị thủy lực điện tử bao gồm: bộ gây rung thủy lực, các thiết bị đo lực tại chỗ tiếp xúc giữa bánh xe và bệ đo, thiết bị đo tần số và chuyển vị.
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lí bộ gây rung thủy lực
1-cảm biến đo lực, 2-cảm biến đo tần số chuyển vị, 3-bộ gây rung thủy lực.
Bộ gây rung thủy lực có nguồn cung cấp thủy lực, bơm, bình tích năng, van con trượt, bộ giảm chấn, xylanh thủy lực. Van thủy lực được điều khiển bởi một van điện tử nhằm đóng mở đường dầu tạo khả năng rung cho hệ với các tần số khác nhau. Thiết bị đo của bệ là các cảm biến, bộ vi xử lí và bộ điều khiển tần số rung. Tín hiệu thu được lưu lại đưa vào tính toán.
Biên độ rung của ô tô nằm trong khoảng (15-20) mm, tần số rung thay đổi từ 4Hz đến 30Hz.
*Phương pháp đo
Trước khi cho xe lên bệ rung nhất thiết đảm bảo áp suất khí nén trong lốp xe đúng tiêu chuẩn. Cho xe lăn từ lên bệ cân trọng lượng và chuyển các bánh xe lên cầu vào bệ rung. Khi bánh xe nằm trên bệ rung hiệu chỉnh cho hướng bánh xe và xe chạy thẳng. Cho máy rung làm việc lần lượt cầu trước va cầu sau với khoảng thời gian từ (2-3) phút.