1.3. Giới thiệu về các loại hệ thống treo hiện nay
1.3.2. Hệ thống treo phụ thuộc
Trong hệ thống treo phụ thuộc các bánh xe được đặt trên một dầm cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền đó. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia.
Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu cứng. Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần của hệ thống truyền lực.
Trong hệ treo này có phần tử đàn hồi có thể là nhíp thì nó vừa là phần tử đàn hồi đồng thời làm luôn bộ phận hướng dẫn. Vì nhíp làm bộ phận dẫn hướng
nên hệ treo này sẽ không cần đến các thanh giằng để truyền lực dọc hay lực ngang nữa.
Trong hệ thống treo phụ thuộc có các loại sau: - Loại dầm xoắn.
- Loại 4 thanh nối. - Loại lò xo (lá nhíp). 1.3.3. Hệ thống treo khí nén 05 04 03 02 01 06 07 08 09 Hình1.17. Hệ thống treo khí nén
1- Máy nén khí; 2- Bình tách ẩm; 3- Bình tích năng; 4-Van tải trọng; 5-Túi hơi sau; 6- Các đầu nối ống khí; 7- Van áp suất; 8- Bầu hơi; 9- Túi hơi sau.
Nguyên lý làm việc:
Máy nén khí 1 nén khí qua bình tách ẩm rồi tới bình chứa ( bầu hơi ). Khi áp suất trong bình chứa đủ 5 ( Kg/cm2 ) thì van áp suất 7 mở, cho khí nén vào các đường ống dẫn tới các van tải trọng 4 . Van tải trọng được gắn trên khung sắt si có cần điều khiển , điều khiển cấp phụ thuộc vào tải trọng xe và
chất lượng mặt đường mà cấp và xả khí vào các túi hơi 5 và 9 làm cho xe chuyển động được êm dịu trên đường.
Bình tích năng có tác dụng bổ sung khí nén trong một thời gian tức thời, ngoài ra còn có tác dụng dập tắt dao động áp suất.
Van áp suất chỉ mở khi áp suất trong bình chứa đạt 5 ( Kg/cm2 ).
Ưu điểm
- Bằng cách thay đổi áp suất khí, có thể tự động điều chỉnh độ cứng của hệ thống treo sao cho độ võng và tần số dao động riêng của phần được treo là không đổi với các tải trọng tĩnh khác nhau.
- Cho phép điều chỉnh vị trí của thùng xe đối với mặt đường. Đối với hệ thống treo độc lập còn có thể điều chỉnh khoảng sáng gầm xe.
- Khối lượng nhỏ; làm việc êm dịu. - Không có ma sát trong phần tử đàn hồi. - Tuổi thọ cao.
Nhược điểm
- Kết cấu phức tạp, đắt tiền. - Kích thước cồng kềnh.
- Phải dùng bộ phận dẫn hướng và giảm chấn độc lập.
1.3.4. Hệ thống treo điện tử
Với hệ thống này người lái có thể dùng công tắc có thể lựa chọn một trong hai chế độ của giảm chấn là bình thường hay thể thao mà người tài xế thích. Lực giảm chấn sau đó tự điều chỉnh đến một trong ba chế độ (mềm, trung bình, cứng) nhờ TEMS ECU (bộ điều khiển điện tử) dựa trên chế độ đã lựa chọn và điều kiện lái xe. Nó làm tăng tính êm dịu cảu chuyển động và cải thiện tính ổn định lái.
Đặc điểm:
-Thay đổi chế độ giảm chấn: Người lái có thể lựa chọn chế độ bình thường hay chế độ thể thao bằng công tắc lựa chọn chế độ. Khi xe chạy ở chế
độ bình thường, do phải đảm bảo tính chuyển động êm dịu nên ECU đặt ở chế độ mềm. Ở chế độ thể thao lực giảm chấn ở chế độ trung bình.
- Điều khiển chống chúi đuôi xe: Nó hạn chế đuôi xe chúi xuống khi khởi hành hay khi tăng tốc đột ngột. Lúc này ECU đặt lực giảm chấn ở chế độ cứng để ổn định xe.
- Điều khiển chống nghiêng ngang: Nó giới hạn độ nghiêng ngang của thân xe khi quay vòng. Lúc đó lực giảm chấn đặt ở chế độ cứng để ổn định xe. - Chống chúi mũi: Hạn chế chúi mũi khi phanh. Lực giảm chấn đặt ở chế độ cứng giúp ổn định xe.
- Điều khiển ở tốc độ cao: Khi đó giảm chấn đặt ở chế độ trung bình giúp cải thiện hệ thống lái trong quá trình di chuyển.
- Chống chúi đuôi khi chuyển số: Hạn chế sự chúi đuôi ở các xe có hộp số tự động khi chuyển số từ các vị trí khác từ N hay P lực giảm chấn lúc này được đặt ở chế độ cứng.
1.3.5. Hệ thống treo điện tử kết hợp với khí nén
Hệ thống treo sử dụng nhíp lá, lò xo xoắn… ra đời từ rất sớm nhưng chưa thể đáp ứng đòi hỏi cao về độ êm dịu của xe con, hệ thống treo khí nén cũng không phải là một phát minh mới, nó xuất hiện từ những năm 1950 cùng với hệ thống treo Mc Pherson. Ở hệ thống treo khí nén người ta sử dụng những gối cao su chứa khí nén thay vì dùng lò xo xoắn, nhíp lá hay thanh xoắn. Nhưng ở thời kỳ này ngành công nghệ vật liệu chưa đáp ứng được độ bền cũng như yêu cầu kĩ thuật cho các chi tiết trong hệ thống treo khí nén nên người ta vẫn phải dùng lò xo xoắn, nhíp lá, thanh xoắn làm cơ cấu giảm chấn.
Ngày nay các nhà thiết kế ôtô đã ứng dụng nhiều thành tựu mới của công nghệ vật liệu, kỹ thuật cơ - điện tử để cho ra đời hệ thống treo có tính năng kỹ thuật tiên tiến, đó là hệ thống treo khí nén - điện tử EAS hiện đang dùng cho dòng xe cao cấp như Audi, BMW, Lexus… Với hệ thống treo này người lái có thể lựa chọn , điều chỉnh độ đàn hồi cho thích hợp với chế độ vận hành của xe trên đường thông qua công tắc điều khiển lựa chọn chế độ Comfort hay Sport.
Chế độ "Comfort": tạo sự êm dịu tối đa cho người ngồi trên xe còn chế độ "Sport" tăng độ ổn định và an toàn khi xe chạy ở tốc độ cao.
Hình 1.18. Sơ đồ bố trí hệ thống treo khí nén điện tử.
Các chi tiết trong hệ thống treo: 1: Giảm xóc khí nén tự động điều chỉnh độ giảm chấn; 2: cảm biến gia tốc của xe; 3: ECU (hộp điều khiển điện tử của hệ thống treo); 4: Cảm biến độ cao của xe; 5: Cụm van phân phối và cảm biến áp suất khí nén; 6: Máy nén khí; 7: bình chứa khí nén; 8: dường dẫn khí.
Hệ thống treo khí nén - điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý không khí có tính đàn hồi khi bị nén. Với những ưu điểm và hiệu quả giảm chấn của khí nén, nó có thể hấp thụ những rung động nhỏ do đó tạo tính êm dịu chuyển động tốt hơn so với lò xo kim loại, dễ dàng điều khiển được độ cao sàn xe và độ cứng lò xo giảm chấn.
Khi hoạt động máy nén cung cấp khí tới mỗi xi lanh khí theo các đường dẫn riêng, do đó độ cao của xe sẽ tăng lên tương ứng tại mỗi xi lanh tuỳ theo lượng khí được cấp vào. Ngược lại độ cao của xe giảm xuống khi không khí trong các xi lanh được giải phóng ra ngoài thông qua các van. Ở mỗi xi lanh khí nén có một van điều khiển hoạt động ở theo hai chế độ bật - tắt (on - off) để nạp hoặc xả khí theo lệnh của ECU. Với sự điều khiển của ECU, độ cứng, độ đàn hồi của
từng giảm chấn trên các bánh xe tự động thay đổi theo độ nhấp nhô của mặt đường và do đó hoàn toàn có thể khống chế chiều cao ổn định của xe.
Giảm xóc khí nén: Trong mỗi xi lanh, có một giảm chấn để thay đổi lực giảm chấn theo 3 chế độ (mềm, trung bình, cứng), một buồng khí chính và một buồng khí phụ để thay đổi độ cứng lò xo theo 2 chế độ (mềm, cứng). Cũng có một màng để thay đổi độ cao xe theo 2 chế độ (bình thường, cao) hoặc 3 chế độ (thấp, bình thường, cao). Lượng khí vào buồng chính của 4 xi lanh khí thông qua van điều khiển độ cao. Van này có nhiệm vụ cấp và xả khí nén vào và ra khỏi buồng chính trong 4 xi lanh khí nén (phía trước bên phải và trái, phía sau bên phải và trái). Khí nén trong hệ thống được cung cấp bởi máy nén khí.
Cảm biến độ cao xe: Cảm biến điều khiển độ cao trước được gắn vào thân xe còn đầu thanh điều khiển được nối với giá đỡ dưới của giảm chấn. Với hệ thống treo sau, các cảm biến được gắn vào thân xe và đầu thanh điều khiển được nối với đòn treo dưới. Những cảm biến này liên tục theo dõi khoảng cách giữa thân xe và các đòn treo để phát hiện độ cao gầm xe do đó quyết định thay đổi lượng khí trong mỗi xi lanh khí.
Cảm biến tốc độ: Cảm biến này gắn trong công tơ mét, nó ghi nhận và gửi tín hiệu tốc độ xe đến ECU hệ thống treo.
ECU hệ thống treo: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ tất cả các cảm biến để điều khiển lực của giảm chấn và độ cứng của lò xo, độ cao xe theo điều kiện hoạt động của xe thông qua bộ chấp hành điều khiển hệ thống. Bộ chấp hành điều khiển hệ thống treo được đặt ở mỗi đỉnh của mỗi xi lanh khí. Nó đồng thời dẫn động van quay của giảm chấn và van khí của xi lanh khí nén để thay đổi lực giảm chấn và độ cứng hệ thống treo. Bộ chấp hành điều khiển điện tử phản ứng chính xác với sự thay đổi liên tục về điều kiện hoạt động của xe.
Ưu điểm hệ thống treo khí nén - điện tử: "Thông minh" và "linh hoạt" đó là những gì có thể nói về hệ thống treo khí nén - điện tử. Khả năng điều chỉnh độ cứng của từng xi lanh khí cho phép đáp ứng với độ nghiêng khung xe và tốc độ xe khi vào cua, góc cua và góc quay vô lăng của người lái. Như vậy, khi xe
chạy, độ cứng các ống giảm xóc có thể tự động thay đổi sao cho cơ chế hoạt động của hệ thống treo được thích hợp và hiệu quả nhất đối với từng hành trình. Ví dụ khi phanh, độ nhún các bánh trước sẽ cứng hơn bánh sau, còn khi tăng tốc thì ngược lại.
Hệ thống treo khí nén - điện tử tự động thích nghi với tải trọng của xe, thay đổi độ cao gầm xe cho phù hợp với điều kiện hành trình. Ví dụ: Độ cao bình thường được tự động xác lập khi vận tốc xe đạt 80 km/h. Nếu các cảm biến tốc độ ghi nhận được rằng kim đồng hồ tốc độ đã vượt qua mức 140 km/h thì hệ thống tự động hạ gầm xe xuống 15mm so với tiêu chuẩn.
1.4. Yêu cầu hệ thống treo
Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng với khung xe hoặc vỏ xe, theo yêu cầu dao động êm ái hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc).
- Hệ treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe như chạy trên nền đường tốt hoặc xe có khả năng chạy trên mọi địa hình khác nhau.
- Bánh xe có thể chuyển động trong một giới hạn không hạn chế. - Có độ bền cao.
- Không gây tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung và vỏ.
- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống treo làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động lực học và động học của chuyển động bánh xe.
- Ngoài các yêu cầu nêu trên, hệ thống treo phải đảm bảo các yêu cầu đặc biệt sau đây:
+ Có tần số dao động riêng của vỏ thích hợp, tần số dao động này được xác định bằng độ võng tĩnh(ft)
+ Có độ võng động (fđ) đủ để cho không sinh ra va đập lên các ụ đỡ cao su. + Có độ dập tắt dao động của vỏ và bánh xe thích hợp.
+ Khi quay vòng hoặc phanh ôtô không bị nghiêng trục đứng của các bánh dẫn hướng không đổi.
+ Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trục đứng của các bánh xe dẫn hướng không đổi.
+ Đảm bảo sự tương ứng giữa động học các bánh xe và động học của truyền độn lái.
CHƯƠNG 2
KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TREO TRÊN TOYOTA VIOS 2015
2.1. Giới thiệu toyota vios 2015
2.1.1. Thông số kĩ thuật toyota vios 2015 * Thông số kỹ thuật xe Toyota Vios 1.5G * Thông số kỹ thuật xe Toyota Vios 1.5G
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật Toyota Vios 2015
Hộp số Hộp số tự động vô cấp / CVT
Kích thước và trọng lượng
Kích thước tổng thể bên ngoài ( Dài x rộng
x cao) mm 4425 x 1730 x 1475
Chiều dài cơ sở mm 2550
Chiều rộng cơ sở Trước/sau mm 1475 / 1460
Khoảng sáng gầm xe mm 133
Bán kính vòng quay tối thiểu m 5.1
Trọng lượng không tải kg 1110
Trọng lượng toàn tải kg 1550
Hệ thống treo Trước Độc lập Macpherson / Macpherson strut Sau Dầm xoắn /Torsion beam Vỏ mâm xe 185/60R15, mâm đúc
2.1.2. Hệ thống treo của toyota vios 2015
Hệ thống treo là một trong những nhân tố giảm chấn chính trên ô tô, giúp công cuộc lái xe êm ái, ít bị xóc nảy. Khi đi qua những đoạn đường "ổ gà" gồ ghề, hệ thống này loại bỏ những dao động thẳng đứng, hạn chế các ảnh hưởng cơ học đến khung và các chi tiết kim loại, tránh việc xe bị "chồm" lên quá nhiều, đồng thời đem lại sự thoải mái cho người ngồi trong xe.
Hình 2.1. Bố trí chung
* Hệ thống treo độc lập Macpherson có cấu tạo cơ bản gồm 3 phần tử chính là: Phần tử dẫn hướng, phần tử đàn hồi và phần tử giảm chấn (trong đó bộ phận quan trọng nhất quyết định đến sự êm ái của chiếc xe là phần tử đàn hồi)
Hình 2.2. Hệ thống treo MacPherson
1: giảm chấn thủy lực; 2: lò xo trụ; 3: rotuyn cân bằng; 4: thanh cân bằng; 5: đòn ngang( càng chữ A); 6: cao su giảm chấn; 7: rotuyn đứng dưới;
Cấu tạo hệ thống treo MacPherson gồm: một đòn ngang(5), lò xo trụ(2), giảm chấn(1). Đòn ngang có đầu trong liên kết với thân xe bởi hai khớp trụ, đầu ngoài nối với đầu dưới của giảm chấn bởi khớp cầu(7). Đòn ngang có dạng hình chữ A để đảm bảo khả năng tiếp nhận lực ngang và dọc tác động lên hệ thống treo khi xe chuyển động. Trục của bánh xe được nối cùng với vỏ của giảm chấn. Đầu trên của giảm chấn nối với thân xe bằng khớp tự lựa(8), đòn dưới liên kết với đòn ngang bằng khớp cầu, như vậy giảm chấn đóng vai trò vừa là trụ xoay của bánh xe dẫn hướng và giảm chấn. Lò xo có thể được lồng ra ngoài giảm chấn nhằm thu gọn kích thước của hệ thống treo. Các thanh cân bằng và rotuyn cân bằng làm tăng độ cứng vững và giúp chống momen lật xe . Cấu tạo hệ thống treo độc lập là mỗi bánh xe được lắp trên một tay đỡ riêng gắn vào thân xe tạo ra sự linh hoạt chủ động cho mỗi bánh. Vì vậy bánh xe bên trái và bên phải chuyển động độc lập với nhau. Trong đó hệ thống treo độc lập dạng phần tử đàn hồi là: phần tử đàn hồi lò xo loại Macpherson. Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu ưu nhược điểm của hệ thống treo độc lập như sau: Khối lượng không được treo nhỏ nên xe chạy êm hơn. Các lò xo không liên quan đến việc định vị bánh xe, vì thế có thể sử dụng các lò xo mềm. Vì không có trục nối giữa các bánh xe bên phải và bên trái nên sàn xe và động cơ có thể hạ thấp xuống. Điều này có nghĩa là trọng tâm của xe sẽ thấp hơn.