2.2. Khối lượng khơng được treo.
Bao gồm tất cả những tải trọng của các chi tiết của xe khơng được chống đỡ bởi hệ thống treo, điển hình như bánh xe, cầu xe, trục khớp nối bộ phận dẫn hướng…Nếu khối lượng khơng được treo lớn thì xe dễ bị xĩc, ảnh hưởng xấu đến tính năng ổn định của xe khi chuyển động.
Khi di chuyển xe sẽ bị dao động và bị xĩc, thường xảy ra ở thân xe nên ảnh hưởng rất lớn đến tính êm dịu của ơ tơ. Dao động của ơ tơ cĩ thể phân ra các dạng sau.
2.3. Dao động của khối lượng được treo treo
2.3.1. Sự lắc dọc
Sự lắc dọc là dao động lên xuống của phần trước hay phần sau của ơ tơ quanh trọng tâm của nĩ. Hiện tượng này xảy ra rõ nhất khi xe qua những chỗ lõm hay lồi trên mặt đường hay qua những ổ gà. Sự lắc dọc thường xảy khi xe dùng những lị xo mềm
(dễ bị nén). Hình 2. 2 Dao động của khối lượng được treo
77
2.3.2. Sự lắc ngang
Xảy ra khi xe quay vịng hay khi xe qua những chỗ lồi, làm các lị xo ở một phía bị giãn ra cịn phía dối diện bị nén lại. Kết quả thân xe bị lắc theo phương ngang.
2.3.3. Sự nhún
Là quá trình chuyển động lên, xuống của tồn bộ thân xe. Sự nhún thường xảy ra khi xe chạy ở tốc độ cao hoặc chạy trên đường gợn sĩng. Nếu lị xo mềm thì sự nhún cũng dễ xảy ra.
2.3.4. Sự xoay đứng
Là hiện tượng đường tâm dọc xe bị xê dịch sang phải hoặc sang trái quanh trọng tâm của xe. Khi di chuyển trên đường, xe xảy ra sự lắc dọc thì sự xốy cũng xuất hiện. Sự dao động của khối lượng khơng được treo
2.3.4. Sự dịch đứng
Là sự nhún lên hoặc nhún xuống của xe khi xe di chuyển trên những đường gợn sĩng với tốc độ cao hoặc trung bình.
2.3.5. Sự xoay dọc
Là quá trình dao động lên, xuống ngược hướng nhau của các bánh xe bên phải và bên trái, làm cho các bánh xe nẩy lên khỏi mặt đường. Hiện tượng này thường xảy ra ở hệ thống treo phụ thuộc.
Hình 2. 3 Sự dịch đứng Hình 2. 4 Sự xoay dọc
2.3.6. Sự uốn:
Là hiện tượng các nhíp cĩ xu hướng uốn quanh cầu xe do momen xoắn chủ động. Chính vì khi xe di chuyển làm xuất hiện dao động và xĩc nên phải bố trí hệ thống treo để hạn chế những dao động và tăng tính năng ổn định, giúp xe chuyển động
78
3. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG 3.1. Cấu tạo và hoạt động chung 3.1. Cấu tạo và hoạt động chung
Hệ thống treo gồm 3 cụm bộ phận chính: - Bộ phận dẫn hướng.
- Bộ phận đàn hồi. - Bộ phận giảm chấn.
Hệ thống treo bố trí trên xe dùng để dập tắt dao động khi xe chuyển động, giúp ổn định hướng khi xe chạy thẳng hay quay
vịng. Hình 2. 6 Cấu tạo chung hệ thống treo
3.2. Bộ phận dẫn hướng
Bộ phận dẫn hướng được bố trí trên xe với mục đích giúp các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nĩ so với khung xe. Mặt khác bộ phận dẫn hướng cịn đảm bảo cho các bánh xe truyền lực và mơmen đầy đủ. Với mỗi hệ thống treo, bộ phận dẫn hướng cĩ cấu tạo khác nhau. Sau đây, sẽ đi tìm hiểu kết cấu, hoạt động cũng như đặc điểm của các chi tiết quan trọng trong bộ phận dẫn hướng.
3.2.1. Địn treo:
Cĩ nhiều dạng địn treo như địn treo hình chữ A, địn treo kiểu hình thanh, kiểu hình thang với chạc kép…Địn treo được bố trí phía dưới gọi là địn treo dưới, bố trí phía trên gọi là địn treo trên. Tay địn dưới và tay địn trên cĩ dạng chữ A nên là tay địn dạng A với 2 điểm tựa bản lề trên khung xe. Kết cấu này giúp cho tay địn cũng như bánh xe khơng thể dịch tới hoặc dịch lùi mà cĩ thể chuyển động lên, xuống theo phương thẳng đứng.
79
3.2.2. Khớp cầu:
Tất cả những ơ tơ hiện nay đều sử dụng khớp cầu. Khớp cầu cĩ chức năng chống đỡ tải trọng của xe đến các bánh xe và tạo sự chuyển động tương đối giữa các bánh xe với thân xe. Khớp cầu chống đỡ phần lớn tải trọng của xe gọi là khớp cầu mang tải, cịn những loại khác gọi là khớp thấp. Trên hệ thống treo, khớp cầu được bố trí ở phía dưới chịu áp lực của tải trọng (lực đẩy khớp về một bên theo phương ngang) hoặc bố trí ở phía trên để chịu sự nén của tải (lực làm nén khớp cầu theo phương thẳng đứng).
Tải trọng trước được chống đỡ bởi lị xo xoắn, tải trọng này sẽ giữ cho bề mặt tiếp xúc của khớp cầu khơng thay đổi. Với sự lắp đặt (lị xo xoắn giữa địn trên và khung xe) thì khớp chính được đặt phía trên. Ở trường hợp này khớp chính bị nén, khớp thấp chịu áp lực của tải trọng. Ngày nay khớp cầu thường được chế tạo liền khối, chính vì vậy khi bị mịn phải thay thế.
Hình 2. 8 Khớp cầu và hướng chịu tải
3.2.3. Thanh giằng (thanh cân bằng): Một đầu thanh được lắp vào
địn treo dưới bằng bulơng và đai ốc, đầu cịn lại lắp vào giá bắt thanh giằng cố định trên thân xe hay dầm ngang qua giảm chấn cao su. Trong trường hợp bánh trước chịu lực va
đập do mặt đường khơng Hình 2. 9 Vị trí 2 loại khớp cầu
80
chuyển động về phía trước. Đặc biệt, thanh cân bằng chỉ bố trí ở hệ thống treo độc lập với cơ cấu dẫn hướng 1 địn.
3.2.4. Thanh ổn định:
Để khắc phục khuynh hướng nghiêng của thân xe nhằm tăng tính ổn định ngang của xe, vì vậy thanh ổn định được bố trí trên hệ thống treo. Thanh ổn định được bố trí trên mặt phẳng ngang, dùng thanh ổn định để liên kết các bánh xe trên cùng một cầu. Thanh ổn định cĩ thể sử dụng cho cả cả hệ thống treo trước và treo sau. Khi thân xe nghiêng lên hay xuống ở một mức độ cho phép thì thanh ổn định khơng hoạt động.
Khi thân xe đổ về một bên thì thanh ổn định sẽ cong xuống ở đầu bên này và cong lên ở đầu bên kia. Trường hợp này sẽ tạo ra mơmen xoắn tới thanh và thanh sẽ chống lại mơmen xoắn này. Ở những trường hợp như vậy, nĩ làm tăng mơmen chống lật đảm bảo cho thùng xe nghiêng nhỏ, giúp cho xe được cân bằng.
Hình 2. 10 Thanh ổn định
3.3. Bộ phận đàn hồi
Là bộ phận quan trọng của hệ thống treo. Ở mỗi loại xe, bộ phận đàn hồi được nối giữa khung hoặc thân xe với cầu xe. Hiện nay, trên xe được sử dụng rất nhiều kiểu thuộc bộ phận đàn hồi như nhíp, lị xo, thanh xoắn…
3.3.1. Nhíp xe
Nhíp cĩ ưu điểm là độ cứng vững lớn, nhưng khả năng dập tắt dao động kém nên nĩ thường dùng nhiều ở những loại xe buýt, xe tải nặng. Nhíp gồm nhiều lá nhíp
ghép lại, chúng Hình 2. 11 Nhíp xe
được kẹp chặt bởi bu lơng ở trung tâm, sử dụng cao su ngăn cách để làm giảm rung động tác dụng lên nhíp.Cả hai đầu lá dài nhất (lá chính) được uốn cong tạo thành mắt nhíp, để gắn với khung xe hoặc một dầm nào đĩ của xe. Ở trung tâm của nhíp dùng then gắn chặt lại các lá nhíp lại tránh trường hợp gắp lỏng sẽ tạo khoảng hở lớn giữa các lá nhíp.
81
được gắn chặt với chốt của vịng kẹp nhíp, cĩ chức năng khơng cho nhíp di chuyển tới trước hoặc lùi ra sau. Đầu cịn lại của nhíp thì được gắn vào quang treo cho phép nhíp thay đổi kích thước (ngắn hoặc dài hơn) khi nhíp bị cong xuống hay cong lên.
- Độ võng của nhíp: Do nhíp ngắn hơn cĩ độ võng lớn hơn nên độ cong của nĩ lớn hơn
các lá nhíp trên. Khi bulơng định tâm được siết chặt, các lá nhíp thẳng hơn vá làm 2 đầu lá phía dưới ép chặt vào lá bên trên.
Hình 2. 12 Độ võng của nhíp Hình 2. 13 Bố trí thêm nhíp phụ
Khi nhíp bị uốn, độ võng làm cho các lá nhíp sát vào nhau, ma sát sinh ra trong quá trình cọ sát sẽ nhanh chĩng dập tắt dao động tự do của nhíp. Ma sát này gọi là nội ma sát, nội ma sát ảnh hưởng rất xấu đến tính êm dịu của chuyển động.
Khi nhíp bật lên, độ võng ngăn cản việc tạo khe hở giữa các lá nhíp, cĩ tác dụng ngăn cản bụi, cát…bám vào gây mịn nhíp.
82 Mức độ nhíp trở về vị trí ban đầu
khi giảm tải trọng khác với độ uốn của nhíp khi tăng tải trọng tác dụng. Sự khác nhau đĩ là do nội ma sát xuất hiện. Hiện nay, ở những loại xe tải hoặc những xe cĩ sự thay đổi lớn về tải trọng. Nhíp phụ sẽ bố trí trên nhíp chính. Khi tải nhẹ chỉ cĩ nhíp
chính làm việc nhưng khi tải trọng Hình 2. 14 Kiểu bố trí 1 lá nhíp vượt qua giới hạn thì cả nhíp chính và nhíp phụ cùng hoạt động. Hiện nay, người ta cĩ thể thiết kế một lá nhíp cho hệ thống treo nhưng vẫn đảm nhưng vẫn đảm bảo độ cứng vững và điều kiện chuyển động cho xe. Hình phía dưới thiết kế một lá nhíp sử dụng trên hệ thống treo của xe BOXER.
3.3.2. Lị xo trụ
Ngày nay, lị xo trụ được sử dụng nhiều ở hệ thống treo kiểu Macpherson của những loại ơtơ hiện đại. Chúng cĩ thể bố trí ở cầu trước hoặc cầu sau tùy thuộc vào cấu tạo từng xe. Lị xo được làm từ thanh thép đặc biệt, sau khi đun nĩng chảy và tơi luyện tạo thành hình dạng lị xo xoắn ốc. Đầu trên của lị xo được gắn chặt với khung xe, đầu cịn lại được gắn chặt với trục xe hoặc với thiết bị treo khác. Đệm lĩt được bố trí phía trên để ngăn cản sự rung động và tiếng ồn.
Lị xo trụ cĩ ưu điểm là dập tắt nhanh những dao động truyền từ bánh xe lên thân nhưng độ cứng vững của nĩ kém. Vì thế, lị xo trục thường sử dụng trên những loại ơtơ du lịch, loại ơtơ nhỏ…Lị xo trụ cĩ nhiều loại tùy theo hình dạng cấu tạo nên nĩ. Tùy theo kết cấu của từng xe mà người ta bố trí loại lị xo trụ cĩ hình dạng và độ cứng, mềm khác nhau. Loại cĩ độ cứng cao (hình 2.15). Loại cĩ độ cứng thấp (hình 2.16)
83
- Sự dao động của lị xo: Khi bánh xe rơi vào ổ gà, lị xo sẽ bị nén rất nhanh. Do cĩ tính
đàn hồi, chúng sẽ cĩ xu hướng trở về chiều dài ban đầu, nĩ sẽ bật lên nâng thân xe lên phía trên. Tuy nhiên, do lị xo dự trữ năng lượng trong quá trình nén nên nĩ phải bật lên vượt chiều dài bình thường để giải phĩng năng lượng. Chuyển động của xe lên trên cũng giúp cho lị xo vượt quá chiều dài ban đầu. Quá trình nén xuống và bật lên được lặp đi lặp lại nhiều lần với biên độ nhỏ dần, cuối cùng dập tắt dao động của xe gọi là dao động của lị xo.
Nếu dao động lên, xuống này khơng điều khiển được khơng những sẽ ảnh hưởng xấu đến tính êm dịu của chuyển động mà cịn giảm đi tính ổn định điều khiển. Để giảm hiện tượng này, người ta thường dùng giảm chấn để dập tắt những dao động tự do.
Hình 2. 17 Dao động tắt dần của lị xo trụ
3.3.3 Thanh xoắn
Thanh xoắn là một thanh thép dài. Một đầu của thanh xoắn được gắn với khung xe, đầu cịn lại gắn với cánh tay địn. Cánh tay địn gắn an tồn và tạo thành gĩc vuơng với thanh xoắn, cánh tay địn này được gắn chặt với thiết bị treo. Khi bánh xe chịu tác dụng của lực va đập và cánh tay địn được đẩy lên, nĩ sẽ truyền mơmen
xoắn tới thanh xoắn. Hình 2. 18 Thanh xoắn
Thanh xoắn được thiết kế để chống lại mơmen xoắn này, đảm bảo chuyển động của xe phù hợp với từng chế độ tải khác nhau. Tùy theo kết cấu của từng loại xe mà người ta bố trí thanh xoắn trên hệ thống treo cho phù hợp. Các hình phía dưới cho thấy cách bố trí này.
84
Hình 2. 19 Các dạng bố trí thanh xoắn
3.3.4. Vấu cao su
Vấu cao su được chia làm 2 loại:
a) Loại tăng cứng: Thường đặt trên nhíp lá và tỳ vào phần giữa nhíp lá và khung xe. Nĩ cĩ tác dụng làm giảm chiều dài của nhíp lá khi tải trọng tác dụng lên xe tăng.
Hình 2. 20 Loại vấu cao su tăng cứng
b) Loại vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình làm việc
Thường đặt trên đầu của bộ phận giảm chấn. Nĩ cĩ tác dụng vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình làm việc của bánh xe, đồng thời nĩ cũng tăng cứng cho bộ phận đàn
hồi. Hình 2. 21 Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế
hành trình làm việc
3.4. Bộ phận giảm chấn
Khi xe chuyển động và chịu va đập từ mặt đường, các lị xo sẽ nén và giãn để hấp thụ những va đập đĩ. Tuy nhiên, dao động chỉ tắt hẳn sau thời gian dài nên tính êm dịu chuyển
85
động kém trừ khi cĩ phương pháp nào đĩ để dập tắt những dao động này. Đĩ chính là nhiệm vụ của giảm chấn, giảm chấn khơng chỉ hấp thụ những dao động quá mức của lị xo mà cịn giúp lốp xe bám tốt đường hơn, đảm bảo tính ổn định lái.
- Trên xe, một đầu của giảm chấn được gắn chặt với khung xe và đầu cịn lại được nối với cầu của xe.
3.4.1 Phân loại giảm chấn
- Giảm chấn được phân ra 3 loại như sau: + Phân loại theo hoạt động.
- Kiểu tác dụng một chiều. - Kiểu tác dụng hai chiều. + Phân loại theo cấu tạo. - Kiểu ống đơn.
- Kiểu ống kép.
+ Phân loại theo mơi chất cơng tác - Loại thủy lực. - Loại điền khí.
Hình 2. 22 Giảm chấn và dạng dao động giảm chấn.
Trong những loại trên, giảm chấn kiểu đơn hay kiểu kép cĩ tác dụng 2 chiều được sử dụng phổ biến trên các loại xe ngày nay. Kết cấu, nguyên lý hoạt động cũng như đặc điểm của 2 loại được trình bày phía dưới.
86
3.4.2 Kiểu ống đơn
a. Cấu tạo:
Bên trong buồng khí và buồng dầu đươc ngăn cách bởi piston tự do. Sở dĩ gọi như vậy bởi nĩ cĩ thể tự chuyển động lên, xuống.
b. Nguyên lý hoạt động
- Khi nén: Trong kỳ này cần piston đi xuống làm áp suất trong buồng dưới cao hơn buồng trên. Vì vậy dầu trong buồng dưới bị đẩy lên buồng trên qua van piston. Lúc này lực cản được sinh ra bởi sự cản dịng chảy của van. Khí cao áp cũng gây ra áp suất cao trong dầu ở buồng dưới, đẩy nĩ lên buồng trên một
Hình 2. 23 Giảm chấn kiểu ống đơn
cách nhanh chĩng và làm êm dịu kỳ nén. Đảm bảo một lực cản ổn định.
- Khi trả: Quá trình trả cần piston di chuyển lên trên làm cho áp suất dầu ở buồng trên
cao hơn buồng dưới. Vì vậy dầu ở buồng trên được đẩy xuống buồng dưới qua van piston và sinh ra lực cản bởi van piston. Do piston di chuyển lên trên, một phần đi ra khỏi xy lanh nên thể tích dầu bị nĩ chiếm chỗ giảm xuống. Để bù lại, piston tự do được đẩy lên phía trên (bởi khí áp suất cao phía dưới nĩ), một đoạn tương đương với thể tích bị thiếu hụt.
c. Đặc điểm
- Tỏa nhiệt tốt do ống đơn tiếp xúc trực tiếp với khơng khí.
- Một đầu của ống được nạp bằng khí ở áp suất cao và ngăn cách hồn tồn với dầu bằng piston tự do. Nĩ đảm bảo khơng xảy ra hiện tượng bọt và sụt khí trong q trình làm việc. Vì vây, nĩ tạo ra sức cản ổn định hơn.
87
3.4.3 Kiểu ống kép
a. Cấu tạo
- Bên trong vỏ giảm chấn (ống ngồi) cĩ một xy lanh