CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO CỦA XE Ô TÔ
1.4. GIẢM CHẤN TÍCH CỰC
Giảm chấn trong hệ thống treo có tác dụng dập tắt dao động của khối lượng được treo và khối lượng không được treo.
Có hai loại giảm chấn là giảm chấn tích cực và giảm chấn bị động. Với loại giảm chấn tích cực (hệ số cản của giảm chấn có thể thay đổi được), lực giảm chấn được thay đổi tùy theo điều kiện làm việc của xe.
Về đặc tính, giảm chấn tích cực được chia thành hai loại cơ bản: loại hệ số cản của giảm chấn có thể thay đổi liên tục và loại hệ số cản của giảm chấn thay đổi kiểu
“On - Off”.
Về mặt kết cấu giảm chấn tích cực được chia thành 4 loại: giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi; giảm chấn điện hóa; giảm chấn từ hóa và loại giảm chấn ma sát tích cực.
1.4.1. Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi
* Giảm thủy lực có van tiết lưu thay đổi kiểu “On - Off”
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi kiểu “On - Off” về cơ bản giống như giảm chấn bị động, chỉ khác ở chỗ lực giảm chấn có thể điều chỉnh được bằng cách đóng mở các lỗ tiết lưu phụ. Trên Hình 1.9a là kết cấu giảm chấn tích cực của hãng TOYOTA. Giảm chấn có ba cặp lỗ tiết lưu trong van quay, các van này gắn liền với cần điều khiển và nó được dẫn động bởi bộ chấp hành điều khiển giảm chấn, cần piston cũng có ba lỗ.Van quay quay bên trong cần piston và đóng mở các lỗ làm thay đổi lượng dầu đi qua. Cần Piston và van quay (chúng quay cùng một cụm với cần điều khiển) có các lỗ tiết lưu ở ba trạng thái (Hình 1.9b). Khi van quay quay, các lỗ tiết lưu được mở hoặc đóng. Đường đặc tính của giảm chấn ở 3 chế độ: cứng, trung bình và mềm thể hiện trên Hình 1.9c.
Hình 1.9: Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi liên tục kiểu “on - off”
a) kết cấu ; b) các chế độ giảm chấn; c) đường đặc tính;
1- nắp; 2,3- vòng chắn dầu; 4- lò xo; 5- ống dẫn hướng; 6- vỏ ngoài; 7- xi lanh; 8- cần điều khiển; 9- cần piston; 10- van quay; 11- piston; 12,13,14- lỗ tiết lưu;
16- đế van; 17- lò xo; 19- van giảm tải; 20- tai nối; 21- van nạp;
* Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi liên tục
Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi thường được sử dụng trên các ô tô có tải trọng lớn.Kết cấu gần giống như giảm chấn bị động thông thường, sự khác biệt chính của giảm chấn này là diện tích lỗ van tiết lưu có thể thay đổi để thay đổi hệ số cản. Giảm chấn này có ưu điểm là hệ số cản thay đổi với đáp ứng nhanh, chính xác,
van tiết lưu có thể hoạt động với tần số đóng mở từ 0÷100Hz. Trên Hình 1.10 thể hiện kết cấu của giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi liên tục.
(b) (a)
Hình 1.10: Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi liên tục
a) sơ đồ thủy lực; b) mặt cắt ngang giảm chấn (bình điều áp, lọc dầu, và van một chiều không thể hiện ); 1- van trượt; 2- nam châm điện; 3- bộ biến đổi vị trí; 4- piston
van một chiều
Kết cấu van tiết lưu (Hình 1.11) bao gồm bốn thành phần chủ yếu: bộ khuyếch đại năng lượng; nam châm điện; van trượt và bộ biến đổi vị trí.
Bộ khuyếch đại năng lượng dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển thành dòng điện cảm ứng.Nam châm điện dùng để tạo ra lực điện từ từ dòng cảm ứng tác động lên thanh trượt của van. Bộ biến đổi vị trí được xem như khâu tuyến tính không trễ trong khoảng tần số 0 ÷100Hz.
Hình 1.11: Kết cấu van tiết lưu
1- van trượt; 2- nam chân điện; 3- bộ biến đổi vị trí
Đường đặc tính của giảm chấn thể hiện trên Hình 1.12, mỗi đường cong phụ thuộc vào vận tốc của piston và độ mở của mặt cắt tiết diện nơi dầu đi qua từ khoang này đến khoang khác trong thân của giảm chấn.
vận tốc piston[m/s]
Hình 1.12: Đường đặc tính của giảm chấn 1.4.2. Giảm chấn từ hóa MR (Magneto-Rheological)
Chất từ hóa là chất liệu có đặc trưng bởi sự thay đổi trong thuộc tính từ học (độ co giãn, độ dẻo, hay độ nhớt) dưới tác dụng của điện tử. Chất lỏng từ hóa gồm các hạt nhiễm từ dư trong lòng chất lỏng mang nó. Các hạt nhiễm từ này thường là các hạt gốc Cacbonyl. Các loại dung môi chứa các hạt nhiễm từ như dầu silicone, dầu lửa, dầu tổng hợp có thể được sử dụng cho chất lỏng từ hóa. Chất lỏng này phải được chọn để thích nghi với nhiệt độ cao. Chất lỏng phải liên kết với các hạt nhiễm từ, không được thay đổi tính chất không mong muốn và mất chất lượng. Chất lỏng từ hóa phải chứa
các chất phụ gia để ngăn không cho đóng cặn và phân tán của các hạt nhiễm từ. Kết cấu giảm chấn MR thể hiện trên Hình 1.13
Hình 1.13: Giảm chấn từ hóa MR
a) kết cấu; b) các phẩn tử;1- piston phản ứng; 2- đế piston; 3- cán piston;
5- khoang chứa Nitơ; 6- dây dẫn; 7- thân giảm chấn; 8- chất lỏng MR
Nguyên lý làm việc thể hiện trên Hình 1.14. Ở trạng thái trả (Hình 1.14c), chất lỏng MR di chuyển từ phía trên piston xuống dưới qua van tiết lưu MR, piston phản ứng di chuyển lên trên bù vào lượng chất lỏng MR do cần piston chiếm chỗ. Trạng thái nén (Hình 1.14b), chất lỏng MR di chuyển từ phía dưới piston lên phía trên qua van tiết lưu MR, piston phản ứng dịch chuyển xuống dưới tạo không gian cho piston giảm chấn. Van tiết lưu MR là lỗ có kích thước đã định có khả năng cung cấp từ trường, sử dụng nam châm điện để điều chỉnh lỗ. Từ trường này làm thay đổi tính nhớt của chất lỏng MR, là nguyên nhân gây thay đổi áp lực của dòng chất lỏng qua lỗ tiết lưu. Áp lực thay đổi tỷ lệ trực tiếp với lực cần thiết để dịch chuyển cần piston. Hiểu theo cách thông thường, đặc tính của giảm chấn MR là hàm của dòng điện chạy vào cuộn dây nam châm điện. Nhờ mối quan hệ này hệ số cản của giảm chấn MR dễ dàng điều khiển được theo thời gian thực. Đường đặc tính thể hiện trên Hình 1.15.
Hình 1.14: Nguyên lý động lực học giảm chấn MR a- sơ đồ nguyên lý; b- trạng thái nén; c- trạng thái trả.
vận tốc piston [m/s]
Hình 1.15: Đường đặc tính giảm chấn MR 1.4.3. Giảm chấn ma sát tích cực
Giảm chấn ma sát tích cực (Hình 1.16) được sử dụng từ lâu vì đây là loại giảm chấn đơn giản và hiệu quả. Giảm chấn ma sát tích cực đòi hỏi sự kết nối trực tiếp giữa hai phần tử chuyển động tương đối với nhau. Loại giảm chấn này có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt và môi trường chân không, những nơi mà giảm chấn thủy lực bị hạn chế.
Trái ngược với các giảm chấn sử dụng chất lỏng, giảm chấn ma sát có thể cách ly dao động rất tốt khi lực truyền qua giảm chấn ma sát có giới hạn. Với hệ thống điều khiển phản hồi dải tần thấp, giảm chấn này có thể triệt tiêu dao động, duy trì khả năng cách ly dao động rất tốt. Giảm chấn ma sát tích cực có thể sinh ra lực giảm chấn đáng kể khi có chuyển động tương đối giữa hai đầu giảm chấn nhỏ, điều này không thể có đối với các giảm chấn sử dụng chất lỏng.
Hình 1.16 : Giảm chấn ma sát tích cực
1- vỏ ngoài; 2- gia tốc kế; 3- vật liệu tích cực (cung cấp lực ma sát biến đổi );
4- lò xo bị động.