TỔNG QUAN về hệ THỐNG TREO ô tô

Hệ thống treo là một trong các hệ thống quan trọng trên ô tô, nó giúp ổn định thân xe khi di chuyển. Hệ thống treo là một hệ thống trung gian linh động, nó kết nối các cầu xe với thân xe, hệ thống treo được kết hợp từ các chi tiết khác nhau như các khâu khớp, cột trụ (các góc đặt bánh xe quan trọng như: kingpin, caster, camber), các đòn ngang, thanh cân bằng và bộ phận hấp thụ rung động; chúng kết hợp với nhau và cho phép các chuyển động tương đối giữa các bánh xe và thân xe.

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

PHẦN MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, nền công nghiệp ô tô trên thếgiới ngày càng phát triển rất mạnh mẽ Ô tô trở thành phương tiện di chuyển hữudụng cho con người Hầu hết mọi người khi sở hữu một chiếc ô tô đều luôn quantâm về động cơ và hệ thống truyền động của họ như thế nào, động cơ có mạnh mẽhay không? Có tiêu hao nhiên liệu nhiều hay không? Hộp số được trang bị trên xe làloại hộp số thường? Hay hộp số tự động có cấp? Hay hộp số tự động vô cấp?

Nhưng có bao giờ bạn thử nghĩ rằng, làm sao chiếc xe có thể ổn định khi dichuyển với vận tốc cao? Tại sao chúng ta ít cảm thấy bị va chạm, rung lắc khi ngồibên trong một chiếc ô tô? Tại sao chiếc xe vẫn có thể bám trên mặt đường và quayvòng “ôm cua” ở vận tốc cao mà không bị lật? Vì vậy, việc tìm hiểu về hệ thống treotrên ô tô là điều rất cần thiết

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO Ô TÔ

1.1 HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ

1.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống treo là một trong các hệ thống quan trọng trên ô tô, nó giúp ổn địnhthân xe khi di chuyển Hệ thống treo là một hệ thống trung gian linh động, nó kếtnối các cầu xe với thân xe, hệ thống treo được kết hợp từ các chi tiết khác nhau nhưcác khâu khớp, cột trụ (các góc đặt bánh xe quan trọng như: king-pin, caster,camber), các đòn ngang, thanh cân bằng và bộ phận hấp thụ rung động; chúng kếthợp với nhau và cho phép các chuyển động tương đối giữa các bánh xe và thân xe

Hình 1.1 Hệ thống treo trên ô tô

Hệ thống treo cung cấp sự ổn định cho chiếc xe khi di chuyển với vận tốc cao,quay vòng hay phanh đột ngột

Cơ cấu giảm chấn giúp giảm rung động thân xe do điều kiện mặt đường gây rabằng cách hấp thu các rung động và chuyển nó thành một dạng năng lượng khác,giúp cho người ngồi trên xe cảm thấy êm dịu

1.1.2 Yêu cầu của hệ thống treo

Yêu cầu của các bộ phận trong hệ thống treo:

- Đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi xe chuyển động

Độ êm dịu chuyển động của ôtô được đánh giá qua giá trị cho phép của các thông

- Sự thay đổi quỹ đạo lăn của bánh không đáng kể để đảm bảo độ êm dịu chuyểnđộng thẳng và tính năng thông qua của ôtô.

- Hệ thống treo phải đảm bảo có độ bền cao,độ tin cậy cao trong sử dụng Độ bềnchủ ếu phụ thuộc vào loại sơ đồ treo

- Đảm bảo đơn giản, thuận tiện trong quá trình bảo dưỡng,sửa chữa Yêu cầu nàyphụ thuộc vào số lương điểm phải bảo dưỡng và vị trí điểm đó trên xe

1.1.3 Cấu tạo

a Bộ phận đàn hồi

Bộ phần đàn hồi là một bộ phận quan trọng của hệ thống treo, có chức nănghấp thụ tác động do điều kiện mặt đường gây ra, chuyển thành dao động và tích trữnăng lượng đó trong phần tử đàn hồi

Các loại phần tử đàn hồi thường được sử dụng hiện nay:

- Lò xò trụ: là loại lò xo có khả năng chịu nén tốt, có độ cứng cao, phản ứngnhanh với các tác động nhỏ nhất từ mặt đường nên tính êm dịu của xe tăng khi đượctrang bị phần tử đàn hồi này

Hình 1.2 Lò xo trụ

- Nhíp (lò xo lá): đây là kiểu là xo được tạo nên từ các lá thép đàn hồi được uốncong, chúng được sắp xếp theo chiều tăng dần chiều dài lá thép Khi xe di chuyểnqua mấp mô mặt đường, nhíp sẽ bị dãn ra do tải mặt đường tác dụng lên các lá nhíp,

sau đó nó sẽ có xu hướng quay trở về trạng thái ban đầu do đó có nó chức năng nhưmột lò xo Nhược điểm lớn nhất của nhíp là nó khó hấp thu các dao động nhỏ từ mặtđường do nội ma sát giữa các lá nhíp làm cho xe mất sự êm dịu Do đó nhíp thườngđược bố trí trên các loại xe có trọng tải lớn, cần độ bền cao.

Hình 1.3 Nhíp

- Thanh xoắn: là một thanh trụ đặc, được làm từ loại thép có khả năng chịu xoắncao Một đầu thanh xoắn được gắn cố định trên khung xe và đầu còn lại được gắn cố

định với càng A Khi xe đi qua mấp mô mặt đường, càng A sẽ lắc quanh trục củathanh xoắn, làm cho thanh xoắn bị xoắn lại, sau đó nó có xu hướng quay về trạngthái ban đầu đẩy càng A về vị trí cũ

Hình 1.4 Hệ thống treo ô tô

b Bộ phận giảm chấn

Bộ phận giảm chấn hay còn gọi là phuộc giảm chấn, phuộc giảm chấn có chứcnăng dập tắt dao động của xò lo giảm xóc một cách nhanh chóng, tạo sự êm dịu chongười ngồi trên xe, đồng thời cũng duy trì sự tiếp xúc mặt đường liên tục của bánh

xe Phuộc giảm chấn được trang bị trên các dòng xe ô tô hiện đại thường là phuộcthủy lực hoặc khí nén, nó là một cơ cấu tương tự như xylanh thủy lực, gồm một ốngxylanh bên ngoài, một piston và ty đẩy di trượt bên trong xylanh, xylanh được điềnđầy chất lỏng có độ nhớt cao để tạo nên sự cản trở chuyển động piston bên trongxylanh

Các loại giảm chấn thường gặp:

- Phuộc thủy-khí/phuộc dầu+hơi loại đơn: đây là loại phuộc cải tiến của phuộcthủy lực loại đơn, nó khắc phục tình trạng phuộc bị cứng trong hành trình đi xuốngcủa piston (hành trình nén của lò xo) do thể tích của ty đẩy piston choáng chỗ thểtích chất lỏng bên trong xylanh làm tăng áp suất chất lỏng, nó sinh ra một lực chốnglại sự di chuyển của piston, người ngồi trên xe do đó sẽ cảm thấy rất xóc khi phuộcxảy ra tình trạng này

Hình 1.5 Phuộc loại đơn

Phuộc thủy-khí/phuộc dầu-hơi loại đơn này khắc phục tình trạng đó bằng cách

bố trí một khoang khí nén bên dưới khoang chất lỏng, do không khí có thể nén đượcnên khi ty piston choáng chỗ chất lỏng, áp suất tăng lên sẽ nén không lại, do đóphuộc vẫn hoạt động bình thường, sự êm dịu được cải thiện rõ rệt khi ô tô đượctrang bị loại phuộc giảm chấn này

- Phuộc thủy lực loại kép: tương tự nguyên tắc chống cứng phuộc ở trên, phuộcthủy lực loại kép bố trí một khoang xylanh phụ bao quanh phía ngoài của khoangxylanh chính, khi ty piston đi xuống choáng chỗ chất lỏng bên trong khoang chính,chất lỏng sẽ được đẩy ra khoang phụ bên ngoài, do đó áp suất chất lỏng bên trongkhoang xylanh chính sẽ giữ nguyên do đó hiện tượng cứng phuộc được khắc phục.Nhưng loại phuộc này có một nhược điểm rất lớn, đó là khả năng giải nhiệt củaphuộc thấp, phuộc nhanh bị nóng làm giảm độ nhớt của chất lỏng bên trong, giảmkhả năng dập tắt dao động nhanh của phuộc

Hình 1.6 Phuộc loại kép

c Bộ phận dẫn hướng

Đây là bộ phận có phần trừu tượng và khó hình dung với nhiều người do khinhắc đến hệ thống treo, chúng ta thường chỉ nghĩ ngay đến lò xo và các ống giảmchấn Tuy nhiên, bộ phận dẫn hướng lại đóng một vai trò rất quan trọng Đúng như têngọi, bộ phận này giúp dẫn hướng, đảm bảo đúng động học bánh xe, hướng cho xe chỉdao động trong mặt phẳng thẳng đứng Bên cạnh đó, bộ phận dẫn hướng còn tiếp nhận

và truyền lực, moment giữa bánh xe với phần khung vỏ của xe

Hình 1.7 Bộ phận dẫn hướng

Có hai kiểu dẫn hướng chính là dùng nhíp (đối với xe tải) và dùng các cơ cấu tayđòn (xe con) Cũng chính việc bố trí và sắp xếp các tay đòn này mà nhà thiết kế có thểtạo ra những kiểu hệ thống treo khác nhau như hệ thống treo MacPherson, hệ thốngtreo tay đòn kép (double wishbone), hệ thống treo đa liên kết (multi-link),…

Hình 1.8 Càng A

- Các chi tiết thường gặp khác trên hệ thống treo

+ Càng A: là một kiểu liên kết cơ khí có hình chữ A, điểm phía đỉnh chữ

A bố trí một rotuyn trụ để liên kết với khớp moay-ơ bánh xe bằng rãnh kẹp,hai phía chân chữ A được lắp hai cục cao su giảm chấn (cao su càng A),chúng liên kết khung xe thông qua các bu-lông

Hình 1.9 Các chi tiết khác của hệ thống treo ô tô

Hình 1.10 Các chi tiết của càng A

+ Thanh ổn định hay còn gọi là thanh cân bằng, thanh giằng; cung cấpthêm sự ổn định cho xe khi di chuyển Thanh ổn định là một thanh thép được

bố trí trong các hệ thống treo độc lập Khi có một sự dao động bên một phíabánh xe, dao động này được truyền vào thanh ổn định tới bánh xe phía còn lại

để tạo ra sự ổn định trên nhiều điều kiện vận hành Thanh này cũng góp phầnlàm giảm khả năng lật thân xe khi xe quay vòng.

Hình 1.11 Thanh cân bằng 1.1.4 Phân loại

Có nhiều cách phân loại hệ thống treo tùy theo tiêu chí mà mỗi người đưa ra

để phân loại

Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng :

a Hệ thống treo phụ thuộc:

Hình 1.12 Hệ thống treo phụ thuộc

Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc khá đơn giản, cả hai bánh xe được đỡ bằng mộthộp cầu xe hoặc dầm cầu nối liền 2 bánh này lại, các chi tiết hệ thống treo sẽ nối dầmcầu với thân xe

- Ưu điểm:

+ Cấu tạo hệ thống khá đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo trì bảo dưỡng

+ Hệ thống treo phụ thuộc có độ cứng vững để chịu được tải nặng thíchhợp cho các dòng xe tải hoặc bán tải

+ Khi xe vào cua thì thân xe cũng ít bị nghiêng giúp người ngồi cảm giác

+ Khi vào đoạn đường cua xe dễ bị trượt bánh nếu đi với tốc độ cao nhất

là trong điều kiện mặt đường trơn trượt Điều này có thể dễ nhận thấy nhất trêncác dòng xe bán tải hay có hiện tượng văng đít như Toyota Hilux hay FordRanger

b Hệ thống treo độc lập:

Cấu tạo hệ thống treo độc lập là mỗi bánh xe được lắp trên một tay đỡ riêng gắnvào thân xe tạo ra sự linh hoạt chủ động cho mỗi bánh Vì vậy, bánh xe bên trái và bênphải chuyển động độc lập với nhau Loại này thường sử dụng trên xe con

Hình 1.13 Hệ thống treo độc lập liên kết đa điểm

+ Cấu tạo khá phức tạp, việc bảo trì - bảo dưỡng cũng nhiều khó khăn

+ Khoảng cách và định vị của bánh xe bị thay đổi cùng với chuyển độnglên xuống của bánh xe, nên nhiều xe có trang bị thêm thanh ổn định để giảmhiện tượng xoay đứng khi xe quay vòng và tăng độ êm ái cho chiếc xe

 Hệ thống treo MacPherson (1 càng chữ A)

- Ưu điểm:

+ Thiết kế đơn giản hơn so với những loại hệ thống treo độc lập khác

+ Tương đối nhẹ và nhỏ gọn (cấu tạo chỉ gồm giảm xóc, lò xo, cánh tay điềuchỉnh hướng và đệm cao su giảm chấn)

+ Tiết kiệm được diện tích cho các thành phần truyền động khác nên đặc biệtthích hợp với những xe dẫn động cầu trước (FWD)

+ Độ ma sát và mài mòn của bộ phận giảm chấn được giảm, do đó không phảibảo trì quá nhiều.

Hình 1.14 Hệ thống treo độc lập liên kết đa điểm

+ Cấu tạo gồm nhiều thành phần và phức tạp hơn so với MacPherson

+ Do đó, giá cũng cao hơn, khâu sửa chữa và bảo trì cũng tốn nhiều thời gian vàcông sức hơn

Hình 1.15 Hệ thống treo tay đòn kép

c Hệ thông treo cân bằng:

Loại này thường sử dụng trên xe tải trọng lớn, được bố trí giữa 2 cầu chủ độngliên tiếp làm tăng khả năng chịu tải trọng cho xe

Chương 2: HỆ THỐNG TREO ĐÀN HỒI LOẠI NHÍP ĐẶT DỌC

TRÊN Ô TÔ TẢI2.1 CẤU TẠO

Hình 2.1 Hệ thống treo đàn hồi loại nhíp đặt dọc

a Bộ phận đàn hồi

Nhíp (lò xo lá): Khi xe di chuyển qua mấp mô mặt đường, nhíp sẽ bị dãn ra dotải mặt đường tác dụng lên các lá nhíp, sau đó nó sẽ có xu hướng quay trở về trạngthái ban đầu do đó có nó chức năng như một lò xo Nhược điểm lớn nhất của nhíp là

nó khó hấp thu các dao động nhỏ từ mặt đường do nội ma sát giữa các lá nhíp làmcho xe mất sự êm dịu Do đó nhíp thường được bố trí trên các loại xe có trọng tảilớn, cần độ bền cao

Bó nhíp (càng nhiều lá nhíp thì khả năng chịu tải càng cao nhưng độ êm dịu sẽgiảm xuống)

Hình 2.2 Nhíp

- Ưu điểm:

+ Nhíp vừa là cơ cấu đàn hồi, vừa là cơ cấu dẫn hướng và một phần làmnhiệm vụ giảm chấn nghĩa là thự hiện toàn bộ chức năng của hệ thống treo

+ Do đó kết cấu hệ thống treo sẽ đơn giản

+ Với chức năng là bộ phận dẫn hướng, nhíp có thể truyền được lực dọc (lựckéo hoặc lực phanh) và lực ngang từ bánh xe qua cầu xe lên khung

+ Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng

+ Ngoài ra nhíp cũng có khả năng truyền các mômen từ bánh xe lên khung.Đó

là mômen kéo hoặc mômen phanh

+ Đường đặc tính đàn hồi đòi hỏi phải là đường cong nhưng trong thực tế độcứng của bản thân nhíp lại là hằng số.

b Bộ phận giảm chấn

Có tác dụng dập tắt nhanh dao động của bánh xe và thân xe để đảm bảo cho bánh

xe bám đường tốt hơn,tăng tính êm dịu và độ ổn định trong quá trình vận hành

Có hai loại giảm chấn là giảm chấn thủy lực và giảm chấn dùng ma sát

Giảm chấn thủy lực:

Lợi dụng ma sát giữa các lớp chất lỏng (dầu) để dập tắt dao động

Giảm chấn thủy lực (Đa số các xe hiện nay đều sử dụng loại này)

Hình 2.3 Ống giảm chấn thủy lực

Có hai loại giảm chấn thủy lực là giảm chấn dạng ống (dẫn động trực tiếp, được

sử dụng phổ biến) và giảm chấn dạng đòn (dẫn động gián tiếp qua hệ thống đòn nênphức tạp và vì thế ít dung cho ô tô hiện nay)

Giảm chấn ma sát:

Như đã đề cập ở trên, nhíp cũng đóng vai trò giảm chấn cho xe thông qua ma sátgiữa các lá nhíp.

c Bộ phận dẫn hướng

Bộ phận dẫn hướng giúp dẫn hướng, đảm bảo đúng động học bánh xe, hướng cho

xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng Bên cạnh đó, bộ phận dẫn hướng còntiếp nhận và truyền lực, moment giữa bánh xe với phần khung vỏ của xe

Đối với xe tải thì nhíp cũng đóng vai trò là bộ phận dẫn hướng

2.2 CÁC DẠNG HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁCH KHẮC PHỤC

2.2.1 Các dạng hư hỏng và nguyên nhân

a Bộ phận đàn hồi

Bộ phận đàn hồi là bộ phận dễ hư hỏng do điều kiện sử dụng như:

- Giảm độ cứng: Hậu quả của nó là giảm chiều cao thân xe, tăng khả năng va đậpcứng khi phanh hay tăng tốc, gây ồn, đồng thời dẫn tới tăng gia tốc dao động thân xe,làm xấu độ êm dịu khi xe đi trên nên đường xấu

- Bó kẹt nhíp do hết mỡ bôi trơn làm tăng độ cứng: Hậu quả của việc bó cứng nhíplàm cho ô tô chuyển động trên đường xấu bị rung lắc mạnh, mất êm dịu chuyển động,tăng lực động tác dụng lên thân xe, giảm khả năng bám dính, tuổi thọ của giảm chấntrên cầu xe sẽ thấp

- Gãy bộ phận đàn hồi do quá tải khi làm việc, hay do mỏi của vật liệu: Khi gẫymột số lá nhíp trung gian sẽ dẫn tới giảm độ cứng như đã nêu ở trên

+ Khi bị gãy các lá nhíp chính thì bộ nhíp sẽ mất vai trò của bộ phận dẫn hướng.Nếu là lò xo xoắn ốc hay thanh xoắn bị gãy sẽ dẫn tới mất tác dụng của bộ phận đànhồi

- Vỡ ụ tăng cứng của hệ thống treo làm mềm bộ phận đàn hồi: Tăng tài trọng tácdụng lên bộ phận đàn hồi

+ Vỡ ụ tỳ hạn chế hành trình sẽ làm tăng tải trọng tác dụng lên bộ phậnđàn hồi

+ Cả hai trường hợp này đều gây nên và đập, tăng ồn trong hệ thống treo.Các tiếng ồn của hệ thống treo sẽ làm cho toàn bộ thân xe hay vỏ xe phát ratiếng ồn lớn, làm xấu môi trường hoạt động của ôtô

- Rơ lỏng các liên kết như quang nhíp, đai kẹp, giá độ lò xo,… : Gây nên tiếng ồn,

xô lệch cầu ô tô khó điều khiển, gây nặng tay lái, tăng độ ồn khi xe hoạt động, dễ gâytai nạn giao thông

- 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 pittông hạn chế nên sựmòn là không thể tránh được sau thời gian dài sử dụng, dầu có thể chảy qua khephớt làm mất dần tác dụng giảm chấn

+ Sự thiếu dầu ở giảm chấn hai lớp vỏ dẫn tới lọt không khí vào buồng bùgiảm tính chất ổn định làm việc

+ Sự hở phớt bao kín dẫn tới đẩy hết dầu ra ngoài và giảm nhanh áp suất

+ Ngoài ra, sự hở phớt còn kéo theo bụi bẩn bên ngoài vào trong và tăngnhanh tốc độ mài mòn

- Dầu bị biến chất sau một thời gian sử dụng: Thông thường dầu trong giảm chấnđược pha các phụ gia đặc biệt để tăng tuổi thọ khi làm việc ở nhiệt độ và áp suất thayđổi, giữ được độ nhớ trong khoảng thời gian dài

+ Khi có nước hay các tạp chất hóa học lẫn vào dễ làm dầu bị biến chất Các tínhchất cơ lý thay đổi làm cho tác dụng của dầu giảm đi, mất đi khả năng giảm chấn, cókhi làm bó kẹt giảm chấn

- Kẹt van giảm chấn có thể xảy ra ở hai trạng thái: Luôn mở, luôn đóng

+ Nếu các van kẹt mở thì dẫn tới lực cản giảm chấn bị giảm nhỏ

+ Nếu các van giảm chấn kẹt đóng thì lực cản giảm chấn không được điều chỉnh,làm tăng lực cản giảm chấn

+ Sự kẹt van giảm chấn chỉ xảy ra khi dầu thiếu hay dầu bị bắn phớt bao kín bịhở.

+ Các biểu hiện của hư hỏng này phụ thuộc vào các trạng thái kẹt của van hànhtrình hay van làm việc ở hành trình nén, van giảm tải…

Hình 2.4 Chảy dầu của hệ thống treo.

- Thiếu dầu , hết dầu đều xuất phát từ các hư hỏng của phớt bao kín: Khi bị thiếudầu hay hết dầu giảm chấn vẫn còn khả năng dịch chuyển, nhiệt phát sinh trên vỏ rấtlớn Tuy nhiên khi đó độ cứng của giảm chấn thay đổi, làm xấu chức năng của nó

+ Có nhiều trường hợp khi hết dầu có thể gây kẹt giảm chấn, cong trục

- Đôi khi có sự quá tải trong làm việc: Cần pittông giảm chấn bị cong , gây kẹthoàn toàn giảm chấn

- Nát cao su các chỗ liên kết: Có thể phát hiện thông qua quan sát các đầu liên kết.Khi bị nát và khi ôtô chạy trên đường xấu gây nên va chạm mạnh, kèm theo tiếng ồn

Các hư hỏng của giảm chấn kể trên có thể phát hiện thông qua cảm nhận về độ

êm dịu chuyển động, nhiệt độ vỏ ngoài giảm chấn, sự chảy dầu hay đo trên bệ kiểm tra

hệ thống treo

c Thanh ổn định:

Hư hỏng của thanh ổn định chủ yếu là: Nát các gối tựa cao su, giảm độ cứng, hưhỏng các đòn liên kết Hậu quả của các hư hỏng này cũng tương tự như của bộ phậnđàn hồi, nhưng xảy ra khi ô tô nghiêng hay xe chạy trên đường có dạng “sóng ghềnh”

- Tiếng ồn, gõ ở mọi tốc độ hay ở một vùng tốc độ nào đó Rung động ở khu vựcbánh xe hay trong thùng xe