Kết cấu hệ thống treo

Sự êm dịu theophương thẳng đứng của xe khi chuyển động phụ thuộc vào khối lượng các phần được treo, độ cứng của hệ thống treo, tức là phụ thuộc vào kết cấu của xe và kết cấu hệ thống tre

Mục lục

Lời mở đầu……….2

4.4 Hệ thống treo……….……… …….……… ….3

4.4.1 Tổng quan hệ thống treo……… ……….………… ………3

4.4.1.1 Công dụng của hệ thống treo……… ……….… …………4

4.4.1.2 Phân loại……… ……… ……… … 5

4.4.1.3 Một số loại hệ thống treo……….……….…… … ….………5

4.4.2 Bộ phận đàn hồi……….……… ……… ….8

4.4.2.1 Công dụng, phân loại……….……… ……… 8

4.4.2.2Bộ phận đàn hồi kim loại……….………8

4.4.2.3Bộ phận đàn hồi phi kim loại……… …… ….……….14

4.4.3 Bộ phận dẫn hướng……… 21

4.4.3.1 Công dụng, phân loại……….….……… 21

4.4.3.2 Hệ thống treo độc lập……… …… ……21

4.4.3.3 Hệ thống treo phụ thuộc……….………… ….31

4.4.4 Bộ phận giảm chấn……….……… 33

4.4.4.1 Công dụng, phân loại……… ……… 33

4.4.4.2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc……….………… 33

Kết luận………

Lời nói đầu

Xã hội ngày càng phát triển cả về chất và lượng, theo đó là sự phát triển và ứng dụngmạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật vào thực tiễn đời sống mà trong đó ngành côngnghiệp ô tô là một ngành thực sự quan trọng và có nhiều tiềm năng để khai thác Sự ứngdụng thành quả của khoa học kỹ thuật vào ô tô đã khiến cho một chiếc ô tô hiện đại ngàycàng hoàn thiện cả về tính an toàn và tiện nghi

Cấu thành nên một chiếc ô tô gồm rất nhiều các chi tiết, cụm chi tiết, tổng thành và

hệ thống, mà trong đó, hệ thống treo là một hệ thống rất quan trọng Một chiếc ô tô khi làmviệc phải chịu những lực cản của mặt đường, không khí…gây nên những dao động cho xe,những dao động gây ảnh hưởng xấu đến kết cấu của ô tô, đến người và hàng hóa trên xe.Hạn chế và hấp thụ những dao động này, đó là nhiệm cụ của hệ thống treo Mang lại tính antoàn khi quay vòng hay mang lại tiện nghi , chuyển động êm dịu cho một chiếc xe….đó lànhiệm vụ của hệ thống treo Chính vì thế việc nghiên cứu hệ thống treo là việc rất cần thiết

và quan trọng

Trong giới hạn đồ án nghiên cứu về kết cấu hệ thống treo của mình, em đã hoànthành được công việc của mình Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế, mà các kiến thức về hệthống treo thì rất nhiều và cập nhật thường xuyên nên đồ án của em còn những hạn chế vàthiếu sót, mong các thầy, cô và bạn đọc thông cảm và sửa chữa, bổ sung giúp em

Em xin chân thành cảm ơn thầy: Trương Mạnh Hùng (phó chủ nhiệm bộ môn cơ khí

ô tô, ĐH GTVT) đã giúp đỡ em để em có thể hoàn thành đồ án của mình

4.4 Hệ thống treo

4.4.1 Tổng quan hệ thống treo

Hệ thống treo là một trong những hệ thống chính và rất quan trọng cấu thành nênmột chiếc ô tô Nó liên kết mềm giữa thùng xe và bánh xe giúp bánh xe có thể dịch chuyểntương đối với thùng xe đồng thời giảm tải trọng động tác dụng lên thùng xe theo phươngthẳng đứng Khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng sẽ chịu những dao động domặt đường mấp nô sinh ra Những dao động này ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của xe, hànghóa và đặc biệt là ảnh hưởng tới hành khách

Dao động của khổi lượng đượctreo có thể phân ra như sau:

- Lắc dọc: là dao động lên, xuốngcủa đầu hay đuôi xe so với trọngtâm của xe

- Lắc ngang: khi xe chạy trênđường gồ ghề, 1 bên bên lò xođàn hồi giãn ra, bên kia co lại thìgây ra lắc ngang

- Sự nhún: dao động lên hay xuốngcủa toàn bộ thân xe khi di chuyểntrên đường giợ sóng gọi là nhún

- Sự xoay đứng: là chuyển độngcủa đường tâm dọc xe sang bêntrái hoặc phải so với tâm xe

Hình 4.57: Sự dao động của khối lượng được treo.

Hình 4.58: Sự dao động của khối lượng không được treo

Dao động của khối lượng không đượctreo có thể phân ra như sau:

- Sự dịch đứng: là chuyển động lênxuống của bánh xe, thường xuất hiện khi

xe chạy trên đường gợn sóng-Sự xoay dọc: là sự chuyển động lênxuống theo chiều ngược nhau của hai bênbánh xe

-Sự uốn: là hiện tượng xảy ra khi mômen tăng tốc hoặc mô men phanh tácđộng lên nhíp, có xu hướng làm quay nhípquanh trục bánh xe Dao động uốn nàylàm giảm tính tiện nghi của xe

Theo số liệu thống kê cho thấy, khiôtô chạy trên đường gồ ghề, so với ôtô cùng loại chạy trên đường tốt bằng phẳng thì tốc độ

trung bình giảm 40 – 50%, quãng đường chay giữa hai chu kỳ đại tu giảm 35 – 40%, suấttiêu hao nhiên liệu tăng 50 – 70%, do vậy năng suất vận chuyển giảm 30 – 40%, giá thànhvận chuyển tăng 50 – 70% Ngoài ra, nếu con người phải chịu đựng lâu trong tình trạng xechạy bị rung xóc nhiều dễ sinh ra mêt mỏi Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của daođộng ôtô tới cơ thể người đều đi tới kết luận là con người nếu phải chịu đựng lâu trong môitrường dao động của ôtô sẽ mắc phải những bệnh về thần kinh và não Vì vậy, tính êm dịuchuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng xe

Có thế xem hệ thống treo chia ô tô ra làm 2 phần: phần được treo và phần khôngđược treo Mô tả đơn giản đơn giản mối liên kết mềm của hệ thống treo như hình 4.59

1 Phần được treo; 2,6 Bộ phận đàn hồi;

3 Phần không được treo; 4 Mặt đường; 5 Thân xe;

Nằm trên hệ thống treo là phần được treo, bảo gồm: khung xe, thùng xe, vỏ xe, nội thất, các

hệ thống, cụm tổng thành lắp trên khung xe, hành khách, lái xe, hàng hóa Phần nằm dưới

hệ thống treo là phần không được treo gồm: cầu xe và bánh xe

Khi xe chuyển động trên đường, mặt đường không bằng là nguồn kích thích gây radao động của phần được treo và không được treo theo phương thẳng đứng Sự êm dịu theophương thẳng đứng của xe khi chuyển động phụ thuộc vào khối lượng các phần được treo,

độ cứng của hệ thống treo, tức là phụ thuộc vào kết cấu của xe và kết cấu hệ thống treo

4.4.1.1 Công dụng của hệ thống treo

Hệ thống treo có các công dụng sau:

- Liên kết mềm giữa thân xe và bánh xe, làm giảm tải trọng động thẳng đứng tác dụnglên thân và đảm bảo bánh xe lăn êm trên đường

- Dập tắt các dao động từ mặt đường tác dụng lên thân xe

- Truyền lực từ bánh xe lên thân xe và ngược lại Đảm bảo sự dịch chuyển hợp lý củabánh xe với thân xe

Ngày nay, khi những thành quả công nghệ cao được áp dụng nhiều lên một chiếc xe hơi,thì hệ thống không đơn thuần chỉ có những công dụng trên, nó còn có khả năng giúp làmtăng độ tin cậy của xe khi quay vòng, có khả năng thay đổi độ cao của thân xe…

4.4.1.2 Phân loại

Hệ thống treo được chia làm 2 loại: hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc

- Hệ thống treo phụ thuộc là hệ thống treo có các bánh xe của cùng một cầu được bắttrên một dầm cầu cứng, khi một bánh xe dịch chuyển so với thùng xe thì kéo theo bánhbên kia chuyển vị phụ thuộc Hệ thống treo phụ thuộc được chia thành: loại đơn và loạicân bằng

- Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo có chuyển vị của các bánh xe trên cùng mộtcầu là độc lập với nhau và với thùng xe Hệ thống treo độc lập gồm có các loại sau: haiđòn ngang, một đòn ngang, đòn dọc, đòn chéo.

4.4.1.3 Một số loại hệ thống treo

a Hệ thống treo độc lập

Hệ thống treo độc lập có sơ đồ như hình 4.60

1 Thân xe; 2 Bộ phận đàn hồi; 3 Dầm cầu

Hệ thống treo độc lập có đặc điểm là sự dịch chuyển của hai bánh xe so với thân xe hầunhư không ảnh hưởng đến nhau, trong kết cấu hai bên bánh xe không liên kết với nhaubằng dầm liền, do đó chúng có thể dịch chuyển độc lập với nhau Với đặc điểm như thế, hệthống treo độc lập có các đặc trưng như sau:

- Khối lượng phần không được treo là nhỏ, đặc tính bám đường của bánh xe làtốt, vì vậy sẽ êm dịu trong khi di chuyển và có tính ổn định tốt

- Do không có sự nối cứng giữa các bánh xe phía trái và phía phải nên có thể hạ thấp sànôtô và vị trí lắp động cơ, do đó có thể hạ thấp được trọng tâm của ôtô, nâng cao tính ổn địnhcủa xe khi chạy ở tốc độ cao

- Khối lượng phần được treo nhỏ, do đó lực và mô men quán tính nhỏ, giảm được tảitrọng va đập với thân xe khi chuyển động trên đường

- Ít có khả năng chống trượt ngang Nhiều kiểu ôtô được trang bị thanh ổn định để giảm

sự lắc ngang khi ôtô chuyển động quay vòng, cải thiện được tính ổn định và các tính năngkhác

- Kết cấu khá phức tạp

Hệ thống treo độc lập được sử dụng nhiều trên ô tô con, ô tô có tốc độ cao và ô tô buýt

b Hệ thống treo phụ thuộc

Hệ thống treo phụ thuộc có sơ đồ như hình 4.61

Hệ thống treo phụ thuộc có đặc điểm là chuyển vị của 1 bánh xe so với thùng xe sẽkéo theo sự chuyển vị của bánh xe kia do 2 bánh xe được bắt trên một dầm cầu cứng Hệthống treo phụ thuộc có khả năng chống trượt ngang, chịu được tải trọng lớn nên thườngđược bố trí trên ô tô tải, ô tô buýt và một số loại xe ô tô con có tính cơ động cao

Đặc tính của hệ thống treo phụ thuộc:

- Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo dưỡng, giá thành thấp

- Có độ cứng vững cao nên có thể chịu được tải nặng

- Vì có độ cứng vững cao nên khi xe đivào đường vòng, thân xe ít bị nghiêng

- Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng, nhờ thế

mà các bánh xe ít bị mòn

- Vì có khối lượng không được treo lớn nên tính êm dịu của xe khi sử dụng hệ thốngtreo phụ thuộc kém.

- Do chuyển động của bánh xe bên trái và bên phải có ảnh hưởng lẫn nhau nên dễxuất hiện dao động và rung động

1 Thùng xe; 2 Bộ phận đàn hồi; 3 Dầm cầu

c Hệ thống treo bán tích cực

Hệ thống treo bán tích cực là hệ thống treo có khả năng dập tắt nhanh dao độngthẳng đứng trong khoảng làm việc rộng, được tạo nên bởi sự điều khiển thông qua númchọn hay nhờ điều khiển điện tử Sơ đồ hệ thống treo bán tích cực làm việc theo vị trí númđiều khiển của ô tô Porsche 959 được mô tả trên hình 4.62

1 Đồng hồ tốc độ; 2 Núm chọn; 3 Bộ điều khiển điện tử

4 Giảm chấn; 5 Block van điều khiển; 6 Cảm biến mặt đường.

Tính chất điều chỉnh khi xe hoạt động được chọn theo các chế độ đường định trướctheo ý đồ sử dụng của lái xe Ba chương trình hoạt động được thiết lập sẵn phụ thuộc vàotrạng thái làm việc của giảm chấn thông qua núm chọn trên bảng điều khiển Lực cản củagiảm chấn có thể tăng hay giảm tùy thuộc vào sự tăng hay giảm của tốc độ dịch chuyểnpiston giảm chấn thông qua việc thay đổi các lỗ van tiết lưu để thay đổi lưu lượng dòng chấtlỏng chảy qua Trên xe còn sử dụng ba chế độ điều chỉnh khoảng sáng gầm xe chọn sẵnbằng núm chọn, bộ điều chỉnh điện tử duy trì các khoảng làm việc trong vùng được thiếtlập Mục đích của hệ thống thiết lập và điều chỉnh chiều cao thân xe nhằm đảm bảo khảnăng hoạt động ở tốc độ cao, duy trì ổn định góc nghiêng bánh xe, tối ưu hóa hệ số cảnkhông khí, áp lực không khí tác dụng lên đầu xe

Gọi hệ thốngtreo này là bán tíchcực là vì nó khôngthực hiện hoàn thiệncác chế độ tự động:

- Không có cảm biếnxác định lực tronggiảm chấn

- Không có khả năng

tự chuyển sang chế

độ làm việc khác khitốc độ dịch chuyểncủa các piston giảmchấn vượt quá giá trịcho phép

- Không điều chỉnhchế độ làm việc theo các thông tin của trạng thái làm việc tức thời

Tuy nhiên hệ thống treo cũng có ưu điểm:

- Chọn được các chế độ làm việc của hệ thống treo tương ứng với điều kiện làm việc

- Giá thành rẻ hơn hệ thống treo tích cực mà vẫn đảm bảo được tính an toàn và tiệnnghi

1 Thân xe; 2 Cảm biến lực; 3 Cảm biến hành trình; 4 Bình tích năng; 5 Bơm cấp;

6 Van điều khiển; 7 Xylanh dẫn hướng; 8 Cảm biến gia tốc;

9 Van tiết lưu; 10 Van tỷ lệ; 11 Nguồn cấp khí;

12 Van phân phối khí; 13 Van điều hòa; 14 Bình chứa dầu;

15 Piston van giảm chấn; 16 Lò xo xoắn ốc; 17 Mô đun đàn hồi bổ sung.

Hệ thống treo tích cực là hệ thống treo có khả năng điều chỉnh theo từng biến động của trạng thái nhấp nhô nền đường và trạng thái chiều cao thân xe Khi có các lực động sinh

ra, thông qua các van điều chỉnh sẽ đáp ứng liên hệ nhanh(với nguồn năng lượng tương

thích), các mô đun đàn hồi tạo nên phản ứng đúng nhằm đảm bảo các chế độ độ nghiêng thân xe theo yêu cầu.

4.4.2 Bộ phận đàn hồi

4.4.2.1 Công dụng, phân loại

Bộ phận đàn hồi có tác dụng làm giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh xe lênkhung và đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi chuyển động

Bộ phận đàn hồi được phân loại theo vật liệu chế tạo gồm có: bằng kim loại, bằngphi kim loại và dạng liên hợp Hiện nay, phần đa ô tô sử dụng bộ phận đàn hồi bằng kimloại như: nhíp lá, lò xo xoắn và thanh xoắn Tuy nhiên, bộ phận đàn hồi phi kim và khí nén,

do đáp ứng được các tính năng về tính an toàn và tiện nghi trong các hệ thống treo hiện đạinên ngày càng được sử dụng nhiều trên các dòng xe mới

4.4.2.2 Bộ phận đàn hồi kim loại

a Bộ phận đàn hồi nhíp lá

Hình 4.64: Cấu tạo bộ nhíp lá

Bộ phận đàn hồi nhíp lá được cấu tạo bởi các lá nhíp dẹp, tiết diện chữ nhật, có độ dài

và bán kính cong khác nhau, xếp chồng lên nhau Nhíp lá có chiều dày ở giữa lớn hơn haiđầu phù hợp với tiết diện của dầm chịu uốn Các nhíp lá được bắt chặt với nhau và chống xôdọc bằng bu lông tâm nhíp, chống xô ngang bằng các quang nhíp phụ Bộ nhíp liên kết vớikhung xe qua chốt quay, giá đỡ

Hình 4.65: Các dạng đầu nhíp lá

a Đầu dạng vuông; b Đầu dạng thang; c Đầu dạng trái xoan

Hình 4.66: Các dạng tai nhíp

a Tai nhíp đơn; b,c Tai nhíp kép.

1 Giá đỡ; 2 Ắc nhíp; 3 Bạc ắc nhíp; 5 Bu lông kéo.

4 Tấm ốp bắt với lá nhíp chính thay nhiệm vụ tai nhíp;

Các lá nhíp được chế tạo với các bán kính cong khác nhau, bán kính cong của các lánhíp phía dưới nhỏ hơn phía trên Khi bắt chặt các lá nhíp với nhau, trên các lá nhíp xuấthiện ứng suất dư Giá trị ứng suất dư này ban đầu ngược với giá trị ứng suất dư sinh ra khichịu tải, điều này giúp cho các nhíp lá có độ bền cao khi làm việc Đồng thời, cũng do các lánhíp có bán kính cong khác nhau, nên giữa các lá nhíp của bộ nhíp tồn tại ma sát với nhau,lực ma sát này giúp dập tắt nhanh dao động của bộ nhíp Tuy nhiên, cũng chính do tồn tại

ma sát giữa các lá nhíp của bộ nhíp khiến nhíp khó hấp thụ các dao động nhỏ từ mặt đường,làm giảm độ êm dịu chuyển động của xe

Bộ nhíp lá có độ cứng theo phương dọc lớn, cho phép truyền tải trọng dọc theo lánhíp (lực kéo hoặc lực phanh) và đảm nhận vai trò như thanh nối truyền lực của bộ phậndẫn hướng Như vậy có thể coi nhíp lá vừa là bộ phận đàn hồi, vừa là bộ phận dẫn hướng

Hình 4.67: Các cách bố trí nhíp lá trong hệ thống treo

a Nhíp nữa elip; b Nhíp đảo lật; c Bộ nhíp lắp thuận

Bộ phận đàn hồi bằng nhíp lá chịu được tải trọng lớn nên thường được sử dụng trênnhững xe có tải trọng lớn Trong quá trính làm việc, ma sát sinh ra giữa các lá nhíp gâymòn Cần hạn chế ma sát bằng bôi mỡ chì và tránh tăng quá mức độ cứng

b Bộ phận đàn hồi lò xò xoắn

Lò xo xoắn là bộ phận đàn hồi được sử dụng phổ biến nhất trên ô tô con Lò xo xoắngồm có các dạng: hình trụ, hình côn hoặc hình trống Lò xo xoắn hình trụ được sử dụngnhiều nhất do có ưu điểm là dễ dàng chế tạo và bố trí trong hệ thống treo Các loại lò xo

hình côn, hình trống được sử dụng cho các hệ thống treo được bố trí trong không gian hẹp,khi bị nén lò xo có thể xếp chồng phẳng Tuy vậy do công nghệ chế tạo phức tạp, giá thànhcao nên ít dùng.

Để tăng vùng làm việc của lò xo người ta thay đổi độ cứng của lò xo bằng cách chếtạo lò xo có các bước không đều, bước dài ở giữa và bước ngắn ở hai đầu lò xo, những lò xoloại này được sử dụng rộng rãi trên các hệ thống treo Ngoài ra còn có các loại lò xo hìnhnón, lò xo có tiết diện khác nhau…

So với nhíp lá thì phần tử đàn hồi lò xo xoắn có các ưu điểm sau:

- Kết cấu và chế tạo đơn giản

Tuy nhiên bộ phận đàn hồi bằng lò xo xoắn chỉ cho phép truyền tải trọng thẳng đứng,

vì vậy việc truyền các lực dọc, ngang được thực hiện nhờ các bộ phận dẫn hướng riêng Dokhông phải chịu tải trọng lớn và có nội lực ma sát nhỏ nên lò xo xoắn ít phải bảo dưỡng vàchăm sóc trong quá trình làm việc

Có ba phương pháp đặt lò xo lên ô tô:

- Lắp không bản lề (hình 4.69a)

- Lắp bản lề một đầu (hình 4.69b)

- Lắp bản lề hai đầu (hình 4.69c)

Hình 4.69: Các sơ đồ lắp đặt lò xo trong hệ thống treo.

a Không có bản lề; b Bản lề một đầu; c Bản lề hai đầu

Khi lắp không bản lề, lò xo dễ bị cong khi biến dạng làm xuất hiện các lực bên và mômen uốn tác dụng lên lò xo Khi lắp bản lề một đầu thì mô men uốn sẽ triệt tiêu, khi lắp bản

lề hai đầu thì cả mô men uốn và lực bên đều triệt tiêu Vì thế, trong hai trường hợp đầu, lò

xo phải lắp đặt thế nào để ở trạng thái cân bằng tĩnh, mô men uốn và lực bên đều bằngkhông

c Bộ phận đàn hồi thanh xoắn

Thanh xoắn được dùng trên một số xe ô tô con, xe ô tô du lịch và xe tải nhỏ Nó cónhững ưu điểm và nhược điểm sau:

- Kết cấu đơn giản, khối lượng phần không được treo nhỏ

- Tải trọng phân bố lên khung xe tốt hơn vì mô men của các lực thẳng đứng tác dụnglên khung không nằm trong vùng chịu tải, nơi lắp các đòn dẫn hướng mà ở đầu kia củathanh xoắn

- Chế tạo khá khó khăn

- Bố trí lên xe khó do thanh xoắn thường có chiều dài lớn

Thanh xoắn có dạng tiết diện tròn hay tiết diện ghép hình lục lăng, nhưng phổ biếnnhất vẫn là tiết diện tròn do việc chế tạo đơn giản Hai đầu thanh xoắn có tiết diện lục giáchoặc then để liên kết với các phần của hệ thống treo Thanh xoắn được chế tạo từ thép silic(thép có độ đàn hồi cao), có kích thước, khối lượng nhỏ, dễ dang bố trí trong không giangầm xe

Hình 4.70: Các dạng thanh xoắn đơn và ghép

Thanh xoắn được chế tạo với ứng suất dư khi nhiệt luyện để tăng khả năng chịu tải.Ứng suất dư được hình thành ngược theo chiều chịu tải, trên đầu thanh xoắn ở bên phảithường có chữ “R”, bên trái có chữ “L” để tránh nhầm lẫn khi lắp ráp

Các bộ phận đàn hồi bằng kim loại có đường đặc tính biến dạng ( quan hệ lực P và

độ biến dạng f) là tuyến tính

d Cấu tạo của hệ thống treo trước có bộ đàn hồi bằng các lá nhíp.

Kết cấu hệ thống treo trước sử dụng nhíp lá được mô tả trên hình 2.8, gồm có bộnhíp lá, giảm chấn, các giá treo trước và sau, các vấu cao su và các quang nhíp Đầu trướccủa nhíp được đỡ thông qua chốt nhíp, đầu sau được đỡ bởi đệm trượt nằm phía trong giátreo sau Các giá treo liên kết với khung xe bằng đinh tán Khi chịu tải, đầu sau của nhíp cóthể trượt trên miếng tự lựa giúp thay đổi độ cứng của nhíp Vấu cao su 3 có tác dụng hạnchế biến dạng của bộ nhíp Vấu tăng cứng 5 bắt trên khung xe, khi bộ nhíp chịu tải trọnglớn, các lá nhíp tỳ lên vấu tăng cứng 5 làm thay đổi độ dài động hoc của bộ nhíp giúp tăngcứng cho hệ thống treo.

Lực dọc truyền từ khung xe xuống bánh xe và ngược lại qua bộ nhíp, tâm cầu xeđược dịch chuyển trên quỹ đạo cong, lấy tâm là gối đỡ trước Do chiều dài nhíp lớn nêndịch chuyển dọc của cầu xe không lớn phù hợp với việc bố trí trên ô tô tải có tốc độ khôngcao Như vậy, bộ nhíp vừa đóng vai trò bộ phận đàn hồi vừa là bộ phận dẫn hướng

Hình 4.71: Hệ thống treo trước sử dụng nhíp lá

a Kết cấu bộ nhíp; b Sự dịch chuyển của điểm trượt.

1 Giá treo nhíp trước; 2 Khung xe; 3 Vấu hạn chế hành trình;

4 Giảm chấn; 5 Vấu tăng cứng; 6 Giá treo sau; 7 Miếng tự lựa;

8 Dầm cầu; 9 Quang nhíp chính; 10 Bộ nhíp; 11 Quang phụ.

Hình 4.72: Đường đặc tính đàn hồi của nhíp

1 Tính toán; 2 Thực nghiệm

e Cấu tạo hệ thống treo sau sử dụng bộ nhíp kép

Hệ thống treo sau sử dụng bộ nhíp kép thường được sử dụng trên những xe tải có tảitrọng lớp, làm việc trong điều kiện địa hình phức tạp, khó khăn

Hệ thống treo này sử dụng bộ nhíp lá gồm 2 phần: nhíp chính và nhíp phụ Bộ nhíp

có cấu trúc đối xứng và được chế tạo từ các lá nhíp dạng bán elip đối xứng Bộ nhíp liên kết

chặt chẽ với cầu xe thông qua quang nhíp và chêm vát Bộ nhíp chính được liên kết với giátreo nhíp chính trước bằng chốt nhíp, đầu kia bộ nhíp có thế trượt trên miếng tự lựa để thayđổi độ cứng Khi tải trọng của xe tăng lên, nhíp phụ tỳ lên nhíp chính làm cho độ cứng của

bộ nhíp tăng lên Chiều dài của nhíp phụ ngắn, độ cứng cao để đáp ứng quan hệ làm việc tối

ưu, hạn chế biến dạng của nhíp và bảo vệ nhíp chính khỏi bị quá tải

2 1

P 2

Hình 4.74: Đường đặc tính đàn hồi của bộ nhíp có nhíp phụ

1 Tính toán 2 Thực nghiệm

f Cấu tạo hệ thống treo sau dạng cân bằng có bộ phận đàn hồi nhíp lá

Hệ thống treo sau dạng cân bằng có bộ phận đàn hồi bằng nhíp lá được mô tả trênhình 4.75

5

3 4

2 1

6

có bộ phận đàn hồi nhíp lá

1 Khung xe; 2 Quang nhíp phụ; 3 Nhíp lá;

4 Quang nhíp chính; 5 Đòn giằng trên; 6 Bán trục;

7 Giá giằng dưới; 8 Đòn giằng dưới; 9 Trục cân bằng.

Hệ thống treo loại này thường được sử dụng trên các xe tải vừa và nặng có hai cầusau Hai cầu xe được bố trí tựa vào hai đâu của bộ nhíp từ phía dưới Bộ nhíp được bắt chặt

ở giữa với ổ xoay của trục cân bằng, do đó bộ nhíp và hai cầu xe có thể quay đối xứngquang tâm trục cân bằng Trục cân bằng được bố trí trên khung xe nhờ các tấm táp khungtăng cứng Kết cấu có thêm các đòn giằng trên và dưới để xác đinh chuyển vị của cầu vàbánh xe Mỗi cầu xe được bố trí 3 đòn giằng dọc gồm 2 đòn ở phía dưới và 1 đòn ở phíatrên tạo nên mối liên kết hình bình hành Các đòn giằng liên kết với cầu và khung xe thôngqua các khớp cầu, đảm bảo cầu xe dịch chuyển song phẳng trong mặt phẳng dọc của xe

Hệ thống treo cho phép các cầu xe có thể chuyển vị ngược chiều nhau Mô tả cáctrạng thái chuyển động của hệ thống treo trên đường có mấp mô đối xứng và mấp mô đơntrên hình 4.76

Hệ thống treo cho phép khung có dịch chuyển nhỏ và bánh xe tự lựa, tạo điều kiệncho bánh xe luôn tiếp xúc tốt với mặt đường

4.4.2.3 Bộ phận đàn hồi phi kim loại

a Loại cao su

Cao su được sử dụng như bộ phận đàn hồi để làm các vấu hạn chế biến dạng và tăngcường độ cứng Khi tăng tải đột ngột hay tăng tải lớn hệ thống treo biến dạng lớn, cầu xe tỳvào khung xe qua các vấu cao su, vấu cao su có độ cứng cao, giúp tăng độ cứng của bộ phậnđàn hồi và giảm các va đạp tác dụng lên thùng xe

Hình 4.77: Ụ cao su trong bộ nhíp lá

Phần lớn ô tô sử dụng cao su ở các điểm tỳ của nhíp lá hay lò xo xoắn nhằm hạn chếhành trình, giảm va đập cứng cũng như tăng cứng cho hệ thống treo Ngoài ra, cao su cònđược sử dụng làm bộ phận đàn hồi trên một số ô tô

Hình 4.78: Cao su trong hệ thống treo.

1 Giảm chấn cao su; 2 Vấu chặn cao su.

b Loại khí nén

Hệ thống treo sử dụng bộ phận đàn hồi bằng khí nén được dùng chủ yếu trên xe buýt

và trên xe ô tô con hiện đại

Hình 4.79: Cấu tạo ballon khí nén

và chịu áp suốt lớn (3,4÷8 bar) Khí nén được sử dụng gồm có: khí nén thông thường, khínén Hidrogen, Nitrogen, Carbon Dioxin.

Có 2 dạng buồng cơ bản là: buồng xếp và buồng gấp, ngoài ra còn có các dạng buồng xếp và gấp kết hợp, ballon khí nén dạng ống

Hình 4.80: Ballon khí nén

a) Buồng xếp; b) Buồng gấp

Ballon dạng buồng xếp: sử dụng các đai kim loại bao ngoài hạn chế biến dạng ngang

và tăng tuổi thọ Mặt bích trên và dưới ballon được lắp với các bộ phận của hệ thống treo

Ballon dạng buồng gấp: sử dụng piton dẫn hướng làm nhiệm vụ truyền tải trọngthẳng đứng Pitton đóng vai trò như bình khí phụ bằng kim loại, giúp tăng thể tích chứa khí,tăng độ êm dịu Ballon dạng buồng gấp có tuổi thọ cao nên được thường được sử dụng

Hình 4.81: Quan hệ F-f của ballon khí nén dạng buồng xếp và buồng gấp

Nếu coi áp suất khí nén trong ballon không thay đổi, khi tăng tải trọng thì chiều caoballon sẽ giảm và ngược lại Để giữ cho ballon có chiều cao ổn định cần tăng hoặc giảm ápsuất khí nén trong ballon trong trường hợp tải trọng thay đổi Như vậy cần phải thay đổi độcứng của bộ phận đàn hồi sao cho phù hợp với tải trọng để giữ thân xe ở 1 chiều cao ổnđịnh Việc thay đổi độ cứng trong ballon thông qua hệ thống cấp khí, các van phân phối vàthiết bị tự động điều chỉnh áp suất khí nén nhờ tín hiệu của sự thay đổi tải trọng Tín hiệunày được xác định nhờ cơ cấu đo cơ khí hoặc cảm biến điện

56

7

Hình 4.82: Sơ đồ hệ thống cung cấp khí và tự động điều chỉnh áp suất

1 Máy nén khí; 2 Van điều áp; 3 Bình chứa

4 Van cấp khí ballon; 5 Bình khí phụ; 6 Ballon; 7 Đòn dẫn

Hệ thống treo khí nén sử dụng hệ thống cấp khí nén nhờ tín hiệu cơ khí có sơ đồ nhưhình trên Phần cấp khí gồm có máy nén khí, van điều chỉnh áp suất khí nén và bình chứa.Thực hiện cung cấp khí từ bình chứa tới ballon qua van khí Thân van khí được bắt chặt vớithùng xe Con trượt trong van di chuyển, thay đổi trạng thái cấp và thoát khí nén

Khi trọng tải lớn, thùng xe thu ngắn khoảng cách với bánh xe, thông qua các đòndẫn, con trượt đi xuống, mở van cấp them khí nén nâng cao thùng xe Ngược lại, khi xe cótải trọng nhỏ, thùng xe có xu hướng bị nâng cao, van mở để thoát ra ngoài, thùng xe hạ thấp.Nhờ vậy, thùng xe luôn được giữ ở một độ cao ổn định

Ngày nay trên ô tô đã thay thế thiết bị điều chỉnh cơ khí bằng các bộ tự động điềukhiển điện tử giúp tăng độ nhạy, giảm nhẹ trọng lượng và có độ tin cậy và làm việc cao Ballon khí nén cho phép đàn hồi theo phương thẳng đứng, song cần có các thiết bịdẫn hướng đảm bảo truyền lực dọc ngang cho bánh xe và giữ chuyển vị yêu cầu

c Hệ thống treo khí nén – điện tử (Airmatic)

Trong các tình huống hành trình (tăng tốc, phanh, rẽ) để thân xe không bị nghiêngquá mức sang bên, không bị xô theo chiều ngang cũng như chiều thẳng đứng với biên độlớn hoặc nguy hiểm, người ta phải tăng độ cứng các thành phần đàn hồi của hệ thống treo.Tuy nhiên, giải pháp tăng độ an toàn đó lại làm suy giảm độ êm dịu tiện nghi của xe hệthống treo khí nén – điện tử là một giải pháp hữu hiệu để dung hòa hai điều trên

Sơ đồ bố trí hệ thống treo khí nén – điện tử của hãng Mercedes được mô tả như hình2.19 Hệ thống treo khí nén – điện tử được bố trí theo kiểu hệ thống treo hai đòn ngang, cócấu tạo gồm các lò xo khí nén được đặt tại từng bánh xe, có khả năng thay đổi độ cứng nhờvào hệ thống máy nén khí, van phân phối và các đường ống dẫn khí HTTnày có các cảmbiến đo độ cao của thân xe và cảm biến áp suất, các cảm biến truyền các tín hiệu về tốc độ,tải trọng, góc xoay bánh lái và chiều cao thân xecho ECU, ECU gửi tín hiệu điều khiển ápsuất khí nén tại từng lò xo khí nén cho tương thích với chế độ tải trọng và điều kiện hoạtđộng của xe

Hình 4.83: Hệ thống treo khí nén – điện tử (Airmatic)

1 Mô đun treo; 2 Cảm biến gia tốc của xe;

3 Hộp điều khiển hệ thống treo (ECU);4 Cảm biến độ cao xe;

5 Cụm van phân phối và cảm biến áp suất khí nén;

6 Máy nén khí; 7 Bình chứa khí nén; 8 Đường dẫn khí.

Các thành phần của Airmatic liên hệ với nhau bởi các đường dẫn khí và được nối vào bộđiện của xe thông qua lớp tiếp xúc đa chức năng của hệ truyền dữ liệu điện tử CAN

(Controller Area Network) Nhờ chức năng “Wake-up”, Airmatic được kích hoạt ngay khi

mở cửa xe, nhằm điều chỉnh độ cao gầm xe và độ đàn hồi của các lò xo khí nén trước khi xekhởi hành

Kết cấu của lò xo khí nén được thể hiện trên hình 4.84

Hình 4.84: Lò xo khí nén.

1 Van đế;

2 Van piston;

3 Cần piston;

4 Van điều khiển độ cao;

5 Bộ chấp hành điều khiển treo;

Hình 4.85: Cấu tạo buồng khí nén và các van khí.

1 Cần điều khiển van quay; 2 Cần điều khiển van khí;

3 Van khí; 4 Buồng khí phụ; 5 Buồng khí chính.

Buồng khí của xylanh khí được chia thành buồng khí chính và buồng khí phụ Mộtvan khí được gắn ở phần gối đỡ trên của xylanh khí Van khí quay bởi bộ chấp hành điềukhiển hệ thống treo qua cần điều khiển van khí để mở hay đóng đường khí thông giữabuồng khí chính và buồng khí phụ Vì vậy độ cứng hệ thống treo được điều khiển theo haichế độ: cứng và mềm

- Ở chế độ độ cứng của hệ thống treo là mềm Khi van mở, buồng khí chính vàbuồng khí phụ đóng vai trò như một lò xo, chúng được kết nối với nhau như hình vẽ Kếtquả là thể tích buồng khí tăng đặt độ cứng hệ thống treo ở chế độ mềm

Hình 4.86: Sơ đồ buồng khí nén và van ở chế độ treo mềm

- Ở chế độ treo cứng, van đóng, đường khí thông giữa buồng khí chính và buồng khíphụ bị bịt kín Kết quả là chỉ buồng khí chính đóng vai trò như một lò xo, đặt độ cứng hệthống treo ở chế độ cứng

Hình 4.87: Sơ đồ buồng khí nén và van ở chế độ treo cứng.

Hệ thống treo này có khả năng thay đổi độ cao thân xe, nguyên lý của việc thay đổi

độ cao thân xe là thay đổi thể tích khí nén của xy lanh chính Độ cao tăng hay giảm khi thểtích tăng hoặc giảm

Hình 4.88: Sơ đồ hệ thống cung cấp khí trên hệ thống treo khí nén - điện tử.

1 Máy nén khí; 2 Van xả; 3 Ống khí; 4 Xy xanh chính;

5 Van điều khiển độ cao số 1; 6 Van điều khiển độ cao số 2;

7 Van an toàn; 8 Bộ làm khô không khí

- Xác định quan hệ dịch chuyển tương đối của bánh xe so với thùng xe, cho phép

dịch chuyển theo phương thẳng đứng và hạn chế các dịch chuyển khác không mong muốn

- Truyền lực và mô men từ bánh xe lên thùng xe hoặc khung xe.

- Với chức năng đảm bảo chuyển vị tối ưu của bánh xe với thùng xe, bộ phận dẫn

hướng được xem như cơ cấu đáp ứng số bậc tự do hợp lý của bánh xe trong hệ thống treo Các yêu cầu của hệ thống treo:

- Đảm bảo bánh xe dịch chuyển thẳng đứng trong giới hạn hành trình cho phép củabánh xe mà không gây nên các chuyển vị theo các phương khác làm ảnh hưởng đến khảnăng chuyển động ổn định của xe

- Đảm bảo truyền được các lực dọc, lực ngang và mô men từ bánh xe lên thân xe

- Trọng lượng, kết cấu nhỏ, đáp ứng độ bền làm việc

Bộ phận dẫn hướng thường được xem xét theo phân loại cơ bản của hệ thống treo: phụthuộc, độc lập

4.4.3.2 Hệ thống treo độc lập

Bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo độc lập có các dạng cơ bản sau:

- Hệ thống treo đòn ngang: một đòn ngang, hai đòn ngang

- Hệ thống treo đòn dọc: đòn dọc không liên kết và đòn dọc có thanh liên kết

- Hệ thống treo đòn chéo

Hệ thống treo đòn dọc và đòn chéo thường được sử dụng trên cầu sau ô tô