Cấu tạo và phân loại hệ thống treo ô tô

 Hệ thống treo liên kết thân xe với các bánh xe và thực hiện các chức năng sau đây:

 Trong lúc xe chạy, hệ thống này cùng với các lốp xe sẽ tiếp nhận và làm tắt các dao động, rung động và chấn động do mặt đường không bằng phẳng, để bảo vệ hành khách và hàng hóa, làm cho xe chạy ổn định hơn.

Truyền lực dẫn động và lực phanh do ma sát giữa lốp xe và mặt đường tạo ra đến khung xe và thân xe.

Đỡ thân xe trên các cầu xe và duy trì quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe.

Hệ thống bao gồm các bộ phận chủ yếu sau đây:

(1) Các lò xo

Làm trung hoà các chấn động từ mặt đường.

(2) Bộ giảm chấn

Làm cho xe chạy êm hơn bằng cách hạn chế các dao động tự do của lò xo.

(3) Thanh ổn định (dầm chốnglắc)

Ngăn cản sự lắc ngang của xe.

(4) Các thanh liên kết

Định vị các bộ phận nói trên và khống chế các chuyển động theo chiều dọc và ngang của bánh xe.

Sự dao động và độ êm khi chạy xe

1. Khối lượng được treo và khối lượng không được treo

Thân xe được đỡ bằng các lò-xo. Khối lượng của thân xe... đặt trên lò-xo được gọi là “khối lượng được treo” . Bánh xe, các cầu xe và các bộ phận khác của xe không được lò xo đỡ thì tạo thành “khối lượng không được treo”. Nói chung với khối lượng được treo càng lớn thì xe chạy càng êm, vì với khối lượng này lớn thì khả năng thân xe bị xóc nẩy lên càng thấp. Ngược lại, nếu khối lượng không được treo càng lớn thì càng dễ làm cho thân xe xóc nẩy lên. Sự dao động và xóc nẩy của các phần được treo, đặc biệt là thân xe, gây ảnh hưởng lớn đến độ êm của xe. 

Sự dao động và độ êm khi chạy xe

2. Sự dao động của khối lượng được treo

Dao động của khối lượng được treo có thể phân ra như sau:

(1) Sự lắc dọc

Lắc dọc là dao động lên xuống của đầu và đuôi xe so với trọng tâm của xe.

Xe bị lắc dọc khi chạy qua rãnh hoặc mô hoặc trên đường mấp mô, có nhiều ổ gà.

Xe có lò xo (nhíp) mềm dễ bị lắc dọc hơn xe có lò xo cứng.

(2) Sự lắc ngang

Khi xe chạy vòng hoặc chạy trên đường gồ ghề thì các lò xo của một bên xe giãn ra còn các lò-xo ở phía bên kia thì co lại, làm cho xe lắc lư theo chiều ngang.

(3) Sự nhún

Chuyển động lên xuống của toàn bộ thân xe khi xe chạy tốc độ cao trên đường gợn sóng.

Xe có lò xo (nhíp) mềm dễ bị dập dình hơn. 

(4) Sự xoay đứng

Đảo hướng là chuyển động của đường tâm dọc của xe sang bên trái và phải so với trọng tâm xe. Khi xe bị lắc dọc thì cũng dễ bị đảo hướng. 

Sự dao động và độ êm khi chạy xe

3. Sự dao động của khối lượng không được treo

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

(1) Sự dịch đứng

Sự dịch đứng là chuyển động lên xuống của bánh xe, thường xuất hiện khi xe chạy với tốc độ trung bình và cao trên đường gợn sóng.

(2) Sự xoay dọc

Sự xoay dọc là dao động lên xuống theo chiều ngược nhau của bánh xe bên phải và bên trái, làm cho bánh xe nhảy lên, bỏ bám mặt đường. Hiện tượng này thường dễ xảy ra đối với xe có hệ thống treo phụ thuộc.

(3) Sự uốn

Là hiện tượng xảy ra khi mômen tăng tốc hoặc mômen phanh tác động lên nhíp, có xu hướng làm quay nhíp quanh trục bánh xe.

Dao động uốn này có ảnh hưởng làm xe chạy không êm.

GỢI Ý:

Biện pháp ngăn ngừa hiện tượng cuộn: 

 Nhíp không đối xứng 

Có thể làm giảm hiện tượng uốn bằng cách đặt cầu sau hơi lệch lên phía trước so với tâm của nhíp. Cách đặt như thế cũng làm giảm chuyển động lên xuống của thân xe khi tăng, giảm tốc độ.

 Vị trí lắp bộ giảm chấn

Có thể làm giảm sự uốn bằng cách lắp các bộ giảm chấn cách xa tâm uốn và đặt nghiêng chúng. Tức là lắp một bộ giảm chấn ở phía trước và một ở phía sau cầu xe. 

Phân loại hệ thống treo và đặc tính

1. Khái quát

Hệ thống treo có thể chia ra thành hai loại theo kết cấu của chúng.

(1) Hệ thống treo phụ thuộc

Cả hai bánh xe được đỡ bằng một hộp cầu xe hoặc dầm cầu xe. Vì thế cả hai bánh cùng chuyển động với nhau. Loại hệ thống treo này có những đặc tính sau: 

 Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết, vì thế dễ bảo dưỡng.

 Có độ cứng vững để chịu được tải nặng.

 Khi xe vào 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 lốp xe ít bị mòn.

 Do phần khối lượng không được treo lớn nên độ êm của xe kém.

 Vì chuyển động của bánh xe phải và trái có ảnh hưởng lẫn nhau nên dễ xuất hiện dao động và rung động 

(2) Hệ thống treo độc lập

Mỗi bánh xe được lắp trên một tay đỡ riêng, gắn vào thân xe. Vì vậy bánh xe bên trái và bên phải chuyển động độc lập với nhau. Loại hệ thống treo độc lập này có những đặc tính 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 lòxo 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.

 Cấu tạo khá phức tạp.

 Khoảng cách và định vị của bánh xe bị thay đổi cùng với chuyển động lên xuống của bánh xe.

 Nhiều kiểu xe có trang bị thanh ổn định để giảm hiện tượng xoay đứng khi xe quay vòng và tăng độ êm của xe. 

Có nhiều kiểu hệ thống treo phụ thuôc khác nhau.

Phần này chỉ giải thích các kiểu treo phụ thuộc hiện đang sử dụng cho xe Toyota và các đặc tính của chúng.

(1) Kiểu đòn kéo có dầm xoắn

Kiểu này được sử dụng chủ yếu cho hệ thống treo sau của các xe có động cơ đặt phía trước và dẫn động bằng bánh trước (FF). Kết cấu của nó bao gồm một đòn treo và một thanh ổn định được hàn với dầm chịu xoắn (một số kiểu xe không có thanh ổn định).

Nhờ có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ nên có thể giảm được khối lượng không được treo, tăng độ êm cho xe. Ngoài ra nó còn cho phép tăng khoảng không gian của khoang hành lý.

Khi có hiện tượng xoay đứng do chạy vào đường vòng hoặc trên đường mấp mô, thanh ổn định sẽ bị xoắn cùng với dầm trục. Nhờ thế hiện tượng xoay đứng được giảm xuống, giúp cho xe chạy ổn định hơn.

Khi kích xe lên, không được đặt kích hoặc các bộ phận tương tự vào phần dầm xoắn. 

(2) Kiểu nhíp song song

Kiểu nhíp này được dùng cho hệ thống treo trước của các xe tải và xe buýt v.v… và cho hệ thống treo sau của các xe thương mại.

Đặc tính: 

 Cấu tạo đơn giản nhưng khá vững chắc.

 Khó sử dụng các lò xo rất mềm nên xe chạy không thật êm. 

(3) Kiểu đòn dẫn/đòn kéo có thanh giằng ngang

Kiểu này được sử dụng cho hệ thống treo trước và sau của các xe Land Cruiser, xe tải, ..

Đặc tính: 

 Xe chạy êm

 Độ cứng vững cao. 

(4) Kiểu 4 thanh liên kết

Kiểu này được sử dụng cho hệ thống treo sau. Kiểu này giúp cho xe chạy êm nhất trong các kiểu hệ thống treo phụ thuộc. 

Có nhiều kiểu hệ thống treo độc lập khác nhau.

(1) Kiểu thanh giằng MacPherson

Đây là hệ thống treo độc lập được sử dụng rộng rãi nhất cho hệ thống treo trước của các xe cỡ nhỏ và vừa.

Kiểu này cũng được sử dụng cho hệ thống treo sau của các xe FF.

Đặc tính: 

 Cấu tạo của hệ thống treo này khá đơn giản.

 Vì có ít chi tiết, nhẹ nên giảm được phần khối lượng không được treo.

 Nhờ có khoảng chiếm chỗ của hệ thống treo nhỏ nên khoảng sử dụng trong khoang động cơ tăng lên.

 Nhờ có khoảng cách lớn giữa các điểm đỡ của hệ thống treo nên ít gặp phiền phức về căn chỉnh góc đặt bánh trước do lắp ghép không đúng hoặc do sai sót trong chế tạo các chi tiết. Vì vậy, ngoại trừ độ chụm (của hai bánh xe trước) việc điều chỉnh góc đặt bánh xe thường là không cần thiết. 

(2) Kiểu hình thang với chạc kép

Kiểu này được sử dụng rộng rãi cho hệ thống treo trước của các xe tải cỡ nhỏ và cho hệ thống treo trước và sau của các xe du lịch.

Đặc tính: 

 Trong các kiểu treo này, các bánh xe được liên kết với thân xe thông qua các đòn treo dưới và trên. Dạng hình học của hệ thống treo có thể được thiết kế tuỳ theo chiều dài của các đòn treo trên và dưới cũng như góc nghiêng của chúng.

Ví dụ, nếu các đòn treo song song với nhau và dài như nhau thì khoảng cách bánh xe và góc camber lốp-mặt đường (độ quặp của bánh xe) sẽ thay đổi. Kết quả là không thể có được tính năng quay vòng tốt. Ngoài ra, sự thay đổi khoảng cách bánh xe sẽ làm cho lốp xe chóng mòn.

Để giải quyết vấn đề này người ta thường chọn một kiểu thiết kế trong đó đòn treo trên ngắn hơn đoèn treo dưới sao cho khoảng cách bánh xe và độ quặp của bánh xe ít dao động. 

THAM KHẢO:

 Kiểu chạc xiên

Kiểu này được sử dụng cho hệ thống treo sau của một số kiểu xe.

Với kiểu hệ thống treo này, lượng thay đổi góc chụm và góc quặp của bánh xe (do chuyển động lên xuống của bánh xe) có thể được điều chỉnh trong giai đoạn thiết kế nhằm xác định đặc tính vận hành của xe.