Home / Ô Tô / Hệ thống treo ô tô: cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động

Hệ thống treo ô tô: cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động

/

Hệ thống di chuyển (hệ thống chạy) là một trong những hệ thống chính của gầm xe, với các thành phần chủ yếu gồm khung xe, hệ thống treo, bánh xe, cầu xe. 

hệ thống treo ô tô là gì

1. Hệ thống treo ô tô là gì?

Hệ thống treo ô tô (suspension system) là tên gọi chung của tất cả các bộ phận, chi tiết đảm nhận sự truyền lực, liên kết giữa khung xe và cầu xe (hoặc bánh xe). Hệ thống treo gồm các cơ cấu nối đàn hồi giữa khung xe và cầu xe nhằm giảm bớt hoặc dập tắt các chấn động (xóc) tạo ra do xe lăn bánh trên mặt đường gồ ghề. Nhờ có hệ thống treo mà các bánh xe có thể dao động nhún nhảy độc lập với khung xe. Do đó, va đập giữa bánh xe và mặt đường xóc bị hạn chế truyền lên khung xe, tạo sự thoải mái cho hành khách và kéo dài tuổi thọ của các cụm chi tiết lắp trên xe.

Thành phần hệ thống treo ô tô
Thành phần hệ thống treo ô tô

Hệ thống treo gồm các thành phần chính như bộ phận đàn hồi, bộ phận giảm chấn và cơ cấu dẫn hướng.

2. Phân loại hệ thống treo ô tô

Hệ thống treo của ô tô được phân chia thành 2 loại chính là hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập.

Phân loại hệ thống treo
Phân loại hệ thống treo

Hệ thống treo phụ thuộc: Trong hệ thống treo phụ thuộc, dầm cầu được chế tạo liền, do vậy dao động của hai bánh xe trên một cầu phụ thuộc vào nhau. Cơ cấu dẫn hướng, đàn hồi và giảm chấn đều là nhíp lá. Trong một số trường hợp, giảm chấn có thể là giảm chấn đòn hoặc giảm chấn ống.

Hệ thống treo độc lập: Trong trường hợp này, hệ thống treo độc lập với dầm cầu và giữa chúng liên hệ với nhau bằng khớp nối. Hai bánh xe trên một cầu chuyển động độc lập, không ảnh hưởng đến nhau. Bộ phận đàn hồi là lò xo trụ, cơ cấu dẫn hướng là các đòn ngang, bộ phận giảm chấn là giảm chấn ống lồng trong lò xo trụ. Mỗi bánh xe được lắp trên một càng đỡ riêng, gắn vào khung xe.

3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống treo độc lập của ô tô

3.1. Thành phần và đặc điểm của hệ thống treo độc lập

Hệ thống treo độc lập gồm các thành phần chính là lò xo trụ, các càng đỡ, thanh ổn định, bộ giảm chấn. Trong hệ thống treo độc lập, bánh mỗi bên dầm cầu được liên kết đàn hồi với khung xe một cách độc lập, nên hệ thống này có một số ưu điểm sau:

Hệ thống treo độc lập
Hệ thống treo độc lập

– Vì bánh xe bên trái và bánh xe bên phải chuyển động độc lập, không ảnh hưởng lẫn nhau, nên có thể giảm bớt rung lắc, chấn động của khung xe lúc xe chuyển động, đồng thời có thể giảm bớt rung lắc bánh xe dẫn hướng.

– Với hệ thống treo độc lập, khối lượng không được treo nhỏ, nhờ vậy làm giảm xóc, nảy, rung chấn đến từ mặt đường, bánh xe bám đường tốt, xe di chuyển êm dịu và ổn định. Khối lượng của thân xe được đỡ bởi các lò xo gọi là khối lượng được treo. Khối lượng của cầu xe và một số chi tiết khác không được đỡ bởi các lò xo gọi là khối lượng không được treo. Thông thường, người ta mong muốn khối lượng được treo lớn, còn khối lượng không được treo phải nhỏ. Khi đó va đập giảm và độ êm dịu tăng nếu xe chuyển động qua mặt đường gồ ghề. Ngược lại nếu khối lượng được treo nhỏ còn khối lượng không được treo lớn thì độ êm dịu của thân xe kém.

– Hệ thống treo độc lập thường dùng phối hợp với dầm cầu dạng rời. 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, nhờ vậy có thể làm giảm trọng tâm xe, làm cho xe chạy êm dịu.

3.2. Phân loại hệ thống treo độc lập

Hệ thống treo độc lập thường được phân chia thành 6 loại như sau: hệ thống treo độc lập hai đòn ngang, hệ thống treo độc lập đòn dọc, hệ thống treo độc lập đòn chéo, hệ thống treo độc lập MacPherson, hệ thống treo độc lập dạng nến và hệ thống treo độc lập đa liên kết.

Phân loại hệ thống treo độc lập
Phân loại hệ thống treo độc lập

3.3. Hệ thống treo độc lập MacPherson

3.3.1. Cấu tạo hệ thống treo độc lập MacPherson

Hệ thống treo trước của xe Corolla là hệ thống treo độc lập kiểu Macpherson. Nó gồm các thành phần chính là lò xo trụ, ống giảm chấn, thanh ổn định ngang, càng chữ A. Ống giảm chấn trong hệ thống treo MacPherson được lồng bên trong lò xo trụ tạo thành giá đỡ có tính đàn hồi. Đầu trên của nó được liên kết mềm với khung xe, đầu dưới được liên kết cứng với khớp cầu.

Thành phần của hệ thống treo độc lập MacPherson
Thành phần của hệ thống treo độc lập MacPherson

3.3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống treo độc lập MacPherson

Trong hệ thống treo độc lập MacPherson, lực tác động lên bánh xe phần lớn truyền đến tay đòn thông qua khớp cầu, phần còn lại sẽ truyền đến pít tông và cần đẩy pít tông của bộ giảm chấn.

Trụ quay đứng là trục mà trên đó bánh xe có thể xoay về phía phải hoặc trái. Trong hệ thống treo MacPherson, trụ quay đứng được xác định bằng cách vẽ một đường thẳng tưởng tượng đi qua tâm ổ bị đỡ trên của bộ giảm chấn và khớp cầu của đòn treo. Nhìn từ phía trước xe, trục này nghiêng vào phía trong. 

Hệ thống treo MacPherson không có trụ quay đứng cứng, cố định giống như một số hệ thống treo khác. Khi xe di chuyển trên mặt đường gồ ghề, thì bánh xe sẽ nảy lên nảy xuống, điểm đỡ dưới của bộ giảm chấn cũng dịch chuyển cùng với tay đòn, khiến cho trụ quay đứng thay đổi. Bánh xe cũng chuyển động cùng với trụ quay đứng.

Trụ quay đứng của hệ thống treo MacPherson
Trụ quay đứng của hệ thống treo MacPherson

3.4. Ống giảm chấn

3.4.1. Chức năng của ống giảm chấn

Khi bánh xe va đập với mặt đường khi chạy trên đường gồ ghề mấp mô, thì lò xo của hệ thống treo sẽ hấp thu những va đập này. Sau khi lò xo tiếp nhận va đập, nếu không tìm cách cưỡng bức, thì lò xo tiếp tục dao động cho đến khi tất cả năng lượng bị tiêu hao. 

Nếu như cần một khoảng thời gian dài để cho dao động này tắt hẳn, sẽ gây khó chịu cho người lái và hành khách. Bộ giảm chấn có tác dụng hấp thu năng lượng và dập tắt nhanh chóng dao động này, làm giảm chuyển động theo hướng thẳng đứng của xe và bánh xe khi xe va đập với mặt đường.

Bộ giảm chấn không những tạo nên sự thoải mái dễ chịu cho người ngồi trên xe, mà còn giúp cho bánh xe có tính dẫn hướng ổn định. Đầu phía trên bộ giảm chấn được gắn với khung xe, đầu phía dưới gắn với dầm cầu. Bộ giảm chấn thường được lồng vào bên trong lò xo giảm xóc.

Tất cả các giảm chấn đều có tác dụng 2 chiều. Điều này có nghĩa trong hành trình nén và hành trình trả đều có tác dụng giảm chấn. Thông thường tác dụng giảm chấn được tạo ra trong hành trình trả nhỏ hơn trong hành trình nén. Loại giảm chấn tác dụng 2 chiều có khả năng dập tắt nhanh chóng dao động của lò xo, cải thiện tính ổn định khi xe chạy.

Thành phần của ống giảm chấn
Thành phần của ống giảm chấn

3.4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ống giảm chấn 2 lớp vỏ

Cấu trúc của giảm chấn hai lớp vỏ. Bên trong vỏ (ống ngoài) có một xilanh (ống nén), và trong xilanh có một pít tông chuyển động lên xuống. Đầu dưới của cần pít tông có một van để tạo ra lực cản khi bộ giảm chấn giãn ra. 

Đáy xilanh có van đáy để tạo ra lực cản khi bộ giảm chấn bị nén lại. Bên trong xilanh được nạp chất lỏng hấp thụ chấn động. Buồng chứa chỉ được nạp đầy đến 2/3 thể tích, phần còn lại thì nạp không khí với áp suất khí quyển hoặc nạp khí áp suất thấp. Buồng chứa là nơi chứa chất lỏng đi vào và đi ra khỏi xilanh.

Trong kiểu buồng khí áp suất thấp, khí được nạp với áp suất thấp (3 – 6 kgf/cm). Phần trên của cần đẩy được bắt với khung xe, phía dưới bộ giảm chấn bắt chặt với dầm cầu. 

Phía trên xilanh có bộ phận bao kín và dẫn hướng cần đẩy. Khi bánh xe dao động, pít tông của bộ giảm chấn sẽ dịch chuyển lên xuống trong xilanh làm cho dầu trong xilanh bị nén đi từ khoang nọ sang khoang kia qua các van. Nhờ ma sát của các van này mà chấn rung được giảm.

Hành trình nén: bánh xe và khung xe tiến lại gần nhau, pittông chuyển động xuống dưới.

+ Tốc độ chuyển động của cần pít tông lớn: Khi pít tông chuyển động xuống, áp suất trong buồng A (phía dưới pít tông) sẽ tăng cao. Dầu sẽ đẩy mở van một chiều (của van pít tông) và chảy vào buồng B mà không bị sức cản nào đáng kể (không phát sinh lực giảm chấn). Đồng thời, một lượng dầu tương đương với thể tích choán chỗ của cần pít tông (khi nó đi vào trong xilanh) sẽ bị ép qua van lá (của van đáy) và chảy vào buồng chứa. Đây là lúc mà lực giảm chấn được tạo ra bởi sức cản dòng chảy.

+ Tốc độ chuyển động của cần pít tông nhỏ: Nếu tốc độ của cần pít tông rất thấp thì van một chiều (của van pít tông) và van lá (của van đáy) sẽ không mở vì áp suất trong buồng A nhỏ. Tuy nhiên, vì có các lỗ nhỏ trong van pít tông và van đáy nên dầu vẫn chảy vào buồng B và buồng chứa, vì vậy tạo ra một lực giảm chấn nhỏ.

Hành trình nén
Hành trình nén

Hành trình trả: Bánh xe và khung xe rời xa nhau, pít tông chuyển động lên trên.

+ Tốc độ chuyển động của cần pít tông lớn: Khi pít tông chuyển động lên, áp suất trong buồng B (phía trên pít tông) sẽ tăng cao. Dầu sẽ đẩy mở van lá (của van pít tông) và chảy vào buồng A. Vào lúc này, sức cản dòng chảy đóng vai trò lực giảm chấn. Vì cần pít tông chuyển động lên, một phần cần thoát ra khỏi xilanh nên thể tích choán chỗ của nó giảm xuống. Để bù vào khoảng hụt này, dầu từ buồng chứa sẽ chảy qua van một chiều và vào buồng A mà không bị sức cản đáng kể.

+ Tốc độ chuyển động của cần pít tông thấp: Khi cần pít tông chuyển động với tốc độ thấp, cả van lá và van một chiều đều vẫn đóng vì áp suất trong buồng B ở trên pít tông thấp. Vì vậy, dầu trong buồng B chảy qua các lỗ nhỏ trong van pít tông vào buồng A. Dầu trong buồng chứa cũng chảy qua lỗ nhỏ trong van đáy vào buồng A, vì vậy chỉ tạo ra một lực giảm chấn nhỏ.

Hành trình trả
Hành trình trả

4. Hệ thống treo phụ thuộc của ô tô

4.1. Ưu nhược điểm hệ thống treo phụ thuộc

Hệ thống treo phụ thuộc có những ưu điểm như:

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

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

– Vì có độ cứng vững cao nên khi xe đi 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 mà các bánh xe ít bị mòn.

Chính vì những lý do trên nên hệ thống treo phụ thuộc được sử dụng rộng rãi trong hệ thống treo trước và hệ thống treo sau của xe tải, xe chở hàng.

Tuy nhiên, nó có một số nhược điểm sau:

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

– Do chuyển động của bánh xe bên trái và bên phải có ảnh hưởng lẫn nhau nên dễ xuất hiện dao động và rung động.

Chính vì thế, trong ô tô, hệ thống treo phụ thuộc chỉ được sử dụng ở dầm cầu sau.

4.2. Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc

Hệ thống treo phụ thuộc
Hệ thống treo phụ thuộc

Trong hệ thống treo phụ thuộc, bánh xe hai bên được lắp vào dầm cầu liền. Bánh xe và dầm cầu đều được treo vào phía dưới khung xe qua bộ phận đàn hồi. Khi bánh xe một bên thay đổi vị trí tương đối so với khung xe vì lý do nào đó (chẳng hạn như xe di chuyển trên mặt đường gồ ghề), thì vị trí tương đối của bánh còn lại so với khung xe cũng thay đổi theo.

Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc, đặc biệt là cấu tạo của bộ phận dẫn hướng, sẽ có sự khác biệt do sử dụng bộ phận đàn hồi khác nhau, hơn nữa nhiều khi sự khác biệt này rất lớn. Khi sử dụng lò xo trụ hoặc đệm khí thì cần có một cơ cấu dẫn hướng phức tạp. 

Trong trường hợp sử dụng nhíp lá, do nhíp là vừa đảm nhận việc dẫn hướng, vừa có tác dụng giảm chấn nhất định, nên làm cho cấu trúc của hệ thống treo trở nên đơn giản rất nhiều. Vì thế, hệ thống treo phụ thuộc của các loại xe tải, xe chở hàng phần lớn sử dụng bộ phận đàn hồi là nhíp lá.

4.3. Phân loại hệ thống treo phụ thuộc

Dựa trên sử dụng bộ phận đàn hồi khác nhau, hệ thống treo phụ thuộc có thể được chia thành 3 loại: hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá, hệ thống treo phụ thuộc sử dụng lò xò trụ và hệ thống treo phụ thuộc sử dụng đệm khí.

Trong hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá, thì nhíp lá vừa có chức năng là một cơ cấu đàn hồi theo phương thẳng đứng, vừa có chức năng là cơ cấu dẫn hướng (truyền lực dọc, lực ngang và cả lực bên) đồng thời nó còn đảm nhận một phần làm chức năng giảm chấn (nhờ sự ma sát giữa các lá nhíp, ma sát trong các khớp cao su với nhau). Hay nói cách khác, nó thực hiện gần như toàn bộ chức năng của một hệ thống treo.

Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá
Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá

Trong hệ thống treo phụ thuộc sử dụng lò xo trụ, vì lý do lò xo trụ đóng vai trò cơ cấu đàn hồi, chỉ chịu tải trọng theo phương thẳng đứng, nên hệ thống treo cần phải có thêm cơ cấu dẫn hướng và bộ giảm chấn.

Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng lò xo trụ
Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng lò xo trụ

4.4. Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá

Nhíp là một dầm ghép gồm các lá thép mỏng có độ đàn hồi cao. Các lá thép có kích thước nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính hay gọi là lá nhíp gốc, hai đầu của lá nhíp chính được uốn thành hai tại dùng để nối với khung xe. 

Giữa bộ nhíp có lỗ dùng để bắt bu lông siết các lá nhíp lại với nhau, có quang nhíp để giữ các lá nhíp không bị xô lệch về hai bên. Các lá nhíp có thể dịch chuyển tương đối với nhau theo chiều dọc nhíp. Do đó, khi nhíp biến dạng sẽ sinh ra sự ma sát, làm giảm dao động khi xe chuyển động.

Thành phần hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá
Thành phần hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá

Khi làm việc, mặt trên của lá nhíp sẽ chịu kéo, còn mặt dưới chịu nén. Do tính chất của kim loại là chịu kéo kém, nên nhíp thường được thiết kế sao cho mặt cắt của nhíp có tiết diện để nâng cao đường trung hòa nhằm tăng tuổi thọ của các lá nhíp. 

Để bảo đảm trong quá trình làm việc, độ biến dạng đàn hồi của các lá nhíp không bị ảnh hưởng, khi ghép các lá nhíp lại với nhau phải dùng mỡ phấn chì để bôi hoặc qua các lần bảo dưỡng phải dùng dầu đặc để bôi trơn cho nhíp.

Ưu điểm: Nhíp có kết cấu đơn giản, chắc chắn và rẻ tiền, chế tạo và sửa chữa cũng đơn giản.

Nhược điểm: Trọng lượng lớn, thời gian phục vụ ngắn, đường đặc tuyến của nhíp là đường thẳng.

This div height required for enabling the sticky sidebar
error: Content is protected !!
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :