TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE Ô TÔ
Giới thiệu hệ thống treo trên xe du lịch
1.1.1 Hệ thống treo Macpherson trên xe du lịch
Hình 1.1 Tổng quan về hệ thống treo trên xe du lịch
Hệ thống treo của ô tô, bao gồm ô tô du lịch, ô tô buýt và ô tô tải, là một cấu trúc liên kết đàn hồi giữa các cầu xe và khung xe Hệ thống này thường bao gồm ba phần chính: cơ cấu liên kết đàn hồi giúp ngăn chặn va chạm giữa cầu xe và khung xe khi di chuyển; cơ cấu truyền lực, bao gồm chốt, trục và thanh đòn, giúp truyền lực từ bánh xe lên khung xe, đảm bảo sự ổn định khi xe di chuyển với tốc độ cao; và cơ cấu giảm chấn, có nhiệm vụ dập tắt dao động của bánh xe, đặc biệt khi di chuyển trên bề mặt đường gồ ghề.
Hệ thống treo đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ êm ái khi xe di chuyển ở tốc độ cao, giúp các bánh xe, đặc biệt là hai bánh dẫn hướng của cầu trước, luôn tiếp xúc với mặt đường Dựa trên chức năng này, hệ thống treo được chia thành hai loại chính: hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc.
Hệ thống treo độc lập có cấu trúc dầm cầu trước không liền khối, bao gồm nhiều bộ phận lắp ghép, cho phép các bánh xe dẫn hướng dao động độc lập nhờ vào lò xo hình trụ Thường sử dụng loại giảm xóc ống thủy lực kết hợp với lò xo, trong khi các xe du lịch cao cấp có thể trang bị giảm xóc khí nén hoặc thủy khí Ngược lại, hệ thống treo phụ thuộc với dầm cầu trước liền khối khiến các bánh xe chịu cùng một dao động, dẫn đến hiện tượng bánh xe bị hẫng và mất ổn định khi di chuyển trên đường xấu.
1.1.2 Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống treo
Hệ thống treo là một liên kết đàn hồi giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định và thoải mái khi di chuyển Các chức năng chính của hệ thống treo bao gồm việc hấp thụ sốc, duy trì độ bám đường và cải thiện hiệu suất lái xe.
- Đỡ thân xe lên trên cầu xe, cho phép bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng với vỏ xe hoặc khung xe
- Hạn chế những chuyển động không mong muốn khác của bánh xe như: chuyển động lắc ngang hay lắc dọc của bánh xe.
- Hấp thụ và dập tắt những dao động, rung động, va đập từ mặt đường truyền lên đảm bảo tính êm dịu của xe.
Hệ thống treo đóng vai trò quan trọng trong việc truyền lực và momen giữa các bánh xe và khung xe Nó bao gồm các lực thẳng đứng như tải trọng xe và phản lực từ mặt đường, lực dọc như lực kéo, lực phanh và lực đẩy, cùng với lực ngang như lực ly tâm và phản lực ngang Ngoài ra, hệ thống treo cũng xử lý momen chủ động và momen phanh, giúp đảm bảo sự ổn định và an toàn cho xe trong quá trình vận hành.
Hệ thống treo cần được thiết kế phù hợp với điều kiện sử dụng và tính năng kỹ thuật của xe, cho phép bánh xe di chuyển trong giới hạn hợp lý Mục tiêu chính của hệ thống treo là giảm rung lắc theo phương thẳng đứng mà không làm ảnh hưởng đến các mối quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe Đồng thời, hệ thống này phải đảm bảo không tạo ra tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung và thân vỏ, đồng thời có độ tin cậy cao, độ bền tốt và không gặp hư hỏng bất thường.
Hệ thống treo trên ô tô có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau Dựa vào các tiêu chí khác nhau, chúng ta có thể chia hệ thống treo thành nhiều loại khác nhau.
Dựa vào bộ phận dẫn hướng ta chia thành:
- Hệ thống treo phụ thuộc vào cầu liền (loại riêng và loại thăng bằng);
- Loại độc lập (1 đòn hoặc 2 đòn,…).
Dựa theo loại của bộ phận đàn hồi ta có thể chia ra:
- Bộ phận đàn hồi bằng kim loại: nhíp lá, lò xo, hanh xoắn;
- Bộ phận đàn hồi bằng khí nén: loại bọc bằng cao su- sợi, màng hoặc loại ống;
- Bộ phận đàn hồi bằng thủy lực: loại ống;
- Bộ phận đàn hồi bằng cao su.
Dựa theo phương pháp dập tắt dao động (giảm chấn ) ta có thể chia ra:
- Giảm chấn thủy lực: tác động một chiều và hai chiều;
- Giảm chấn ma sát cơ: có thể là ma sát trong bộ phận đàn hồi hoặc trong bộ phận dẫn hướng.
Dựa theo phương pháp điều khiển ta có thể chia ra:
- Hệ thống treo bị động (không có điều khiển);
- Hệ thống treo chủ động (có điều khiển);
- Hệ thống treo bán chủ động (sự kết hợp giữa 2 loại trên).
1.2.2.3 Yêu cầu của hệ thống treo
Hệ thống treo có thiết kế và các bộ phận khác nhau tùy thuộc vào công nghệ sử dụng, nhưng mục đích chính của nó vẫn không thay đổi.
Mang được sức nặng của xe trong mọi điều kiện địa hình;
Đảm bảo sự tiếp xúc của 4 bánh xe với mặt đường trong hầu hết trường hợp (tăng khả năng kiểm soát);
Đảm bảo sự ổn định và linh hoạt của xe khi chuyển hướng, vào cua, tăng tốc và giảm tốc là yếu tố quan trọng, giúp tạo cảm giác lái chân thật và nâng cao độ an toàn cho người điều khiển.
Giảm thiểu tác động của bề mặt địa hình lên phần thân trên của xe là rất quan trọng để đảm bảo sự thoải mái cho người ngồi trong khoang lái, giúp giảm xóc hiệu quả.
Đảm bảo các điều kiện an toàn tối thiểu trong va chạm;
Trước khi tiến hành nghiên cứu và phát triển cho đến khi sản xuất, các hãng xe cần xác định các tiêu chí ưu tiên cho hệ thống treo, từ đó lựa chọn công nghệ kỹ thuật phù hợp.
Tiêu chí 1: Ưu tiên trải nghiệm của xe, khả năng kiểm soát xe, sự thoải mái, tiếng ồn/độ rung lắc của hệ thống treo, v.v
Tiêu chí 2: Dựa trên thiết kế tổng của xe, kết cấu tổng thể của xe, không gian chiếm dụng của hệ thống treo, v.v
Tiêu chí 3: Ưu tiên giá thành, chi phí sản xuất
Tiêu chí 4: Về trọng lượng xe
Một khi đã lựa chọn được tiêu chí của hệ thống treo, qua đó lựa chọn được công nghệ phù hợp nhất với yêu cầu
1.1.3 Cấu trúc chung và các bộ phận của hệ thống treo
Hình 1.2 Cấu trúc chung của hệ thống treo
Hệ thống treo của xe được lắp đặt trên cầu trước và cầu sau, đóng vai trò quan trọng trong khung gầm xe bên cạnh các hệ thống khác.
- Hệ thống khung: có nhiệm vụ đỡ trọng lượng của thân xe Hệ thống khung này sau đó lại được đỡ bởi hệ thống treo;
- Hệ thống lái: có nhiệm vụ chuyển tải thao tác của người lái trên vô-lăng xuống 2 bánh điều hướng phía trước;
Hệ thống bánh xe bao gồm 4 bánh xe, trong đó hệ thống treo giữ vai trò quan trọng, kết nối bánh xe với khung gầm của xe Ở dạng cơ bản nhất, hệ thống treo được cấu thành từ 2 bộ phận chính.
Hình 1.3 Bộ phận giảm chấn kiểu lò xo
Lò xo có nhiều kiểu khác nhau, bao gồm lò xo xoắn ốc thông thường, lò xo với các thanh kim loại xếp chồng và lò xo dạng tuýp sử dụng lực xoắn Về mặt vật lý, lò xo giúp bánh xe di chuyển lên xuống theo địa hình và tích trữ năng lượng từ chuyển động của thân xe, như sự biến đổi địa hình và thay đổi tốc độ Năng lượng này được lưu trữ dưới dạng lực đàn hồi, cho phép lò xo co giãn cho đến khi năng lượng được tiêu hao hoàn toàn.
Giảm xóc là bộ phận quan trọng không kém lò xo trong hệ thống treo của xe Nếu chỉ có lò xo, xe sẽ lắc lư, gây cảm giác khó chịu cho người ngồi Giảm xóc có nhiệm vụ hấp thụ năng lượng từ lò xo và tiêu hao nó dưới dạng lực ma sát, giúp giảm thiểu tác động từ bề mặt địa hình đến thân xe và khoang lái Hơn nữa, nó còn duy trì hiệu quả giảm xóc trong các điều kiện đường khác nhau, đảm bảo bánh xe luôn bám sát mặt đường.
Ưu nhược điểm của hệ thống treo độc lập
Hệ thống treo độc lập là loại hệ thống treo đặc trưng bởi dầm cầu cắt, cho phép các bánh xe di chuyển độc lập Hệ thống này mang lại nhiều ưu điểm nổi bật.
+ Cho phép tăng độ võng tỉnh, độ võng động, do đó tăng độ êm dịu chuyển động của xe ;
+ Cho phép giảm dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng momen con quay;
+ Tăng khả năng bám đường, cho nên tăng được tính ổn định và điều khiển.
Nhược điểm chính của hệ thống treo độc lập là hiện tượng bánh xe lắc ngang so với mặt đường, dẫn đến độ chụm của xe dễ bị lệch Do đó, chủ xe cần thường xuyên kiểm tra góc đặt bánh xe để đảm bảo hiệu suất lái xe tốt nhất.
Hệ thống treo độc lập, với những ưu điểm nổi bật về sự tiện lợi, độ ổn định và êm ái, được sử dụng phổ biến trên nhiều loại xe Chính vì vậy, tôi đã chọn hệ thống treo Macpherson trên xe Camry làm đề tài nghiên cứu của mình.
Kết luận chương 1
Cùng với sự tiến bộ của công nghệ, ngành ô tô ngày càng phát triển, đòi hỏi hệ thống treo phải êm ái, tối ưu về diện tích và tăng cường tính ổn định Hệ thống treo cần đảm bảo cho xe hoạt động mượt mà, không gây tiếng ồn khó chịu và giảm thiểu dao động tới khoang hành khách Sự phát triển của hệ thống treo đã nhanh chóng đáp ứng nhu cầu này, trong đó hệ thống treo Macpherson được ứng dụng rộng rãi trên hầu hết các thương hiệu xe như Toyota, Hyundai và Honda.
Hệ thống treo Macpherson trên xe Toyota Camry 2010 kết hợp với các hệ thống khác để đảm bảo hoạt động ổn định cho xe Nhiệm vụ chính của nó là mang lại sự thoải mái và êm ái cho người sử dụng, đồng thời triệt tiêu nhanh chóng các dao động không cần thiết Bài viết sẽ tiếp tục trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống này.
SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TREO TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2010
Tổng quan về hệ thống treo trên xe Toyota Camry
2.1.1 Bảng thông số kỹ thuật của xe Toyota Camry 2010
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Camry
Hộp số 5 số tự động
Kích thước tổng thể ( Dài x rộng x cao) mm 4.825 x 1.820 x
Chiều dài cơ sở mm 2.775
Chiều rộng cơ sở Trước/sau mm 1.575 / 1.565 Động cơ
Mô men xoắn tối đa
Hệ thống treo Trước McPherson với thanh xoắn và thanh cân bằng
Sau Đòn kép với thanh xoắn và thanh cân bằng
Hệ thống phanh Trước Đĩa thông gió 16inch
Dung tích bình nhiên liệu lít 70
Vỏ và mâm xe 215/60R16, mâm đúc
2.1.2 Sơ đồ và cấu tạo hệ thống treo MacPherson
Hình 2.1 Hệ thống treo loại Macpherson
1 Mặt bích gắn với thân xe 2 Đầu cố định trên lò xo 3 Bộ giảm xóc
4 Lò xo 5 Đầu cố định dưới lò xo 6 Trục nối khung xe
Hệ thống treo Macpherson được ưa chuộng cho các dòng xe sedan nhờ vào những ưu điểm vượt trội mà nó mang lại Chính vì lý do này, nhiều hãng xe nổi tiếng như Toyota, Honda và Kia đã áp dụng hệ thống treo này trên các mẫu xe của họ, chẳng hạn như Toyota Camry, Honda Accord và Kia Optima.
Hệ thống treo MacPherson đã phát triển mạnh mẽ cùng với sự phổ biến của khung xe liên khối (unibody) Thiết kế mới thay thế thanh đòn bằng lò xo và ống nhún, kết nối với khung xe qua đệm cao su Thanh đòn hình tam giác với hai điểm tỳ được sử dụng thay cho thanh ống ngang, trong khi lò xo được đặt lệch và nghiêng vào phía trong Những cải tiến này giúp giảm ma sát và độ mài mòn trong ống Vào những năm 80, nhiều mẫu xe sử dụng hệ thống treo MacPherson đã chứng minh khả năng vượt trội của nó.
Hệ treo bao gồm các thành phần chính như đòn ngang dưới và giảm chấn được lắp đặt theo phương thẳng đứng Giảm chấn hoạt động như trụ xoay đứng, với một đầu kết nối với đòn ngang và đầu còn lại gắn vào khung xe Bánh xe được liên kết chặt chẽ với vỏ giảm chấn, trong khi lò xo được lồng giữa vỏ giảm chấn và trục giảm chấn.
2.1.3 Sơ đồ và cấu tạo giảm chấn thủy lực trên xe Toyota Camry
Lớp vỏ trong của giảm chấn là xi lanh, bên trong xi lanh có piston. Piston được bắt chặt với cần đẩy Bộ giảm chấn có hai cụm van:
- Cụm van trên piston gồm van thoát phía trên và van hút phía dưới Các van này đóng, mở các lỗ dầu trên đầu piston;
Cụm van lắp dưới xi lanh bao gồm van bù, van hút, van thoát và lò xo, có chức năng điều chỉnh việc đóng mở các lỗ trên đế của cụm van.
Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo giảm chấn
Phần trên của cần đẩy được kết nối với khung xe, trong khi vỏ ngoài của bộ giảm chấn được gắn chặt với dầm cầu Bộ phận bao kín và dẫn hướng cần đẩy nằm ở phía trên xi lanh Bộ giảm chấn bao gồm ba buồng chứa dầu: buồng A nằm phía trên piston, buồng B ở dưới piston, và buồng C là không gian giữa vỏ và xi lanh trong.
- Giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc ở cả hai hành trình, trọng lượng nhẹ.
- Khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tượng không khí lẫn vào chất lỏng để giảm hiệu quả của giảm chấn;
Các loại giảm chấn hiện nay khác nhau chủ yếu ở kết cấu van trả và van nén, cụm bao kín, cũng như đường kính và hành trình làm việc Trên xe, vị trí lắp đặt cho phép nghiêng tối đa 45 độ so với phương thẳng đứng.
2.2 Hệ thống treo trước trên xe Toyota Camry
Hình 2.3 Hệ thống treo trước trên xe Toyota Camry
Hệ thống treo trước của Toyota Camry 2010 là hệ thống treo độc lập dạng một càng A, bao gồm phuộc giảm chấn và rotuyn cân bằng Mặt bích của giảm chấn được gắn trực tiếp vào thân xe, trong khi đầu còn lại kết nối với moay ơ và rotuyn cân bằng Nhờ cấu trúc độc lập, hệ thống treo này giúp xe có độ êm dịu vượt trội khi di chuyển qua ổ gà hoặc gờ giảm tốc, cho phép hai bánh xe hoạt động riêng biệt và thích ứng tốt với mặt đường gồ ghề, từ đó trở thành lựa chọn phổ biến cho dòng xe du lịch.
Hệ thống treo sau trên xe Toyota Camry
Hình 2.4 Hệ thống treo 2 càng chữ A
Hệ thống treo sau của xe Toyota Camry được trang bị hệ thống treo độc lập với thanh đòn chữ A kép, mang lại sự ổn định và thoải mái cho người lái Mặc dù thanh xoắn thường được áp dụng cho một số ô tô du lịch và xe con nhờ cấu trúc đơn giản, nhưng việc lắp đặt thanh xoắn có thể gặp khó khăn do chiều dài lớn của nó.
Thanh bằng thép lò xo có tính đàn hồi xoắn, giúp giảm thiểu sự lắc của xe Một đầu của thanh xoắn được gắn cố định vào khung, trong khi đầu còn lại kết nối với cấu trúc chịu tải xoắn Ngoài ra, thanh xoắn còn có thể được sử dụng như một thanh ổn định.
- Chiếm ít không gian, ít phải chăm sóc;
- Đơn giản, gọn, dễ chế tạo;
- Có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe;
- Khả năng hấp thụ dao động từ mặt đường rất tốt, giúp người sử dụng cảm thấy êm ái khi sử dụng;
Trên xe con bộ phận đàn hồi thanh xoắn được sử dụng phổ biến chỉ sau lò xo xoắn ốc.
- Chịu được tải trọng nhỏ.
Hình 2.5 Hệ thống treo dạng thanh xoắn
Hệ thống treo sau dạng thanh xoắn của xe mang lại sự ổn định khi vào cua và khi di chuyển qua ổ gà trên đường Ngoài ra, nó còn giúp xe vững chãi và thích nghi tốt với nhiều loại địa hình khác nhau.
Nguyên lí hoạt động của hệ thống treo dạng Macpherson
Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lí hệ thống treo Macpherson
1 Đòn nối; 2 Khớp trụ nối đòn dưới với khung xe; 3 Đòn cân bằng; 4 Ống giảm chấn; 5 Khung liên kết với các đòn của hệ thống treo; 6 Đòn dưới; 7.
Lò xo; 8 Mặt bích đê lắp với khung xe; 9 Khớp nối cố định giữa đòn dưới của hệ thống treo;10 Khớp B.
Bao gồm một đòn ngang dưới và giảm chấn được đặt theo phương đứng, với một đầu gối lên khối cầu B và đầu còn lại kết nối với khung ô tô Trục bánh xe được liên kết chắc chắn với vỏ giảm chấn và trục giảm chấn.
Thiết kế giảm xóc mới đã loại bỏ thanh đòn trên trong sơ đồ cũ, thay thế bằng lò xo và ống nhún gắn với khung xe qua đệm cao su Việc đơn giản hóa cấu trúc bằng cách loại bỏ nhiều chi tiết không cần thiết đã được các nhà sản xuất đánh giá cao Hệ thống treo cũ, với 4 điểm gắn kết và 2 thanh đòn tam giác song song liên kết qua thanh nối, gây khó khăn trong quá trình lắp ráp hàng loạt.
Hệ thống treo MacPherson, do kỹ sư ôtô người Scotland phát minh, được thiết kế đơn giản hóa công nghệ lắp ráp hệ thống treo độc lập cho bánh trước, lần đầu tiên xuất hiện trên mẫu xe Ford Consul và Ford Zephyr vào năm 1950 Hệ thống này gắn chỉ trên hai điểm, với ống nhún làm phần dẫn hướng và một thanh đòn ngang dưới gắn với trục bánh xe, giúp giảm ma sát và độ mài mòn Mặc dù thiết kế này nhạy cảm với độ cân bằng của bánh xe và có thể gây ra rung và ồn, nhưng nó vẫn được áp dụng rộng rãi do tạo thêm không gian cho khoang động cơ của xe dẫn động cầu trước Sự kết hợp tay đòn ổn định ngang giúp cải thiện hiệu suất, mặc dù khi bộ nhún dao động, điểm tiếp xúc giữa lốp xe và mặt đường có thể bị ảnh hưởng, dẫn đến quỹ đạo chuyển động không ổn định.
Hệ thống treo Macpherson vẫn tồn tại nhược điểm "bẩm sinh" là hiện tượng bánh xe lắc ngang so với mặt đường và góc chụm không ổn định Đến nay, các chuyên gia trong ngành ô tô vẫn đang nỗ lực nghiên cứu và cải tiến để khắc phục những vấn đề này.
Kết luận chương 2
Khoa học kỹ thuật đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong ngành ô tô, nơi các kỹ sư không ngừng cải tiến công nghệ Toyota Camry, với hệ thống treo độc lập Macpherson, mang lại khả năng ổn định và êm ái vượt trội, lý giải vì sao dòng xe này được ưa chuộng tại Việt Nam Hệ thống treo Macpherson là một cấu trúc phức tạp với nhiều thành phần quan trọng, và chương số 3 sẽ làm rõ vai trò của từng bộ phận trong hệ thống này.
ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG TREO TRÊN
Bộ phận giảm chấn
Toyota Camry được trang bị hệ thống treo Macpherson với giảm chấn thủy lực cho cả hệ thống treo trước và sau Điểm khác biệt nằm ở kết cấu của càng A, với hệ thống treo trước sử dụng một càng A và hệ thống treo sau sử dụng hai càng A Giảm chấn có vai trò quan trọng trong việc dập tắt dao động của bánh xe và thân xe, giúp bánh xe bám đường tốt hơn, giảm rung lắc mạnh và nâng cao tính êm dịu, ổn định cho xe.
3.1.1 Nguyên lí hoạt động của giảm chấn
Hình 3.2 Nguyên lí hoạt động của phuộc giảm chấn
Khi piston di chuyển vào trong, nó nén và khi nảy ra, piston di chuyển ra ngoài Để giảm chấn hiệu quả, cần có kháng lực theo cả hai hướng, điều này được thực hiện thông qua dầu và các van đĩa gắn với piston và đế của ống bên trong Dầu tràn vào ống trong, bao quanh mặt ngoài của ống, tạo ra một khoảng tự do giữa ống trong và ống ngoài.
Khi cần piston di chuyển xuống, nó tạo ra sự sụt áp trong khoang A phía trên piston, trong khi thể tích khoang B phía dưới giảm, dẫn đến áp lực chất lỏng tăng Điều này khiến van nạp của piston mở ra, cho phép chất lỏng chảy vào khoang A Tuy nhiên, khi cần piston di chuyển vào khoang A, nó chiếm chỗ của chất lỏng tương ứng với thể tích của cần, làm cho dầu trong khoang B không thể chảy hết sang khoang A Chất lỏng bị chiếm chỗ sẽ được đẩy qua van đáy của khoang C.
Khi piston nảy lại hoặc dãn ra, nó làm giảm thể tích khoang A, dẫn đến tăng áp suất trong khoang này và khiến dầu chảy qua van vào khoang B Khi piston được rút ra khỏi khoang B, thể tích khoang này tăng đáng kể, nhưng lượng chất lỏng chảy từ khoang A không đủ để lấp đầy Áp suất trong khoang B giảm xuống dưới áp suất bên ngoài, làm cho van ở đế mở ra Dầu từ bên ngoài chảy vào khoang B, lấp đầy ống trong Các van điều khiển lực cần thiết để đẩy chất lỏng qua chúng dựa trên vận tốc của piston, cho phép điều chỉnh kháng lực thấp khi piston di chuyển chậm và kháng lực cao khi vận tốc lớn.
Chuyển động của piston liên tục đẩy dầu qua các van, làm tăng nhiệt độ do dầu hấp thụ năng lượng từ lò xo Nhiệt lượng này được truyền ra ngoài qua ống, nhưng khi dầu nóng lên, nó có xu hướng ngậm khí Sự sục khí xảy ra khi dầu di chuyển nhanh qua các đường dẫn trong van, tạo ra bọt khí nhỏ Dầu lẫn bọt khí sẽ bị nén, dẫn đến việc không thể tạo ra lực giảm chấn hiệu quả như khi không có khí Kết quả là hiệu suất giảm chấn sẽ giảm đáng kể.
3.1.2 Nguyên lí của hệ thống treo bằng thanh xoắn
Nguyên lý của hệ thống treo phụ thuộc vào việc lắp đặt toàn bộ hệ thống treo trước trên giá treo, giúp thuận tiện cho quá trình lắp ráp Các đòn ngang được kết nối với giá treo qua các khớp trụ nghiêng vào trong xe Lò xo được trang bị ụ cao su để hạn chế hành trình, trong khi giảm chấn được đặt trên đòn ngang trên nhằm giảm tải cho đòn ngang dưới Thanh ổn định được lắp đặt ở phía trước cầu xe và kết nối với hệ thống treo thông qua các đòn thẳng đứng và đệm cao su, giúp giảm ma sát tại đầu thanh ổn định và cho phép đầu ngoài của thanh di chuyển tự do.
Khi xe di chuyển trên mặt đường không bằng phẳng, khung xe sẽ dao động theo phương thẳng đứng Tuy nhiên, nhờ vào hệ thống giảm chấn và bộ phận đàn hồi như lò xo, những dao động này sẽ được dập tắt nhanh chóng thông qua quá trình chuyển hóa năng lượng từ cơ năng thành nhiệt năng.
Bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo
Bộ phận dẫn hướng, hay còn gọi là thanh ổn định, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống treo của ô tô Với chức năng chính là đảm bảo sự ổn định và hiệu suất hoạt động của hệ thống treo, bộ phận này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành và an toàn của xe.
Có 2 kiểu dẫn hướng chính:
- Dùng nhíp đối với xe tải
- Dùng cơ cấu tay đòn với xe con
Hình 3.4 bộ phận dẫn hướng trên xe
Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng là một hệ thống quan trọng trong việc tiếp nhận và truyền lực giữa bánh xe và khung xe, phổ biến trên ô tô du lịch, xe tải nhỏ và SUV Hệ thống này bao gồm một bánh răng kết nối với ống kim loại và một thanh răng gắn trên ống kim loại, cùng với một thanh nối ở hai đầu mút của thanh răng Khi người lái xoay vành lái, bánh răng tròn gắn với trục lái sẽ quay, từ đó tạo ra chuyển động cho thanh răng.
Cặp bánh răng - thanh răng có hai nhiệm vụ chính: chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển động thẳng cần thiết để điều khiển hướng bánh xe Nó cũng cung cấp sự giảm tăng lực, giúp việc điều hướng bánh xe trở nên dễ dàng và chính xác hơn.
Các ô tô hạng nhẹ và thể thao thường có tỷ số truyền của hộp tay lái thấp hơn so với xe lớn và xe tải hạng nặng, giúp tay lái phản ứng nhanh hơn Điều này có lợi cho xe đua, vì người lái không cần xoay nhiều vành tay lái khi vào cua gấp Các ô tô nhỏ nhẹ chỉ cần hộp tay lái có tỷ số thấp, trong khi xe lớn thường sử dụng hộp tay lái với tỷ số cao hơn để giảm lực tác động khi điều khiển.
Bộ phận đàn hồi
Bộ phận đàn hồi trong hệ thống treo đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu sức nặng tác động lên khung vỏ xe, giúp bánh xe dao động mượt mà hơn và mang lại sự êm dịu cho xe khi di chuyển Hệ thống treo Macpherson sử dụng lò xo làm bộ phận đàn hồi, thường được trang bị trên xe con Ưu điểm của lò xo là cấu tạo đơn giản, đảm bảo độ êm ái, tuy nhiên, việc bố trí điểm đặt phù hợp trên xe lại gặp nhiều khó khăn.
Bộ phận đàn hồi nằm giữa thân xe và bánh xe giúp giảm thiểu lực động lớn tác động lên thân xe khi bánh xe di chuyển trên đường mấp mô Phương pháp bố trí này không chỉ hạn chế tải trọng động từ thân xe xuống mặt đường mà còn tăng cường sự ổn định và thoải mái cho hành khách.
Khi tác dụng lực lên vật thể làm bằng cao su, ứng lực sẽ tạo ra biến dạng, nhưng khi lực không còn tác dụng, vật thể sẽ trở về hình dạng ban đầu, thể hiện tính đàn hồi Các lò xo trong xe sử dụng nguyên lý đàn hồi để giảm chấn động từ mặt đường, bảo vệ thân xe và hành khách Độ cứng của lò xo phụ thuộc vào lực tác dụng, và được xác định bằng cách chia lực (w) cho khoảng biến dạng (a), tạo ra hằng số k, gọi là độ cứng lò xo Lò xo có độ cứng nhỏ được xem là “mềm”, trong khi lò xo có độ cứng lớn được gọi là “cứng”.
Sự dao động của lò xo xảy ra khi bánh xe vấp vào một cái mô cao, khiến các lò xo của xe bị nén lại Mỗi lò xo có xu hướng giãn trở về độ dài ban đầu để giải phóng năng lượng nén, nhưng thường giãn vượt quá chiều dài ban đầu Sau đó, lò xo sẽ hồi phục về chiều dài ban đầu và lại co lại ngắn hơn Quá trình này lặp lại nhiều lần cho đến khi lò xo ổn định trở về chiều dài ban đầu.
Việc không kiểm soát sự dao động của lò xo có thể gây ra tình trạng xe chạy không êm và ảnh hưởng đến sự ổn định hoạt động Để khắc phục hiện tượng này, việc sử dụng bộ giảm chấn là cần thiết.
Kêt luận chương 3
Hệ thống treo ô tô là yếu tố thiết yếu, bao gồm ba bộ phận chính: giảm chấn, đàn hồi và dẫn hướng Toyota đã phát triển hệ thống treo Macpherson, nổi bật với sự kết hợp hoàn hảo giữa các bộ phận, tạo nên một hệ thống toàn diện và hiệu quả Trong quá trình sử dụng, xe thường gặp phải hao mòn và hư hỏng, vì vậy việc hiểu rõ các vấn đề này và biện pháp khắc phục là rất quan trọng, mời thầy cô cùng khám phá trong chương số 4.
QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG TREO MACPHERSON TRÊN XE TOYOTA
Các dạng hư hỏng thường gặp của hệ thống treo
Các hư hỏng thường gặp
+ Mòn các khớp trụ, khớp cầu Khắc phục bằng cách thay mới;
Biến dạng của các bộ phận như khâu đòn giằng, bệ đỡ, bệ xoay, dầm cầu, nhíp lá và quang treo cần được khắc phục bằng cách nắn lại về hình dạng ban đầu Trong trường hợp biến dạng quá lớn, việc thay mới các bộ phận này là giải pháp cần thiết.
Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, cần điều chỉnh lại các thông số cấu trúc, bao gồm các vị trí của vấu giảm và vấu tăng cứng, nhằm đảm bảo các chi tiết được đặt đúng vị trí.
Các hư hỏng ở bánh xe có thể làm mất hệ động học và động lực học, dẫn đến mài mòn lốp nhanh chóng và giảm khả năng ổn định chuyển động Tùy thuộc vào mức độ hư hỏng, biểu hiện của vấn đề này có thể rõ nét hoặc mờ nhạt, ảnh hưởng đến tính dẫn hướng của xe.
* Bộ phận đàn hồi quyết định tần số dao động riêng của ô tô, do vậy khi hư hỏng sẽ ảnh hưởng nhiều tới các chỉ tiêu chất lượng;
* Bộ phân đàn hồi là bộ phận dễ hư hỏng do điều kiện sử dụng như:
Giảm độ cứng của xe có thể dẫn đến việc giảm chiều cao của thân xe, làm tăng khả năng va đập khi phanh hoặc tăng tốc Điều này không chỉ gây ra tiếng ồn mà còn làm gia tăng sự dao động của thân xe, từ đó giảm độ êm ái khi di chuyển trên những đoạn đường xấu.
Bó kẹt nhíp do thiếu mỡ bôi trơn gây tăng độ cứng, dẫn đến hiện tượng ô tô rung xóc mạnh khi di chuyển trên đường xấu Hệ quả là tuổi thọ của giảm chấn trên cầu xe sẽ giảm đáng kể.
Gãy bộ phận đàn hồi có thể xảy ra do quá tải trong quá trình làm việc hoặc do mòn vật liệu Khi một số nhíp trung gian gãy, độ cứng của hệ thống sẽ giảm Nếu các lá nhíp chính bị gãy, bộ nhíp sẽ không còn thực hiện được vai trò dẫn hướng Đặc biệt, nếu lò xo xoắn ốc hoặc thanh xoắn bị gãy, chức năng đàn hồi sẽ bị mất hoàn toàn.
Vỡ ụ tăng cứng của hệ thống treo làm giảm độ cứng của bộ phận đàn hồi, dẫn đến tăng tải trọng tác động lên bộ phận này Khi ụ tỳ bị vỡ, hành trình bị hạn chế cũng gây ra hiện tượng tương tự, làm tăng tải trọng Cả hai tình huống này đều gây ra va đập và gia tăng tiếng ồn trong hệ thống treo, do đó cần phải thay thế các bộ phận hư hỏng Tiếng ồn phát ra từ hệ thống treo có thể làm cho toàn bộ thân xe hoặc vỏ xe phát ra âm thanh khó chịu, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường hoạt động của ô tô.
Rơ lỏng các chi tiết như quang nhíp, đai kẹp, và giá đỡ lò xo có thể gây ra tiếng ồn, làm xô lệch cầu xe và khiến ô tô khó điều khiển Điều này không chỉ làm nặng tay lái mà còn tăng độ ồn khi xe hoạt động, dễ dẫn đến tai nạn giao thông Do đó, việc kiểm tra định kỳ các mối liên kết và xiết chặt lại trước khi đưa xe vào hoạt động là rất cần thiết.
Bộ phận giảm chấn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lực cản hợp lý, giúp nhanh chóng dập tắt dao động của thân xe Khi giảm chấn bị hư hỏng, lực cản sẽ thay đổi, dẫn đến khả năng dập tắt dao động của thân xe bị giảm sút, đặc biệt là làm giảm độ bám dính của bánh xe trên mặt đường.
Các hư hỏng thường gặp:
Mòn bộ đôi xi lanh và piston ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng dẫn hướng và bao kín các khoang dầu Khi piston và xi lanh di chuyển tương đối trong quá trình làm việc, sự mòn diễn ra, dẫn đến giảm hiệu quả của hệ thống Sự thay đổi thể tích khoang dầu không chỉ làm dầu lưu thông qua lỗ tiết lưu mà còn chảy qua khe hở giữa piston và xi lanh, gây giảm lực cản trong cả hai hành trình nén và trả về, làm mất dần tác dụng dập tắt nhanh dao động.
Hở phớt bao kín chảy dầu của giảm chấn là hư hỏng phổ biến, đặc biệt ở giảm chấn ống một lớp vỏ Sau thời gian dài sử dụng, sự mài mòn không thể tránh khỏi do điều kiện bôi trơn của phớt bao kín cả cần piston Thiếu dầu ở giảm chấn hai lớp vỏ dẫn đến không khí lọt vào buồng bù, làm giảm tính ổn định trong quá trình hoạt động Đối với giảm chấn một lớp vỏ, hở phớt bao kín không chỉ đẩy dầu ra ngoài mà còn làm giảm nhanh áp suất Hơn nữa, sự hở này còn tạo điều kiện cho bụi bẩn xâm nhập, tăng tốc độ mài mòn, do đó cần phải thay mới phớt bao kín kịp thời.
Dầu giảm chấn có thể biến chất sau một thời gian sử dụng do sự pha trộn với nước hoặc tạp chất hóa học Mặc dù dầu thường được thêm phụ gia để tăng tuổi thọ và giữ độ nhớt khi làm việc ở nhiệt độ và áp suất thay đổi, nhưng sự xuất hiện của tạp chất có thể làm thay đổi các tính chất cơ lý của dầu Điều này dẫn đến việc giảm hiệu quả hoạt động của hệ thống giảm chấn hoặc thậm chí gây bó kẹt.
Kẹt van giảm chấn có thể xảy ra do thiếu dầu hoặc bị bẩn, dẫn đến phớt bao kín bị hở Các triệu chứng hư hỏng này sẽ khác nhau tùy thuộc vào trạng thái kết cấu của van trong hành trình trả hoặc khi van làm việc ở hành trình nén và van giảm tải.
Thiếu dầu hoặc hết dầu trong hệ thống giảm chấn thường xuất phát từ việc phớt bao kín bị hư hỏng Khi thiếu hoặc hết dầu, khả năng dịch chuyển của giảm chấn vẫn tồn tại, nhưng điều này dẫn đến việc phát sinh nhiệt độ cao trên vỏ Sự thay đổi độ cứng của giảm chấn sẽ làm giảm hiệu suất hoạt động của nó Nhiều trường hợp thiếu dầu có thể gây ra hiện tượng kẹt giảm chấn và cong trục.
+ Đôi khi do quá tải trong làm việc, cần piston giảm chấn bị cong, gây kẹt hoàn toàn giảm chấn;
Nát cao su ở các chỗ liên kết có thể nhận biết qua việc quan sát đầu liên kết Khi cao su bị nát vỡ, ôtô di chuyển trên đường xấu sẽ gặp phải va chạm mạnh, kèm theo tiếng ồn lớn.
Nguyên nhân và cách khắc phục
4.2.1 Bánh lái bị lắc hoặc kéo lệch sang 1 bên
Bảng 4.1 Nguyên nhân cách khắc phục bánh lái bị lắc hoặc kéo lệch sang 1 bên
Stt Kiểm tra Nguyên nhân Khắc phục
1 Lốp Mòn thiếu áp suất Điều chỉnh
2 Góc đặt bánh xe Chỉnh không đúng Điều chỉnh
3 Các thanh nối hệ thống lái Lỏng hay mòn Điều chỉnh
4 Vòng bi moay ơ Mòn Thay thế
5 Cơ cấu lái Chỉnh sai, lỏng Điều chỉnh
6 Chi tiết hệ thống treo Mòn Thay thế
4.2.2 Thân xe bị chúi xuống
Bảng 4.2 Nguyên nhân và cách khắc phục thân xe bị chúi xuông
Stt Kiểm tra Nguyên nhân Khắc phục
1 Tải trọng Quá tải Điều chỉnh
2 Lò xo Yếu Thay thế
3 Giảm chấn Mòn Thay thế
Bảng 4.3 Nguyên nhân và cách khắc phục bánh phía trước bị rung
Stt Kiểm tra Nguyên nhân Khắc phục
1 Lốp Mòn, thiếu áp suất Điều chỉnh
2 Bánh xe Không cân bằng Thay thế
3 Giảm chấn Mòn Thay thế
4 Góc đặt bánh xe Không đúng Điều chỉnh
5 Khớp cầu Mòn Thay thế
6 Vòng bi bánh xe Mòn Thay thế
7 Các dẫn động lái Lỏng hoặc mòn Chỉnh, thay
8 Cơ cấu lái Chỉnh sai, lỏng Điều chỉnh
4.2.4 Nguyên nhân hư hỏng của lò xo, giảm chấn
Bảng 4.4 Nguyên nhân hư hỏng của lò xo giảm chấn
Stt Các hiện tượng hư hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục
1 Nứt lò xo Xe làm việc quá tải, chạy tốc độ cao
2 Độ võng của lò xo hay lớn Làm việc quá tải lâu hoặc chạy nhiều trên đường xấu
3 Mòn bộ đôi xylanh piston
Làm việc thời gian dài, chất lượng dầu bôi trơn giảm
4 Dầu giảm chấn biến chất Do lẫn tạp chất, làm việc nhiều
Thay dầu mới, thay giảm chấn
5 Cần piston bị cong Do làm việc quá tải Thay giảm chấn mới
7 Nát các gối tựa cao su thanh ổn định
Làm việc trong thời gian dài hoặc trong điều kiện xấu
8 Rơ lỏng các liên kết
Làm việc trong thời gian dài hoặc trong điều kiện xấu
Kiểm tra và sửa chữa một số bộ phận
Bảng 4.5 Quy trình tháo giảm chấn
Stt Nội dung Hình vẽ
1 Trước khi tháo vệ sinh thật cẩn thận vỏ ngoài của giảm xóc
2 Cặp giảm xóc bằng eto Sau đó dùng dụng cụ ép lò xo đặc biêt, ép vào lò xo trụ
Để tháo nắp giảm xóc, trước tiên cần gắn ba cờ lê đặc biệt vào tấm để giữ cho lò xo không xoay ngược trở lại Sau đó, tiến hành nới lỏng đai ốc nối với nắp giảm xóc.
4 Tháo tấm đế lò xo, ụ cao su chắn bụi và lò xo trụ
Để thực hiện công việc hiệu quả, hãy giữ chặt giảm xóc theo chiều thẳng đứng và sử dụng cờ lê đặc biệt để tháo nắp bịt giảm xóc Đồng thời, ấn cần piston xuống vị trí thấp nhất để đảm bảo quá trình tháo lắp diễn ra suôn sẻ.
6 Tháo vòng hãm ra, kéo chầm chậm cần piston và vòng dẫn hướng ra khỏi piston
Rửa tất cả các chi tiết bằng xăng không chì và xì khô bằng khí nén, trừ những chi tiết không phải là kim loại Đối với các chi tiết không phải kim loại, cần làm lạnh bằng khí nén và kiểm tra kỹ lưỡng Thay thế bất kỳ chi tiết hỏng hóc nào trong quá trình kiểm tra và đổ dầu ra.
Có một ổ bi được đặt trong cụm giảm xóc, thay thế cả cụm ổ bi, bất cứ hỏng chỗ nào
Các chi tiết sau đây có thể được thay thế, nhưng nếu có bất kỳ chi tiết nào khác bị hỏng, toàn bộ giảm xóc cần phải được thay thế.
Tháo các đai kẹp nhíp, các chốt bu lông trung tâm sau đó nhấc từng lá nhíp ra.
Bảng 4.6 Quy trình kiểm tra giảm chấn
Stt Kiểm tra Dụng cụ Sửa chữa
1 Chảy dầu Quan sát Nếu thấy chảy dầu theo thanh đẩy thì thanh phớt chắn dầu
Hệ số cản của giảm chấn có thể được kiểm tra thủ công hoặc thông qua bệ thử Nếu trục của giảm chấn di chuyển đến cuối hành trình mà hệ số cản vẫn không thay đổi, điều này cho thấy giảm chấn vẫn còn trong tình trạng tốt.
Thay dầu hoặc thay piston
3 Độ cong của cần piston.
Cho phép 0,2mm Đồng hồ so Cong quá phải thay mới
4 Piston, xilanh có bị cào xước không
Quan sát Nếu bị cào xước quá nhiều thì thay mới
5 Dầu xi lanh Quan sát Nếu có cặn bẩn thì thay dầu mớiNếu thiếu dầu thì đổ thêm dầu mới
Lắp lại giảm chấn theo trình tự sau:
1 Bôi dầu lên thành xi lanh, giảm xóc và bề mặt piston Phải thận tránh bụi bẩn dính và phần này;
2 Cẩn thận đứa piston vào xilanh Dùng ngoàm tay ép cuppen để nó vào xilanh Cẩn thân tránh làm hỏng cuppen;
3 Lắp cụm piston-xilanh với giảm xóc.
4 Nạp dầu sạch vào trong giảm xóc: 300cc
(* Chú ý: Phải loại bỏ hết không khí trong xilanh trong khi nạp dầu từ từ ấn nhẹ piston cho đến khi toàn bộ dầu quy định được nạp)
5 Với mép vòng dẫn hướng đỉnh, lồng vào cần piston cho đến khi nào vòng dẫn hướng chạm vào đầu xi lanh ở thời điểm lắp ráp;
6 Đặt vòng hãm thường xuyên phải thay khi giảm xóc bị tháo dời;
7 Bọc lên đầu cần piston bằng dụng cụ bịt nắp dầu giảm chấn đặc biệt, ấn nhanh phớt sau khi đã nạp đủ lượng dầu quy định để bịt kín dùng clê đặc biệt siết chặt nắp cho đến khi cạnh bu lông chạm tới đầu ngoài xi lanh giảm xóc; Đặt, lò xo trụ lên giảm chấn:
1 Đặt dụng cụ ép lò xo đặc biệt lên lò xo bằng chốt hãm của nó lên vòng thứ nhất một cái trên và một cái dưới nén hết cỡ và đặt lò xo trên giảm xóc
2 Kéo thằng cần piston giảm xóc ra hết cỡ, sau đó lồng ụ cao su vào
3 Với tấm đế lò xo ăn sâu vào rãnh phía của cần piston và cũng như vậy trong lỗ hình chữ D của tấm đế lò xo đó, đặt nắp trên giảm chấn sau đó đặt trên đai ốc tự hãm Trong trường hợp này, phải làm sao cho phần chắn bụi được khít với hình dáng của tấm lò xo
Giữ chắc chắn tấm đế lò xo, sau đó siết chặt bu lông, theo mô men tiêu chuẩn.
4.3.2 Thanh giằng và thanh ổn định
1 Thanh cân bằng 6Tấm đỡ lò xo 11 Bạc lót của thanh giằng
2 Giá đỡ 7 Ụ cao su 12 Thanh giằng
3 Bạc lót của thanh cân bằng 8 Vỏ chắn bụi 13 Đòn dưới.
4 Thanh ngang phía trước 9 Lò xo trụ 14 Khớp cầu đòn dưới
5 Tấm cách 10 Giảm xóc 15Trục đòn dưới
1 Tháo thanh ổn định và thanh giằng đòn dưới.
2 Tháo giá bắt thanh giằng khỏi khung xe
3 Tháo thanh ổn định khỏi giá bắt thanh giằng
- Kiểm tra độ cong của thanh giằng, giá trị chuẩn 3mm nếu cong ít có thể nắn lại, hoặc thay mới
- Để thanh cân bằng lên sàn và kiểm tra độ biến dạng nếu không đúng thì điều chỉnh lại.
- Kiểm tra mối ren thanh giằng, mối nối thanh giằng đòn ngang bị nứt, cong thay thế nếu hỏng
- Kiểm tra sự nứt hỏng và biến dạng gối đỡ thanh giằng nếu hỏng thì thay thế
Khi lắp đặt thanh giằng với giá đỡ, cần điều chỉnh khoảng cách "A" từ đầu phía trước của thanh giằng đến đầu cuối của ê cu hãm để đảm bảo giá trị chính xác.
1 Gối đỡ cao su phía trước và sau của thanh giằng khác nhau về hình dạng gối phía trước có hình dạng như sau:
2 Khi bắt bu lông ở cuối thanh ổn định, siết chặt ê cu sao cho kích thước chuẩn có thể được điều chỉnh giữa ê cu và đầu cuối của bulong.
3 Siết chặt các ê cu và bulong theo tiêu chuẩn.
Kết luận chương 4
Hệ thống treo đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao trải nghiệm lái xe và cảm giác thoải mái của hành khách Do đó, việc kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất là rất cần thiết Trong quá trình sử dụng, người lái có thể gặp phải nhiều vấn đề phát sinh liên quan đến hệ thống treo, do đó cần chú ý đến tình trạng của nó để đảm bảo an toàn và hiệu suất xe.
Bài viết này giúp tôi hiểu rõ hơn về các vấn đề hư hỏng thường gặp trên xe, từ đó có thể đưa ra giải pháp nhanh chóng và hiệu quả Một số hư hỏng phổ biến như bánh lái bị lắc, kéo lệch sang một bên, thân xe bị chúi xuống hoặc rung ở bánh trước Để khắc phục những vấn đề này, tôi đã đề xuất các phương pháp kiểm tra và sửa chữa cho các bộ phận như giảm chấn và thanh cân bằng trong hệ thống treo.