Đang tải... (xem toàn văn)
Ô tô xuất hiện đã hơn 100 năm. Chiếc xe đầu tiên do Karl Benz (Đức) chế tạo năm 1885 trên cơ sở xe ngựa kéo, lắp thêm động cơ một xy lanh có công suất tương đương 1 - 2 mã lực. Ô tô này có ba bánh,
Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo CHƯƠNG HỆ THỐNG TREO CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU 1.1 Công dụng Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ôtô với hệ thống chuyển động Nhiệm vụ chủ yếu hệ thống treo giảm va đập làm ôtô chuyển động êm dịu qua mặt đường gồ ghề không phẳng 1.2 Phân loại Tuỳ theo yếu tố để phân loại, hệ thống treo phân chia sau: * Theo mối liên hệ bánh xe bên trái bên phải: - Hệ thống treo phụ thuộc; - Hệ thống treo độc lập * Theo phần tử đàn hồi: - Hệ thống treo loại nhíp; - Hệ thống treo loại lò xo; - Hệ thống treo loại xoắn; - Hệ thống treo loại khí; - Hệ thống treo loại thuỷ khí kết hợp 1.3 Yêu cầu - Có tần số dao động riêng thích hợp với loại ôtô để đảm bảo độ êm dịu cần thiết; - Có độ võng động đủ để không sinh va đập lên ụ đỡ; - Có hệ số cản thích hợp để dập tắt dao động vỏ xe cầu xe; - Khi quay vòng phanh vỏ ôtô không bị nghiêng giới hạn cho phép; - Đảm bảo tương ứng động học bánh xe với động học dẫn động lái CẤU TẠO CHUNG Cấu tạo bố trí chung hệ thống treo thể hình 9.1 Mặc dù có nhiều chi tiết, cấu tạo chung hệ thống treo quy thành ba phận sau: Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 190 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo - Bộ phận hướng: Dùng để xác định động học tính chất dịch chuyển tương đối bánh xe với khung hay vỏ ôtô Bộ phận hướng dùng để truyền lực dọc, lực ngang mômen từ bánh xe lên khung hay vỏ ôtô Đối với sơ đồ bố trí chung hình 9.1 phận hướng bao gồm đòn treo, giằng - Bộ phận đàn hồi: Dùng để truyền lực thẳng đứng giảm tải trọng động ôtô chuyển động đường không phẳng nhằm đảm bảo độ êm dịu cần thiết hình 9.1 phận đàn hồi lò xo trụ Hình 9.1 - Hệ thống treo với phận đàn hồi lò xo trụ - Bộ phận giảm chấn: với ma sát hệ thống treo (gồm ma sát nhíp khớp nối) sinh lực cản để dập tắt dao động ôtô Ở hình 9.1 phận giảm chấn giảm chấn ống thuỷ lực đặt lò xo trụ KHÁI QUÁT CHUNG VỀ DAO ĐỘNG VÀ TÍNH ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG 3.1 Khối lượng treo khối lượng không treo Qua hình 9.2 thấy thân ôtô cầu mang bánh xe liên kết với lò xo Khối lượng thân ôtô, đỡ lò xo gọi khối lượng treo Khối lượng cầu mang bánh xe số chi tiết khác không đỡ lò xo gọi khối lượng không treo Thông thường người ta mong muốn khối lượng treo lớn khối lượng không treo phải nhỏ Bởi khối lượng treo lớn khối lượng không treo nhỏ va đập giảm độ êm dịu tăng ôtô chuyển động qua mặt đường gồ ghề Ngược lại Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 191 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo khối lượng treo nhỏ khối lượng không treo lớn độ êm dịu thân ôtô (hình 9.3) Khối lượng đượ t Khối lượng không đượctreo Hình 9.2 - Khái quát hệ thống treo Hình 9.3 – nh hưởng khối lượng treo 3.2 Sự dao động khối lượng treo Khi chuyển động, thân ôtô có dao động theo trục toạ độ mô tả hình 9.4 Hình 9.4 - Dao động ôtô Các dao động là: - Dao động lên xuống (sự nhún) theo trục thẳng đứng: Là chuyển động lên xuống toàn thân xe, xuất ôtô chuyển động mặt đường không phẳng Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 192 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo - Dao động xoay quanh trục thẳng đứng (sự xoay đứng): Là di chuyển xoay thân xe sang bên trái bên phải quanh trục thẳng đứng ôtô chuyển động - Dao động xoay quanh trục dọc (sự lắc ngang): Là chuyển động lắc ôtô quanh trục dọc ôtô qua mặt đường mà bên bánh xe bị rơi xuống ổ gà qua mấp mô - Dao động xoay quanh trục ngang (sự lắc dọc): Là dao động lên xuống phần trước hay sau ôtô quanh trục ngang qua trọng tâm Dao động xảy hai bánh xe ôtô qua vết lõm hay chỗ lồi đường BỘ PHẬN ĐÀN HỒI 4.1 Đặc điểm chung 4.1.1 Tính đàn hồi Khi tác dụng lực lên vật làm vật liệu cao su, tạo biến dạng vật (tạo ứng suất vật đó) Khi tác dụng lực, ứng suất vật trở lại hình dạng ban đầu Người ta gọi tính chất tính chất đàn hồi vật Các phần tử đàn hồi hệ thống treo ôtô sử dụng nguyên lý đàn hồi để giảm va đập từ mặt đường tác dụng lên, bảo đảm êm dịu cho hành khách hàng hoá thân ôtô Các phần tử đàn hồi bị biến dạng uốn (đối với nhíp) biến dạng xoắn (đối với lò xo trụ xoắn) chịu tải Năng lượng đàn hồi giải phóng tác dụng lực phần tử đàn hồi trở lại trạng thái bình thường 4.1.2 Độ cứng phần tử đàn hồi Độ cứng phần tử đàn hồi có tính chất công thức xác định giống Vì để đơn giản dùng phần tử đàn hồi lò xo trụ làm ví dụ Hình 9.5 - Độ cứng lò xo trụ Sự biến dạng lò xo tỉ lệ với lực (tải) tác dụng lên (hình 9.5) Do tỉ số lực (w) với biến dạng lò xo (a) không đổi gọi độ cứng (k) lò xo: k= w1 w w w = = = a1 a2 a3 a Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 193 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Trong đó: w - ngoại lực (N) a - biến dạng lò xo (mm) k - độ cứng lò xo (N/mm) 4.1.3 Sự dao động phần tử đàn hồi Ta lấy ví dụ dao động phần tử đàn hồi lò xo trụ mô tả hình 9.6 Hình 9.6 - Sự dao động phần tử đàn hồi Khi bánh xe qua mấp mô, lò xo hệ thống treo bị nén lại nhanh Do lò xo có xu hướng trở chiều dài có tải ban đầu nên giãn ra, nâng thân ôtô lên phía Tuy nhiên, lò xo tích luỹ lượng trình nén nên phải giãn vượt chiều dài bình thường để giải phóng lượng Chuyển động lên phía thân ôtô giúp lò xo vượt chiều dài ban đầu Khi thân ôtô dịch chuyển xuống ấn lò xo nén lại chiều cao chịu tải bình thường, lò xo tác dụng trở lại cách đẩy thân ôtô lên phía Quá trình lặp lặp lại gọi dao động lò xo Biên độ lần dao động nhỏ lần trước, cuối dập tắt hẳn dao động lên xuống ôtô (hình 9.6) 4.2 Các dạng phần tử đàn hồi Trong hệ thống treo ôtô, người ta sử dụng phần tử đàn hồi sau: - Lò xo dạng nhíp; - Lò xo trụ; - Thanh xoắn; - Vấu cao su; - Đệm khí 4.2.1 Nhíp Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 194 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo 4.2.1.1 Nhíp Tải trọng a Biến dạng c b Hình 9.7 - Nhíp Nhíp làm từ thép cong, gọi nhíp, xếp lại với theo thứ tự từ ngắn đến dài Cụm nhíp kẹp chặt lại với vị trí bulông định tâm Để giữ nhíp không bị trượt khỏi vị trí, người ta dùng kẹp vài điểm để kẹp chúng lại với Hai đầu nhíp dài (lá nhíp chính) uốn cong tạo thành tai nhíp (mắt nhíp), sử dụng để gắn nhíp vào khung hay vào dầm thông qua mõ nhíp chốt nhíp Độ cong nhíp gọi độ võng Do nhíp ngắn có độ võng lớn hơn, nên độ cong lớn nhíp dài Khi bulông định tâm xiết chặt nhíp bị giảm độ võng chút (hình 9.7.a) làm cho hai đầu phía ép chặt vào phía Đặc tính phần tử đàn hồi nhíp thể hình 9.7.c Khi tải trọng tác dụng lên nhíp tăng biến dạng nhíp tăng theo quy luật tuyến tính Nhưng diễn biến ngược lại đường đặc tính không trùng với đường cũ Sở dó có khác bó nhíp tồn nội ma sát nhíp với Khi Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 195 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo nội ma sát tăng tính êm dịu chuyển động ôtô giảm Vì thực tế để giảm ma sát nhíp người ta thường sử dụng số biện pháp sau: - Bôi mỡ chì lên nhíp trước lắp ghép với nhau; - Đặt đệm vào đầu nhíp để giảm ma sát trượt chúng chuyển động tương nhau; - Ở đầu nhíp vuốt thon để chúng tạo áp suất thích hợp tiếp xúc với 4.2.1.2 Nhíp phụ Nhíp phụ thường sử dụng xe tải số xe khác có thay đổi lớn tải trọng, với mục đích vừa bảo đảm tính êm dịu độ bền nhíp Khi không tải tải nhỏ có nhíp làm việc, độ êm dịu tăng Khi đủ tải lúc nhíp phụ làm việc nhíp Khi tải trọng lơn nên nhíp nhíp phụ làm việc để giảm ứng suất nhíp bảo đảm độ bền nhíp Tải trọng Cấu tạo nhíp kết hợp với nhíp phụ đặc tính mô tả hình 9.8 Biến dạng a Hình 9.8 - Nhíp phụ b 4.2.1.3 Đặc điểm - Do thân nhíp đủ độ cứng vững để giữ cầu xe vị trí xác định nên không cần sử dụng nối (đảm nhiệm chức phận hướng); - Do nội ma sát nhíp lớn nên nhíp khó hấp thụ dao động nhỏ từ mặt đường Vì vậy, nhíp thường sử dụng cho ôtô thương mại lớn, tải nặng cần độ bền cao Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 196 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo 4.2.2 Lò xo 4.2.2.1 Lò xo thường Lò xo làm từ dây thép lò xo, loại thép đặc biệt, quấn thành hình ống (hình 9.9) Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo bị xoắn ống lò xo bị nén Lúc lượng ngoại lực dự trữ lò xo va đập giảm bớt Hình 9.9 - Lò xo thường 4.2.2.2 Lò xo cải tiến Khi lò xo làm từ dây thép có đường kính không đổi biến dạng lò xo thay đổi tỉ lệ thuận với lực tác dụng Điều có nghóa dùng lò xo mềm, không đủ cứng để chịu tải lớn ngược lại dùng lò xo cứng để chịu tải lớn lại giảm tính êm dịu chuyển động tải nhỏ Lß xo có đờng kính dây khác Lò xo có bớc khác Lò xo côn Hỡnh 9.10 - Loứ xo cải tiến Để khắc phục nhược điểm người ta sản xuất loại lò xo cải tiến (hình 9.10) Ví dụ loại lò xo có đường kính dây hai đầu nhỏ độ cứng hai phần đầu lò xo thấp phần Do tải nhẹ hai đầu lò xo bị nén lại hấp thụ lượng va đập Mặt khác phần lò xo có độ cứng lớn đủ cứng để chịu tải lớn Các lò xo bước không lò xo côn có hiệu tương tự Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 197 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Tải trọng Đặc tính lò xo thường lò xo cải tiến mô tả hình 9.11 Biến dạng Hình 9.11 - Đặc tính lò xo thường lò xo cải tiến 4.2.2.3 Đặc điểm - Mức độ hấp thụ lượng đơn vị khối lượng lớn so với nhíp; - Do nội ma sát nhíp nên lò xo thường phải bố trí giảm chấn kèm theo để dập tắt nhanh dao động; - Do khả chịu lực ngang nên cần phải có liên kết (đòn treo, ngang, giằng, ) để đỡ cầu xe 4.2.3 Thanh xoắn 4.2.3.1 Cấu tạo nguyên lý Thanh xoắn thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn để cản lại xoắn Một đầu xoắn ngàm chặt vào khung hay dầm thân ôtô, đầu gắn vào kết cấu chịu tải xoắn hệ thống treo (hình 9.12) 4.2.3.2 Đặc điểm - Do mức độ hấp thụ lượng đơn vị khối lượng lớn so với nhíp lò xo nên hệ thống treo loại xoắn có kết cấu nhỏ gọn; - Cách bố trí hệ thống treo đơn giản, thuận tiện; - Thanh xoắn nội ma sát nên thường phải lắp kèm giảm chấn để dập tắt nhanh dao động Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 198 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Hình 9.12 - Thanh xoắn 4.2.4 Vấu cao su Vấu cao su hấp thụ lượng dao động nhờ sinh nội ma sát bị biến dạng tác dụng ngoại lực Hình 9.13 - Vấu cao su Vấu cao su có ưu điểm sau: - Nó làm với hình dạng khác nhau; - Không có tiếng ồn làm việc; - Không cần phải bôi trơn Tuy nhiên vấu cao su không thích hợp tải trọng lớn Vì vấu cao su chủ yếu sử dụng phận đàn hồi phụ hay bạc đệm, vấu giảm chấn, vấu chặn hay số cấu khác hệ thống treo (hình 9.13) Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 199 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo dạng hệ thống treo nên xem xét phận dẫn hướng gắn liền với dạng hệ thống treo cụ thể mà không nghiên cứu phận dẫn hướng cách riêng rẽ 5.1 Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi nhíp Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi nhíp bố trí trục bị động (trục dẫn hướng) hình 9.15.a bố trí cầu chủ động hình 9.15.b Giảm h Khung xe ụ h ë Quang treo Phía t ướ Bulông chữ Lá nhíp U Cầu trước a Giảm h ụ h ë Khung xe Vỏ cầu Quang treo Móc treo nhíp Hình 9.15 Hệ thống treo phụ thuộc phần từ đàn hồi nhíp Lá nhíp b Hình 9.15 - Hệ thống treo phụ thuộc phần từ đàn hồi nhíp Trong hai trường hợp trên, nhíp vừa phần tử đàn hồi đồng thời làm phận dẫn hướng Với chức phận dẫn hướng, nhíp truyền lực dọc (lực kéo lực phanh) lực ngang từ bánh xe qua cầu xe lên khung Ngoài nhíp có khả truyền mômen từ bánh xe lên khung, mômen kéo mômen phanh Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 201 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Vì nhíp làm phận hướng nên sơ đồ không thấy đòn treo giằng Trong trình biến dạng, chiều dài nhíp thay đổi nên hai tai nhíp bắt lên khung dầm có đầu cố định đầu di động Đối với nhíp sau thường đầu cố định phía trước đầu di động phía sau để phù hợp với khả chịu lực đẩy (lực kéo tiếp tuyến) lực kéo (lực phanh) tác dụng từ bánh xe qua cầu xe lên nửa nhíp phía trước có đầu cố định Đối với nhíp trước đầu cố định phía trước hay phía sau phụ thuộc vào vị trí đặt cấu lái để phối hợp động học hệ thống treo hệ thống lái 5.2 Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ bố trí trục bị động (hình 9.16.a) cầu chủ động (hình 9.16.b) Vì lò xo trụ có khả chịu lực theo phương thẳng đứng nên lò xo trụ phải bố trí phần tử phận dẫn hướng Giá đỡ phía Thanh ổn Lò xo trụ Dầm Phía trước Cần điều khiển a Đòn treo Giảm chấn Lò xo Đòn điều khiển Vỏ Cần điều khiển ụ chặn Thanh ổn Đòn điều khiển b Hình 9.16 - Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 202 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Đối với kết cấu hình 9.16.a hai đòn treo dọc với giằng ngang phần tử phận dẫn hướng Nó có nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang mômen từ bánh xe qua dầm cầu, qua phần tử phận hướng lên khung ôtô Đối với kết cấu hình 9.16.b loại sử dụng bốn giằng dọc giằng ngang làm phần tử phận dẫn hướng Các giằng có đầu bắt với cầu xe khớp lề có cao su đầu lại bắt với khung khớp lề có cao su Ngoài giằng phận hướng nói bố trí ổn định với mục đích giảm biến dạng chênh lệch lớn phần tử đàn hồi hai bên bánh xe bảo đảm ổn định cho thân ôtô 5.3 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn treo dọc Hệ thống treo đòn dọc có nghóa liên kết phần tử dẫn hướng bánh xe (hoặc cầu xe) với khung ôtô đòn dọc Các đòn dọc thường bố trí song song sát hai bên bánh xe Số lượng đòn dọc hai bốn bố trí hệ thống treo phụ thuộc (hình 9.16) hệ thống treo độc lập (hình 9.17) a b Hình 9.17 - Hệ thống treo độc lập phần tử đàn hồi lò xo với đòn treo dọc - Khung ôtô; - Phần tử đàn hồi lò xo; - Giảm chấn ống thuỷ lực; Nếu đòn dọc nhỏ có khả chịu kéo nén - Bánh xe; - Đòn treo dọc; - Khớp lề phận hướng phải có thêm đòn ngang (hình 9.16) Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 203 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Trên hình 9.17 sơ đồ cấu tạo hệ thống treo độc lập phần tử đàn hồi lò xo với đòn treo dọc Loại bố trí hai đòn treo dọc phía Để đòn treo chịu lực dọc, lực ngang mômen đòn treo phải có cấu tạo cho độ cứng vững lớn Thường đòn treo loại có kết cấu dạng hộp với tiết diện tương đối lớn Một đầu đòn treo cố định với moa bánh xe, đầu lại liên kết lề với khung dầm ôtô Khớp lề có chiều dài tương đối lớn nhằm mục đích để đòn dọc chịu lực ngang mômen theo hướng khác Vì lò xo có dạng hình trụ rỗng nên người ta tận dụng không gian bên lò xo để bố trí giảm chấn Do đặc điểm cấu tạo nên hệ thống treo đòn dọc có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng phần không treo nhỏ 5.4 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang Hệ thống treo với hai đòn ngang có cấu tạo sau: a b c Hình 9.18 - trê thốn đòn phía phầ tử đàn hồi lò xo, đò ngang Một đòn phía Hệ n g treo độc lập,dướin(hình 9.18.a) Mỗihai đòn n mà thường có cấu tạo dạng khung hình tam giác hình thang Cấu tạo cho phép đòn ngang làm chức phận hướng Đầu Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 204 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo đòn ngang liên kết lề với khung dầm ôtô Đầu lại liên kết với đòn đứng khớp cầu Bánh xe cố định với đòn đứng Nếu bánh xe dẫn hướng bánh xe đòn đứng quay quanh trụ để quay bánh xe ôtô quay vòng Nếu chiều dài đòn ngang đòn ngang hai đòn ngang hai cạnh hình bình hành Do bánh xe dao động lên xuống bánh xe bị trượt ngang khoảng cách hai bánh xe thay đổi (hình 9.18.a), điều làm lốp bánh xe chóng mòn Vì để khắc phục nhược điểm người ta thường bố trí đòn ngang có kích thước ngắn đòn ngang hai đòn ngang hai cạnh hình thang vuông (hình 9.18.b) Nhờ bố trí nên bánh xe dao động lên xuống khoảng cách hai bánh xe thay đổi không dáng kể, hạn chế mài mòn lốp bánh xe Cấu tạo cụ thể hệ thống treo hai đòn ngang mô tả hình 9.18.c Đòn treo có dạng hình tam giác hai đầu phía liên kết lề cầu với khung dầm ôtô Đầu liên kết khớp cầu với đòn xoay đứng lắp bánh dẫn hướng Đòn dạng đơn có đầu liên kết lề khớp cầu với khung dầm ôtô, đầu lại liên kết với trụ xoay đứng Để tăng cường khả truyền lực dọc, lực ngang mômen phận hướng bố trí thêm giằng Thực chất giằng với đòn treo hợp thành hình tam giác Phần tử đàn hồi lò xo trụ bố trí kết hợp với giảm chấn ống thuỷ lực có đầu liên kết với gối tựa khung vỏ ôtô, đầu liên kết lề cầu với đòn treo Một ổn định hai đầu liên kết với hai giá bánh xe giữ khung dầm ôtô hai khớp lề Thanh ổn định có tác dụng hạn chế biến dạng mức bên bánh xe nhằm giữ cho thân ôtô ổn định 5.5 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo loại Macpherson Nếu kích thước đòn hệ thống treo độc lập hai đòn ngang giảm ta có kết cấu gọi hệ thống treo loại Macpherson (hình 9.19.a) Cấu tạo cụ thể hệ thống treo Macpherson mô tả chi tiết hình 9.19.b Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 205 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo a Giá đỡ phía Đòn dẫn hớng Lò xo trụ Dầm cầu Cụm Giảm chấn Đòn treo dới Phía trớc Thanh ổn định Thanh giằng Khớp nối cầu b Hình 9.19 - Hệ thống treo Macpherson Cấu tạo hệ thống treo loại Macpherson bao gồm đòn treo Đầu đòn treo liên kết lề với khung dầm ôtô, đầu liên kết với xoay đứng đồng thời vỏ giảm chấn ống thuỷ lực Đầu giảm chấn ống thuỷ lực liên kết với gối tựa khung vỏ ôtô Phần tử đàn hồi lò xo đặt đầu tì vào chặn vỏ giảm chấn dầu tì vào gối tựa khung vỏ ôtô Trục bánh xe lắp cố định với trụ xoay đứng (vỏ giảm chấn) Trong kết cấu cụ thể đòn treo gồm nên có bố trí thêm Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 206 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo giằng Ngoài bánh xe dẫn hướng nên trụ xoay đứng vỏ giảm chấn quay quanh trục bánh xe quay vòng Để tăng ổn định phần thân vỏ ôtô hệ thống treo bố trí ổn định 5.6 Hệ thống treo độc lập, phần tửỷ ủaứn hoi loứ xo, ủoứn cheựo Đòn treo Trục quay đòn treo Bán trục Đờng tâm dọc xe Khớp nối đăng a Giảm chấn Đệm cách Lò xo trụ Thanh ổn định Bán trục Giá đỡ vi sai Đòn treo ụ chặn Dầm đỡ b Hỡnh 9.20 - Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 207 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Đây loại hệ thống treo độc lập thiết kế với mục đích tăng độ cứng vững để tăng khả chịu lực ngang đồng thời giảm thiểu thay đổi góc đặt bánh xe (độ chụm, vết bánh xe góc nghiêng ngang trụ đứng) xảy bánh xe dao động phương thẳng đứng Do kết cấu đơn giản chiếm không gian nên thường sử dụng hệ thống treo sau ôtô du lịch Cấu tạo bố trí chung hệ thống treo đòn chéo mô tả hình 9.20 Để dễ hình dung phân tích kết cấu đòn chéo hình 9.20.a Đòn treo hệ thống treo loại có vai trò đòn treo ngang hệ thống treo Macpherson Tuy nhiên kết cấu đòn treo có dạng với kích thước lớn; mặt khác đầu đòn treo liên kết với khung dầm ôtô hai khớp lề với khoảng cách xa nhằm tăng khả chịu lực Đòn treo không song song với trục dọc ôtô loại đòn treo dọc không vuông góc với trục dọc ôtô loại đòn treo ngang mà bố trí vị trí trung gian hai phương tạo với trục dọc ôtô góc gọi loại đòn chéo Cấu tạo cụ thể hệ thống treo đòn chéo lắp ôtô có cầu sau chủ động mô tả chi tiết hình 9.20.b 5.7 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi xoắn Trong hệ thống treo với phần tử đàn hồi xoắn có ưu điểm kết cấu, kích thước trọng lượng phần tử đàn hồi nhỏ, không gian chiếm chỗ ít, bố trí thuận tiện Vì loại hệ thống treo phần tử đàn hồi xoắn sử dụng ôtô du lịch mà ôtô tải Đối với hệ thống treo độc lập hai đòn ngang xoắn thường bố trí dọc theo thân ôtô Một đầu xoắn ngàm cố định khung dầm, đầu lại liên kết cố định then hoa với đầu đòn treo (hình 9.21) đòn treo Như chịu tải, thông qua đòn treo, xoắn chịu mômen xoắn biến dạng góc Qua cấu tạo hệ thống treo loại xoắn thể hình 9.21, lần cho thấy phận hướng hệ thống treo loại loại hai đòn treo ngang Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 208 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Phía trước Đòn ngang phía t â Thanh xoắn TAY â Đòn giữ Thanh ổn định Bulông điều chỉnh đòn giữ Giảm h Then hoa Đòn ngang phía Bạc Thanh xoắn Tay mômen Đòn ngang phía t â Hình 9.21 - Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi xoắn BỘ PHẬN GIẢM CHẤN 6.1 Công dụng giảm chấn Để thấy rõ công dụng giảm chấn nghiên cứu mô hình dao động ôtô đặc tính hình 9.22 a Hình 9.22 - Công dụng giảm chấn b Trên hình 9.22.a ôtô qua đường mấp mô, lò xo bị nén lại lượng đàn hồi tích luỹ lò xo Sau khỏi mấp mô lượng lò xo giải phóng Có nghóa thân ôtô dao động với tần số biên độ Nếu lượng dao động không bị dập tắt sức cản dao động với thời gian dài Điều Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 209 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo không mong muốn làm giảm tính êm dịu chuyển động ôtô Muốn ôtô chuyển động êm dịu sau qua mấp mô thân ôtô bị dao động dao động phải nhanh chóng dập tắt Giảm chấn hệ thống treo ôtô có chức tạo sức cản để dập tắt nhanh chóng dao động ôtô Đặc tính dao động hệ thống treo giảm chấn có giảm chấn thể hình 9.22.b 6.2 Nguyên tắc hoạt động giảm chấn Giảm chấn sử dụng ôtô dựa theo nguyên tắc tạo sức cản nhớt sức cản quán tính chất lỏng công tác qua lỗ tiết lưu nhỏ để hấp thụ lượng dao động phần tử đàn hồi gây Nguyên lý thể qua sơ đồ hình 9.23 Hình 9.23 - Nguyên lý hoạt động giảm chấn Để thực nguyên lý này, cấu tạo giảm chấn gồm ống xi lanh pittông Trên thân pittông có làm lỗ nhỏ để thông hai khoang hai phía pittông với Trong khoang chứa xi lanh người ta đổ dầu đặc biệt gọi dầu giảm chấn Trong hệ thống treo đầu vỏ xi lanh nối với phần không treo (cầu ôtô), đầu cần pittông nối với phần treo (thân ôtô) Khi thân ôtô dao động khoảng cách cầu thân ôtô thay đổi pittông giảm chấn dịch chuyển tương đối xi lanh với tần số biên độ dao động Khi pittông dịch chuyển nén dầu khoang dầu có áp suất phải qua lỗ tiết lưu để sang khoang bên Do có sức cản lỗ tiết lưu nên lượng dao động hệ thống treo giảm chấn hấp thụ biến thành nhiệt toả môi trường xung quanh 6.3 Các loại giảm chấn Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 210 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Giảm chấn phân loại tuỳ thuộc vào kết cấu, chiều hoạt động giảm chấn dung môi làm việc giảm chấn 6.3.1 Phân loại theo hoạt động 6.3.1.1 Giảm chấn tác dụng đơn (hình 9.24) Giảm chấn tác dụng đơn có nghóa hai hành trình (nén trả) có hành trình giảm chấn có tác dụng Thông thường giảm chấn tác dụng đơn người ta thiết kế để giảm chấn có tác dụng hành trình trả Để đạt mục đích trên, cấu tạo pittông giảm chấn gồm hai lỗ Một lỗ nhỏ đóng vai trò lỗ tiết lưu, lỗ lớn với van chiều để loại bỏ tác dụng giảm chấn hành trình nén Hình 9.24 - Giảm chấn tác dụng đơn 6.3.1.2 Giảm chấn tác dụng hai chiều (hình 9.25) Giảm chấn hai chiều có tác dụng hành trình nén hành trình trả Cấu tạo pittông giảm chấn loại bao gồm hai lỗ với hai nắp van (dạng van chiều) với kích thước lỗ khác Lỗ nhỏ có tác dụng hành trình trả lỗ lớn có tác dụng hành trình nén Như lực cản giảm chấn hành trình trả lớn hành trình nén, phù hợp với yêu cầu làm việc hệ thống treo Hiện Hình 9.25 - Giảm chấn tác dụng hai chiều hầu hết ôtô sử dụng loại giảm chấn tác dụng hai chiều 6.3.2 Phân loại theo kết cấu 6.3.2.1 Giảm chấn loại ống lồng (hình 9.26.a) Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 211 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Loại giảm chấn có xi lanh với khoang làm việc mà khoang chứa a b Hình 9.26 - Giảm chấn loại ống lồng 6.3.2.2 Giảm chấn loại hai ống lồng (hình 9.26.b) loại giảm chấn xi lanh chia làm hai khoang: xi lanh (khoang làm việc) xi lanh (khoang chứa) 6.3.3 Phân loại theo dung môi làm việc 6.3.3.1 Giảm chấn loại thuỷ lực (hình 9.27.a) Đây loại giảm chấn sử dụng dung môi công tác loại dầu thuỷ lực, có cấu tạo nguyên lý làm việc thông thường giảm chấn trình bày a b 6.3.3.2 Giảm9.27n- loại m chấn c có nạp khíc(hình 9.27.b) có nạp khí Hình chấ Giả thuỷ lự loại thuỷ lự thuỷ lực Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 212 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Đây loại giảm chấn sử dụng hai loại dung môi công tác: Một dầu thuỷ lực chất khí Loại khí thường sử dụng khí nitơ nén lại áp suất thấp 3-6 KG/cm2 cao 20-30 KG/cm2 6.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động loại giảm chấn cụ thể 6.4.1 Cấu tạo a b c Hình 9.28 - Cấu tạo nguyên lý hoạt động loại giảm chấn - Tai giảm chấn; - Nắp có ren; 3, - Gioăng làm kín; - Van lá; - Lỗ tiết lưu van nén; - Van lá; - Lò xo van trả mạnh; - Van lá; 10 - Van nén mạnh; 11 - Lò xo van nén mạnh; 12 - cu điều chỉnh; 13 - Lỗ tiết lưu trả; 14 - Pittông giảm chấn; 15 - Lỗ tiết lưu trả; 16 - Phớt làm kín; 17 - Ống xi lanh ngoài; 18 - Ống xi lanh trong; 19 - Cần pittông; 20 - Bạc dẫn hướng; 21 - Phớt làm kín; 22 - Lò xo; 23 - Nắp chặn; 24 - Phớt làm kín Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 213 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Cấu tạo chung giảm chấn ống thuỷ lực hai ống xi lanh, tác dụng hai chiều dẫn chi tiết mô tả hình 9.28.a Ống xi lanh với khoang làm việc có bố trí pittông 14 nối liền với cần pittông giảm chấn 19 Trên pittông 14 có hai dãy lỗ tiết lưu ứng với hành trình nén trả Trong dãy lỗ lỗ tiết lưu hành trình nén; dãy lỗ 15 lỗ tiết lưu hành trình trả Các dãy lỗ có nắp van có tác dụng van chiều pittông giảm chấn bố trí lò xo van trả mạnh Giữa khoang làm việc xi lanh với khoang chứa xi lanh có bố trí đế ngăn đế ngăn có bố trí dãy lỗ tiết lưu van nén mạnh Cần 19 mang pittông giảm chấn 14 cố định với tai giảm chấn Còn lại ống xi lanh trong, với đế ngăn cách nối cố định với tai giảm chấn Do tai tai nối với phần treo không treo nên hệ thống treo làm việc khoảng cách hai tai giảm chấn thay đổi Có nghóa có chuyển động tương đối pittông với xi lanh giảm chấn 6.4.2 Nguyên lý làm việc 6.4.21 Hành trình nén (hình 9.28.b) * Nén nhẹ: Hành trình nén nhẹ tương ứng với pittông giảm chấn xuống Khi pittông giảm chấn xuống, áp suất dầu khoang làm việc phía pittông tăng áp suất dầu khoang phía pittông giảm Do dầu lưu thông từ khoang lên khoang qua dãy lỗ tiết lưu Khi nắp van kênh lên để dầu qua Khi pittông xuống, cần pittông chiếm chỗ phần thể tích khoang bên nên lượng dầu khoang bên lưu thông lên khoang bị thừa lượng (bằng thể tích cần pittông xuống) Do phần dầu qua lỗ tiết lưu van nén mạnh để sang khoang chứa nằm ống xi lanh ống xi lanh * Nén mạnh: Khi vận tốc tương đối pittông hành trình nén tăng đến giá trị giới hạn, áp suất khoang pittông tăng đến giá trị giới hạn Điều lợi cho giảm chấn nói riêng đặc tính hệ thống treo nói chung Vì đạt giá trị áp suất tới hạn van giảm tải nén ép lò xo van để mở rộng cửa lưu thông dầu từ khoang làm việc phía pittông sang khoang chứa Kết làm giảm tốc độ gia tăng áp suất dầu có nghóa làm giảm tốc độ gia tăng lực cản nén nén mạnh Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 214 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo 6.4.2.2 Hành trình trả (hình 9.28.c) * Trả nhẹ: Hành trình trả nhẹ tương ứng với pittông giảm chấn lên Khi pittông giảm chấn lên, áp suất dầu khoang làm việc phía pittông tăng áp suất dầu khoang phía pittông giảm Do dầu lưu thông từ khoang xuống khoang qua dãy lỗ tiết lưu 15 Khi nắp van van giảm tải trả kênh lên để dầu qua Khi pittông lên, cần pittông chiếm chỗ khỏi khoang phía pittông, nên phải có lượng dầu bù vào thể tích Điều thực phần dầu từ khoang chứa qua dãy lỗ tiết lưu đế ngăn cách để bù vào khoang phía pittông * Trả mạnh: Khi vận tốc tương đối pittông hành trình trả tăng đến giá trị giới hạn, áp suất khoang pittông tăng đến giá trị giới hạn Điều lợi cho giảm chấn nói riêng đặc tính hệ thống treo nói chung Vì đạt giá trị áp suất tới hạn van giảm tải trả ép lò xo van để mở rộng cửa lưu thông dầu từ khoang làm việc phía pittông sang khoang phía pittông Kết làm giảm tốc độ gia tăng áp suất dầu có nghóa làm giảm tốc độ gia tăng lực cản trả trả mạnh Bộ môn Ô tô - Đại học Baùch khoa TPHCM 215 ... treo đầu vỏ xi lanh nối với phần không treo (cầu ? ?tô) , đầu cần pittông nối với phần treo (thân ? ?tô) Khi thân ? ?tô dao động khoảng cách cầu thân ? ?tô thay đổi pittông giảm chấn dịch chuyển tương đối... nén - Bánh xe; - Đòn treo dọc; - Khớp lề phận hướng phải có thêm đòn ngang (hình 9. 16) Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 203 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Trên hình 9. 17 sơ đồ cấu tạo... không lò xo côn có hiệu tương tự Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 197 Cấu tạo ô tô Chương – Hệ thống treo Tải trọng Đặc tính lò xo thường lò xo cải tiến mô tả hình 9. 11 Biến dạng Hình 9. 11