13 Hệ thống treo xe Hyundai

HỆ THỐNG TREO


HỆ THỐNG TREO

2

CHIỀU DÀI CƠ SỞ VÀ VẾT BÁNH XE

Tra
ck

e
he
W

se
a
lb

Khoảng cách theo chiều rộng giữa hai đường tâm của hai lốp xe trên cùng một trục gọi là
độ rộng vết bánh xe (Track). Khoảng cách theo chiều dài giữa tâm lốp và lốp sau gọi là
chiều dài cơ sở (Wheelbase). Nếu độ trùng vết của xe là đúng thì bánh xe sẽ chạy trên
một đường thẳng song song với đường tâm của xe.
Lực bám (lực ma sát) giữa lốp xe và mặt đường là nhân tố chính quyết định tốc độ khi
tăng tốc, cua góc và khi phanh. Lực bám càng lớn thì khả năng gia tốc càng nhanh, tốc
độ cua góc nhanh và quãng đường phanh ngắn.
Bề mặt tiếp xúc giữa lốp xe và mặt đường chịu tác dụng của rất nhiều lực khác nhau.
Các lực này được nghiên cứu trong môn động học của xe. Hình dáng của xe, hệ thống
treo, hệ thống lái đều ảnh hưởng đến xe khi chuyển động.

HỆ THỐNG TREO

3

KHẢ NĂNG CÁCH LY VỚI MẶT ĐƯỜNG
Gia tốc theo chiều đứng

Gia tốc theo
chiều ngang

Khả năng cách li đường
Khả năng cách li đường: là khả năng của xe hấp thụ hoặc cách li các rung động (xóc) do
mặt đường không bằng phẳng tác động lên khoang chở khách của xe. Khả năng cách li
được quyết định bởi hệ thống treo. Chức năng của hệ thống treo là giúp cho thân xe gần
như không ảnh hưởng bởi các tác động của mặt đường lên xe trong khi đang chuyển
động, điều này đạt được do sự kết hợp của các chi tiết như bạc, lò xo xoắn, giảm chấn
thủy lực của hệ thống treo.


HỆ THỐNG TREO

4

SỰ BIẾN THIÊN CỦA LỰC TÁC ĐỘNG LÊN LỐP
Trọng tâm dồn về trước khi phanh

Sự biến thiên của lực tác động lên lốp xe: đánh giá khả năng bám đường của xe và chịu
ảnh hưởng trực tiếp của giảm chấn và hệ thống đỡ trong hệ thống treo. Giảm chấn và hệ
thống đỡ giúp xe luôn đặt tải lên lốp xe, sản sinh ra các lực cản đối với các dao động sóc

(chuyển độc lên xuống) lắc và xoay trong khi xe chuyển động. Giảm chấn và hệ thống đỡ
cũng giúp xe chống lại hiện tượng lao đầu về phía trước (Dive) khi phanh hoặc xệ đuôi
về phía sau (squat) khi gia tốc.
Sự biến thiên lực tác động lên lốp xe ảnh hưởng đến vị trí trọng tâm xe cũng như sự
phân bố tải trọng của xe lên các lốp trong quá trình gia tốc, giảm tốc, phanh, cua góc. Khi
phanh, do quán tính, trọng tâm của xe sẽ bị đẩy về phía trước và tải trọng xe sẽ dồn lên
các bánh trước, tương tự như vậy, khi gia tốc trọng tâm sẽ bị đẩy về phía sau và tải trọng
xe sẽ dồn lên các bánh sau.


HỆ THỐNG TREO

5

SỰ BIẾN THIÊN CỦA LỰC TÁC ĐỘNG LÊN LỐP

Khi xe cua góc

Khi xe cua góc
Khi cua góc, do lực li tâm, trọng tâm của xe bị đẩy ra phía ngoài của đường cua. Lực li
tâm sẽ bị lực bám mặt đường của lốp xe chống lại. Sự tác động của hai lực này khiến
cho trọng lượng của xe bị dồn từ phía nằm ở mặt trong của đường cua ra phía nằm ở
mặt ngoài của đường cua. Khi đó, các lò xo giảm chấn của xe nằm ở phía trong của
đường cua sẽ nâng lên, các lò xo giảm chấn của xe nằm ở phía ngoài của đường cua sẽ
bị hạ xuống làm cho xe bị nghiêng theo chiều ngang và làm cho thân xe có xu hướng bị
lộn vòng.


HỆ THỐNG TREO

6

CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG TREO

Phần khối lượng
được giảm chấn
Giảm chấn

Lốp
Phần khối lượng
không được giảm chấn

Lò xo
Thanh ổn định

Hệ thống treo là thuật ngữ đề cập đến các chi tiết như lò xo, giảm chấn và các chi tiết
liên kết để nối giữa bánh xe với xe. Hệ thống treo có các mục đích: giúp quá trình chạy
xe và phanh xe an toàn, giúp cho người ngồi trong xe cảm thấy thoải mái, cách li khỏi
rung động, ồn, sóc do tác động của mặt đường. Hệ thống treo cũng bảo vệ an toàn cho
xe và hàng hóa trong quá trình hoạt động. Giảm chấn là thiết bị dập tắt các dao động của
thân xe. Trong quá trình chạy xe, có rất nhiều yếu tố như sự phân bố tải trọng, tốc độ,
gió, điều kiện đường xá ảnh hưởng đến hệ thống treo. Do đó, hệ thống treo phải luôn
được duy trì trong tình trạng tốt nhất.


HỆ THỐNG TREO

7

CÁC CHI TiẾT CỦA HỆ THỐNG TREO

Không có
hệ thống treo

Có lò xo nhưng
không có giảm chấn

Hệ thống treo
đầy đủ

Khi xe không có hệ thống treo: toàn bộ xe là một khối cứng, xe sẽ mất tiếp xúc với mặt
đường khi đi qua các vấu lồi trên mặt đường.
Khi hệ thống treo có lò xo nhưng không có giảm chấn: xe sẽ không mất tiếp xúc với mặt
đường khi đi qua các vấu lồi nhưng lại mất tiếp xúc sau đó. Đồng thời xe sẽ dao động
trong một thời gian dài làm cho người ngồi trên xe mệt mỏi.
Hệ thống treo có cả lò xo và giảm chấn: Giúp xe không mất tiếp xúc với mặt đường khi đi
qua vấu lồi và sau đó giảm chấn giúp dập tắt dao động của lò xo giúp xe không bị xóc
lên xuống.


HỆ THỐNG TREO

8

LÒ XO

Lò xo của hệ thống treo dùng để đỡ tàn bộ khối lượng của xe, duy trì cao độ của xe và
hấp thụ mọi tác động từ đường lên xe. Lò xo là một liên kết mềm, nó cho phép thân xe
không bị ảnh hưởng nhiều khi bánh xe đi qua các vị trí lồi lõm trên mặt đường. Lò xo là
một liên kết có thể nén được, khi có thêm tải đặt lên lò xo hoặc xe đi qua các vị trí lồi

lõm, lò xo sẽ hấp thụ các tải trọng bày bằng cách nén lại. Lò xo là một chi tiết rất quan
trọng của hệ thống treo đảm bảo sự tiện nghi của người ngồi trên xe.


HỆ THỐNG TREO

9

LÒ XO XOẮN

Lò xo xoắn

„X“Nm
„X“Nm
„X“Nm

Cm

Khả năng nén

Lò xo xoắn: được sử dụng rộng rãi cho hệ thống treo của các dòng xe du lịch. Đường
kính sợi và chiều dài của lò xo quyết định tính năng của lò xo. Đường kính sợi lớn thì lò
xo sẽ khỏe hơn, lò xo càng dài thì càng mềm hơn.
Khả năng nén của lò xo để đo độ cứng của lò xo, nó được đo bằng khối lượng tải được
đặt lên lò xo để lò xo nén lại được 2.5cm. Một số lò xo được thiết kế có khả năng nén
thay đổi theo từng điều kiện tải trọng, lò xo này cho phép độ nén thấp khi chịu tải thấp để
đảm bảo độ êm ái khi chạy không tải và đảm bảo độ nén cao khi chịu tải nặng cho phép
có khả năng tải tốt hơn. Việc thay đổi cường độ nén có thể thực hiện bằng cách sử dụng
các vật liệu khác nhau để làm lò xo hoặc phương pháp cuốn lò xo có bước lò xo thay
đổi.

HỆ THỐNG TREO

10

LÒ XO NHÍP

Lò xo lá hay gọi là nhíp thường được sử dụng cho các xe thương mại và một số xe du
lịch rẻ tiền. Nó thường chia làm hai loại:
Loại nhiều lá được làm bằng nhiều lá nhíp với chiều dài khác nhau được bó vào với
nhau. Trong khi hoạt động bình thường, nhíp được nén lại để hấp thụ các chấn động từ
mặt đường. Các lá nhíp trong một bộ thường bị bẻ cong và trượt đi một ít so với nhau
trong quá trình hoạt động.
Loại một lá (ít thông dụng) là loại có độ dảy lớn ở giữa và mỏng dần về hai bên.
Đa số các lá nhíp được chế tạo từ thép lò xo. Một số loại nhíp lại sử dụng vật liệu
composite. Đa số các lá nhíp thường được bố trí dọc theo xe, trong một số trường hợp
các lá nhíp lại được đặt ngang xe


HỆ THỐNG TREO

11

LÒ XO KHÍ NÉN

Lò xo không khí bắt đầu được sử dụng rộng rãi cho các loại xe du lịch, xe tải nhẹ và xe
tải nặng. Lò xo khí là một xi lanh bằng cao su bên trong được bơm khí nén. Piston được
nối vào tay điều khiển phía dưới. Khí nén bên trong xi lanh đóng vai trò là lò xo, khi tải
trong thay đổi thì hệ thống cũng sẽ thay đổi áp suất khí nén bên trong xi lanh để phù hợp

với từng tải trọng.


HỆ THỐNG TREO

12

VAI TRÒ CỦA GIẢM CHẤN

Khi không có giảm chấn

Khi có giảm chấn
Nếu không có giảm chấn, lò xo giảm xóc sẽ dao động để giải phóng năng lượng một
cách tự do. Bằng cách kiểm soát dao động của lò xo đảm bảo cho các chi tiết của hệ
thống treo và hệ thống lái nằm trong giới hạn thiết kế, độ trùng vết được duy trì khi đang
chuyển động và đảm bảo tiện nghi cho người ngồi trên xe. Giảm chấn không có vai trò
đỡ khối lượng của xe mà chỉ điều khiển dao động của lò xo. Giảm chấn sẽ biến năng
lượng dao động của lò xo thành nhiệt năng và làm khuyếch tán sang dầu thủy lực.


HỆ THỐNG TREO
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA GIẢM CHẤN
Giảm chấn thực chất là một bơm dầu. Piston giảm chấn
được lắp vào phía cuối cán piston. Khi hệ thống treo
chuyển động lên xuống, dầu thủy lực bị piston nén chạy
qua các lỗ nhỏ bên trong piston, nhưng các lỗ này chỉ
cho một lượng nhỏ dầu chảy qua do đó nó làm chậm tốc
độ của piston do đó làm chậm tốc độ dao động của lò xo.
Khả năng cản chuyển động của giảm chấn phụ thuộc
vào tốc độ dao động và số lượng lỗ nhỏ bên trong piston.

Đa số các giảm chấn hiện đại đều có thiết bị giảm chấn
thủy lực nhạy cảm với tốc độ, có nghĩa là tốc độ dao
động của piston càng lớn thì sức cản càng lớn. Các giảm
chấn làm việc theo cả hai chiều chuyển động dãn và
nén, đa số các xe có lực cản dãn lớn hơn lực cản nén.
Chu kỳ nén điều khiển chuyển động của phần khối lượng
được giảm chấn, chu kỳ dãn điều khiển chuyển động
của phần khối lượng không được giảm chấn.

13


HỆ THỐNG TREO

14

GIẢM CHẤN ỐNG KÉP
Giảm chấn ống kép có xi lanh bên trong là xi lanh làm
việc, xi lanh ngoài là xi lanh chứa dầu. Cán piston đia
qua phớt dầu và dẫn hướng piston, dẫn hướng piston
giúp cho piston có thể chuyển động tự do bên trong xi
lanh mà vẫn thẳng hàng với đường tâm của giảm chấn.
Van đáy nằm ở đáy xi lanh làm việc và điều khiển dòng
dầu trong chu kỳ nén. Đường kíng trong của xi lanh (hay
đường kính piston) là thông số cơ bản giảm chấn.
Đường kính này càng lớn thì càng dễ điều khiển và lực
giảm chấn cũng cao hơn.

Đầu nối trên
Phớt dầu

Dẫn hướng
piston
Cán piston
Xi lanh
chứa
Xi lanh
làm việc
Nắp bảo vệ
Van piston
Van đáy
Đầu nối
dưới


HỆ THỐNG TREO

15

NGUYÊN LÝ LÀM ViỆC CỦA GIẢM CHẤN ỐNG KÉP
Khoang B
Van 1 chiều

Khoang B
Van 1 chiều

Lỗ thông
Van piston

Lỗ thông
Van piston

Van lá

Van lá

Xi lanh chứa
Xi lanh làm việc
Van 1 chiều
Van lá
Van đáy

Xi lanh chứa
Xi lanh làm việc
Van 1 chiều
Van lá
Van đáy
Nén

Dãn

Trong chu kỳ nén: khi tốc độ piston chậm, van một chiều trên van piston và van lá trên
van đáy đóng. Dầu thủy lực đi qua các lỗ thông nhỏ trên cả hai. Khi tốc độ lớn van một
chiều trên van piston và van lá trên van đáy mở cho phép phần lớn dầu thủy lực đi qua
hai van này.
Trong chu kỳ dãn: ngược lại


HỆ THỐNG TREO

16

GIẢM CHẤN GA
Giảm chấn hơi ra đời đã nâng cao mức độ tiện nghi và
thoải mái chi người ngồi trong xe. Giảm chấn hơi đã giải
quyết được rất nhiều sự cố phát sinh do ngày càng sử
dụng nhiều loại xe có kết cấu chasis liền, chiều dài cơ
sở ngắn và áp suất lốp tăng lên. Khí gas là nitơ và áp
suất khoảng 6 đến 10 bar tùy thuộc vào từng thiết kế.
Áp suất của khí ni tơ đa giảm đáng kể lượng không khí
bị lẫn trong dầu thủy lực trong quá trình hoạt động. Dầu
thủy lực là chất lỏng không nén được, khi bị lẫn bọt khí
nó trở nên nén được. Khi lượng bọt khí giảm đi thì tốc
độ phản ứng của giảm chấn nhanh hơn và giữ cho lốp
xe bám chặt vào mặt đường. Đồng thời, áp suất khí nitơ
cũng tạo nâng lên một chút khă năng nén của lò xo điều
này đã làm giảm hiện tượng xe bị lắc, dao động lên
xuống, lăn, chúi đầu về trước và xệ về phía sau trong
quá trình hoạt động.

Đầu nối trên
Phớt dầu
Dẫn hướng
piston
Cán piston

Van piston
Xi lanh
làm việc
Khí gas
Đầu nối

dưới


HỆ THỐNG TREO
HỆ THỐNG TREO TRƯỚC ĐỘC LẬP KIỂU McPherson
Hệ thống bao gồm một lò xo xoắn và một ống giảm
chấn được lắp lồng vào nhau và cả hai có thể xoay
trên một mối nối cầu nằm trên tay đòn đơn bên dưới.
Ở phía đầu trên của ống giảm chấn có một ổ bi kim
đỡ. Hệ thống sẽ đỡ toàn bộ khối lượng của xe. Trên
hình vẽ bạn khó nhìn thấy ống giảm chấn vì nó nằm
bên trong lò xo. Rô tuyn lái được nối vào thân bên
dưới của giảm chấn hoặc vào một cần được hàn vào
thân của giảm chấn. Khi đáng lái nó sẽ quay cột
chống, giảm chấn và lò xo để thay đổi hướng của
bánh xe. Lò xo giảm chấn được đặt trên các tấm tựa
được thiết kế đặc biệt sao cho nó có thể xoay được
trong quá trình lái.

17


HỆ THỐNG TREO
HỆ THỐNG TREO TRƯỚC ĐỘC LẬP: Xương đòn kép, lò xo xoắn kiểu 1
Hệ thống treo kiểu xương đòn kép hay chữ A
kép, trục bánh xe được đỡ bởi một cặp tay đỡ
hình chữ A ở bên trên và bên dưới. Với loại
này, tay đòn bên dưới chịu phần lớn lực. Nếu
ta nhìn từ phía trước sẽ thấy hệ thống treo rất
giống một hình bình hành và cho phép trục xe

dao động lên và xuống. Do các tay đòn xoay
quanh trục nên trong quá trình dao động lên
xuống, bánh xe đồng thời cũng dao động ra và
vào. Vậy sẽ có hai chuyển động tương đối của
bánh xe so với thân xe trong quá trình hoạt
động. Hai chuyển động này đều ảnh hưởng
đến góc Toe (góc lái) và góc Camber.

18


HỆ THỐNG TREO

19

HỆ THỐNG TREO TRƯỚC ĐỘC LẬP: Xương đòn kép, lò xo xoắn kiểu 2

Sự khác biệt cơ bản của loại này so với loại trước là lò xo xoắn và ống giảm chấn
được đỡ bằng xương đòn trên và nhiều khi xương đòn dưới được thiết kế lại thành
một tay đỡ đơn giản.


HỆ THỐNG TREO
HỆ THỐNG TREO TRƯỚC ĐỘC LẬP: Liên kết đa điểm
Nguyên lí cũng tương tự như loại xương đòn
kép nhưng thay vì xương đòn trên và dưới là
các thanh liên kết độc lập. Các thanh liên kết
này cũng được lắp vào bên trên và bên dưới
của trục xe và cũng tạo thành những cặp
xương đòn. Khi xoay bánh lái thì hình dạng

của hệ thống treo thay đổi và cả 4 tay đòn đều
xoay quanh trục của mình và hệ thống các trục
xoay thường rất phức tạp.
Hệ thống liên kết đa điểm có thể thay đổi với
nhiều thiết kế khác nhau cho các tay đòn và
các trục xoay nhưng nguyên lí hoạt động
thường giống nhau. Trong hệ thống này, lò xo
xoắn và ống giảm chấn được bố trí tách biệt.

20


HỆ THỐNG TREO

21

HỆ THỐNG TREO TRƯỚC ĐỘC LẬP: kiểu tay đỡ kéo

Hệ thống treo tay đỡ kéo có các tay đỡ được lắp ở phía trước của chassis. Hai tay đỡ kết
hợp thành cặp tay đỡ và nguyên lý hoạt động cũng tương tự như hệ thống xương đòn
kép nhưng kiểu hình bình hành nhìn từ bên cạnh


HỆ THỐNG TREO

22

HỆ THỐNG TREO SAU PHỤ THUỘC: Kiểu dầm cứng, lò xo nhíp

Kiểu trục cứng, lò xo lá: Trục dẫn động được kẹp vào lò xo lá bằng bu lông chữ U và ống

giảm chấn được bắt trực tiếp vào trục bằng bu lông. Hai đầu của lò xo lá (nhíp) và đầu
còn lại của ống giảm chấn được bắt trực tiếp vào chassis. Một nhược điểm của hệ thống
này là trục dẫn động không được cố địng chắc chắn cho các chuyển động ngang nên sẽ
có dao động ngang lớn khi xe chuyển động.


HỆ THỐNG TREO

23

HỆ THỐNG TREO SAU PHỤ THUỘC: Kiểu dầm cứng, lò xo xoắn

Nguyên lý tương tự như loại lò xo lá nhưng thay vì dùng lò xo lá là dùng lò xo xoắn với
ống giảm chấn có thể nằm bên trong lò xo hoặc nằm độc lập bên ngoài. Do không dùng
lò xo lá nên cần phải có hai tay đòn điều khiển lắp bên dưới để hạn chế di chuyển ngang.
Ưu điểm của loại này là có kết cấu nhỏ gọn và dùng vào các vị trí có không gian chật
hẹp.


HỆ THỐNG TREO

24

HỆ THỐNG TREO SAU PHỤ THUỘC: Kiểu dầm trục

Kiểu này dùng cho các loại xe dẫn động cầu trước. Dầm chạy ngang qua xe với bánh xe
lắp ở hai đầu của dầm. Lò xo xoắn và ống giảm chấn (có thể tích hợp, có thể tách biệt)
được bắt giữa dầm và thân xe. Dầm xe được chế tạo liền hai tay đòn kéo.
Một thanh giằng chống chuyển động ngang được nối từ đầu bắt của một dầm kép đến
đầu còn lại của dầm đối diện hoặc bắt chéo lên tận đầu trên của lò xo xoắn. Một cải biên

của hệ thống này là dầm ngang được chế tạo có thể xoắn ngang và khi đó không cần
dùng thanh giằng, đây có thể gọi là loại bán độc lập khi một bánh xe đi vào chỗ đường lồi
thì bánh còn lại ít bị ảnh hưởng. Đôi khi lò xo xoắn được thay bằng lò xo thanh xoắn.


HỆ THỐNG TREO

25

HỆ THỐNG TREO SAU PHỤ THUỘC: Kiểu dầm cứng 4 thanh liên kết

Loại song song

Loại tam giác

Loại song song: với thiết kế song song nên nguyên lí làm việc theo kiểu dao động của
hình bình hành cố định. Với thiết kế này, hộp vi sai luôn vuông góc với mặt đường với góc
bánh răng dẫn động không đổi. Thanh giằng chéo để chống chuyển động ngang và giữ
độ trùng vết báng xe.
Loại tam giác: Nguyên lý hoạt động tương tự nhưng với hai thanh trên bố trí chéo thì
không cần phải dùng thanh giằng ngang.
Có rất nhiều thiết kế cải biên của hệ thống này nhưng nguyên lý hoạt động thì tương tự.