Bài giảng kết cấu ô tô - Chương 9

Cấu tạo ô tô Chương 9 – Hệ thống treo




Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 190

CHƯƠNG 9
HỆ THỐNG TREO

1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU
1.1. Công dụng
Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung hoặc vỏ của ôtô với hệ thống chuyển
động. Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống treo là giảm các va đập làm ôtô chuyển động êm
dòu khi đi qua các mặt đường gồ ghề không bằng phẳng.
1.2. Phân loại
Tuỳ theo các yếu tố căn cứ để phân loại, hệ thống treo được phân chia như sau:
* Theo mối liên hệ giữa bánh xe bên trái và 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 thanh 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 từng loại ôtô để đảm bảo độ êm dòu cần thiết;
- Có độ võng động đủ để không sinh ra va đập lên các ụ đỡ;
- Có hệ số cản thích hợp để dập tắt dao động giữa vỏ xe và cầu xe;
- Khi quay vòng hoặc khi phanh thì vỏ ôtô không bò nghiêng quá giới hạn cho phép;

- Đảm bảo sự tương ứng giữa động học của các bánh xe với động học của dẫn động lái.
2. CẤU TẠO CHUNG
Cấu tạo và bố trí chung của hệ thống treo được thể hiện trên hình 9.1.
Mặc dù có nhiều chi tiết, nhưng cấu tạo chung của hệ thống treo được quy thành ba
bộ phận chính sau:
Cấu tạo ô tô Chương 9 – Hệ thống treo




Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 191

- Bộ phận hướng: Dùng để xác đònh động học và tính chất dòch chuyển tương đối
của các bánh xe với khung hay vỏ ôtô. Bộ phận hướng dùng để truyền các lực dọc, lực
ngang cũng như các mômen từ bánh xe lên khung hay vỏ ôtô. Đối với sơ đồ bố trí chung ở
hình 9.1 thì bộ phận hướng bao gồm đòn treo, thanh giằng.
- Bộ phận đàn hồi: Dùng để truyền các lực thẳng đứng và giảm tải trọng động khi
ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng nhằm đảm bảo độ êm dòu cần thiết. hình
9.1 bộ phận đàn hồi là các lò xo trụ.









Hình 9.1 - Hệ thống treo với bộ phận đàn hồi là các lò xo trụ
- Bộ phận giảm chấn: cùng với ma sát ở hệ thống treo (gồm ma sát giữa các lá nhíp

và các khớp nối) sinh ra lực cản để dập tắt dao động của ôtô. Ở hình 9.1 bộ phận giảm
chấn là các giảm chấn ống thuỷ lực đặt trong lò xo trụ.

3. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ DAO ĐỘNG VÀ TÍNH ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG
3.1. Khối lượng được treo và khối lượng không được treo
Qua hình 9.2 chúng ta thấy thân ôtô và các cầu mang bánh xe được liên kết với
nhau bởi các lò xo. Khối lượng của thân ôtô, được đỡ bởi các lò xo gọi là khối lượng được
treo. Khối lượng của cầu mang bánh 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. Bởi vì khi khối lượng được treo lớn và khối lượng không được treo nhỏ
thì va đập giảm và độ êm dòu tăng khi ôtô chuyển động qua mặt đường gồ ghề. Ngược lại
Cấu tạo ô tô Chương 9 – Hệ thống treo




Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 192

nếu khối lượng được treo nhỏ còn khối lượng không được treo lớn thì độ êm dòu của thân
ôtô kém (hình 9.3).



Khối lượng
đượ t
Khối lượng không
đượctreo

Hình 9.2 - Khái quát về hệ thống treo








Hình 9.3 – nh hưởng khối lượng treo
3.2. Sự dao động của khối lượng được treo
Khi chuyển động, thân ôtô có thể có các dao động theo các trục toạ độ như mô tả
trên hình 9.4.









Hình 9.4 - Dao động của ôtô

Các dao động đó là:
- Dao động lên xuống (sự nhún) theo trục thẳng đứng: Là sự chuyển động lên xuống
của toàn bộ thân xe, xuất hiện khi ôtô chuyển động trên mặt đường không bằng phẳng.
Cấu tạo ô tô Chương 9 – Hệ thống treo




Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 193

- Dao động xoay quanh trục thẳng đứng (sự xoay đứng): Là sự di chuyển xoay của
thân xe sang bên trái hoặc bên phải quanh trục thẳng đứng khi ôtô chuyển động.
- Dao động xoay quanh trục dọc (sự lắc ngang): Là chuyển động lắc của ôtô quanh
trục dọc khi ôtô đi qua mặt đường mà một bên bánh xe bò rơi xuống ổ gà hoặc qua những
mấp mô.
- Dao động xoay quanh trục ngang (sự lắc dọc): Là dao động lên xuống của phần
trước hay sau ôtô quanh trục ngang đi qua trọng tâm của nó. Dao động này xảy ra khi cả
hai bánh xe của ôtô cùng đi qua vết lõm hay chỗ lồi trên đường.
4. BỘ PHẬN ĐÀN HỒI
4.1. Đặc điểm chung
4.1.1. Tính đàn hồi
Khi tác dụng một lực lên một vật làm bằng những vật liệu như cao su, nó sẽ tạo ra
biến dạng của vật đó (tạo ra ứng suất trong vật đó). Khi thôi tác dụng lực, ứng suất sẽ mất
và vật sẽ trở lại hình dạng ban đầu. Người ta gọi tính chất đó là tính chất đàn hồi của vật.
Các phần tử đàn hồi trong hệ thống treo của ôtô cũng sử dụng nguyên lý đàn hồi để giảm
va đập từ mặt đường tác dụng lên, bảo đảm sự êm dòu cho hành khách và hàng hoá trên
thân ôtô. Các phần tử đàn hồi này sẽ bò biến dạng uốn (đối với nhíp) hoặc biến dạng xoắn
(đối với lò xo trụ và thanh xoắn) khi chòu tải. Năng lượng đàn hồi sẽ được giải phóng khi
thôi tác dụng lực và các phần tử đàn hồi trở lại trạng thái bình thường.

4.1.2. Độ cứng của phần tử đàn hồi
Độ cứng của phần tử đàn hồi có tính chất và công thức xác đònh giống nhau. Vì vậy
để đơn giản ở đây chúng ta sẽ dùng phần tử đàn hồi là lò xo trụ làm ví dụ.






Hình 9.5 - Độ cứng của lò xo trụ
Sự biến dạng của lò xo tỉ lệ với lực (tải) tác dụng lên nó (hình 9.5). Do đó tỉ số giữa
lực (w) với biến dạng của lò xo (a) là không đổi và được gọi là độ cứng (k) của lò xo: .
a
w
a
w
a
w
a
w
k ====
3
3
2
2
1
1

Cấu tạo ô tô Chương 9 – Hệ thống treo

Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 194

Trong đó:
w - ngoại lực (N)
a - biến dạng của lò xo (mm)
k - độ cứng của lò xo (N/mm)

4.1.3. Sự dao động của phần tử đàn hồi
Ta lấy ví dụ sự dao động của phần tử đàn hồi là lò xo trụ được mô tả trên hình 9.6.









Hình 9.6 - Sự dao động của phần tử đàn hồi
Khi bánh xe đi qua mấp mô, lò xo của hệ thống treo bò nén lại rất nhanh. Do lò xo
có xu hướng ngay lập tức trở về chiều dài có tải ban đầu của nó nên nó sẽ giãn ra, nâng
thân ôtô lên phía trên. Tuy nhiên, do lò xo tích luỹ năng lượng trong quá trình nén nên nó
phải giãn ra vượt quá chiều dài bình thường của nó để giải phóng năng lượng. Chuyển
động lên phía trên của thân ôtô cũng giúp lò xo vượt quá chiều dài ban đầu của nó. Khi
thân ôtô dòch chuyển xuống nó ấn lò xo nén lại quá chiều cao chòu tải bình thường, vì vậy
lò xo tác dụng trở lại bằng cách đẩy thân ôtô lên phía trên.
Quá trình này lặp đi lặp lại và được gọi là sự dao động của lò xo. Biên độ của mỗi

lần dao động đều nhỏ hơn lần trước, cuối cùng dập tắt hẳn dao động lên xuống của ôtô
(hình 9.6).
4.2. Các dạng phần tử đàn hồi
Trong hệ thống treo của ôtô, người ta có thể sử dụng các phần tử đàn hồi sau:
- Lò xo lá dạng nhíp;
- Lò xo trụ;
- Thanh xoắn;
- Vấu cao su;
- Đệm khí.
4.2.1. Nhíp
Cấu tạo ô tô Chương 9 – Hệ thống treo




Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 195

4.2.1.1. Nhíp chính



c
a
b
Biến dạng
Tải trọng

Hình 9.7 - Nhíp chính
Nhíp được làm từ các lá thép cong, gọi là nhíp, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từ
ngắn đến dài. Cụm nhíp được kẹp chặt lại với nhau ở vò trí giữa bằng một bulông đònh tâm.
Để giữ các lá nhíp không bò trượt ra khỏi vò trí, người ta dùng tấm kẹp ở một vài điểm để
kẹp chúng lại với nhau. Hai đầu của lá nhíp dài nhất (lá nhíp chính) được uốn cong tạo
thành tai nhíp (mắt nhíp), được sử dụng để gắn nhíp vào khung hay vào một dầm nào đó
thông qua mõ nhíp và chốt nhíp.
Độ cong của mỗi lá nhíp được gọi là độ võng. Do lá nhíp ngắn có độ võng lớn hơn,
nên độ cong của nó lớn hơn các lá nhíp dài. Khi bulông đònh tâm được xiết chặt các lá nhíp
bò giảm độ võng một chút (hình 9.7.a) làm cho hai đầu lá phía dưới ép chặt vào lá phía
trên.
Đặc tính của phần tử đàn hồi là nhíp được thể hiện trên hình 9.7.c. Khi tải trọng tác
dụng lên nhíp tăng thì biến dạng của nhíp cũng tăng theo quy luật tuyến tính.
Nhưng khi diễn biến ngược lại thì đường đặc tính không trùng với đường cũ. Sở dó

có sự khác nhau như vậy là trong bó nhíp tồn tại nội ma sát giữa các lá nhíp với nhau. Khi
Cấu tạo ô tô Chương 9 – Hệ thống treo




Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 196

nội ma sát tăng thì tính êm dòu chuyển động của ôtô giảm. Vì vậy trong thực tế để giảm ma
sát giữa các lá nhíp người ta thường sử dụng một số biện pháp sau:
- Bôi mỡ chì lên các lá nhíp trước khi lắp ghép với nhau;
- Đặt các tấm đệm vào đầu mỗi lá nhíp để giảm ma sát trượt khi chúng chuyển
động tương đối với nhau;
- Ở mỗi đầu của một lá nhíp được vuốt thon để chúng tạo ra một áp suất thích hợp
khi tiếp xúc với nhau.
4.2.1.2. Nhíp phụ
Nhíp phụ thường được sử dụng ở xe tải và một số xe khác khi có sự thay đổi lớn về
tải trọng, với mục đích vừa bảo đảm cả tính êm dòu và độ bền của nhíp. Khi không tải hoặc
tải nhỏ thì chỉ có nhíp chính làm việc, như vậy độ êm dòu sẽ tăng. Khi đủ tải lúc đó nhíp
phụ mới làm việc cùng nhíp chính. Khi này do tải trọng lơn hơn nên cả nhíp chính và nhíp
phụ cùng làm việc để giảm ứng suất trên mỗi lá nhíp bảo đảm độ bền của nhíp.
Cấu tạo của nhíp chính kết hợp với nhíp phụ và đặc tính của nó được mô tả trên hình 9.8.
Biến dạng
Tải trọng
a b

Hình 9.8 - Nhíp phụ

4.2.1.3. Đặc điểm
- Do bản thân nhíp đủ độ cứng vững để giữ cầu xe ở vò trí xác đònh nên không cần
sử dụng các thanh nối (đảm nhiệm luôn chức năng bộ phận hướng);
- Do nội ma sát trong nhíp lớn nên nhíp khó hấp thụ những dao động nhỏ từ mặt
đường. Vì vậy, nhíp thường được sử dụng cho những ôtô thương mại lớn, tải nặng và cần độ
bền cao.
Cấu tạo ô tô Chương 9 – Hệ thống treo




Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 197

4.2.2. Lò xo
4.2.2.1 Lò xo thường
Lò xo được làm từ dây thép lò xo, là một loại thép đặc biệt, được quấn thành hình
ống (hình 9.9). Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo sẽ bò xoắn do ống lò xo bò nén. Lúc này
năng lượng ngoại lực được dự trữ trong lò xo và va đập được giảm bớt.

Hình 9.9 - Lò xo thường

4.2.2.2. Lò xo cải tiến
Khi lò xo được làm từ dây thép có đường kính không đổi thì biến dạng của lò xo sẽ
thay đổi tỉ lệ thuận với lực tác dụng. Điều đó có nghóa là nếu dùng lò xo mềm, nó sẽ không
đủ cứng để chòu tải lớn và ngược lại nếu dùng lò xo cứng để chòu tải lớn thì nó lại giảm
tính êm dòu chuyển động khi tải nhỏ.
Lß xo cã ®−êng kÝnh d©y kh¸c nhau
Lß xo cã b−íc
kh¸c nhau
Lß xo c«n







Hình 9.10 - Lò xo cải tiến

Để khắc phục nhược điểm này người ta có thể sản xuất các loại lò xo cải tiến (hình
9.10)
Ví dụ đối với loại lò xo có đường kính dây ở hai đầu nhỏ thì độ cứng ở hai phần đầu
lò xo sẽ thấp hơn ở phần giữa. Do đó khi tải nhẹ thì hai đầu lò xo sẽ bò nén lại và hấp thụ
năng lượng va đập. Mặt khác phần giữa lò xo có độ cứng lớn hơn sẽ đủ cứng để chòu tải

lớn.
Các lò xo bước không đều hoặc lò xo côn cũng có hiệu quả tương tự.
Cấu tạo ô tô Chương 9 – Hệ thống treo




Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 198

Đặc tính của lò xo thường và lò xo cải tiến được mô tả trên hình 9.11.

Biến dạng
Tải trọng










Hình 9.11 - Đặc tính của lò xo thường và lò xo cải tiến
4.2.2.3. Đặc điểm
- Mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vò khối lượng là lớn hơn so với nhíp;
- Do không có nội ma sát như trong nhíp nên lò xo thường phải bố trí giảm chấn
kèm theo để dập tắt nhanh dao động;
- Do không có khả năng chòu lực ngang nên cần phải có các thanh liên kết (đòn
treo, thanh ngang, thanh giằng, ...) để đỡ cầu xe.

4.2.3. Thanh xoắn
4.2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý
Thanh xoắn là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn của nó để cản lại
sự xoắn. Một đầu thanh xoắn được ngàm chặt vào khung hay một dầm nào đó của thân
ôtô, đầu kia được gắn vào một kết cấu chòu tải xoắn của hệ thống treo (hình 9.12).
4.2.3.2. Đặc điểm
- Do mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vò khối lượng lớn hơn so với nhíp và
lò xo nên hệ thống treo loại thanh xoắn có kết cấu nhỏ gọn;
- Cách bố trí hệ thống treo đơn giản, thuận tiện;
- Thanh xoắn cũng không có nội ma sát nên cũng thường phải lắp kèm giảm chấn
để dập tắt nhanh dao động.





Cấu tạo ô tô Chương 9 – Hệ thống treo



Bộ môn Ô tô - Đại học Bách khoa TPHCM 199

Hình 9.12 - Thanh xoắn
4.2.4. Vấu cao su
Vấu cao su hấp thụ năng lượng dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bò biến dạng
dưới tác dụng của ngoại lực.








Hình 9.13 - Vấu cao su
Vấu cao su có những ưu điểm sau:
- Nó có thể được làm với mọi hình dạng khác nhau;
- Không có tiếng ồn khi làm việc;
- Không cần phải bôi trơn.
Tuy nhiên vấu cao su không thích hợp khi tải trọng lớn. Vì vậy vấu cao su chủ yếu
được sử dụng như một bộ phận đàn hồi phụ hay một bạc đệm, vấu giảm chấn, vấu chặn
hay một số cơ cấu khác trong hệ thống treo (hình 9.13).