haihunghero
Tài xế O-H
Bài 7:
HỆ THỐNG TREO VÀ GÓC LẮP ĐẶT BÁNH XE
Hệ thống treo của ô tô được thiết kế nhằm đảm bảo tính ổn định, êm dịu chuyển động của ô tô đồng thời đảm bảo an toàn hàng hóa và sức khỏe của hành khách. Tính êm dịu chuyển động phụ thuộc vào kết cấu của ô tô nhất là hệ thống treo.
Khi xe chuyển động trên mặt đường gồ ghề, các phản lực mặt đường tác dụng lên bánh xe, qua cơ cấu treo truyền đến khung xe, làm cho xe rung lắc, dao động. Để giảm các cường độ của các chấn động này khung xe liên kết với các bánh xe thông qua các bộ phận hướng và đàn hồi như các thanh, đòn liên kết và lò xo, thanh xoán…
Độ cứng của lò xo hay độ võng tĩnh có ảnh hưởng lớn đến tần số dao động của ô tô ( tính thoải mái của hành khách). Quan hệ giữa độ võng tĩnh và tần số dao động của ô tô:
Hình 6.1: Quan hệ giữa độ cứng lò xo và độ võng tĩnh.
Tần số dao động của hệ thống treo:
Trong đó:
N: Tần số dao động [Hertz, Hz]
g: gia tốc trọng trường [ 9810 mm/s2 ]
D: độ võng tĩnh [ mm]
Trên xe du lịch, tần số dao động khoảng 1-1,2 Hz ( 60-72 dao động/ phút) và độ võng tĩnh D = 175- 225 mm.
1. CÁC LOẠI HỆ THỐNG TREO.
1.1. Hệ thống treo phụ thuộc:
Hình 6.2: Tác dụng của cơ cấu treo phụ thuộc khi vượt vật cản và
khi thùng xe xoay ngang
Hình 6.3: Cầu sau phụ thuộc trên xe vận tải.
Hình 6.4: Dầm cầu sau với các thanh liên kết ngang kiểu: (a) Watt, (b) Scott-Rusell.
Hình 6.5: Dầm cầu sau với các thanh liên kết ngang kiểu Scott-Rusell (Nisan)
Hình 6.6 : Cầu sau của Mitsubishi Pajero
Hình 6.7 : Cầu sau trên xe khách sử dụng bầu hơi ( Mercedes-Benz)
1.2. Hệ thống treo độc lập:
Hình 6.8: Tác dụng của hệ thống treo độc lập khi xe vượt vật cản và
khi thùng xe xoay ngang
Hình 6.9 : Hệ thống treo độc lập hai đòn chữ A ( double wishbone) với lò xo trụ (VW, Ford, Fargo…)
Hình 6.10 : Hệ thống treo trước độc lập kiểu 2 đòn xoay ( Honda Prelude)
Hình 6.11 : Hệ thống treo trước loại 2 đòn (double wishbone) với thanh xoán đàn hồi (Nissan Frontier)
Hình 6.12 : Các cơ cấu điều chỉnh độ cao cơ cấu treo kiểu thanh xoán
Hình 6.13 :Tác dụng của hệ thống treo độc lập kiểu “Đòn ngang và thanh chống” MacPherson khi vượt chướng ngại và khi thùng xe xoay.
Hình 6.15 : Hệ thống treo trước của xe Mercedes Printer
2. CÁC GÓC LẮP ĐẶT BÁNH XE.
2.1. Tính ổn định của bánh xe dẫn hướng.
Tính ổn định của các bánh xe dẫn hướng là khả năng của chúng giữ được vị trí ban đầu ứng với khi xe chuyển động thẳng và tự quay trở về vị trí này sau khi bị lệch.
Nhờ tính ổn định mà khả năng dao động của các bánh xe dẫn hướng vả tải trọng tác dụng lên hệ thống lái được giảm đáng kể.
Tính ổn định của các bánh xe dẫn hướng được duy trì dưới tác dụng của các thành phần phản lực : thẳng đứng, bên và tiếp tuyến tác dụng lên chúng khi xe chuyển động.
Ba nhân tố kết cấu sau đây đảm bảo tính ổn định của các bánh xe dẫn hướng :
1. Độ nghiêng ngang của trụ đứng cam quay
2. Độ nghiêng dọc của trụ đứng cam quay
3. Độ đàn hồi của lốp theo hướng ngang.
2.2. Các góc lắp đặt bánh xe.
Hình 6.16: Các góc lắp đặt của bánh xe dẫn hướng.
(a).Góc nghiêng ngang bánh xe; ( camber )
(b). Góc nghiêng ngang trụ đứng; ( kingpin )
(c). Góc nghiêng dọc trụ đứng ( caster)
Để đảm bảo tính ổn định của ô tô, các bánh xe dẫn hướng lắp đặt với các góc sau:
a/ Góc nghiêng ngang của trụ đứng ( Kingpin angle)
Hình 6.17: Tác dụng của góc nghiêng ngang trụ đứng.
Do có góc nghiêng ngang của trụ đứng, khi quay bánh dẫn hướng một góc a có thì sẽ phát sinh một momen ổn định. Momen này có khuynh hướng đưa bánh xe dẫn hướng trở về vị trí ban đầu sau khi chuyển hướng.
l : khoảng cách từ tâm của mặt tựa bánh xe đến đường tâm của trụ đứng.
b/ Góc nghiêng dọc của trụ đứng ( caster angle)
Hình 6.18: Góc nghiêng dọc của trụ đứng ( Castor angle)
Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc g so với chiều tiến của xe thì phản lực bên Yb của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc O một momen ổn định :
(5-10)
Momen này có xu hướng làm quay bánh xe trở về vị trí trung gian ban đầu khi nó bị lệch khỏi vị trí này. Khi quay vòng, người lái phải tạo ra một lực để khắc phục mômen này, vì vậy góc g thường không lớn. Trị số của góc g đối với ô tô hiện nay là 0 ¸3o . Mômen ổn định Mgy không phụ thuộc vào góc quay vòng của các bánh xe dẫn hướng.
c/ Góc nghiêng ngang của bánh xe ( Camber angle).
Hình 6.19: Góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng.
Giảm cánh tay đòn C của phản lực tiếp tuyến đối với trục trụ đứng để làm giảm tải trọng tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái.
Khi bánh xe bị đặt nghiêng, nó có xu hướng lăn theo một cung tròn với tâm quay là giao điểm của đường tâm bánh xe và mặt đường. Điều này dẫn đến làm nảy sinh ở vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường phản lực bên hướng về phía nghiêng của bánh xe. Như vậy lực cản đối với bánh xe nghiêng và độ mài mòn lốp sẽ tăng lên.
d/ Góc chụm - Toe in (out)
Góc chụm γc là góc được tạo nên bởi hình chiếu trên mặt phẳng nằm ngang của đường kính hai bánh dẫn hướng. Độ chụm cũng được đặc trưng bằng hiệu số của hai khoảng cách A và B, đo được giữa các mép trong của lốp trong mặt phẳng ngang đi qua tâm của hai bánh xe khi chúng nằm ở vị trí trung gian. Góc chụm có công dụng như sau:
- Ngăn ngừa khả năng gây ra độ chụm âm do tác động của lực cản lăn khi xuất hiện những khe hở và đàn hồi trong hệ thống trục trước và dẫn động lái.
- Làm giảm ứng suất trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường cho góc doãng của bánh xe dẫn hướng gây nên. Những kết quả nghiên cứu cho biết rằng ứng suất nhỏ nhất trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ đạt được ở trường hợp nếu góc chụm bằng khoảng 0,15 – 0,20 góc nghiêng ngoài ( ngang)
Hình 6.20: Góc chụm (độ chụm) của các bánh xe dẫn hướng.
2.3. Các số liệu tham khảo:
NISSAN BLUE BIRD ( 1984)
TOYOTA HI-ACE ( 1984-1995)
MITSUBISHI L 200-TRITON
Hình 6.21: (A) Góc caster bằng zero; (B) góc caster dương; (C) góc caster âm.
Hình 6.22: (a) góc camber dương; (B) góc camber âm.
Hình 6.23: (A)Độ chụm dương(toe-in); (B)Độ chụm âm(toe-out)
Hình 6.24: Góc kingpin (Steering axis inclination-SAI)và
góc Include ( SAI+Camber)
Hình 6.25: Độ chụm -20 ( toe-out) tại góc xoay bánh dẫn hướng 200
Hình 6.26: Góc lệch cầu sau ( Thrust angle +)
Hình 2.27: Độ lệch giữa hai trục bánh (Setback)
3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH CÁC GÓC LẮP ĐẶT.
Thực hành tại xưởng, ghi chép lại và viết báo cáo thu hoạch.
Phụ thuộc vào kết cấu hệ thống treo của từng loại xe, ta có các phương pháp điều chỉnh khác nhau. Sau đây là vài cách điều chỉnh theo từng loại kết cấu khác nhau:
* Đối với cơ cấu treo độc lập loại hai đòn chữ A ( Double wishbone)
Hình 2.28: Thay đổi thêm hoặc bớt đệm điều chỉnh đòn chữ A trên làm thay đổi góc caster và camber.
Hình 2.29: Điều chỉnh các cam lệch tâm trên trục xoay của tay đòn chữ A trên.
* Đối với cơ cấu treo loại Đòn xoay và thanh chống ( MacPherson)
Hình 2.30: Điều chỉnh góc camber bằng bu lông lệch tâm.
Hình 2.31: Điều chỉnh góc caster và camber bằng cách thay đổi vị trí đầu trên của thanh chống tai bích nối với khung xe.
4. CÂU HỎI THU HOẠCH.
1. Phân loại và vẽ lại sơ đồ các hệ thống treo trước và sau của các xe ô tô có tại xưởng thực tập.
2. Cho biết tên gọi các chi tiết được đánh số thứ tự trong hình 6.14 trang 7.
3. Trình bày cách điều chỉnh các góc lắp đặt bánh xe dẫn hướng của mô hình xe FARGO tại xưởng.
HỆ THỐNG TREO VÀ GÓC LẮP ĐẶT BÁNH XE
Hệ thống treo của ô tô được thiết kế nhằm đảm bảo tính ổn định, êm dịu chuyển động của ô tô đồng thời đảm bảo an toàn hàng hóa và sức khỏe của hành khách. Tính êm dịu chuyển động phụ thuộc vào kết cấu của ô tô nhất là hệ thống treo.
Khi xe chuyển động trên mặt đường gồ ghề, các phản lực mặt đường tác dụng lên bánh xe, qua cơ cấu treo truyền đến khung xe, làm cho xe rung lắc, dao động. Để giảm các cường độ của các chấn động này khung xe liên kết với các bánh xe thông qua các bộ phận hướng và đàn hồi như các thanh, đòn liên kết và lò xo, thanh xoán…
Độ cứng của lò xo hay độ võng tĩnh có ảnh hưởng lớn đến tần số dao động của ô tô ( tính thoải mái của hành khách). Quan hệ giữa độ võng tĩnh và tần số dao động của ô tô:
Hình 6.1: Quan hệ giữa độ cứng lò xo và độ võng tĩnh.
Tần số dao động của hệ thống treo:
Trong đó:
N: Tần số dao động [Hertz, Hz]
g: gia tốc trọng trường [ 9810 mm/s2 ]
D: độ võng tĩnh [ mm]
Trên xe du lịch, tần số dao động khoảng 1-1,2 Hz ( 60-72 dao động/ phút) và độ võng tĩnh D = 175- 225 mm.
1. CÁC LOẠI HỆ THỐNG TREO.
1.1. Hệ thống treo phụ thuộc:
Hình 6.2: Tác dụng của cơ cấu treo phụ thuộc khi vượt vật cản và
khi thùng xe xoay ngang
Hình 6.3: Cầu sau phụ thuộc trên xe vận tải.
Hình 6.4: Dầm cầu sau với các thanh liên kết ngang kiểu: (a) Watt, (b) Scott-Rusell.
Hình 6.5: Dầm cầu sau với các thanh liên kết ngang kiểu Scott-Rusell (Nisan)
Hình 6.6 : Cầu sau của Mitsubishi Pajero
Hình 6.7 : Cầu sau trên xe khách sử dụng bầu hơi ( Mercedes-Benz)
1.2. Hệ thống treo độc lập:
Hình 6.8: Tác dụng của hệ thống treo độc lập khi xe vượt vật cản và
khi thùng xe xoay ngang
Hình 6.9 : Hệ thống treo độc lập hai đòn chữ A ( double wishbone) với lò xo trụ (VW, Ford, Fargo…)
Hình 6.10 : Hệ thống treo trước độc lập kiểu 2 đòn xoay ( Honda Prelude)
Hình 6.11 : Hệ thống treo trước loại 2 đòn (double wishbone) với thanh xoán đàn hồi (Nissan Frontier)
Hình 6.12 : Các cơ cấu điều chỉnh độ cao cơ cấu treo kiểu thanh xoán
Hình 6.13 :Tác dụng của hệ thống treo độc lập kiểu “Đòn ngang và thanh chống” MacPherson khi vượt chướng ngại và khi thùng xe xoay.
Hình 6.15 : Hệ thống treo trước của xe Mercedes Printer
2. CÁC GÓC LẮP ĐẶT BÁNH XE.
2.1. Tính ổn định của bánh xe dẫn hướng.
Tính ổn định của các bánh xe dẫn hướng là khả năng của chúng giữ được vị trí ban đầu ứng với khi xe chuyển động thẳng và tự quay trở về vị trí này sau khi bị lệch.
Nhờ tính ổn định mà khả năng dao động của các bánh xe dẫn hướng vả tải trọng tác dụng lên hệ thống lái được giảm đáng kể.
Tính ổn định của các bánh xe dẫn hướng được duy trì dưới tác dụng của các thành phần phản lực : thẳng đứng, bên và tiếp tuyến tác dụng lên chúng khi xe chuyển động.
Ba nhân tố kết cấu sau đây đảm bảo tính ổn định của các bánh xe dẫn hướng :
1. Độ nghiêng ngang của trụ đứng cam quay
2. Độ nghiêng dọc của trụ đứng cam quay
3. Độ đàn hồi của lốp theo hướng ngang.
2.2. Các góc lắp đặt bánh xe.
Hình 6.16: Các góc lắp đặt của bánh xe dẫn hướng.
(a).Góc nghiêng ngang bánh xe; ( camber )
(b). Góc nghiêng ngang trụ đứng; ( kingpin )
(c). Góc nghiêng dọc trụ đứng ( caster)
Để đảm bảo tính ổn định của ô tô, các bánh xe dẫn hướng lắp đặt với các góc sau:
a/ Góc nghiêng ngang của trụ đứng ( Kingpin angle)
Hình 6.17: Tác dụng của góc nghiêng ngang trụ đứng.
Do có góc nghiêng ngang của trụ đứng, khi quay bánh dẫn hướng một góc a có thì sẽ phát sinh một momen ổn định. Momen này có khuynh hướng đưa bánh xe dẫn hướng trở về vị trí ban đầu sau khi chuyển hướng.
l : khoảng cách từ tâm của mặt tựa bánh xe đến đường tâm của trụ đứng.
b/ Góc nghiêng dọc của trụ đứng ( caster angle)
Hình 6.18: Góc nghiêng dọc của trụ đứng ( Castor angle)
Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc g so với chiều tiến của xe thì phản lực bên Yb của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc O một momen ổn định :
(5-10)
Momen này có xu hướng làm quay bánh xe trở về vị trí trung gian ban đầu khi nó bị lệch khỏi vị trí này. Khi quay vòng, người lái phải tạo ra một lực để khắc phục mômen này, vì vậy góc g thường không lớn. Trị số của góc g đối với ô tô hiện nay là 0 ¸3o . Mômen ổn định Mgy không phụ thuộc vào góc quay vòng của các bánh xe dẫn hướng.
c/ Góc nghiêng ngang của bánh xe ( Camber angle).
Hình 6.19: Góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng.
Giảm cánh tay đòn C của phản lực tiếp tuyến đối với trục trụ đứng để làm giảm tải trọng tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái.
Khi bánh xe bị đặt nghiêng, nó có xu hướng lăn theo một cung tròn với tâm quay là giao điểm của đường tâm bánh xe và mặt đường. Điều này dẫn đến làm nảy sinh ở vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường phản lực bên hướng về phía nghiêng của bánh xe. Như vậy lực cản đối với bánh xe nghiêng và độ mài mòn lốp sẽ tăng lên.
d/ Góc chụm - Toe in (out)
Góc chụm γc là góc được tạo nên bởi hình chiếu trên mặt phẳng nằm ngang của đường kính hai bánh dẫn hướng. Độ chụm cũng được đặc trưng bằng hiệu số của hai khoảng cách A và B, đo được giữa các mép trong của lốp trong mặt phẳng ngang đi qua tâm của hai bánh xe khi chúng nằm ở vị trí trung gian. Góc chụm có công dụng như sau:
- Ngăn ngừa khả năng gây ra độ chụm âm do tác động của lực cản lăn khi xuất hiện những khe hở và đàn hồi trong hệ thống trục trước và dẫn động lái.
- Làm giảm ứng suất trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường cho góc doãng của bánh xe dẫn hướng gây nên. Những kết quả nghiên cứu cho biết rằng ứng suất nhỏ nhất trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ đạt được ở trường hợp nếu góc chụm bằng khoảng 0,15 – 0,20 góc nghiêng ngoài ( ngang)
Hình 6.20: Góc chụm (độ chụm) của các bánh xe dẫn hướng.
2.3. Các số liệu tham khảo:
NISSAN BLUE BIRD ( 1984)
TOYOTA HI-ACE ( 1984-1995)
MITSUBISHI L 200-TRITON
Hình 6.21: (A) Góc caster bằng zero; (B) góc caster dương; (C) góc caster âm.
Hình 6.22: (a) góc camber dương; (B) góc camber âm.
Hình 6.23: (A)Độ chụm dương(toe-in); (B)Độ chụm âm(toe-out)
Hình 6.24: Góc kingpin (Steering axis inclination-SAI)và
góc Include ( SAI+Camber)
Hình 6.25: Độ chụm -20 ( toe-out) tại góc xoay bánh dẫn hướng 200
Hình 6.26: Góc lệch cầu sau ( Thrust angle +)
Hình 2.27: Độ lệch giữa hai trục bánh (Setback)
3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH CÁC GÓC LẮP ĐẶT.
Thực hành tại xưởng, ghi chép lại và viết báo cáo thu hoạch.
Phụ thuộc vào kết cấu hệ thống treo của từng loại xe, ta có các phương pháp điều chỉnh khác nhau. Sau đây là vài cách điều chỉnh theo từng loại kết cấu khác nhau:
* Đối với cơ cấu treo độc lập loại hai đòn chữ A ( Double wishbone)
Hình 2.28: Thay đổi thêm hoặc bớt đệm điều chỉnh đòn chữ A trên làm thay đổi góc caster và camber.
Hình 2.29: Điều chỉnh các cam lệch tâm trên trục xoay của tay đòn chữ A trên.
* Đối với cơ cấu treo loại Đòn xoay và thanh chống ( MacPherson)
Hình 2.30: Điều chỉnh góc camber bằng bu lông lệch tâm.
Hình 2.31: Điều chỉnh góc caster và camber bằng cách thay đổi vị trí đầu trên của thanh chống tai bích nối với khung xe.
4. CÂU HỎI THU HOẠCH.
1. Phân loại và vẽ lại sơ đồ các hệ thống treo trước và sau của các xe ô tô có tại xưởng thực tập.
2. Cho biết tên gọi các chi tiết được đánh số thứ tự trong hình 6.14 trang 7.
3. Trình bày cách điều chỉnh các góc lắp đặt bánh xe dẫn hướng của mô hình xe FARGO tại xưởng.
