Hệ thống treo của xe ô tô

Hệ thống treo dùng để kết nối đàn hồi khung hoặc vỏ ô tô với các cầu. 

Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống treo là giúp ô tô chuyển động êm dịu khi đi qua các mặt đường không bằng phẳng. 

Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mômen từ bánh xe lên khung hoặc vỏ xe, đảm bảo đúng động học bánh xe.

Hệ thống treo có 3 thành phần cơ bản sau:

1- Bộ phận đàn hồi giúp hấp thụ dao động từ mặt đường, giảm nhẹ tải trọng động lên khung xe, tạo điều kiện cho bánh xe dao động, đảm bào độ êm dịu cho xe. Có các kiểu chính sau:

- Nhíp: đóng vai trò của cả ba bộ phận trong hệ thống treo, có khả năng chịu tải cao nhưng độ êm dịu thấp (sử dụng chủ yếu trên xe tải).

- Lò xo: công nghệ chế tạo đơn giản, độ êm dịu tốt nhưng khó bố trí (thường sử dụng phổ biến trên hầu hết các dòng xe con như Hyundai Grand i10, Honda Civic, Toyota Camry,…

- Thanh xoắn (watt linkage, parthard) : công nghệ chế tạo phức tạp nhưng dễ bố trí (vẫn sử dụng trên nhiều dòng xe).

- Khí nén: dùng cho những dòng xe cần tải lớn và độ êm dịu cao như xe khách trên 29 chỗ, xe bus,.. Ngoài ra, hệ thống treo khí nén điều khiển điện tử còn được ứng dụng trên những dòng xe sang như Mercedes S-Class, BMW 7-series,…

2- Bộ phận giảm chấn (ống giảm chấn) có tác dụng dập tắt nhanh dao động của bánh xe và thân xe để đảm bảo cho bánh xe bám đường tốt hơn,tăng tính êm dịu và độ ổn định trong quá trình vận hành. Có hai loại giảm chấn là giảm chấn thủy lực và giảm chấn ma sát.

2-1 Giảm chấn thủy lực: Lợi dụng ma sát giữa các lớp chất lỏng (dầu) để dập tắt dao động. Có hai loại giảm chấn thủy lực là giảm chấn dạng ống (dẫn động trực tiếp, được sử dụng phổ biến) và giảm chấn dạng đòn (dẫn động gián tiếp qua hệ thống đòn nên phức tạp và vì thế ít dung cho ô tô hiện nay).

2-2 Giảm chấn ma sát: lá nhíp đóng vai trò giảm chấn cho xe thông qua ma sát giữa các lá nhíp.

3- Bộ phận dẫn hướng (các tay đòn) là bộ phận giúp dẫn hướng, đảm bảo đúng động học bánh xe, hướng cho xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng. Bên cạnh đó, còn tiếp nhận và truyền lực, moment giữa bánh xe với phần khung vỏ của xe. Đây là bộ phận có phần trừu tượng và khó hình dung với nhiều người do khi nhắc đến hệ thống treo, chúng ta thường chỉ nghĩ ngay đến lò xo và các ống giảm chấn.

Có hai kiểu dẫn hướng chính là dùng nhíp (đối với xe tải) và dùng các cơ cấu tay đòn (xe con).

Dựa vào việc bố trí và sắp xếp các tay đòn này mà nhà thiết kế có thể tạo ra những kiểu hệ thống treo khác nhau như:

- Hệ thống treo MacPherson,

-Hệ thống treo tay đòn kép (double wishbone)

- Hệ thống treo đa liên kết (multi-link)…

Các hệ thống treo xe ôtô phổ biến nhất hiện nay

1- Hệ thống treo phụ thuộc

Ở hệ thống này, các bánh xe được nối trên 1 dầm cầu liền, các chi tiết hệ thống treo sẽ nối dầm cầu với thân xe. Cái tên “phụ thuộc” cũng xuất phát từ đó, vì ở hệ thống này, dao động của hai bánh xe ảnh hưởng và phụ thuộc lẫn nhau.

Các kiểu hệ thống treo phụ thuộc có thể kể đến là treo liên kết Satchell, liên kết Watt’s Linkage, Parthard Bar, nhíp lá,…

So với hệ thống treo độc lập thì các chi tiết ở hệ thống treo phụ thuộc ít và đơn giản hơn, độ bền cao, chịu tải tốt và đặc biệt phù hợp với các loại ô tô tải cũng như ô tô con sử dụng kết cấu khung vỏ rời (body-on-frame). Tuy nhiên, do khối lượng phần không được treo lớn nên hệ thống này kém êm dịu và ổn định, xe dễ bị rung động,…

2. Hệ thống treo độc lập

 Khác với hệ thống treo phụ thuộc, ở hệ thống này, các bánh xe được gắn với thân xe một cách “độc lập” với nhau. Qua đó, hai đầu bánh xe có thể chuyển động riêng lẻ, dịch chuyển tự do mà không gây ảnh hưởng lẫn nhau. Nhờ vậy, các dao động từ mặt đường lên khung vỏ xe có thể được kiểm soát tốt hơn.

Các kiểu hệ thống treo độc lập tiêu biểu là hệ thống treo MacPherson, hệ thống treo tay đòn kép (double wishbone), hệ thống treo đa liên kết (multi-link),…

Hệ thống treo MacPherson (1 càng chữ A)

Ưu điểm:

- Thiết kế đơn giản hơn so với những loại hệ thống treo độc lập khác.

- Tương đối nhẹ và nhỏ gọn (cấu tạo chỉ gồm giảm xóc, lò xo, cánh tay điều chỉnh hướng và đệm cao su giảm chấn).

- Tiết kiệm được diện tích cho các thành phần truyền động khác nên đặc biệt thích hợp với những xe dẫn động cầu trước (FWD)..

- Độ ma sát và mài mòn của bộ phận giảm chấn được giảm, do đó không phải bảo trì quá nhiều.

Nhược điểm:

- Độ chụm và góc đặt bánh xe không ổn định, bánh xe và thân xe vẫn lắc ngang so với mặt đường. Không thích hợp với những xe yêu cầu cao về trải nghiệm lái.

Hệ thống treo tay đòn kép (double wishbone) (2 càng chữ A)

Ưu điểm:

- Góc đặt bánh xe được ổn định, hạn chế lắc ngang thân xe khi vào cua, qua đó giúp cảm giác lái của xe tốt hơn. 

- Tạo sự linh hoạt trong việc sắp xếp các thành phần như lò xo, giảm chấn,…

- Dễ dàng điều chỉnh động học của hệ thống treo, qua đó tối ưu hóa quá trình vận hành của xe.

Nhược điểm: 

- Cấu tạo gồm nhiều thành phần và phức tạp hơn so với MacPherson.

- Do đó, giá cũng cao hơn, khâu sửa chữa và bảo trì cũng tốn nhiều thời gian và công sức hơn.

Hệ thống treo đa liên kết (multi-link)

Ưu điểm:

- Sự đa dạng trong thiết kế và điều chỉnh các liên kết giúp mang đến cảm giác điều khiển và xử lý còn tốt hơn so với kiểu tay đòn kép.

Nhược điểm:

- Việc phát triển và thiết kế rất phức tạp.

- Do đó, hệ thống này có giá thành cũng như độ phức tạp trong khâu sửa chữa và bảo dưỡng cao.

3. Hệ thống treo bán độc lập

Đúng như tên gọi của mình, cấu hình hệ thống treo này vẫn cho phép hai bánh xe chuyển động tương đối với nhau, tuy nhiên chuyển động của chúng vẫn có ảnh hưởng đến nhau. 

Ngày nay, hệ thống treo này xuất hiện phổ biến nhất dưới dạng thanh xoắn (torsion beam) kết hợp với thanh cân bằng (stablizer bar) thường được sử dụng ở cầu sau.