Hệ thống treo độc lập, phụ thuộc, MacPherson, khí nén, thanh xoắn… là gì? Các loại hệ thống treo này có ưu nhược điểm, lỗi thường gặp gì?
Hệ thống treo là gì?
Hệ thống treo ô tô đảm nhận vai trò quan trọng trong việc giúp xe vận hành một cách ổn định và êm ái nhất. Hệ thống treo giúp bánh xe chuyển động theo phương thẳng đứng cùng với thân xe một cách đồng bộ, giảm thiểu và dập tắt những dao động khi xe chạy qua đường xấu, khi xe vào cua, chuyển hướng…
Cấu tạo hệ thống treo ô tô
Hệ thống treo ô tô gồm 3 bộ phận chính:
Bộ phận đàn hồi có tác dụng nâng đỡ, giảm sức nặng tác động lên khung xe, giảm dao động, giúp xe di chuyển êm ái hơn.
Bộ phận dẫn hướng có tác dụng tiếp nhận và truyền lực giữa bánh xe và khung xe, xác định tính chất chuyển động của bánh xe với khung xe.
Bộ phận giảm chấn (giảm xóc hay phuộc) có tác dụng giảm hoặc dập tắt dao động của thân xe và bánh xe, giúp thân xe luôn ổn định, bánh xe bám đường tốt.
Phân loại hệ thống treo theo bộ phận đàn hồi
Phân loại theo bộ phận đàn hồi, hệ thống treo có 4 loại chính:
Hệ thống treo nhíp lá
Cấu tạo nhíp ô tô khá đơn giản, gồm các thanh kim loại hình chữ nhật dài uốn cong lắp ghép lại với nhau tạo thành. Các thanh kim loại này được gọi là lá nhíp, có chiều rộng bằng nhau nhưng chiều dài khác nhau. Trong đó thanh dài nhất gọi là lá nhíp cái.
Về độ dày, thường một bó lá nhíp sẽ chia thành 1 – 3 nhóm có độ dày bằng nhau. Độ cong của các lá nhíp cũng khác nhau. Lá nhíp cái có độ cong lớn nhất, các lá nhíp khác có độ cong giảm dần tỷ lệ thuận với chiều dài.
Ưu điểm hệ thống treo nhíp lá là cấu tạo đơn giản, dễ lắp ráp, sửa chữa, giá rẻ, có thể thay cho đòn ngang, không cần thanh ổn định… Nhược điểm là khó hấp thụ dao động nhỏ nên xe không có độ êm dịu tốt. Do đó, bộ phận đàn hồi nhíp lá chỉ phù hợp với những xe trọng tải lớn, cần độ cứng, độ bền cao. Đây là lý do vì sao hệ thống treo sử dụng nhíp lá được dùng nhiều trên xe tải.
Hệ thống treo lò xo xoắn
Cấu tạo lò xo xoắn cũng khá đơn giản. Có nhiều dạng lò xò như lò xo xoắn ốc, lò xo côn và lò xo trụ. Trong đó phổ biến nhất là lò xo trụ với đường kính các vòng xoắn không đổi.
Ưu điểm hệ thống treo lò xo xoắn là dễ chế tạo, kết cấu gọn có thể lồng vào giảm chấn, trọng lượng nhẹ hơn nhíp lá… Nhược điểm là chỉ chịu được lực đứng, không chịu được lực ngang. Do đó cần phải có bộ phận dẫn hướng riêng, khá khó bố trí.
Hệ thống treo lò xo xoắn trụ được sử dụng rất nhiều trên xe ô tô con. Đa phần các dòng xe sedan/hatchback hiện nay đều sử dụng đàn hồi lò xo xoắn trục như Toyota Vios, Toyota Camry, Mazda 3, Kia Cerato, Hyundai i10, Hyundai Accent…
Hệ thống treo thanh xoắn
Cấu tạo thanh xoắn khá phức tạp, gồm thanh thép lò xo, sử dụng tính đàn hồi xoắn để cản lại sự xoắn. Một đầu thanh xoắn được cố định trên khung xe, đầu còn lại lắp vào kết cấu chịu tải xoắn trong hệ thống treo.
Ưu điểm hệ thống treo thanh xoắn là trọng lượng nhẹ, kết cấu nhỏ gọn, giúp giảm khoảng sáng gầm xe, giá thành rẻ, dễ chế tạo… Nhược điểm là không có nội ma sát nên cần giảm chấn để dập tắt dao động nhanh.
Hệ thống treo thanh xoắn cũng được sử dụng nhiều trên xe ô tô con, nhất là các dòng xe SUV, xe bán tải… Một số dòng xe hiện nay sử dụng hệ thống treo thanh xoắn như Toyota Hilux, Mitsubishi Triton, Ford Ranger…
Hệ thống treo khí nén
Cấu tạo hệ thống treo khí nén khá phức tạp. Hệ thống treo này hoạt động dựa trên tính đàn hồi của không khí khi bị nén. Khí nén dự trữ được chứa trong một bầu hơi. Độ cứng của bộ phận đàn hồi sẽ phụ thuộc vào áp suất khí nén bên trong bầu hơi. Để thay đổi độ cứng của bầu hơi khí nén chỉ cần thay đổi áp suất bên trong.
Do đó khác với các loại bộ phận đàn hồi khác, bộ phận đàn hồi loại khí nén được điều khiển điện tử (còn gọi là hệ thống treo khí nén điện tử). Khi tải trọng ở các bánh xe bị thay đổi, van cam biến sẽ báo về ECU. Từ đây ECU sẽ truyền lệnh cho tăng hoặc giảm áp suất khí nén.
Đây là hệ thống treo được đánh giá ưu việt nhất bởi có thể hấp thụ các rung động dù là nhỏ nhất, mang đến sự êm ái cao nhất khi xe chuyển động. Nhược điểm hệ thống treo khí nén là chế tạo phức tạp, chi phí cao. Do đó hệ thống treo này chủ yếu chỉ được sử dụng trên các dòng xe ô tô hạng sang cao cấp của các hãng như Mercedes, Audi, BMW, Lexus…
Phân loại hệ thống treo theo bộ phận dẫn hướng
Phân loại theo bộ phận dẫn hướng, hệ thống treo có 3 loại chính sau:
Hệ thống treo phụ thuộc
Hệ thống treo phụ thuộc có thiết kế các bánh xe được kết nối với nhau bằng một dầm cầu liền, dầm cầu này sẽ nối với thân xe. Do đó dao động của các bánh xe sẽ ảnh hưởng và phụ thuộc lẫn nhau. Đây là loại hệ thống treo có kết cấu đơn giản nhất.
Ưu điểm hệ thống treo phụ thuộc là độ bền cao, chịu tải tốt, chi phí thấp, vào cua ít bị nghiêng… Nhược điểm là khá cứng, độ êm ái kém, rung nhiều, bánh xe dễ trượt nếu chạy tốc độ cao trên đường trơn…
Do đó hệ thống treo này đa phần chỉ sử dụng cho các dòng xe tải trọng lớn, xe SUV có kết cấu khung thân rời, xe bán tải… Ngoài ra, hệ thống treo phụ thuộc còn được sử dụng nhiều ở treo sau của các xe ô tô con nhằm tiết kiệm chi phí, giảm trọng lượng, tiết kiệm không gian để nhường chỗ cho cabin…
Hệ thống treo độc lập
Hệ thống treo độc lập có thiết kế các bánh không kết nối với nhau mà sẽ kết nối với thân xe một cách độc lập. Do đó, dao động của các bánh xe sẽ không ảnh hưởng hay phụ thuộc nhau, bánh xe sẽ chuyển động độc lập. So với hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo độc lập có cấu tạo phức tạp hơn.
Ưu điểm hệ thống treo độc lập là, độ bám đường tốt, độ êm ái cao, không có dầm cầu nên gầm xe có thể hạ thấp giúp xe vận hành ổn định hơn, trọng lượng nhẹ… Nhược điểm là cấu tạo phức tạp, bảo dưỡng khó… Đặc biệt, do khoảng cách và định vị bánh xe thay đổi nên bánh xe có thể bị hiện tượng xoay đứng. Để khắc phục nhà sản xuất thường trang bị thêm thanh ổn định. Với nhiều ưu điểm, đây hiện là hệ thống treo được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
Hệ thống treo bán độc lập
Hệ thống treo bán độc lập có thiết kế các bánh xe chuyển động tương đối với nhau, ảnh hưởng đến nhau. Hệ thống treo này thường ở dạng thanh xoắn kết hợp thanh cân bằng.
Các cấu hình hệ thống treo phổ biến
Hiện nay có 3 loại cấu hình hệ thống treo được sử dụng phổ biến nhất là:
Hệ thống treo MacPherson
Hệ thống treo MacPherson do kỹ sư ô tô người Mỹ Earle S. MacPherson (1891 – 1960) phát minh vào năm 1946. Dù đã ra đời khá lâu nhưng đến nay hệ thống treo MacPherson vẫn được sử dụng rất phổ biến.
Cấu tạo hệ thống treo MacPherson gồm: giảm chấn thuỷ lực, đàn hồi lò xò và bộ phận điều hướng một thanh.
Ưu điểm hệ thống treo MacPherson là sử dụng linh kiện ít, giá thành rẻ, bảo dưỡng đơn giản, tiết kiệm không gian, trọng lượng nhẹ… Nhược điểm là dễ bị lắc ngang so với mặt đường, độ chụm bánh xe dễ lệch hơn…
Hệ thống treo MacPherson hiện là một trong các hệ thống treo được sử dụng phổ biến nhất. Đặc biệt hệ thống treo này rất phù hợp với dòng xe unibody khung xe liền khối dẫn động cầu trước.
Hệ thống treo tay đòn kép
Hệ thống treo tay đòn kép được phát minh vào những năm 30 của thế kỷ XX. Hệ thống treo này được hãng xe Pháp Citroen sử dụng đầu tiên.
Cấu tạo hệ thống treo tay đòn kép gồm: giảm chấn thuỷ lực, đàn hồi lò xo và bộ phận điều hướng gồm hai thanh dẫn hướng. Như vậy có thể thấy điểm khác biệt của hệ thống treo tay đòn kép với treo MacPherson là treo MacPherson chỉ có một thanh dẫn hướng còn treo tay đòn kép có hai thanh dẫn hướng.
Hệ thống treo tay đòn kép có một tay đòn trên và một tay đòn dưới. Tay đòn trên ngắn hơn tay đòn dưới. Thiết kế như vậy để giúp khi xe nhún, khoảng cách bánh xe không đổi còn góc nghiêng giữa bánh xe với phương thẳng đứng có thể thay đổi. Khi xe vào cua, tay đòn trên ngắn nên bánh xe không bị ngả ra ngoài giúp vòng quay ổn định. Ngoài ra, khoảng cách bánh xe không đổi giúp tránh tình trạng lốp xe mòn không đều.
Ưu điểm hệ thống treo tay đòn kép là góc đặt bánh xe luôn ổn định nên xe ít bị lắc ngang, cảm giác vào cua tốt hơn. Hệ thống treo này còn tạo tính linh hoạt trong việc bố trí lò xo, giảm chấn, dễ dàng điều chỉnh động học của hệ thống treo tuỳ theo từng mục đích vận hành khác nhau.
Nhược điểm là cấu tạo phức tạp hơn nên chi phí sản xuất, bảo dưỡng, sửa chữa… tốn kém hơn hệ thống treo MacPherson.
Hệ thống treo đa liên kết
Hệ thống treo đa liên kết được cải tiến từ hệ thống treo tay đòn kép. Hệ thống treo này sử dụng rất nhiều thanh điều hướng khác nhau, có thể từ 3 – 5 thanh điều hướng. Số lượng và cách thiết kế các thanh điều hướng này rất đa dạng tuỳ theo mục đích của nhà nhà sản xuất.
Ví dụ như hãng Honda có thanh đôi giống chữ A và thêm một thanh thứ năm. Hãng Audi có thanh đôi giống chữ A. Hãng BMW có các thanh bố trí giống chữ Z.
Ưu điểm hệ thống treo đa liên kết là điều khiển và xử lý dao động rất tốt, nhất là khi xe vào cua, xe đi đường xấu, địa hình phức tạp… Đặc biệt ở hệ thống treo này, người ta có thể can thiệp thay đổi một tham số nào đó mà không lo ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Nhược điểm là quá trình thiết kế và phát triển phức tạp, chi phí cao, sửa chữa khó…
Các lỗi hỏng thường gặp trên hệ thống treo ô tô
Lỗi hỏng ở bộ phận đàn hồi
Bộ phận đàn hồi hệ thống treo ô tô thường gặp các lỗi sau:
Độ cứng giảm: Bộ phận đàn hồi bị giảm độ cứng sẽ khiến chiều cao thân xe giảm theo, khả năng chịu tải giảm, tăng khả năng va đập khi phanh xe hay khi tăng tốc, tăng gia tốc dao động thân xe…
Nhíp bị bó kẹt: Nhíp lá bị bó cứng sẽ làm giảm khả năng dập tắt dao động, tăng lực tác động lên thân xe. Do đó xe bị rung lắc mạnh hơn khi chạy đường xấu.
Bộ phận đàn hồi bị gãy: Bộ phận đàn hồi bị gãy sẽ làm mất tác dụng của bộ phần đàn hồi, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng làm giảm dao động chung của hệ thống treo.
Ụ tăng cứng bị vỡ: Nếu ụ tỳ hạn chế hành trình bị vỡ sẽ làm tăng tải trọng tác động lên bộ phận đàn hồi, gây tiếng ồn lớn…
Quang nhíp, đai kẹp, giá độ lò xo bị rơ lỏng: Các chi tiết này bị rơ lỏng có thể gây xô lệch cầu xe, vô lăng bị nặng, gây tiếng ồn lớn…
Lỗi hỏng ở bộ phận dẫn hướng
Bộ phận dẫn hướng thường gặp các lỗi như: khớp trụ, khớp cầu… bị mòn; dầm cầu, nhíp lá, đòn giằng, bệ đỡ, bệ xoay… bị biến dạng; vấu giảm va, vấu tăng cứng, thông số cấu trúc… bị sai lệch…
Những lỗi này sẽ khiến bánh xe không còn giữ được quan hệ động học lý tưởng, làm lốp xe nhanh mòn, xe không còn ổn định và dẫn hướng tốt. Lỗi nghiêm trọng hơn có thể gây nhiều tình huống nguy hiểm khi lái xe.
Lỗi hỏng ở bộ phận giảm chấn
Bộ phận giảm chấn hệ thống treo ô tô thường gặp các lỗi sau:
Xi lanh, piston bị mòn: Do dịch chuyển nhiều khi làm việc nên xi lanh, piston giảm chấn dễ bị mòn, làm hở khoang dầu. Điều này khiến thể tích khoang dầu giảm, lực cản giảm, dẫn đến giảm khả năng dập tắt dao động.
Phớt bao kín bị hở: Phớt bao kín bị hở sẽ làm giảm chấn bị chảy dầu, từ đó giảm áp suất. Giảm chấn bị thiếu dầu cũng có thể khiến không khí lọt vào buồng, kéo theo bụi bẩn từ ngoài lọt vào. Những điều này không chỉ làm mất dần tác dụng của giảm chấn.
Dầu bị biến chất: Dầu trong giảm chấn được pha phụ gia nhằm tăng tuổi, giữ được độ nhớt tốt trong suốt thời gian dài làm việc. Tuy nhiên nếu bị nhiễm nước hay tạp chất từ bên ngoài, dầu sẽ bị biến chất, làm giảm hiệu quả giảm chấn, thậm chí còn khiến giảm chấn bị kẹt, bó cứng.
Van giảm chấn bị kẹt: Khi bị kẹt, van giảm chấn có thể trong tình trạng luôn đóng hoặc luôn mở. Nếu van luôn đóng thì lực cản giảm chấn sẽ luôn cao. Nếu van luôn mở thì lực cản giảm chấn sẽ luôn thấp. Nguyên nhân van giảm chấn bị kẹt có thể do bị thiếu dầu.
Cao su liên kết bị hỏng: Sau thời gian dài làm việc, cao su ở các đầu liên kết có thể bị mòn, mục nát gây va chạm giữa các chi tiết tạo nên tiếng ồn.
Piston bị cong: Nếu phải làm việc quá tải hay gặp va chạm mạnh, piston có thể bị cong khiến giảm chấn bị kẹt hoàn toàn.
Lỗi hỏng ở thanh ổn định
Thanh ổn định thường bị các lỗi hư hỏng như: độ cứng giảm, gối tựa cao su bị nát, đòn liên kết bị trục trặc… Các lỗi này thường khiến xe có tiếng ồn, khu vực bánh xe bị rung, độ cao gầm xe giảm, xe bị xệ đuôi, khả năng bám đường giảm, lốp mòn không đều, vô lăng bị nặng…
Cách kiểm tra hệ thống treo ô tô
Các bước kiểm tra lỗi hệ thống treo ô tô:
Bước 1: Lái xe và chú ý lắng nghe tiếng ồn, cảm nhận tình trạng hoạt động của hệ thống treo ô tô. Có thể lái thử qua nhiều địa hình khác nhau để so sánh như đường đẹp, đường đá dằn xóc, gờ giảm tốc…
Nếu gầm xe có tiếng kếu cọc cọc thì có thể thanh chống, đinh tán thanh chống hay khớp bị gặp trục trặc. Nếu có tiếng leng keng như âm thanh kim loại va chạm thì có thể bu lông hay các chi tiết đầu nối bị hư hỏng. Nếu có tiếng ồn liên tục, xe chạy càng nhanh càng ồn thì có thể do vòng bi bánh xe hay lốp xe có vấn đề.
Bước 2: Kiểm tra độ đàn hồi
Thử nhấn mạnh các góc xe để xem hệ thống treo có còn độ nảy không. Nếu phuộc nhún còn nảy tốt thì đây là dấu hiệu cho thấy phuộc nhún vẫn còn tốt.
Bước 3: Kiểm tra độ rung bánh xe
Dùng kích nâng góc bánh xe lên cao vừa tầm để bánh xe không còn chạm đất nhưng vẫn đảm bảo an toàn. Giữ chặt và lắc mạnh bánh xe theo hướng 12h – 6h và 9h – 3h. Nếu thấy có chuyển động bất thường nào thì khả năng có chi tiết nào đó trong hệ thống treo đã bị trục trặc.
Để kiểm tra chính xác lỗi hệ thống treo cần có kiến thức và kinh nghiệm nhất định. Do đó nếu thấy có dấu hiệu trục trặc nào trong hệ thống treo nên đưa xe đến garage để được thợ kỹ thuật chuyên nghiệp kiểm tra.
Hệ thống treo đóng vai trò rất quan trọng. Khi hệ thống treo bị trục trặc không chỉ ảnh hưởng đến độ ổn định và êm ái của xe mà còn ảnh hưởng cả đến độ an toàn. Vì thế nếu phát hiện hệ thống treo bị trục trặc nên kiểm tra và xử lý càng sớm càng tốt.
Có nên lắp đệm cao su giảm chấn ô tô không?
Trên thị trường hiện có một loại đệm cao su giảm chấn được quảng cáo có tác dụng giúp hệ thống giảm xóc hoạt động hiệu quả hơn, xe vào cua cân bằng tốt hơn, nâng chiều cao xe… Lời quảng cáo này đã thuyết phục không ít người mua và lắp vào hệ thống giảm xóc xe mình. Vậy liệu có nên gắn đệm giảm chấn không?
Theo các chuyên gia, hệ thống giảm xóc ô tô được nhà sản xuất xe thiết kế rất kỹ. Trong đó họ đã tính toán chính xác lò xo cần bao nhiêu vòng xoắn, khoảng cách cần thiết cho mỗi vòng xoắn hay mỗi vòng xoắn có khả năng chịu bao nhiêu lực, độ đàn hồi của lò xò như thế nào là phù hợp…
Miếng cao su giảm chấn ô tô thực chất có tác dụng làm giảm độ nhún của lò xò. Khi xe chạy qua đường dằn xóc, lò xò giảm xóc sẽ bị nén lại. Nếu lắp thêm đệm giảm chấn ô tô chắn giữa hai vòng xoắn thì khi lò xo bị ép, khoảng cách giữa hai vòng xoắn này sẽ bị chặn lại, không nén được. Do đó, thay vì lực nén được phân bố đều cho các vòng xoắn trên lò xo thì lực nén sẽ bị dồn cho các vòng xoắn khác một cách tiêu cực. Điều khiến độ lò xò phải chịu tải cao hơn với cùng một dao động.
Nếu hỏi rằng đệm giảm chấn ô tô có tốt không thì câu trả lời đó là nó chỉ giúp xe cố gắng chịu tải một cách tiêu cực. Mục đích của đệm cao su giảm chấn chủ yếu để xe chở quá tải so với thiết kế nhà sản xuất. Điều này rất nguy hiểm. Mặt khác, lắp thêm cao su giảm chấn sẽ làm thay đổi thiết kế kỹ thuật ban đầu của xe, trái với quy định đăng kiểm.
Tùng Trịnh
