Giảm xóc ô tô và những cấu tạo đặc biệt ẩn chứa!

Điều gì ẩn chứa trong những giảm xóc ô tô khiến nó trở thành một bộ phận không thể thiếu. Có thể nói là không tưởng khi một chiếc xe ô tô không có giảm xóc.

• Giảm xóc Mercedes S Class W220 S430 S500 S600 S55 AMG – 2203205013
• Giảm xóc trước Mercedes S350 S450 S550 – 2213204913

Nếu mặt đường luôn bằng phẳng như mặt kính thì chúng ta không cần đến các giảm xóc trên xe. Nhưng thực tế thì các điểm trên mặt đường luôn có sự chênh lệch về cao độ, khiến nó không bao giờ hoàn toàn bằng phẳng, Cộng thêm đó là chiếc xe của chúng ta thường xuyên chuyển hướng trong quá trình di chuyển. Do vậy, luôn luôn hình thành các dao động tác động lên bánh xe, qua đó truyền tới thân xe và người lái …Người ta đã thiết kế 4 lò xo ở 4 bánh xe nhằm giảm xung lực tác động nói trên. Tuy nhiên chính lò xo lại bị dao động theo những xung va đập từ mặt đường dội tới và khối lượng xe đè bên trên. Dao động tắt dần của lo xo sẽ triệt tiêu dao động, nhưng chưa kịp triệt tiêu thì các dằn xóc lại liên tục xuất hiện, do vậy dao động của hệ thân xe và lo xò sẽ kéo dài rất lâu và liên tục. Như vậy cần phải triệt tiêu dao dộng đó một cách nhanh chóng, còn nếu như nó không bị triệt tiêu đi, chiếc xe sau một lần dằn xóc sẽ bị bồng bềnh như 1 chiếc thuyền trong suốt thời gian dài sau đó và mang đến nhiều nguy hiềm tiềm tàng trong giao thông.

Nhiệm vụ chính của giảm xóc (phuộc nhún, ống nhún) chính là dập tắt các dao động tự do nói trên, với các thiết kế và nguyên lý hoạt động khác nhau người ta có thể chia thành các loại giảm xóc như sau:

– Loại Giảm xóc 1 ống

– Loại Giảm xóc 2 ống

– Loại Giảm xóc khí nén 2 ống

– Loại Giảm xóc Vario

– Loại Giảm xóc vói lò xo khí nén

– Loại Giảm xóc khí nén thủy lực

1- Giảm xóc loại 2 ống:

Đây là loại ống nhún được dùng phổ biến trong các loại xe con. Cấu tạo cơ bản gồm 4 phần:

• Trong cùng là ống dầu là Ống 1. Dưới đáy ống này có 2 van tiết lưu đóng mở nghịch nhau.
• Tiếp theo là Ống 2, ống chân không bao ngoài ống 1. Khoảng chân không giữa ống 1 và ống 2 là nơi bổ sung thể tích thừa do dầu tràn từ ống dầu 1 ra ngoài ống 2 thông qua van tiết lưu trong quá trình nén xuống của giảm xóc.
• Ống ngoài cùng là ống bảo vệ chung cho cả ống 1 và ống 2.
• Piston và trục piston. Trên piston này có 2 van tiết lưu đóng mở nghịch nhau.

Hình vẽ đồ họa mô tả cấu tạo giảm xóc loại hai ống

Lắp đặt của giảm xóc 2 ống trên xe ô tô:

Đầu trên của giảm xóc tức trục của Piston được nối vô khung xe, một đầu còn lại đầu dưới của giảm xóc nối với càng I hoặc thăng giằng nối giữa ngỗng moay ơ bánh xe và khung gầm treo của xe.

Nguyên lý hoạt động của giảm xóc ô tô loại 2 ống:

Có thế chia hoạt động của giảm xóc này thành 2 giai đoạn, giai đoạn nén và giai đoạn giãn.

Giai đoạn nén:

Khi xe đi qua chỗ xóc, bánh xe bị nẩy ngược lên cộng với trọng lực của xe đè xuống, tạo nên 1 xung lực nén giảm xóc lại. Lúc này, lực nén xuống của của Piston, làm giảm thể tích trong ống dầu, tạo áp suất đẩy ngược mở van tiết lưu mở số 1 ép dầu chạy qua van trên mặt piston tràn về phía trên của buồng dầu. Cùng với sự xâm nhập của trục Pisston, khiến thể tích của ống dầu nhỏ hơn ban đầu, bây giờ van tiết lưu đáy 1 sẽ chịu áp lực để mở ra cho dầu chảy ra ống chân không 2. Thể tích dầu ở ống chân không 2 đúng bằng thể tích trục piston xâm nhập vào ống dầu 1. Như thế nhiệm vụ chủ yếu của phần không gian giữa 2 ống như đã nói trên là để bù trừ lượng dầu chênh lệch do quá trình nén xuống của Piston vì sự xuất hiện của trục Piston trong không gian buồng dầu (không được lọt khí).

Giai đoạn giãn:

Khi ống nhún bung lên quá trình diễn ra ngược lại, dầu từ buồng trên chạy qua van tiết lưu mở số 2 . Do chênh lệch áp suất bên trong khi trục piston rut ra khỏi buồng dầu nên van đáy số 2 mở ra hút dầu từ ngoài ống chân không vào trong buồng ống dầu.

Đây là loại ống nhún có tuổi thọ khá dài, giảm dao động tốt, nhược điểm nhất là việc rò rỉ dầu qua các khe chuyển động, hơn nữa việc lắp đòi hỏi chính xác, chỉ được chuyển hướng theo 1 phương nghiêng, xe bị thường xuyên rùng lắc ngang (địa hình nghiêng, chạy bên hông đồi núi) sẽ làm hư nhanh chóng loại ống nhún 2 nói trên.

>>>Xem thêm một vài giảm xóc loại này:

Giảm xóc trước AUdi A4 A5, Giảm xóc trước Audi A6 , Giảm xóc sau BMW 530i 520i 525i E60

2- Ống nhún loại 1 ống:

Nguyên lý hoạt động của loại giảm xóc một ống này không khác gì nhiều so với nguyên tắc hoạt động của loại giảm xóc 2 ống ở trên. Chỉ khác là loại này chỉ có 1 ống dầu chứ không tồn tại ống chân không thứ hai bao bọc bên ngoài. Chức năng bổ sung bù thể tích thiếu được đảm nhiệm bởi một buồng hơi nằm bên dưới buồng dầu. Quan sát hình ảnh đồ họa cấu tạo ở dưới để hình dung rõ hơn về cấu tạo của loại giảm xóc này:

Hình vẽ mô phỏng cấu tạo của loại giảm xóc 1 ống

Buồng dầu và buồng hơi được ngăn cách bở một Piston chuyển động tự do và kín, cả dầu lẫn hơi đều chịu đựng một áp lực khoảng 20 đến 30 Bar khi xe chuyển động và có dằn xóc!

Khi xe nhún xuống, trục Piston chính (có van tiết lưu) ép sâu vô buồng dầu, áp lực cũng tạo ra lực để mở van cho dầu thoát về buồng trên như trường hợp giảm chấn 2 ống, tuy nhiên, khi trục Piston càng xuống sâu hơn làm nhỏ thể tích buồng chứa dầu (trong khi thể tích dầu không đổi) làm cho áp lực dầu gia tang mạnh mẽ, đẩy Piston ” Tự do ” (không có lỗ van) ép xuống buồng khí bên dưới, khi đó ống nhún được được đàn hồi bởi khối hơi bên dưới, ngược với chiều chuyển động của sức ép do xe tác động, làm hoàn thiện nhanh quá trình giảm chấn. Trên sơ đồ nguyên lý có thể biểu diễn bởi 2 lò xo (Lò xo ôtô và đệm hơi có tính chất hoạt động như lò xo) có “Chiều” dao động ngược nhau và cùng ” Pha”, đó là lý do mà dao động trong các xe bố trí loại Một ống giảm chấn tốt hơn loại hai ống.

Ưu nhược điểm của loại giảm xóc một ống và loại 2 ống

Nhược điểm của giảm xóc 1 ống so với loại hai ống:

• Có giá thành đắt hơn: Chi phí sản xuất cao hơn do những phức tạp khi chế tạo các gioăng vòng đệm làm kín Piston và vỏ ống chứa dầu.

Ưu điểm:

• Cùng một điều kiện môi trường làm việc thì loại 1 ống dập tắt dao động tốt hơn nhanh hơn hẳn, vì các lý do sau:

+) Nguyên tắc hoạt động đa dạng, kết hợp khí nén và thủy lực để tạo xung lực ngược chiều dập tắt dao động nhanh chóng.

+) Cùng kích thước ống giảm xóc thì có thể tạo được piston ép dầu lớn hơn, nghĩa là tạo xung lực ngược chiều lớn hơn để dập tắt dao động nhanh hơn.

• Do áp lực piston tạo ra lớn hơn nên việc sủi bọt của dầu cũng được hạn chế rất nhiều, dầu sẽ lâu bị lão hóa hơn.
• Dầu và giảm xóc được làm mát nhanh do không bị 1 lớp ” Áo Dầu “bao bọc” bên ngoài như loại trên 2 ống.

>>>Xem thêm một vài giảm xóc loại này:

Giảm xóc trước Mini Cooper S, Giảm xóc sau Land Rover Range Rover, Giảm xóc sau Chrysler- Dodge

Tóm lại: Thay vì cho dầu thoát ra một cách tương đối thoải mái qua các van (van mở ra khi áp lực đạt giá trị ngưỡng) vào vùng đệm như ở loại 2 ống khi áp lực tác động mạnh, thì ở loại 1 ống cả Dầu và Hơi bị nhốt kín, áp lực dầu chỉ có thể nén lên khí, gây ra sự đàn hồi thay đổi theo mức tác động của buồng hơi, đó là điểm cải tiến về cách hoạt động.

3- Ống nhún loại 2 ống với hơi áp lực :

Hình ảnh mô phỏng cấu tạo của giảm xóc loại 2 ống khí nén

Kết hợp tính ưu việt của 2 loại trên, người ta làm ra loại ống nhún Dầu-Khí kết hợp, hoạt động theo nguyên tắc kết hợp của loại 2 và 1 ống ở trên, điểm cần lưu ý của loại này là trong trạng thái đứng yên của xe thì phần dưới ống nhún không phải chứa đầy dầu, mà 1/3 thể tích trong đó là khí nén 6 đến 7 Bar, như vậy, quá trình nhún và giãn bao giờ cũng có sự hỗ trợ đàn hồi của buồng khí, lưu chuyển từ ngăn trên xuống dưới và ngược lại như đã trình bày ở các loại trên, sự tham gia đàn hồi ngược chiều của các lớp khí giúp cho việc dập tắt dao động nhanh chóng hơn, loại ống nhún này đặc biệt thích hợp cho các loại xe đi địa hình xấu, rung xóc tần số cao, mạnh và đột ngột .
Với yêu cầu chế tạo chính xác cao, đòi hỏi kiểm tra bảo dưỡng gắt gao, loại ống giảm chấn trên chỉ dùng cho những xe có yêu cầu đặc biệt, đôi khi cũng được sử dụng trong bộ bánh xe hạ cánh của những máy bay cánh quạt thể thao loại nhỏ .

>>> Xem một vài giảm xóc loại này:
Giảm xóc trước BMW X5 E70 , Giảm xóc trước Mercedes GLK300 GLK350 GLK450, Giảm xóc trước Chrysler / Dodge

4. Loại giảm xóc Vario :
Với một kết cấu có nét tương tự như Giảm xóc loại 2 Ống, giảm xóc Vario nổi lên đặc điểm là thích nghi nghi được với tình trạng dằng xóc khác nhau để có thể thay đổi đặc tính giảm chấn :

Hình ảnh đồ họa mô tả cấu tạo của loại giảm xóc Vario

Khi xe có tải trọng nhẹ, vị trí của Piston nằm ở vùng trên của ống dầu, nơi đó được thiết kế những khe nhỏ bên vách để tạo điều kiện cho dầu di chuyển xuống vùng dưới một cách tương đối dễ dàng, trở lực trên Piston giảm nhỏ, hiệu ứng giảm chấn vì vậy cũng thấp……..khi xe chở nặng, vị trí cân bằng của Piston chìm xuống thấp, khi đó dầu từ ngăn trên không dễ dàng tràn xuống ngăn dưới và ngược lại như trường hợp trên, chúng bắt buộc phải chạy qua van tiết lưu chứ không có khe hở bên hông Piston để lưư thông nữa . Trở lực chuyển động trên làm tăng khả năng dập tắt giao động của của giảm xóc, phần dầu dư do áp lực cao cũng được dẫn qua van dưới đáy để vô khoang bù trừ như các truờng hợp trên .

5-Giảm xóc bóng hơi :

Đó là sự kết hợp hoạt động của một “Lò xo khí nén” (khác với lò xo kim loại hay nhíp) vói một bộ giảm chấn theo nguyên lý Hơi và Dầu đã nêu ở các mục trên :

Hình ảnh đồ họa mô tả lắp cấu tạo giảm xóc khí nén

Hình vẽ cấu tạo thể hiện rõ nguyên tắc hoạt động, ở phần dưới các kết cấu không có gì đặc biệt về nguyên lý, ở phần trên chính là đặc điểm nổi bật trong cấu tạo của loại giảm xóc này, ở đó, trong một ống kín, khí nén được dẫn vào dưới 1 áp lực điều khiển được, tùy mức độ áp lực khí nén ở trong đo mà độ đàn hồi của bóng hơi thay đổi được, tạo ra sự chủ dộng trong việc thay đổi khỏang làm việc cũng như hiệu quả tôt nhất cho cả bộ Giảm xóc- Khử dao động.
Tuy nhiên, Bóng hơi thường được kết hợp thêm 1 lò xo cơ khí khác, nhằm mục đích giới hạn việc hoạt động của Bóng hơi trong phạm vi điều chỉnh độ cao gầm xe cũng như tăng giảm hệ số đàn hồi khi xe có tải trọng thay đổi lớn (ví dụ khi chở nhiều hay chở ít người, đường xấu hay đường cao tốc) chứ không đảm đương hoàn toàn tải trọng của xe.
Bất tiện là loại bóng hơi này chỉ hoạt động khi máy đã nổ, nếu vô ý tắt máy ở những chỗ có gờ cao thì đôi khi xe hạ xuống làm hư vỏ, bửng hoặc những bộ phận khác.

>>> Xem một vài giảm xóc loại này:

Giảm xóc ( Phuộc nhún ) Sau Cadillac SRX 2004, Giảm xóc trước (phuộc nhún) Land Rover LR4 HSE
6-Giảm xóc Khí nén – Thủy lực:

Đây là tổng hợp của Lò xo đàn hồi có giảm chấn cùng với Bóng hơi giảm xóc thủy lực, trong hệ thống này Piston của phần đàn hồi cũng như trục của nó đồng thời là Trục của bộ giảm chấn. Phần Bóng hơi nằm trong một khối cầu trụ bao bọc bởi 1 màng cao su đặc biệt có xen kẽ các lớp lõi thép và dù (màu xanh trong hình vẽ). Bình tích áp khí nén và bóng hơi giảm xóc nối với nhau bởi 1 đường ống khí nén (Ống màu xanh).

Xem them cấu tạo chi tiết của Giảm xóc bóng hơi Mercedes S-class W220 sử dụng nguyên lý như trên:

Khi giảm xóc và lò xo bị đè xuống, dầu bị ép chạy theo ống đó (màu xanh) chạy sang buồng khí nén, Khi bị nén mạnh, tăng áp suất, làm tăng thêm sức đàn hồi của bóng hơi, bóng hơi này cùng với lò xo kim loại tác động trực tiếp lên khung xe, tạo sức đàn hồi tổng hợp thay đổi được theo tải trọng. Không những thế, trên đường ống dẫn Dầu và khi về để ép Tui Khí, người ta còn bố trí thêm van điều khiển nhằm chủ động thay đổi mức tác động của Dầu và khí nén lên túi khí, đưa đến việc thay đổi độ cứng đàn hồi tổng hợp của cả hệ thống nhún. (quan sát các xe tải lớn, có thẻ thấy rõ túi khí lớn cỡ thùng dầu ăn nằm kề bên bánh xe). Cũng nhờ cơ chế hồi tiếp như vậy, mà khoảng cách giữa trục bánh xe và khung xe gần như được giữ nguyên bất chấp tải trọng, khi xe nặng dầu ép mạnh làm túi khí đội lên mạnh hơn, khi xe nhẹ thì áp lực dầu giảm và túi khí mềm đi, giảm bớt tác động lên khung xe.
Tài xế có thể tự điều chỉnh van điều khiển cho phù hợp tình trạng tải trọng và đường xá.

Loại ống nhún – giảm chấn trên đây giá thành cao, vận hành phức tạp, lại thêm hệ thống nén khí cao áp rất đắt đỏ, nên hầu như không dùng cho xe con và xe hạng trung.

Giảm xóc bóng hơi trước Mercedes ML350 , Giảm xóc trước Land Rover Supercharged, HSE Sport

Vài lưu ý nhỏ về Ống nhún trong thực tế :

– Ống nhún hoạt động lâu bền, thông thường sau hơn 20.000 Km mới phải nghĩ tới chuyện thay, đôi khi xe hoạt động hơn 100.000 Km mà ống nhún vẫn tốt .

-Thay ống nhún bắt buộc phải thay cả đôi trên cùng 1 trục (đôi trước hoặc đôi sau).
-Ống nhún bị chảy dầu, dù rất ít cũng bị coi là hư và phải thay.
-Ống nhún liên quan mật thiết đến an toàn ( Và cũng là sinh mạng ) nhất là khi đi đường đèo dốc, nhiều cua gấp hoặc đường nghiêng.
-Độ ống nhún, thay đổi ống nhún khác kiểu ảnh hưởng đến độ đàn hồi và giảm chấn chung của cả xe, đòi hỏi kinh nghiệm và sự hiểu biết .
-Theo kinh nghiệm của nhiều lái xe, khi bị ấn mạnh xuống bằng trọng lượng thân người (60-70 Kg) rồi đột ngột buông ra, chiếc xe có ống nhún tốt chỉ được dội lên rồi hạ xuống 1 lần, xe nào nhún nhảy thêm lần thứ 2 coi như ống nhún đã “Lão”.
-Dằn xóc đột ngột là kẻ thù của ống nhún chứ không phải là tải trọng nặng, leo lề cao, nhảy vỉa hè, cán đá lớn làm ảnh hưởng nghiêm trọng tuổi thọ của ống nhún.