Hệ thống thủy lực và những thiết bị trong cuộc sống

Những điều cần biết về giảm xóc trước xe máy

Giảm xóc trước xe máy có nhiệm vụ giảm chấn và ảnh hưởng lớn đến yếu tố an toàn khi xe vào cua hoặc giảm tốc.
Trên các dòng xe máy phổ thông hiện nay, giảm xóc (phuộc) tyben thủy lực (phuộc ống lồng) được sử dụng phổ biến nhất. Cấu tạo gồm vỏ phuộc và ty phuộc. Bên trong ty phuộc có piston, dầu thủy lực. Ngoài ra còn phớt cao su ngăn bụi bẩn trên vỏ phuộc và phớt cao su ngăn dầu tràn trong ty phuộc.

Phuộc giảm chấn thủy lực phía trước một chiếc Honda Cub.
Nguyên lý làm việc

Theo kỹ sư Nguyễn Vĩnh Sơn, nhà sáng chế với hệ thống chống trượt ASB nhờ can thiệp vào lỗ điều tiết dầu trong phuộc trước xe máy, áp suất bên trong ty phuộc được tạo ra giữa dầu giảm chấn và không khí. Phản lực từ mặt đường khi xe đi qua gờ, ổ gà… tác động lực lên piston gắn cố định vào bánh xe trước. Piston đẩy dầu lên phía trên, làm thay đổi áp suất bên trong ty phuộc kín. Lúc này, lượng dầu thoát ra các lỗ nhỏ trên piston có tác dụng biến thiên áp suất. Phần ty phuộc gắn cố định với chạc ba ở đầu xe theo đó chuyển động, giúp giảm chấn cho xe.

Một phuộc giảm chấn hoàn chỉnh và các chi tiết tháo rời.

Sau khi xung lực qua đi, ngoài chức năng trợ lực thêm trong quá trình giảm chấn, lò xo bên trong ty phuộc đàn hồi. Đẩy ty phuộc trở lại trạng thái ban đầu khi xe đi trên đường thẳng. Thay vì piston hành trình gắn với bánh xe, phần ty phuộc gắn với đầu xe là bộ phận chuyển động. Điều này ngược với phuộc giảm chấn hành trình ngược Upside Down (USD). Mặc dù về nguyên lý hoạt động là như nhau.

Một bộ phuộc chất lượng tốt thường thõa mãn các tiêu chí như hấp thu tốt xung lực tức thời hoặc liên tục. Cảm giác dằn, xóc hạn chế nhiều nhất có thể hay phuộc xe đàn hồi không “gắt”…

Khi xe bị phanh gấp ở dải tốc độ dưới 70 km/h, lực quán tính dồn vào bánh trước. Lực ma sát của bố thắng, vỏ xe tiếp xúc với mặt đường làm phân tán lực quán tính. Phần còn lại được chuyển hóa thành năng lượng ứng suất ma sát trong phuộc. Phuộc trước hoạt động tốt giúp bánh ít bị trượt hoặc nếu có, ở mức độ không làm mất lái khỏi phương đang chạy.

Do đặc điểm cấu tạo bởi nhiều bộ phận gắn kết với nhau và hoạt động thường xuyên, việc hư hỏng trên phuộc giảm chấn xảy ra phổ biến.

Phuộc cứng, đàn hồi kém

Chuyển động lên, xuống là hoạt động cơ bản thể hiện chức năng giảm chấn. Ở mức độ nhẹ, phuộc vẫn còn hoạt động nhưng phản ứng chậm với lực tác động. Nặng hơn khi phuộc cứng hoàn toàn, làm mất khả năng đàn hồi, độ xóc của xe lớn. Nguy hiểm hơn khi xe qua địa hình xấu, phản lực từ mặt đường tác động trực tiếp lên tay lái khiến người điều khiển khó kiểm soát xe, dễ xảy ra tai nạn.

Nguyên nhân thường gặp do té ngã, va chạm khi tai nạn làm cong ty phuộc. Phớt cao su trên vỏ phuộc hỏng hoặc giảm chất lượng, mất khả năng ngăn bụi bẩn, vật lạ vào bên trong ty phuộc. Các thành tố này tích tụ lâu ngày bên trong vỏ phuộc, ngăn cản quá trình chuyển động của ty phuộc.

Lò xo bên trong ty phuộc qua quá trình sử dụng giảm tuổi thọ, giảm độ đàn hồi. Khi xe tải nặng và chạy tốc độ cao qua địa hình không bằng phẳng, piston đẩy lò xo tạo lực nén quá mạnh. Quá trình này lặp lại nhiều lần khiến lò xo nhanh giảm tuổi thọ so với thông thường. Bởi lực tác động xuống mặt đường hay phản lực ngược lại xe tỉ lệ thuận với khối lượng và vận tốc xe.

Dầu thủy lực chảy ra ngoài vỏ phuộc

Phớt cao su ngăn bụi bẩn trên phuộc xe máy.
Phần đầu phía trên của vỏ phuộc thường có một phớt cao su với đường kính vừa khít với ty phuộc. Có tác dụng ngăn nước, bụi bẩn, các vật thể vào trong vỏ phuộc. Nếu phớt hỏng, tạp chất lẫn vào dầu hoặc bám trên thành ty hoặc vỏ phuộc phía trong. Quá trình chuyển động của ty phuộc tạo ra vết xước trên ty phuộc và phớt ngăn dầu, làm dầu chảy ra ngoài.

Phuộc có tiếng kêu

Phuộc trước xe máy cấu tạo và kết nối với các bộ phận khác trên xe theo phương thẳng. Một trong các bộ phận bị biến dạng do lực tác động quá lớn làm cấu trúc ban đầu lệch thẳng. Biểu hiện khi ma sát sinh ra giữa ty phuộc và vỏ phuộc. Hoặc piston với phần bên trong của ty phuộc, tạo ra tiếng kêu. Nguyên nhân khác đến từ phớt cao su trên vỏ phuộc hỏng, tạp chất lẫn vào bên trong. Sinh ra ma sát tương tự.

Lệch tay lái

Tiếng kêu phát ra từ phuộc nhún là dấu hiệu hư hỏng ban đầu. Mức độ nặng hơn khi tay lái lệch, gây khó cho người điều khiển. Nguyên nhân có thể một trong các bộ phận như vỏ, piston, ty phuộc biến dạng hoặc gãy. Không thể bỏ qua những bộ phận khác như khớp nối giữa phuộc với bánh xe, chạc ba, tay lái…

Công nghệ phanh điện không dùng thủy lực

Không dẫn động thủy lực, cũng chẳng cần trợ lực khí nén, hệ thống phanh nêm điện tử EWB chỉ sử dụng dòng điện 12V nhưng vẫn đạt được lực phanh lớn.
Cơ cấu phanh nêm của EWB (Electronic Wedge Brake) tạo ra sự khác biệt so với hệ thống phanh truyền thống. Trên cơ cấu phanh đĩa, áp suất dầu hoặc khí nén tạo ra lực ép má vào đĩa phanh, còn EWB lại sử dụng mô-tơ điện điều khiển nêm trượt để thực hiện công việc trên. Giải pháp này giúp đơn giản hóa quá trình điều khiển, đặc biệt khi hệ thống phanh kết hợp với nhiều hệ thống điều khiển điện tử khác như: hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống phân phối lực phanh EBD, hay hệ thống cân bằng điện tử ESC…

Trục motor điện nối liên động với nêm, một mặt nêm tỳ lên má phanh, mặt còn lại có dạng răng cưa có thể di trượt trên con lăn. EWB cũng trang bị một loạt cảm biến làm nhiệm vụ xác định vị trí nêm, tốc độ bánh xe, lực phanh.

Nguyên lý làm việc hệ thông phanh nêm điện tử EWB.
Nguyên lý làm việc hệ thống phanh nêm điện tử EWB.
Khi tài xế đạp phanh, bộ điều khiển điện tử của EWB kích hoạt động cơ quay. Nêm trượt trên con lăn đồng thời ép má phanh vào đĩa phanh. Lực ma sát giữa má phanh và đĩa phanh có xu hướng kéo nêm trượt theo chiều quay bánh xe, lực kéo càng lớn má càng ép chặt vào đĩa. Cảm biến vị trí nêm giúp bộ điều khiển trung tâm kiểm soát chính xác vị trí nêm, ngăn chặn nguy cơ bó cứng do hiện tượng tự siết gây ra. Nguyên lý làm việc này từng được ứng dụng trong các thiết bị hàng không vũ trụ yêu cầu độ an toàn cao.

Không ống thủy lực, xi-lanh chính, xi-lanh con…, phần lớn các chi tiết điều là linh kiện điện tử làm việc với độ tin cậy cao, điều đó mang lại lợi thế cho EWB: gọn, nhẹ, giảm trọng lượng, ít cần bảo dưỡng vì các linh kiện được bao kín không chịu tác động của môi trường bên ngoài.

EWB cũng có thể tạo ra chức năng phanh dừng tự động, cho phép các nhà thiết kế ôtô loại bỏ hệ thống phanh tay truyền thống. Sử dụng chân phanh điện, kiểm soát bởi hệ thống điện tử thông minh góp phần hạn chế tín hiệu nhiễu truyền tới chân phanh khi ABS hoạt động. Bên cạnh đó, việc loại bỏ dẫn động phanh cơ khí cũng làm giảm các tổn thương ở khu vực chân người điều khiển khi xảy ra tai nạn.

Sử dụng điện áp 12V nên EWB mở ra triển vọng mới cho công nghiệp xe hơi. Hệ thống chiếm ít không gian tạo điều kiện cho việc bố trí động cơ, khung gầm dễ hơn. Ít linh kiện động nghĩa với việc giảm thời gian lắp ráp, giảm chi phí sản xuất. Hệ thống phanh điện tử có thể tương thích dễ dàng và nhanh chóng với các dòng xe mới do đó tiết kiệm thời gian và chi phí phát triển sản phẩm mới.