Là một trong số những thành phần quan trọng bậc nhất đối với những chiếc xe ô tô, hệ thống treo có tác dụng giảm thiểu những dao động gây khó chịu để việc sử dụng xe trở nên êm ái dễ chịu hơn, đồng thời cho phép điều khiển xe với độ ổn định tốt hơn. Tuy nhiên, hệ thống treo của ô tô hiện đại là một hệ thống phức tạp và đòi hỏi nhiều hơn thế, đặc biệt là với các dòng xe đời mới ngày nay.
Ngay cả đối với những người đam mê tìm hiểu về ô tô, hệ thống treo luôn là một chủ đề tạo ra nhiều tranh luận không kém gì những đề tài kiểu như “động cơ chữ V và động cơ xy-lanh thẳng hàng” hay “xe điện và xe xăng”, v.v… Cho dù bạn hiểu rằng hệ thống treo là bộ phận kết nối bánh xe với thân xe và có thể gọi tên tất cả các bộ phận khác nhau, việc trả lời xem liệu thiết lập treo mềm hay treo cứng là tối ưu nhất cũng không hề đơn giản.
Lịch sử của hệ thống treo thực ra rất lâu đời. Đầu tiên, nhân loại phát minh ra bánh xe hình tròn, nối hai bánh xe bằng một khúc gỗ và phát minh ra thanh trục (dầm cầu), thêm vào một vài miếng gỗ và thế là phát minh ra… chiếc xe. Tuy nhiên, phải mất thêm khá nhiều thời gian để con người nhận ra rằng việc kết nối dầm cầu trực tiếp với thân xe là ý tưởng tệ hại. Mỗi cú va chạm của bánh xe với bề mặt đường đều dội thẳng hết lên thân xe.
Giải pháp đầu tiên cho vấn đề này là sử dụng dây xích để treo khung từ dầm cầu, nhưng làm như vậy cũng chỉ để trì hoãn những cú xóc không thể tránh khỏi hoàn toàn. Tiếp theo sau đó là việc nghĩ ra lá nhíp và đây chính là hệ thống treo cơ bản nhất còn tồn tại cho đến tận thời hiện đại ngày nay.
Hệ thống treo ô tô gồm một loạt các bộ phận kết nối các bánh xe với thân xe để cho phép chúng chuyển động tương đối độc lập với nhau. Đây chính là một cách làm giảm động năng khỏi bất kỳ va đập hoặc chỗ không hoàn hảo nào mà bánh xe có thể gặp phải. Tất cả đều hướng đến mục tiêu tối thượng là đem lại sự thoải mái, vì vậy có thể nói hệ thống treo như tấm đệm cho người sử dụng xe ô tô. Bên cạnh đó, hệ thống treo còn giúp đảm bảo sự ổn định và linh hoạt của xe khi chuyển hướng, vào cua, tăng tốc, giảm tốc.
Một hệ thống treo cơ bản bao gồm 3 bộ phận chính gồm bộ phận đàn hồi, bộ phận giảm chấn và bộ phận dẫn hướng.
Bộ phận đàn hồi
Đây là bộ phận có tác dụng giảm thiểu sức nặng tác động lên khung xe để bánh xe dao động mượt hơn theo phương thẳng đứng, giúp hấp thụ dao động từ mặt đường và đảm bảo độ êm của xe khi di chuyển. Có nhiều kiểu thiết kế bộ phận đàn hồi của hệ thống treo như sau:
- Nhíp: khả năng chịu tải cao, kết cấu rất đơn giản và chi phí rẻ nhưng độ êm dịu thấp, được sử dụng chủ yếu trên xe tải.
- Lò xo: công nghệ chế tạo đơn giản, độ êm dịu tốt, đáp ứng linh hoạt nhiều nhu cầu vận hành xe nhưng tốn thời gian thiết lập ban đầu và chịu tải kém hơn nhíp, đồng thời hiệu năng và độ bền phụ thuộc nhiều vào loại vật liệu dùng để chế tạo.
- Thanh xoắn: chiếm ít diện tích, dễ thay đổi thiết lập, được sử dụng trên nhiều dòng xe phổ thông vì tính kinh tế nhưng độ êm dịu chỉ ở mức trung bình.
- Khí nén: độ êm dịu tốt nhất nhưng phức tạp nhất và tốn nhiều chi phí, thường xuất hiện trên các dòng xe sang cao cấp hoặc xe khách trên 29 chỗ, xe bus, xe cần tải lớn, v.v…
Bộ phận giảm chấn
Còn được gọi với cái tên thông thường dễ hiểu hơn là “giảm xóc” hoặc “phuộc”, có tác dụng dập tắt nhanh dao động giữa bánh xe và thân xe, qua đó giữ cho toàn bộ chiếc xe ổn định khi di chuyển, không bị rung lắc quá nhiều và đảm bảo xe bám đường tốt hơn, vận hành an toàn.
Giảm chấn được chia làm 2 loại:
- Giảm chấn thủy lực: dập tắt dao động bằng một hệ thống piston và xy-lanh có sự chuyển động của các lớp chất lỏng (dầu), gas hoặc không khí, được sử dụng đa số ở các dòng xe hiện nay. Bản thân loại giảm chấn này cũng có 2 cách thực thi là dẫn động trực tiếp bằng dạng ống (phổ biến) và dẫn động gián tiếp qua tay đòn (ít phổ biến).
- Giảm chấn cơ: tận dụng lực ma sát trực tiếp giữa các lá nhíp (nếu đàn hồi bằng nhíp) hoặc lò xo (nếu đàn hồi bằng lò xo).
Bộ phận dẫn hướng
Đây là bộ phận có nhiệm vụ tiếp nhận, truyền lực và mô-men giữa bánh và khung xe để đảm bảo xe đi đúng hướng. Kiểu thiết kế của bộ phận này sẽ quyết định hệ thống treo thuộc dạng nào: độc lập hay phụ thuộc (hoặc bán độc lập/bán phụ thuộc).
CÁC LOẠI HỆ THỐNG TREO
Hoàn toàn có thể viết cả một cuốn sách dày cộp chỉ để nói về tất cả các loại thiết lập hệ thống treo khác nhau, tuy nhiên về cơ bản thì sẽ chia thành 2 loại chính như sau:
Hệ thống treo phụ thuộc
Bất kỳ hệ thống treo nào mà các bánh xe được kết nối thông qua một thanh trục dầm cầu duy nhất đều có thể coi là dạng treo phụ thuộc. Điều gì xảy ra với một bánh xe sẽ ảnh hưởng đến bánh xe còn lại. Ví dụ tiêu biểu là những chiếc Jeep Wrangler, với trục Dana chắc chắn ở cả phía trước và phía sau, trung thành với thiết lập này qua nhiều thập kỷ vì độ vững vàng vốn có và tính chất vật lý cơ bản của nó: khi bánh xe bên phải bị đẩy lên, bánh xe bên trái bị ép xuống và ngược lại. Điều này cho phép xảy ra khoảng dao động rất lớn, điều rất cần thiết đối với những chiếc xe chuyên đi địa hình khó.
Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là cấu tạo đơn giản, dễ bảo dưỡng, sửa chữa. Hệ thống có độ cứng chắc cần thiết, chịu tải trọng lớn và đảm bảo được độ ổn định cho xe khi hoạt động. Tuy nhiên, do cấu tạo từ những vật liệu cứng, xe trang bị loại treo này thường bị rung nhiều và kém êm ái hơn so với các loại treo khác, người ngồi trong xe cảm nhận độ xóc rõ rệt. Ngoài ra, nếu vào cua gấp khi chạy ở tốc độ cao sẽ dễ gây ra hiện tượng trượt bánh làm mất lái nguy hiểm. Cách giải quyết là chuyển đổi sang một dạng treo “bán phụ thuộc” như dùng thanh xoắn.
Hệ thống treo độc lập
So với dạng treo phụ thuộc, những hệ thống treo độc lập có điểm khác biệt cơ bản là tất cả các bánh xe đều được coi như những thực thể độc lập. Những gì xảy ra ở một góc sẽ không ảnh hưởng đến góc còn lại.
Có nhiều ví dụ về dạng treo này, phổ biến nhất là kiểu MacPherson, tay đòn kép hoặc đa liên kết. Khi một hãng xe cần phải lựa chọn sẽ ứng dụng thiết lập treo độc lập nào cho sản phẩm của mình, chi phí thường là yếu tố quyết định.
Kiểu MacPherson đơn giản nhất, sử dụng ít linh kiện, dễ sửa chữa bảo dưỡng và khá rẻ, nhưng dễ gây ra hiện tượng bánh xe lắc ngang so với mặt đường. Hiện nay đa phần các hãng chỉ lắp đặt treo kiểu MacPherson ở phía trước xe.
Kiểu treo tay đòn kép dùng 2 thanh dẫn hướng, trong đó thanh ở trên thường có chiều dài ngắn hơn, giúp cho góc đặt bánh ổn định, cảm giác lái khi xe vào cua tốt hơn, đồng thời cho phép dễ dàng điều chỉnh thiết lập nhưng kết cấu phức tạp khiến việc sửa chữa, bảo dưỡng tốn kém hơn.
Đa liên kết là một sự cải tiến của hệ thống treo tay đòn kép, khi dùng nhiều thanh dẫn hướng khác nhau (có thể là 3, 4 hoặc thậm chí 5 thanh) hoặc kết hợp với càng chữ A. Không có tiêu chuẩn nào cả, tùy theo hãng xe mà sự sáng tạo khi thiết lập sẽ tạo nên vô số kiểu treo đa liên kết khác nhau. Hiệu quả hoạt động tăng lên rất nhiều, kéo theo đó là độ phức tạp của hệ thống và chi phí cũng tăng theo.
CÀI ĐẶT HỆ THỐNG TREO: MỀM HAY CỨNG?
Việc cài đặt hệ thống treo ra sao sẽ tùy thuộc hoàn toàn vào mục đích sử dụng của chiếc xe. Một kiểu xe phổ thông loại tốt như Volkswagen Golf sẽ sử dụng treo kiểu MacPherson ở phía trước, vì cơ cấu này đủ rẻ để sản xuất hàng loạt mà vẫn đảm bảo lợi nhuận cho nhà sản xuất, đồng thời vẫn có đủ khả năng vận hành tương đối linh hoạt để mang lại cả sự thoải mái và mức độ bám đường cần thiết. Ngay cả phiên bản thể thao hiệu năng cao của dòng xe này là mẫu Golf GTI cũng sử dụng thiết lập này ở phía trước, còn phía sau dùng treo kiểu đa liên kết, vừa thoải mái vừa đạt được độ bám đường cần khi lái nhanh.
Hầu hết người mua xe ô tô đều muốn có trải nghiệm thiên về êm ái, thoải mái. Để làm được như vậy, hệ thống treo bắt buộc phải được thiết lập theo hướng mềm. Phương án khá hài hòa được ưa chuộng ngày nay, cả về tính kinh tế lẫn hiệu quả mang lại, là kết hợp MacPherson phía trước và tay đòn kép phía sau, chẳng hạn như trên chiếc Lexus ES. Đối với mẫu xe sang này, treo MacPherson được đặt nghiêng một góc còn phần tay đòn kép sử dụng thiết kế điểm lắp cao, cho phép kích thước ống lót lớn hơn. Nhờ đó, Lexus ES cung cấp trải nghiệm cực kỳ dễ chịu cho người ngồi, tương đương với những mẫu xe có giá đắt hơn nó vài lần.
Cao cấp hơn nữa là các dạng hệ thống treo khí nén với giảm chấn thích ứng, được nhà sản xuất thiết lập sẵn các tùy chọn về độ cứng/mềm để người sử dụng dễ dàng thay đổi qua lại trong lúc vận hành và tìm ra lựa chọn phù hợp nhất với nhu cầu. Những hệ thống treo kiểu này vẫn đang liên tục được cải tiến thông qua công nghệ mới, chẳng hạn như kết hợp cùng bộ giảm chấn chủ động, sử dụng hệ thống điện 48 volt để thay đổi tốc độ giảm xóc ở cả 4 bánh xe theo thời gian thực, đang được Mercedes-Benz ứng dụng cho các dòng xe hàng đầu của họ như S-Class. Hãng Đức còn giới thiệu thêm loại treo E-Active Body Control dùng camera và vô số cảm biến quét mặt đường phía trước 1.000 lần mỗi giây để cung cấp thông tin cho các bộ phận giảm xóc “chuẩn bị trước”.
Nếu bạn đang thắc mắc rằng vậy hệ thống treo dạng nào là tốt hơn cho nhu cầu êm ái và loại nào tốt hơn cho nhu cầu lái xe hiệu năng cao, câu trả lời thực chất chỉ có một. Chiếc xe ô tô thông thường có 4 bánh, mỗi bánh lăn theo những tốc độ không hoàn toàn giống nhau và đều chịu ảnh hưởng của vô số lực ngoại cảnh tác động lên. Vì thế những hệ thống treo độc lập luôn là giải pháp tốt nhất, ngay cả với việc lái xe off-road. Có thể những tín đồ của xe dùng treo dầm cầu đặc hoặc lá nhíp chưa hẳn đã đồng ý, nhưng hãy nhìn vào mẫu Land Rover Defender thế hệ mới nhất. Hệ thống treo của nó là dạng đa liên kết, hoàn toàn độc lập và sử dụng khí nén. Nó không chỉ êm ái khi đi đường nhựa mà còn mang lại biên độ dao động rất lớn để vượt địa hình khó. Đồng thời, thiết lập đa liên kết có khả năng kiểm soát tốt hơn đối với các chuyển động theo chiều ngang và chiều dọc. Về cơ bản, nó giúp cải thiện độ bám thêm rất nhiều, vốn là bản chất của việc đi off-road.
Tương tự như vậy, đối với xe thể thao thì treo độc lập cũng hoạt động tốt nhất. Bằng chứng là các mẫu siêu-sedan hạng sang như Mercedes-AMG E 63 S, Audi RS6 Avant hay BMW M5 đều dùng cấu hình treo đa liên kết với giảm chấn thích ứng, để chúng duy trì mức độ êm ái vừa phải và có thể nhanh chóng chuyển sang trạng thái cứng cáp hơn nhằm đảm bảo độ ổn định thân xe khi vận hành hiệu năng cao.
Điều này cũng áp dụng luôn cho cả những chiếc siêu-SUV, vì hệ thống treo khí nén thích ứng của chúng sẽ có thêm những công dụng như tự động điều chỉnh độ cao phù hợp với điều kiện lái. Chẳng hạn như thấp hẳn xuống lúc dừng xe cho hành khách ra-vào, thấp vừa phải lúc chạy nhanh trên cao tốc, cao vừa phải khi đi trong thành phố với nhiều gờ giảm tốc, cao hẳn lên lúc cần đi vào địa hình xấu, v.v…
LÀM SAO CẢI THIỆN HỆ THỐNG TREO?
Nếu bạn chỉ là người thích tìm hiểu về xe cộ và chưa đến mức “ăn dầm nằm dề” trong trường đua, tốt nhất là hãy cứ giữ nguyên thiết lập treo như thiết kế OEM ban đầu. Các hãng sản xuất đã tiêu tốn hàng triệu USD cho khâu nghiên cứu và phát triển để ra được những hệ thống treo có sẵn cho xe của bạn, vốn được tối ưu theo hướng hài hòa, tốt nhất nên để yên như vậy. Tất cả các dạng hệ thống treo đều tinh tế và phức tạp, bạn có thể khiến công năng của chúng tệ đi rất nhiều chỉ với việc thay đổi một thành phần nhỏ.
Tuy nhiên, vẫn có một vài cách để bạn có thể cải thiện hệ thống treo, với đầy đủ ưu điểm và nhược điểm:
- Giảm độ cao lò xo: Về mặt lý thuyết, xe của bạn sẽ sát mặt đất hơn, giảm trọng tâm, cải thiện cảm giác lái. Nhưng làm như vậy sẽ tăng nguy cơ cạ gầm và giảm giới hạn của góc đánh lái (nhiều xe nếu quá thấp sẽ khiến thân xe và bánh xe chạm nhau khi đánh lái hết cỡ).
- Nâng cấp bộ giảm chấn: Với phương án này, bạn cần quan tâm đến tốc độ giảm chấn trên xe tiêu chuẩn đang nhanh hơn hay chậm hơn so với mong muốn của bạn. Nếu cần tăng khả năng kiểm soát, bạn sẽ muốn các dao động giảm chấn phải được triệt tiêu càng sớm càng tốt, đặc biệt là với những chiếc xe cầu sau thiên về cảm giác lái. Tuy nhiên làm như thế sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến độ êm ái khi lái xe hàng ngày. Ngược lại, nếu cho giảm chấn dao động nhiều hơn, có thể khiến xe trở nên giống như chiếc thuyền bồng bềnh trên mặt nước, khiến hành khách dễ bị say xe.
- Thay mâm và lốp: Nhiều khi đây là giải pháp hữu hiệu nhất nhưng thường bị bỏ qua vì chúng không phải là “trực tiếp thay đổi hệ thống treo” mà chỉ là cách để cải thiện cảm giác sử dụng xe khi không muốn can thiệp vào hệ thống treo vốn rất phức tạp.
Tổng hợp
