Thiết kế hệ thống phanh xe Minibus dựa trên xe HIACE – 16 chỗ của hãng TOYOTA

Trên ôtô sự phanh xe đợc tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh.. 1.3 y

Chơng I Tổng quan về hệ thống phanh

1 công dụng, phân loại và yêu cầu:

1.1 công dụng:

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định

4

-Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao đợc năng suất vận chuyển

Trên ôtô sự phanh xe đợc tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay

và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh Quá trình ma sát trong các cơ cấu phanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, nếu không xác định kịp thời

và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh

H hỏng trong hệ thống phanh thờng kèm theo hậu quả nghiêm trọng, làm mất tính an toàn chuyển động của ôtô Các h hỏng rất đa dạng và phụ thuộc vào kết cấu hệ thống phanh

1.2 Phân loại: Có nhiều cách phân loại hệ thống phanh

a Theo công dụng:

 Hệ thống phanh chính (phanh chân);

 Hệ thống phanh dừng (phanh tay);

 Hệ thống phanh dự phòng

 Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ)

b Theo kết cấu của cơ cấu phanh:

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc;

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

c Theo dẫn động phanh:

 Hệ thống phanh dẫn động cơ khí;

 Hệ thống phanh dẫn động thủy lực;

 Hệ thống phanh dẫn động khí nén;

 Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén-thủy lực;

 Hệ thống phanh dẫn động có cờng hóa

d Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh:

Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hòa lực phanh

e Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:

Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS)

1.3 yêu cầu: Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng

đờng phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm;

- Phanh êm dịu trong bất kì mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh;

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn;

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao;

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ

sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh với bất kì cờng độ nào;

- Không có hiện tợng tự xiết khi phanh;

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;

- Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lực phanh trên bánh xe;

- Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng;

- Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài

2 Cấu tạo chung của hệ thống phanh:

Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô đợc mô tả trên hình 1.1

6 -Hình 1.1 Hệ thống phanh trên ôtô

Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính:

– Cơ cấu phanh:

Cơ cấu phanh đợc bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô

– Dẫn động phanh:

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn

đạp phanh đến cơ cấu phanh Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết hợp thủy – khí mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần

tử khác nhau Ví dụ dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí Nếu là đẫn động thủy lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn

3 Cơ cấu phanh:

3.1 Kết cấu chung:

Kết cấu của cơ cấu phanh dùng trên ôtô tùy thuộc bởi vị trí đặt nó (phanh ở bánh xe hoặc ở truyền lực), bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến hành phanh

Cơ cấu phanh ở bánh xe thờng dùng loại guốc và gần đây trên các xe con hiện đại ngời ta thờng sử dụng phanh đĩa (có thể ở cầu trớc, cầu sau, hoặc cả hai cầu)

3.2 Cơ cấu phanh guốc (phanh trống):

a) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đờng trục thẳng đứng) đợc thể hiện trên hình 1.2 Trong đó sơ đồ hình 1.2.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử dụng trên ôtô tải lớn; sơ đồ hình 1.2.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực

để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thờng sử dụng trên ôtô du lịch và

ôtô tải nhỏ

Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dới, khe

hở phía trên đợc điều chỉnh bằng trục cam ép (hình 1.2.a) hoặc bằng cam lệch tâm (hình 1.2.b)

Trên hai guốc phanh có tán (hoặc dán) các tấm ma sát Các tấm này có thể dài liên tục (hình 1.2.b) hoặc phân chia thành một số đoạn (hình 1.2.a)

8

Hình 1.2 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

ở hình (hình 1.2.b) trống phanh quay ngợc chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết, guốc bên phải là guốc nhả Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự hao mòn

nh nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn

Còn đối với cơ cấu phanh đợc mở bằng cam ép (hình 1.2.a) áp suất tác dụng lên hai má phanh là nh nhau nên độ dài của chúng bằng nhau

b) Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm:

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm đợc thể hiện trên hình 1.3 Sự đối xứng qua tâm ở đây đợc thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng

đối xứng với nhau qua tâm

Mỗi guốc phanh đợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh với trống phanh Một phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe

hở phía trên giữa má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bằng cơ cấu tự

động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh

Hình 1.3 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

1 ống nối; 2 vít xả khí; 3 xi lanh bánh xe; 4 má phanh;

5 phớt làm kín; 6 pittông; 7 lò xo guốc phanh; 8 tấm chặn;

9 chốt guốc phanh; 10 mâm phanh.

loại đối xứng qua tâm thờng có dẫn động bằng thủy lực và đợc bố trí ở cầu

tr-ớc của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ

c) Cơ cấu phanh guốc loại bơi:

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trợt (hình 1.4.b)

Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.4.a); loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4.b)

– Loại hai mặt tựa tác dụng đơn:

ở loại này một đầu của guốc phanh đợc tựa trên mặt tựa di trợt trên phần

vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trợt của pittông Cơ cấu phanh loại này thờng đợc bố trí ở các bánh xe trớc của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

– Loại hai mặt tựa tác dụng kép:

ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông Cơ cấu phanh loại này

đ-ợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

10 -Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

d) Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hóa:

Cơ cấu phanh guốc tự cờng hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cờng lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai

Có hai loại cơ cấu phanh tự cờng hóa: cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng đơn (hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép (hình 1.5.b)

– Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn:

Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh

đợc liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trợt của một cơ cấu điều chỉnh di

động Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một đợc tựa vào mặt tựa di trợt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trợt của pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại này thờng đợc bố trí ở các bánh xe trớc của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

– Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép:

Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh

đợc tựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe Cơ

Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá

cấu phanh loại này đợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

3.3 Cơ cấu phanh đĩa:

Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6

Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

–Một đĩa phanh đợc lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe; –Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe; – Hai má phanh dạng phẳng đợc đặt ở hai bên của đĩa phanh và đợc dẫn

động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe;

Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động

a Loại giá đỡ cố định (hình 1.7.a):

Hình 1.7.a Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định

12

-a) loại giá đỡ cố định b) loại giá đỡ di động

Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

áp suất thuỷ lực

Giá cố định

Đĩa phanh Má phanh

Pittông Giá bắt

Loại này, giá đỡ đợc bắt cố định trên dầm cầu Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai đĩa của đĩa phanh Trong các xi lanh có pittông, mà một

đầu của nó luôn tì vào các má phanh Một đờng dầu từ xi lanh chính đợc dẫn

đến cả hai xi lanh bánh xe

b Loại giá đỡ di động (hình 1.7.b):

ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trợt ngang đợc trên một

số chốt bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động ngời ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh Má phanh ở phía đối diện

đợc gá trực tiếp lên giá đỡ

Hình 1.7.b Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động

3.4 Cơ cấu phanh dừng:

Phanh dừng đợc dùng để dừng (đỗ xe) trên đờng dốc hoặc đờng bằng Nói chung hệ thống phanh này đợc sử dụng trong trờng hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên các loại đờng khác nhau

Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh

và dẫn động phanh

– Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số

– Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí đợc bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và đợc

điều khiển bằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay

Chuyển động

áp suất thuỷ lực

Giá di động

Pittông Má phanh

Đĩa phanh

Giá dẫn h ớng

4 dẫn động phanh:

4.1 Dẫn động phanh chính bằng cơ khí:

Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có u điểm kết cấu đơn giản nhng không tạo đợc mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của ngời lái, th-ờng chỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay)

4.2Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực:

14 -Hình 1.8 Sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phanh dừng

ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp lên cơ cấu phanh qua chất lỏng (chất lỏng đợc coi nh không đàn hồi khi ép)

Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bàn

đạp phanh, xi lanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xi lanh công tác (xi lanh bánh xe)

Dẫn động phanh dầu có u điểm phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do dầu không bị nén) Tuy nhiên nó cũng có nhợc điểm là tỉ số truyền của dẫn

động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh Vì vậy hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thờng đợc sử dụng trên ôtô du lịch hoặc

ôtô tải nhỏ

Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động ngời ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng

- Dẫn động một dòng (hình 1.9):

Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đ-ờng dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe Dẫn

động một dòng có kết cấu đơn giản nhng độ an toàn không cao Vì một lý do nào đó, bất kỳ một đờng ống dẫn dầu nào đến các xi lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống bị mất áp suất và tất cả các bánh xe đều bị mất phanh Vì vậy trong thực tế ngời ta hay sử dụng dẫn động thuỷ lực hai dòng

- Dẫn động hai dòng (hình 1.10):

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực

Hình 1.10 Dẫn động hai dòng

Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đờng dầu

độc lập dẫn đến các bánh xe của ôtô Để có hai đầu ra độc lập ngời ta có thể

sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xi lanh chính kép (loại "tăng đem")

Có nhiều phơng án bố trí hai dòng độc lập đến các bánh xe, ở đây giới thiệu hai phơng án tiêu biểu thờng đợc sử dụng hơn cả, đó là sơ đồ trên hình 1.10.a và 1.10.a

ở sơ đồ hình 1.10.a thì một dòng đợc dẫn động ra hai bánh xe cầu trớc còn một dòng đợc dẫn động ra hai bánh xe cầu sau Với cách bố trí này một trong hai dòng bị rò rỉ dòng còn lại vẫn có tác dụng Ví dụ trên hình vẽ khi dòng dầu ra cầu trớc bị rò rỉ thì dòng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn xuất hiện ở hai bánh sau khi phanh

ở sơ đồ hình 1.10.b thì một dòng đợc dẫn tới một bánh xe phía trớc và một bánh xe phía sau so le nhau, còn một dòng đợc dẫn tới hai bánh xe so le còn lại Trong trờng hợp này khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tác dụng

và lực phanh vẫn sinh ra ở hai bánh xe so le trớc và sau

4.3 Dẫn động phanh chính bằng khí nén:

Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có u điểm êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao nhng lực điều khiển trên bàn đạp không thể giảm nhỏ do tỉ số truyền của dẫn

động thuỷ lực có giới hạn

Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ôtô tải trung bình và lớn ng ời

ta thờng sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện

Dẫn động phanh khí nén có u điểm giảm đợc lực điều khiển trên bàn đạp phanh, không phải sử dụng dầu phanh nhng lại có nhợc điểm là độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn) do không khí bị nén khi chịu lực

16

-Hình 1.11 Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén

1 - máy nén khí; 2 - bầu lọc khí; 3 - bộ điều chỉnh áp suất; 4 - đồng hồ áp

suất; 5 - bàn đạp phanh; 6 - van an toàn; 7 - bình chứa khí; 8 - van phân

phối (tổng phanh); 9 - bầu phanh; 10 - cam phanh; 11 - lò xo cơ cấu

phanh; 12 - guốc phanh.

4.4Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp :

Dẫn động bằng thuỷ lực có u điểm độ nhạy cao nhng hạn chế là lực điều khiển trên bàn đạp còn lớn Ngợc lại đối với dẫn động bằng khí nén lại có u

điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn do khí bị nén khi chịu áp suất)

Để tận dụng u điểm của hai loại dẫn động trên ngời ta sử dụng hệ thống dẫn

động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén (hình 8.33)

Loại dẫn động này thờng đợc áp dụng trên các ôtô tải trung bình và lớn

Van phanh

Xả ra ngoài

Bình khí

Bình chứa dầu

Máy nén khí

Xi lanh chính Bình

chứa dầu

Xi lanh bánh xe

Xi lanh chính

Trống phanh

Trống phanh

Xi lanh bánh xe

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết hợp

Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động:

– Dẫn động thủy lực: có hai xi lanh chính dẫn hai dòng dầu đến các xi lanh bánh xe phía trớc và phía sau;

– Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối khí và các xi lanh khí nén

Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lý làm việc nh trong hệ thống dẫn động bằng khí nén

Phần xi lanh xi lanh chính loại đơn và các xi lanh bánh xe có kết cấu và nguyên lý làm việc nh trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực

Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dòng nên van phân phối khí là loại van kép, có hai xi lanh chính và hai xi lanh khí

18