THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH CÓ ABS CHO XE CON

Chất lỏng chỉ đa vào một xy lanh, bởi vậy tăng diện tích cho không khí luồnvào làm mát đĩa phanh và má phanh tránh hiện tợng “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSsôi” dầu phanh khi

mục lục

Lời nói đầu 4

Chơng1 : hệ thống phanh trên ô tô và phơng án thiết kế 5

1 hệ thống phanh ô tô 5

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của Hệ thống phanh 5

1.1.1 Công dụng của hệ thống phanh 5

1.1.2 phân loại hệ thống phanh trên ô tô 6

1.1.3 Yêu cầu chung của hệ thống phanh trên ôtô 6

1.2 Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu phanh 7

1.3 Cơ cấu phanh đĩa: 14

1.4 Dẫn động phanh 17

1.4.1 Về phơng thức dẫn động 18

1.4.2 Về phơng thức điều chỉnh lực phanh 25

Chơng 2 : Thiết kế tính toán cơ cấu phanh 40

1 Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh 40

2 Xác định các lực tác dụng trong cơ cấu phanh cầu sau 42

2.1 Xác định góc   và bán kính () 42

2.2 Xây dựng họa đồ lực phanh: 44

3 Kiểm tra hiện tợng tự xiết của cơ cấu phanh cầu sau: 47

3.1 Đối với guốc trớc của cơ cấu phanh 47

3.2 Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có: 47

4 Tính toán cơ phanh cầu trớc 48

4.1 Xác định các kích thớc còn lại và kiểm tra các chỉ tiêu về độ bền của má phanh 49

4.1.1 Công ma sát riêng L 49

4.1.2 áp suất trên bề mặt tấm má phanh 50

4.2 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh 52

5 Tính bền một số chi tiết 53

5.1.1 Tính toạ độ trọng tâm G của tiết diện 53

5.1.2 Kiểm tra bền guốc phanh 55

5.2 Tính bền trống phanh 69

5.3 Tính bền đờng ống dẫn động phanh 69

Chơng 3 : Thiết kế tính toán hệ thống dẫn độngphanh 71

1 Thiết kế tính toán dẫn động phanh 71

1.1 Đờng kính xi lanh công tác 71

1.2 Đờng kính xi lanh chính 71

1.3 Hành trình làm việc của pistông trong các xi lanh 72

2 Thiết kế tính toán bộ trợ lực 73

2.1 Các phơng án trợ lực 73

2.2 Thiết kế bộ trợ lực: 80

2.2.1 Hệ số trợ lực: 80

2.2.2 Xác định kích kích thớc màng trợ lực: 81

2.2.3 Tính lò xo bộ cờng hóa 82

Chơng 4 : Mô phỏng hệ thống phanh có ABS 85

4.1.giới thiệu về State flow 85

4.2 Mô hình Mô phỏng hệ thống phanh 86

4.2.1 Bộ trợ lực chân không 88

4 2.2 Xy lanh chính 89

4.2.3 Khối van điều khiển: 91

4.2.4 Xy lanh công tác 96

4.2.5 Cơ cấu phanh 102

4.3.Một số kết quả mô phỏng 103

Chơng 5: Quy trình gia công chi tiết 105

1 Phân tích kết cấu - Chọn dạng sản xuất: 105

1.1 Phân tích kết cấu: 105

1 2 Chọn dạng sản xuất: 105

2 Lập quy trình công nghệ: 105

2.2 Thiết kế quy trình công nghệ: 106Kết luận 115Tài liệu tham khảo 116

Lời nói đầu

Trong xã hội hiện nay, ôtô là một trong những phơng tiện quan trọng để vậnchuyển hành khách và hàng hoá, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ,ngành sản xuất chế tạo ô tô trên thế giới cũng ngày càng phát triển và hoàn thiệnhơn đáp ứng khả năng vận chuyển, đảm bảo tốc độ, sự an toàn cũng nh đạt hiệuquả kinh tế cao Nền công nghiệp ôtô của một nớc đã có thể coi nh là một chỉtiêu đánh giá sức mạnh của nền công nghiệp nặng của một quốc gia

Song song với việc phát triển ngành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho ngời

và xe càng trở nên cần thiết Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấubảo đảm an toàn nh: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí trong đó cơ cấu phanh

đóng vai trò quan trọng nhất Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảophanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao; để nâng cao đ -

ợc năng suất vận chuyển ngời và hàng hoá là điều rất cần thiết

Đề tài này có nhiệm vụ Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABS“Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABS

cho ô tô con” dựa trên xe tham khảo là xe BMW series 325i Sau 12 tuần nghiên

cứu thiết kế dới sự hớng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Hồ Hữu Hải và toàn thểcác thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành đợc đồ án của mình Mặc dùvậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy giúp em tìm ranhững thiếu sót đó để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Hữu Hải cùng toàn thể các thầy trong bộmôn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2007

Sinh viên thực hiện

Hồ Văn Th Nguyễn Tiến Thọ

Chơng1

hệ thống phanh trên ô tô và phơng án thiết

kế

1 hệ thống phanh ô tô.

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của Hệ thống phanh

1.1.1 Công dụng của hệ thống phanh.

Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toànchuyển động của ô tô với công dụng sau:

Giảm dần tốc độ hoặc dừng hẳn xe lại khi xe đang chuyển động

Giữ xe đứng yên trên đờng dốc trong khoảng thời gian dài mà không cần có

sự có mặt của ngời lái xe

Nhờ có hệ thống phanh ngời lái có thể tăng đợc vận tốc chuyển động trungbình của ôtô và do đó nâng cao đợc năng suất vận chuyển

1.1.2 phân loại hệ thống phanh trên ô tô.

Theo cơ cấu điều khiển trên xe:

Phanh tay điều khiển bằng cần

Phanh chân điều khiển bằng bàn đạp

Ngày nay, xe con chỉ sử dung hệ thống phanh thủy lực, trong đó bao gồm cácdạng:

Hệ thống phanh không có điều chỉnh lực phanh.

Hệ thống phanh có điều hòa lực phanh

Hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe ABS

Ngoài ra còn có thể phân chia hệ thống phanh theo vị trí bố trí cơ cấu phanh:

Bố trí ở trong lòng bánh xe

Bố trí ở cạnh cầu xe

1.1.3 Yêu cầu chung của hệ thống phanh trên ôtô.

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau:

Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, đảm bảo quãng đờngphanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm

Phanh êm dịu trong 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 khiểnkhông lớn

Dẫn động phanh có độ nhậy cảm lớn, sự chậm tác dụng nhỏ

Đảm bảo việc phân bố mô men phanh trên các bánh xe phải thoả mãn điềukiện sử dụng tối đa trọng lợng bám khi phanh với bất kỳ cờng độ nào và khôngxảy ra hiện tợng trợt lết

Không có hiện tợng tự siết

Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt tại

Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (hoặc đĩa phanh) cao, ổn

định trong điều kiện sử dụng

Giữ đợc tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanhtrên bánh xe

Đối với hệ thống phanh đỗ: Phải có khả năng giữ xe đứng yên trên dốc (kểcả khi vắng mặt ngời lái xe) trong thời gian dài Ngời lái phải thực hiện đợc độngtác phanh này tại ghế lái

1.2 Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu phanh

1.2.1 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

Sơ đồ cấu tạo(hình 1.1)

Nguyên lý làm việc:

Cơ cấu phanh đặt trên giá đỡ hình đĩa hay còn gọi là trống phanh Đĩa này

đ-ợc bắt cố định trên mặt bích của dầm cầu, các guốc phanh đđ-ợc đặt trên các trụclệch tâm (13) dới tác dụng của lò xo (4) các má phanh luôn ép chặt hai pittôngcủa xilanh phanh làm việc gần nhau Các má phanh luôn tỳ sát vào cam lệch tâm(11) Cam này cùng với chốt phanh (13) có tác dụng điều chỉnh khe hở giữa máphanh và trống phanh Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các tấm ma sát, giữacác pittông của xilanh (2) có lò xo nhỏ để ép các pittông luôn sát vào các guốcphanh

Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các má phanh, để cho các má phanh haomòn đều nhau thì guốc phanh đằng trớc có gắn má phanh dài hơn Vì phía bêntrái bao giờ cũng chịu lực ma sát lớn hơn

Khi tác dụng vào bàn đạp phanh chất lỏng với áp suất cao truyền đến xilanh(2) tạo nên lực ép trên các pittông và đẩy các guốc phanh (1) và (5) ép sát vàotrống phanh, do đó quá trình phanh đợc thực hiện Khi nhả bàn đạp phanh, lòxo(4) sẽ kéo các guốc phanh (1) và (5) trở lại vị trí ban đầu giữa má phanh vàtrống phanh có khe hở, vì vậy quá trình phanh kết thúc

Trong quá trình sử dụng các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa máphanh và trống phanh sẽ tăng lên Muốn giữ cho khe hở trở lại bình thờng thì phải điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh Bằng cách xoay cam lệch tâm(11) và ở phía dới bằng cách xoay chốt lệch tâm (13)

Hình 1.1: Cấu tạo cơ cấu phanh kiểu trống

1- Guốc phanh; 2- Xi lanh bánh xe; 3- Mâm phanh; 4- Lò xo hồi vị; 5- Guốc phanh; 6, 8- Má phanh; 7- Trụ dẫn hớng; 9- Bu lông quay cam điều chỉnh; 10-

Lò xo của cam điều chỉnh; 11- Cam điều chỉnh; 12- Vòng lệch tâm;

13- Trục lệch tâm; 14- Đai ốc hãm.

1.2.2 Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm

Sơ đồ cấu tạo (hình 1.2)

Hình 1.2: Cấu tạo cơ cấu phanh kiểu trống đối xứng qua tâm

1,13- Xilanh phanh; 2- Tấm chắn; 3- Nút xả không khí; 4- Đờng nối dẫn dầu;

5, 14- Chốt tỳ; 6,10- Guốc phanh; 7- Cam lệch tâm; 8- Pittông; 9, 12- Lò xo

hồi vị; 11- Má phanh.

Đặc điểm quan trọng: Mỗi guốc phanh quay quanh một chốt lệch tâm, đợc

bố trí đối xứng với đờng trục của cơ cấu phanh

Nguyên lý làm việc: Khi đạp bàn đạp phanh, dầu đợc dẫn động từ xilanh tổng

phanh qua đờng dẫn đi tới các xilanh bánh xe Dới tác dụng của áp suất dầu haipittông 1, 13 dịch chuyển đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh do đó quátrình phanh đợc thực hiện Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị 9 sẽ kéo các guốcphanh 10, 6 trở về vị trí ban đầu, giữa trống phanh và má phanh có khe hở và quátrình phanh kết thúc Việc điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và má phanh đợccthực hiện bằng cách xoay cam lệch tâm 7

1.2.3 Cơ cấu phanh dạng bơi.

Sơ đồ cấu tạo(Hình 1.3):

Hình1.3 : Cấu tạo cơ cấu phanh dạng bơi Nguyên lý làm việc:

Đặc điểm chính của các loại cơ cấu phanh trên là: Đều có một điểm tựa cố

định (chốt lệch tâm) nghĩa là guốc phanh chỉ có một bậc tự do, còn ở cơ cấuphanh dạng bơi ở guốc phanh có 2 bậc tự do và không có điểm tựa cố định Cơcấu phanh dạng bơi hai xilanh làm việc đều tác dụng lên đầu trên và đầu dới củaguốc phanh, khi phanh các guốc phanh sẽ dịch chuyển theo chiều ngang và épmá phanh sát vào trống phanh Nhờ sự áp sát giữa trống phanh và má phanh chonên khi ép sát vào trống phanh thì má phanh bị cuốn theo chiều quay của trốngphanh Mỗi má phanh lúc đó sẽ tác dụng vào pittông và đẩy ống xilanh làm việc

tỳ sát vào điểm tựa cố định, lúc đó hiệu quả phanh sẽ tốt hơn và lực tác dụng nênbàn đạp giảm đi nhiều

Hiệu quả phanh của ôtô khi tiến và lùi đều bằng nhau đó là u điểm nhngkhuyết điểm lớn nhất của cơ cấu phanh là kết cấu phức tạp

1.2.4 Cơ cấu phanh điều khiển bằng cam.

Sơ đồ cấu tạo(hình 1.4):

Đặc điểm : Cơ cấu phanh này chỉ dùng cho xe có tải trọng lớn và dùng cho

hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

12 11

6 5

10

7 8 9

15 14 13

A A

1 2 3 4

Hình 1.4 : Cấu tạo cơ cấu phanh dạng cam

1- Chốt guốc phanh; 2- Mâm phanh; 3- Tấm chắn; 4- Êcu; 5- Tấm đệm chốt guốc phanh; 6- Khoá hãm; 7- Guốc phanh; 8- Lò xo hồi vị; 9- Tấm ma sát; 10- Trục con lăn; 11- Cam ép; 12- Con lăn; 13- Đòn điều chỉnh; 14- Trục cam

phanh;

Nguyên lý làm việc :

Cụm cơ cấu phanh lắp trên mâm phanh 2, nối cứng với bích cầu, các tấm masát 9 có cấu tạo hình lỡi liềm tơng ứng với đặc tính mài mòn của chúng và đợclắp trên hai guốc phanh 7 Các guốc phanh này tựa tự do lên các bánh lệch tâmlắp trên mâm phanh 2, trục của các guốc phanh cùng với các mặt tựa lệch tâmcho phép định tâm đúng các guốc phanh so với trống phanh khi lắp ráp các cơcấu Khi phanh cam ép 11 sẽ chuyển động đẩy các guốc phanh ra làm cho nó ápsát vào bề mặt trống phanh để thực hiện quá trìng phanh, giữa cam ép 11 và guốc

7 có lắp con lăn 12 nhằm giảm ma sát và tăng hiệu quả phanh, bốn lò xo hồi vị 8trả guốc phanh về vị trí nhả phanh

1.2.5 Cơ cấu phanh tự cờng hoá

Sơ đồ cấu tạo (Hình 1.5)

Hình 1.5 cơ cấ phanh tự cờng hóa

Cơ cấu phanh guốc tự cờng hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốcphanh 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, cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép

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 đợcliên 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 lanhbánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trợt của piston xi lanh bánh xe Cơ cấu

điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả haiguốc 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 đợctựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe Cơ cấuphanh loại này đợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đếntrung bình

Tóm lại: Qua phân tích kết cấu phanh loại guốc, chúng ta thấy rằng tuỳ theo

sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ đợc hiệu quả phanh (mômen phanh) khácnhau, mặc dù kích thớc guốc phanh nh nhau Hiện nay có xu hớng sử dụng phanhguốc loại bình thờng với các điểm tựa ở một phía Và nếu cần thiết thì làm thêm

bộ phận cờng hoá ở truyền động phanh

1.2.6 Cơ cấu phanh loại có piston bậc

Trên hình 1.6 trình bày cơ cấu phanh với ống xi lanh làm việc có các đờngkính khác nhau

Lực tác dụng lên hai guốc phanh trong trờng hợp này sẽ khác nhau Vớichiều quay của trống phanh nh hình vẽ thì má bên phải làm việc thuận lợi hơn vì

có hiện tợng tự siết, vì thế má bên phải cần ít lực ép hơn có nghĩa là đờng kínhpiston nhỏ hơn so với má bên trái

Ưu điểm: của cơ cấu phanh loại này là đảm bảo các má phanh mòn đều.

Nhợc điểm: là có một má phanh làm việc không thuận lợi nên hiệu suất

phanh không cao Cơ cấu phanh loại này thơng chỉ làm việc tốt khi xe tiến, cònkhi xe lùi thì cơ cấu phanh làm việc không tốt

Hình1.6: cơ cấu phanh piston bậc

1.3 Cơ cấu phanh đĩa:

Phanh đĩa đợc dùng phổ biến trên ô tô con có vận tốc cao, đặc biệt hay gặp ởcầu trớc Ngày nay phanh đĩa đợc dùng nhiều cho cả cơ cấu cầu trớc và cầu sau

xe vì có các yêu điểm chính sau:

Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh (ma sát) ổn định khi hệ số ma sátthay đổi, hơn cơ cấu phanh kiểu tang trống Điều này giúp cho bánh xe bị phanhlàm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao

Khối lợng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn,nên tổng khối lợng chi tiết không tronhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đờng của bánh xe

Khả năng thoát nhiệt ra môi trờng dễ dàng

Công nghệ chế tạo gặp ít khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trongsản xuất.

Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh tự động khe hở của má phanh và

đĩa phanh

Tuy nhiên phanh đĩa khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh khôngche kín hoàn toàn Bởi vậy ở các xe có khả năng việt dã không cao không dùngcơ cấu này

1.3.1 Các loại phanh đĩa

Hiện nay có hai loại phanh đĩa :

Phanh đĩa có giá xy lanh cố định( hình 1.7 a)

Phanh đĩa có giá xy lanh di động.(hình 1.7 b)

Phanh đĩa có giá đặt xy lanh cố định gồm hai xylanh công tác đặt hai bên

đĩa phanh Số lợng xy lanh công tác có thể là hai, bốn đặt đối xứng nhau, hoặc baxylanh với hai xylanh nhỏ một bên còn một bên kia là xy lanh lớn.(hình 1.7 a)Phanh đĩa có giá đặt xy lanh di động bố trí một xy lanh Giá xy lanh đợc dichuyển trên các trục nhỏ dẫn hớng Khi phanh xy lanh đẩy piston và má phanhvào má của đĩa phanh, sau đó đẩy giá đặt xy lanh trợt trên trục dẫn hớng để épnốt má phanh bên kia vao đĩa phanh (hình 1.7 b) Loại có kết cấu các tấm máphanh tự lựa đợc điều khiển bằng một xy lanh lực đặt trên giá quay cũng thuộcvào loại này ở đây các tấm má phanh có thể quay tự lựa trong giá đỡ của xy lanhquay

Ngày nay ở trên xe dùng chủ yếu phanh đĩa có giá di động vì:

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

Chất lỏng chỉ đa vào một xy lanh, bởi vậy tăng diện tích cho không khí luồnvào làm mát đĩa phanh và má phanh tránh hiện tợng “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSsôi” dầu phanh khi phanhliên tục.

ở đây cơ cấu phanh có thể nằm sát ra phía vành bánh xe, dành không gian

bố trí các chi tiết để tạo nên đờng tâm trụ đứng “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABS giả tởng” với bán kính bằngkhông hoặc bằng âm

Kết cấu đơn giản hơn, tạo điều kiện hạ giá thành của cụm chi tiết cơ cấuphanh

Ưu điểm của phanh đĩa:

Phanh đĩa đợc dùng phổ biến cho xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp ở cầutrớc Ngày nay, phanh đĩa đợc dùng cho cả cầu trớc và cầu sau vì các u điểmchính sau:

Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng.Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trongsản xuất

Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định hơn so với cơ cấu phanhkiểu tang trống khi hệ số ma sát thay đổi Điều đó giúp cho các bánh xe bị phanhlàm việc ổn định , nhất là ở tốc độ cao

Khối lợng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn nên tổng các khối lợng các chi tiếtkhông treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đờng của xe

Khả năng thoát nhiệt ra môi trờng bên ngoài là dễ dàng.Thoát nớc tốt: Do

n-ớc bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh

đ-ợc phục hồi trong một thời gian ngắn

Không cần điều chỉnh phanh

Nhợc điểm của phanh đĩa:

Nhợc điểm của phanh đĩa là khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa

phanh không đợc che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa má phanh và

đĩa phanh khi ôtô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa đĩa phanh và má phanhkhi phanh, phanh sẽ kém hiệu quả

Má phanh phải chịu đợc ma sát và nhiệt độ lớn hơn Phanh đĩa có tiếng kêurít do sự tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh

Trên các xe hiện nay có 2 loại phanh đĩa thờng đợc sử dụng:

Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định:

Khi có lực phanh, dầu cao áp sẽ dồn đến xy lanh đẩy hai pittông ép các máphanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

Số lợng xy lanh công tác có thể là 2, 4 đặt đối xứng nhau hoặc có thể là 3với 2 xy lanh nhỏ 1 bên, còn bên kia là xy lanh lớn

Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động:

Phanh đĩa có giá xylanh di động chỉ bố trí xylanh thuỷ lực một bên Giáxylanh có thể di động động đợc trên các trục nhỏ dẫn hớng bắt trên moay ơ Khiphanh, dầu cao áp đẩy pittông ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồngthời đẩy giá đặt xylanh trợt trên trục dẫn hớng đến ép má phanh còn lại áp sát vàotrống phanh Khi cả hai má phanh đều ép sát vào đĩa phanh, phanh mới đợc thựchiện

Phanh đĩa có giá xylanh di động đợc dùng trên đa số các xe ôtô du lịch ngàynay do chỉ bố trí một bên xylanh nên tăng diện tích đợc làm cho đĩa phanh, tránhhiện tợng sôi dầu khi phanh liên tục

1.4 Dẫn động phanh.

Dẫn động phanh trên ô tô con có các dạng sau đây:

Dẫn động cơ khí: dùng cho phanh tay

Dẫn động thủy lực:

Loại không có trợ lực (ít dùng hiện nay)

Loại có trợ lực (thờng gặp) bằng chân không, điều khiển hai dòng độclập hoặc bố trí hổn hợp, có điều chỉnh lực phanh (với điều hòa lực phanh hoặc bộchống bó cứng ABS)

1.4.1 Về phơng thức dẫn động

a Dẫn động phanh bằng cơ khi :

Sơ đồ cấu tạo(hình 1.8)

Hình 1.8 : Sơ đồ dẫn động phanh bằng cơ khí

1- Tay phanh; 2 - Thanh dẫn; 3,5 - Con lăn của dây cáp; 4 - Dây cáp ở phía trớc; 6 - Thanh dẫn trung gian; 7 - Trục; 8, 10 - Dây cáp dẫn động phanh;

9 - Thanh cân bằng; 11 - ống dẫn hớng; 12 - Trục lệch tâm của thanh ép.

Đặc điểm và nguyên lý làm việc.

Chủ yếu áp dụng cho phanh tay (phanh dừng xe)

Thanh dẫn 2 cùng với tay phanh 1 đặt dới bảng đồng hồ Thanh dẫn 2 nốiliền với dây cáp 4, Các con lăn 3,5 dẫn hớng cho dây cáp Dây cáp 4 bắt vào mútthanh dẫn trung gian 6, trục 7 lắp trên thanh dẫn và nối với thanh cân bằng 9,thanh dẫn 6 lắp bản lề trên giá đỡ, thanh cân bằng 9 có tác dụng phân bố đều lựcphanh truyền qua dây cáp 8 và 10 tới cơ cấu phanh bánh xe trái và bánh xe phảiphía sau Bên trong cơ cấu các dây cáp đợc luồn qua ống dẫn hớng 11, ống nàyhàn vào mâm phanh Đòn dây cáp nối với đòn bẩy ép, đòn bẩy này tác động lênguốc phanh thông qua các tấm đỡ, đòn bẩy ép lên trên trục lệch tâm 12 (bắt chặttrên các guốc phanh) bằng cách xoay trục mà điều chỉnh vị trí của cần ép so vớitấm đỡ

Khi kéo tay phanh 1 dây cáp tác động lên đòn bẩy ép và hãm bánh xe saulại Khi nhả phanh đòn bẩy ép trở về vị trí ban đầu, dới tác động của lò xo hồi vị

b Dẫn động bằng chất lỏng (dầu):

1 Dẫn động thuỷ lực một dòng.

Sơ đồ dẫn động(hình 1.9):

Hình 1.9: Sơ đồ dẫn động phanh bằng dầu

1- Bàn đạp phanh; 2- Xy lanh phanh chính; 3 - Đờng dẫn dầu; 4 – Xy lanh

bánh xe; 5 – Má phanh; 6 – Lò xo hồi vị; 7 – Guốc phanh.

Nguyên lý làm việc:

Khi phanh ngời lái tác dụng lực vào bàn đạp 1 qua thanh đẩy pittông nằm

trong xilanh Do đó dầu bị ép và sinh ra áp suất cao trong xilanh 2 và trong đờngống dẫn 3 Chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụng lên bề mặt của các pittông ở cácxilanh 4 Hai pittông này thắng lực lò xo 6 sẽ đẩy hai má phanh 5 ép sát vàotrống phanh 7 và tiến hành phanh ôtô vì trống phanh 7 gắn liền với moayơ bánh

xe khi nhả bàn đạp nghĩa là ngừng phanh, lò xo 6 sẽ kéo hai má phanh 5 về vị tríban đầu dới tác dụng của lò xo 6 các pittông trong xilanh làm việc 4 sẽ ép dầu trởlại xilanh chính 2

2.Dẫn động bằng thuỷ lực hai dòng

1- Xi lanh chính ; 2- Đờng ống dẫn dầu có áp suất ; 3- Bánh xe.

ở sơ đồ a: một dòng dẫn động hai bánh xe cầu trớc, một dòng dẫn động hai bánh xe cầu sau ở sơ đồ b dẫn động chéo : một dòng cho một bánh xe trớc và một bánh xe sau và dòng còn lại cho các bánh xe chéo

ở sơ đồ c: Dẫn động hỗn hợp bao gồm một dòng cho tất cả các bánh xe, còndòng thứ hai chỉ cho các bánh xe trớc

ở sơ đồ d : Một dòng dẫn động ba bánh xe, hai bánh trớc và một bánh sau

ở sơ đồ e : Dẫn động hỗn hợp hai dòng song song cho cả bốn bánh xe

ở sơ đồ kiểu TT nếu h hỏng dòng phanh cầu trớc, có thể xảy ra quay vòng thừa trên đờng vòng, nếu h hỏng dòng phanh cầu sau có thể dẫn tới mất tính dẫn hớng của xe khi phanh gấp ở sơ đồ T khi có sự cố một dòng có thể dẫn tới hiện tợng tự quay xe khi đi thẳng, hiên tợng này đợc khắc phục đáng kể nếu bán kính quay bánh xe quanh trục trụ đứng là âm với các u nhợc điểm ở trên

c Dẫn động phanh bằng khí nén:

Hình 1.12Cấu 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;

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

Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ôtô tải trung bình và lớn ngời tathờng sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén Trong dẫn động phanh bằng khínén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối cònlực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thựchiện

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

d Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp

Sơ đồ cấu tạo dẫn động phanh thuỷ khí(hình 1.13)

Nguyên lý làm việc và u nhợc điểm :

Dẫn động khí nén đảm bảo tính năng điều khiển của hệ thống dẫn động, còndẫn động thuỷ lực đảm nhận chức năng bộ phận chấp hành Phần khí nén gồm

có: tổng van phanh 1 kết hợp với những cơ cấu tuỳ động kiểu pittông và xilanh 4

và 6, nối với nhau bằng đờng ống 3 và với ngăn dới của tổng van 1 Ngăn trêncủa tổng van thông qua đờng ống dẫn 2 phanh khí nén của rơmooc áp suất khínén tác động lên các pittông ở trong hai xilanh tạo lực đẩy các pittông các xi lanhthuỷ lực khí 4 và 6 Phần thuỷ lực dẫn động gồm 2 đờng dẫn dầu độc lập, xi lanhchính 4 nối với bốn xi lanh công tác 8 bằng các đờng ống dẫn Xi lanh công tácnày tác động lên guốc phanh 8 và 10 ở cầu giữa và trớc, xilanh chính 6 tác độnglên hai guốc phanh 12 nhờ xi lanh công tác11

2

3 1

8

9 8

9

8

8 10

10

11

11 12

12 4

Hình 1.13 : Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ khí

1- Tổng phanh liên hợp; 2- Đờng ống dẫn tới phanh rơmooc; 3- Đờng ống dẫn tới phanh ô tô kéo; 4,6 – Xy lanh; 5,7 – Bình chứa dầu; 8 – Xy lanh của cầu trớc và cầu giữa; 9 – Guốc phanh của cầu trớc; 10 – Guốc phanh cầu giữa; 11 –

Xy lanh phanh cầu sau

*Ưu điểm:

Đảm bảo độ nhạy cao, phanh đồng thời đợc tất cả các bánh xe, điều khiển

nhẹ nhàng Đồng thời đảm bảo đợc khả năng tuỳ động và khả năng điều khiểnphanh rơmooc

*Nhựơc điểm:

Cấu tạo phức tạp, giá thành cao, toàn bộ hệ thống phanh ngừng làm việc khi

hệ thống khí nén hỏng, khối lợng chăm sóc tăng lên và phức tạp Đặc biệt hiệuquả sử dụng giảm khi ở nhiệt độ thấp, do đó nó ít đợc áp dụng trên các ôtô

1.4.2 Về phơng thức điều chỉnh lực phanh

I Điều chỉnh bằng bộ điều hòa lực phanh

Quá trình phanh xe đều dẫn đến hiện tợng tăng tải trọng tác dụng lên cầutrớc, giảm tải trọng cầu sau Sự phân bố lực phanh cần thiết phải đảm bảo mốiquan hệ giữa lực phanh sinh ra ở cơ cấu phanh và lực thẳng đứng tác dụng lên cácbánh xe Thực hiện đợc yêu cầu này sẽ nâng cao đợc hiệu quả phanh, giảm màimòn lốp, tăng khả năng điều khiển xe và nâng cao an toàn chuyển động Bộ điềuhòa lực phanh là một trong các kết cấu bố trí trên xe nhằm thực hiện mục đíchnày

1 Bộ điều hoà lực phanh bằng van hạn chế áp suất:

A

P2

P1

34

12

sang trái (do diện tích hai mặt của piston khác nhau) tì lên phớt, đóng kín đờngdầu dẫn đến bánh sau Do vậy p2 không tăng trong khi p1 vẫn tiếp tục tăng nênbánh xe sau không bị bó cứng.

Khi áp suất ở xi lanh phanh chính (p1) càng tăng thì van càng đóng chặt, vìvậy họ đờng đặc tính làm việc của van giảm áp là những đờng nằm ngang songsong với trục p1

2 Bộ điều hoà theo hai thông số:

Hình 1.15 Cấu tạo bộ điều hoà kiểu piston- vi sai

1 Piston; 2 Phớt; 3 Lò xo; 4 Lò xo cảm biến tải; 5 Thân bộ điều hoà

p 1 , p 2 : áp suất dầu ở xilanh chính và xilanh bánh xe sau

Nguyên lý hoạt động:

Thân van 5 đợc gắn trên giá xe có lò xo cảm biến tải 4 tì vào một đầu

của piston Tuỳ theo mức độ chở tải mà lực tác dụng lên piston nhiều hay ít.Khi cha hoạt động, lò xo 3 đẩy piston 1 lên trên làm 1 không tiếp xúc vớiphớt nên đờng dầu thông từ xilanh chính ra xilanh bánh sau, lúc này p1= p2.

Khi áp suất dầu tăng cao, lực do áp suất dầu tác dụng lên đầu trên của piston

sẽ cân bằng với lực đẩy lên ( lực đẩy của lò xo cảm biến tải, của lò xo 3, của ápsuất dầu tác dụng lên đầu dới của piston) nên piston tiếp xúc với phớt ngăn không

cho dầu ra bánh sau do đó p2 đợc hạn chế Sau đó, nếu tiếp tục đạp phanh, ápsuất dầu vào p1 tăng làm cân bằng trên bị phá vỡ khi đó piston mở ra và p2 lạităng lên cho đến khi đạt đợc sự cân bằng mới.

Quá trình van đóng mở đợc lặp đi lặp lại nh vậy, ứng với các áp suất dầuthay đổi

3 Bộ điều hoà theo gia tốc (DSPV):

Sơ đồ cấu tạo(Hình 1.16)

Nguyên lí làm việc:

Các piston điều chỉnh 2,3 đợc nối với nhau bởi đòn trung gian 5, đòn này tựalên con trợt 6 Vị trí của con trợt xê dịch tuỳ thuộc vào mức độ tải trọng của xe.Khi xe ở trạng thái tĩnh con trợt luôn ở trạng thái xác định Khi tải trọng tănglên độ võng f sẽ giảm đi con trợt sẽ dịch chuyển sang phải, Lx tăng lên và khigiảm tải trọng thì ngợc lại ở phần trên của piston 3 có lắp van cắt 1, van này sẽ

đóng kín đờng dầu đến các xi lanh làm việc ở các bánh xe sau Khi không phanhvan 1 luôn ở trạng thái mở

Khi ngời lái đạp phanh tại xi lanh chính sẽ có áp suất p, áp suất này sẽ tác

động lên hai piston 2, 3 Hai piston này có đờng kính phải chọn thích hợp, ứngvới một tải trọng nhất định piston 3 phải xuống trớc để đóng van 1 lại, làm giớihạn sự tăng áp suất vào các xi lanh ở các bánh xe sau Sự phối hợp của hai lò xo

Lx1, Lx2 và hai piston 2, 3 phải đúng ở một thời điểm nhất định với tải trọng nhất

định

Khi đạp vào bàn đạp phanh áp suất trong xi lanh chính tăng lên đến một giátrị nhất định, áp suất chất lỏng chỉ tác động lên piston 2 (vì van 1 đã đóng) áplực này thông qua piston, đòn trung gian, thắng lực lò xo Lx2 tác dụng lên piston

3 di chuyển lên trên làm cho van 1 mở ra Do đó áp suất chất lỏng ở bánh xe sautăng lên nhng tăng chậm hơn so với ở xi lanh chính Sự tăng chậm hơn này làmcho các bánh xe sau không bị trợt lê khi các bánh xe trơc đã dừng lại

2 4 3

1

5

6

Hình1.16 Sơ đồ bộ điều hoà áp suất bằng thuỷ lực

1 - Van cắt; 2,3 - Piston; 4 - Xi lanh; 5 - Đòn nối; 6 - Con trợt;

II Điều chỉnh bằng ABS

Ngày nay, một số nớc tiên tiến đòi hỏi các loại xe phải bố trí hệ thống ABStrong hệ thống phanh, một số nớc yêu cầu xe nhạp khẩu phải là loại bố trí phanhABS Vì vây rất nhiều ô tô con bố trí hệ thống phanh ABS

Mục tiêu của hệ thống phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trìnhphanh có độ trợt thay đổi trong vùng giá trị hợp lý để tận dụng đợc hết khả năngbám giữa lốp và mặt đờng, khi đó có hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt giátrị cực đại do giá trị max) đồng thời tính ổn định và tính dẫn hớng của xe là tôt

nhất, thoả mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút ngắn quãng đờngphanh, cải thiện tính ổn định và khả năng dẫn hớng của xe trong khi phanh

Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng và bảo đảm hiệu quả phanh cao,

hệ thống phanh chống hãm cứng điều khiển áp suất trong dẫn động phanh saocho độ trợt của bánh xe với mặt thay đôie quanh giá trị 0 trong giá trị hẹp

Một hệ thống phanh chống hãm cứng đợc thiết kế trên cơ sở một hệ thốngphanh thờng và có trang bị các cụm bộ phận chính sau(Hình 1.17):

Cụm tín hiệu đầu vào: Là các cảm biến có nhiệm vụ nhận biết tình trạng của

xe khi phanh Tuỳ theo sự lựa chọn nguyên lý điều chỉnh có thể dùng các cảmbiến đo vận tốc của bánh xe, cảm biến gia tốc và các cảm biến khác

Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay thờng sử dụng nguyên lý

điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe đợcphanh Hoạt động của hệ thống phanh chống hãm cứng theo nguyên lý này nhsau

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ABS

Hình1.18: Sơ đồ đơn giản cấu tạo ABS

1- Bàn đạp; 2- Xy lanh chính; 3 - Van điều áp; 4 - Xy lanh bánh xe; 5- Cảm biến tốc độ; 6- Bánh xe; 7- Bộ xử lý trung tâm; 8- Bình chứa dầu

Hệ thống phanh ABS sử dụng cụm van điều chỉnh, cảm biến tốc độ bánh

xe và bộ điều khiển trung tâm, các bộ phận này bố trí trong dòng dẫn phanh thủylực đơn giản (đối với một bánh xe) nh hình vẽ

Van điều chỉnh áp suất 3 đợc đặt giữa xy lanh chính và xy lanh bánh xetrong hệ thống dẫn động phanh, nhiệm vụ của nó là tạo nên sự đóng, mở đờngdầu từ xy lanh chính đến xy lanh bánh xe tùy thuộc vào tín hiệu điều khiển của

bộ điều khiển trung tâm Cấu trúc của nó là các van trợt thủy lực đợc điều khiểnbằng điện từ Đây là cơ cấu chấp hành của ABS

Cảm biến tốc độ bánh xe 5 có chức năng xác định tốc độ quay của bánh xe,làm việc nh bộ đếm số vòng quay, tiến hiệu của bộ điều khiển tốc độ đợc đa về

bộ điều khiển trung tâm (tín hiệu vào) của ABS Trên xe bộ cảm biến có thể đặttại: Đĩa phanh, bán trục, tang trống, bánh răng bị động của cầu xe

Bộ xử lý trung tâm 7(ECU-ABS) làm việc theo trơng trình định sẵn, tín hiệu

điều khiển van điện từ phụ thuộc vào tiến hiệu của cảm biến và chơng trình vi sửlý

Ngoài ra trong ABS còn có nguồn bổ sung năng lợng nh bình dự trữ dầu ápsuất thấp, bơm dầu các van an toàn hệ thống…

Nguyên lý cơ bản của hệ thống ABS nh sau:

Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ giảm dần, nếu bánh xe đạt tớigiá trị gần bó cứng, tín hiệu bộ cảm biến chuyển về bộ điều khiển trung tâm.Máy tính lựa chọn chế độ, đa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất, cắt đ-ờng dầu từ xy lanh bánh xe Do vậy lực phanh ở cơ cấu phanh không tăng đợcnữa, bánh xe có xu hớng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu bộ cảm biến lại đa về bộ

điều khiển trung tâm, điều khiển trung tâm điều khiển van điều chỉnh áp suất để

mở đờng dầu tăng thêm áp suất dẫn ra xy lanh bánh xe, thực hiện tăng lực phanhcho cơ cấu phanh, nhờ đó bánh xe lại bị phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần

bó cứng Quá trình xảy ra đợc lặp lại theo chu kỳ liên tục, tới khi bánh xe dừnghẳn

1 Các phơng án bố trí hệ thống ABS

a.Điều khiển theo ngỡng trợt.

Điều khiển theo ngỡng trợt thấp: Ví dụ các bánh xe trái và bánh xe phảichạy trên các phần đờng có hệ số bám khác nhau ECU chọn thời điểm bắt đầu bịhãm của bánh xe có khả năng bám thấp, để điều khiển áp suất phanh chung chocả cầu xe Lúc này, lực phanh ở bánh xe là bằng nhau, bằng chính giá trị lựcphanh cực đại của bánh xe có hệ số bám thấp Đối với bánh xe bên phần đờng có

hệ số bám cao vẫn còn nằm trong vùng ổn định của đờng đặc tính trợt và lựcphanh cha đạt cực đại Vì vậy, cách này cho tính ổn định cao nhng hiệu quảphanh thấp vì lực phanh nhỏ

Điều khiển theo ngỡng trợt cao: ECU chọn thời điểm bánh xe có khả năngbám cao bị hãm cứng để điều khiển cho cả cầu xe Trớc đó, bánh xe ở phần đờng

có hệ số bám thấp đã bị hãm cứng khi phanh Cách này cho hiệu quả phanh cao

vì tận dụng hết khả năng bám của các bánh xe nhng tính ổn định kém.

b.Theo số kênh điềuk hiển

Loại 1 kênh: Hai bánh sau đợc điều khiển chung( có ở ABS ở thế hệ đầu,

chỉ trang bị ABS cho 2 bánh sau Hoặc 1 kênh điều khiển cho 2 bánh chéo nhau

Loại 2 kênh: Một kênh điều khiển cho 2 bánh xe trớc, một kênh điều

khiển chung cho 2 bánh xe sau Hoặc 1 kênh điều khiển cho 2 bánh chéo nhau

Loại 3 kênh: Hai kênh điều khiển độc lập cho 2 bánh trớc, kênh còn lại

điều khiển cho 2 bánh xe sau

Loại 4 kênh: Bốn kênh điều khiển cho 4 bánh riêng rẽ Theo loại này,

bánh xe nào đạt tới ngỡng trợt, tức là có xu hớng bị bó cứng thì điều khiển riêngbánh đó

d Các phơng án bố trí hệ thống điều khiển ABS.

Việc bố trí sơ đồ điều khiển của ABS phải thoả mãn đồng thời 2 yếu tố:Tận dụng đợc khả năng bám cực đại giữa bánh xe với mặt dờng trong qúatrình phanh, nhờ vậy làm tăng hiệu quả phanh và tăng tính ổn định phanh

Ta có thể có 6 phơng án bố trí hệ thống điều khiển ABS tại các bánh xe nhsau:

* Phơng án 1: Sơ đồ nh hình 1.19 A

ABS có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van điều khiển độc lập, sử dụng cho

hệ thống phanh bố trí dạng dòng thờng( một dòng dẫn động cho 2 bánh xe cầu

tr-ớc, một dòng dẫn động cho 2 bánh xe cầu sau) Với phơng án này, các bánh xe

đều đợc tự động điều chỉnh lực phanh sao cho luôn nằm trong vùng có khả năngbám cực đại nên hiệu quả phanh là tốt nhất Tuy nhiên, khi phanh trên đờng có

hệ số bám của bánh xe bên trái và bánh bánh xe bên phải không đều thì lựcphanh tại hai bánh xe đó khác nhau và xuất hiện mô men có xu hớng làm quaythân xe sẽ rất lớn và khó có thể duy trì ổn định hớng bằng cách hiệu chỉnh vôlăng xe ổn định xe khi quay vòng cũng giảm nhiều Vì vậy với phơng án nàycần phải bố trí thêm cảm biến gia tốc ngang để kịp thời hiệu chỉnh lực phanh ởcác bánh xe để tăng cờng tính ổn định chuyển động và ổn định quay vòng khi

phanh

*Phơng án 2: Sơ đồ nh trên hình 1.19B

ABS có có 4 kênh điều khiển và dòng phanh bố trí chéo

Sử dụng cho hệ thống phanh có dạng bố trí mạch chéo (một buồng của xylanh chính phân bố cho một bánh trớc và một bánh sau chéo nhau) ABS có 4cảm biến bố trí ở các bánh và 4 van điều khiển

Trong trờng hợp này 2 bánh trớc đợc điều khiển độc lập, 2 bánh sau đợc điềukhiển chung theo ngỡng trợt thấp, tức là bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽquyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau Phơng án này sẽ loại bỏ đợcmômen quay vòng trên cầu sau, tính ổn định tăng nhng hiệu quả phanh giảm

bớt

*.Phơng án 3: Sơ đồ hình1.19C

ABS có 3 kênh điều khiển , hai bánh xe sau đợc điều khiển theo ngỡng trợt thấp, còn ở cầu trớc sử dụng 1 van điều khiển chung cho cả 2 bánh xe và 1 cảm biến tốc độ dặt tại vi sai Lực phanh trên 2 bánh xe cầu trớc sẽ bằng nhau và đợc điều chỉnh theo ngỡng trợt thấp

*Phơng án 4:Sơ đồ hình 1.19D

Trên mỗi cầu chỉ có một cảm biến đặt tại hai bánh xe chéo nhau để điều khiển

áp suất phanh chung cho cả cầu Cầu trớc đợc điều khiển theo ngỡng trợt cao còncầu sau đợc điều khiển theo ngỡng trợt thấp

D

Hình 1.19: Các phơng án bố trí hệ thống ABS

Phơng án 1 : Cơ cấu chấp hành dùng van 2 vị trí.

Khi phanh bình thờng (ABS không hoạt động): Khi phanh bình thờng, tức

là lực cản trong cơ cấu phanh còn nhỏ cha có nguy cơ làm bánh xe bị trợt Lúc

này ABS không hoạt động ABS_ECU không gửi tín hiệu bằng dòng điện đến

cuộn dây của van, do đó van giữ áp bị đẩy ra bởi lò xo hồi vị làm cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSA” mở

Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xy lanh chính tăng lên, dầu phanh sẽ đi từ cửa

“Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSA” qua cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSB” rồi tới xy lanh bánh xe

Khi thôi phanh, dầu phanh hồi từ xy lanh bánh xe về xy lanh chính qua cửa

“Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSA” và van 1 chiều trong van điện từ 2 vị trí

Hình 1.20: Van điện từ 2 vị trí Khi phanh ngặt( ABS hoạt động) Khi phanh ngặt, nếu có bất kỳ bánh xe

nào gần bị bó cứng thì bộ chấp hành ABS điều khiển áp suất dầu phanh tác dụnglên xy lanh bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU, vì vậy bánh xe sẽ không bị bó cứng.Các bộ chấp hành ABS thờng hoạt động ở 3 trạng thái ( khi ABS làm việc) nhsau:

Trạng thái giảm áp :

Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dòng điện (5A)đến cuộn dây củavan điện từ tạo ra một lực từ mạnh hút van ở cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSA” đóng lại Đồng thời lực tùcong làm cho van ở cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSD” mở ra Dầu phanh từ xy lanh bánh xe qua cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSC”tới cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSD” để chảy về bình chứa Cùng lúc này mô tơ bơm sẽ hoạt động nhờ tínhiệu từ ECU, dầu phanh đợc trả về xy lanh chính từ bình chứa Mặt khác, lúc nàycửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSA” và van 1 chiều đóng lại không cho dầu từ xy lanh chính chảy vào trongvan điện từ 2 vị trí Kết quả là dầu trong xy lanh bánh xe giảm xuống làm lực cảntrong cơ cấu phanh giảm xuống ngăn không cho bánh xe bị bó cứng

Trạng tháigiữ áp:

Khi áp suất bên trong xy lanh bánh xe giảm hay tăng làm tốc độ bánh xethay đổi, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trịmong muốn Lúc này, ECU cấp dòng điện (2A) đến cuộn dây của van điện từ đểgiữ áp suất trong xy lanh bánh xe không đổi

Khi dòng điện cấp cho cuộn dây của van điện từ bị giảm từ 5A (ở chế đọgiảm áp) xuống còn 2A (ở chế độ giữ áp), lực điện từ sinh ra trong cuộn dây cũng

sẽ giảm làm cho cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSD” đóng lại nhờ lực lò xo hồi vị

Trạng thái tăng áp:

Khi cần tăng áp suất trong xy lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắtdòng điện cấp cho van điện từ Vì vậy cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSA” của van điện từ mở ra do lực lòxovà cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSD” đóng lại Dầu trong xy lanh chính đi qua cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSA” để đến xy lanhbánh xe

Phơng án 2: Cơ cấu chấp hành dùng van 3 vị trí.

ABS không hoạt động trong quá trình phanh bình thờng và ECU không gửidòng điện đến cuộn dây của van Do đó van 3 vị trí bị đẩy xuống dới tác dụngcủa lò xo hồi vị và cửa "A" mở trong khi cửa "B" đóng.

Hình 1.20: Van điện từ 3 vị trí

Khi đạp phanh bình thờng, áp suất dầu trong xi lanh phanh chính tăng, dầuphanh đi từ xi lanh chính đến cửa "A" rồi đến cửa "B" trong van điện 3 vị trí rồitới xy lanh bánh xe Dầu phanh không vào đợc bơm bởi van một chiều số 1 gắntrong đờng đẩy của bơm Khi nhả chân phanh, áp suất trong xi lanh chính giảmlàm dầu phanh đợc hồi từ xi lanh bánh xe về xi lanh chính qua cửa "C" đến cửa

"A" và một phần qua van một chiều trong van điện 3 vị trí

Khi phanh gấp (ABS hoạt động): Về cơ bản thì van điện từ 3 vị trí cũng

hoạt động theo nguyên lý của van điện từ 2 vị trí : Tăng áp; giữ áp và giảm áp.Khi tăng áp thì cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSA” mở còn của “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSB” đóng Khi giữ áp thì cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSA” và cửa

“Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSB” đều đóng Còn khi giảm áp thì cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSA” đóng và cửa “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phanh có ABSB” thì mở

2 lựa chọn phơng án thiết kế

2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh.

Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa Phanhguốc sử dụng chủ yếu trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách và một

số loại ôtô con Phanh đĩa đợc sử dụng trên nhiều loại ôtô con, trong đó chủ yếu

là ở các cơ cấu phanh trớc

2.1.1.Cơ cấu phanh cầu trớc:

Từ u, nhợc điểm của hệ thống phanh đĩa có giá di động nên ta chọn loạiphanh đĩa có giá di động thiết kế cho xe

2.1.2 Cơ cấu phanh sau:

Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau nh cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loạibơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hoá…

Qua phân tích kết cấu loại cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùytheo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ đợc hiệu quả phanh (mômen phanh)khác nhau mặc dù kích thớc guốc phanh nh nhau So với loại cơ cấu phanh loạiguốc đối xứng qua trục các cơ cấu phanh loại guốc đối xứng qua tâm, loại bơihay loại tự cờng hoá có u điểm là hiệu quả phanh khi ôtô chuyển động tiến tănghơn từ 1,6 đến 3,6 lần (khi chuyển động lùi có thể hiệu quả phanh giảm đi tùytheo kết cấu nhng không làm ảnh hởng nhiều vì khi ôtô chạy lùi thờng có tốc độthấp nên yêu cầu mômen phanh ít hơn) nhng nhợc điểm của chúng so với cơ cấuphanh loại đối xứng qua trục là kết cấu khá phức tạp nên thờng chỉ bố trí ở cầu tr-

ớc của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ, trung bình do yêu cầu cần đạt hiệu quả phanhlớn với kích thớc cơ cấu phanh nhỏ

ở trờng hợp này, khi thiết kế ta chọn cơ cấu phanh guốc loại đối xứng quatrục ở cầu sau của ôtô

2.2 Lựa chọn dẫn động phanh:

Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có các u điểm:

Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xehoặc giữa các má phanh theo yêu cầu

Hiệu suất cao

Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản

Có khả năng ứng dụng đa dạng trên nhiều loại ôtô khác nhau khi chỉ cầnthay đổi cơ cấu phanh.

Khuyết điểm của hệ thống phanh thủy lực:

Tỷ số truyền của dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lêncơ cấu phanh

Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

Từ các u nhợc điểm của dẫn động thuỷ lực ta chọn dẫn động thuỷ lực haidòng có trợ lực (hình 1.15.a) làm phơng án dẫn động cho xe

2.3 Lựa chon phơng án thiết kế ABS

Qua phân tích các phơng án, phơng án thứ nhất (4 kênh điều khiển, ABS

có 4 kênh với các bánh xe đợc điều khiển độc lập, sử dụng van điện từ là loại 2trạng thái ) đợc chọn để dùng cho hệ thống đợc thiết kế

Chơng 2

Thiết kế tính toán cơ cấu phanh

1 Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh

Lực phanh tại bánh xe đạt đợc giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trợt lết,trong quá trình trợt momen phanh không tăng đợc nữ mà co xu hớng giảm Vivậy, ngời ta thờng tính mômen phanh cần thiết tại các bánh xe sao cho tận dụng

đợc tối đa khả năng bám của bánh xe

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh tínhtoán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh

G2- Tọng lợng phân ra cầu sau G2 = 9500 (N)

L - Chiều dài cơ sở của ôtô L = 2,725(m)

Từ G, G1, G2, L ta tính đợc a, b

a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc a =1,328 (m)

b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau b =1,397 (m)

φ - Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng chọn φ = 0,8

rbx - Bán kính làm việc trung bình của bánh xe Lốp xe có ký hiệu B –

d = 195 – 14 nên bán kính bánh xe đợc tính theo công thức:

25 , 4 ) 

2 75 , 0



Thay các giá trị vào (1), (2) ta đợc:

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu cầu trớc là

MPT = 19500 8.0,8

(1,397 )0,8.0,302 1771,6 2.2,725  9,81  (N.m)

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là

MPS = 19500 8.0,8

1,328 0,8.0,302 584 2.2,725 9,81

2 Xác định các lực tác dụng trong cơ cấu phanh cầu sau (phanh guốc )

2.1 Xác định góc   và bán kính () của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

Góc  (góc tạo bởi trục ox với đờng đi qua tâm O với điểm đặt lực):

2 1

0

2 1

2 sin 2

sin 2

2 cos 2

2 1

sin cos

2 sin

cos cos

115

1 5

' 0 '

1 '

2 ' '

0 1

130 2 cos 15 2 cos

130 cos 15 cos 130 2

2 2

0 , 23

125 2 sin 15 2 sin 92 , 1 2

125 2 cos 15 2 cos

125 cos 15 cos 130 2

2 2

Đối với má sau:

Với ρ1 = 0,148 (m) thay vào công thức trên ta đợc

Với ρ2 = 0,150(m) thay vào công thức trên ta đợc

2.2 Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả haipiston dẫn động các guốc phanh trớc và sau thì các lực tác động bằng nhau:

Pt = Ps = P

Họa đồ đợc xây dựng cho từng guốc phanh

Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ

lệ, vẽ các lực P

Tính góc  và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R

Tính góc và vẽ phơng của lực R Kéo dài phơng của Rt và P cắt nhau tại

O’, kéo dài phơng của P và Rs cắt nhau tại O’’

Để xác định phơng của U cần lu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng cáclực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: PRU 0

Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín Tức là, nếu kéo dài

3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O’ và O’’ Đểxác định phơng của các lực U chỉ cần nối O’ với O1 và O’’ với O2

Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngợc chiều Từ cáclực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đờng songsong với các lực R và U đã có trên họa đồ

T' r'n'

p

r''

o''o'

r'u'

Hình 2.1: hoạ đồ lực phanh

Đo trực tiếp các hình trên đoạn R’ và R’’ và tính tỷ lệ:

k = ' 85,5

2,085 '' 41

.

' '

' '

0 ' ' 0 '

R k R

M r

R r

Giải hệ phơng trình ta đợc:

' ''

12287( )5893.04( )

U’ = 64ì143,7 = 9197,3 (N) U’’= 16ì 143,7 = 2299,3 (N)Mặt khác ta lại có:

3 Kiểm tra hiện tợng tự xiết của cơ cấu phanh cầu sau:

3.1 Đối với guốc trớc của cơ cấu phanh

Quan hệ giữa lực P và Mp có dạng:

t p

c

a c

P M

cos

Biểu thức trên cho thấy, nếu: ccos t   sin t t  0 thì M p  

Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trớc sẽ trở nên vô cùnglớn, đây chính là hiện tợng tự xiết Với điều kiện để xảy ra hiện tợng tự xiết là:

'

0 '

3 , 11 cos 100

t

c

c

sin cos