Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô điện Hitachi

LỜI MỞ ĐẦUMỤC ĐÍCH,Ý NGHĨA ĐỀ TÀITrong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người. Do đó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ô tô cũng có những thay đổi khá lớn. Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường,… Trong đó môi trường đang là vấn đề cấp bách và được đặt lên hàng đầu, vì khí thải từ phương tiện đang là nhân tố lớn gây ô nhiễm môi trường, sự nóng lên của toàn cầu,… chính vì thế, sự ra đời của những chiếc ô tô điện giúp hạn chế được vần đề này. Bên cạnh đó, tính năng an toàn của ô tô cũng là điều rất quan trọng khi thiết kế, nhất là đối với hệ thống phanh.Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên trên ô tô điện Hitachi”. Trong đề tài tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của các chi tiết trong hệ thống phanh, tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh của ô tô điện Hitachi.Với kiến thức còn hạn chế và thời gian làm đồ án có hạn nên không tránh khỏi những sai sót mong quý thầy cô và các bạn góp ý thêm để em có thể hoàn thiện hơn.Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Lê văn Tụy, các thầy cô giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Đà nẵng, ngày 08 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực hiện Trịnh Đình Nhật Tân Chương 1.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ1.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH1.1.1. Công dụngHệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó.Hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.Hệ thống phanh đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển của ô tô.1.1.2. Yêu cầuHệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau: Làm việc bền vững, tin cậy. Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hoá. Giữ cho ô tô đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế. Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh. Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. Có khả năng thoát nhiệt tốt. Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ.Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường, hệ thống phanh của ô tô bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh: Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô trong trường hợp phanh chính hỏng. Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ. Dùng để giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên còn gọi là phanh tay. Phanh chậm dần: Trên các ô tô – máy kéo có tải trọng lớn như ô tô tải có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, ô tô khách có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 5 tấn hoặc ô tô làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để:+ Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc.+ Để giảm dần tốc độ của ô tô trước khi dừng hẳn. Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau. Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập.Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bình thường.Để có hiệu quả phanh cao: Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn. Phân phối mômen phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng. Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực, hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các ô tô có trọng lượng lớn.Để đánh giá hiệu quả phanh, người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính là: Gia tốc chậm dần và quãng đường phanh. Ngoài ra cũng có thể dùng chỉ tiêu: Lực phanh hay thời gian phanh.Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác, điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo quan trọng hệ số tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe. Đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh.Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau: Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% lực phanh lớn nhất. Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh vì các bánh xe trước trượt sẽ làm cho ô tô bị trượt ngang, các bánh xe sau trượt có thể làm ô tô mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngoài ra các bánh xe bị trượt còn gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám.Để đảm bảo yêu cầu này, trên ô tô hiện đại người ta sử dụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking SystemABS).Yêu cầu điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng.1.1.3. Phân loạiTheo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: Phanh bánh xe và phanh truyền lực.Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: Phanh trống guốc, phanh đĩa và phanh dải.Theo loại dẫn động, phanh chia ra: Phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh khí nén, phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau).a)b)c)Hình 11 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính.a Phanh trống – guốc: 1 Lực ép do piston tạo ra; 2 Má phanh; 3 Trống phanh. b Phanh đĩa: 1 Lực ép do piston tạo ra; 2 Má phanh; 3 Đĩa phanh. c Phanh dải: 1 Chắn bảo vệ; 2 Dải phanh; 3,6 Ổ khớp quay; 4 Trống phanh; 5 Cần kéo; 7 Lò xo.Để thực hiện nhiệm vụ của mình, hệ thống phanh luôn phải có hai phần kết cấu chính sau: Cơ cấu phanh: Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản. Trong quá trình phanh, động năng của ô tô được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường. Dẫn động phanh: Để điều khiển các cơ cấu phanh.1.2. KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH1.2.1. Cơ cấu phanhCơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát.Kết cấu cơ cấu phanh bao giờ cũng phải có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép. Ngoài ra, cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác như: Bộ điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận xả khí đối với dẫn động thủy lực.Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống – guốc, đĩa hay dải. Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt.1.2.1.1. Cơ cấu phanh loại trống – guốcĐây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất. Cấu tạo gồm: Guốc phanh: Được cấu tạo bởi các miếng ghép lại. Độ cong của vành guốc phù hợp với mặt trong của trống phanh, bề mặt của vành guốc được gắn với má phanh. Guốc phanh được chế tạo từ nhôm đúc, có trọng lượng nhẹ và tản nhiệt tốt. Má phanh: Ở ô tô du lịch, ô tô tải nhẹ, ô tô bán tải thì má phanh được gắn vào guốc phanh bằng một trong hai cách, dán keo hoặc là tán rivê. Còn đối với ô tô tải hạng nặng, má phanh được khoan lỗ để gắn bulông, cho phép việc thay thế dễ dàng. Tuy nhiên loại má phanh dán thông dụng và được ưa chuộng hơn vì nó tận dụng được tối đa bề dày của má phanh, khi mòn không bị đinh tán cọ làm hỏng mặt trong trống phanh. Má phanh thứ cấp luôn dài hơn má phanh sơ cấp, đôi khi má phanh được gắn ở vị trí cao hay thấp trên guốc để thay đổi đặc tính tự kích hoạt hay trợ động của guốc phanh. Mâm phanh: Được thiết kế chế tạo để gắn cụm phanh, mâm phanh được gắn bằng bulông vào trục bánh sau hoặc khớp lái ở cầu trước, trên mâm phanh cũng có các lỗ, vấu lồi để gắn xy lanh thuỷ lực, lò xo giữ guốc phanh và cáp phanh tay. Lò xo phanh: Cụm phanh tang trống thông thường sử dụng hai lò xo, một bộ kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, một bộ dùng để giữ guốc phanh tựa vào mâm phanh. Các lò xo gắn thêm thường được dùng để vận hành cơ cấu tự điều chỉnh và chống trạng thái chùng lỏng của hệ thống phanh tay. Lò xo trả về của guốc phanh có nhiệm vụ rất then chốt, đặc biệt ở loại phanh trợ động. Trong khi nhả phanh ra, các lò xo này sẽ kéo guốc phanh trở về và đẩy piston trở về trạng thái ban đầu. Bộ điều chỉnh guốc phanh: Các guốc phanh phải được điều chỉnh theo chu kỳ để giữa má phanh tương đối sát với bề mặt trống phanh. Nếu khe hở giữa má phanh và bề mặt tang trống phanh quá lớn khiến chân phanh phải ấn thêm một đoạn dài phanh mới có tác dụng gây nguy hiểm. Ở loại phanh trợ động, bộ điều chỉnh là một cụm bằng ren. Trống phanh: Có hình dáng như cái thùng được gắn vào trục bánh xe hoặc mặt bích của mayơ, ở ngay bên trong bánh xe và cùng quay với bánh xe. Trống phanh có bề mặt cứng, chịu được mài mòn, có độ bền vật liệu tốt để không bị biến dạng và hoạt động như một bộ phận tiêu nhiệt. Hầu hết trống phanh được chế tạo bằng gang xám, chống mài mòn khá tốt, một phần do hàm lượng cacbon cao trong gang xám. Tuy nhiên nhược điểm là nó khá nặng và dễ nứt vỡ, vì vậy mà nhiều trống phanh được cải tiến và chế tạo trống có nhiều thành phần, phần giữa làm bằng thép dập, phần vành và bề mặt ma sát làm bằng gang.Ưu điểm: Có thể kết hợp để làm phanh dừng. Giá thành rẻ, công nghệ chế tạo không quá cao.Nhược điểm: Do kết cấu kín nên khả năng tản nhiệt cơ cấu phanh rất kém. Áp lực phân bố không đều trên bề mặt má phanh nên làm cho má phanh mòn không đều. Độ nhạy của cơ cấu phanh kém do khe hở giữa má phanh và trống phanh lớn, khoảng 0,2÷0,4 mm. Cần phải có bộ điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh.a. Cơ cấu phanh trống – guốc loại 1 Cơ cấu phanh trống – guốc loại 1 là loại trống – guốc có cơ cấu ép bằng xy lanh kép và có hai điểm tựa cố định của guốc được bố trí cùng phía. Đây là loại cơ cấu phanh tang trống đơn giản nhất, có tính đối xứng qua mặt phẳng đối xứng thẳng đứng về phương diện kết cấu (Hình 1–2). Tuy nhiên, mômen ma sát được tạo ra bởi các guốc có giá trị khác nhau do tính chất táchsiết của các guốc đối với tang trống phụ thuộc chiều quay bánh xe. Hình 12 Cơ cấu phanh trống – guốc loại 1.1 Xy lanh; 2 Lò xo tỳ piston lên guốc; 3 Piston; 4 Lò xo hồi vị guốc phanh; 5 Guốc phanh; 6 Chốt tỳ cố định; 7 Má phanh.Trong đó: N1, N2: Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh.P, P1, P2: Lực ép từ piston tác dụng lên guốc phanh.fN1, fN2: Lực ma sát.rt: Bán kính tang trống.a: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P.b: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến tâm quay điểm tựa cố định.e: Khoảng cách từ chốt tỳ cố định đến phương lực ma sát fN1, fN2.Cơ cấu phanh loại 1 này có các đặc điểm như sau (Hình 1–2): Hai guốc của cơ cấu phanh có điểm tựa tâm quay cố định của guốc được bố trí về cùng một phía đối với cơ cấu phanh (cùng một tâm quay chung phía dưới). Hai guốc sử dụng chung một cơ cấu ép là xy lanh kép (một xy lanh với hai piston thường có cùng đường kính nhưng chiều tác dụng là trái chiều nhau) nên mômen ma sát do hai guốc tạo ra cho tang trống là khác nhau do tính chất táchsiết mặc dù lực ép do xy lanh kép tạo ra là giống nhau hoàn toàn. b. Cơ cấu phanh trống – guốc loại 2Cơ cấu phanh trống – guốc loại 2 là loại trống – guốc có cơ cấu ép bằng xy lanh đơn và có hai điểm tựa cố định của tâm quay guốc được bố trí khác phía.Đây là loại cơ cấu phanh kiểu tang trống có tính đối xứng hoàn toàn về phương diện kết cấu qua tâm quay bánh xe (Hình 1–3). Vì vây, mômen ma sát của tang trống được tạo ra bởi hai guốc có giá trị hoàn toàn giống nhau. Hình 1–3 Cơ cấu phanh trống – guốc loại 2.1 Xy lanh; 2 Lò xo tỳ piston lên guốc; 3 Piston; 4 Lò xo hồi vị guốc phanh; 5 Guốc phanh; 6 Chốt tỳ cố định; 7 Má phanh.Trong đó: N1, N2: Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh.P, P1, P2: Lực ép từ piston tác dụng lên guốc phanh.fN1, fN2: Lực ma sát.rt: Bán kính tang trống.a: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P1.b: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P2.e: Khoảng cách từ chốt tỳ cố định đến phương lực ma sát fN1, fN2.Cơ cấu phanh loại 2 này có các đặc điểm như sau (Hình 1–3): Hai guốc sử dụng hai cơ cấu ép riêng biệt bởi hai xy lanh đơn bố trí về hai phía khác nhau. Hai guốc của cơ cấu phanh có tâm quay của điểm tựa cố định được bố trí về hai phía khác nhau.c. Cơ cấu phanh trống – guốc loại 3 Cơ cấu phanh trống – guốc loại 3 là loại trống – guốc có cơ cấu ép bằng xy lanh kép và thanh cường hóa. Đây là loại cơ cấu phanh kiểu tang trống đặc biệt, có tính đối xứng về phương diện kết cấu qua mặt phẳng đối xứng (Hình 1–4). Tuy vậy, mômen ma sát của tang trống được tạo ra bởi hai guốc có giá trị tăng lên đáng kể nhờ guốc này cường hóa cho guốc kia mặc dù các thông số cơ bản của cơ cấu phanh không thay đổi so với hai loại trên. Hình 1–4 Cơ cấu phanh trống – guốc loại 3 (loại cường hóa).1 Xy lanh; 2 Lò xo tỳ piston lên guốc; 3 Piston; 4 Lò xo hồi vị guốc phanh; 5 Guốc phanh; 6 Chốt tự cường hóa; 7 Má phanh.Trong đó: N1, N2: Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh.P, P1, P2: Lực ép từ piston tác dụng lên guốc phanh.fN1, fN2: Lực ma sát.rt: Bán kính tang trống.a: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P.b: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P2.Cơ cấu phanh loại 3 này có các đặc điểm như sau (Hình 1–4): Đầu trên của hai guốc sử dụng chung một xy lanh kép để tạo lực ép chính cho hai guốc. Đầu dưới của hai guốc được nối với nhau bằng thanh cường hóa tùy động. Mỗi guốc của cơ cấu phanh đều có thêm một tâm quay tùy động cùng được bố trí cùng phía với xy lanh kép.d. Cơ cấu phanh trống – guốc loại 4Cơ cấu phanh trống – guốc loại 4 là loại trống – guốc có cơ cấu ép gồm hai xy lanh ép và guốc phanh hai bậc tự do.Đây là loại cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng (Hình 1–5). Cơ cấu phanh này cho hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi.

LỜI MỞ ĐẦU

MỤC ĐÍCH,Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọihoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏiphải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do đó song song với sựphát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ô tô cũng có những thay đổi khá lớn Nhucầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ônhiễm môi trường,… Trong đó môi trường đang là vấn đề cấp bách và được đặt lênhàng đầu, vì khí thải từ phương tiện đang là nhân tố lớn gây ô nhiễm môi trường, sựnóng lên của toàn cầu,… chính vì thế, sự ra đời của những chiếc ô tô điện giúp hạn chếđược vần đề này Bên cạnh đó, tính năng an toàn của ô tô cũng là điều rất quan trọngkhi thiết kế, nhất là đối với hệ thống phanh

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo

viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên trên ô tô điện Hitachi”

Trong đề tài tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động củacác chi tiết trong hệ thống phanh, tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh của ô tôđiện Hitachi

Với kiến thức còn hạn chế và thời gian làm đồ án có hạn nên không tránh khỏinhững sai sót mong quý thầy cô và các bạn góp ý thêm để em có thể hoàn thiệnhơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy TS Lê văn Tụy, các thầy cô giáotrong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Đà nẵng, ngày 08 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực hiện

Trịnh Đình Nhật Tân

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ

1.1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH

1.1.2 Yêu cầu

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

- Làm việc bền vững, tin cậy

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trườnghợp nguy hiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và antoàn cho hành khách và hàng hoá

- Giữ cho ô tô đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo khi phanh

- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng vàkhi quay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điềukiện sử dụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điềukhiển nhỏ

Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường, hệthống phanh của ô tô bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh:

- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ởtất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi làphanh chân

- Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô trong trường hợp phanh chính hỏng

- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ Dùng để giữ cho ô tô đứng yên tại chỗkhi dừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thường được điều khiển bằng tayđòn nên còn gọi là phanh tay.

- Phanh chậm dần: Trên các ô tô – máy kéo có tải trọng lớn như ô tô tải cótrọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, ô tô khách có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 5 tấnhoặc ô tô làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốcdài, còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để:

+ Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô không tăng quá giới hạn cho phépkhi xuống dốc

+ Để giảm dần tốc độ của ô tô trước khi dừng hẳn

Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năngcủa nhau Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độclập

Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phânthành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫnlàm việc bình thường

Để có hiệu quả phanh cao:

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

- Phân phối mô-men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng đượctoàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệthuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng

- Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực, hay dùng dẫnđộng khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các ô tô có trọnglượng lớn

Để đánh giá hiệu quả phanh, người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính là: Gia tốcchậm dần và quãng đường phanh Ngoài ra cũng có thể dùng chỉ tiêu: Lực phanhhay thời gian phanh

Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác, điều khiển đượcđúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo quan trọng hệ số tỷlệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ởbánh xe Đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh

Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh, sự phân bố lựcphanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau.Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% lực phanh lớn nhất.

- Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh vì cácbánh xe trước trượt sẽ làm cho ô tô bị trượt ngang, các bánh xe sau trượt có thể làm

ô tô mất tính điều khiển, quay đầu xe Ngoài ra các bánh xe bị trượt còn gây mònlốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

Để đảm bảo yêu cầu này, trên ô tô hiện đại người ta sử dụng các bộ điềuchỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System-ABS)

Yêu cầu điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhấtcần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng củachúng

Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính

a- Phanh trống – guốc: 1- Lực ép do piston tạo ra; 2- Má phanh; 3- Trống phanh.b- Phanh đĩa: 1- Lực ép do piston tạo ra; 2- Má phanh; 3- Đĩa phanh

c- Phanh dải: 1- Chắn bảo vệ; 2- Dải phanh; 3,6- Ổ khớp quay; 4- Trống phanh;

5- Cần kéo; 7- Lò xo

Để thực hiện nhiệm vụ của mình, hệ thống phanh luôn phải có hai phần kếtcấu chính sau:

- Cơ cấu phanh: Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản Trong quá trình phanh,động năng của ô tô được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môitrường

- Dẫn động phanh: Để điều khiển các cơ cấu phanh

1.2 KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH

1.2.1 Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý masát

Kết cấu cơ cấu phanh bao giờ cũng phải có hai phần chính là: Các phần tử

ma sát và cơ cấu ép Ngoài ra, cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác như:Bộ điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận xả khí đối với dẫn động thủylực

Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống – guốc, đĩa hay dải.Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt

1.2.1.1 Cơ cấu phanh loại trống – guốc

Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất Cấu tạo gồm:

- Guốc phanh: Được cấu tạo bởi các miếng ghép lại Độ cong của vành guốcphù hợp với mặt trong của trống phanh, bề mặt của vành guốc được gắn với máphanh Guốc phanh được chế tạo từ nhôm đúc, có trọng lượng nhẹ và tản nhiệt tốt

- Má phanh: Ở ô tô du lịch, ô tô tải nhẹ, ô tô bán tải thì má phanh được gắnvào guốc phanh bằng một trong hai cách, dán keo hoặc là tán rivê Còn đối với ô tôtải hạng nặng, má phanh được khoan lỗ để gắn bu-lông, cho phép việc thay thế dễdàng Tuy nhiên loại má phanh dán thông dụng và được ưa chuộng hơn vì nó tậndụng được tối đa bề dày của má phanh, khi mòn không bị đinh tán cọ làm hỏng mặttrong trống phanh Má phanh thứ cấp luôn dài hơn má phanh sơ cấp, đôi khi máphanh được gắn ở vị trí cao hay thấp trên guốc để thay đổi đặc tính tự kích hoạt haytrợ động của guốc phanh

- Mâm phanh: Được thiết kế chế tạo để gắn cụm phanh, mâm phanh đượcgắn bằng bu-lông vào trục bánh sau hoặc khớp lái ở cầu trước, trên mâm phanhcũng có các lỗ, vấu lồi để gắn xy lanh thuỷ lực, lò xo giữ guốc phanh và cáp phanhtay

- Lò xo phanh: Cụm phanh tang trống thông thường sử dụng hai lò xo, mộtbộ kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, một bộ dùng để giữ guốc phanh tựa vàomâm phanh Các lò xo gắn thêm thường được dùng để vận hành cơ cấu tự điềuchỉnh và chống trạng thái chùng lỏng của hệ thống phanh tay Lò xo trả về của guốcphanh có nhiệm vụ rất then chốt, đặc biệt ở loại phanh trợ động Trong khi nhảphanh ra, các lò xo này sẽ kéo guốc phanh trở về và đẩy piston trở về trạng thái banđầu.

- Bộ điều chỉnh guốc phanh: Các guốc phanh phải được điều chỉnh theo chu

kỳ để giữa má phanh tương đối sát với bề mặt trống phanh Nếu khe hở giữa máphanh và bề mặt tang trống phanh quá lớn khiến chân phanh phải ấn thêm một đoạndài phanh mới có tác dụng gây nguy hiểm Ở loại phanh trợ động, bộ điều chỉnh làmột cụm bằng ren

- Trống phanh: Có hình dáng như cái thùng được gắn vào trục bánh xe hoặcmặt bích của mayơ, ở ngay bên trong bánh xe và cùng quay với bánh xe Trốngphanh có bề mặt cứng, chịu được mài mòn, có độ bền vật liệu tốt để không bị biếndạng và hoạt động như một bộ phận tiêu nhiệt Hầu hết trống phanh được chế tạobằng gang xám, chống mài mòn khá tốt, một phần do hàm lượng cacbon cao tronggang xám Tuy nhiên nhược điểm là nó khá nặng và dễ nứt vỡ, vì vậy mà nhiềutrống phanh được cải tiến và chế tạo trống có nhiều thành phần, phần giữa làm bằngthép dập, phần vành và bề mặt ma sát làm bằng gang

Ưu điểm:

- Có thể kết hợp để làm phanh dừng

- Giá thành rẻ, công nghệ chế tạo không quá cao

Nhược điểm:

- Do kết cấu kín nên khả năng tản nhiệt cơ cấu phanh rất kém

- Áp lực phân bố không đều trên bề mặt má phanh nên làm cho má phanhmòn không đều

- Độ nhạy của cơ cấu phanh kém do khe hở giữa má phanh và trống phanhlớn, khoảng 0,2÷0,4 mm

- Cần phải có bộ điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh

a Cơ cấu phanh trống – guốc loại 1

- Cơ cấu phanh trống – guốc loại 1 là loại trống – guốc có cơ cấu ép bằng xylanh kép và có hai điểm tựa cố định của guốc được bố trí cùng phía

- Đây là loại cơ cấu phanh tang trống đơn giản nhất, có tính đối xứng quamặt phẳng đối xứng thẳng đứng về phương diện kết cấu (Hình 1–2) Tuy nhiên,mô-men ma sát được tạo ra bởi các guốc có giá trị khác nhau do tính chất tách/siếtcủa các guốc đối với tang trống phụ thuộc chiều quay bánh xe.

Hình 1-2 Cơ cấu phanh trống – guốc loại 1

1- Xy lanh; 2- Lò xo tỳ piston lên guốc; 3- Piston; 4- Lò xo hồi vị guốc phanh;

5- Guốc phanh; 6- Chốt tỳ cố định; 7- Má phanh

Trong đó: N1, N2: Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh

P, P1, P2: Lực ép từ piston tác dụng lên guốc phanh

fN1, fN2: Lực ma sát

rt: Bán kính tang trống

a: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P

b: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến tâm quay điểm tựa cố định.e: Khoảng cách từ chốt tỳ cố định đến phương lực ma sát fN1, fN2

Cơ cấu phanh loại 1 này có các đặc điểm như sau (Hình 1–2):

- Hai guốc của cơ cấu phanh có điểm tựa tâm quay cố định của guốc được bốtrí về cùng một phía đối với cơ cấu phanh (cùng một tâm quay chung phía dưới)

- Hai guốc sử dụng chung một cơ cấu ép là xy lanh kép (một xy lanh với haipiston thường có cùng đường kính nhưng chiều tác dụng là trái chiều nhau) nên

mô-men ma sát do hai guốc tạo ra cho tang trống là khác nhau do tính chất tách/siếtmặc dù lực ép do xy lanh kép tạo ra là giống nhau hoàn toàn

b Cơ cấu phanh trống – guốc loại 2

Cơ cấu phanh trống – guốc loại 2 là loại trống – guốc có cơ cấu ép bằng xylanh đơn và có hai điểm tựa cố định của tâm quay guốc được bố trí khác phía

Đây là loại cơ cấu phanh kiểu tang trống có tính đối xứng hoàn toàn vềphương diện kết cấu qua tâm quay bánh xe (Hình 1–3) Vì vây, mô-men ma sát củatang trống được tạo ra bởi hai guốc có giá trị hoàn toàn giống nhau

Hình 1–3 Cơ cấu phanh trống – guốc loại 2

1- Xy lanh; 2- Lò xo tỳ piston lên guốc; 3- Piston; 4- Lò xo hồi vị guốc phanh;

5- Guốc phanh; 6- Chốt tỳ cố định; 7- Má phanh

Trong đó: N1, N2: Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh

P, P1, P2: Lực ép từ piston tác dụng lên guốc phanh

fN1, fN2: Lực ma sát

rt: Bán kính tang trống

a: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P1.b: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P2.e: Khoảng cách từ chốt tỳ cố định đến phương lực ma sát fN1, fN2

Cơ cấu phanh loại 2 này có các đặc điểm như sau (Hình 1–3):

- Hai guốc sử dụng hai cơ cấu ép riêng biệt bởi hai xy lanh đơn bố trí về haiphía khác nhau

- Hai guốc của cơ cấu phanh có tâm quay của điểm tựa cố định được bố trí

về hai phía khác nhau

c Cơ cấu phanh trống – guốc loại 3

Cơ cấu phanh trống – guốc loại 3 là loại trống – guốc có cơ cấu ép bằng xylanh kép và thanh cường hóa

Đây là loại cơ cấu phanh kiểu tang trống đặc biệt, có tính đối xứng vềphương diện kết cấu qua mặt phẳng đối xứng (Hình 1–4) Tuy vậy, mô-men ma sátcủa tang trống được tạo ra bởi hai guốc có giá trị tăng lên đáng kể nhờ guốc nàycường hóa cho guốc kia mặc dù các thông số cơ bản của cơ cấu phanh không thayđổi so với hai loại trên

Hình 1–4 Cơ cấu phanh trống – guốc loại 3 (loại cường hóa)

1- Xy lanh; 2- Lò xo tỳ piston lên guốc; 3- Piston; 4- Lò xo hồi vị guốc phanh;

5- Guốc phanh; 6- Chốt tự cường hóa; 7- Má phanh

Trong đó: N1, N2: Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh

P, P1, P2: Lực ép từ piston tác dụng lên guốc phanh

fN1, fN2: Lực ma sát

rt: Bán kính tang trống

a: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P

b: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P2

Cơ cấu phanh loại 3 này có các đặc điểm như sau (Hình 1–4):

- Đầu trên của hai guốc sử dụng chung một xy lanh kép để tạo lực ép chínhcho hai guốc

- Đầu dưới của hai guốc được nối với nhau bằng thanh cường hóa tùy động

- Mỗi guốc của cơ cấu phanh đều có thêm một tâm quay tùy động cùng đượcbố trí cùng phía với xy lanh kép

d Cơ cấu phanh trống – guốc loại 4

Cơ cấu phanh trống – guốc loại 4 là loại trống – guốc có cơ cấu ép gồm hai

xy lanh ép và guốc phanh hai bậc tự do

Đây là loại cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng (Hình 1–5) Cơ cấuphanh này cho hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi

Hình 1–5 Cơ cấu phanh trống – guốc loại 41- Xy lanh; 2- Lò xo tỳ piston lên guốc; 3- Piston;

4- Lò xo hồi vị guốc phanh; 5- Guốc phanh; 6- Má phanh

Trong đó: N1, N2: Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh

P, P1, P2: Lực ép từ piston tác dụng lên guốc phanh

fN1, fN2: Lực ma sát

rt: Bán kính tang trống

a: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P1

Cơ cấu phanh loại 3 này có các đặc điểm như sau (Hình 1–5):

- Các guốc phanh có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định

- Cơ cấu ép gồm hai xy lanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dướicủa các guốc phanh Với kết cấu như vậy, cả hai guốc đều tự siết dù cho trốngphanh quay theo chiều nào.

- Kết cấu phức tạp

e Cơ cấu phanh trống – guốc loại 5

Cơ cấu phanh trống – guốc loại 5 là loại trống – guốc với cam ép

Đây cũng là một loại cơ cấu phanh kiểu tang trống đặc biệt, có tính đối xứngvề phương diện kết cấu đối với hai guốc qua mặt phẳng đối xứng (Hình 1–6).Mô-men ma sát của tang trống được tạo ra bởi hai guốc có giá trị hoàn toàn bằngnhau (hai guốc được ép cưỡng bức với cùng hành trình nâng cam làm cho chúng cócùng biến dạng và do đó có cùng áp lực và cùng mô-men ma sát) Dĩ nhiên lực éptừ cam ép lên các guốc P1 và P2 là khác nhau do tính chất siết/tách của guốc phụthuộc vào chiều quay

Hình 1–6 Cơ cấu phanh trống – guốc loại 5 (loại cam ép)

1- Cam ép; 2- Lò xo hồi vị guốc phanh; 3- Guốc phanh; 4- Chốt tỳ cố định;

5- Má phanh

Trong đó: N1, N2: Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh

P, P1, P2: Lực ép từ piston tác dụng lên guốc phanh

fN1, fN2: Lực ma sát

rt: Bán kính tang trống

a: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P

b: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến tâm quay điểm tựa cố định.e: Khoảng cách từ chốt tỳ cố định đến phương lực ma sát fN1, fN2

Cơ cấu phanh loại 5 này có các đặc điểm như sau (Hình 1-6):

- Hai guốc sử dụng chung một cam ép cùng kiểu và hành trình nâng để tạolực ép cho hai guốc

- Hai guốc có tâm quay của điểm tỳ cùng bố trí về một phía Do tính chất bốtrí tâm quay của hai điểm tựa cố định cùng phía nên biểu thức xác định mô-men masát của hai guốc tác dụng lên tang trống hoàn toàn khác nhau theo tính chất tách/siếtmặc dù kích thước hoàn toàn giống nhau

1.2.1.2 Cơ cấu phanh loại đĩa

Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch

Phanh đĩa nhiều loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay vàvòng ma sát quay

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hayghép hai kim loại khác nhau

Trên ôtô thường sử dụng loại một đĩa quay dạng hở, ít khi dùng loại vỏ quay.Đặc điểm kết cấu các chi tiết và bộ phận chính của phanh đĩa:

- Đĩa phanh: Thường được chế tạo bằng gang Đĩa đặc có chiều dày

8  13 mm Đĩa xẻ rãnh thông gió dày 16  25 mm Đĩa ghép có thể có lớp lõibằng nhôm hay đồng còn lớp mặt ma sát bằng gang xám

- Má kẹp: Được đúc bằng gang rèn.

- Các xy lanh thủy lực được đúc bằng hợp kim nhôm Để tăng tính chống

mòn và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xy lanh được mạ một lớp Crôm Khi xylanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầuphanh Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ của dầu phanh là giảm diện tíchtiếp xúc giữa piston với guốc phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim

- Các thân má phanh nơi mà piston ép lên, được chế tạo bằng thép lá

- Tấm ma sát của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích bề mặtkhoảng 12  16% diện tích bề mặt đĩa, nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi

- Nhờ độ đàn hồi của các vòng làm kín và độ đảo chiều trục của đĩa, khi nhảphanh các má phanh luôn được giữ lại cách mặt đĩa một khe hở nhỏ Do đó khôngđòi hỏi phải có cơ cấu tách các má phanh và điều chỉnh khe hở đặc biệt nào Tuyvậy, trên một số ô tô kích cỡ lớn có thể có trang bị thêm cơ cấu điều chỉnh khe hở tựđộng

- Phương án lắp má kẹp cố định ( Hình 1-7) có độ cứng vững cao, cho phép

sử dụng lực dẫn động lớn Tuy vậy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơcấu phanh cao hơn

Hình 1-7 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp cố định

1- Má phanh; 2- Má kẹp; 3- Piston; 4- Vòng làm kín; 5- Đường dầu vào;

6- Chốt dẫn hướng; 7- Rãnh thông gió; 8- Đĩa phanh;

F1,F2- Lực ép piston lên đĩa phanh

- Phương án lắp má kẹp tùy động (Hình 1-8 và 1-9) có thể làm tách rời haylàm liền với xy lanh bánh xe và trượt trên các chốt dẫn hướng cố định Kết cấu nhưvậy có độ cứng vững thấp Khi các chốt dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm chocác má phanh mòn không đều, hiệu quả phanh giảm và gây rung động Tuy vậy nóchỉ có một xy lanh thủy lực với chiều dài gấp đôi nên điều kiện làm mát tốt hơn,dầu phanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm việc có thể giảm được 30÷50 ᴼC Ngoài ra, nócòn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe Nhờ đó giảm được cánh tay đòntác dụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứng của các bánh xe dẫn hướng

Hình 1-8 Sơ đồ kết cấu đĩa loại má kẹp tùy động - xy lanh bố trí trên má kẹp.1- Má phanh; 2- Má kẹp; 3- Piston; 4- Vòng làm kín; 5- Đường dầu vào;6- Chốt dẫn hướng; 7- Vòng đệm giảm chấn; 8- Rãnh thông gió; 9- Đĩa phanh.

Hình 1-9 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động - xy lanh cố định.1- Má phanh; 2- Má kẹp; 3- Piston; 4- Chốt dẫn hướng; 5- Thân xy lanh;6- Vòng làm kín; 7- Rãnh thông gió; 8- Đĩa phanh; F1, F2- Lực ép piston

Qua phân tích nguyên lý làm việc và đặc điểm kết cấu, ta thấy phanh đĩa có

một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống - guốc như sau:

- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,05  0,15 mm nên rất nhạy, giảmđược thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều

- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trịcủa chúng để đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biếndạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kích thước nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánhxe

- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn

- Điều kiện làm mát tốt hơn

- Kết hợp với hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) rất tốt

- Có khả năng thoát nước tốt do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanhbởi lực ly tâm nên tính năng phanh được hồi phục nhanh chóng trong thời gianngắn

Tuy vậy, phanh đĩa còn một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

- Các đĩa phanh loại hở dễ bị oxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh

- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt, xước

- Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nênkhi động cơ không làm việc, hiệu quả dẫn động phanh thấp và khó sử dụng chúngđể kết hợp làm phanh dừng

1.2.1.3 Cơ cấu phanh loại dải

Loại phanh này chủ yếu được sử dụng trên máy kéo xích Vì nó dùng phốihợp với ly hợp chuyển hướng tạo được một kết nối rất đơn giản và gọn

Phanh dải có một số loại, khác nhau ở phương pháp nối đầu dải phanh và dođó khác nhau ở hiệu quả phanh

- Phanh dải đơn giản không tự siết: Khi tác dụng lực, cả hai đầu dải phanh rútlên siết vào trống phanh Ưu điểm của loại này là phanh êm dịu, hiệu quả phanhkhông phụ thuộc chiều quay Nhược điểm là hiệu quả phanh không cao

- Phanh dải đơn giản tự siết một chiều: Nhờ có một đầu được nối cố định nênhiệu quả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần Tuy vậy khiphanh thường dễ bị giật, không êm.

- Phanh dải loại kép: Là loại mà bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thìhiệu quả phanh cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết

- Phanh dải loại bơi: Làm việc tương tự như phanh dải đơn giản tự siết,nhưng hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay

Tất cả các loại phanh dải đều có nhược điểm là áp suất trên bề mặt ma sátphân bố không đều Nên má phanh mòn không đều và tải trọng hướng kính tác dụnglên trục lớn

1.2.2 Dẫn động phanh

Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh

Dẫn động phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính: Cơ khí, chất lỏngthủy lực và khí nén Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vìhiệu suất thấp và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Nên đối với hệ thốngphanh làm việc của ô tô được sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là: Thủy lực và khínén

Lực tác động lên bàn đạp phanh hoặc đòn điều khiển phanh cũng như hànhtrình bàn đạp và đòn điều khiển phanh phụ thuộc ở mô-men phanh cần sinh ra vàcác thông số dẫn động phanh

1.2.2.1 Dẫn động thủy lực

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho ô tô du lịch, ô tô vận tảicó tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xy lanh phanh chính, bộ trợlực phanh, xy lanh làm việc ở các bánh xe

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là:

- Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫnđộng chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh

- Hiệu suất cao

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơcấu phanh

- Yêu cầu độ kín khít cao Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn độngkhông làm việc được.

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợlực để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp

- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rungđộng và mô-men phanh không ổn định

- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt tăng

Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động:

Theo hình thức dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm hai loại:

- Truyền động phanh một dòng: Truyền động phanh một dòng được sử dụngrộng rãi trên một số ô tô trước đây vì kết cấu của nó đơn giản

- Truyền động phanh nhiều dòng: Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằmmục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấuđiều khiển chung là bàn đạp phanh Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì cácdòng còn lại vẫn phanh được ô tô với một hiệu quả phanh nào đó

Hiện nay phổ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng trênhình 1-10

3 4 5

3 4 5 5

4 3

2 6

2 6

2 6

5 4 3

4 5 3 1

1

Hình 1-10 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực

1, 2- Các xy lanh bánh xe trước, sau;

3,6- Các dòng dẫn động (đường ống dẫn đến xy lanh bánh xe);

4,5- Bộ phận phân dòng (xy lanh chính)Mỗi sơ đồ đều có các ưu nhược điểm riêng Vì vậy, khi chọn sơ đồ phândòng phải tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính :

- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng.

- Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

- Mức độ phức tạp của dòng dẫn động

Thường sử dụng nhất là sơ đồ hình (1-10a) sơ đồ phân dòng theo yêu cầu.Ðây là sơ đồ đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòngphanh cầu trước

Khi dùng các sơ đồ hình (1-10b, c và d)sơ đồ phân dòng chéo, sơ đồ phân 2dòng cho cầu trước, 1 dòng cho cầu sau và sơ đồ phân dòng chéo cho cầu sau 2dòng cho cầu trước thì hiệu quả phanh giảm ít hơn Hiệu quả phanh đảm bảo khôngthấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó Tuy vậy khi dùng sơ đồ hình (1-10b và d)lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong haidòng bị hỏng Ðiều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánh tayđòn âm)

Sơ đồ hình 1-10e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất

* Các loại và sơ đồ dẫn động:

Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm 3loại:

- Dẫn động tác động trực tiếp: Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉbằng lực tác dụng người lái

- Dẫn động tác động gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờlực người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp

- Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: Lực tác dụng lên cơ cấu phanh làáp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực

a Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp

Hình 1-11 Dẫn động phanh thủy lực tác động trực tiếp

1,8 - Xy lanh bánh xe; 3,4 - Piston trong xy lanh chính;

2,7 - Ðường ống dẫn dầu đến xy lanh bánh xe; 5 - Bàn đạp phanh;

6 - Xy lanh chính

Nguyên lý làm việc :

Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh (5), piston (4) trong xy lanh chính(6) sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston (3) dịch chuyển sangtrái Do đó áp suất trong khoang B cũng tăng lên theo Chất lỏng bị ép đồng thờitheo các ống (2) và (7) đi đến các xy lanh bánh xe (1) và (8) để thực hiện quá trìnhphanh

Khi người lái nhả bàn đạp phanh (5) thì, tác dụng của các lò xo hồi vị, cácpiston trong xy lanh của bánh xe (1) và (8) sẽ ép dầu trở về xy lanh chính (6), kếtthúc một lần phanh

Dẫn động tác động gián tiếp có nhược điểm là lực điều khiển của lái xe lớn,vì vậy ngày nay không sử dụng mà phải dùng loại gián tiếp có trợ lực bằng chânkhông hoặc khí nén để giảm nhẹ lực điều khiển cho lái xe

b Dẫn động thủy lực trợ lực chân không

Bộ trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trongđường nạp của động cơ để tạo lực phụ cho người lái Vì vậy, để đảm bảo hiệu quảtrợ lực, kích thước của các bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thíchhợp với các ô tô có động cơ xăng cao tốc

Hình 1–12 Dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không 1- Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2- Piston xy lanh chính;3- Xy lanh chính; 4- Ðường nạp động cơ; 5- Van chân không; 6- Lọc không khí;7- Bàn đạp; 8- Cần đẩy; 9 Van không khí; 10- Vòng cao su của cơ cấu tỷ lệ;

11- Màng ( hoặc piston ) trợ lực; 12- Bầu trợ lực chân không;

13- Bình chứa dầu phanh; 14- Xy lanh bánh xe trước/sau; 15- Van một chiều;

16- Bầu trợ lực

Nguyên lý làm việc:

Bầu trợ lực chân không (12) có hai khoang A và B được phân cách bởipiston (hoặc màng) (11) Van chân không (5) làm nhiệm vụ: Nối thông hai khoang

A và B khi nhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh Van không khí(9) làm nhiệm vụ: Cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và

mở đường thông của khoang A khi đạp phanh Vòng cao su (10) là cơ cấu tỷ lệ:Làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ (4) quavan một chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không

- Khi nhả phanh: Van chân không (5) mở, do đó khoang A sẽ thông vớikhoang B qua van này và có cùng áp suất chân không

- Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp (7) đẩy cần (8) dịch chuyển sangphải làm van chân không (5) đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn vankhông khí (9) mở ra cho không khí qua phần tử lọc (6) đi vào khoang A Ðộ chênhlệch áp suất giữa hai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (hoặcmàng) (11) của bầu trợ lực và qua đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác

dụng lên các piston trong xy lanh chính (3), ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 2) điđến các xy lanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Khi lực tác dụng lên piston(hoặc màng) (11) tăng thì biến dạng của vòng cao su (10) cũng tăng theo làm chopiston hơi dịch về phía trước so với cần (8), làm cho van không khí (9) đóng lại, giữcho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đổi Muốn tăng lực phanh, ngườilái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần (8) lại dịch chuyển sang phải làm van không khí(9) mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su(10) biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần (8), làm chovan không khí (9) đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷlệ với lực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở ra hoàn toàn và độchênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại.

Bộ trợ lực chân không có hiệu quả trợ lực thấp nên thường được sử dụng trêncác ô tô du lịch và tải nhỏ

c Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

Bộ trợ lực khí nén là bộ phận cho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ,thường được lắp song song với xy lanh chính, tác dụng lên dẫn động hỗ trợ chongười lái Bộ trợ lực phanh loại khí nén có hiệu quả trợ lực cao, độ nhạy cao, tạolực phanh lớn cho nên được dùng nhiều ở ô tô tải

Bộ tích năng thủy lực: Ðể đảm bảo áp suất làm việc cần thiết của hệ thốngtrong trường hợp lưu lượng tăng nhanh ở chế độ phanh ngặt, bên cạnh bơm thủy lựccần phải có các bộ tích năng có nhiệm vụ: tích trữ năng lượng khi hệ thống khônglàm việc và giải phóng nó cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết

Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén (3) nối với bình chứa khí nén (4) và xy lanhchính (6) Trong cụm van (3) có các bộ phận: Cơ cấu tỷ lệ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lựcđạp và lực phanh, cửa van nạp và van xả khí nén cung cấp cho bầu trợ lực

Hình 1–13 Sơ đồ dẫn động thuỷ lực trợ lực khí nén1- Bàn đạp; 2- Đòn điều khiển; 3- Cụm van khí nén; 4- Bình chứa khí nén;

5- Xy lanh lực;6- Xy lanh chính;

7,9-Đường ống dẫn dầu đến các xy lanh bánh xe sau/trước;

8,10- Các xy lanh bánh xe sau/trước

Nguyên lý làm việc:

- Khi tác dụng lên bàn đạp (1), qua đòn (2) lực sẽ truyền đồng thời lên các cần của xy lanh chính (6) và của cụm van (3) Van (3) dịch chuyển, mở đường nối khoang A của xy lanh lực với bình chứa khí nén (4) Khí nén từ (4) sẽ đi vào

khoang A tác dụng lên piston của xi lanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xy lanh chính (6) dịch chuyển – đưa dầu đến các xy lanh bánh xe Khi đi vào khoang A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van (3), ép lò xo lại,làm van dịch chuyển lùi sang trái Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đếnkhoang A duy trì một áp suất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng và dịch chuyển của bàn đạp Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp đểđẩy van sang phải, mở đường cho khí nén tiếp tục đi vào Như vậy cụm van đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh

Với các ô tô có tải trọng trung bình và lớn phải dùng trợ lực khí nén

d Dẫn động thuỷ lực dùng bơm và các bộ tích năng

Bơm thủy lực: Là nguồn cung cấp chất lỏng cao áp cho dẫn động Trong dẫnđộng phanh chỉ dùng loại bơm thể tích, như: Bánh răng, cánh gạt, piston hướngtrục Bơm thủy lực cho tăng áp suất làm việc, cho phép tăng độ nhạy, giảm kích

thước và khối lượng của hệ thống Nhưng đồng thời, yêu cầu về làm kín về chấtlượng đường ống cũng cao hơn.

Bộ tích năng thủy lực: Ðể đảm bảo áp suất làm việc cần thiết của hệ thốngtrong trường hợp lưu lượng tăng nhanh ở chế độ phanh ngặt, bên cạnh bơm thủy lựccần phải có các bộ tích năng có nhiệm vụ: Tích trữ năng lượng khi hệ thống khônglàm việc và giải phóng nó cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết

Hình 1–14 Dẫn động thuỷ lực dùng bơm và các bộ tích năng

1- Bàn đạp; 2- Xy lanh chính; 3,4- Hai khoang của van phanh;

5- Các xy lanh của bánh sau; 6- Các xy lanh bánh trước; 7,9- Bình tích năng;8- Bộ điều chỉnh tự động áp suất kiểu rơ-le; 10- Van an toàn; 11- Bơm thuỷ lực.Nguyên lý làm việc:

- Khi tác dụng lên bàn đạp (1), dầu tác dụng lên các van (3) và (4), mở đườngcho chất lỏng từ các bộ tích năng (7) và (9), đi đến các xy lanh bánh xe (5) và (6).Lực đạp càng lớn, áp suất trong các xy lanh (5) và (6) càng cao Bộ điều chỉnh tựđộng áp suất kiểu rơ-le (8) dùng để giảm tải cho bơm (11) khi áp suất trong các bìnhtích năng (7) và (9) đã đạt giá trị giới hạn trên Van an toàn (10) có tác dụng bảo vệcho hệ thống khỏi bị quá tải

1.2.2.2 Dẫn động khí nén

Dẫn động phanh bằng khí nén được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng cỡtrung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như: Máy nén khí, van điều chỉnh áp suất,bình chứa, van phân phối, bầu phanh

Ưu điểm:

- Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ.

- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn cóthể làm việc được, tuy hiệu quả phanh giảm)

- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như:Phanh rơ moóc, đóng mở cửa ô tô, hệ thống treo khí nén,

- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động

Nhược điểm:

- Ðộ nhạy thấp thời gian chậm tác dụng lớn

- Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơnchất lỏng trong dẫn động thủy lực tới (10-15) lần Nên kích thước và khối lượng củadẫn động lớn

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp, giá thành cao hơn

Hình 1-15 Sơ đồ dẫn động phanh khí nén ô tô đơn (không kéo moóc)

1- Máy nén khí; 2- Van an toàn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất; 4- Bộ lắng lọc, tách ẩm;5- Van bảo vệ kép; 6,7- Các bình chứa khí nén; 8- Tổng van phân phối;

9,10- Xy lanh bánh xe trước; 11,12- Xy lanh bánh xe sau

Nguyên lý làm việc:

- Không khí nén được nén từ máy nén khí (1) qua bộ điều chỉnh áp suất (3),bộ lắng lọc và tách ẩm (4) và van bảo vệ kép (5) vào các bình chứa khí nén (6) và

(7) Van an toàn (2) có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống khi bộ điều chỉnh có sự cố Cácbộ phận nói trên hợp thành phần cung cấp (phần nguồn) của dẫn động.

- Từ bình chứa không khí nén đi đến các khoang của van phân phối (8) Ởtrạng thái nhả phanh, van (8) đóng đường thông khí nén từ bình chứa đến các xylanh và mở đường thông các xy lanh với khí quyển

- Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp, van (8) làm việc, cắt đườngthông các xy lanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đến các xy lanh trước(9), (10) và các xy lanh sau (11), (12), tác dụng lên cơ cấu ép, ép các guốc phanh ra

tỳ sát trống phanh, phanh các bánh xe lại

- Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của cáclò xo hồi vị

- Điều khiển nhẹ nhàng, dễ cơ khí hóa hay tự động hóa

- Độ nhạy cao, kích thước và khối lượng nhỏ

Hình 1–16 Sơ đồ nguyên lý của mạch dẫn động thủy khí

1- Đường ống dẫn dầu; 2- Piston xy lanh chính; 3- Xy lanh chính;

4- Bình chứa dầu phanh; 5- Cần đẩy; 6- Cụm van khí nén; 7- Bàn đạp;8- Bình chứa khí nén; 9- Van một chiều; 10- Bơm; 11- Bộ lắng lọc và tách ẩm;

12- Tổ hợp máy nén khí; 13,14- Xy lanh bánh xe trước;

15,16- Xy lanh bánh xe sau

Theo môi chất công tác có thể chia mạch dẫn động thành 2 phần: Khí nén vàthủy lực mắc nối tiếp Khâu nối giữa hai phần này chính là xy lanh thủy khí Kếtcấu tất cả các chi tiết và các cụm trong dẫn động liên hợp này đều tương tự như kếtcấu các chi tiết bộ phận của dẫn động khí nén và thủy lực tương ứng

Van phân phối khí nén trong dẫn động liên hợp thường được nối với xy lanhthủy khí bằng một đường ống ngắn hay đặt trực tiếp trên vỏ của nó, nên cho phéptăng độ nhạy của dẫn động lên khoảng 1,5…3 lần so với dẫn động khí nén

Dẫn động liên hợp thủy khí do đặc điểm như vậy nên có tất cả các ưu và nhượcđiểm của dẫn động khí nén và của dẫn động thủy lực:

- Điều khiển nhẹ nhàng, dễ cơ khí hóa hay tự động hóa

- Độ nhạy cao, kích thước và khối lượng nhỏ

- Nếu một phần nào đó của dẫn động bị dò rỉ thì toàn bộ dẫn động sẽ khônglàm việc được

- Số lượng các chi tiết nhiều, kết cấu, bảo dưỡng phức tạp

Nguyên lý làm việc:

- Khi phanh, người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh để mởvan phanh Lúc này khí nén từ bình chứa (8) đi vào hệ thống qua van phân phối (6)đến xy lanh chính (3) Tại xy lanh chính (3), lực tác động của dòng khí có áp suấtcao (8÷10 KG/cm2) đẩy piston thủy lực tạo cho dầu phanh trong đường ống có ápsuất cao đi vào xy lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh

1.2.2.4 Dẫn động có điều khiển ABS

Theo chu trình điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh khi có ABS làm việccó ba giai đoạn chính: Tăng, duy trì và giảm áp suất

a Giai đoạn tăng áp suất (phanh bình thường)

- Trong giai đoạn này, hệ thống phanh làm việc như một hệ thống phanhbình thường không có ABS

- Người lái hoàn toàn điều khiển áp suất cung cấp cho các xy lanh bánh xe vàcác thiết bị liên quan khác Giai đoạn này còn gọi là giai đoạn tạo áp suất

Hình 1–17 Giai đoạn phanh thường ABS không làm việc

1- Bàn đạp phanh; 2- Công tắc đèn phanh; 3- Bầu trợ lực; 4- Xy lanh chính;5- Bơm dầu; 6- ECU; 7- Bình tích năng; 8- Van nạp; 9- Van một chiều; 10- Van xả;11- Ắc qui; 12- Cảm biến tốc độ bánh xe; 13- Roto cảm biến tốc độ bánh xe;

14- Đĩa phanh; 15- Má phanh

Nguyên lý làm việc:

- Người lái tác dụng lên bàn đạp (1), ép dầu từ xy lanh chính (4), qua van nạpthường mở (8) đến xy lanh bánh xe, ép má phanh (15) vào đĩa phanh (14) để thựchiện quá trình phanh Lúc này van xả (10) được đóng và áp suất trong dẫn động tỷlệ với bàn đạp

b Giai đoạn duy trì áp suất

ECU

(ABS)

1

2 3

4

7 5

8

11

15 14 6

12 13

M

Hình 1–18 Giai đoạn giữ áp suất1- Bàn đạp phanh; 2- Công tắc đèn phanh; 3- Bầu trợ lực; 4- Xy lanh chính;5- Bơm dầu; 6- ECU; 7- Bình tích năng; 8- Van nạp; 9- Van một chiều; 10- Van xả;11- Ắc qui; 12- Cảm biến tốc độ bánh xe; 13- Roto cảm biến tốc độ bánh xe;

14- Đĩa phanh; 15- Má phanh

Nguyên lý làm việc:

- Khi bộ phận điều khiển ABS (6) phát hiện có sự giảm nhanh tốc độ của cácbánh xe khi phanh, để tránh khả năng bánh xe bị hãm cứng thì bộ điều khiển ABS(6) truyền tín hiệu đến cụm thủy lực, kích hoạt rơ-le điện từ đóng van nạp lại, cắtđường thông từ xy lanh chính (4) đến xy lanh bánh xe Như vậy, áp suất trong xylanh bánh xe được giữ không đổi ngay cả khi người lái tiếp tục tăng lực đạp

c Giai đoạn giảm áp suất

ECU(ABS)

1

2 3

15 14

14- Đĩa phanh; 15- Má phanh

Nguyên lý làm việc:

- Nếu đã đóng van nạp mà bộ điều khiển ABS vẫn phát hiện bánh xe bị hãmứng (do gia tốc chậm dần quá lớn), thì nó tiếp tục truyền tín hiệu điều khiển điềukhiển rơ-le điện từ để mở van xả (10) để dầu phanh đi từ xy lanh bánh xe về bộ tíchnăng (7) ở vùng áp suất thấp

- Khi tốc độ bánh xe lại tăng lên (do áp suất dòng phanh giảm), khối điềukhiển ABS lại truyền tín hiều cho mở van nạp (8) và đóng van xả (10), hệ thống trởlại giai đoạn tăng áp, bánh xe lại được giảm tốc độ

Chu trình cứ thế lặp đi lặp lại, giữ cho bánh xe được phanh ở giới hạn cục bộmà không bị hãm cứng hoàn toàn

1.2.3 Phanh dừng và hệ thống phanh phụ

1.2.3.1 Phanh dừng

Công dụng: Đảm bảo an toàn khi chuyển động, trên ô tô ngoài hệ thốngphanh chính (phanh chân) đặt ở các bánh xe, ô tô còn được trang bị thêm hệ thốngphanh dừng để hãm ô tô khi đỗ tại chỗ, dừng hẳn hoặc đứng yên trên dốc nghiêngmà không bị trôi tự do, đồng thời hổ trợ cho hệ thống phanh chính khi thật cần thiết

Kết cấu: Cơ cấu phanh của phanh dừng nói chung không có gì khác biệtnhiều so với cơ cấu phanh của phanh chính Phần tử ma sát của phanh dừng cũng cóthể có dạng trống – guốc, đĩa hay dải

Phanh dừng có thể được lắp đặt trên các trục truyền lực (ở đầu ra của trục thứcấp hộp số hay sau trục các đăng trên mặt bích của bánh răng côn chủ động củatruyền lực chính) hoặc ở bánh xe (chung cơ cấu phanh với phanh chính)

Phanh dừng thường chỉ tác dụng lên các bánh sau của ô tô Phanh dừng lắptrên các trục truyền lực (phanh truyền lực) thường sử dụng trên các ô tô du lịch cỡlớn, ô tô khách và ô tô tải Phanh dừng truyền lực có dẫn động điều khiển đơn giảnvà làm việc hiệu quả Tuy vậy, nhược điểm là tải trọng tác dụng lên các đăng,truyền lực chính và bán trục khi phanh lớn nên có thể gãy, vỡ các cụm chịu tải khiphanh

Phanh dừng lắp ở bánh xe (phanh bánh xe) có cơ cấu phanh chung với phanhchính nhưng dẫn động điều khiển độc lập Ưu điểm: Không gây tải trọng lớn lên cácchi tiết của hệ thống truyền lực khi phanh nhưng lại đòi hỏi có lực dẫn động lớn Vìthế loại phanh này thường được sử dụng nhiều trên các ô tô du lịch cỡ nhỏ

- Về mặt kết cấu hệ thống phanh phụ chia ra: Cơ khí, khí nén, thủy lực, điệnđộng.

- Hệ thống phanh phụ được sử dụng ngày càng rộng rãi, chủ yếu trên ô tôhành khách và ô tô tải có tải trọng trung bình và lớn

Chương 2 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ Ô TÔ ĐIỆN HITACHI

2.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA Ô TÔ ĐIỆN HITACHI

H I T A C H I

1800 3000

1100

Hình 2-1 Sơ đồ tổng thể ô tô điện Hitachi

Bảng 2-1 Thông số kỹ thuật của ô tô điện Hitachi

8 Số chỗ ngồi [Người] 04

2.2 KHÁI QUÁT CÁC HỆ THỐNG TRÊN Ô TÔ ĐIỆN HITACHI

2.2.1 Động cơ điện và hệ thống điều khiển điện trên ô tô

Động cơ điện là loại động cơ điện một chiều với các thống số sau:

- Tên động cơ: DM 430-04B

- Công suất: 3.0 [kW]

- Động cơ điện: 48 [V]

Ô tô có công tắc điều khiển cho ô tô chuyển động tiến hoặc lùi, và công tắcphanh dừng bằng điện

- Bộ phận đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làmgiảm va đập và tải trọng tác động dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảmbảo độ êm dịu cần thiết cho ô tô khi chuyển động

- Bộ phận dẫn hướng: Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc,ngang cũng như các mô-men phản lực và mômen phanh tác dụng lên bánh xe, độnghọc của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối với khung vỏ

- Bộ phận giảm chấn: Cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạolực cản, dập tắt dao động của phần được treo và phần không được treo, biến cơnăng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh

Hình 2-2 Hệ thống treo trên ô tô điện Hitachi.

a-Hệ thống treo cầu trước; b-Hệ thống treo cầu sauHệ thống treo trên ô tô điện Hitachi có đặc điểm:

- Hệ thống treo trước là hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi là lò xo trụ, bộgiảm chấn dùng bằng thủy lực kiểu ống

- Hệ thống treo trước là hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi là lò xo trụ,bộ giảm chấn dùng bằng thủy lực kiểu ống

2.2.3 Hệ thống lái

Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để:

- Giữ cho ô tô-máy kéo chuyển động theo một hướng xác định nào đấy

- Thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của ô tô.Hệ thống lái nói chung gồm các bộ phận chính sau:

- Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: Dùng để tăng và truyền mô-men do người láitác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái

- Dẫn động lái: Dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xedẫn hướng và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng

- Cường hoá lái: Thường sử dụng trên các ô tô tải trọng lớn và vừa Dùng đểgiảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài Trên các

ô tô cỡ nhỏ có thể không có

Hệ thống lái trên ô tô điện Hitachi có trợ lực điện, sử dụng công suất củađộng cơ điện một chiều để hỗ trợ cho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng, Nhờcó trợ lực mà giảm được cường độ lao động của người lái Hệ thống trợ lực dùngmột motor điện chế tạo rời lắp với trục bánh răng của cơ cấu lái

Hình 2- 3 Hệ thống lái trên ô tô điện Hitachi1- Khớp cầu; 2- Chụp cao su; 3- Thanh lái; 4- Mô tơ; 5- Giắc điện;6- Trục lái.

- Phanh dừng: Đảm bảo cho ô tô đứng yên so với mặt đường khi ô tô đứngtrên dốc hoặc khi không có người lái Hệ thống phanh dừng là hệ thống phanh điệntừ

2.2.4.1 Đặc tính kỹ thuật của hệ thống phanh ô tô điện Hitachi

Cơ cấu phanh trước và sau đều là loại trống guốc có cơ cấu ép bằng xylanhkép và có hai điểm tựa cố định của guốc được bố trí cùng phía với các thông số kỹthuật sau:

Ðường kính xylanh bánh xe : 28 [mm]

Khoảng cách từ tâm bánh xe đến đường tâm xylanh công tác: h’ = 60 [mm]

Khoảng cách từ tâm bánh xe đến đường tâm điểm tỳ : h’’= 60 [mm] Khoảng cách từ tâm của xylanh công tác đến tâm điểm tỳ : h = 120 [mm] Khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm tỳ : s = 63 [mm] Góc ôm của má phanh guốc trước : β = 1170

Góc đặt má phanh guốc trước : α1 = 210

Góc ôm của má phanh guốc sau : β = 1170

Góc đặt má phanh guốc sau : α1 = 210

Thông số kĩ thuật của xylanh chính :

Ðường kính xylanh chính : dc = 17 [mm]

Hình 2-4 Sơ đồ tính cơ cấu phanh trống guốc

P- Lực ép do áp suất dầu trong xy lanh

N- Lực pháp tuyến

T- Lực ma sát

2.2.4.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt dộng của hệ thống phanh trên ô tô điện

Hitachi

Hệ thống phanh trên ô tô điện Hitachi gồm :

- Hệ thống phanh chính (phanh chân): Gồm cơ cấu phanh và dẫn độngphanh

- Phanh dừng: Phanh điện từ

a Hệ thống phanh chính trên ô tô điện Hitachi

Cấu tạo hệ thống phanh chính ô tô điện Hitachi gồm có hai phần :

- Cơ cấu phanh loại trống guốc

- Dẫn động phanh thủy lực, trợ lực điện

Hình 2-5 Hệ thống phanh chính trên ô tô điện Hitachi

1- Cơ cấu phanh; 2-Xylanh chính; 3-Tín hiệu truyền đến motor trợ lực;

4-Tín hiệu từ cảm biến vị trí cam trên càng quay; 5-Chốt truyền tùy động;6-Tín hiệu từ công tắc hành trình; 7- Công tắc hành trình; 8-Thanh đẩy;9-Bộ chia dòng; 10-Bàn đạp phanh; 11-Càng trợ lực; 12-Thanh liên kết;

13-Lò xo tỳ; 14-Càng quay; 15-Cảm biến vị trí cam quay;

16-Motor trợ lực và bộ giảm tốc

ECU

10 12

13 14

Nguyên lý làm việc:

- Khi phanh : Người lái tác dụng lên bàn đạp phanh (10) dịch chuyển sangtrái làm mở công tắc hành trình (7), tín hiệu được truyền đến ECU, từ ECU sẽ xuất

ra tín hiệu làm quay motor điện, qua bộ giảm tốc (16), quay càng (14), thông quathanh liên kết (12) làm quay càng trợ lực (11), tỳ vào chốt tùy động (5) trên thanhđẩy và qua đó tạo nên một lực phụ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trongxylanh chính (2), ép dầu theo các ông dẫn đi đến các xylanh bánh xe để thực hiệnquá trình phanh Với mỗi vị trí bàn đạp phanh, sẽ ứng với một vị trí ở cam trên càngquay, thông qua cảm biến vị trí (15), sẽ truyền tín hiệu về ECU, ECU sẽ xử lý rồitruyền tín hiệu đến motor trợ lực để tạo ra lực trợ lực hợp lý

- Khi nhả phanh : bàn đạp phanh (10) trở về vị trí ban đầu, làm đóng công tắchành trình (7), ECU sẽ không xuất ra tín hiệu làm quay motor trợ lực nữa, nhờ vàochốt tùy động trên thay đẩy (8) sẽ kéo càng trợ lực về, thông qua thanh liên kết đưacàng quay về vị trí ban đầu

b Hệ thống phanh dừng trên xe điện Hitachi:

6 7

Hình 2-6 Cơ cấu phanh điện từ

1-Nam châm điện; 2-Mâm ép 1; 3-Tấm ma sát 1; 4-Tấm ma sát 2; 5-Mâm ép 2;

6- Đĩa khóa; 7- Lò xo hồi vịHệ thống phanh dừng trên ô tô điện Hitachi được tích hợp với ly hợp điện từ,và có nguyên lý làm việc như sau:

Khi khóa ở vị trí ON, hoặc khi không bật công tắc phanh dừng, lúc đó cómột nguồn điện tới nam châm điện (1), hút mâm ép (2) và tấm ma sát (3) tách rakhỏi mâm ép (5), lúc này đĩa khóa liên kết với trục ra của động cơ điện mới có thểquay được và ô tô mới có thể chuyển động

Khi khóa ở vị trí OFF, hoặc khi bật công tắc phanh dừng, lúc đó không cónguồn điện tới nam châm điện nữa, các lò xo hồi vị (7) đẩy mâm ép (2) và tấm masát (3) tỳ chặt đĩa khóa (6) với tấm ma sát (4) trên mâm ép (5), khóa cứng trục racủa động cơ điện, nhờ vậy mà ôtô có thể đứng yên so với mặt đường khi ôtô đứngtrên dốc hoặc khi không có người lái

2.2.4.3 Kết cấu các bộ phận chính của hệ thống phanh ô tô điện Hitachi

a Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý

ma sát Trong quá trình phanh động năng của ô tô được biến thành nhiệt năng ở cơcấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài

Cơ cấu phanh trước và sau trên ô tô điện Hitachi đều là loại tang trống có cơcấu ép bằng xylanh kép và có hai điểm tựa cố định của guốc được bố trí cùng phía.Đây là loại cơ cấu phanh tang trống đơn giản nhất và có tính thuận nghịch nhưngkhông cân bằng Mô-men ma sát được tạo ra bởi các guốc có giá trị khác nhau dotính chất tách/siết của các guốc đối với tang trống phụ thuộc chiều quay của bánhxe