Hệ thống phanh ABS trên Ô tô

Hệ thống phanh hãm chuyên dụng thường được trang bị cho các loại xe tải cỡ lớn để hãm ôtô khi chuyển động xuống dốc trên đoạn đường dốc dài nhằm tránh phải sử dụng hệ thống phanh chính v

1) Tæng quan vÒ hÖ thèng phanh cña «t«

2) C¬ së lý thuyÕt cña hÖ thèng phanh chèng tr−ît lª

3) §Æc ®iÓm cÊu t¹o cña ABS

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên : Lê Quang Tạo Lớp: 43DLOT

Ngành : Cơ khí động lực Ơtơ Mãngành: 18.2.10

Tên đề tài : Phân tích cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và

nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê(ABS) trên ơtơ

–Số trang: 83 Số chương: 3 Số tài liệu tham khảo: 7

Hiện vật: 1 đĩa CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Nha Trang, ngày tháng năm 2005 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN

Họ và tên sinh viên: Lê Quang Tạo Lớp: 43DLOT

Ngành: Cơ khí động lực ơtơ Mã ngành: 18.02.10

Tên đề tài: Phân tích cơ sở lý thuyết đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê(ABS) trên ơtơ

Số trang: 83 Số chương: 3 Số tài liệu tham khảo: 7

Hiện vật: 1 đĩa CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Điểm phản biện………

Nha Trang, ngày tháng năm 2005

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ, tên)

Nha Trang, ngày tháng năm 2005 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Ký và ghi rõ họ tên) ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội thì phương tiện giao thông cũng phát triển không ngừng trong đó ôtô là một phương tiện phổ biến Do nhu cầu cấp thiết của người tiêu dùng, nghành công nghiệp ôtô

đã cho ra đời rất nhiều loại ôtô với các tinh năng và công dụng khác nhau Cũng từ những đòi hỏi của người tiêu dùng về vận tốc của ôtô phải lớn và độ an toàn phải cao Nhà sản xuất phải nghiên cứu về hệ thống phanh nhiều hơn nhằm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng vì vậy hệ thống phanh chống trượt lê đựơc ra đời là một trong những giải pháp cho vấn

Ở nước ta nghành ôtô đang đà phát triển mạnh nên trên các xe ôtô thì việc trang bị hệ thống phanh chống trượt lê sẽ dần trở thành một tiêu chuẩn bắt buộc trên các xe ôtô

Với mục đính củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời làm quen với công tác nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phanh trên ôtô Tôi đã đựơc giao thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài:

“Phân tich cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê(ABS) trên ôtô” Với sự hướng dẫn của thầy PSG-TS Nguyễn Văn Nhận

Đề tài bao gồm những nội dung chính sau:

Chương1: Tổng quan về hệ thống phanh của ôtô

Chương 2: Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh chống trượt lê của ôtô

Chương 3 : Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê của ôtô

Sau một thời gian thực hiện, với sự cố gắng của bản thân cùng với

sự giúp đỡ chỉ dẫn của thầy PGS-TS Nguyễn Văn Nhận, đến nay đề tài của tôi đã được hoàn thành Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy và các bạn để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn

Nhận người đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này cùng toàn thể các thầy trong bộ môn động lực đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện

Nha Trang, tháng 11/2005

Sinh viên thực hiện

Lê Quang Tạo

MỤC LỤC

Trang

Chương 1Error! Bookmark not defined.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ Error! Bookmark not defined

1.1 CHỨC NĂNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH CỦA ÔTÔ

Error! Bookmark not defined.

1.2 CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ Error! Bookmark not defined.

1.3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔT SÔ PHANH

ĐIỂN HÌNH Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH TRƯỢT LÊ Error!

Bookmark not defined

2.1 ĐỘNG LỰC HỌC QUA TRÌNH PHANH ÔTÔ Error! Bookmark not defined.

2.2 PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG LỰC PHANH Error! Bookmark not defined.

2.3 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁH GIÁ TÍNH NĂNG PHANH Error! Bookmark not defined.

2.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG TRƯỢT LÊ Error! Bookmark not defined.

Chương 3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO (ABS) TRÊN ÔTÔ Error! Bookmark not defined

3.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG ABS Error! Bookmark not defined.

3.2 CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS Error! Bookmark not defined.

3.3 VỊ TRÍ CÁC CẢM BIẾN TỐC ĐỘ TRÊN XE Ô-TÔ Error! Bookmark not defined.

3.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC HCU Error! Bookmark not defined.

3.5 NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CHUNG CÁC HỆ THỐNG CHỐNG HÃM CỨNG

TRÊN ÔTÔ Error! Bookmark not defined.

3.6 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG

ABS Error! Bookmark not defined.

3.7 CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ABS Error! Bookmark not defined.

3.8 ƯU-KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS Error! Bookmark not defined.

KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined

Chương 1

tổng quan về hệ thống phanh ôtô

1.1 chức năng, yêu cầu vμ phân loại

hệ thống phanh của ôtô

Hệ thống phanh của ôtô có những chức năng sau đây :

• Giảm vận tốc của ôtô đến một trị số xác định hoặc giảm vận tốc đến khi dừng hẳn

• Duy trì vận tốc của ôtô ở một trị số xác định trong trường hợp

lực ma sát (Fms) trong các bộ phận chuyển động của ôtô (xem mục 2.1) Tuy nhiên, các loại lực cản tự nhiên nói trên sẽ không đủ lớn khi muốn giảm nhanh vận tốc của ôtô hoặc duy trì vận tốc của ôtô khi đang chạy xuống dốc Bởi vậy, ôtô phải được trang bị hệ thống phanh để tạo ra một loại lực cản nhân tạo - lực phanh (Fp) - trong những trường hợp cần thiết Quá trình tạo ra và duy trì lực phanh được gọi là quá trình phanh Căn cứ vào mục đích phanh, có thể phân biệt các quá trình phanh :

• Phanh chậm dần - còn gọi là hãm ôtô - được sử dụng để dừng

xe ở một vị trí đã định hoặc giảm từ từ vận tốc của xe Trong quá trình phanh chậm dần, động năng của xe được tiêu hao bởi cả 2 loại lực cản : lực cản tự nhiên (Fψ, Fw, Fms) và lực cản nhân tạo (Fp)

Quá trình phanh chậm dần có thể được thực hiện nhờ hệ thống phanh chính hoặc hệ thống phanh hãm chuyên dụng Hệ thống phanh hãm chuyên dụng thường được trang bị cho các loại xe tải cỡ lớn để hãm

ôtô khi chuyển động xuống dốc trên đoạn đường dốc dài nhằm tránh phải

sử dụng hệ thống phanh chính và đảm bảo hệ thống phanh chính luôn trong tình trạng kỹ thuật tốt, sẵn sàng cho sử dụng trong những trường hợp phanh khẩn cấp Trên các loại ôtô tải trọng nhỏ và trung bình, thông thường hệ thống phanh chính đảm nhiệm luôn chức năng của hệ thống phanh hãm Ngoài ra, người điều khiển còn có thể sử dụng động cơ và hộp số như một hệ thống phanh phụ Phương pháp phanh ôtô bằng động cơ được thực hiện khi không cắt ly hợp, lực phanh được hình thành trên các bánh xe là do momen phanh của động cơ, moment ma sát trong hệ thống truyền lực và ở các bánh xe sinh ra Phương pháp này thường được

sử dụng khi cần giảm từ từ vận tốc của ôtô hoặc sử dụng khi ôtô di chuyển động xuống dốc dài với vận tốc vừa phải

• Phanh khẩn cấp - là quá trình phanh khi lái xe phát hiện tình huống phải phanh để dừng xe trong thời gian ngắn nhất có thể Khi phanh cấp tốc, động năng của xe bị tiêu hao chủ yếu bởi lực cản nhân tạo (khoảng 90 %), còn phần động năng bị tiêu hao bởi lực cản của đường và của không khí là rất nhỏ

• Phanh tại chỗ - được sử dụng để ngăn ngừa sự chuyển động của xe khi xe đang đứng tại chỗ

Hệ thống phanh không chỉ đảm bảo tính an toàn khi vận hành mà còn cho phép nâng cao vận tốc trung bình của ôtô, qua đó nâng cao hiệu quả khai thác Xu hướng chung là vận tốc của ôtô ngày càng được nâng cao, bởi vậy việc nghiên cứu hoàn thiện hệ thống phanh ôtô luôn là một yêu cầu cần thiết

Hệ thống phanh của ôtô cần đáp ứng các yêu cầu sau đây :

1) Đảm bảo đạt được tính năng phanh cao (xem chương 2)

2) Lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh (pedal phanh) không quá lớn để việc điều khiển nhẹ nhàng Đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh và lực phanh trên bánh xe

3) Thời gian phản ứng của hệ thống phanh ngắn

4) Hoạt động tin cậy trong thời gian dài

Bảng 1.1 Phân loại tổng quát hệ thống phanh ôtô

Tiêu chí phân loại Các loại phanh

truyền động phanh

• Hệ thống phanh cơ khí

• Hệ thống phanh thuỷ lực

• Hệ thống phanh khí nén

Đặc điểm cấu tạo

của cơ cấu phanh

2) Hệ thống phanh phụ - còn gọi là phanh tay - là hệ thống phanh

có chức năng chính là giữ xe đứng yên trên đường bằng hay trên những

đoạn đường dốc khi xe không chuyển động Ngoài ra, hệ thống phanh phụ còn có thể được sử dụng trong một số tình huống đặc biệt như hệ thống phanh chính bị sự cố hoặc hiệu quả phanh không đạt yêu cầu Hệ thống phanh phụ thường là loại phanh kiểu truyền động cơ khí

3) Hệ thống phanh cơ khí - (xem mục 1.3.1) Dựng để dừng ụtụ

trờn những đoạn đường đốo dốc, hay giữ cho ụtụ cố định ở một vị trớ nào

đú trờn đoạn đường thẳng mà khụng cần sự tỏc động của người điều khiển hoặc dựng để giảm tốc độ hay dừng hẳn khi phanh chõn bất ngờ bị mất tỏc động trong lỳc ụtụ đang di chuyển và Phanh tay cú thể kết hợp cựng với phanh chõn cựng tỏc động để phanh ụtụ khẩn cấp - nhằm rỳt ngắn đi quóng đường phanh và thời gian phanh

4) Hệ thống phanh thuỷ lực - Hệ thống phanh sử dụng loại chất

lỏng (thường là dầu thuỷ lực) để tạo ra momen phanh (xem mục 1.3.2)

5) Hệ thống phanh khí nén - Hệ thống phanh sử dụng không khí

nén để tạo ra momen phanh (xem mục 1.3.3)

6) Hệ thống phanh h∙m - là hệ thống phanh có chức năng giảm

hoặc duy trì tốc độ xe ở một trị số nhất định mà không cần dừng xe lại Hệ thống phanh hãm thường được trang bị cho những xe có trọng tải lớn và

được sử dụng trong trường hợp xe chạy xuống dốc trong thời gian dài thay vì phải sử dụng hệ thống phanh chính nhằm đảm bảo tình trạng kỹ thuật tốt cho hệ thống phanh chính Hệ thống phanh hãm thường dùng là phanh điện hoặc phanh thuỷ lực (xem mục 1.3.4)

7) Hệ thống phanh tang trống và hệ thống phanh đĩa - Hệ thống

phanh tang trống là hệ thống phanh được trang bị cơ cấu phanh kiểu tang trống Hệ thống phanh đĩa - cơ cấu phanh kiểu đĩa

8) Hệ thống phanh không có trợ lực và hệ thống phanh có trợ lực - ở hệ thống phanh không có trợ lưc, toàn bộ năng lượng cần thiết để tạo ra lực phanh là do người lái xe phát ra ở hệ thống phanh có trợ lực, chỉ một phần năng lượng cần thiết để tạo ra lực phanh là xuất phát từ

ngưòi lái xe, phần còn lại do bộ trợ lực phanh tạo ra Đa số ô tô hiện nay

được trang bị hệ thông phanh có trợ lực

9) Hệ thống phanh có điều hoà lực phanh - Phanh có bộ điều

hoà lực phanh là hệ thống phanh mà áp suất trong dẫn động phanh có bộ

điều chỉnh nhằm tận dụng trọng lượng bám khi tải trên các bánh trước và các bánh sau thay đổi, việc điều chỉnh đó nhờ bộ điều hoà lực phanh

10) Hệ thống phanh chống trượt lê - Hệ thống phanh chống hãm

cứng bánh xe là hệ thống phanh có nhiệm vụ ngăn cản sự trượt lết của bánh xe giữ cho các bánh xe không bị hãm cưng trong quá trình phanh Ngày nay hệ thống ABS được trang bị hầu hết trên các ô tô hiện đại đời mới các ô tô có tính năng cao và một số ô tô 12 chỗ, hệ thống ABS tuy giá thành cao nhưng hiệu quả nên khá thông dụng

1.2 các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh ôtô

Hệ thống phanh của ôtô được cấu thành từ những bộ phận cơ bản sau đây :

• Bộ phận điều khiển phanh

• Bộ phận cung cấp năng lượng phanh

H 1.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống phanh ôtô

1.2.1 Bộ phận điều khiển phanh

Parts of a braking system which initiate the operation and control

the effect of this braking system The control signal can be conveyed within the control device by, Ex mechanical, pneumatic, hydraulic or electronic means, including the use of auxiliary or non-muscular energy

The control device can be operated :

• by direct action of an individual either by hand or foot,

• by indirect action of the driver or without any action (only in the case of towed vehicle),

• by variation of the pressure in a connecting pipe, or of the electric current in a cable, between the towing and the towed vehicle at the time of operation of one of the braking systems of the towing vehicle,

or in the case of a failure,

• by the inertia of the vehicle or by its weight or that of one of its main constituent elements

1.2.2 Bộ phận cung cấp năng lượng phanh

Bộ phận cung cấp năng lượng được bố trí trước dãn động phanh Nguồn năng lượng cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình phanh Trong trường hợp hệ thống phanh khí nén thì nguồn cung cấp năng lượng

là máy nén không khí; trong trường hợp hệ thống phanh không có trợ lực thì nguồn cung cấp năng lượng chính là lái xe

1.2.3 Dẫn động phanh

Dẫn động phanh bằng thủy lực

Xylanh chớnh

H.1.2 Xylanh chính - một dòng

a Hình tổng quát b Hình cắt

1 Vỏ (thân) xylanh chính 2 Pittông 3 Bình dầu 4 Phớt cao su tạo áp suất 5 Van 1 chiều 6 Các lỗ cung cấp dầu từ buồng A -> B 7 Lỗ nạp 8 Lỗ dầu hồi (dầu bù) 9 Lò xo hồi vị A B Buồng chứa dầu.,

Khi tác động lên píttông 2, píttông cùng phớt cao su 4 dịch chuyển

về phía trước sẽ bịt lại lỗ bù 8, ép lò xo hồi vị 9 tạo áp suất trong buồng B đẩy dầu ép dầu chui qua van 1 chiều dầu chảy đến các xylanh con tại bánh xe

Khi thôi tác động, dưới tác dụng của lực lò xo hồi vị 9 đưa phớt cao

su áp suất 4 về vị trí ban đầu Thể tích buồng B lớn nhanh, do đó tạo một

độ chân không trong nó, làm cho dầu phanh ở buồng A chảy qua lỗ cấp 6

bẻ cong vành mép cao su chảy vào buồng B làm điền đầy khoảng chân không vừa tạo nên, đến lúc này dầu từ xylanh con nơi bánh xe mới hồi

về lại xylanh chính 1 bằng lực ép của lò xo nơi bánh xe Vì buồng B kín

và đã đầy dầu, cho nên lượng dầu này được trở về bình chứa qua lỗ dầu hồi 8 Kết thúc quá trình phanh

Xylanh chính loại hai dòng

H.1.3 Xylanh chính - hai dòng

a Hình tổng quát b Hình cắt

1 Vỏ xylanh chính 2 dòng 2.Pittông phía trước 3 Buồng dầu phía trước

4 Bình dầu 5 Phớt cao su phía trước 6 Đai ốc 7 Pittông phía sau 8 Phớt cao su phía sau 9 Lò xo phía sau 10 – 15 Các van liên hợp 11 –

12 Ống dẫn dầu đến xylanh con ở bánh xe 13 Buồng dầu phía sau cđa Pittông phía sau 14 Buồng dầu phía trước của Pittông phía trước sau

16 Buồng dầu phía sau của Pittông phía trước 17 – 22 Lỗ nạp 18 – 21

Lỗ bù 19 Lò xo phía trước 20 – 23 Lỗ dầu cung cấp

Để làm việc đạt hiệu quả cao, hệ thống phải kín không có không khí lọt vào

Khi tác động một lực vào Pittông 2 Cụm Pittông (2), Phớt cao su

(5) cùng tiến về phía trước đóng lại Lỗ bù (18) làm tăng áp suất trong buồng (16), đẩy dầu trong buồng (16) qua van liên hợp (15) theo đường ống (11) đến các xylanh con nơi bánh xe, đồng thời tạo nên một áp lực

tác động vào mặt của Pittông (7) làm cho cụm Phớt cao su (8) và Pittông

(7) di chuyển, làm cho Phớt cao su (8) đóng lại lỗ bù (21) tăng áp suất

trong buồng (13) mở van liên hợp (10) đưa dầu đến các xylanh con nơi

bánh xe

Khi thôi tác động các cụm Pittông, Phớt cao su được trở về vị trí

ban đầu nhờ các lò xo (9 – 19) lúc này trong buồng (16) (13) tạo nên độ chân không Cho nên dầu từ buồng (3) (14) chảy qua các lỗ (20 - 23) vào

Buồng (13 – 16) để điền đầy vào khoảng chân không ấy, đồng thời dầu

từ các xylanh con cũng trở về các buồng dầu cho nên lượng dầu này

được chảy qua các lỗ dầu hồi (18 – 21) trở về bình chứa Kết thúc quá

trình phanh

Trường hợp đường ống bị hở (vỡ ):

Khi đường ống phía trước của xylanh chính bị vỡ (hở), dầu sẽ

chảy sạch ra ngoài, do đó bên trong buồng (16) không tạo được áp suất cao, vì vậy mà cụm Pittông (2) phải chạy thêm một đoạn nữa mới tác động trực tiếp vào Pittông (7) và Pittông (7) lúc này làm việc mới hiệu

quả Quá trình cũng giống như trên

Xylanh con

H.1.4 Xylanh con

a Loại 1 piston b Loại 2 piston không bằng nhau c Loại 2 piston

bằng nhau

1 Lò xo 2 Lỗ dầu vào 3 Vít xả gió 4 Đòn bẩy 5 Pittông 6 Phớt cao

su 7 Phớt cao su chắn bụi

Tất cả các loại xylanh con như hình trên đều có chung một kết cấu

như nhau, đều có: Vỏ xylanh, phớt cao su chắn bụi (7), đòn đẩy (4),

píttông (5), phớt cao su làm kín (6), lò xo (1), lỗ lắp ống dẫn dầu (2), lỗ lắp vít xả gió (3)

Khi dầu phanh có áp suất cao vào đường ống dẫn (2) làm tăng thể tích giữa hai phớt cao su làm kín (6), đẩy hai đòn đẩy (4) về hai phía

Quá trình phanh tiến hành

Khi đường ống dẫn (2) không còn áp suất cao, thể tích giữa hai

phớt cao su làm kín (6) sẽ nhỏ lại như thể tích ban đầu Quá trình phanh

kết thúc

Dẫn động phanh bằng khí nén

Tổng van khí nén

H.1.5 Tổng van khí nén

Bầu phanh khí nén

· Loại 1 tầng

H 1.6 Bầu phanh khí nén loại 1 tầng

1 Nắp trên của bầu phanh 2 Lỗ lắp ống dẫn khí nén đến buồng phía dưới được tạo bởi chi tiết 1 và 3 3 Bát cao su 4 Cây dù 5 Lò xo 6 nắp dưới của bầu phanh 7 Chi tiết chữ U

Khi cung cấp khí nén vào lỗ (2), thể tích được tạo bởi các chi tiết 1

và 3 tăng lên thắng được lực của lò xo (5) dịch chuyển cây dù (4) và chữ

U (7) về phía dưới Phanh được tiến hành

Khi không cung cấp khí nén vào lỗ (2), khí nén bên trong buồng có

ở chu kỳ trước sẽ thoát ra ngoài bằng lỗ (2), thể tích giảm nhỏ tối đa, cây

dù và chữ U trở về vị trí ban đầu nhờ vào lực tác động của lò xo (5) Kết

H.1.7 Bầu phanh khí nén loại 2 tầng

A Ngõ khí nén vào thường trực B Ngõ khí nén vào khi có sự cung cấp

của người điều khiển

1 Nắp trên 3 Bu lông 4 lò xo 5 Bát cao su 6 Cây dù trên 7 Cây dù giữa 8 Cây dù dưới 9 Chữ U 10 Nắp dưới 11 Bát cao su 12 lò xo 13

Thân bầu phanh 14 lò xo

a Trường hợp 1: Hệ thống cung cấp làm việc của khí nén tốt, đường ống không bị rò khí quá mức qui định

Lúc này khí nén luôn luôn có trong đường ống A, làm cho thể tích của buồng được tạo bởi bát cao su (5) với thân bầu phanh (13) là lớn nhất làm nén lò xo (4) lại và đẩy cây dù trên (6) lên phía trên Lúc này,

cây dù giữa (7) và cây dù dưới (8) được nâng lên nhờ vào lực của các lò

xo (12 – 14) làm cho thể tích của buồng chứa khí nén được tạo bởi bát cao su (11) với thân bầu phanh (13) là nhỏ nhất Như vậy, hệ thống

phanh này không còn bị bó cứng, ôtô hoạt động bình thường

Khi người điều khiển tác động lên bàn đạp phanh, khí nén cung

cấp vào ngõ B làm tăng thể tích giữa bát cao su (11) và caây dù (8), tất

cả đều dịch chuyển về phía dưới Quá trình phanh được tiến hành

Khi người điều khiển nhấc chõn ra khỏi bàn đạp phanh, thể tớch

buồng giữa thõn bầu phanh (13) và bỏt cao su (11) giảm nhỏ lại nhờ vào lực đẩy của lũ xo (12) Kết thỳc quỏ trỡnh phanh

b Trường hợp 2: Hệ thống cung cấp của khớ nộn khụng làm việc (hư hỏng), đường ống bị rũ khớ quỏ mức qui định

Lỳc này người điều khiển khụng cũn điều khiển được, lực của lũ xo

(4) đẩy cỏc cụm chi tiết về vị trớ ban đầu Như vậy, ụtụ tự hóm cứng nhờ

vào lực rất lớn của lũ xo (4)

1.2.4 cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh là bộ phận có chức năng trực tiếp tạo ra lực phanh Nguyên lý hoạt động chung của cơ cấu phanh là tạo ra ngoại lực có tác dụng cản chuyển động của ôtô trong quá trình phanh trên cơ sở các nguyên lý ma sát, thuỷ lực, điện từ, khí động, v.v Cho đến nay, đa số các cơ cấu phanh đ−ợc sử dụng là cơ cấu phanh kiểu ma sát, trong đó momen phanh đ−ợc tạo ra nhờ ma sát giữa má phanh và bộ phận chuyển

động quay liên kết với các bánh xe của ôtô

Căn cứ vào nguyên lý tạo momen phanh có thể phân biệt :

• Cơ cấu phanh ma sát

• Cơ cấu phanh thuỷ lực

• Cơ cấu phanh điện

Căn cứ đặc điểm kết cấu cặp ma sát của cơ cấu phanh ta có :

• Cơ cấu phanh tang trống

• Cơ cấu phanh đĩa

• Cơ cấu phanh trục

1.2.4.1 Cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu phanh tang trống là một loại cơ cấu phanh ma sát, trong đó

bộ phận chuyển động quay trong cặp ma sát có hình dáng của một tang trống

Hỡnh III.33 Kết cấu chung cơ cấu phanh loại tang trống

1 Má phanh 2 Chốt lệch tâm 3 Cam lệch tâm 4 Tấm kẹp 5 Guốc

phanh 6 Lò xo 7 Xylanh con

Cơ cấu phanh này gồm có đĩa được gắn lên mặt bích của dầm cầu Các guốc phanh được đặt trên các cam lệch tâm 3 và một đầu được xoay trên chốt lệch tâm 2 Dưới tác dụng của lò xo 7 các má phanh 1 được lắp bằng các đinh tán vào guốc phanh 5 và chúng được ép chặt vào các cam lệch tâm 3 và ép các chốt tựa làm các píttông ở trong xylanh con 7 sát lại gần nhau để các píttông luôn luôn áp sát vào các guốc phanh, tấm kẹp 4 là để giữ cho các guốc phanh 5 luôn luôn có một hướng

Trong quá trình sử dụng, các má phanh 1 sẽ hao mòn, do đó khe

hở giữa má phanh 1 và trống phanh sẽ tăng lên Muốn giữ cho khe hở trở lại bình thường phải điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh 1 bằng cách xoay cam lệch tâm 8 và ở phía dưới bằng cách xoay chốt lệch tâm

2

Các chi tiết chủ yếu trong cơ cấu phanh - Guốc phanh

a Guốc phanh trong hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực

H.1.9 Các loại guốc phanh trên phanh loại tang trống

(1) Má phanh, (2) Đinh tán, (3) Lỗ liên kết với đĩa phanh, (4) Guốc phanh,

(5) Lỗ móc lò xo hồi vị, (6) Chốt, (7) Con lăn, (8) thanh đẩy

Guốc phanh (4) được chế tạo bằng phương pháp hàn, dập hoặc

đúc, guốc phanh thường chế tạo bằng gang, ít khi chế tạo bằng hợp kim nhôm Trên bề mặt guốc phanh có đặt má phanh

Nếu guốc phanh nhận lực trực tiếp từ cam quay (đối với truyền động phanh bằng cơ khí hoặc bằng khí) thì một đầu của guốc phanh có

con lăn (7) liên kết với guốc phanh bằng chốt (6) Để bề mặt tựa ít bị

mòn, người ta có thể đặt tấm thép đặc biệt đầu cuối guốc phanh

Nếu guốc phanh nhận lực từ xylanh con như ở truyền động thủy lực thì đầu cuối dài ra ở guốc phanh để tì vào đáy pittông của xylanh con,

có khi giữa pittông và guốc phanh có đặt thanh đẩy Để guốc phanh áp sát vào mặt tựa của píttông, trong xylanh con thường được nối với guốc

phanh cò lại bằng lò xo qua lỗ (5) và lắp guốc phanh đĩa phanh bằng lỗ

(3) bằng các chốt lệch tâm

Má phanh (1) được nối ghép với guốc phanh (3) bằng các đinh tán

(2) hoặc bằng phương pháp dán Má phanh chế tạo bằng nguyên liệu

giống như để chế tạo các tấm ma sát của ly hợp Để cho má phanh tì sát vào bề mặt làm việc của trống phanh, cần phải tiến hành gia công bề mặt

má phanh sau khi đã gắn nó lên guốc phanh

Các đinh tán (2) phải làm bằng kim loại mềm (đồng, đồng thau) để

khi má phanh mòn quá quy định sẽ không làm xước bề mặt làm việc của trống phanh

Một số sơ đồ kết cấu phanh thường gặp

· Sử dụng truyền động phanh bằng thủy lực

H.1.10 Các dạng cơ cấu loại phanh trống

1 Thanh trung gian 2 Con lăn 3 Cam xoay 4 Chốt con lăn

Loại sử dụng một xylanh con có hai piston

H.1.10.a trình bày các loại guốc phanh được dùng trong truyền

động phanh bằng thủy lực

Cơ cấu phanh loại này gồm có đĩa chứa đựng các cụm chi tiết của

cơ cấu phanh được gắn lên mặt bích của dầm cầu Các guốc phanh được đặt trên các chốt lệch tâm Dưới tác dụng của lò xo, các má phanh được lắp bằng các đinh tán vào guốc phanh và chúng được ép chặt vào

các cam lệch tâm và ép các chốt tựa làm các các píttông ở trong xylanh con sát lại gần nhau để các píttông luôn luôn áp sát vào các guốc phanh, tấm kẹp là để giữ cho các guốc phanh luôn luôn có một hướng

Trong quá trình sử dụng, các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa má phanh và trống phanh sẽ tăng lên Muốn giữ cho khe hở trở lại bình thường phải điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh bằng cách xoay cam lệch tâm và ở phía dưới bằng cách xoay chốt lệch tâm

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh, chất lỏng từ xylanh chính với áp suất cao truyền đến xylanh con tạo nên lực ép trên các pittông của xylanh con và đẩy guốc phanh ép sát vào trống phanh, do

đó quá trình phanh được tiến hành

Khi người điều khiển nhả bàn đạp phanh, lò xo sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, giữa má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc

Trường hợp cơ cấu phanh với xylanh con có đường kính của các píttông bên trong nó khác nhau, lực tác dụng lên hai guốc phanh trong

trường hợp này sẽ khác nhau, trên H.1.10.a với chiều quay của trống

phanh ngược chiều kim đồng hồ thì má bên trái làm việc thuận lợi hơn vì

có hiện tượng tự siết, vì thế má bên trái cần ít lực ép hơn nghĩa là đường kính píttông ở má bên trái làm nhỏ hơn má bên phải

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

Nhược điểm là có một má phanh làm việc không thuận lợi, do đó hiệu suất phanh chưa cao Cơ cấu phanh loại này làm việc tốt khi trống phanh quay theo chiều ở trên hình vẽ (chiều tiến của ôtô), khi quay ngược lại (ôtô lùi)

Loại sử dụng hai xylanh con

H.1.10.b trình bày cơ cấu phanh với hai xylanh con hoạt động riêng

rẽ

Mỗi guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm, bố trí đối xứng với đường trục của cơ cấu phanh

Nhờ bố trí xylanh con và chốt lệch tâm đối xứng như vậy cho nên hiệu quả phanh của hai má phanh sẽ bằng nhau khi trống phanh quay bất kỳ chiều nào Khi trống phanh quay theo chiều tiến của ôtô thì hiệu quả phanh tốt, nhưng khi ôtô chạy lùi thì hiệu quả phanh thấp hơn khoảng hai lần Nhược điểm này không quan trọng lắm đối với ôtô có trọng lượng nhỏ như ôtô du lịch và các ôtô tải nhẹ, hơn nữa khi ôtô chạy lùi tốc độ cũng thấp cho nên yêu cầu mô men phanh ít hơn

So với cơ cấu phanh loại một xylanh có hai píttông bằng nhau thì momen phanh (hiệu quả phanh) của cơ cấu phanh này tăng được từ 1,6 – 1,8 lần khi trống phanh quay theo chiều tiến của ôtô

Loại cơ cấu phanh này thường đặt ở bánh trước của ô tô du lịch khi cần đạt hiệu quả nhanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ

Ở cơ cấu phanh loại hai xylanh con đều tác dụng lên đầu trên và đầu dưới của guốc phanh Khi phanh, các guốc phanh sẽ chuyển dịch theo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh Nhờ sự ma sát giữa trống phanh và má phanh cho nên khi ép sát vào trống phanh thì má phanh bị cuốn theo chiều quay của trống phanh Mỗi má phanh lúc đó sẽ tác dụng vào píttông và đẩy ống xylanh con tì sát vào điểm tựa cố định Lúc đó, hiệu quả phanh sẽ tốc hơn

Thí nghiệm cho thấy rằng cơ cấu phanh loại này so với cơ cấu phanh loại một xylanh có hai píttông bằng nhau thì đoạn đường khi phanh ngắt sẽ giảm đi 22 – 35% ( tùy theo tốc độ lúc bắt đầu phanh) và lực tác dụng lên bàn đạp cũng giảm đi nhiều Hiệu quả phanh của ôtô khi tiến và lùi của hai guốc phanh đều bằng nhau

Loại sử dụng một xylanh con có một píttông (H.1.10.c)

Loại cơ cấu này dùng lực ma sát giữa má phanh trước và trống phanh để cường hóa hiệu quả phanh cho má phanh sau vì guốc phanh trước được nối với guốc phanh sau nhờ thanh trung gian (trong trường hợp trống quay ngược theo chiều kim đồng hồ) Khi trống phanh quay theo một chiều nào đó, guốc phanh luôn luôn tựa vào chốt lệch tâm

Theo chiều quay của trống phanh ngược với chiều kim đồng hồ thì hiệu quả phanh của guốc bên trái (guốc phanh được cường hóa và tì sát

vào điểm tựa cứng) sẽ lớn hơn guốc bên phải nhiều Đặc điểm của cơ cấu phanh này là hiệu quả phanh khi ôtô tiến và lùi đều như nhau

· Sử dụng trong truyền động phanh bằng khí nén (H.1.10.d )

Cơ cấu phanh này gần giống như cơ cấu phanh thủy lực gồm có đĩa chứa đựng các cụm chi tiết của cơ cấu phanh, được gắn lên mặt bích của dầm cầu Các guốc phanh được đặt trên các chốt lệch tâm Dưới tác dụng của lò xo, các má phanh được ép chặt vào các cam lệch tâm và ép các đầu tựa có con lăn ở guốc phanh vào cam xoay

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh khí nén đã được chứa trong bình chứa khí nén qua tổng van khí nén với áp suất cao theo các đường ống dẫn khí nén đến tác động lên màng cao su của bầu phanh tác động cho cam xoay đẩy hai má phanh trên hai guốc phanh ép sát vào trống phanh như vậy quá trình phanh được tiến hành

Khi người điều khiển nhả bàn đạp phanh, khí nén ở bầu phanh và trên các đường ống dẫn sẽ xả nhanh ra ngoài không khí bằng các ngõ xả của các van, lúc này lò xo sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, giữa má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc

1.2.4.2 Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh đĩa là cơ cấu phanh kiểu ma sát, trong đó lực ma sát

đ−ợc hình thành giữa má phanh và bề mặt của 1 hoặc nhiều đĩa gẵn cố

định vào bộ phận chuyển động quay của ôtô

H 1.11 Cỏc loại đĩa phanh

1 Đĩa phanh 2 Tấm đơ mỏ phanh và mỏ phanh 3 Cửa kiểm tra

4 Ống dẫn dầu phanh 5 Vỏ xylanh con 6 Ốc xả giú

Khi người điều khiển tỏc động lờn bàn đạp phanh, dầu phanh phớa sau xylanh chớnh cú ỏp suất cao làm cho dầu chảy đến cỏc xylanh con làm cho pớttụng ỏp sỏt cỏc mỏ phanh vào đĩa phanh làm hạn chế tốc độ quay hoặc cho đĩa phanh ngừng hẳn

Khi người điều khiển nhấc bàn chõn ra khỏi bàn đạp phanh, đĩa phanh quay làm cho cỏc mỏ phanh di chuyển ra xa đĩa phanh đẩy cỏc pớttụng về vị trớ ban đầu Kết thỳc quỏ trỡnh phanh

ưu điểm của cơ cấu phanh đĩa :

- Thoát nhiệt tốt hơn do đĩa thông thường tiếp xúc trực tiếp với không khí

- áp lực trên đĩa đều hơn do má phanh có khả năng tự làm sạch

- ít phụ thuộc hơn vào hệ số ma sát

Nhược điểm : Nhạy cảm hơn với nước và bụi bẩn so với cơ cấu

phanh tang trống áp lực trên đĩa lớn hơn

- Van điều khiển (2) mở ngừ cho khớ nộn tỏc động lờn pớttụng (7)

của xylanh lực (8)

Lưu ý: Khi mất khớ nộn, hệ thống phanh vẫn làm việc được nhưng

lực tỏc động từ bàn đạp phanh sẽ lớn hơn nhiều

1.3 đặc điểm cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động

của một số hệ thống phanh điển hình

1.3.1 hệ thống phanh cơ khí

Dựng để dừng ụtụ trờn những đoạn đường đốo dốc, hay giữ cho ụtụ

cố định ở một vị trớ nào đú trờn đoạn đường thẳng mà khụng cần sự tỏc động của người điều khiển hoặc dựng để giảm tốc độ hay dừng hẳn khi phanh chõn bất ngờ bị mất tỏc động trong lỳc ụtụ đang di chuyển và Phanh tay cú thể kết hợp cựng với phanh chõn cựng tỏc động để phanh ụtụ khẩn cấp - nhằm rỳt ngắn đi quóng đường phanh và thời gian phanh

Hệ thống phanh tay trờn ụtụ cú hai bộ phận chớnh:

- Dẫn động phanh: trờn ụtụ hiện nay, hệ thống phanh tay thường sử dụng dẫn động phanh bằng cơ khớ, nhưng trờn một số ụtụ tải nặng và khỏch cũng cú thể sử dụng dẫn động phanh bằng khớ nộn

- Cơ cấu phanh: nú thường lắp đặt ở đầu sau của vỏ hộp số, trống phanh thỡ được lắp với đầu của trục cỏc đăn bằng cỏc bulụng đai ốc liờn kết với đầu ra trục thứ cấp hộp số để hoạt động - kết cấu theo kiểu này

thường sử dụng trên các loại ôtô hiện nay - nhưng đối với ôtô du lịch, cơ cấu phanh tay còn có thể đặt ở các bánh xe phía sau

Cơ cấu phanh được sử dụng trong trong hệ thống phanh tay thường

là kiểu tang trống hay kiểu đĩa

Kết cấu và nguyên lý hoạt động của phanh tay dẫn động phanh cơ khí

H.1.13 Hệ thống phanh truyền động cơ khí

Hai guốc phanh được lắp trờn đĩa tỳ cố định và lắp trờn vỏ hộp số ở

phớa đầu ra của trục thứ cấp hộp số

Khi người điều khiển kộo tay phanh, tay phanh liờn kết với thanh kộo

làm cho cần điều khiển cựng với cơ cấu cam điều chỉnh (Cam xoay -

Chốt trượt dọc) làm cho cỏc mỏ phanh cựng guốc phanh ộp sỏt vào trống

phanh, làm giảm hoặc ngừng hẳn tốc độ quay của trống phanh Khi

người điều khiển buụng tay khỏi tay phanh thỡ cơ cấu con cúc hóm sẽ ăn

khớp với bỏnh răng rẽ quạt Như vậy, mỏ phanh luụn ộp sỏt vào trống

phanh làm cho ụtụ khụng di chuyển được - Để ụtụ cú thể di chuyển

được, người điều khiển phải tỏch con cúc hóm và đưa tay phanh về trở

lại vị trớ ban đầu Lỳc đú phanh tay hết tỏc dụng

1.3.2 hệ thống phanh thuỷ lực

1

2 3

3

3

3

H.1.14 Hệ thống phanh thuỷ lực 1- Bμn đạp phanh, 2- Đường ống dẫn dầu, 3- Cơ cấu

phanh trước,

H.1.15 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực của ôtô

Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực H.1.15.của ôtô gồm có hai phần chính: Truyền động phanh và cơ cấu phanh Truyền động phanh bố trí

trên khung xe gồm có: Bàn đạp (1), xylanh chính (2) để tạo ra áp suất

cao, các ống dẫn thủy lực (3) đến các cơ cấu phanh Cơ cấu phanh đặt ở

bánh xe gồm có: xylanh con (4), má phanh (5), lò xo kéo (6), trống phanh

(7)

H.1.16 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trên ôtô con MERCEDES-SL-CLASS

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp 1 qua hệ thống đòn sẽ đẩy píttông nằm trong xylanh 2, do đó dầu bị ép và sinh ra áp suất cao trong xylanh 2 và trong đường ống dẫn 3, chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụng lên bề mặt của các píttông ở xylanh con 4 Các píttông này thắng lực lò xo 6 sẽ đẩy hai má phanh 5 ép sát vào trống phanh 7 và tiến hành phanh ô tô vì trống phanh 7 được gắn liền với mơayơ bánh xe Khi người điều khiển nhả bàn đạp nghĩa là lúc ngừng phanh, lò xo

6 kéo hai má phanh 5 về vị trí ban đầu, dưới tác dụng của lò xo 6 các píttông trong xylanh con 4 sẽ ép dầu trở lại xylanh chính 2

Sự làm việc của hệ thống phanh thực dựa trên nguyên lý của thủy lực tĩnh lọc Nếu tác dụng lên bàn đạp phanh thì áp suất truyền đến các xylanh con sẽ như nhau Lực trên các má phanh phụ thuộc vào đường kính píttông ở các xylanh con Muốn có mômen phanh ở bánh xe trước khác bánh xe sau chỉ cần làm đường kính píttông của các xylanh con khác nhau

Lực tác dụng trên các má phanh phụ thuộc vào tỷ số truyền của truyền động: Đối với phanh dầu bằng tỷ số truyền của phần truyền động

cơ khí nhân với tỷ số truyền của phần truyền động thuỷ lực Nếu píttông

ở xylanh con với diện tích lớn gấp đôi diện tích của píttông ở xylanh chính thì lực tác dụng lên píttông ở xylanh con sẽ lơn gấp đôi Như thế tỷ

số truyền sẽ tăng lên hai lần, nhưng trong lúc đó hành trình của píttông ở xylanh con sẽ giảm đi hai lần, vì vậy mà chúng có quan hệ theo tỷ lệ nghịch với nhau cho nên làm khó khăn trong khi thiết kế truyền động phanh

Đặc điểm quan trọng của hệ thống phanh thủy lực là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào các trống phanh không phụ thuộc vào đường kính xylanh làm việc và khe hở giữa trống phanh và má phanh

Hệ thống phanh thủy lực có các ưu khuyết điểm sau:

· Ưu điểm:

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

Hiệu suất cao

Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản

Có khả năng dùng trên nhiều loại ôtô khác nhau, chỉ cần thay đổi

cơ cấu phanh

· Khuyết điểm :

Không thể làm tỷ số truyền lớn được vì thế phanh dầu không có trợ lực chỉ dùng cho ôtô có trọng lượng toàn bộ nhỏ, lực tác dụng lên bàn đạp phanh lớn

Khi có chỗ nào bị hư hỏng, cả hệ thống phanh đều không làm việc được (ví dụ khi hư hỏng một đường ống nào đấy sẽ ảnh hưởng đến cả

hệ thống)

Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

1.3.3 hệ thống phanh khí nén

H.1.17 Hệ thống phanh khí nén

1 - Máy nén không khí, 2 - Bình chứa không khí nén, 3 - Bầu phanh,

4 - Cơ cấu phanh sau, 5 - ống dẫn không khí nén, 6 - Van phanh, 7 -

Bμn đạp phanh, 8 - Cơ cấu phanh trước

Hệ thống phanh khớ nộn sử dụng năng lượng của khớ nộn để tiến hành phanh, người điều khiển khụng cần mất nhiều lực để điều khiển

1

2

3

4 5

6 7

8

phanh mà chỉ cần thắng lò xo ở tổng van khí nén để điều khiển cung cấp khí nén hoặc làm thoát khí nén ở các bộ phận làm việc Nhờ thế mà phanh khi điều khiển nhẹ nhàng hơn

Khi người điều khiển nhấc chân ra khỏi bàn đạp phanh, khí nén từ các bầu phanh và trên các đường ống sẽ xả nhanh ra ngoài khí bằng các van xả nhanh 7- 19 và tại ngõ ra 5 của tổng van khí nén 4, do đó má phanh tách nhanh ra khỏi trống phanh nhờ các lò xo hồi vị 12- 15 trong

cơ cấu phanh Như vậy kết thúc quá trình phanh

Để đề phòng trường hợp áp suất có thể tăng đột ngột trong bình chứa khí nén và trên đường dẫn khí, trong hệ thống có đặt van an toàn

Ưu điểm của hệ thống phanh khí là có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô tô và có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống treo loại khí v.v…

Ch−¬ng 2

c¬ së lý thuyÕt cña hÖ thèng phanh chèng tr−ît lª