Chuyen de nghien cuu he thong phanh thuy luc

Lực cơ khí tác động lên bàn đạp hay tay phanh được truyền đến các phanh thông qua một cơ cấu cơ khí thanh liên kết hoặc cáp hoặc hệ thống hỗ trợ thủy lực xi-lanh chính, xi-lanh

Họ và tên: Chu Thúc Độ

Lớp: 70VB2OT

Chuyên đề NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH GUỐC DẪN ĐỘNG THỦY LỰC

2 DÒNG TRÊN Ô TÔ

I GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ

Một thử nghiệm hệ thống phanh đã diễn ra vào năm 1902 trên một con đường không trải nhựa ở thành phố New York có tên gọi là Riverside Drive Ransom E Olds

để kiểm tra hệ thống phanh mới so sánh với hệ thống phanh lốp trang bị trên xe kéo bốn ngựa và hệ thống phanh loại tang trống kín trang bị trên xe vận chuyển của tiểu bang Victoria Đây là loại phanh tang trống hở bao gồm một đai phanh bằng thép không gỉ, bọc quanh tang trống lắp trên trục sau xe Khi đạp phanh sẽ kéo đai phanh thép kẹp sát vào tang trống Việc thử nghiệm hệ thống phanh mới này tạo một ấn tượng lớn với các nhà sản xuất khác và năm 1903 phần lớn họ đã đồng ý sử dụng hệ thống phanh này

Năm 1904, hầu như tất cả các nhà sản xuất xe hơi đã chế tạo xe trang bị phanh tang trống hở trên mỗi bánh xe phía sau Cùng lúc đó trong quá trình sử dụng hàng ngày,

hệ thống phanh hở đã xuất hiện một số sai sót nghiêm trọng Ví dụ khi xe dừng trên dốc, không đạp phanh xe sẽ trôi đi sau vài giây Một lái xe sẽ không đủ may mắn để dừng mà

xe không bị trôi ngược lại Vì lý do này, các xe phải trang bị thêm đòn chêm bánh Hình ảnh thông thường lúc đó là thấy một hành khách hối hả ra ngoài xe xe với một khúc gỗ trong tay của mình để chặn bánh xe Có một nhược điểm nữa của phanh tang trống hở Nó không có khả năng chắn bụi đất bắn vào, như vậy đai phanh và trống phanh bị hư hỏng rất nhanh Tuổi thọ hệ thống phanh khoảng 200-300 dặm lúc đó đã được coi là bình thường

Những vấn đề bất lợi liên quan đến hệ thống phanh hở đã được khắc phục bằng loại phanh kín Khi guốc phanh còn giữ được áp lực, nó vẫn giữ trống phanh để giữ xe

không bị trôi khi dừng trên dốc Và, khi các bộ phận của phanh nằm bên trong trống phanh và được bảo vệ khỏi bụi đất, xe có thể đi hơn 1.000 dặm mới cần phải đại tu hệ thống phanh Sử dụng phanh tang trống đã trở thành phổ biến ở Hoa Kỳ

Đĩa phanh được sử dụng nhiều hơn trên xe ô tô châu Âu trong thập niên 50 và khoảng 40 năm trước, vào năm 1973 các nhà sản xuất ở Mỹ bắt đầu sử dụng

Hình 1

II PHÂN LOẠI

Hình 2

Nhiệm vụ của phanh (phanh đạp) là để giảm tốc độ của xe, để duy trì nó ở tốc độ không đổi (ví dụ trên đường dốc) và để dừng xe Đây là hệ thống làm việc trong quá trình hoạt động bình thường của xe Nó điều khiển một cách chính xác lực phanh tới tất

cả bốn bánh xe

Hệ thống phanh thứ cấp

Trong trường hợp hệ thống phanh thông thường không làm việc, hệ thống phanh thứ cấp phải có khả năng giả định chức năng của mình, mặc dù nó chỉ có thể làm giảm lực phanh Hệ thống phanh thứ cấp không cần thiết phải bao gồm một hệ thống riêng biệt (bổ sung phanh chính và phanh đỗ), với cơ chế kiểm soát riêng, nó cũng có thể tích hợp mạch phanh độc lập vào một sơ đồ mạch phanh kép hoặc vào mạch phanh đỗ có khả năng đáp ứng tốt

Hệ thống phanh đỗ

Hệ thống phanh đỗ có thể được coi là chức năng phanh thứ ba Nó có nhiệm vụ duy trì chiếc xe trong trạng thái tĩnh, ngay cả trên mặt đường dốc và khi không có lái xe

Về khía cạnh an toàn hệ thống đỗ phải có tính năng kết nối cơ khí liên tục giữa cơ cấu điều khiển và phanh bánh xe, ví dụ như liên kết thanh hoặc cáp Phanh đỗ xuất phát từ vị trí ghế ngồi của lái xe, thông thường sử dụng phanh tay kiểu đòn bẩy hoặc bàn đạp Hệ thống phanh này được thiết kế nhằm đáp ứng yêu cầu phanh liên tục Nó chỉ hoạt động trên một trục bánh xe

Hệ thống phanh cơ khí

Loại hệ thống này được trang bị trên xe ô tô du lịch và xe hai bánh Lực cơ khí tác động lên bàn đạp hay tay phanh được truyền đến các phanh thông qua một cơ cấu cơ khí (thanh liên kết hoặc cáp) hoặc hệ thống hỗ trợ thủy lực (xi-lanh chính, xi-lanh bánh xe)

Hệ thống phanh có trợ lực

Trợ lực hệ thống phanh được trang bị trên xe ô tô du lịch và xe thương mại hạng nhẹ Loại phanh này sử dụng một bộ tích lực phanh để bổ sung lực phanh cơ bằng năng lượng tạo ra bởi chân không hoặc áp suất thuỷ lực

Hệ thống phanh bổ trợ

Năng lượng cơ được sử dụng cho việc kiểm soát hệ thống phanh Việc giảm tốc

độ xe được tạo ra bởi một lực bên ngoài

III NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ

Lực được tác động tại một điểm được chuyển đến điểm khác bằng cách sử dụng một chất lỏng không nén được Hầu hết các hệ thống phanh cũng nhân lực trong quá trình này, do khi phanh thực tế đòi hỏi một lực lớn hơn rất nhiều so với lực đạp của chân Lực này được nhân lên theo 2 cách:

- Nhân lực thủy lực

- Nhân lực cơ học (đòn bẩy)

Hình 3

Hệ thống phanh truyền lực tới lốp xe bằng cách sử dụng ma sát, và các loại lốp truyền lực tới mặt đường cũng sử dụng ma sát Hình ảnh trên mô tả nguyên lý hoạt động căn bản của phanh trống và phanh đĩa thủy lực Khi nhấn bàn đạp phanh, các pít-tông trong xi-lanh chính truyền áp lực (thông qua các đường ống dầu phanh) cho xi-lanh bánh

xe trong càng phanh đĩa và trống phanh Ma sát má tới-đĩa phanh và guốc phanh-tới-trống phanh làm dừng xe, chuyển đổi lực quán tính thành năng lượng nhiệt

IV BỐ TRÍ ĐIỂN HÌNH CỦA MỘT MẠCH PHANH THỦY LỰC

Hình 4.

Một hệ thống phanh điển hình bao gồm phanh đĩa phía trước và phanh đĩa hoặc phanh trống ở phía sau, được nối với nhau bằng một hệ thống ống liên kết các cụm phanh tại mỗi bánh xe tới xi-lanh phanh chính Các hệ thống khác được kết nối với hệ thống phanh bao gồm phanh đỗ, bộ trợ lực phanh và trong một số loại xe có thêm hệ thống Chống bó cứng phanh (Antilock Brake System - ABS) hoặc hệ thống Điều hòa lực phanh điện tử (Electronic Stability Program - ESP) Trên một số mẫu xe khác cũng trang bị hệ thống Điều khiển cân bằng (Traction Control System - TCS) được kết hợp với hệ thống ABS và ESP trong hộp điều khiển thủy lực điện tử (HECU) Tất cả hệ thống điện tử trên ô tô sẽ được giới thiệu trong các bài viết khác Để sửa chữa hệ thống điện tử trên ô tô thì chúng ta sử dụng máy đọc lỗi ô tô để tìm lỗi phát sinh trong hệ thống, từ đó sẽ có phương án sửa chữa phù hợp

V HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG THỦY LỰC

Hình 5.

1 Sơ đồ dẫn động phanh hai dòng

Hình 6 Sơ đồ bố trí dẫn động phanh 2 dòng

Sơ đồ a: Một dòng dẫn động hai bánh trước, một dòng dẫn động hai bánh sau.

Sơ đồ b: Một dòng dẫn động cho bánh phải trước, trái sau và một dòng dẫn động cho

bánh trái trước, phải sau

Sơ đồ c: Dẫn động hỗn hợp bao gồm một dòng cho tất cả các bánh xe, một dòng chỉ dẫn

động cho bánh trước

Sơ đồ d: Một dòng dẫn động cho ba bánh xe bao gồm hai bánh trước, một bánh sau.

Sơ đồ e: Dẫn động hỗn hợp hai dòng song song cho cả bốn bánh xe.

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

a Cấu tạo

* Dẫn động phanh bao gồm:

- Bàn đạp phanh, dẫn động ty đẩy và có lò xo hồi vị

- Xi lanh chính, có bình chứa dầu phanh, bên trong lắp lò xo, pít tông

- Xi lanh phanh bánh xe lắp trên mâm phanh, bên trong có lò xo, pít tông

* Cơ cấu phanh bánh xe bao gồm:

- Mâm phanh được lắp chặt với trục bánh xe, trên mâm phanh có lắp xi lanh bánh xe

- Guốc phanh và má phanh được lắp trên mâm phanh nhờ hai chốt lệch tâm, lò xo hồi vị luôn kéo hai guốc phanh rời khỏi tang trống Ngoài ra còn có các cam lệch tâm hoặc chốt điều chỉnh

Hình 7 Cấu tạo của hệ thống phanh dẫn động thủy lực

a Xilanh chính; b Cơ cấu phanh

b Nguyên lý hoạt động

* Trạng thái phanh xe

- Khi người lái đạp bàn đạp phanh, thông qua ty đẩy làm cho pít tông chuyển động

nén lò xo và dầu trong xi lanh chính làm tăng áp suất dầu (áp suất dầu lớn nhất 8,0 MPa) và đẩy dầu trong xilanh chính đến các đường ống dầu và xi lanh của bánh xe Dầu trong xi lanh bánh xe đẩy các pít tông và guốc phanh ép chặt má phanh vào tang trống tạo nên lực ma sát, làm cho tang trống và moayơ bánh xe giảm dần tốc độ quay hoặc dừng lại theo yêu cầu của người lái

b Trạng thái thôi phanh

- Khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh, áp suất trong hệ thống dầu phanh giảm nhanh nhờ lò xo hồi vị, kéo các guốc phanh, má phanh rời khỏi tang trống, lò xo guốc phanh hồi vị kéo hai pít tông của xi lanh bánh xe về gần nhau, đẩy dầu hồi theo ống trở về xi lanh chính và bình dầu

- Khi cần điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống, tiến hành điều chỉnh xoay hai chốt lệch tâm (hoặc chốt điều chỉnh) của hai guốc phanh và hai cam lệch tâm trên mâm phanh

Hình 8 Cấu tạo của hệ thống phanh dẫn động thủy lực

c Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xilanh chính

* Xi lanh chính

+ Xi lanh chính một pít tông

Thân xi lanh chính làm bằng gang, có lắp bình chứa dầu và được thông với nhau qua lỗ bù và lỗ nạp dầu, bên trong lắp pít tông (loại một pít tông và loại hai pít tông)

và van hồi dầu Bên ngoài có bu lông xả không khí, nắp chắn bụi và các đường ống dẫn dầu đến các bánh xe

- Pít tong: Pít tông làm bằng nhôm, một đầu có lắp cupen, một đầu pít tông tiếp xúc với thanh đẩy Phần đầu pít tông có lỗ nhỏ để thông bù dầu khi pít tông hồi vị tránh tạo ra độ chân không

- Van hồi dầu: Van hồi dầu có lò xo và đế van cao su, thân van có lỗ dầu nhỏ tác dụng như van một chiều (mở khi hồi dầu)

+ Xi lanh chính có hai pít tông

Loại xi lanh có hai pít tông, có hai bình chứa dầu và các lỗ bù, lỗ nạp dầu riêng nên đượcsử dụng rộng rải do có ưu điểm: đảm bảo an toàn cho ô tô, khi có sự cố ở một xi lanh bánh xehoặc ở một đường ống nào đó bị hở thì hệ thống phanh ô tô vẫn còn tác dụng phanh ở cụphanh sau hoặc cụm phanh trước

Hình 9 Sơ đồ cấu tạo xi lanh chính

a Xi lanh loại một pit tông

b Xi lanh loại hai pit tông

Piston chính Piston thứ cấp

Ty đẩy Bình dầu

Xi lanh

Lỗ xả không khí

Dầu

Van hồi Lò xo Pit tông và cúp pen Bu lông hạn chế Lò xo Xi lanh chính

Để báo hiệu hiện tượng giảm áp trong mạch dầu của hai bánh xe trước hoặc hai bánh xe sau, xi lanh chính có lắp bu lông hạn chế hành trình pít tông Xilanh chính 2 dòng điều khiển của một hệ thống phanh dầu trên ô tô bao gồm hai nhánh Nó được thiết kế sao cho nếu một nhánh bị hỏng thì nhánh kia vẫn hoạt động bình thường để tạo ra một lực phanh tối thiểu Đó là một trong những thiết bị an toàn quan trọng nhất của xe

Hình 10 Cấu tạo của xi lanh chính 2 dòng

* Nguyên lý hoạt động

+ Hoạt động bình thường :

- Khi không đạp phanh, cuppen của piston số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào và cửa bù làm cho xilanh và bình dầu thông nhau

- Piston số 2 bị lực của lò xo hồi vị số 2 đẩy sang phải, nhưng không thể chuyển động hơn nữa do có bu lông hãm

- Khi đạp phanh, piston số 1 dịch sang trái, cupben của nó đóng kín cửa hồi, như vậy đóng kín đường dẫn thông giữa xilanh và buồng chứa Nếu piston bị đẩy tiếp, nó làm tăng áp suất dầu bên trong xilanh Áp suất này tác dụng lên các xilanh bánh sau Do cũng có một áp suất dầu như thế tác dụng lên piston số 2 Piston số 2 hoạt động giống hệt như piston số1 và tác dụng lên các xilanh bánh trước

- Khi nhả bàn đạp phanh, các piston bị áp suất dầu và lực lò xo hồi vị đẩy về vị trí ban đầu Tuy nhiên do dầu không chảy từ xilanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suất dầu trong xilanh chính giảm nhanh trong một thời gian ngắn (tạo ra độ chân không) Kết quả là, dầu trong bình chứa sẽ chảy vào xilanh qua cửa vào, qua nhiều khe trên đỉnh piston và quanh chu vi của cupben

- Sau khi piston trở về vị trí ban đầu, dầu từ xilanh bánh xe dần dần hồi về bình chứa qua xilanh chính và các cửa bù

- Các cửa bù cũng điều hòa sự thay đổi thể tích dầu trong xilanh mà nó có thể xảy ra bên trong xilanh do nhiệt độ thay đổi Vì vậy nó tránh cho áp suất dầu tăng lên trong xilanh khi không đạp phanh

d Bàn đạp phanh

- Bàn đạp phanh được lắp trong buồng lái, nằm giữa bàn đạp ly hợp và bàn đạp ga (đối với xe số sàn)

- Bàn đạp phanh có ty đẩy và lò xo hồi vị

e Đường ống dẫn dầu phanh

- Đường ống dẫn dầu phanh làm bằng đồng, có các đầu loe và các đai ốc dùng để tháo lắp

f Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cơ cấu phanh dẫn động thủy lực

* Xi lanh bánh xe (xi lanh công tác)

Xi lanh công tác được lắp ở mâm phanh:

- Xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) làm bằng gang, có lỗ dẫn dầu phanh và lỗ xả không khí, bên trong lắp hai pitông có cúp ben (hoặc một pít tông) và lò xo, bên ngoài có nắp chắn bụi và ty đẩy guốc phanh

Hình 11.

a Loại xilanh 2 pít tông b Loại xilanh 1 pít tong

* Guốc phanh.

Hình 11.

1-Phanh trước

2-Lò xo giữ guốcphanh

3-Nắp lò xo giữ guốc phanh

4-Chốt lò xo giữ guốc phanh

8-Bộ điều chỉnh 9-Lò xo móc 10-Guốc phanh sau 11-Đệm chữ C

5-Cần điều chỉnh tự động

6-Lò xo cần điều chỉnh

7-Lò xo hồi

12-Cần phanh tay 13-Cáp phanh tay 14-Trống phanh

* Nguyên lý hoạt động

Xi lanh con hay còn gọi là xilanh bánh xe được bắt bằng bulông vào đĩa đỡ phanh (đĩa đỡ phanh là chi tiết không quay của phanh trống).

Hình 2.10 Sơ đồ cấu tạo xilanh bánh xe

+ Không phanh :

- Các piston bên trong xilanh con luôn bị đẩy vào trong do lò xo hồi kéo các guốc phanh Nóbị đẩy vào đến điểm cần đẩy chạm vào guốc phanh

- Lò xo nén bên trong xilanh con được lắp làm sao cho piston và guốc phanh luôn tiếp xúc

Hình 2.11

+ Khi phanh: Khi lái xe tác động vào bàn đạp phanh, tác dụng một lực đẩy lên piston xi

lanh chính, lực này sẽ được dầu truyền đến xi lanh con nơi bánh xe Hai piston của xi lanh con bị đẩy sang hai bên ép má phanh vào trống phanh để hãm bánh xe Sau khi má phanh đã ép sát vào trống phanh, nếu ấn thêm piston xi lanh chính, các xi lanh con không dịch chuyển nữa nhưng vẫn tiếp tục nhận lực phanh mạnh hơn để ép sát má

phanh vào trống phanh Khi thôi phanh: người lái bỏ chân khỏi bàn đạp phanh lúc này

piston xi lanh chính trở lại vị trí không làm việc và dầu từ các xi lanh con theo đường ống hồi về xi lanh chính vào buồng chứa, đồng thời tại các bánh xe lò xo hồi vị kéo hai guốc phanh tách khỏi trống phanh và kết thúc quá trình phanh