TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH DỰA TRÊN XE DU LỊCH 4 CHỖ

* Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là : - Phanh làm việc: Phanh này là phan

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ VỀ THỒNG PHANH 4

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh 4

1.1.2 Yêu cầu 4

1.1.3 Phân loại 5

1.3 Các loại dẫn động phanh trên ô tô 14

1.3.1 Dẫn động thủy lực 14

1.3.2 Dẫn động khí nén 20

1.3.3 Phanh dừng và phanh phụ 21

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN

XE DU LICH 4 CHỖ 23

2.1 Giới thiệu xe tham khảo 23

2.1.1 Thông số kỹ thuật của xe 23

2.1.2 Động cơ lắp trên xe Focus 2.0L TDCi 25

2.1.3 Hệ thống truyền lực trên xe Focus 2.0L TDCi 26

2.1.4 Hệ thống treo 27

2.1.5 Hệ thống lái 29

2.2.1.1 Cơ cấu phanh trước 31

2.2.1.2 Cơ cấu phanh đĩa sau 32

2.2.2.1 Dẫn động thủy lực 34

2.2.2.2 Dẫn động khí nén 34

2.3 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh 35

2.3.1 Tính toán mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh 35

2.3.1.1 Ðối với cơ cấu phanh trước 40

2.3.1.2 Ðối với cơ cấu phanh sau 40

2.3.2.1 Tính toán kiểm tra công trược riêng 40

2.3.2.2 Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 41

2.4 Tính toán thiết kế dẫn động phanh 42

2.5 Hệ thống ABS được sử dụng trên ô tô 44

2.5.1 Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống ABS 44

2.5.2 Nguyên lý làm việc 47

2.5.3 Hệ thống ABS được sữ dụng trên xe thuyết kế 50

2.5.4 Một số bộ phận chính 51

2.5.5 Nguyên lí làm việc của hệ thống ABS sữ dụng trên xe 55

CHƯƠNG III: CHUẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG, VÀ SỬA CHỮA

HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH 4 CHỖ 59

3.1 Những hư hỏng thường gặp và cách khắc phục của hệ thống phanh .59

3.2 Những công việc bảo dưỡng cần thiết 60

3.3 Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết các bộ phận chính 60

3.4 Kiểm tra hệ thống phanh xe Ford Focus 2.0L TDCi 61

3.4.1 Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng 61

3.4.2 Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy 61

3.5 Kiểm tra hệ thống ABS 62

3.5.1 Kiểm tra hệ thống chẩn đoán 62

3.5.2 Kiểm tra bộ chấp hành 68

3.5.3 Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe 69

KẾT LUẬN 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng cho hành khách vàhàng hoá đối với các ngành kinh tế nước nhà, đồng thời đã trở thành phương tiện giaothông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển

Ở nước ta, số lượng ô tô tư nhân, đặc biệt ô tô du lịch đang gia tăng về số lượngcùng với sự tăng trưởng kinh tế của đất nước, mật độ ô tô lưu thông ngày càng nhiều.Song song với sự gia tăng số lượng ô tô thì số vụ tai nạn giao thông đường bộ do ô tô gây

ra cũng tăng với những con số báo động Trong các nguyên nhân gây ra tai nạn giaothông đường bộ do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật thì nguyên nhân do mất an toàn

hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn Hiện nay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càngđược cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêmngặt và chặt chẽ

Vì vậy viêc tính toán thiết kế hệ thống phanh mang ý nghĩa quan trọng không thểthiếu nhằm cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìm ra các phương án thiết kế để tăng hiệuquả phanh, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc vớimục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô

Với mục đích đó, em chọn đề tài "TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNGPHANH DỰA TRÊN XE DU LỊCH 4 CHỖ" Trong đề tài này em tập trung vào vấn đềtính toán thiết kế hệ thống phanh, kiểm nghiệm hệ thống phanh, ngoài ra em còn tìm hiểu

về các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các hư hỏng

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn và thời gian ngắn, thiếu kinhnghiệm thực tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Emrất mong các thầy góp ý, chỉ bảo tận tâm để kiến thức của em được hoàn thiện hơn Emxin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Chu Văn Huỳnh, thầy giáo duyệt đề tài cùngcác thầy giáo bộ môn đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tàicủa mình

Vĩnh Yên, ngày 20 tháng 02 năm 2020 Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỒNG PHANH 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh

1.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặcđến một tốc độ cần thiết nào đó, ngoài ra, hệ thống phanh còn giữ cho ô tô máy kéo đứngyên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang

Với công dụng như vậy hệ thống phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng Nó đảm bảocho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc Nhờ đó mới có khả năngphát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả năng vận chuyển của ô tô

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 trường hợpnguy hiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn chohành khách và hàng hóa

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

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

- Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khiquay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện

sử dụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đònđiều khiển phải nhỏ

* Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là :

- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, sử dụng thường xuyên ở tất cả mọichế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân

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

- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ xe đứng yên tại chỗ khi dừng xehoặc khi không làm việc và thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần : Trên các ô tô - máy kéo tải trọng lớn như xe tải có trọng lượng toàn

bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn lớn hơn 5 tấn hoặc xe làm việc ở vùngđồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư làphanh chậm dần Phanh chậm dần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô vàmáy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của

ô tô và máy kéo trước khi dừng hẳn.

Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiêm nghiệm chức năng củanhau Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập

* Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu:

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

- Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộtrọng lượng bám để tạo lực phanh

- Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn động khínén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn

* Ðể quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác điều khiển được đúngcường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác dụnglên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thời không có hiệntượng tự siết khi phanh

* Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo 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 tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặtđường tác dụng lên chúng

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

- Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh Vì khiphanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển Cácbánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định Ngoài ra các bánh xe bị trượt

sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

Ðể đảm bảo các yêu cầu này, trên các xe hiện đại, người ta dùng các bộ điều chỉnhlực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System - ABS )

Yêu cầu về 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 của chúng

1.1.3 Phân loại

Hệ thống phanh gồm các cơ cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặcmột trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh

- Tùy theo tính chất điều khiển mà chia ra : Phanh chân và phanh tay

- Tùy theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực

mà chia ra : Phanh bánh xe và phanh truyền lực

- Theo bộ phận tiến hành phanh, cơ cấu phanh còn chia ra :

Phanh đĩa: theo số lượng đĩa còn chia ra loại 1 đĩa và loại nhiều đĩa

Phanh trống - guốc : theo đặc tính cân bằng thì được chia ra : Loại phanh cân bằng,phanh không cân bằng và phanh dải

- Theo đặc điểm hình thức dẫn động, truyền động phanh có: phanh cơ khí; phanhthủy lực (phanh dầu); phanh khí nén (phanh hơi); phanh điện từ hoặc p hanh liên hợp.

Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ở một

số ô tô trước đây Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tác động lênbánh xe không đồng đều và kém nhạy, điều khiển nặng, hiện nay ít sử dụng Riêng đốivới phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn và hỗ trợ cho phanh chân khi phanh gấp

và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụng phổ biến trên ô tô

Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ô tô du lịch và xe ô

tô tải trọng nhỏ

Phanh truyền động khí nén thì dùng trên ô tô tải trọng lớn và xe hành khách.Ngoài ra còn dùng trên ô tô vận tải tải trọng trung bình động cơ diesel, các ô tô kéo đoànxe

Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ô tô cótải trọng lớn và rất lớn

a) b)

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính a- Phanh trống guốc; b- Phanh đĩa.

1.2 Các loại cơ cấu phanh thường dùng

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát Kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng 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 khác như: Bộ phận điều chỉnh khe hởgiữa các bề mặt ma sát, bộ phận để 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 một đặc điểm riêng biệt

1.2.1 Cơ cấu phanh trống- guốc

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

- Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe

- Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh)

- Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định vịhầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh

- Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ

ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tì chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực masát để phanh bánh xe lại

- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cầnphải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,20,4)mm để cho phanh nhả được hoàntoàn Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu

ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khí nén, tăng thờigian chậm tác dụng Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấu để điều chỉnh khe

hở giữa má phanh và trống phanh

Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường bằng tay và tự động

Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:

Hình 1.2 Sơ đồ các cơ cấu phanh thông dụng loại trống guốc và lực tác dụng a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xi lanh thủy lực; c- Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tự do; d- Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e- Cơ cấu phanh tự cường hóa Trong đó : P, P 1, P 2 : Lực xylanh dẫn động guốc phanh.

N 1 , N 2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh.

fN 1, fN 2 : Lực ma sát.

r t : Bán kính tang trống.

Các sơ đồ này khác nhau ở chỗ:

- Dạng và số lượng cơ cấu ép

- Số bậc tự do của các guốc phanh

- Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và dovậy khác nhau ở :

- Hiệu quả làm việc

- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc

- Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe

- Mức độ phức tạp của kết cấu

Hiện nay, sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 1.2a và 1.2b Tức là sơ đồvới guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt cùng phía và một cơ cấu

ép Sau đó đến các sơ đồ trên hình 1.2c và 1.2d

Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sửdụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuận nghịch(đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả

Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do nótạo ra không phụ thuộc chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của ôtô- máy kéo

Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốcphanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổtrục của bánh xe

Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tích của lựcdẫn động nhân với bán kính trống phanh (mômen của lực dẫn động)

Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 1.2 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giảnhóa nhờ các giả thiết sau:

- Các má phanh được bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu

- Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở giữa vòngcung của má phanh trên bán kính rt

Sơ đồ hình 1.2a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng Vì thế độ dịchchuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau Và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc vàmômen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau:

N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 = Mp

Do hiện tượng tự siết nên khi N1 = N2 thì P1< P2 Đây là cơ cấu vừa thuận nghịchvừa cân bằng Nó thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho các ôtôtải và khách cỡ trung bình và lớn

Sơ đồ trên hình 1.2b dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động của hai guốc bằngnhau P1 = P2 = P Tuy vậy do hiện tượng tự siết nên áp lực N1 > N2 và Mp1 > Mp2 Cũng do

N1 > N2 nên áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trước lớn hơn guốc sau, làm cho cácguốc mòn không đều Để khắc phục hiện tượng đó, ở một số kết cấu đôi khi người ta làm

má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng xylanh ép có đường kính làm việc khácnhau: Phía trước tự siết có đường kính nhỏ hơn.

Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng Nóthường sử dụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừa hoặc các bánh sau của ôtô du lịch

Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ hình 1.2a là 100%thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực hình 1.2b sẽ là 116%

122%, khi có cùng kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh: µ

= 0,30  0,33

Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh với haixylanh làm việc riêng rẽ Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố trí khác phía,sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (hình 1.2c) Hiệu quả phanh trongtrường hợp này có thể tăng được 1,6 1,8 lần so với cách bố trí bình thường Tuy nhiênkhi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu phanh không có tính thuận nghịch

Cơ cấu phanh loại này kết hợp với kiểu bình thường đặt ở các bánh sau, cho phép dễdàng nhận được quan hệ phân phối lực phanh cần thiết Ppt > Pps trong khi nhiều chi tiếtcủa các phanh trước và sau có cùng kích thước Vì thế nó thường được sử dụng ở cầutrước các ôtô du lịch và tải nhỏ

Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng cơcấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 1.2d Các guốc phanh của sơ

đồ này có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định Cơ cấu ép gồm hai xylanh làmviệc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dưới của các guốc phanh Với kết cấu như vậy cảhai guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quay theo chiều nào Tuy nhiên nó cónhược điểm là kết cấu phức tạp

Để nâng cao hiệu quả phanh hơn nữa, người ta dùng các cơ cấu phanh tự cườnghóa Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma sát giữa một

má phanh và trống phanh để cường hóa- tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh cho má kia

Cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số có thể đạt đến360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép Nhưng mômen phanh kém ổn định,kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ít được sử dụng

1.2.2 Cơ cấu phanh đĩa

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

Phanh đĩa nhiều loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng masát quay

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

Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau: Áp suấtphân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phải điều chỉnh.

Việc bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở, có khả năng làm việcvới khe hở nhỏ (0,050,15) mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và chophép tăng tỷ số truyền dẫn động

Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của chúng

để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kếtcấu Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe

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

- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay

Tuy vậy phanh đĩa còn có 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 ôxy 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, nên khi động cơkhông làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết hợp làmphanh dừng

Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động Má kẹp có thể làm tách rời hayliền với xi lanh bánh xe và trượt trên các chốt dẫn hướng cố định Kết cấu như vậy có độcứng vững thấp Khi các chốt dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanhmòn không đều, hiệu qủa phanh giảm và gây rung động Tuy vậy nó chỉ có một xi lanhthủy lực với chiều dài lớn gấp đôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầu phanh ít nóng hơn,nhiệt độ làm việc có thể giảm được 30  50oC Ngoài ra nó còn cho phép dịch sâu cơ cấuphanh vào bánh xe Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tác dụng của lực cản lăn đối với trụquay đứng của các bánh xe dẫn hướng

Trên hình 1.3 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở Cấu tạo của

cơ cấu phanh gồm: đĩa phanh 4 gắn với moay ơ bánh xe, má kẹp 1 trên đó đặt các xi lanhthủy lực 2 Các má phanh gắn tấm ma sát 3 đặt hai bên đĩa phanh Khi đạp phanh, cácpiston của xi lanh thủy lực 2 đặt trên má kẹp 1 sẽ ép các má phanh 3 tỳ sát vào đĩa phanh

4, phanh bánh xe lại

Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi Phương

án lắp cố định có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn Tuy vậy điềukiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn

Vị trí bố trí má kẹp đối với đường kính thẳng đứng của bánh xe ảnh hưởng nhiềuđến giá trị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các ổ trục của nó Rõ ràng:

RG1 = Z + 2fNcos ; RG2 = Z - 2fNcos Tức là RG2 < RG1 hay: bố trí má kẹp

ở phía sau tâm bánh xe (tính theo chiều chuyển động) sẽ giảm được tải trọng thẳng đứngtác dụng lên ổ trục

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lí phanh đĩa.

Hình 1.4 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má

1- Má kẹp; 2- Piston; 3- Chốt dẫn hướng; 4- Đĩa phanh; 5- Má phanh.

Hình 1.5 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa

loại má kẹp tùy động.

1- Đĩa phanh; 2- Má kẹp; 3- Đường dầu; 4- Piston; 5- Thân xi lanh; 6- Má phanh.

1.3 Các loại dẫn động phanh trên ô tô

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 lỏng thủylực và khí nén Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất thấp

và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Nên đối với hệ thống phanh làm việc của ô

tô được sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là : thủy lực và khí nén

Lực tác động lên bàn đạp phanh hoặc đòn điều khiển phanh cũng như hành trìnhbàn đạp và đòn điều khiển phanh phụ thuộc ở momen phanh cần sinh ra và các thông sốdẫn động phanh

1.3.1 Dẫn động thủy lực

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải cótải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ trợ lựcphanh, xylanh 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 dẫn độngchỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh

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

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấuphanh

Nhược điểm của dẫn động thủy lực:

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

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực

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 rung động vàmômen 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 dụng rộngrãi 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 nhằm mục đích tăng

độ tin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điều khiển chung làbàn đạp phanh Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn phanh được

ô tô - máy kéo với một hiệu quả phanh nào đó

Hình 1.7 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực

1,2- Các xylanh bánh xe trước, sau;

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

4,5- Bộ phận phân dòng (Xylanh chính).

Mỗi sơ đồ đều có các ưu nhược điểm riêng Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòng phảitính 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 (1.7a ) sơ đồ phân dòng theo yêu cầu Ðây

là sơ đồ đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầutrước

Khi dùng các sơ đồ hình (1.7b, c và d ) sơ đồ phân dòng chéo, sơ đồ phân 2 dòngcho cầu trước, 1 dòng cho cầu sau và sơ đồ phân dòng chéo cho cầu sau 2 dòng cho cầutrước thì hiệu quả phanh giảm ít hơn Hiệu quả phanh đảm bảo không thấp hơn 50% khihỏng một dòng nào đó Tuy vậy khi dùng sơ đồ hình (1.7b và d) lực phanh sẽ không đốixứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng Ðiều này cầnphải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánh tay đòn âm)

Sơ đồ hình 1.7e 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 3 loại:

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

- Dẫn động tác động gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lựcngười 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 là áp lựccủa chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực.

Hình 1.8 Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp.

1,8- Xylanh bánh xe; 3,4- Piston trong xylanh chính;

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

6- Xylanh chính.

Nguyên lý làm việc :

Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh 5, piston 4 trong xylanh chính 6 sẽ dịchchuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái Do đó ápsuất trong khoang B cũng tăng lên theo Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống 2 và 7 điđến các xylanh bánh xe 1 và 8 để thực hiện quá trình phanh

Khi người lái nhả bàn đạp phanh 5 thì, tác dụng của các lò xo hồi vị, các pistontrong xylanh của bánh xe 1 và 8 sẽ ép dầu trở về xylanh chính 6, kết thúc một lần phanh Dẫn động tác động gián tiếp có nhược điểm lực điều khiển của lái xe lớn, vì vậyngày nay không sử dụng mà phải dùng loại gián tiếp có trợ lực bằng chân không hoặc khínén để giảm nhẹ lực điều khiển cho lái xe

1.3.1.2 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không

Trên hình 1.9 là sơ đồ dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không

Bầu trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trong đường nạp củađộng cơ để tạo lực phụ cho người lái Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả trợ lực, kích thước củacác bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thích hợp với các xe có động cơxăng cao tốc

Hình 1.9 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không 1- Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2- Piston xylanh chính;

3- Xi lanh chính; 4- Ðường nạp động cơ; 5- Van chân không;

Hình 1.9 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không 1- Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2- Piston xylanh chính;

3- Xi 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- Xi lanh bánh xe và xi lanh

bánh xe sau; 15- Van một chiều; 16- Đường nạp động cơ.

Nguyên lý làm việc :

Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 11(hoặc màng) Van chân không , làm nhiệm vụ : Nối thông hai khoang A và B khi nhảphanh 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 củakhoang A khi đạp phanh Vòng cao su 10 là cơ cấu tỷ lệ : Làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ

B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực và qua đó tạo nên một

lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xylanh chính 3, ép dầu theo cácống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Khi lực tácdụng lên piston 11 tăng thì biến dạng của vòng cao su 10 cũng tăng theo làm cho piston hơidịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại, giữ cho độ chênh ápkhông đổi, tức là lực trợ lực không đổi Muốn tăng lực phanh, người lái phải tiếp tục đạpmạnh hơn, cần 8 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí 9 mở ra cho không khí đithêm vào khoang A Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su 10 biến dạng nhiều hơn làm pistonhơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại đảm bảo cho độchênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì vankhông khí mở ra hoàn toàn và độ chênh 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 trên các

ô tô du lịch và tải nhỏ Với các xe có tải trọng trung bình và lớn phải dùng trợ lực khí nén(hình 1.10)

1.3.1.3 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

Sơ đồ dẫn động trợ lực khí nén biểu diễn trên hình 2.7 Bộ trợ lực khí nén là bộphận cho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ, thường được lắp song song với xylanhchính, tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái Bộ trợ lực phanh loại khí có hiệu quảtrợ lực cao, độ nhạy cao, tạo lực phanh lớn cho nên được dùng nhiều ở ô tô tải

Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4 và xylanh lực 5.Trong cụm van 3 có các bộ phận: cơ cấu tỷ lệ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh,cửa van nạp và van xả khí nén cung cấp cho bầu trợ lực

Hình 1.10 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén

1- Bàn đạp; 2- Ðòn đẩy; 3- Cụm van khí nén; 4- Bình chứa khí nén;

5- Xylanh lực; 6- Xylanh chính; 7- Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe; 8- Xylanh bánh xe; 9- Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe;

10- Xylanh bánh xe.

Nguyên lý làm việc :

Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2, lực sẽ truyền đồng thời lên các cần củaxylanh chính 6 và của cụm van 3 Van 3 dịch chuyển : Mở đường nối khoang A củaxylanh lực với bình chứa khí nén 4 Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vào khoang A tác dụnglên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xylanh chính 6 dịchchuyển đưa dầu đến các xylanh bánh xe Khi đi vào khoang A, khí nén đồng thời đi vàokhoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịch chuyển về sang trái Khi lựckhí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luônđường khí nén từ bình chứa đến khoang A duy trí 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 nữathì phải tăng lực đạp để đẩy van sang phải, mở đường cho khí nén tiếp tục đi vào Nhưvậy cụm van 3 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lựcphanh.

1.3.1.4 Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm

Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm được biểu diễn trên hình 1.11.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 hướng trục.Bơm thủy lực cho tăng áp suất làm việc, cho phép tăng độ nhạy, giảm kích thước và khốilượng của hệ thống Nhưng đồng thời, yêu cầu về làm kín về chất lượng đường ống cũngcao hơn

Bộ tích năng thủy lực: Ðể đảm bảo áp suất làm việc cần thiết của hệ thống trongtrường hợp lưu lượng tăng nhanh ở chế độ phanh ngặt, bên cạnh bơm thủy lực cần phải

có các bộ tích năng có nhiệm vụ: tích trữ năng lượng khi hệ thống không làm việc và giảiphóng nó cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết

Hình 1.11 Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng.

1- Bàn đạp; 2- Xylanh chính; 3- Van phanh; 4- Van phanh; 5- Xylanh bánh xe

6- Xylanh bánh xe; 7; 8- Bộ điều chỉnh tự động kiểu áp suất rơle

9- Bộ tích năng; 10- Van an toàn; 11- Bơm.

Nguyên lý làm việc :

Trên các ô tô tải trọng cực lớn thường sử dụng dẫn động thủy lực với bơm và các

bộ tích năng 3 và 4 là hai khoang của van phanh được điều khiển từ xa nhờ dẫn độngthủy lực hai dòng với xylanh chính 2 Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu tác dụng lên cácvan 3 và 4, mở đường cho chất lỏng từ các bộ tích năng 7 và 9, đi đến các xylanh bánh xe

5 và 6 Lực đạp càng lớn, áp suất trong các xylanh 5 và 6 càng cao Bộ điều chỉnh tựđộng áp suất kiểu rơle 8 dùng để giảm tải cho bơm 11 khi áp suất trong các bình tíchnăng 7 và 9 đã đạt giá trị giới hạn trên, van an toàn 10 có tác dụng bảo vệ cho hệ thốngkhỏi bị quá tải

1.3.2 Dẫn động khí nén

Dẫn động phanh bằng khí nén được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng cỡ trungbình 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 có thểlàm 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 xe, 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 hơn chất lỏngtrong dẫn động thủy lực tới 10-15 lần Nên kích thước và khối lượng của dẫn động lớn

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm việc Cắt đường thông cácbầu phanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đến các bầu phanh 7 và 9 tác dụnglên cơ cấu ép, ép các guốc phanh ra tỳ sát trống phanh, phanh các bánh lái xe lại

Hình 1.12 Sơ đồ dẫn động khí nén ôtô đơn không kéo moóc 1- Máy nén khí; 2- Van an toàn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất;

4- Bộ lắng lọc và tách ẩm; 5- Van bảo vệ kép; 6,10- Các bình chứa khí nén;

7,9- Các bầu phanh xe kéo; 8- Tổng van phân phối.

1.3.3 Phanh dừng và phanh phụ

* Phanh dừng:

Ðể đảm bảo an toàn khi chuyển động, trên ô tô ngoài hệ thống phanh chính (phanhchân ) đặt ở các bánh xe, ô tô còn được trang bị thêm hệ thống phanh dừng để hãm ô tôkhi đỗ tại chỗ, dừng hẳn hoặc đứng yên trên dốc nghiêng mà không bị trôi tự do, đồngthời hổ trợ cho hệ thống phanh chính khi thật cần thiết

Cơ cấu phanh dừng có thể dùng theo kiểu tang trống, đĩa hoặc dãi

Hệ thống phanh dừng có thể làm riêng rẽ, cơ cấu phanh lúc đó được đặt trên trục

ra của hộp số với ô tô có một cầu chủ động hoặc hộp số phụ ở ô tô có nhiều cầu chủ động

và dẫn động phanh là loại cơ khí Loại phanh dừng này còn là phanh truyền lực vì cơ cấuphanh nằm ngay trên hệ thống truyền lực Phanh truyền lực có thể là loại phanh đĩa hoặcphanh dãi

Trên một số ô tô du lịch và vận tải có khi cơ cấu phanh của hệ thống phanh dừnglàm chung với cơ cấu phanh của hệ thống phanh chính Lúc đó cơ cấu phanh được đặt ởbánh xe, còn truyền động của phanh dừng được làm riêng rẽ và thường là loại cơ khí, trênmột số xe thì có thêm trợ lực

lắm trong thời gian dài.

Hệ thống phanh này rất thích hợp khi ô tô chạy ở vùng đồi núi, vì trong điều kiệnnhư thế hệ thống phanh chính bị nóng quá mức và hư hỏng

Nhờ có hệ thống phanh phụ mà ô tô làm việc an toàn hơn, tăng được tốc độ trungbình khi ô tô chạy ở đường dốc, giảm hao mòn cho hệ thống phanh chính, lốp và có khi làđộng cơ nữa Ngoài ra hệ thống phanh phụ đảm bảo cho hệ thống phanh chính luôn luôn

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH

TRÊN XE DU LỊCH 4 CHỖ 2.1 Giới thiệu xe tham khảo

2.1.1 Thông số kỹ thuật của xe

Trên hình 2.1 là sơ đồ tổng thể của xe Ford Focus 2.0L TDCi với 4 chỗ ngồi, sửdụng động cơ DURATOR 2.0L với công nghệ TDCi

Ford Việt Nam sau dòng sản phẩm ôtô du lịch Ford Focus đời 2007 thì vào cuốinăm 2009 trên thị trường đã đưa ra loạt sản phẩm Ford Focus 2009 với 4 mẫu xe Trong

đó với mẫu xe Focus 2.0L TDCi là sự kết hợp hài hoà giữa sức mạnh và nét thanh lịch, sang trọng và tinh tế Xe Ford Focus 2.0L TDCi hội đủ mọi tiêu chuẩn hàng đầu trong công nghệ, trang bị động cơ DURATORQ 2.0L TDCi công nghệ cao, siêu bền, với công

nghệ phun trước giúp giảm thiểu tiếng ồn, mạnh mẽ và tiết kiệm được nhiên liệu5,814l/100Km

1535 2640

4337

Hình 2.1 Sơ đồ tổng thể xe FORD FOCUS 2.0L TDCi

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật chính của xe du lịch Ford Focus 2.0L TDCi

20 Đường kính ngoài của đĩa phanh

2.1.2 Động cơ lắp trên xe Focus 2.0L TDCi

Trên xe ford focus được trang bị động cơ DURATORQ 2.0L với công nghệ TDCi.Động cơ DURATORQ 2.0L TDCi hiện đại với công nghệ tiên tiến phun nhiên liệu bằngđường dẫn chung, tạo ra mô-men xoắn lớn, ít tiêu hao nhiên liệu và vận hành hiệu quả,chỉ với 5,8 lít/100 km Động cơ này tạo ra công suất lớn tới 136 Hp ở vòng quay 4000vòng/ phút, trong khi vẫn tạo ra mô-men xoắn lớn ở tốc độ vòng tua thấp Mômen xoắntối đa lên đến 320 Nm tại 2000 vòng/ phút Điều đó cho thấy các động cơ turbo-diesel códải công suất rộng Điều này sẽ giúp khả năng tăng tốc tốt nhất so với các dòng xe , đápứng đầy đủ tính năng lái mà tiết kiệm nhiên liệu

DURATORQ 2.0L TDCi

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail 1- Thùng nhiên liệu; 2- Bơm cao áp Common rail; 3- Lọc nhiên liệu;

4- Đường cấp nhiên liệu cao áp; 5- Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ; 6- Cảm biến áp suất; 7- Common Rail tích trữ và điều áp nhiên liệu (hay còn gọi ắcquy thuỷ lực) ; 8- Van an toàn (giới hạn áp suất); 9- Vòi phun; 10- Các cảm biến nối đến ECU và

Bộ điều khiển thiết bị EDU; 11- Đường về nhiên liệu (thấp áp).

- Ở động cơ diesel truyền thống, các vòi phun đều được cung cấp nhiên liệu bởicác bơm cáo áp độc lập Và một bơm phân phối dẫn động bởi động cơ sẽ cung cấp nhiênliệu theo các đường độc lập đến vòi phun Nhưng với hệ thống common rail, thời điểmphun là lượng nhiên liệu phun các thể được điều chỉnh chính xác theo điều kiện hoạtđộng của động cơ Và ưu điểm của công nghệ TDCi là: Nâng cao khả năng vận hành,tăng tính kinh tế, phát thải độc hại thấp, êm ái

- Công nghệ phun nhiên liệu điện tử và sử dụng Turbo tăng áp điều khiển cánh

- Khả năng tăng tốc 0-100Km: 9,6 giây

- Thân thiện với mô trường: Đạt tiêu chuẩn khí thải EURO III

2.1.3 Hệ thống truyền lực trên xe Focus 2.0L TDCi

Hộp số sử dụng Trên xe Ford Focus là Hộp số tự động 6 cấp PowerShift kết hợp cả

ưu điểm dễ sử dụng của hộp số tự động thông thường và khả năng đáp ứng nhanh chóng

của hộp số sàn Nó mang lại tính năng chuyển số nhanh chóng và thể thao mà vẫn duy trìtốt sự êm ái khi chuyển số Một ưu điểm nữa của hộp số PowerShift là sử dụng ly hợpkép giúp truyền tải được mômen xoắn lớn với nhiều tỉ số truyền Chính nhờ vậy nó giúpgiảm tiêu hao nhiên liệu 12-15%, nâng cao hiệu suất, tăng khả năng tăng tốc 8-10%.

Hình 2.4 Hộp số tự động 6 cấp PowerShift

1- Bộ ly hợp kép; 2- Dầu bôi trơn; 3- Trục bên trong ly hợp;

4- Trục bên ngoài ly hợp; 5- Bộ phận cơ điện tử;

6- Bộ lọc dầu ở áp lực cao; 7- Cảm biến.

2.1.4 Hệ thống treo

Trên xe Ford Focus TDCi có Hệ thống treo phía trước độc lập lò xo trụ và thanhgiằng các thanh chống lò xo Macpherson phía trước và hệ thống khung gầm đem lại đemlại sự cân bằng tối ưu,hỗ trợ lái chính xác và thoải mái Hệ thống khung phụ phía trướccứng vững được bổ sung bởi hệ thống treo sau độc lập liên kết đa điểm được thiết kế vớimột khớp nối cao su thủy lực giống như các đệm nước nối với bình chứa dầu tạo khảnăng triệt tiêu các rung động

- Hệ thống treo MacPherson có kết cấu khung xe liên khối ngày càng sử dụngrộng hơn Giảm xóc kiểu mới bỏ thanh đòn trên thay bằng lò xo cùng ống nhún, gắn với

khung xe qua đệm cao su Lò xo được đặt lệch đi so với ống nhún và nghiêng vào phíatrong, còn những cao su giảm chấn ở khớp tiếp xúc với khung được giữ nguyên Nhữngthay đổi này làm giảm đáng kể ma sát và độ mài mòn trong ống Trên xe Ford FocusTDCi có hệ thống khung gầm chắc chắn kết hợp hệ thống treo phía trước kiểuMacPherson gồm các thanh giằng, bộ giảm chấn gas kích thước lớn với bộ lò xogiảm xóc Các tay giằng cân bằng phía trước được kết nối với khung phụ bởi hai ống lótngang được lắp cẩn thận để tăng độ cân bằng khi phanh.

Hình 2.6 Hệ thống treo sau xe.

1- Thanh giảm chấn; 2- Lò xo; 3- Thanh điều khiển hướng.

- Ngoài ra trên xe còn trang bị:

+ Hệ thống điều hòa không khí tự động 2 vùng khí hậu, có thiết kế cửa gióđiều hòa cho hàng ghế sau

+ Cấu trúc khung vỏ vững chắc với khung phụ trước độc lập

+ Trang bị hệ thống cân bằng điện tử ESP giúp tăng mức độ an toàn khi xe dichuyển trên đường

+Trang bị túi khí phía trước, túi khí bên cạnh sườn xe và bộ rút đai tự động đểbảo vệ cho người lái và người ngồi trên xe được an toàn

+ Dàn CD và VCD 6 đĩa, màn hình tinh thể lỏng kết hợp với 6 loa Hệ thốngđiều chỉnh âm thanh trên vô lăng rất thuận lợi

+ Trang bị hệ thống khoá cửa xe (4 cửa), bắp khoang động cơ, cốp xe chứahàng, cửa kính, kính chiếu hậu được điều khiển từ xa có chức năng chống trộm đảm bảo

an toàn

2.2 Lựa chọn phương án thiết kế

2.2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh

Trên xe ô tô du lịch cần loại phanh an toàn, quảng đường phanh ngắn, kết cấu nhỏgọn dể bố trí trên bánh xe, làm việc ổn định Trên ôtô du lịch cơ cấu phanh loại đĩathường được sử dụng , vì nó có những ưu điểm:

- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (0.05÷0.15) mm nên rất nhạy, giảm đượcthời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỉ 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 điều chỉnh khe hở

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trị củachúng đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kếtcấu.Vì thế phanh đĩa có kích thước nhỏ gọn trong bánh xe

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

- Điều kiện làm mát tốt hơn

Để đảm bảo các yêu cầu của hệ thống phanh trên xe ô tô du lịch ta chọn cơ cấuphanh cho xe thiết kế là cơ cấu phanh đĩa cho cả bánh trước và bánh sau của xe.

Phanh đĩa có các loại: kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay, vòng masát quay

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

Trên ôtô sử dụng chủ yếu loại một đĩa quay dạng hở, ít khi dùng loại vỏ quay.Trên máy kéo còn dùng loại vỏ và đĩa cố định, vòng ma sát quay

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa.

Trên hình 2.7 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở Cấu tạo của

cơ cấu phanh gồm: đĩa phanh 4 gắn với moay ơ bánh xe, má kẹp 1 trên đó đặt các xi lanhthủy lực 2 Các má phanh gắn tấm ma sát 3 đặt hai bên đĩa phanh Khi đạp phanh, cácpiston của xi lanh thủy lực 2 đặt trên má kẹp 1 sẽ ép các má phanh 3 tỳ sát vào đĩa phanh

4, phanh bánh xe lại

Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi Phương

án lắp cố định có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn Tuy vậy điềukiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn

Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động Má kẹp có thể làm tách rời hayliền với xi lanh bánh xe và trượt trên các chốt dẫn hướng cố định Kết cấu như vậy có độcứng vững thấp Khi các chốt dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanhmòn không đều, hiệu qủa phanh giảm và gây rung động Tuy vậy nó chỉ có một xi lanhthủy lực với chiều dài lớn 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 nó còn cho phép dịch sâu cơcấu phanh vào bánh xe Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tác dụng của lực cản lăn đối vớitrụ quay đứng của các bánh xe dẫn hướng.

Hình 2.8 Phanh đĩa loại vỏ quay kín.

Trên hình 2.8 là sơ đồ nguyên lý và kết cấu của cơ cấu phanh đĩa loại vỏ quay Cơcấu phanh gồm 2 phần 8 và 9 nối cứng và quay cùng moay ơ bánh xe Các đĩa phanh 11

và 12 lắp cố định, trên gắn các tấm ma sát, có rãnh nghiêng chứa các viên bi 10 và đượcdẫn động quay nhờ xi lanh thủy lực 2 Khi tác dụng lên bàn đạp, các đĩa phanh bị pistonđẩy xoay ngược chiều nhau làm các viên bi trượt trên rãnh nghiêng, tách các đĩa ra épchặt các vòng ma sát vào mặt trong của phần vỏ 8 và 9, phanh trục bánh xe lại

Trong một số kết cấu khác: vỏ 8 và 9 có thể lắp cố định Khi đó các vòng ma sát sẽđược nối then hoa và quay cùng trục của bánh xe

Các cơ cấu phanh loại này kín hơn nhưng kết cấu phức tạp nên ít dùng trên

ôtô

Vậy dựa trên các phân tích và tài liệu tham khảo ta chọn cơ cấu phanh cho xe thiết

kế là loại phanh dạng đĩa quay hở (thường được sữ dụng trên xe du lịch) cho bánh trước

và bánh sau

2.2.1.1 Cơ cấu phanh trước

Trên hình 2.9 là cơ cấu phanh trước Đĩa phanh trước có rảnh làm mát, đĩa saukhông có rãnh làm mát Đĩa phanh của cơ cấu phanh trước dày và to hơn đĩa phanh sau,

vì trong quá trình phanh toàn bộ trọng lượng của xe sẽ dồn về phía trước nên đĩa phanhtrước sẽ nhanh mòn, và độ dày của đĩa tăng ổn định lái khi phanh

Đĩa phanh được chế tạo bằng gang có xẻ rãnh thông gió chiều dày từ 16 ÷ 25 mm

Má kẹp : Được đúc bằng gang rèn

Xylanh thuỷ lực : Được đúc bằng hơp kim nhôm

Hình 2.9 Cơ cấu phanh trước

1- Xi lanh; 2- Piston ; 3- Má phanh; 4- Đĩa phanh ; 5- Vòng tùy;

6- Vòng làm kín; 7- Rãnh làm mát.

2.2.1.2 Cơ cấu phanh đĩa sau

Hình 2.10 Cơ cấu phanh sau 1- Xi lanh; 2- Piston ; 3- Má phanh; 4- Đĩa phanh ; 5- Vòng tùy;

6- Vòng làm kín.

Với kết cấu như vậy thì điều kiện làm mát tốt hơn, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanhthấp Tuy nhiên kết cấu như vậy có độ cứng vững không cao Khi các chốt dẫn hướng bịmòn biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu quả phanh giảm vàgây rung động

Đĩa phanh lá loại đĩa đặc được chế tạo bằng gang có chiều dày từ 8 ÷ 13

Má kẹp : Được đúc bằng gang rèn

Xylanh thuỷ lực : Được đúc bằng hơp kim nhôm Để tăng tính chống mòn vàgiảm ma sát, bề mặt làm việc của xylanh được mạ một lớp crôm Khi xilanh được chế tạobằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biệnpháp để giảm nhiệt độ dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với má phanhhoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim

Các thân má phanh : Chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá

Tấm ma sát của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát khoảng

12-16 % diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi

Cơ cấu ép bằng xylanh thủy lực còn gọi là xylanh con hay xylanh bánh xe, có kếtcấu đơn giản, dễ bố trí Thân của xylanh được chế tạo bằng gang xám, bề mặt làm việcđược mài bóng Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm

Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ đàn hồi của vòng làm kín

và độ đảo chiều trục của đĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ cách mặt đĩamột khe hở nhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở

Nguyên lý làm việc:

Khi phanh : Người lái đạp bàn đạp, dầu được đẩy từ xylanh chính đến bộ trợ lực,một phần trực tiếp đi đến các xylanh bánh xe để tạo lực phanh, một phần theo ống dẫnđến mở van không khí của bộ trợ lực tạo độ chênh áp giữa hai khoang trong bộ trợ lực.Chính sự chênh áp đó nó sẽ đẩy màng của bộ trợ lực tác dụng lên piston trong xylanhthủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp của người lái Khi đó lực bàn đạp củangười lái cộng với lực trợ lực sẽ tác dụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đếnxylanh an toàn, rồi theo các đường ống dẫn độc lập đến các xylanh bánh xe trước và sau.Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong xilanh bánh xe ép má phanh vào má phanhvào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ đàn hồi của vòng làm kín

và độ đảo chiều trục của đĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ cách mặt đĩamột khe hở nhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là :

- Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ (dưới 0,2 ÷ 0.4s)

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

- Hiệu suất cao

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

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấuphanh

Nhược điểm của dẫn động thủy lực :

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

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực

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 rung động vàmômen phanh không ổn định

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

2.2.2.2 Dẫn động khí nén

Dẫn động khí nén hiện nay được sử dụng rộng rãi trên các ô tô máy kéo cỡ trungbình và lớn, cũng như trên các đoàn xe kéo móc

Dẫn động khí nén có những ưu điểm là :

- Điều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

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

- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác như : Phanh rơ

mooc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén.

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

Tuy nhiên dẫn động khí nén có các nhược điểm là:

- Độ 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 hơn của chấtlỏng trong dẫn động thủy lực tới 10 ÷ 15 lần Nên kích thước và khối lượng của dẫn độnglớn

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

Dựa vào các ưu nhược điểm của dẫn động thủy lực và dẫn động khí nén, và dựatrên ôtô thiết kế là ôtô con 4 chỗ ta chọn loại dẫn động phanh cho xe thiết kế là dẫn độngthủy lực với bầu trợ lực chân không

2.3 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

2.3.1 Tính toán mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh

Mômen phanh cần sinh ra được xác định từ điều kiện đảm bảo hiệu quả phanh lớnnhất tức là sử dụng hết lực bám để tạo lực phanh Muốn đảm bảo điều kiện đó lực phanhsinh ra cần phải tỷ lệ thuận với các phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe

STT Tên gọi Ký hiệu Giá trị Đơn vị