Khảo sát và tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe ô tô honda civic

+ Thử “O”: Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh còn nguội và thường tiến hành cho hai trường hợp: động cơ được tách và không tách khỏi hệ thống truyền lực.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Hoàng Nhật Linh

3 Tên đề tài: Khảo sát và tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

4 Người hướng dẫn: Nguyễn Hoàng Việt Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

1 Điểm đánh giá: …… /10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2 Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

Người hướng dẫn

TS Nguyễn Hoàng Việt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

V Thông tin chung:

5 Họ và tên sinh viên: Hoàng Nhật Linh

6 Lớp: 14C4A Số thẻ SV: 103140029

7 Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

8 Người hướng dẫn: Lê Văn Tụy Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

VI Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

tối đa

Điểm Đánh giá

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải

1a

- Tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần mới so

với các ĐATN trước đây)

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng thực

tiễn

15

1b

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức cơ

bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu

- Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ, chương

trình, mô hình,…)

50

1c

- Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm ứng dụng

trong vấn đề nghiên cứu;

- Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài ứng dụng

trong vấn đề nghiên cứu;

- Có kỹ năng làm việc nhóm;

15

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 15

2b - Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định dạng 5

3 Tổng điểm đánh giá theo thang 100:

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

- Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

TÓM TẮT

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

Sinh viên thực hiện: Hoàng Nhật Linh

Số thẻ sinh viên: 103140029 Lớp: 14C4A

Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic bao gồm năm chương:

Chương 1 : Tổng quan về hệ thống phanh

Chương 2 :Giới thiệu tổng thể về xe Honda Civic

Chương 3 : Khảo sát về hệ thống phanh xe Honda Civic

Chương 4 : Tính toán kiểm nghiệm về hệ thống phanh xe Honda civic

Chương 5 : Kiểm tra chẩn đoán và sửa chữa hệ thống phanh Honda Civic

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây do nhu cầu của xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọi hoạt động của xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do nhu cầu đi lại vận chuyển hàng hóa ngày càng cao, nên công nghệ ô tô cũng được phát triển khá cao Nhu cầu của con người về mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường…và an toàn được đặt lên hàng đầu Ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà khoa học đã bắt tay vào chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt : chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng… hạn chế những tai nạn có thể xảy ra

Từ những vấn đề đó, với những kiến thức đã học, và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, em đã thực hiện đề tài : “ KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ HONDA CIVIC”

Trong thời gian thực hiện đề tài do kiến thức có hạn chế nên trong qua trình thực hiện

đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định Em rất mong sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin cảm ơn thầy giáo NGUYỄN HOÀNG VIỆT cùng tất cả các thầy

cô trong bộ môn và các bạn đã giúp em hoàn thành đề tài này

Đà nẵng, ngày…tháng…năm 2019

Sinh viên thực hiện

Hoàng Nhật Linh

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào Các số liệu sử dụng trong đồ án có nguồn góc rõ ràng, và công bố theo quy định

Sinh viên thực hiện

Hoàng Nhật Linh

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

MỤC LỤC

2.3 Giới thiệu về một số hệ thống trên ô tô Honda Civic 32

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

4.3 Lực phanh riêng 𝒑𝒓 = 𝝋𝒃𝒙,momen phanh và áp suất phanh thực tế 66

4.6 Tính toán kiểm tra áp suất làm việc của má phanh 72 4.7 Tính toán kiểm tra nhiệt hình thành ở các cơ cấu phanh 73 Chương 5 KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN VÀ SỮA CHỮA HỆ THỐNG PHANH

5.1 Quy trình chẩn đoán hư hỏng trong hệ thống phanh 76

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

5.1.2 Chẩn đoán những hư hỏng bằng mã lỗi hiển thị trên đèn báo 79 5.2.3 Chẩn đoán hư hỏng bằng máy chẩn đoán lỗi chuyên dùng 81 5.2 Quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh xe Honda Civic 82 5.3 Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, bộ phận chính 82

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

PHỤ LỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe Honda Civic 31

Bảng 2.2 Tỷ số truyền của các tay số trong hộp số trên ô tô Honda Civic 37

Bảng 3.1 Tổng hợp trạng thái làm việc 54

Bảng 4.1 Quan hệ mômen phanh giữa cầu trước và cầu sau theo hệ số bám 60

Bảng 4.2 Bảng tính giá trị áp suất phanh bánh xe trước và sau theo hệ số bám 67

Bảng 4.3 Các thông số kỹ thuật tính toán của xe Honda Civic 75

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

PHỤ LỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính 4

Hình 1.2 Các sơ đồ phanh trống- guốc 5

Hình 1.3 Các cơ cấu phanh thông dụng, sơ đồ lực tác dụng và các cơ cấu phanh guốc tự cường hóa 6

Hình 1.4 Các loại trống phanh 9

Hình 1.5 Kết cấu guốc phanh 9

Hình 1.6 Cơ cấu phanh loại thủy lực 1 cơ cấu ép 10

Hình 1.7 Các loại cơ cấu ép của cơ cấu phanh trống guốc 10

Hình 1.8 Các sơ đồ điều chỉnh khe hở guốc phanh 11

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lí của phanh đĩa 11

Hình 1.10 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp cố định 12

Hình 1.11 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tuỳ động - xi lanh cố định 13

Hình 1.12 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tuỳ động- xi lanh bố trí trên má kẹp 13

Hình 1.13 Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió của hãng Rockwell 14

Hình 1.14 Biến dạng đàn hồi của vòng làm kín 15

Hình 1.15 Ly hợp chuyển hướng và cơ cấu phanh của máy kéo xích 16

Hình 1.16 Sơ đồ các loại phanh dải 17

Hình 1.17 Các sơ đồ phân dòng 19

Hình 1.18 Dẫn động thuỷ lực tác dụng trực tiếp 20

Hình 1.19 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không 21

Hình 1.20 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén 22

Hình 1.21 Dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực 23

Hình 1.22 Dẫn động thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng 24

Hình 1.23 Các sơ đồ dẫn động phanh khí nén 25

Hình 1.24 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống mạch dẫn động thuỷ khí điều khiển phanh của một cầu xe 26

Hình 1.25 Sơ đồ nguyên lý dẫn động phanh điện khí nén 2 đường của đoàn xe kéo móc 27

Hình 1.26 Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống phanh có bộ điều khiển ABS 27

Hình 1.27 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh dầu có điều khiển ABS 28

Hình 1.28 Sơ đồ nguyên lý ABS điều khiển điện tử và dẫn động khí nén 28

Hình 2.1 Honda Civic 1996 30

Hình 2.2 Hình dáng tổng thể xe Honda civic 30

Hình 2.3 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái trên ôtô Honda Civic 33

Hình 2.4 Kết cấu tổng thể của hệ thống treo trước 34

Hình 2.5 Kết cấu tổng thể của hệ thống treo sau 34

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Honda Civic

Hình 2.6 Kết cấu của cơ cấu phanh trước 35

Hình 2.7 Kết cấu của cơ cấu phanh sau 35

Hình 2.8 Kết cấu tổng thể của ly hợp trên ôtô Honda Civic 37

Hình 2.9 Kết cấu bên trong của hộp số trên Honda Civic 38

Hình 2.10 Kết cấu tổng thể của visai và truyền lực chính 39

Hình 3.1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh trên ô tô Honda Civic 40

Hình 3.2 Cơ cấu phanh trước 41

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lí làm việc của cơ cấu phanh trước xe Honda Civic 42

Hình 3.4 Kết cấu của cơ cấu phanh sau 42

Hình 3.5 Cơ cấu phanh dừng 43

Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống phanh chính trên xe Honda Civic 44

Hình 3.7 Kết cấu xilanh chính Honda Civic 45

Hình 3.8 Kết cấu bộ trợ lực chân không 47

Hình 3.9 Sơ đồ bố trí ABS trên xe 49

Hình 3.10 Sơ đồ mạch điều khiển ABS-ECU 50

Hình 3.11 Sơ đồ hệ thống điện-điện tử điều khiển của ABS 51

Hình 3.12 Cảm biến tốc độ bánh xe 52

Hình 3.13 Bộ chấp hành ABS 52

Hình 3.14 Sơ đồ bộ chấp hành ABS 53

Hình 3.15 Sơ đồ điều khiển hệ thống EBD 55

Hình 3.16 Sơ đồ phân phối EBD có tính đến sự phân bố tải trọng 56

Hình 4.1 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh 57

Hình 4.2 Đồ thị mối quan hệ giữa momen phanh mỗi bánh xe cầu trước và cầu sau với hệ số bám xe Honda Civic 61

Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn quan hệ mô-men 𝑀𝑏𝑥2 = 𝑓(𝑀𝑏𝑥1) 61

Hình 4.4 Sơ đồ tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát 62

Hình 4.5 Cơ cấu phanh trống cấu sau của xe Honda Civic 63

Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ phân bố áp suất phanh của cơ cấu phanh bánh sau biển đổi theo cơ cấu phanh bánh trước 67

Hình 4.7 Giản đồ phanh 69

Hình 5.1 Chẩn đoán hiện tượng bó phanh 77

Hình 5.2 Chẩn đoán hiện tượng lệch phanh 77

Hình 5.3 Chẩn đoán hiện tượng đạp mạnh phanh nhưng không hiệu quả 78

Hình 5.4 Chẩn đoán hiện tượng chân phanh bị hẫng hoặc thấp 78

Hình 5.5 Chẩn đoán tiếng ồn từ hệ thống phanh 79

Hình 5.6 Đèn báo trên đồng hồ taplo 79

Hình 5.7 Đọc mã lối qua số lần nháy đèn 80

Hình 5.8 Bảng mã lỗi thường xuất hiện trên xe 81

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng:

- Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc

- Nhờ thế ô tô máy kéo mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc

độ và năng suất vận chuyển

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 hợp nguy hiểm

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

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

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh

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

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

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

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

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

- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở mọi chế

độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn được gọi là phanh chân

- Phanh dữ trữ: Dùng phanh ô tô máy kéo khi phanh chính hỏng

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

- Phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như: Xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách, trọng lượng lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư

là phanh chậm dần, dùng để:

+ Phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc

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

Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận là điều khiển và dẫn động độc lập

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

Để có hiệu quả phanh cao:

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

- Phân phối mômen phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh Muốn vậy lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng

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

Để đánh giá hiệu quả phanh người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính: Gia tốc chậm dần

và quãng đường phanh Ngoài ra cũng có thể sử dụng các chỉ tiêu khác, như: Lực phanh hay thời gian phanh

Các chỉ tiêu quy định về hiệu quả phanh cho phép do từng quốc gia hay từng hiệp hội quy định riêng dựa vào nhiều yếu tố, như: Nguồn gốc và chủng loại các ô tô đang lưu hành, điều kiện đường xá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, các trang thiết bị kiểm tra…

Đối với hệ thống phanh chính, giá trị các chỉ tiêu được cho tương ứng với ba dạng thử khác nhau

+ Thử “O”: Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh còn nguội và thường tiến hành cho hai trường hợp: động cơ được tách và không tách khỏi hệ thống truyền lực

+ Thử “I”: Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh đã

+ Thử sơ bộ: Để cho các cơ cấu phanh nóng lên

+ Thử chính: Để xác định hiệu quả phanh

+ Thử “II”: Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi ô tô máy kéo chuyển động xuống các dốc dài

Khi phanh bằng phanh dữ trữ hoặc bằng các hệ thống khác thực hiện chức năng của nó, gia tốc chậm dần cần phải đạt 3m/s2 đối với ô tô khách và 2,8m/s2 đối với ô tô tải

Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh được đánh giá bằng tổng lực phanh thực tế mà các cơ cấu phanh của nó tạo ra Khi thử (theo cả hai chiều: đầu xe hướng xuống dốc và ngược lại) phanh dừng phải giữ được ô tô máy kéo chở đầy tải và động cơ tách khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên mặt dốc có độ nghiêng không nhỏ hơn 25%

Hệ thống phanh chậm dần phải đảm bảo cho ô tô máy kéo khi chuyển động xuống các dốc dài 6km, độ dốc 7%, tốc độ không vượt quá 30±2 km/h, mà không cần

sử dụng các hệ thống phanh khác Khi phanh bằng phanh này, gia tốc chậm dần của ô

tô máy kéo thường đạt khoảng 0,6÷2,0 m/s2

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

Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô 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 và trái của cùng một cầu phải bằng nhau Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% lực phanh lớn nhất

- Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh Vì: Các bánh xe trước trượt sẽ làm cho ô tô máy kéo bị trượt ngang; các bánh xe sau trượt có thể làm ô tô máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe Ngoài ra các bánh xe bị trượt còn gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

Để đảm bảo yêu cầu này, trên ô tô máy kéo hiện đại người ta sử dụng các bộ điều chỉnh lực 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 nhất tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình của chúng

1.1.3 Phân loại

- Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: Phanh bánh xe và phanh truyền lực

- Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: Phanh guốc, phanh đĩa và phanh dải

- Theo loại dẫn động, phân chia ra: Phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh khí nén, phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau)

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính

a- Phanh trống-guốc; b- Phanh đĩa; c- Phanh dải

1.2 Kết cấu của hệ thống phanh chính

Để thực hiện nhiệm vụ của mình, hệ thống phanh luôn phải có hai phần kết cấu

chính sau:

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

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

1.2.1 Cơ cấu phanh

Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép

Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác, như: bộ phận điều chỉnh khe hở giữa 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 đặc điểm kết cấu riêng biệt

1.2.1.1 Loại trống – guốc

a Thành phần cấu tạo:

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 may- ơ 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

- 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 tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực ma sát phanh bánh xe lại

- Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí (chỉ có đối với dẫn động thủy lực)

b Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:

Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh (Hình 1-2) 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 do vậy khác nhau ở:

- Hiệu quả làm việc

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

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

- Mức độ phức tạp của kết cấu

Hình 1.2 Các sơ đồ phanh trống- guốc

Hình 1.3 Các cơ cấu phanh thông dụng, sơ đồ lực tác dụng và các cơ cấu phanh guốc

tự cường hóa

a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xylanh thủy lực; c- Hai xylanh ép, guốc phanh một bậc tự

do; d- Hai xylanh ép, guốc phanh hai bậc tự do

Hiện nay, đối với hệ thống phanh làm việc, được sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 1.3a và 1.3b Tức là sơ đồ với loại guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm quay cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép Sau đó là đến các sơ đồ trên hình 1.3c và 1.3d

Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là tính thuận nghịch, 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 nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức chiều chuyển động của ô

tô máy kéo

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

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

Sơ đồ tác dụng lên các guốc phanh trên hình 1.3 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giản hóa nhờ các giả thiết sau:

- Các má phanh 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 vòng cung của má phanh trên bán kính rt

Từ sơ đồ ta thấy rằng:

- Lực ma sát tác dụng lên các guốc trước (tính theo chiều chuyển động của xe)

có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động, ép guốc phanh vào trống phanh, nên các guốc này được gọi là guốc tự siết

- Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này được gọi là guốc tự tách Hiện tượng tự tách và tự siết là một đặc điểm đặc trưng của cơ cấu phanh guốc

Sơ đồ trên hình 1.3a có cơ cấu ép cơ khí, dạng cam đối xứng Vì thế độ dịch chuyển của các guốc luôn bằng nhau, và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc và mômen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau:

N1=N2=N và MP1=MP2=M

Do hiện tượng tự siết nên khi N1=N2 thì P1<P2 Đây là cơ cấu phanh vừa thuận nghịch vừa cân bằng Nó thường được dùng với dẫn động khí nén nên thích hợp với các loại ô tô tải và khách cỡ trung bình và cỡ lớn

Sơ đồ hình 1.3b dùng cơ cấu ép thủy lực nên lực dẫn động hai guốc bằng nhau:

P1=P2=P Tuy vậy do hiện tượng tự siết nên áp lực N1>N2 và Mp1>MP2 Do vậy áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trước lớn hơn của guốc sau, làm cho các guốc 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 xilanh ép có đường kính khác nhau, phía guốc tự siết đường kính xilanh nhỏ hơn

Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng Nó thường được sử dùng trên các ô tô tải cỡ nhỏ và vừa trên các bánh sau của ô tô du lịch

Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hiệu quả phanh của sơ đồ 1.3a:

Khq=∑MP/(P1+P2)rt=100%, thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực (1.3b) sẽ là 116% ÷ 122% khi có cùng cả kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh: f= 0,30 ÷ 0,33

Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta sử dụng cơ cấu phanh với hai xilanh riêng lẻ Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố trí khác phía, sao cho khi xe chạy tiến thì hai guốc đều tự siết (hình 1.3c) Hiệu quả phanh trông trường hợp này có thể tăng được 1,6 ÷ 1,8 lần so với cách bố trí bình thường Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp Cơ cấu phanh không có tính thận nghịch

Cơ cấu phanh loại này dùng kết hợp với các kết cấu bình thường đặt ở các bánh sau, cho phép dễ dàng nhận được quan hệ phân phối lực phanh cần thiết PPt > PPs trong

khi các chi tiết của các phanh trước và sau có cùng kích thước Vì thế nó thường được

sử dụng ở cầu trước của các ô tô du lịch và tải nhỏ

Để nhận được hiệu quả phanh cao khi chuyển động cả tiến và lùi, người ta dùng cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 1.3d Các guốc phanh của

sơ đồ này có hai bậc tự do và không điểm quay cố định Cơ cấu ép gồm hai xilanh làm việc tác dụng đòng thời lên hai đàu trên và dưới của các guốc phanh Với kết cấu như vậy guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quay theo chiều nào Tuy nhiên nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp

Để nâng hiệu quả phanh hơn nữa, người ta còn dùng các cơ cấu phanh tự cường hóa Tức là 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: Sơ

đồ hình 1.3 hay các sơ đồ VI đến IX trên hình 1.2

Các cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số hiệu quả có thể đạt 360% so với các cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép Nhưng mômen kém

ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ít được sử dụng Xu hướng hiện nay là: Sử dụng cơ cấu phanh loại bình thường với các guốc có điểm quay cố định, cùng phía Trường hợp cần thiết thì sử dụng thêm các bộ trợ lực để tăng lực dẫn động và tăng hiệu quả phanh

Để đánh giá mức độ tự cường hóa, người ta sử dụng hệ số tự cường hóa:

Kc= ∑N/∑No

Trong đó:

∑N và ∑No tương ứng là tổng các lực pháp tuyến tác dụng lên má phanh khi trống phanh quay và khi trống phanh đứng yên

Cơ cấu phanh với cơ cấu ép bằng cam hay chêm và các guốc một bậc tự do không

có tính chất tự cường hóa (nên Kc = 1) Cơ cấu phanh với sơ đồ I và II trên hình 1.2 có mức tự cường hóa nhỏ (Kc = 1,2  1,4) Các sơ đồ III, X, XI có mức tự cường hóa trung bình (Kc = 1,8  2,2) Các sơ đồ VI đến IX với các guốc tự cường hóa có hệ số

tự cường hóa cao (Kc = 4,0  4,5)

c Kết cấu các chi tiết và bộ phận chính:

- Trống phanh: Là một chi tiết có độ cứng vững cao, chịu mài mòn và nhiệt dung riêng lớn, nên đối với ô tô tải và khách tải trọng trung bình và lớn, trống phanh thường được đúc bằng gang xám hay gang hợp kim với các nguyên tố như Niken, Đồng và Titan Mặt ngoài các trống đúc thường được làm các gân dày để tăng độ cứng và tăng diện tích tản nhiệt

Hình 1.4 Các loại trống phanh

a- Đúc liền; b và c- Ghép; 1- Đĩa thép; 2- Vành gang

Đối với các ô tô cỡ nhỏ người ta sử dụng trống phanh kết cấu ghép (hình 1.4b), gồm mặt bích 1 được dập từ thép lá và vành trụ 2 bằng gang đúc

Đối với ô tô du lịch còn sử dụng phổ biến loại trống đúc bằng hợp kim nhôm hay thép lá, phía trong lót một vòng bằng gang (hình 1.4c)

- Guốc phanh: Có thể chế tạo bằng phương pháp đúc hay hàn dập

Hình 1.5 Kết cấu guốc phanh

1- Đinh tán; 2- Má phanh; 3- Xương guốc; 4- Gân tăng cứng; 5- Đầu tỳ

Guốc phanh của các ô tô tải trọng lớn thường được đúc bằng gang xám hay hợp kim nhôm Guốc phanh ô tô du lịch và ô tô tải trọng nhỏ được dập từng phần bằng thép rồi hàn nối lại

Các guốc phanh loại hàn- dập có khối lượng nhỏ, tính công nghệ cao, ngoài ra còn

có độ đàn hồi lớn, tạo điều kiện làm đồng đều áp suất trên bề mặt má phanh Vì thế được sử dụng khá phổ biến

- Mâm phanh: là một chi tiết có dạng đĩa, được dập từ thép lá hay đúc bằng gang và bắt chặt với dầm cầu bằng bulong Là nơi lắp đặt và định vị các chi tiết khác của cơ cấu phanh (hình 1.6)

Hình 1.6 Cơ cấu phanh loại thủy lực 1 cơ cấu ép

1- Bulong lắp xilanh bánh xe; 2- Đai ốc hãm; 3- Mâm phanh; 4- Xilanh bánh xe; 5- Lò

xo trả; 6- Đầu cáp nối; 7- Đai ốc; 8- Cần phanh dừng; 9- Bulong; 10- Má phanh sau; 11- Dẫn hướng cáp; 12- Lò xo; 13- Cần điều chỉnh; 14- Đai ốc điều chỉnh; 15- Lò xo

trả; 16- Bulong điều chỉnh; 17- Xương guốc trước; 18- Má phanh trước

- Cơ cấu ép: Có 3 loại tùy thuộc kiểu dẫn động là xilanh thủy lực, cam và chêm ép

Hình 1.7 Các loại cơ cấu ép của cơ cấu phanh trống guốc

a- Cam ép; b- Chêm ép; c- Xilanh thủy lực

- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cần phải

có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng 0,2÷0,4 mm để cho phanh được nhả hoàn toàn

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

Hình 1.8 Các sơ đồ điều chỉnh khe hở guốc phanh

1.2.1.2 Loại đĩa

Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch (chủ yếu ở các

bánh trước) và máy kéo Gần đây loại phanh này bắt đầu được sử dụng trên một số ôtô

vận tải và chở khách

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

ma sát quay Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp kim loại

hay ghép 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

a Cấu tạo và nguyên lí làm việc:

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lí của phanh đĩa

Trên hình 1.9 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở Cấu tạo của

cơ cấu phanh gồm: Đĩa phanh gắn với moay-ơ bánh xe, má kẹp trên đó đặt các xi lanh thủy lực Các má phanh gắn tấm ma sát đặt hai bên đĩa phanh Khi đạp phanh, các piston của xi lanh thủy lực đặt trên má kẹp sẽ ép các má phanh tỳ sát vào đĩa phanh, 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 (Hình 1.10) có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn Tuy vậy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn

Vị trí bố trí má kẹp đối với đường kính thẳng đứng của bánh xe ảnh hưởng nhiều đến giá trị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các ổ trục của nó Trên hình 1.5b là hai phương án bố trí má kẹp Rõ ràng:

RG1 = RZ + 2fNcos ; RG2 = RZ - 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 đứng tác dụng lên ổ trục

Hình 1.10 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp cố định

1- Má phanh; 2- Má kẹp; 3- Piston; 4- Vòng làm kín; 5- Đĩa phanh

Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tùy động Má kẹp có thể làm tách rời (Hình 1.11) hay làm liền với xylanh bánh xe (Hình 1.12) và trượt trên các chốt dẫn hướng cố định Kết cấu có độ cứng vững thấp Khi các chốt dẫn hướng bị biến dang mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu quả phanh giảm và gây rung động Tuy nhiên nó chỉ có một xylanh thủy lực với chiều dài gấp đôi nên làm mát tốt hơn, dầu phanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm mát giảm 30÷50℃ Ngoài ra còn cho phép dịch sâu

cơ cấu phanh vào bánh xe Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tác dụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứng của bánh xe dẫn hướng

Hình 1.11 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tuỳ động - xi lanh cố định

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

Hình 1.12 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tuỳ động- xi lanh bố trí trên má kẹp

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

b Đặc điểm kết cấu các chi tiết và bộ phận chính:

- Đĩa phanh: Thường được chế tạo bằng gang Đĩa đặc có chiều dày 8  13 mm Đĩa

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

Hình 1.13 Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió của hãng Rockwell

- Má kẹp: Được đúc bằng gang rèn

- Các xi lanh thủy lực: Được đúc bằng hợp kim nhôm Để tăng tính chống mòn và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xi lanh được mạ một lớp crôm Khi xi lanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ của dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với guốc phanh hoặc 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 bề mặt khoảng

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

Trên hình 1.14a, minh hoạ sự biến dạng của vòng làm kín tương ứng với cùng một

áp suất p và ba giá trị khe hở J1, J2 và J3 khác nhau: Với khe hở lớn như J3, vòng làm kín có thể bị ép tụt ra khỏi rãnh lắp trên xi lanh Với khe hở như J2, vòng làm kín sẽ hư hỏng sau một thời gian ngắn do biến dạng quá lớn Khe hở với giá trị J1 là vừa phải, với khe hở này, khi áp suất thôi tác dụng, vòng làm kín sẽ trở về trạng thía ban đầu Nhờ độ đàn hồi của các vòng làm kín 7 (hình 1.14c) và độ đảo chiều trục của đĩa, khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ lại cách mặt đĩa một khe hở nhỏ Do đó không đòi hỏi phải có cơ cấu tách các má phanh và điều chỉnh khe hở đặc biệt nào Tuy vậy, trên một số xe kích cỡ lớn có thể có trang bị thêm cơ cấu điều chỉnh khe hở tự động

Hình 1.14 Biến dạng đàn hồi của vòng làm kín

a- Biến dạng của vòng làm kín tương ứng với các khe hở J1, J2, J3 khác nhau và áp suất

p bằng nhau; b, c- Trạng thái chưa làm việc và đang chịu áp suất; 1- Piston; 2- Vòng

làm kín; 3- Xilanh

c Ưu nhược điểm:

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

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

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

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

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

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trị của chúng để đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kích thước 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

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

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

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

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

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

Hình 1.15 Ly hợp chuyển hướng và cơ cấu phanh của máy kéo xích

1- Ly hợp chuyển hướng; 2- Bánh sao chủ động; 3- Trống phanh; 4- Dải phanh

Phanh dải có một số loại (Hình 1.16), khác nhau ở phương pháp nối các đầu dải phanh và do đó khác nhau ở hiệu quả phanh

Hình 1.16a là sơ đồ phanh dải đơn giản không tự siết Khi tác dụng lực, cả hai đầu dải phanh được rút lên siết vào trống phanh Ưu điểm của sơ đồ này là không có hiện tượng tự siết, nên phanh êm dịu, hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay Nhược điểm là hiệu quả phanh không cao

Hình 1.16b là sơ đồ phanh dải đơn giản tự siết một chiều Nhờ có một đầu được nối cố định nên hiệu quả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần Tuy vậy khi phanh thưòng dễ bị giật, không êm

Hình 1.16c là sơ đồ phanh dải loại kép Kết cấu của nó giống như ghép hai phanh dải loại đơn có chung một đầu cố định Bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thì hiệu quả phanh của nó cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết

Hình 1.16d là sơ đồ phanh dải loại bơi Nó làm việc tương tự như phanh dải đơn giản tự siết, nhưng hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay

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

Hình 1.16 Sơ đồ các loại phanh dải

a- Phanh dải đơn giản không tự siết; b- Phanh dải tự siết một chiều; c- Phanh dải loại

kép; d- Phanh dải loại bơi

1.2.2 Dẫn động phanh

1.2.2.1 Các loại dẫn động phanh

Đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô, người ta sử dụng chủ yếu hai loại dẫn

động là: Thủy lực và khí nén

Dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng, vì: Hiệu suất thấp

(=0,40,6) và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe

Dẫn động điện chỉ dùng cho đoàn xe kéo moóc, nhưng cũng rất hiếm Trên các

xe và đoàn xe tải trọng lớn và rất lớn sử dụng nhiều loại phanh liên hợp thủy khí

Đối với máy kéo, ngược lại, thường dùng dẫn động cơ khí, vì: Nó có kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy Dẫn động cơ khí, tuy hiệu suất thấp, độ chính xác kém và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Nhưng ở máy kéo các đường dẫn động không dài, tốc độ chuyển động thấp nên các nhược điểm đó ít nghiêm trọng

Dẫn động thủy lực hầu như không dùng cho máy kéo nhưng lại thường dùng để dẫn động phanh của rơ moóc kéo theo sau Trên các máy kéo cỡ lớn thường sử dụng dẫn động khí nén

1.2.2.2 Các sơ đồ dẫn động chính

Dẫn động hệ thống phanh làm việc, với mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít nhất là hai dòng dẫn động độc lập Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn được ôtô máy kéo với một hiệu quả xác định nào đó Hiện nay phổ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng như trên hình 1.17 Để phân chia các dòng có thể sử dụng bộ phận điều khiển kép, như: Van khí nén hai khoang, xi lanh chính kép hay bộ chia

Mỗi sơ đồ đều có các ưu khuyết điểm riêng Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòng phải tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính là:

- 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 dẫn động

Thường sử dụng nhất là sơ đồ phân dòng theo các cầu (Hình 1.17a) Đây là sơ

đồ đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầu trước

Khi dùng các sơ đồ b, c và d hiệu quả phanh giảm ít hơn Hiệu quả phanh đảm bảo không thấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó Tuy vậy khi dùng sơ đồ b và d, lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng

bị hỏng Sơ đồ e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất

Để đảm bảo những yêu cầu chung đặt ra đối với hệ thống phanh, dẫn động phanh phải đảm bảo những yêu cầu cụ thể sau:

- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa mômen phanh sinh ra với lực tác dụng lên bàn đạp và hành trình của nó;

- Thời gian chậm tác dụng khi phanh không được vượt quá 0,6s, khi nhả phanh

- không được lớn hơn 1,2 s;

- Phải có ít nhất hai dòng độc lập và khi một dòng hỏng, hiệu quả phanh phải còn tối thiểu là 50%;

- Khi kéo moóc, nếu moóc tuột khỏi xe kéo thì phải được tự động phanh lại

Hình 1.17 Các sơ đồ phân dòng

1.2.2.3 Dẫn động thủy lực

a Ưu nhược điểm:

Dẫn động thủy lực có ưu điểm quan trọng là:

- Độ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ (dưới 0,2  0,4 s)

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dẫn động chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh đã ép sát trống phanh

- Hiệu suất cao (=0,8  0,9)

- Kết cấu đơn giản, kích thước, khối lượng, giá thành nhỏ

- Có khả năng dùng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

Nhược điểm của dẫn động thủy lực là:

- Yêu cầu độ kín khít cao Khi có một chỗ nào đó bị dò rỉ thì cả dòng dẫn động không làm việc được

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

để giảm lực đạp, làm cho kết cấu phức tạp

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

- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp

b Phạm vi sử dụng : Với các đặc điểm đó, dẫn động thủy lực được sử dụng rộng rãi

trên các ô tô du lịch, ô tô tải cỡ nhỏ hoặc cỡ đặc biệt lớn

c Các loại và sơ đồ dẫn động : Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thuỷ

lực có thể chia thành ba loại:

1) Dẫn động tác dụng trực tiếp: Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ bằng

lực tác dụng của người lái

2) Dẫn động tác dụng gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lực

người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp

3) Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: Lực tác dụng lên các cơ cấu phanh

là áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực Người lái chỉ điều khiển các van, qua đó điều chỉnh áp suất và lưu lượng chất lỏng đi đến các cơ cấu phanh tùy theo cường độ phanh yêu cầu

- Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp:

Sơ đồ và nguyên lý làm việc:

Hình 1.18 Dẫn động thuỷ lực tác dụng trực tiếp

1 và 8- Xylanh bánh xe trước/ sau; 2 và 7- Ống dẫn dầu đến các xylanh; 3- Piston

xylanh phụ; 4- Piston xylanh chính; 5- Bàn đạp; 6- Xylanh chính

Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh 5, piston 4 trong xylanh chính 6 sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái Do đó áp suất trong khoang B cũng tăng lên theo Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống 2 và 7

đi đến các xylanh bánh xe 1 và 8 để thực hiện quá trình phanh

Khi người lái nhả bàn đạp phanh 5 thì dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, các piston trong xylanh của bánh xe 1 và 8 sẽ ép dầu trở về xylanh chính 6, kết thúc một lần phanh

- Dẫn động thủy lực trợ lực chân không:

Sơ đồ và nguyên lí làm việc:

Hình 1.19 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không

1 và 3- Ống dẫn dầu; 2- Xylanh chính; 4- Động cơ; 5- Van chân không; 6- Lọc; 7- Bàn đạp; 8- Cần đẩy; 9- Van không khí; 10- Vòng cao su; 11- Piston; 12- Bầu trợ

lực chân không;

Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 11 (hoặc màng) Van chân không 5, làm nhiệm vụ: Nối thông hai khoang A và B khi nhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh Van không khí 9, làm nhiệm vụ: cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đường thông của khoang A khi đạp phanh Vòng cao su 10 là cơ cấu tỷ lệ: Làm nhiệm vụ đảm bảo sự

đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xylanh chính

2, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 3) đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Khi lực tác dụng lên piston 11 tăng thì biến dạng của vòng cao su 10 cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đổi Muốn tăng lực

phanh, người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần 8 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí 9 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su 10 biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì van không 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 thấp, nên thường được sử dụng trên các ô tô du lịch và tải nhỏ

- Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén:

Sơ đồ và nguyên lí làm việc:

Hình 1.20 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

1- Bàn đạp; 2- đòn đẩy; 3- Cụm van khí nén; 4- Bình chứa khí nén; 5- Xylanh lực; 6-

Xylanh chính; 7 và 9- Đường dầu; 8 và 10- Xylanh bánh xe

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 sau:

Cơ cấu tỷ lệ: đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

Van nạp: cho khí nén từ bình chứa đi vào khi đạp phanh

Van xả: cho khí nén trong dòng dẫn động thoát ra ngoài khí quyển khi nhả phanh

Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2, lực sẽ truyền đồng thời lên các cần của xylanh chính 6 và của cụm van 3 Van 3 dịch chuyển: Mở đường nối khoang A của xylanh lực với bình chứa khí nén 4 Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vào khoang A tác dụng lên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xylanh chính 6 dịch chuyển đưa dầu đến các xylanh bánh xe Khi đi vào khoang A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịch chuyển lùi sang trái Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đến khoang A duy trì một áp suất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng và dịch chuyển của bàn đạp Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp để đẩy van sang phải, mở đường cho khí nén tiếp tục đi vào Như vậy cụm van 3 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh

- Dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực:

Sơ đồ và nguyên lí làm việc:

Hình 1.21 Dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực

1- Bơm; 2- Van an toàn; 3- Đường cao áp; 4- Đường hồi; 5- Van phân phối; 6- Xylanh

lực; 7- Xylanh chính; 8 và 9- Xylanh bánh xe

Khi tác dụng lên bàn đạp: Kênh nối đường cao áp 3 của bơm với đường hồi 4 trong van 5 đóng lại, còn kênh nối 5 với khoang làm việc của xy-lanh trợ lực 6 mở ra cho chất lỏng đi vào ép piston của xy-lanh lực đẩy piston của xy-lanh chính dịch chuyển,

ép dầu đến các xy-lanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Lực tác dụng lên bàn đạp càng mạnh, áp suất làm việc càng cao, mô men phanh sinh ra càng lớn Ở trạng thái nhả phanh, van 5 nối các đường 3 và 4 với nhau nên bơm làm việc không tải

- Dẫn động thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng:

Sơ đồ và nguyên lí làm việc:

Hình 1.22 Dẫn động thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng

a- Sơ đồ khối chức năng; b- Sơ đồ nguyên lí; EC- Năng lượng người lái; Ea- Năng lực

trợ lực từ bơm và bộ tích năng; D- Bộ phân phối; C- Xylanh bánh xe

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 động thủy lực hai dòng với xylanh chính 2 Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu tác dụng lên các van 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

tự động áp suất kiểu rơle 8 dùng để giảm tải cho bơm 11 khi áp suất trong các bình tích năng 7 và 9 đã đạt giá trị giới hạn trên, van an toàn 10 có tác dụng bảo vệ cho hệ thống khỏi bị quá tải

1.2.2.4 Dẫn động khí nén

a Ưu nhược điểm:

Dẫn động khí nén có các ưu điểm quan trọng là:

- Điều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có dò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thể tiếp tục làm 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 moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,

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

Tuy vậy 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 dò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn của chất lỏng trong dẫn động thủy lực tới 10  15 lần Nên kích thước và khối lượng của dẫn động lớn

- Số lượng các cụm chi tiết nhiều, kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

b Phạm vi sử dụng : Với các đặc điểm đó, dẫn động khí nén hiện nay được sử dụng

rộng rãi trên các ôtô máy kéo cỡ trung bình và lớn, cũng như trên các xe kéo moóc

c Các sơ đồ chính :

Dẫn động phanh khí nén có ba sơ đồ điển hình, tương ứng với ba trường hợp là:

- Xe ôtô đơn không kéo moóc

- Xe kéo moóc dẫn động phanh rơ moóc một đường

- Xe kéo moóc dẫn động phanh rơ moóc hai đường

Chú ý: Dẫn động phanh rơ moóc một đường và hai đường phân biệt nhau ở số

lượng đường ống nối giữa xe kéo và rơ moóc:

- Dẫn động một đường có một đường ống nối giữa xe kéo và rơ moóc Dẫn động hai đường có hai đường ống nối giữa xe kéo và rơ moóc

Hình 1.23 Các sơ đồ dẫn động phanh khí nén

a- Ôtô đơn; b- Phanh rơ mooc 1 đường; c- Phanh rơ mooc 2 đường

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; 6,10,11,16- Các bình chứa khí nén; 7,9- Các bầu phanh xe kéo; 8- Tổng van phân phối; 12- Các van cắt nối đường ống; 13- Các đầu nối ống giữa xe

kéo và rơ mooc; 14- Đường nối giữa xe kéo và rơ mooc trong dẫn động 1 đường; 15- Van phân phối phanh rơ mooc; 17- Các bầu phanh rơ mooc; 18,21- Van điều khiển

phanh rơ mooc

- Nguyên lí làm việc dẫn động phanh trên ô tô đơn: (hình 1.23a)

+ Không khí nén được nén từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất 3, bộ lắng lọc và tách ẩm 4 và van bảo vệ kép 5 vào các bình chứa 6 và 10 Van an toàn 2 có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống khi bộ điều chỉnh 3 có sự cố Các bộ phận trên hợp thành phần cung cấp của dẫn động

+ Từ bình chứa không khí nén đi đến các khoang của van phân phối 8 Ở trạng thái nhả phanh, van 8 đóng đường không khí nén từ bình chứa đến các bầu phanh và mở đường thông các bầu phanh với khí quyển

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

+ Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng lò xo hồi vị

1.2.2.5 Dẫn động liên hợp

a Dẫn đông liên hợp thủy khí:

Dẫn động thuỷ khí được sử dụng rộng rãi trên các ô tô và đầu xe kéo rơ mooc tải trọng lớn và đặc biệt lớn

Hình 1.24 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống mạch dẫn động thuỷ khí điều khiển phanh

của một cầu xe

1- Van an toàn; 2- Bình chứa; 3- Van phân phối; 4- Xylanh thuỷ khí; 5- Xylanh

bánh xe; 6- Máy nén khí

Theo mô chất công tác có thể chia mạch dẫn động thành 2 phần là khí nén và thủy lực mắc nối tiếp Khâu nối giữa 2 phần chính là xylanh thủy khí Kết cấu tất cả các chi tiết và cụm trong dẫn động liên hợp này đều tương tự kết cấu các chi tiết bộ phận của dẫn động khí nén và thủy lực tương ứng

b Dẫn động liên hợp điện khí nén:

Là loại dẫn động triển vọng nhất sử dụng cho các đoàn xe kéo móc

Trong dẫn động này chức năng điều khiển được thực hiện bởi phần điện có độ nhạy cao, còn chức năng sinh lực do phần khí nén đảm nhận

Hình 1.25 Sơ đồ nguyên lý dẫn động phanh điện khí nén 2 đường của đoàn xe kéo

móc 1- Van phân phối; 2- Van điều khiển phanh rơmooc; 3- Bầu phanh trước của xe kéo; 4- Bộ điều chỉnh lực phanh xe kéo; 5- Van tăng tốc; 6- Bầu phanh sau của xe kéo; 7,8- Các đầu ống nối; 9,19- Cảm biến áp suất; 10- Bình chứa nửa móoc; 11- Đường điều khiển; 12- Đường cung cấp; 13- Van phanh; 14- Van ngắt; 15- Bộ điều chỉnh lực phanh nửa móoc; 16- Van xả; 17- Van giữ; 18- Bầu phanh nửa móoc; 20- Cụm phân phối nửa móoc; 21- Khối so sánh điện tử (bộ vi xử lý)

1.2.3 Hệ thống phanh có bộ trợ lực chống hãm cứng bánh xe (ABS)

Hình 1.26 Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống phanh có bộ điều khiển ABS

1- Cảm biến tốc độ; 2- Bộ phận điều khiển; 3- Cơ cấu thực hiện; 4- Nguồn năng lượng; 5- Xylanh chính hoặc tổng van khí nén; 6- Xylanh bánh xe hoặc bầu phanh

Mục đích của bộ chống hãm cứng bánh xe là duy trì hệ số trượt giữa bánh xe với mặt đường khi phanh trong mọi điều kiện nằm trong khoảng 10%-30% để đảm bảo hệ

số bám dọc và ngang đều cao Do đó đảm bảo được hiệu quả phanh và tính ổn định khi phanh cao

.Hình 1.27 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh dầu có điều khiển ABS

1- Bộ điều khiển ABS-ECU; 2- Cảm biến tốc độ sau; 3- Công tắc đèn phanh;

4- Van P; 5- Bộ chấp hành ABS; 6- Cơ cấu phanh; 7- Cảm biến tốc độ trước;

- Bộ chấp hành ABS: hoạt động theo lệnh từ ECU, để tăng, giảm hay giữu nguyên áp suất dầu cần thiết để đảm bảo hệ số trượt tốt nhất tránh bó cứng bánh xe

Hình 1.28 Sơ đồ nguyên lý ABS điều khiển điện tử và dẫn động khí nén

1- Bầu phanh; 2- Đường dẫn khí; 3- Mođun chấp hành; 4- Bình chứa khí; 5- Tổng van phanh; 6- Bàn đạp; 7- Nối với khí quyển; 8- Khối điều khiển điện tử; 9-