Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô kia quoris

Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô kia quoris Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô kia quoris Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô kia quoris Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô kia quoris Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô kia quoris Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô kia quoris

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

ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM

HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ KIA QUORIS

Người hướng dẫn: TS LÊ VĂN TỤY Sinh viên thực hiện: HỒ ĐĂNG PHƯƠNG

Số thẻ sinh viên: 103140106

Lớp: 14C4B

Đà Nẵng, 12/2019

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Hồ Đăng Phương

3 Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia

Quoris

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

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 2đ)

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 Lê Văn Tụy

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

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 PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Hồ Đăng Phương

3 Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia

Quoris

4 Người phản biện: Bùi Văn Ga Học hàm/ học vị: GS.TSKH

II 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 kiệm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô KIA

QUORIS Sinh viên thực hiện: Hồ Đăng Phương

Số thẻ sinh viên: 103140106 Lớp: 14C4B

Đề tài đồ án tốt nghiệp được chia làm 5 phần với nội dung được trình bày như sau:

Phần 1: Tổng quan về hệ thống phanh trên Nội dung của phần này chủ yếu khái quát về công dụng, yêu cầu và phân loại một số các hệ thống phanh phổ biến được sử dụng trên ô tô Bên cạnh đó nêu rõ lên kết cấu của cơ cấu phanh thông dụng (Trống- guốc và đĩa) và dẫn động phanh trên các loại xe ô tô hiện nay

Phần 2: Giới thiệu tổng thể về ô tô Kia Quoris Nội dung phần này đi vào tìm hiểu về xe được khảo sát Sử dụng các tài liệu tham khảo với mục đích tìm ra được các thông số kỹ thuật của xe Kia Quoris Làm cơ sở cho công việc kiểm nghiệm ở các phần sau Ngoài ra giới thiệu một số các hệ thống khác trên xe

Phần 3: Khảo sát về hệ thống phanh trên ô tô Kia Quoris Nội dung tìm hiểu sâu hơn đối với xe khảo sát Trong phần này phân tích kĩ kết cấu các thành phần chính (cơ cấu phanh trước và sau, xi lanh chính, bộ trợ lực chân không, ) Đồng thời làm rõ nguyên lí làm việc các chi tiết bộ phận trong hệ thống phanh xe khảo sát Đặc biệt là hai hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS và bộ phân phối lực phanh điện tử EBD

Phần 4: Tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Quoris Phần này là quan trọng nhất trong nội dung đề tài khảo sát Trên cơ sở lí thuyết được trang bị ở các phần trước Phần này đi tìm lại các thông số làm việc của hệ thống phanh trên nền tảng các số liệu của xe được nêu ở phần 3 (áp suất phanh p1,p2, các chỉ tiêu phanh, lực tác dụng lên bàn đạp,…) Xây dựng các đồ thị thể hiện rõ hoạt động của hệ thống phanh trên xe Từ đó so sánh với các đặc tính cũng như thông số tiêu chuẩn theo quy định của nhà nước và đưa ra kết luận chính xác

Phần 5: Kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa hư hỏng hệ thống phanh ô tô Kia Quoris Nội dung phần này tập trung tìm hiều chẩn đoán các hư hỏng thường xảy ra trên xe khảo sát Để từ đó tiến hành công tác bão dưỡng cần thiết đối với xe khảo sát, cũng như các dòng xe khác Áp dụng các trang thiết bị để phục vụ công tác chẩn đoán nhanh chóng Kiểm tra các bộ phận của hệ thống phanh ABS trên xe Nội dung đề tài không chỉ giới hạn đối với xe Kia Quoris nói riêng mà còn có thể áp dụng trên các dòng xe khác và làm rõ vai trò của công tác kiểm nghiệm xe ô tô

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Hồ Đăng Phương Số thẻ sinh viên: 103140106

Lớp: 14C4B Khoa: Cơ Khí Giao Thông Ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí

1 Tên đề tài đồ án: KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG

PHANH TRÊN Ô TÔ KIA QUORIS

2 Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thựchiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Các thông số xe Kia Quoris

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

-Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh

-Chương 2: Giới thiệu tổng thể về xe ô tô Kia Quoris

-Chương 3: Khảo sát về hệ thống phanh trên xe ô tô Quoris

-Chương 4: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe ô tô Kia Quoris

-Chương 5: Các hư hỏng và biện pháp khắc phục của hệ thống phanh Kia Quoris

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

- Bản vẽ tổng thể xe Kia QUORIS 1 A3

- Bản vẽ sơ đồ các loại dẫn động hệ thống phanh 1 A3

- Bản vẽ sơ đồ các loại cơ cấu phanh 1 A3

- Bản vẽ sơ đồ dẫn động hệ thống phanh xe Kia QUORIS 1 A3

- Bản vẽ kết cấu cơ cấu phanh trước 1 A3

- Bản vẽ kết cấu cơ cấu phanh sau 1 A3

- Bản vẽ kết cấu bầu trợ lực chân không & xy lanh chính 1 A3

- Sơ đồ các trạng thái phanh của hệ thống phanh ABS xe QUORIS 4 A3

- Đặc tính phanh của xe khảo sát 1 A3

6 Họ tên người hướng dẫn: Lê Văn Tụy

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 18/09/2019

iii

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do đó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường,… trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hang đầu Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt: chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc

có thể xảy ra

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN

KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ KIA QUORIS"

Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Em rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài

được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Tụy cùng các thầy cô giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Đà nẵng, ngày…tháng…năm 2019

Sinh viên thực hiện

HỒ ĐĂNG PHƯƠNG

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là phần nghiên cứu và thể hiện đồ án tốt nghiệp của riêng

tôi Các số liệu sử dụng phân tích trong đồ án có nguồn gốc rõ ràng và được công

bố theo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu do tôi tự tìm hiểu và phân tích một cách trung thực, khách quan, phù hợp với thực tiễn của Việt Nam Các kết quả này chưa được công bố trong bất cứ nghiên cứu nào khác Những số liệu trong các bảng biểu, công thức phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được thu thập từ các nguồn được trích dẫn rõ ràng trong phần tài liệu tham khảo Ngoài ra trong đồ án còn có trích dẫn các tiêu chuẩn quy định của nước ta đều được nêu và chú thích rõ ràng về nguồn gốc

Nếu có phát hiện bất kỳ sự gian lận nào tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung đồ án tốt nghiệp của mình và chịu mọi kỷ luật của khoa và nhà trường đề

ra

Sinh viên thực hiện

Hồ Đăng Phương

MỤC LỤC

TÓM TẮT i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

LỜI NÓI ĐẦU iii

CAM ĐOAN iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ vii

MỞ ĐẦU………… ix

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Công dụng hệ thống phanh 1

1.2 Yêu cầu hệ thống phanh 1

1.3 Phân loại hệ thống phanh 4

1.3.1 Phân loại theo kết cấu của các cơ cấu phanh 4

1.3.1.1 Cơ cấu phanh trống guốc 4

1.3.1.2 Cơ cấu phanh đĩa 8

1.3.2 Phân loại theo hình thức dẫn động phanh 11

1.3.2.1 Dẫn động cơ khí 11

1.3.2.2 Dẫn động thủy lực 11

1.3.2.3 Dẫn động phanh bằng khí nén 18

1.4 Sơ lược hệ thống phanh ABS 20

1.4.1 Chức năng nhiệm vụ 20

1.4.2 Phân loại ABS 22

1.4.3 Nguyên lý làm việc 24

Chương 2 GIỚI THIỆU TỔNG THỂ VỀ XE Ô TÔ KIA QUORIS 27

2.1 Các thông số kỹ thuật chính 28

2.2 Một số hệ thống chính 29

2.2.1 Hộp số tự động 29

2.2.2 Hệ thống treo 30

2.2.3 Hệ thống lái 31

2.2.4 Hệ thống phanh 31

Chương 3 KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH XE KIA QUORIS 2016 32

3.1 Hệ thống phanh trên xe Kia Quoris 2016 32

3.1.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống ABS 32

3.1.2 Nguyên lý làm việc 32

3.2 Kết cấu và các bộ phận chính 37

3.2.1 Cơ cấu phanh 37

3.2.1.1 Cơ cấu phanh trước 37

3.2.1.2 Cơ cấu phanh sau: 38

3.2.2 Xy lanh chính 39

2.2.3 Trợ lực phanh 40

3.2.4 Khối điều khiển điện tử hệ thống ACM ( ABS Control Module) 43

3.2.4.1 Khối điều khiển điện tử AU( ABS Unint) 44

3.2.4.2 Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit) 45

3.2.4.3 Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD) 46

3.2.5 Các cảm biến 47

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE Ô TÔ KIA QUORIS 2016 48

4.1 Mục đích yêu cầu của việc kiểm nghiệm hệ thống phanh ABS 48

4.1.1 Mục đích 48

4.1.1.Yêu cầu 48

4.2 Mô men phanh của mỗi bánh xe khi phanh ở cầu trước và cầu sau 49

4.2.1 Xác định mô men phanh trước và sau theo hệ số bám φ 49

4.2.2 Xác định quan hệ mô mem phanh yêu cầu trước/sau theo hệ số bám φ 54

4.3 Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra (theo áp suất p) 55

4.3.1 Đối với cơ cấu phanh trước 55

3.4.2 Đối với cơ cấu phanh sau 57

4.3.3 Quan hệ áp suất phanh trước và sau 59

4.4 Lực tác dụng lên bàn đạp phanh 61

4.4.1 Hệ số bám lớn nhất khi phanh 61

4.4.2 Áp suất phanh lớn nhất khi phanh 62

4.4.3 Lực lớn nhất tác dụng lên bàn đạp 62

4.5 Tính toán các chỉ tiêu phanh 66

4.5.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 66

4.5.2 Thời gian phanh 67

4.5.3 Quãng đường phanh 68

CHƯƠNG 5 CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE KIA QUORIS 69

5.1 Những công việc bảo dưỡng cần thiết: 70

5.2 Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, bộ phận cma hính: 70

5.3.Kiểm tra hệ thống ABS 72

5.4.Kiểm tra hệ thống chuẩn đoán 73

5.5 Kiểm tra bộ phận chấp hành 77

5.6 Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe 79

KẾT LUẬN 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cơ cấu phanh trống loại 1

Hình 1.2 Cơ cấu phanh trống guốc loại 2

Hình 1.3 Cơ cấu phanh trống guốc loại 3 (loại cường hóa)

Hình 1.4 Cơ cấu phanh trống guốc loại 4 (loại cam ép)

Hình 1.5 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp cố định

Hình 1.6 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tuỳ động - xi lanh cố định

Hình 1.7 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tuỳ động - xylanh bố trí trên má kẹp Hình 1.8 Các sơ đồ dẫn động phanh thủy lực

Hình 1.9 Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp

Hình 1.10 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không

Hình 1.11 Dẫn động thuỷ lực trợ lực khí nén

Hình 1.12 Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực

Hình 1.13 Dẫn động phanh bằng thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng

Hình 1.14 Sơ đồ dẫn động phanh khí nén

Hình 1.15 Sự thay đổi hệ số bám dọc và ngang theo độ trượt tương đối của bánh Hình 1.16 Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong

Hình 1.17 Các phương pháp điều chỉnh áp suất phanh

Hình 1.18 Sơ đồ tổng quát của một hệ thống chống hãm cứng bánh xe

Hình 1.19 Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh

Hình 1.20 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động

Hình 2.1 Hình ảnh tổng thể xe

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên một số xe điển hình

Hình 3.2 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh ABS

Hình 3.3 Giai đọan phanh ở chế độ bình thường không có ABS

Hình 3.4 Giai đoạn giảm áp suất

Hình 3.5 Giai đoạn giữ áp suất

Hình 3.6 Giai đoạn tăng áp suất

Hình 3.7 Kết cấu phanh phanh trươc sử dụng trên xe Kia Kia Quoris

Hình 3.8 Kết cấu phanh sau xử dụng trên xe Kia Quoris

Hình 3.9 Kết cấu xy lanh chính

Hình 3.10 Bầu trợ lực

Hình 3.11 Cảm biến tốc độ bánh xe trước

Hình 4.1 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn mô men phanh trước và sau theo hệ số bám φ

Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn quan hệ mô men phanh yêu cầu trước/sau theo hệ số bám

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

Hình 4.5 Sơ đồ để tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát

Hình 4.6 Đồ thị mô mem phanh do các cơ cấu phanh sinh ra theo áp suất p

Hình 4.7 Đồ thị giá trị áp suất phanh bánh xe trước/sau theo hệ số bám

Hình 4.8 Quan hệ áp suất phanh trước p theo áp suất phanh dòng sau p’

Hình 4.9 Giản đồ phanh

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật chính của Kia Kia Quoris

Bảng 2.2 Bảng giới thiệu các trang thiết bị hệ thống của xe Kia Quoris

Bảng 4.1 Các thông số cần thiết dùng để tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh Bảng 4.2 Bảng tính Mô mem phanh trước và sau theo hệ số bám φ

Bảng 4.3 Mô men do cơ cấu phanh trước sinh ra

Bảng 4.4 Mô mem phanh do cơ cấu sau sinh ra

Bảng 4.5 Bảng tính giá trị áp suất phanh bánh xe trước/sau theo hệ số bám

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

ABS: hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System-ABS)

ACM: Khối điều khiển điện tử hệ thống ACM ( ABS Control Module)

AU: Khối điều khiển điện tử AU( ABS Unint)

ECU: Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit)

EBD: Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD

SST: Thiết bị chẩn đoán sst09843-18020

MỞ ĐẦU

Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và vận chuyển hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển Ở nước ta, số người sử dụng ô tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, giao thông vận tải, cho nên mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao dẫn đến tai nạn giao thông ngày càng nhiều Do đó để đảm bảo tính an toàn vấn đề tai nạn giao thông là một trong những hướng giải quyết cần thiết nhất, luôn được quan tâm của các nhà thiết kế và chế tạo ôtô mà hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng

Phanh sử dụng ABS là công nghệ bổ sung cho hệ thống phanh hữu dụng nhất của ngành công nghiệp ôtô thời gian gần đây Vai trò chủ yếu của ABS là giúp tài

xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanh gấp, giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ điểu khiển quá trình phanh một cách tối ưu

Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn

về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ

Ðối với sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu về

hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn Ðó là lý do em chọn đề tài “KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNH PHANH TRÊN Ô TÔ KIA QUORIS” Ðể giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo

an toàn chuyển động và tăng hiệu quả chuyển động của ô tô

Với những kiến thức đã học qua các môn học trong chương trình đào tạo dưới nền tản kiến thức của các môn học sử dụng phương pháp tính toán lập bản đánh giá quan hệ để kiểm nghiệm khả năng làm việc của hệ thống

1 Mục đích đề tài

-Thấy rõ vai trò quan trọng của hệ thống phanh

- Nắm rõ hơn về kết cấu các ưu, nhược điểm của hệ thống phanh

-Tìm hiểu được các tính năng hoạt động của toàn bộ hẹ thống và các chi tiết của hệ thống phanh

-Tìm ra những hư hỏng thường gặp trên hệ thống phanh, để từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục, sửa chữa, năng cao tính kinh tế và tiện nghi sử dụng cũng như độ

an toàn khi làm việc của hệ thống phanh Từ đó giúp ta sử dụng hợp lý hơn, đồng thời đánh giá được tình trạng và khả năng làm việc của hệ thống phanh

2 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

-Giúp cho sinh viên củng cố và bổ sung kiến thức trong việc tiếp cận các loại hệ

thống phanh trên xe oto

-Giúp cho sinh viên nắm vững và hiểu rõ nguyên lý hoạt động của các loại hệ thống

phanh trên oto nói chung và hệ thống phanh trên KIA QUORIS nói riêng

- Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm lại hệ thống phanh trên KIA QUORIS giúp

chúng ta biết được tính an toàn của xe khi vào phanh và của hệ thống phanh đang được gắn trên xe

- Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ trên

các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang

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

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

- Nhờ đó ô tô mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển của nó

1.2 Yêu cầu hệ thống phanh

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 đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô 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 dịnh 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 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 dự trữ: dùng phanh ô tô khi phanh chính hỏng

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

đòn nên còn được gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần: trên các ô tô 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 không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc

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

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

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 qui 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…

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 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 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 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 cảu ô tô khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau:

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

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

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

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

1.3 Phân loại hệ thống phanh

- Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh: phanh bánh xe và phanh truyền lực

- Theo kết cấu của cơ cấu phanh gồm có:

+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh dải

+ Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

+ Hệ thống phanh chính (phanh chân)

- Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh, chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS)

1.3.1 Phân loại theo kết cấu của các cơ cấu phanh

1.3.1.1 Cơ cấu phanh trống guốc

a Cơ cấu phanh trống guốc loại 1 (loại trống guốc có cơ cấu ép bằng xy lanh kép

và có hai điểm tựa cố định của guốc được bố trí cùng phía):

Hình 1.1 Cơ cấu phanh trống loại 1

1-Má phanh; 2- Guốc phanh: 3- Lò xo xylanh ép 4- Xylanh ép; 5 Lò xo hồi vị guốc phanh; 6- Chốt cố định

- Hai guốc của cơ cấu phanh có điểm tựa tâm quay cố định của guốc được bố trí về cùng một phía đối với cơ cấu phanh

- Hai guốc sử dụng chung một cơ cấu ép là xy lanh kép (một xy lanh với hai piston thường có cùng đường kính nhưng chiều tác dụng là trái chiều nhau), nên mô-men ma sát do hai guốc tạo ra cho tang trống là khác nhau do tính chất tách/siết mặc dầu lực ép do xy lanh kép tạo ra là giống nhau hoàn toàn

b Cơ cấu phanh trống guốc loại 2 (loại trống guốc có cơ cấu ép bằng xy lanh đơn và có hai điểm tựa cố định của tâm quay guốc được bố trí khác nhau):

Hình 1.2 Cơ cấu phanh trống guốc loại 2

1-Má phanh; 2- Guốc phanh: 3- xylanh ép 4- piton ép; 5 Lò xo hồi vị piton ép;

6- Lò xo hồi vị guốc phanh; 7- Chốt cố định

- Cơ cấu phanh này có moment ma sát sinh ra ở các guốc phanh là bằng nhau Trị số moment không thay đổi khi xe chuyển động lùi, cơ cấu phanh này có cường

độ ma sát ở các tấm ma sát là như nhau và được gọi là cơ cấu phanh cân bằng, kết cấu cụ thể loại cơ cấu này là do profin của cam ép đối xứng nên các guốc phanh có dịch chuyển góc như nhau

- Để điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh có bố trí cơ cấu trục vít, bánh vít nhằm thay đổi vị trí của cam ép và chốt lệch tâm ở điểm dặt cố định

c Cơ cấu phanh trống guốc loại 3 – cường hóa (loại trống guốc có cơ cấu ép bằng xylanh kép và thanh cường hóa):

Hình 1.3 Cơ cấu phanh trống guốc loại 3 (loại cường hóa)

1- Má phanh; 2- Guốc phanh; 3- Lò xo hồi vị piston; 4- piton ép 5- Chốt tì guốc phanh; 6- Lò xo hồi vị guốc; 7 Chốt cố định; 8- Thanh cường hóa tùy động

Cơ cấu phanh loại 3 này có các đặc điểm như sau:

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

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

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

Do tính chất của thanh cường hóa song song với phương lực ép P nên các lực tác dụng lên các guốc là cùng song song nhau

d Cơ cấu phanh trống guốc loại 4 (loại trống guốc với cam ép):

Hình 1.4 Cơ cấu phanh trống guốc loại 4 (loại cam ép)

1- Má phanh; 2- Guốc phanh; 3- Cam ép; 4- Lò xo hồi vị guốc phanh;

5- Chốt cố định Hai guốc sử dụng chung một cam ép cùng kiểu và hành trình nâng để tạo lực ép cho hai guốc

1.3.1.2 Cơ cấu phanh 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

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 điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn

Hình 1.5 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 kiểu lắp má kẹp cố định có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động

Má kẹp có thể làm tách rời hay liền với xi lanh bánh xe và trượt trên các chốt dẫn hướng cố định Kết cấu như vậy có độ cứng vững thấp Khi các chốt dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu qủa phanh giảm

và gây rung động Tuy vậy nó chỉ có một xi lanh thủy 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 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 các bánh xe dẫn hướng

Hình 1.6 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 1.7 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tuỳ động - xylanh bố trí trên má kẹp

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

- Ưu điểm so với cơ cấu phanh trống - guốc:

+ 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, nhất là đối với loại đĩa quay

- 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

1.3.2 Phân loại theo hình thức dẫn động phanh

- Khó đảm bạo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu

Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không được sử dụng ở hệ thông phanh chính mà chỉ được sử dụng ở hệ thống phanh dừng

Ưu điểm : + Độ tin cậy làm việc cao

+ Độ cứng vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài Nhược điểm : + Hiệu suất truyền lực không cao

+ Thời gian phanh lớn

1.3.2.2 Dẫn động thủy lực

a Các sơ đồ dẫn phân dòng

Hình 1.8 Các sơ đồ dẫn động phanh thủy lực

1- Xylanh công tác bánh trước; 2- Xylanh chính; 3- Xylanh công tác bánh sau

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 1.8

Thường sử dụng nhất là sơ đồ phân dòng theo các cầu (Hình 1.8a) 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 Điều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái

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 mô men 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 1,2s;

- 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

b Ưu nhược điểm của dẫn động thủy lực

Ưu điểm:

- 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

Nhược điểm:

- 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

c Các loại dẫn động phanh dầu:

- Dẫn động tác dụng trực tiếp: Cơ cấu được điều khiển trực tiếp bằng lực tác

dụng của người lái

- 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

- 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

áp suất trong khoang B cũng tăng theo Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống dẫn

2 và 8 đi đến các bánh xe 1 và 7 để thực hiện quá trình phanh

Hình 1.10 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không 1- Xylanh chính; 2- Piston; 3- Bình dầu phụ; 4- Bầu trợ lực;5- Màng cao su; 6- Màng cao su ở cơ cấu tỷ lệ; 7- Van không khí; 8- Phần tử lọc; 9- Bàn đạp; 11- Van chân không; 12- Đường ống nạp;13-Van một chiều; 14,15- Đường dầu đi đến các

cơ cấu phanh trước/sau

Trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trong đường nạp động cơ để tạo lực phụ, tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái Vì vậy để đảm bảo đủ hiệu quả trợ lực, kích thước các bộ trợ lực chân không thường phải lớn

và thích hợp với các xe có động cơ xăng cao tao tốc

Đối với động cơ diesel, độ chân không cần được tạo ta bởi các bơm nên kết cấu phức tạp hơn

Hiện nay, bộ trợ lực chân không có nhiều dạng và sơ đồ kết cấu khác nhau Tuy vậy, tất cả chúng đều có chung một nguyên lý làm việc và luôn luôn phải có ba phần tử kết cấu chính là:

- Buồng hay xi lanh sinh lực để tạo lực tác dụng lên dẫn động

- Cơ cấu tỷ lệ: để đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuận giữa lực tác dngj lên bàn đạp, hành trình bàn đạp và lực phanh

- Các van chân không và không khí

Tùy thuộc vào cách bố trí và lắp đặt cơ cấu tỷ lệ, buồng sinh lực và xylanh chính, các bộ trợ lực chân không có thể chia ra làm ba nhóm chính:

- Nhóm 1: các bộ trợ lực mà cơ cấu tỷ lệ có dạng đòn và không có liên hệ trực tiếp với hệ thống thủy lực của dẫn động phanh

- Nhóm 2: các bộ trợ lực có buồng sinh lực, cơ cấu tỷ lệ và xylanh chính bố trí riêng rẽ

- Nhóm 3: các bộ trợ lực có buồng sinh lực, cơ cấu tỷ lệ và xylanh chính bố trí đồng trục chung trong một kết cấu

Các bộ trợ lực loại 3 được đặt phổ biến trên các ô tô du lịch hiện nay, do các bộ phận được bố trí chung thành một khối nên kết cấu đơn giản và gọn

Nguyên lý làm việc của sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lục chân không loại 3:

Khi nhả phanh: van chân không 11 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B

qua van này và có cùng áp suất chân không

Khi phanh: người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần dịch chuyển sang phải làm van chân không 11 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí

7 mở ra cho không khí qua phần tử lọc 8 đi vào khoang A Độ chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và 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 xi lanh chính 1, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 14 và 15) đi đến các xi lanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Khi lực tác dụng lên màng cao su 5 tăng thì biến dạng của màng cao su của cơ cấu tỷ lệ 6 cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần đẩy làm cho van không khí 7 đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi tức lực trợ lực không đổi Muốn tăng lực phanh người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần đẩy lại dịch chuyển sang trái làm van không khí 7 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A Độ chênh áp tăng lên, màng cao su 6 biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần đẩy, van không khí lại 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 hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị lớn nhất

Hình 1.11 Dẫn động thuỷ lực trợ lực khí nén

1-Bàn đạp; 2-Tay đòn; 3-Cụm van phân phối khí nén; 4-Bình chứa khí Xylanh lực; 6-Xylanh chính; 7-Đường dầu phanh trước; 8-Xylanh phanh trước;

nén;5-9-Đường dầu phanh sau

Nguyên lý làm việc của sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực khí nén:

Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2 lực sẽ truyền đồng thời lên các cần của xi

lanh chính 6 và của cụm van 3 Van 3 dịch chuyển: mở đường nối khoang A của xi lanh lực với bình chứa khí nén 4 Khí nén từ 4 sẽ đi vào khoang A tác dụng lên piston của xi lanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xi lanh chính 6 dịch chuyển - đưa dầu đến các xi lanh bánh xe Khi đi vào khoang A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịch chuyển lùi sang trái Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa 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 12 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh

Hình 1.12 Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực

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 hoạt động của sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực:

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 xi lanh trợ lực 6 mở ra

cho chất lỏng đi vào ép piston của xi lanh lực đẩy piston của xi lanh chính dịch

chuyển, ép dầu đến các xi 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

Hình 1.13 Dẫn động phanh bằng thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng 1-Bàn đạp; 2-Xylanh chính; 3,4-Các van phanh; 5,6-Xylanh bánh xe; 7,9- Bộ tích năng; 8- Bộ điều chỉnh tự động áp suất kiểu role; 10- Van an toàn; 11- Bơm Nguyên lý hoạt động dẫn động phanh bằng thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng:

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 xi lanh bánh xe 5 và 6 Lực đạp càng lớn,

áp suất trong các xi lanh 5 và 6 càng cao Bộ điều chỉnh tự động áp suất kiểu rơ le 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

1.3.2.3 Dẫn động phanh bằng khí nén

Hệ thống phanh khí nén sử dụng năng lượng của khí nén để tiến hành phanh, người điều khiển không cần mất nhiều lực để tác động phanh mà chỉ cần đủ lực thắng lò xo ở tổng van khí nén để điều khiển cung cấp khí nén hoặc làm thoát khí nén ở các bộ phận làm việc Nhờ thế mà phanh khi điều khiển sẽ nhẹ hơn Phanh khí nén thường được sử dụng trên ôtô có tải trọng trung bình và lớn

Hình 1.14 Sơ đồ dẫn động phanh khí nén 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; 7A-Bầu phanh sau;

7B- Van điều tốc; 8-Tổng van phân phối; 9-Bầu phanh trước

Ưu điểm:

- 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

Nhược điểm:

- 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 và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

1.4 Sơ lược hệ thống phanh ABS

1.4.1 Chức năng nhiệm vụ

Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn động phanh các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:

- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám

và tránh quay xe khi phanh)

- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước >> trước (để đảm bảo điều kiện ổn định) Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an toàn nhất, vì:

)%

30 15 (

% 100

r b - Bán kính lăn của bánh xe

- Còn ôtô, khi phanh với tốc độ 180km/h trên đường khô, bề mặt lốp có thể bị mòn vẹt đi một lớp dày tới 6mm

- Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp nhận lực ngang,

và không thể thực hiện quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng

để tránh chướng ngại vật, đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp Do đó

dễ gây ra những tai nạn nguy hiểm khi phanh

Hình 1.15 Sự thay đổi hệ số bám dọc và ngang theo độ trượt tương đối của bánh xe

Vì thế để đảm bảo đồng thời hiệu quả phanh và tính ổn định cao Ngoài ra còn giảm mòn và nâng cao tuổi thọ cho lốp, cần tiến hành quá trình phanh ở giới hạn bắt đầu hãm các bánh xe, nghĩa là đảm bảo sao cho các bánh xe trong quá trình phanh không bị trượt lê hoàn toàn mà chỉ trượt cục bộ trong giới hạn λ=( 15÷30)% Đó chính là chức năng và nhiệm vụ của hệ thống chống hãm cứng bánh xe

Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt, cần phải điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh khác như:

- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh

- Theo độ trượt cho trước

- Theo tỷ số vận tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó

Như vậy hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong các hệ thống an toàn chủ động của một ôtô hiện đại Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu

Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe đã đuợc nghiên cứu nhiều ở Đức ngay

từ những năm đầu thế kỷ XX Tiếng Đức lúc đó gọi là AntiBlockier System và viết

tắt là A.B.S, sau này tiếng Anh gọi là Antilock Braking System cũng viết tắt là A.B.S hay ABS

Hình 1.16 Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong

1.4.2 Phân loại ABS

Mặc dù có chung một nguyên lý làm việc, nhưng các ABS có thể được thiết kế theo nhiều sơ đồ kết cấu và biện pháp điều chỉnh áp suất khác nhau Hệ thống ABS được phân loại theo các phương pháp sau:

- Theo phương pháp điều khiển, ABS có thể chia thành hai nhóm lớn: điều khiển bằng cơ khí và điều khiển điện tử

- Theo phương pháp điểu chỉnh áp suất phanh:

+ Dùng bình tích năng và bơm hồi ( Hình 1.23a)

+ Dùng van xả dầu về bình chứa ( Hình 1.23b)

+ Dùng piston đối áp ( Hình 1.23c)

Hình 1.17 Các phương pháp điều chỉnh áp suất phanh

a- Dùng bơm hồi dầu; b- Xả dầu về đường hồi; c-Dùng piston đối áp

1- Bơm dầu; 2- Bình tích năng; 3- Xi lanh chính; 4- Van nạp; 5- Van xả; 6- Cơ cấu phanh; 7- Đường hồi dầu; 8- Van điện từ chính

- Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiển điện tử chia ra:

•Loại dùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cổ điển (còn gọi là loại không tích hợp)

•Loại bán tích hợp

•Loại tích hơp

- Ngoài ra các ABS còn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng dẫn động điều khiển riêng rẽ

1.4.3 Nguyên lý làm việc

Hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS) thực chất là một bộ điều chỉnh lực phanh có mạch liên hệ ngược Sơ đồ khối điển hình của một ABS có dạng như trên hình vẽ 3-3 dưới đây, gồm:

- Bộ phận cảm biến 1, bộ phận điều khiển 2, bộ phận chấp hành hay cơ cấu thực hiện 3 và nguồn năng lượng 4

- Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi của các thông số được chọn để điều khiển (thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh xe hoặc giá trị độ trượt) và truyền tín hiệu đến bộ điều khiển 2 Bộ phận 2 sẽ xử lý tín hiệu và truyền lệnh đến cơ cấu thực hiện 3 để tiến hành giảm hoặc tăng áp suất trong dẫn động phanh

- Chất lỏng được truyền từ xylanh chính (hay tổng van khí nén) 5 qua 3 đến các xylanh bánh xe (hay bầu phanh) 6 để ép guốc phanh và thực hiện quá trình phanh

Hình 1.18 Sơ đồ tổng quát của một hệ thống chống hãm cứng bánh xe

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

Để hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe, ta khảo sát quá trình phanh xe như trên hình 1.18

Hình 1.19 Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh Nếu bỏ qua mômen cản lăn rất nhỏ và để đơn giản coi Zbx = const, thì phương trình cân bằng mô men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh, có dạng:

0)( =

−

−

t

b b p

d

d J M



Ở đây: Mp - Mô men phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh

Mφ - Mô men bám của bánh xe với đường

Jb - Mô men quán tính của bánh xe

b - Tốc độ góc của bánh xe

Từ đó ta có gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh:

b p

t

b b

J

M M d

d ( )

 = = −

Trên hình 1.19 là đồ thị biểu diễn quá trình thay đổi áp suất trong dẫn động và gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh có ABS theo thời gian

Hình 1.20 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động a) và gia tốc chậm dần của bánh xe b) khi phanh có ABS Hình 1.21 a cho thấy, quá trình phanh với ABS nói chung có 3 giai đoạn (3pha): tăng áp suất(1 >2), giảm áp suất (2 >4) và duy trì (giữ) áp suất (4 >5) ABS làm việc với 3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha Một số ABS có thể không

có pha duy trì áp suất- gọi là ABS 2 pha

Với các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay, hệ số trượt thay đổi trong khoảng λ1 ÷ λ2 = (15 ÷ 30)% Tần số thay đổi áp suất trong dẫn động khí nén

khoảng (3 ÷ 8) Hz còn trong dẫn động thủy lực đến 20Hz

Để thấy rõ vai trò của ABS có thể tham khảo số liệu trong bảng 1.1 nhận được khi thử nghiệm xe du lịch trong hai trường hợp có và không có ABS và đồ thị quá trình phanh trên hình 1.20