Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe ô tô 5 chỗ dựa trên xe Toyota Vios G 2017

Phanh ô tô là một bộ phận quan trọng bậc nhất trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao. Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm: bền vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của xe, điều chỉnh lực phanh được...để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành. Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp này em được giao nhiệm vụ: “ Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe ô tô 5 chỗ dựa trên xe Toyota Vios G 2017 ”. Em đã tập trung nghiên cứu, tính toán để đảm bảo sao cho phanh hoạt động hiệu quả nhất, dễ dàng điều khiển nhất đối với người điều khiển xe. Ngoài ra em còn khảo sát hệ thống ABS hoạt động trên xe. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ts. Trịnh Minh Hoàng đã hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này trong suốt thời gian qua. Trong quá trình thực hiện đồ án sẽ không tránh khỏi những sai sót, em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy để có thể hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn.

Lời nói đầu 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 5

1.1 Công dụng 5

1.2 Yêu cầu 5

1.3 Phân loại 7

1.3.1 Cơ cấu phanh tang trống (phanh guốc): 8

1.3.2 Cơ cấu phanh đĩa: 13

1.4 Dẫn động phanh: 15

1.4.1 Dẫn động thủy lực: 15

1.4.1.1 Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp: 17

1.4.1.3 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén: 19

1.4.1.4 Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm: 20

1.4.2 Dẫn động khí nén: 21

1.5 Phanh tay và phanh phụ: 22

1.5.1 Phanh tay: 22

1.5.1.1 Phanh trên trục truyền: 22

1.5.1.2 Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau 23

1.5.2 Phanh phụ: 24

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE VIOS 25

G 2017 25

2.1 Thông số kỹ thuật trên xe: 25

2.2 Động cơ lắp trên Toyota Vios G 2017: 25

2.3 Hệ thống truyền lực trên Toyota Vios G 2017: 26

2.4 Hệ thống treo: 27

2.5 Hệ thống lái: 28

CHƯƠNG 3: CHỌN LOẠI VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH 30

3.1 Chọn loại dẫn động phanh: 30

3.1.1 Dẫn động thủy lực: 30

3.1.2 Dẫn động khí nén: 30

3.2 Chọn loại dẫn động phanh: 31

3.3 Chọn cơ cấu phanh: 33

3.3.1 Cơ cấu phanh trước: 34

3.3.2 Cơ cấu phanh sau: 35

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH ĐÃ CHỌN 38

4.1 Tính toán momen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh: 38

4.2 Hệ số phân bố lực phanh lên các trục của bánh xe: 41

4.3 Mômen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu 41

4.4 Tính toán xác định bề rộng má phanh 43

4.5 Tính toán kiểm tra công trượt riêng và nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh: 45

4.5.1 Tính toán kiểm tra công trượt riêng: 45

4.5.2 Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 47

4.6 Hành trình dịch chuyển đầu pittong xy-lanh công tác của cơ cấu ép 47

4.7 Đường kính xy-lanh chính và xy-lanh công tác 48

4.7.1 Đường kính xy-lanh công tác 48

4.7.2 Đường kính xy-lanh chính 48

4.8 Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh 49

4.9 Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh 50

4.10 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa có trợ lực 51

4.11.Lưc cần thiết tác dụng lên bàn đạp khi có trợ lực 51

4.12 Đường kính xy- lanh của bầu trợ lực 52

4.13 Tính toán các chỉ tiêu phanh 53

4.13.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 54

4.13.2 Thời gian phanh 54

4.13.3 Quãng đường phanh 55

CHƯƠNG 5 HỆ THỐNG ABS SỬ DỤNG TRÊN ÔTÔ 57

5.1 Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống ABS 57

5.2 Nguyên lý làm việc 59

5.3 Hệ thống ABS được sử dụng trên xe thiết kế 64

5.3.1 Một số bộ phận chính 64

5.3.1.1 Các cảm biến 64

5.3.1.2 Khối điều khiển điện tử ECU 66

5.3.1.3 Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit) 67

5.3.1.4 Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD) 68

5.3.2 Nguyên lí làm việc của hệ thống ABS sử dụng trên xe 69

5.3.2.1 Khi không phanh 69

5.3.2.2 Khi phanh thường (ABS chưa làm việc) 69

5.3.2.3 Khi phanh khẩn cấp (ABS hoạt động) 70

CHƯƠNG 6 NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 73

6.1 Những công việc bảo dưỡng cần thiết 74

6.2 Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, các bộ phận chính 74

6.3 Kiểm tra hệ thống phanh 75

6.3.1 Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng 75

6.3.2 Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

Lời nói đầu

Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân cần chuyên chở khốilượng lớn về hàng hóa và hành khách Nên ô tô trở thành một trong những phương tiệnchủ yếu, phổ biến để chuyên chở hàng hóa và hành khách, được sử dụng rộng rãi trênmọi lĩnh vực đời sống kinh tế, xã hội con người

Song song với việc phát triển ngành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và xe càngtrở nên cần thiết Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như:

cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất.Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọitốc độ nhất là ở tốc độ cao, để nâng cao được năng suất vận chuyển người và hàng hoá làđiều rất cần thiết

Phanh ô tô là một bộ phận quan trọng bậc nhất trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy antoàn

ở tốc độ cao Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm: bền vững, tin cậy, phanh êmdịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của xe, điều chỉnh lực phanh được để tăng tính antoàn cho ô tô khi vận hành

Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp này em được giao nhiệm vụ: “ Tính toán thiết kế hệthống phanh trên xe ô tô 5 chỗ dựa trên xe Toyota Vios G 2017 ” Em đã tập trung nghiêncứu, tính toán để đảm bảo sao cho phanh hoạt động hiệu quả nhất, dễ dàng điều khiểnnhất đối với người điều khiển xe Ngoài ra em còn khảo sát hệ thống ABS hoạt động trênxe

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ts Trịnh Minh Hoàng đã hướng dẫn và giúp đỡ

em hoàn thành đồ án này trong suốt thời gian qua Trong quá trình thực hiện đồ án sẽkhông tránh khỏi những sai sót, em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp củacác thầy để có thể hoàn thiện hơn nữa Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Đoàn Trung Tiến

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH.

Hình 1.1: Hệ thống phanh trên ô tô

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

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

* Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau :

- Làm việc bền vững, tin cậy

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợpnguy hiểm.

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

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

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

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

- Phanh chân và phanh tay hoạt động độc lập và không ảnh hưởng lẫn nhau đểphanh tay đảm bảo chức năng dự phòng

- Không có hiện tượng tự siết phanh

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, dễ dàng điều chỉnh, thay thế

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

sử dụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

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

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

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

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

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

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

tư là phanh chậm dần Phanh chậm dần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô

và máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độcủa ô tô và máy kéo trước khi dừng hẳn

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

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

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

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

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

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

* Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo khi phanh, sự phân

bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau :

- Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặtđường tác dụng lên chúng

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

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

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

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

Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhấtcần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng

1.3 Phân loại

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

 Theo cơ cấu điều khiển phân loại thành:

- Phanh chân điều khiển bằng bàn đạp

- Phanh tay điều khiển bằng cần

 Theo phương pháp dẫn dộng phân loại thành:

- Dẫn động phanh bằng cơ khí, bằng chát lỏng (phanh dầu), bằng khí nén, bằng

điện hay bằng cách kết hợp các phương pháp trên.

- Dẫn động phanh có trợ lực và không có trợ lực

- Dẫn động phanh một dòng và hai dòng

- Dẫn động phanh có điều chỉnh lực phanh ở các cầu xe và dẫn động phanh có

bộ chống bó cứng bánh xe khi phanh (ABS)

 Theo bộ trợ lực phân loại thành:

- Hệ thống phanh có trợ lực

- Hệ thống phanh không có trợ lực

 Theo cơ cấu hãm phanh phân loại thành:

- Phanh guốc (phanh tang trống)

- Phanh đĩa

- Phanh đai (phanh dải)

- Cơ cấu phanh điện từ

 Theo mục đích sử dụng phanh phân loại thành:

- Phanh chính: được dùng chủ yếu khi ô tô đang chuyển động

- Phanh dự trữ: được dùng thay thế tạm thời cho phanh chính

- Phanh đỗ: được dùng khi dừng xe (ô tô đã đứng yên)

- Phanh chậm dần: được dùng khi xe có tải trọng lớn và xuống các dốc dài

1.3.1 Cơ cấu phanh tang trống (phanh guốc):

Hình 1.2: Cơ cấu phanh tang trống

Đây là cơ cấu phanh phổ biến nhất, cấu tạo gồm:

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

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

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

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

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

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

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

hở giữa má phanh và trống phanh

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

Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:

Hình 1.3: sơ đồ các cơ cấu phanh tang trống thông dụng và lực tác dụng.

a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xi lanh thủy lực; c- Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tựdo; d- Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e- Cơ cấu phanh tự cường hóa.Trong đó : P, P1, P2 : Lực xylanh dẫn động guốc phanh

N1, N2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh

fN1, fN2 : Lực ma sát

rt : Bán kính tang trống

Các sơ đồ này khác nhau ở chỗ:

- Dạng và số lượng cơ cấu ép

- Số bậc tự do của các guốc phanh

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

- Hiệu quả làm việc

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

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

- Mức độ phức tạp của kết cấu.

Hiện nay, sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 2.2 a và 2.2b Tức là sơ đồ

với guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt cùng phía và một cơ cấu

ép Sau đó đến các sơ đồ trên hình 2.2c và 2.2d

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

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

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

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

Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 2.2 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giảnhóa nhờ các giả thiết sau:

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

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

Sơ đồ hình 2.2a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng Vì thế độ dịchchuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau Và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc vàmômen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau:

N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 = Mp

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

Sơ đồ trên hình 2.2 dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động của hai guốc bằngnhau P1 = P2 = P Tuy vậy do hiện tượng tự siết nên áp lực N1 > N2 và Mp1 > Mp2 Cũng do

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

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

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

Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ hình 2.2a là 100%thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực hình 2.2b sẽ là 116%

122%, khi có cùng kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh: µ =0,30  0,33

Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh với haixylanh làm việc riêng rẽ Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố trí khác phía,sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (hình 2.2c) Hiệu quả phanh trongtrường hợp này có thể tăng được 1,6 1,8 lần so với cách bố trí bình thường Tuy nhiênkhi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu phanh không có tính thuận nghịch

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

Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng cơcấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 2.2d Các guốc phanh của sơ

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

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

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

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

1.3.2 Cơ cấu phanh đĩa:

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

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

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

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

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

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

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

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

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

Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi động

cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết hợp làmphanh dừng

Trên hình 1.4 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 lanhthủy 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 2.4 ) có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn Tuyvậy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý phanh đĩa.

Hình 1.5 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má

3- Đường dầu; 4- Piston;

5- Thân xi lanh; 6- Má phanh

Hình 1.7 ) 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 máttốt hơn, dầu phanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm việc có thể giảm được 30  50oC Ngoài ra

nó còn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tácdụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứng của các bánh xe dẫn hướng

Hình 1.7 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy

động-xi lanh bố trí trên má kẹp.

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

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

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

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

1.4 Dẫn động phanh:

Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh

Dẫn động phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính : cơ khí, thủy lực và khínén Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất thấp và khóđảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Nên đối với hệ thống phanh làm việc của ô tôđược sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là : thủy lực và khí nén

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

1.4.1 Dẫn động thủy lực:

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải có tảitrọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ trợ lực phanh,xylanh làm việc ở các bánh xe

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là :

- Ðộ nhạy lớn, thời gian tác dụng nhỏ

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫn động chỉ bắtđầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh

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

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

Nhược điểm của dẫn động thủy lực :

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

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

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

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

Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động :

Theo hình thức dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm hai loại :

Truyền động phanh một dòng: Truyền động phanh một dòng được sử dụng rộngrãi trên một số ô tô trước đây vì kết cấu của nó đơn giản

Truyền động phanh nhiều dòng : Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mục đích tăng

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

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

Hiện nay phổ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng trên hình

Hình 1.8 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực

1,2- Các xylanh bánh xe trước, sau;

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

4,5- Bộ phận phân dòng (Xylanh chính)

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

- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng

- Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

- Mức độ phức tạp của dòng dẫn động

Thường sử dụng nhất là sơ đồ hình (1.8a ) sơ đồ phân dòng theo yêu cầu Ðây

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

Khi dùng các sơ đồ hình (1.8 b, c và d ) sơ đồ phân dòng chéo, sơ đồ phân 2 dòngcho cầu trước, 1 dòng cho cầu sau và sơ đồ phân dòng chéo cho cầu sau 2 dòng cho cầutrước thì hiệu quả phanh giảm ít hơn Hiệu quả phanh đảm bảo không thấp hơn 50% khihỏng một dòng nào đó Tuy vậy khi dùng sơ đồ hình (1.8 b và d) lực phanh sẽ không đốixứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng Ðiều này cầnphải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánh tay đòn âm)

Sơ đồ hình 1.8 e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất

Các loại và sơ đồ dẫn động:

Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm 3 loại:

- Dẫn động tác động trực tiếp: Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ bằng lực tácdụng người lái

- Dẫn động tác động 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 cơ cấu phanh là áp lực củachất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực

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

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

6- Xylanh chính

Nguyên lý làm việc :

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

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

Dẫn động tác động gián tiếp có nhược điểm lực điều khiển của lái xe lớn, vì vậyngày nay không sử dụng mà phải dùng loại gián tiếp có trợ lực bằng chân không hoặc khínén để giảm nhẹ lực điều khiển cho lái xe

1.4.1.2 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không:

Trên hình 1.10 là sơ đồ dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không

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

Hình 1.10 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không

1- Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2- Piston xylanh chính;

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

6- Lọc không khí; 7- Bàn đạp; 8- Cần đẩy; 9 Van không khí;

10- Vòng cao su; 11- Màng ( hoặc piston ) trợ lực;

12- Bầu trợ lực chân không; 13- Bình chứa dầu phanh; 14- Xi lanh bánh xe và xi lanh

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

Nguyên lý làm việc :

Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 11 (hoặcmàng) Van chân không , làm nhiệm vụ : Nối thông hai khoang A và B khi nhả phanh vàcắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh Van không khí 9, làm nhiệm vụ : cắt đườngthông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đường thông của khoang A khiđạp phanh Vòng cao su 10 làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ 4 qua van mộtchiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không

Khi nhả phanh : van chân không 5 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B qua vannày và có cùng áp suất chân không

Khi phanh : người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần 8 dịch chuyển sang phải làm van chânkhông 5 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí 9 mở ra chokhông khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A Ðộ 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 mộtlực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xylanh chính 3, ép dầu theo cácống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Khi lực tácdụng lên piston 11 tăng thì biến dạng của vòng cao su 10 cũng tăng theo làm cho piston hơidịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại, giữ cho độ chênh ápkhông đổi, tức là lực trợ lực không đổi Muốn tăng lực phanh, người lái phải tiếp tục đạpmạnh hơn, cần 8 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí 9 mở ra cho không khí đithêm vào khoang A Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su 10 biến dạng nhiều hơn làm pistonhơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại đảm bảo cho độchênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì vankhông khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại

Bộ trợ lực chân không có hiệu quả trợ lực thấp, nên thường được sử dụng trên các

ô tô du lịch và tải nhỏ Với các xe có tải trọng trung bình và lớn phải dùng trợ lực khí nén(hình 2.10)

1.4.1.3 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén:

Hình 1.11: Dẫn động phanh thủy lực trợ lực khí nén

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

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

8- Xylanh bánh xe; 9- Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe;

10- Xylanh bánh xe

Sơ đồ dẫn động trợ lực khí nén biểu diễn trên hình 1.11 Bộ trợ lực khí nén là bộ phậncho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ, thường được lắp song song với xylanh chính,tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái Bộ trợ lực phanh loại khí có hiệu quả trợ lựccao, độ nhạy cao, tạo lực phanh lớn cho nên được dùng nhiều ở ô tô tải

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

Nguyên lý làm việc :

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

1.4.1.4 Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm:

Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm được biểu diễn trên hình 2.11

Bơm thủy lực : Là nguồn cung cấp chất lỏng cao áp cho dẫn động Trong dẫn động phanhchỉ dùng loại bơm thể tích, như : bánh răng, cánh gạt, piston hướng trục Bơm thủy lựccho tăng áp suất làm việc, cho phép tăng độ nhạy, giảm kích thước và khối lượng của hệthống Nhưng đồng thời, yêu cầu về làm kín về chất lượng đường ống cũng cao hơn

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

bộ tích năng có nhiệm vụ: tích trữ năng lượng khi hệ thống không làm việc và giải phóng

nó cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết

Hình 1.12 Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng.

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

5- Xylanh bánh xe; 6- Xylanh bánh xe; 7,9- Bộ tích năng;

8- Bộ điều chỉnh tự động kiểu áp suất rơle; 10- Van an toàn; 11- Bơm

Nguyên lý làm việc :

Trên các ô tô tải trọng cực lớn thường sử dụng dẫn động thủy lực với bơm và các bộtích năng 3 và 4 là hai khoang của van phanh được điều khiển từ xa nhờ dẫn động thủylực 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 ápsuất 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 quátải

1.4.2 Dẫn động khí nén:

Dẫn động phanh bằng khí nén (Hình 1.13) được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng cỡtrung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như : máy nén khí, van điều chỉnh áp suất, bìnhchứa, van phân phối, bầu phanh

Hình 1.13 : Sơ đồ dẫn động khí nén ôtô đơn không kéo moóc

1- Máy nén khí; 2- Van an toàn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất;

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

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

Nguyên lý làm việc

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 điều chỉnh áp suất 3 có sự cố Các bộ phận nói trên hợp thành phầncung cấp (phần nguồn) của dẫn động

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

Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm việc Cắt đường thông các bầuphanh 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 các bánh lái xe lại

Ưu điểm :

- Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

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

- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như : phanh rơmoóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,

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

Nhược điểm :

- Ðộ nhạy thấp thời gian chậm tác dụng lớn

- Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn chất lỏng trongdẫn 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

1.5 Phanh tay và phanh phụ:

1.5.1 Phanh tay:

Phanh tay trên ô tô được dùng để:

+ Đỗ xe trên đường, kể cả đường bằng hay trên dốc

+ Thực hiện chức năng phanh dự phòng, khi phần dẫn động phanh chính bị sự cố

Hệ thống phanh trên ô tô tối thiểu phải có: phanh chính và phanh dự phòng, hai

hệ thống này cần được điều khiển riêng biệt Yêu cầu này đảm bảo ô tô có thể dừng xe kể

cả khi phanh chính bị sự cố Với nhiệm vụ dừng xe trên dốc, phanh tay được chế tạo vớikhả năng đỗ xe tối đa trên dốc 18% (180 ÷ 200) Phanh tay được tập hợp bởi hai bộ phậnchính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh có cơ cấu điều khiển từ khu vực thuận lợi xungquanh người lái

Cơ cấu phanh có thể được bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phíasau hoặc bố trí riêng đặt trên trục ra của hộp số Dẫn động phanh của phanh tay hoạt độngđộc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, phổ biến là dẫn động cơkhí với độ tin cậy cao Một số ô tô tải dùng cơ cấu phanh bố trí chung với phanh chính códạng điều khiển phanh tay bằng lò xo tích năng, bố trí trong bầu phanh

1.5.1.1 Phanh trên trục truyền:

Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số:

Hình 1.14 Phanh trên trục truyền

1 Nút ấn; 2 Tay điều khiển; 3 Đĩa tĩnh; 4 Cốt; 5 Lò xo; 6 Tang trống; 7 Vít điều

khiển; 8 Guốc phanhĐĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số Trên đĩa tĩnh lắp hai guốcphanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang trống phanh (6), lắp trên trục

thứ cấp của hộp số Đầu dưới của má phanh tỳ lên đầu hình côn của chốt điều chỉnh (7),đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy guốc phanh gồm một chốt (4)

và hai viên bi cầu Chốt đẩy guốc phanh thông qua hệ thống tay đòn được nối với

tay điều khiển (2)

Nguyên lý hoạt động

Muốn hãm xe chỉ cần kéo tay điều khiển (2) về phía sau qua hệ thống tay đònkéo chốt (4) ra phía sau đẩy đầu trên của guốc phanh hãm cứng trục truyền động Vị tríhãm của tay điều khiển được khóa chặt nhờ cơ cấu con cóc chèn vào vành răng của bộkhóa Muốn nhả phanh tay chỉ cần ấn ngón tay vào nút (1) để nhả cơ cấu con cóc rồi đẩytay điều khiển (2) về phía trước Lò xo (5) sẽ kéo guốc phanh trở lại vị trí ban đầu Vítđiều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống

1.5.1.2 Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau

Hình 1.15 Phanh tay tại cơ cấu phanh bánh sau

6.guốc phanh; 7.vành răng; 8.đòn quay; 9.thanh chống

Cơ cấu phanh được bố trí thêm các đòn quay 8 và thanh chống 9 nối giữa cáp kéo

và guốc phanh 6 Khi kéo phanh tay, cáp dẫn chuyển động theo chiều mũi tên Lúc đầuđòn quay 8 quay quanh điểm D, dịch chuyển thanh chống 9, ép guốc phanh trái vào tangtrống, tạo thành điểm tựa cố định Đầu nối B tiếp tục di chuyển, điểm D quay và ép guốcphanh phải vào tang trống Do đó, hai guốc phanh ép sát vào tang trống thực hiện phanhbánh xe Trên các cơ cấu phanh đĩa bố trí ở cầu sau, sử dụng các kết cấu đẩy khóa pittông trong xilanh bánh xe Các dạng kết cấu liên hợp giữa phanh tay và phanh chân hiệnnay rất đa dạng

lắm trong thời gian dài.

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

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

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE VIOS

G 2017 2.1 Thông số kỹ thuật trên xe:

Hình 2.1: kích thước tổng thể Toyota vios G 2017

Toyota Vios 2017 là mẫu sedan luôn được lòng khách hàng cũng như các hãng taxi tạiViệt Nam bởi sự bền bỉ, diện mạo trẻ trung, hiện đại đến từ thương hiệu xe Nhật

Toyota Vios 2017 hiện đang nắm giữ vị trí đầu tiên về doanh số bán xe tại thị trường ViệtNam trong tháng 8/2017 với 2.129 xe Không những vậy, mẫu xe này còn luôn hiện diệntrong top những xe hơi bán chạy nhất hàng tháng ở Việt Nam Toyota Vios 2017 đượchãng xe Nhật tung ra với những cải tiến đáng kể nhằm cạnh tranh với những đối thủ theosát trong phân khúc là Honda City, Mazda 2, Kia Rio hay Suzuki Ciaz

Bảng 2.1: thông số kỹ thuật trên xe Toyota Vios G 2017

Chiều rộng cơ sở (trước/sau) (mm) 1470/1460

2.2 Động cơ lắp trên Toyota Vios G 2017:

Xe sở hữu động cơ mang mã 1NZ-FF có dung tích 1.496L, 4 xy lanh thẳng hàng, 16 vanDOHC cùng với công nghệ VVT-i

Trang bị này giúp xe Vios cho công suất tối đa là 107 mã lực và mô men xoắn cực đại lên

đến 140 Nm Vì thế, chiếc xe chạy khá êm ái và hệ thống cách âm cũng được cải thiệnnhiều

Hình 2.2: Động cơ trên Toyota Vios G 2017

2.3 Hệ thống truyền lực trên Toyota Vios G 2017:

Phiên bản xe Vios G 2017 thì được thiết lập hộp số tự động vô cấp

Hình 2.3:Hộp số tự động vô cấp trên xe Toyota

CVT là viết tắt của Continuously Variable Transmission, tạm dịch là Hộp số Biến thiên

Vô cấp Nghe có vẻ hoa mỹ, nhưng thực ra đây lại là một dạng hộp số đơn giản Cấu tạocủa hộp số CVT gồm một dây cua roa trượt giữa 2 pu-ly với hai nửa hình chóp nón táchrời nhau và có thể thay đổi khoảng cách để thay đổi chu vi, dẫn đến thay đổi tỷ số truyền.Khác với hệ thống dẫn động của xe máy tay ga thông thường sử dụng dây cua-roa cao su,dây cua-roa bên trong hộp số CVT của ô tô sử dụng đai thép

*Ưu điểm của hộp số CVT

Do có thể thay đổi tỷ số truyền tối ưu ở mọi dải tốc độ, nên hộp số CVT thường giúp xetiết kiệm nhiên liệu hơn so với hộp số tự động dùng bánh răng với các cấp số thôngthường Dĩ nhiên, điều kiện đi kèm cũng dễ hiểu là người lái phải điều khiển chiếc xe êm

ái nhẹ nhàng, tránh thốc ga

Cũng vì không có cấp số như hộp số tự động truyền thống, nên CVT giúp xe tăng tốc rấtmượt mà, không hề có cảm giác giật hay dồn ga chuyển số như các loại hộp số truyềnthống

Với số vòng tua tối ưu trong ở mọi tốc độ di chuyển, hộp số CVT nếu được thiết lập phùhợp cũng có thể khiến độ ồn giảm đi (chỉ ở một số dòng xe) Có thể kể ra như Vios CVT

2016 có số vòng tua chỉ khoảng 1.300 – 1.400 vòng/phút khi chạy đều ở tốc độ 80km/h,trong khi Vios phiên bản trước đó cùng động cơ 1.5L nhưng hộp số tự động 4 cấp có sốvòng tua tới 2.000 vòng/phút khi chạy tốc độ như trên Chính vì vậy, Vios CVT cải tiếnnăm 2016 êm hơn hẳn so với bản cũ

*Nhược điểm của hộp số CVT

Ngoài ưu điểm rõ rệt như trên, hộp số biến thiên vô cấp CVT cũng bộc lộc những nhượcđiểm mà nguyên nhân chủ yếu là do sử dụng dây cua-roa để dẫn động Mặc dù công nghệsản xuất ngày nay đã rất tiến bộ, nhưng loại hộp số này vẫn không tránh hỏi tình trạngtrượt dây cua-roa khi người điều khiển xe nhấn ga mạnh Chính vì vậy, nếu thốc ga

“hỗn”, người lái có thể cảm nhận động cơ thì rú ầm ầm mà tốc độ thì thay đổi chậm chạp

Ngoài ra, chiếc xe được cung cấp hệ thống xử lý khí thải theo tiêu chuẩn Euro 4 giúpngăn cản tối đa khí độc thoát ra ngoài môi trường.Mức độ tiêu hao nhiên liệu không cầnphải bàn cãi khi dòng xe Toyota hạng B đáp ứng chính xác yêu cầu của người tiêu dùngViệt, đó chính là tiết kiệm

Cụ thể, thực nghiệm cho thấy bản số sàn và số tự động không có sự chênh lệch quá nhiềukhi chỉ tiêu tốn 5,8L (Vios E) đến 5,9L(Vios G) trên 100km đường hỗn hợp Ngoài ra,khi chạy trên đường trường thì chỉ tiêu hao trung bình 4,84L/100km và 7,57L/100km khi

di chuyển trong vùng nội thành đông đúc

2.4 Hệ thống treo:

-Hệ thống treo trước: độc lập thanh giằng Mc Pherson

+ Giảm chấn trước: kết cấu mới gọn nhẹ do chỉ nối với thân xe bằng một điểm + Giảm chấn điều khí thấp áp N2 ,van điều khiển dầu giảm chấn tuyến tính nhiềulớp cho tính ổn định lái cao

+ Với một loạt ưu điểm là tăng độ võng tĩnh và động của hệ thống treo, tăng độ êmdịu chuyển động Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứngmomen con quay; tăng được khả năng bám đường, do đó tăng được tính điều khiển và ổnđịnh của xe

Hình 2.3 Bộ phận dẫn hướng loại một đòn của hệ thống treo độc lập

1-Giảm chấn, 2-Dầm cầu,3-Thanh ổn định

-Hệ thống treo sau: phụ thuộc với dầm cầu xoắn chữ H –Eta beam (không có thanh ổnđịnh)

Hình 2.4 Hệ thống treo phụ thuộc kiểu dầm xoắn chữ H –Eta beam

1-Giảm chấn, 2-Dầm cầu, 3-Phần tử đàn hồi

2.5 Hệ thống lái:

-Hệ thống lái dung trục vít bánh vít và bộ trợ lực là động cơ điện trên trục lái

-Tính kinh tế nhiêu liệu cao do động cơ không phải dẫn động bơm trợ lực lái như trước-Dễ bảo dưỡng và sửa chữa do có ít cơ cấu cơ học

-EMPS ECU sẽ phát hiện lực xoay của thanh xoắn nhờ cảm biến momen, qua đó sẽ điềuchỉnh dòng điện tới mô tơ điện một chiều

-Không dùng trợ lực khi động cơ dừng

Hình 2.5 Sơ đồ cường hoá lái

1-Cơ cấu lái, 2- Động cơ điện, 3-Trục lái

CHƯƠNG 3: CHỌN LOẠI VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là :

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

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

- Hiệu suất cao

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

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

Nhược điểm của dẫn động thủy lực :

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

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

để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp

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

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

3.1.2 Dẫn động khí nén:

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

Dẫn động khí nén có những ưu điểm là :

- Điều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

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

- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác như : Phanh rơmooc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén.

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

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

- Độ nhạy thấp, thời gian chậm tác dụng lớn

- Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ áp suất làm việc của khí nén thấp hơn của chấtlỏng trong dẫn động thủy lực tới 10 ÷ 15 lần Nên kích thước và khối lượng của dẫn độnglớn

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

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

3.2 Chọn loại dẫn động phanh:

Dẫn động hệ thống phanh làm việc với mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ítnhất là hai dòng dẫn độc lập Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lạivẫn làm việc được với hiệu suất nào đó Mỗi sơ đồ có các ưu khuyết điểm riêng Vì vậykhi chọn sơ đồ phân dòng phải tính toán kỹ dựa vào các yếu tố chính là:

- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng

- Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

Hình 3.1 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực.

1,2- Các xylanh bánh xe trước, sau;

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

4,5- Bộ phận phân dòng (Xylanh chính)

Dựa trên các ưu điểm của các sơ đồ dẫn động, và để đảm bảo các yêu cầu chung đặt ra đối với hệ thống phanh trên xe ô tô thiết kế ta chọn sơ đồ dẫn động là sơ đồ hình 3.1 e.

Hình 3.2 Sơ đồ dẫn động phanh.

1- Đĩa phanh; 2- Vành răng cảm biến; 3- Xilanh chính;

4- Bầu trợ lực chân không; 5 - Bàn đạp phanh;

6,8- Đường dẫn dầu phanh trước và phanh sau; 7- Bộ thuỷ lực

3.3 Chọn cơ cấu phanh:

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

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

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

- Bảo dưỡng đơn giản do không điều chỉnh khe hở

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

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

- Điều kiện làm mát tốt hơn

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

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

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

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

Trên hình 3.3 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở Cấu tạo của

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

4, phanh bánh xe lại

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

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

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

Hình 3.3: sơ đồ của phanh đĩa dạng hở Vậy dựa trên các phân tích và tài liệu tham khảo ta chọn cơ cấu phanh cho xe thiết kế là loại phanh dạng đĩa quay hở cho bánh trước và bánh sau.

3.3.1 Cơ cấu phanh trước:

Trên hình 3.4 là cơ cấu phanh trước Đĩa phanh trước có rảnh làm mát, đĩa saukhông có rãnh làm mát Đĩa phanh của cơ cấu phanh trước dày và to hơn đĩa phanh sau,

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

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

Má kẹp : Được đúc bằng gang rèn

Xylanh thuỷ lực : Được đúc bằng hơp kim nhôm

Hình 3.4 Cơ cấu phanh trước

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

6- Vòng làm kín; 7- Rãnh làm mát

3.3.2 Cơ cấu phanh sau:

Trên hình 3.5 là cơ cấu phanh sau

Hình 3.5 Cơ cấu phanh sau

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

6- Vòng làm kín

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

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

Má kẹp : Được đúc bằng gang rèn

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

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

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

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

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

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

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

Nguyên lý làm việc:

Khi phanh : Người lái đạp bàn đạp, dầu được đẩy từ xylanh chính đến bộ trợ lực,một phần trực tiếp đi đến các xylanh bánh xe để tạo lực phanh, một phần theo ống dẫnđến mở van không khí của bộ trợ lực tạo độ chênh áp giữa hai khoang trong bộ trợ lực.Chính sự chênh áp đó nó sẽ đẩy màng của bộ trợ lực tác dụng lên piston trong xylanh

thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp của người lái Khi đó lực bàn đạp củangười lái cộng với lực trợ lực sẽ tác dụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đếnxylanh an toàn, rồi theo các đường ống dẫn độc lập đến các xylanh bánh xe trước và sau.Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong xilanh bánh xe ép má phanh vào má phanhvào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.

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

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