Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ

Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗThiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ

LỜI NÓI ĐẦU

Đi cùng sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế quốc dân, hoạt động giaothông vận tải cũng ngày càng lớn mạnh và trở nên quan trọng hơn trong việc vậnchuyển một khối lượng lớn hàng hóa và hành khách trong các hoạt động kinh tế xã hội

Ô tô ngày nay trở thành phương tiện vận tải chủ yếu, phổ biến để chuyên chở hàng hóa

và hành khách, được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời sống kinh tế, xã hội conngười

Những chiếc ô tô ngày càng trở nên đẹp hơn, tiện nghi và sang trọng hơn Hơnthế nữa tốc độ của ô tô cũng được nâng cao hơn kéo theo đó đòi hỏi phải đảm bảo sự

an toàn cao hơn trong quá trình sử dụng Một trong những hệ thống đáp ứng trực tiếp

và quan trọng nhất trong việc đảm bảo an toàn của ô tô đó là hệ thống phanh Cho nênkhi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ,góp phần nâng cao năng suất vận chuyển người và hàng hóa

Trong đồ án tốt nghiệp này em được giao nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ” Sau 4 tháng nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận

tình của thầy Trương Đặng Việt Thắng và sự giúp đỡ của toàn thể các thầy trong bộ

môn ô tô đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình Mặc dù vậy do thời gian và kiếnthức có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được các thầy góp ý,chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn thiện đồ án tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Trương Đặng Việt Thắng cùng toàn thể các thầy

trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Lâm

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng

- Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc.

- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn được kếthợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe

1.2 Phân loại

* Theo đặc điểm điều khiển

- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động, hoặcdừng hẳn xe

- Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái vàdùng làm phanh dự phòng

- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ), dùng để tiêu haobớt một phần động năng của ôtô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trên dốc dài,

…)

* Theo kết cấu của cơ cấu phanh

- Cơ cấu phanh tang trống

- Cơ cấu phanh đĩa

- Cơ cấu phanh dải

* Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiểnôtô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:

- Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh)

- Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS)

Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh: hạn chếtrượt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiện khả năng cơ động, ổn định của ô

tô khi không điều khiển phanh

1.3 Yêu cầu kết cấu

Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãngđường phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm

- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo điềukhiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.

- Đảm bảo sự ổn định của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực bànđạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu phanhtrong mọi điều kiện sử dụng

- Hạn chế tối đa hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường độ lựcbàn đạp khác nhau

- Có khả năng giữ ô tô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên nền đường dốc

- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong mọi trườnghợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng

1.4 Cấu tạo chung của hệ thống phanh

Hình 1.1 Cấu tạo chung hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn độngphanh Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh còn được bố trí thêmcác thiết bị nâng cao hiệu quả phanh

- Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ cấu

ma sát nhằm tạo ra mômen hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh

- Dẫn động phanh: bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bàn đạpphanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu phanh Dẫnđộng phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ cơ cấu điều khiển phanhđến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh

1.5 Cơ cấu phanh

1.5.1 Cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu được dùng khá phổ biến trên ô tô Trong cơ cấu dạng tang trống sửdụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ của tang trống quay cùng bánh

xe Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát bề mặt tang trống và các máphanh.

Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiểncác guốc phanh thành các dạng với các tên gọi:

- Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục (a)

- Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay (b)

- Guốc phanh đặt bơi (c)

- Guốc phanh tự cường hóa một chiều quay (d)

- Guốc phanh tự cường hóa hai chiều quay (e)

Các dạng này còn có thể phân biệt được thành các cơ cấu sử dụng với các lựcđiều khiển guốc phanh từ hệ thống dẫn động khí nén (a), thủy lực (a, b, c, d, e) hoặc cơkhí (a, d)

Hình 1.2 Cơ cấu phanh tang trống

a) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục

Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục gồm hai guốc phanh bố trí đối xứngqua đường trục, được sử dụng trên dẫn động phanh thủy lực và khí nén

* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lực

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với xilanh dẫn động phanh thủy lực trình bàytrên hình 1.3 Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu sau ô tô con và tải nhỏ, có xilanh thủylực 11 điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh

Cấu tạo cơ bản bao gồm:

Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống được bắt với moay ơ bánh xe.Phần cốđịnh là mâm phanh được bắt trên dầm cầu Các tấm ma sát được tán hoặc dán

Hình 1.3 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lực

với guốc phanh Trên mâm phanh bố trí 2 chốt cố định để lắp ráp với lỗ tựa quay củaguốc phanh Chốt có bạc lệch tâm để thay đổi vị trí điểm tựa guốc phanh và là cơ cấuđiều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh và trống phanh Đầu trên của hai guốcphanh được kéo bởi lò xo hồi vị guốc phanh, tách má phanh khỏi tang trống và ép pittông trong xilanh bánh xe về vị trí không phanh

Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng 2 camlệch tâm Hai guốc phanh được đặt đối xứng qua đường trục đi qua tâm bánh xe

Xilanh bánh xe là xilanh kép có thân chung và hai pit tông bố trí đối xứng.Xilanh được bắt chặt với mâm phanh, pit tông bên trong tựa vào đầu guốc phanh nhờchốt tựa Pit tông nằm trong xilanh được bao kín bởi vành cao su 10 và tạo nên khônggian chứa dầu phanh Dầu phanh có áp suất được cấp vào thông qua đai ốc dẫn dầu.Trên xilanh bố trí ốc xả khí nhằm xả không khí lọt vào hệ thống thủy lực khi cần

Nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục được mô tảqua 3 trạng thái: không phanh, phanh, nhả phanh

Ở trạng thái không phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, má phanh và tang trống tồntại khe hở nhỏ 0,3 ÷ 0,4 mm, đảm bảo tách hai phần quay và cố định của cơ cấu phanh,các bánh xe được quay trơn

Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến xilanh bánh xe (xilanh thủy lực).Khi áp lực dầu trong xilanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị, đẩy đầu trên của các guốcphanh về hai phía Các guốc phanh chuyển động quay quanh điểm tựa dưới (chốtphanh), ép má phanh sát vào trống phanh, phát sinh ma sát giữa hai phần: quay (tangtrống) và cố định (guốc phanh), tốc độ tang trống giảm dần, hình thành sự phanh ô tô

Khi xe tiến, chiều quay của tang trống ngược chiều kim đồng hồ, guốc phanhbên trái đặt các lực đẩy của xilanh bánh xe cùng chiều quay được gọi là “guốc siết”,ngược lại, guốc phanh bên phải là “guốc nhả” Má phanh bên guốc siết chịu áp lực lớnhơn bên guốc nhả, do vậy được chế tạo dài hơn, nhằm mục đích tạo nên sự hao mònhai má phanh như nhau trong quá trình sử dụng.

Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi vị kéo các guốc phanh

ép vào pit tông, guốc phanh và má phanh tách khỏi trống phanh Lực ma sát không tồntại, bánh xe lại được lăn trơn

Trong quá trình phanh, tang trống và má phanh bị nóng lên bởi lực ma sát, gâyhao mòn các tấm ma sát và bề mặt trụ của tang trống Sự nóng lên quá mức có thể dẫntới suy giảm hệ số ma sát và làm giảm hiệu quả phanh lâu dài, biến dạng các chi tiếtbao kín bằng cao su, do vậy cơ cấu phanh cần thiết được thoát nhiệt tốt Sự mòn tấm

ma sát và tang trống dẫn tới tăng khe hở má phanh, tang trống, khi phanh có thể làmtăng độ trễ tác dụng Do vậy, các cơ cấu phanh đều bố trí các kết cấu điều chỉnh khe hởtrên guốc phanh Công việc điều chỉnh lại khe hở trong cơ cấu phanh cần tiến hànhtheo định kỳ

Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ô tô tải vừa và nặng, với dẫn độngphanh bằng khí nén, có xilanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc phanh vào trốngphanh Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống Phần cố định bao gồm mâm phanhđược bắt cố định trên dầm cầu

* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén:

Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát (má phanh) Để tăng khả năng tiếp

xúc mỗi bên guốc phanh bố trí hai tấm ma sát với kích thước dày bằng nhau 6 ÷ 10

mm Trên mâm phanh có hai chốt để lắp đầu dưới của hai guốc phanh Hai chốt cố địnhnày có bố trí trục lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh và trốngphanh Đầu trên của hai guốc phanh được lò xo hồi vị kéo áp sát vào cam, thông quacon lăn Cam quay và trục được chế tạo liền, với các biên dạng Cycloit hoặc Acsimet.Khi cam quay dịch chuyển quanh tâm trục, các đầu guốc phanh bị đẩy, ép má phanhsát vào tang trống Khe hở ban đầu phía trên của má phanh và trống phanh được thiếtlập bằng vị trí của cam Cấu trúc hai guốc phanh được bố trí đối xứng qua trục đốixứng của cơ cấu phanh

Khi phanh, xilanh khí nén đẩy đòn quay, dẫn động quay trục và cam quayngược chiều kim đồng hồ Con lăn tựa lên biên dạng cam đẩy guốc phanh về hai phía,

ép má phanh sát vào trống phanh để thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh, đòn trục cam sẽ xoay cam trở về vị trí ban đầu, dưới tác dụngcủa lò xo hồi vị, kéo các guốc phanh ép chặt vào cam, tách má phanh ra khỏi trống

Hình 1.4 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén

bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má phanh trên cả hai guốc phanh của cơ cấu cókích thước bằng nhau

Cơ cấu phanh bố trí đối xứng qua trục được bố trí phổ biến trên cơ cấu phanhcủa cầu trước và cầu sau cho ô tô con, ô tô tải với hệ thống phanh thủy lực và khí nén

b) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm

Trên một số ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt nhỏ bố trí cơ cấu phanh đối xứng qua tâmtrục quay bánh xe Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh

bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau vàđối xứng với nhau qua tâm

Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và có bạc lệchtâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh Đầu còn lại củaguốc phanh luôn tỳ vào pit tông của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phíatrên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi cam

Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến các xilanh bánh xe qua ốc 4, áp lựcdầu tác động lên các pit tông thắng lực kéo của lò xo hồi vị sẽ đẩy pit tông cùng vớiđầu trên của guốc phanh, ép các má phanh vào trống phanh thực hiện quá trình phanh.Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi vị guốc phanh kéo các guốc épchặt vào pit tông, tách má phanh ra khỏi trống phanh

Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm chỉ dùng với xilanh thủy lực và được bốtrí ở cầu trước của ô tô con hoặc tải nhỏ Kết cấu bố trí sao cho với chuyển động tiến,

cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi lùi trở thành hai guốc nhả Như vậy hiệu quả

Hình 1.5 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm

nên không cần hiệu quả phanh cao

c) Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi

Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi có cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt Cơ cấu phanh bố trí phía cầu sau ô tô tải

có trọng lượng đặt lên một cầu lớn, các xilanh bánh xe bố trí 2 pit tông, đồng thời tác động vào cả đầu trên, dưới của các guốc phanh Guốc phanh chuyển động tịnh tiến và dịch chuyển ép sát vào tang trống phanh Pit tông liên kết ren với chốt đẩy, phục vụ mục đích điều chỉnh khe hở ban đầu của má phanh với trống phanh Trên pit tông có vành răng điều chỉnh Vị trí của pit tông được thiết lập tương đối đối với xilanh khi xoay vành răng điều chỉnh Vành răng được cố định nhờ thanh lò xo lá, đảm bảo không

bị xoay khi hoạt động Hai lò xo hồi vị guốc phanh bố trí kéo hồi vị cả hai đầu guốc phanh

Khi làm việc guốc phanh được đẩy ra ép sát vào trống phanh ở cả hai đầu guốcphanh nên thời gian khắc phục khe hở giữa má phanh và trống phanh nhỏ (giảm độchậm tác dụng), hiệu quả phanh cao hơn loại guốc phanh cố định một đầu Sự liên kếtlực điều khiển P thông qua các xilanh thủy lực, cho phép các pit tông trong xilanh vàđiểm tỳ của guốc phanh có khả năng dịch chuyển nhỏ (kết cấu bơi), đảm bảo đồng đềulực điều khiển kể cả khi tiến và lùi Đặc điểm khác biệt

của guốc phanh kết cấu bơi ở biên dạng điểm tỳ guốc phanh dạng tự lựa, khi làm việcgiúp các má phanh mài mòn đều theo chiều dài guốc phanh

Lò xo hồi vị có độ cứng lớn, đảm bảo khả năng cố định guốc phanh khi khôngphanh Việc kiểm tra khe hở giữa má phanh và tang trống, được thực hiện bằng thước

lá Khe hở ban đầu giữa má phanh và trống phanh thường khoảng 0,12 mm

d) Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa

Trên một số cơ cấu phanh tang trống sử dụng kết cấu với tác dụng tự cườnghóa 1 chiều quay hay tác dụng tự cường hóa hai chiều quay Các dạng tự cường hóađược hiểu theo khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mômen phanh dưới tác dụng của lựcđiều khiển P

Ở dạng tự cường hóa (a), khi lực điều khiển P cùng chiều với chiều quay ω củatang trống, xuất hiện lực đẩy guốc phanh Q ở điểm nối liên kết hai guốc phanh Lực Qhình thành bởi cộng tác dụng của P và mômen ma sát giữa tang trống và má phanh

Trên guốc phanh có điểm tựa cố định, lực tác dụng được cường hóa và thựchiện dịch chuyển ép má phanh với tang trống Hiệu quả như vậy xảy ra theo một chiềuquay nhất định, nếu theo chiều ngược lại hiệu quả phanh sẽ thấp hơn

Ở dạng tự cường hóa (b) có bố trí thêm gối tựa cố định với tác dụng lực điềukhiển cả hai phía Khi tang trống quay theo chiều ω, một guốc phanh được tỳ lên điểmtựa, hiệu quả phanh giống như trường hợp tự cường hóa (a) khi tang trống quay theochiều ngược lại, tác dụng đảo chiều Như vậy ở dạng tự cường hóa này, hiệu quả phanhhai chiều đều được cường hóa và hiệu quả như nhau

Hiện tượng tự cường hóa trên kèm theo sự biến đổi nhanh mômen phanh khigia tăng lực điều khiển, do vậy tính chất ổn định mômen kém Các kết cấu ngày naychỉ sử dụng kết cấu tự cường hóa khi cần thiết Trên ô tô sử dụng phổ biến hơn cả vớicác dạng không cường hóa để đảm bảo khả năng ổn định điều khiển mômen phanh

e) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu phanh tang trống có số lượng chi tiết nhiều trọng lượng lớn và thườngđược bố trí trong lòng bánh xe ô tô Một số chi tiết quan trọng trong cơ cấu phanh tangtrống gồm: tang trống, guốc phanh và má phanh, xilanh bánh xe, cùng với các cụmđiều chỉnh khe hở má phanh tang trống

Tang trống phanh là một chi tiết luôn quay cùng bánh xe, chịu lực ép của cácguốc phanh từ trong ra, bởi vậy tang trống phải có bề mặt ma sát với má phanh, độ bềncao, ít bị biến dạng, cân bằng tốt, dễ truyền nhiệt Vật liệu chế tạo tang trống thườngđược chế tạo từ gang, trên ô tô con có thể được chế tạo từ hai vật liệu cơ bản: hợp kimnhôm với ống lót bằng gang Tang trống có chiều dày khá lớn, bề mặt bên trong tạo nênhình trụ tròn xoay có độ bóng đảm bảo khả năng tạo ma sát

cao Tang trống liên kết trên moay ơ nhờ các bu lông ghép chắc hoặc vít định vị

đồng tâm với trục quay bánh xe

a,b,c- Tang trống trên ôtô con

1-Vành bánh xe, 2-Moay ơ bánh xe, 3-Bán trục, 4-Đai ốc hãm bãnh xe, 5-Ổ lăn, 6-Vỏ cầu, 7-Bu long Bánh xe, 8-Tang trống của cơ cấu phanh, 9-Bu long ghép moay ơ với bán trụ

Hình 1.7 Tang trống phanh

* Guốc phanh và má phanh

Guốc phanh và má phanh liên kết với nhau nhờ dán hoặc tán Má phanh được chế tạo

từ vật liệu chịu mài mòn, có hệ số ma sát ổn định trước sự biến động nhiệt độ của máphanh, hệ số ma sát giữa má phanh với gang có thể đạt được đến 0,4 Guốc phanh đúcđược chế tạo cho cơ cấu phanh ô tô tải vừa và lớn Cấu trúc tiết diện thường gặp là

dạng chữ T Các guốc phanh yêu cầu độ cứng vững cao có tiết diện chữ П.

a)Guốc hàn,má phanh tán ; b) Guốc đúc,đinh tán đặc; c) Guốc hàn má phanh dán

Hình 1.8 Guốc phanh

Guốc phanh dạng hàn, chế tạo từ các lá thép dày từ 3 ÷ 5 mm, có cấu trúc

gồm: bề mặt cong tròn và xương tăng cứng Guốc phanh dạng hàn được dùng cho

ô tô con Trên ô tô tải, guốc phanh liên kết với má phanh bằng đinh tán hợp kim nhômmềm Đinh tán cần nằm sâu cách xa bề mặt ma sát của má phanh Khi má phanh bịmòn, đinh tán không được cọ sát vào bề mặt trụ của tang trống Trên ô tô con, máphanh dán với guốc phanh bằng chất keo dính đặc biệt, có khả năng bám chắc trên bềmặt guốc phanh khi chịu lực

dụng riêng biệt lên một guốc phanh Như vậy mỗi cơ cấu phanh bố trí hai xylanh chohai guốc phanh.

Xylanh kép có thể là dạng trụ đối xứng hoặc dạng trụ có bậc Xylanh kép cóhai pit tông làm việc đối xứng với đường dầu dẫn vào giữa hai đỉnh pit tông và mộtđường xả không khí khi cần thiết Hai pit tông luôn được cách nhau để tạo không giandẫn dầu vào khi phanh Không gian này có thể hình thành bởi kết cấu đỉnh pit tônghoặc lò xo ngăn cách Trong xylanh bố trí các pit tông Bao kín giữa pit tông vớixylanh nhờ phớt tròn kín hay phớt vành khăn, nằm trong rãnh pit tông

Để tạo nên lực điều khiển lên các guốc phanh khác nhau trên một số cơ cấuphanh sử dụng xylanh kép dạng trụ có bậc Với guốc siết sử dụng đường kính trụ nhỏ,nhằm san đều lực điều khiển và giảm sự sai lệch độ mòn của các má phanh cùng kíchthước Cặp xilanh pit tông cần làm việc với độ kín khít cao, do vậy bề mặt của xilanh

và pis ton được gia công trơn bóng và được làm sạch cẩn thận trước khi lắp Trênxylanh bố trí ốc xả không khí Ốc xả không khí chỉ mở, khi cần xả không khí có lẫntrong hệ thống thủy lực điều khiển, còn lại ốc thường xuyên được siết chặt tránh rò rỉdầu phanh Xylanh thường được chế tạo từ gang, pit tông được

chế tạo từ hợp kim nhôm Lực điều khiển tác dụng lên đầu guốc phanh được thựchiện thông qua chốt trụ

* Cam quay

Cam quay nằm trong cơ cấu phanh tang trống với dẫn động phanh khí nén Khiphanh, áp lực khí nén nhờ bầu phanh đẩy cam quay, guốc phanh dịch chuyển, thực hiệnquá trình phanh tang trống Ở trạng thái lắp ráp, cam và guốc phanh ép sát nhau, khe

hở má phanh và tang trống lớn hơn quy định

Khi chưa phanh, vị trí ban đầu của cam được điều chỉnh cho bánh xe lăn trơn,guốc phanh tựa lên bề mặt cam có khoảng cách nhỏ nhất định giữa má phanh và tangtrống Ở trạng thái phanh, cam được điều khiển quay tiếp với khoảng dịch chuyển Δcủa đầu guốc phanh, và khắc phục hết khe hở má phanh và tang trống Cam tựa lênguốc với các lực tác dụng P Hai lực P đặt cách nhau một khoảng 2d, bằng đường kínhvòng tròn cơ sở của biên dạng cam

Biên dạng cam Acsimet chế tạo đơn giản, nhưng khoảng cách 2d lớn và ảnhhưởng tới hiệu quả phanh, nhờ vít điều chỉnh thông qua cơ cấu điều chỉnh

f) Điều chỉnh khe hở má phanh và trống phanh

Khe hở ban đầu Δ giữa má phanh và trống phanh giúp cho bánh xe có thể lăntrơn, khi khe hở quá lớn sẽ ảnh hưởng đến độ chậm tác dụng, gia tăng quãng đườngphanh Khe hở Δ trong sử dụng luôn tăng do mòn, do vậy cần tiến hành điều chỉnh lại.Kết cấu điều chỉnh khá đa dạng và phụ thuộc vào cấu trúc từng hệ thống phanh Để

Nguyên tắc của việc điều chỉnh của các kết cấu được thực hiện tại hai vị trí của guốcphanh: vùng phía trên và vùng phía dưới của guốc.

* Điều chỉnh bằng tay với hệ thống phanh thủy lực

+ Điều chỉnh thông qua cơ cấu cam

Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi cam lệchtâm, biên dạng cam luôn tỳ vào mặt cong của guốc phanh Khi quay ốc xoay cam, guốcphanh dịch chuyển theo, thay đổi khe hở trên Khe hở phía dưới được điều chỉnh nhờbạc lệch tâm bố trí trên chốt Bạc lệch tâm được ăn khớp trong bằng mặt vát với chốt

và quay cùng chốt khi điều chỉnh Khi quay chốt, bạc lệch tâm quay theo và mang phầndưới guốc phanh dịch chuyển làm thay đổi khe hở

dưới giữa má phanh và trống phanh Một cơ cấu phanh khí nén cũng sử dụng camlệch tâm điều chỉnh khe hở phía dưới guốc phanh

+ Điều chỉnh vị trí chốt đẩy giữa xilanh và guốc phanh

Kết cấu này thường được sử dụng cho cơ cấu phanh dạng bơi, tự cường hóa.Chốt đẩy có tác dụng liên kết giữa một đầu guốc phanh và pit tông trong xilanh bánh

xe Liên kết giữa pit tông và chốt đẩy bằng ren Trên pit tông bố trí một vành răng, khixoay vành răng, pit tông quay theo, liên kết ren giúp cho chốt bị dịch chuyển, thay đổi

vị trí giữa chốt và pit tông Rãnh ăn khớp của đầu chốt với guốc phanh giữ chốt khôngxoay Trên mâm phanh có cửa sổ nhỏ, đủ tỳ tuốc nơ vít bẩy vành răng xoay trong quátrình điều chỉnh Lò xo lá, kẹp chặt trên xilanh và tỳ đàn hồi với vành răng, có tác dụnggiữ nguyên trạng thái đã điều chỉnh đúng

* Tự động điều chỉnh khe hở trong hệ thống phanh thủy lực

Để điều chỉnh kịp thời khe hở của má phanh với tang trống khi má phanh quá mòn,trên nhiều ô tô sử dụng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở Các dạng cơ cấu tự độngđiều chỉnh khe hở thường gặp như sau:

+ Sử dụng lẫy gạt tự động điều chỉnh khi phanh bằng phanh chân

+ Sử dụng đòn chốn hai guốc phanh

+ Sử dụng kẹp ma sát

1.5.2 Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh đĩa (phanh đĩa) được dùng phổ biến trên ô tô con, có thể ở cảcầu trước và cầu sau, do có những ưu điểm chính:

+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi,điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao

+ Thoát nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn

+ Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát

Nhược điểm của phanh đĩa:

+ Bụi bẩn dễ bám vào má phanh và đĩa phanh, nhất là khi xe đi vào chỗ bùnlầy và làm giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh và dẫn đến là làm giảm hiệu quảphanh

+ Mòn nhanh

+ Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn

Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa được chia thành hai loại: có giá đỡ xilanh cốđịnh và có giá đỡ xilanh di động Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa gồm:

+ Đĩa phanh được lắp và quay cùng với moay ơ của bánh xe

+ Giá đỡ xilanh, đồng thời là xilanh điều khiển, trên đó bố trí các đường dẫndầu áp suất cao và ốc xả khí, bên trong xilanh có các pit tông

+ Hai má phanh phẳng, đặt ở hai bên đĩa phanh và được tiếp nhận lực điềukhiển bởi các pit tông trong xilanh bánh xe

Cơ cấu phanh đĩa có giá di động có kết cấu gọn, thuận lợi cho việc bố trí hệthống treo hiện đại nên được sử dụng nhiều ở ô tô con ngày nay Ngoài ra trên một số

xe chuyên dụng, sử dụng phanh chính nhiều đĩa làm việc trong dầu

a) Phanh đĩa có giá đỡ cố định

Hình 1.10 Phanh đĩa có giá đỡ cố định

Giá đỡ được bắt cố định với giá đỡ đứng yên của trục bánh xe Trên giá đỡ bốtrí hai xilanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh Trong xilanh có pit tông, một phía củapit tông tỳ sát vào các má phanh, một phía chịu áp lực dầu khi phanh

Khi đạp phanh, dầu áp suất cao (60 ÷ 120 bar) qua ống dẫn đồng thời đến các

Chuyển động

áp suất thuỷ lực

Giá di động

Pittông Má phanh

phanh, thực hiện phanh Khi thụi phanh dầu từ xilanh bỏnh xe hồi trở về, ỏp suất dầuđiều khiển khụng tồn tại, kết thỳc quỏ trỡnh phanh

b) Phanh đĩa cú giỏ đỡ di động

Giỏ đỡ xilanh cú thể di trượt ngang được theo chốt trượt bắt cố định Tronggiỏ di động khoột lỗ tạo thành xilanh và bố trớ pit tụng Pit tụng tỳ trực tiếp vào một mỏphanh Mỏ phanh ở phớa đối diện được lắp trực tiếp trờn giỏ đỡ di động Cỏc mỏ phanhđược định vị nhờ cỏc rónh định vị trờn giỏ di động, hoặc nhờ chốt trượt và cỏc lũ xogiữ Giỏ cố định được bắt với giỏ đỡ trục quay bỏnh xe, và là nơi tiếp nhận cỏc phảnlực sinh ra khi phanh

Hỡnh 1.11 Phanh đĩa cú giỏ đỡ di động

Khi chưa phanh, do giỏ đỡ cú thể di động tự lựa dọc trục quay trờn chốttrượt, nờn khe hở giữa mỏ phanh với đĩa phanh hai bờn là như nhau Khi phanh, dầutheo ống dẫn vào xilanh Ban đầu pit tụng sẽ dịch chuyển để đẩy mỏ phanh bờn phải ộpvào đĩa phanh, đồng thời đẩy giỏ di động về phớa phải, ộp mỏ phanh bờn trỏi vào đĩa.Khi tiếp tục tăng ỏp suất dầu, cỏc mỏ phanh được ộp sỏt, thực hiện quỏ trỡnh phanh Cỏclực ộp từ hai phớa cú tỏc dụng tương tự với loại cú hai pit tụng (giỏ cố định) Giỏ diđộng được dịch chuyển và dẫn hướng trờn chốt trượt do tỏc dụng của dầu cú ỏp suấttrong khoang kớn Như vậy đĩa được ộp bởi cả hai mỏ phanh, thực hiện quỏ trỡnh phanhbỏnh xe

Khi nhả phanh, ỏp suất dầu điều khiển giảm nhỏ, cỏc phớt bao kớn cú khả năngđàn hồi kộo pit tụng trở về vị trớ ban đầu, đồng thời cỏc đĩa phanh quay trơn với độ đảorất nhỏ, tỏch mỏ phanh với đĩa Do bề mặt ma sỏt phẳng nờn khe hở ban đầu của mộtcặp mỏ phanh và đĩa phanh rất nhỏ (0,03 ữ 0,1mm), điều này giỳp cho cơ cấu phanhđĩa cú khe hở ban đầu rất nhỏ, tăng độ nhạy của cơ cấu khi phanh

Trên các cơ cấu phanh cần mômen phanh lớn có thể dùng 2, 3 pit tông, được

điều khiển đồng thời

c) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh đĩa

* Đĩa phanh:

Hình 1.12 Đĩa phanh

Đĩa phanh được bắt chặt với moay ơ bánh xe.Tiết diện của đĩa có dạng gấpnhằm tạo nên đường truyền nhiệt gẫy khúc, tránh làm hỏng mỡ bôi trơn ổ bi moay ơ donhiệt độ Phần lớn các đĩa phanh được chế tạo có rãnh rỗng giữa giúp nâng cao khảnăng dẫn nhiệt ra ngoài môi trường không khí xung quanh

Hình 1.14 Tự động điều chỉnh khe hở

Cơ cấu phanh đĩa phổ biến dùng các cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở máphanh và đĩa phanh Kết cấu thường sử dụng là lợi dụng biến dạng của phớt bao kín(vành khăn) để hồi vị pit tông lực trong xilanh Phớt bao kín nằm trong rãnh của xilanhlàm nhiệm vụ bao kín khoang dầu có áp suất khi phanh Phớt được lắp trên pit tông.Dưới tác dụng của áp suất dầu pit tông bị đẩy dịch chuyển Lực ma sát của pit tông kéophớt biến dạng theo chiều mũi tên Khi nhả phanh, áp lực dầu giảm, phớt hồi vị kéo pittông trở lại vị trí ban đầu Khi phanh nếu khe hở má phanh và đĩa phanh lớn, lực đẩycủa dầu tác dụng lên pit tông lớn hơn lực ma sát, đẩy pit tông trượt trên phớt Khi nhảphanh, pit tông chỉ hồi vị bằng đúng biến dạng của phớt và tạo nên vị trí mới của máphanh với đĩa phanh

Phớt với kích thước tiết diện vuôn hay chữ nhật đủ khả năng biến dạng với khe

hở 0,6 mm, tương ứng với tổng khe hở hai bên của má phanh với đĩa trong cơ cấuphanh Để tăng biến dạng của phớt, một số tiết diện chứa vành khăn có dạng hìnhthang vuông có góc vát nhỏ (5 ÷ 100) cho phép vành khăn biến dạng tới 1,2mm

1.6 Phanh tay

Phanh 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 sựcố

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

với khả năng đỗ xe tối đa trên dốc 18% (180 ÷ 200) Phanh tay được tập hợp bởi hai bộphận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh có cơ cấu điều khiển từ khu vực thuận lợixung quanh 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 hoạtđộng độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, phổ biến là dẫnđộng cơ khí với độ tin cậy cao Một số ô tô tải dùng cơ cấu phanh bố trí chung vớiphanh chính có dạng điều khiển phanh tay bằng lò xo tích năng, bố trí trong bầu phanh

1.6.1 Phanh trên trục truyền

Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số:

1 Nút ấn; 2 Tay điều khiển; 3 Đĩa tĩnh; 4 Cốt; 5 Lò xo; 6 Tang trống; 7 Vít điều khiển; 8 Guốc phanh

Hình 1.15 Phanh trên trục truyền

Đĩa 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 trêntrục thứ cấp của hộp số Đầu dưới của má phanh tỳ lên đầu hình côn của chốt điềuchỉnh (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 vớitay 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 bộ

đẩy tay điều khiển (2) về phía trước Lò xo (5) sẽ kéo guốc phanh trở lại vị trí ban đầu.Vít điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống.

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

6.guốc phanh; 7.vành răng; 8.đòn quay; 9.thanh chống Hình 1.16 Phanh tay tại cơ cấu phanh bánh sau

Cơ cấu phanh được bố trí thêm các đòn quay 8 và thanh chống 9 nối giữa cápkéo và guốc phanh 6 Khi kéo phanh tay, cáp dẫn chuyển động theo chiều mũi tên Lúcđầu đòn quay 8 quay quanh điểm D, dịch chuyển thanh chống 9, ép guốc phanh tráivào tang trống, tạo thành điểm tựa cố định Đầu nối B tiếp tục di chuyển, điểm D quay

và ép guốc phanh phải vào tang trống Do đó, hai guốc phanh ép sát vào tang trốngthực hiện phanh bánh xe Trên các cơ cấu phanh đĩa bố trí ở cầu sau, sử dụng các kếtcấu đẩy khóa pit tông trong xilanh bánh xe Các dạng kết cấu liên hợp giữa phanh tay

và phanh chân hiện nay rất đa dạng

1.7 Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực

Hệ thống phanh sử dụng phương pháp truyền năng lượng thủy tĩnh với áp suấtlớn nhất trong khoảng 60 ÷ 120 bar Áp suất được hình thành khi người lái đạp bàn đạpphanh, thực hiện tạo áp suất trong xilanh chính Chất lỏng (dầu phanh) được dẫn theocác đường ống tới các xilanh bánh xe nằm trong cơ cấu phanh

Dẫn động phanh thủy lực có ưu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao dodầu không bị nén Nhược điểm của nó là: tỉ số truyền của dẫn động không lớn, nênkhông thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh Vì vậy hệ thống dẫn động phanh thủylực thường được sử dung trên ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ

Dẫn động một dòng sử dụng xilanh chính một buồng dẫn dầu đến tất cả các xilanhbánh xe Vì một lý do bất kỳ nào đó, nếu một đường ống dẫn dầu bị hở, dầu trong hệthống bị mất áp suất, tất cả các bánh xe đều bị mất phanh Dẫn động một dòng có kếtcấu đơn giản, nhưng độ an toàn không cao, vì vậy ngày nay, hệ thống phanh trên ô tô

bố trí với tối thiểu hai dòng phanh dẫn động độc lập

Hình 1.17 Dẫn động một dòng

Ưu, nhược điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dòng

Ngoài có ưu điểm và nhược điểm chung của hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực nói

chung thì hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực một dòng còn có ưu nhược điểm sau:

+Kết cấu đơn giản

+ Khi có sự rò rỉ hoặc bị thủng trên đường ống thì hệ thống phanh không làmviệc

1.7.2 Dẫn động hai dòng

Sự tách dòng được thực hiện tại xilanh chính Như vậy, bàn đạp tác động vàoxilanh chính (hai buồng nối tiếp) tạo ra hai dòng cung cấp chất lỏng tới bánh xe Nếu bị

hở dầu ở một dòng nào đó, dòng còn lại vẫn có thể phanh được xe

Ưu, nhược điểm dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

Ngoài các ưu điểm như dẫn động phanh một dòng Trong quá trình sử dụng hệthống phanh, nếu như có một đường ống nào đó bị rò rỉ hoặc bị hư hỏng thì đường ốngkia vẫn hoạt động bình thường để điều khiển xe dừng Nhưng kết cấu phức tạp hơn sovới dẫn động phanh thuỷ lực một dòng

Hình 1.18 Dẫn động hai dòng

1.8 Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén

Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản bao gồm các phần chính:nguồn cung cấp khí nén, van phân phối khí, bầu phanh và đường ống dẫn khí Độ bền

và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào chất lượng khí nén Do vậykhí nén phải đảm bảo sạch khô, có áp suất ở mức an toàn khi làm việc

Lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu là điều khiển van phân phối, lực tác dụnglên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh Cấu tạo đơn giản, lắp ráp

dễ dàng nhưng độ an toàn thấp, độ tin cậy không cao Độ nhạy của hệ thống không cao,

do vậy thời gian chậm tác dụng lớn Các cụm chi tiết khá nhiều, kích thước và trọnglượng lớn nên thường dùng trên xe tải

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì tổng van 6

sẽ được mở, khí có áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống dẫn đến các bầuphanh 5 Áp suất khí nén tác động lên màng bầu phanh 5, đẩy cần đẩy làm xoay camcủa cơ cấu phanh Do đó ép má phanh vào trống phanh Bộ điều chỉnh áp suất 2 hạnchế áp suất của hệ thống trong giới hạn xác định

Khi nhả bàn đạp phanh, tổng van phanh ngắt mối quan hệ giữa bình chứa

khí với đường ống dẫn để ống dẫn mở thông với khí quyển Khí nén từ các bầuphanh được thoát ra và guốc phanh tách khỏi trống phanh, kết thúc phanh

1 Máy nén khí; 2 Bộ điều chỉnh áp suất; 3 Bình khí nén

; 4 Lò xo hồi vị; 5 Bầu phanh; 6 Tổng van phanh.

Hình 1.19 Dẫn động khí nén

1.9 Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực

Dẫn động bằng thủy lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng lực điều khiển trên bàn đạpcần lớn đối với dẫn động bằng khí nén có ưu điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏnhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn do khí bị nén do chịu áp suất) Do đó

để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn độngphối hợp giữa thủy lực và khí nén trên các ô tô tải, ô tô buýt trung bình và lớn

*Ưu điểm:

Đảm bảo độ nhạy cao, phanh đồng thời được tất cả các bánh xe, điều khiển nhẹ

nhàng Đồng thời đảm bảo được khả năng tuỳ động và khả năng điều khiển phanhrơmooc

*Nhựơc điểm:

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp rất cồng kềnh và phức tạp, rất khó khănkhi bảo dưỡng và sửa chữa

- Khi phần khí dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc.Cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới phần dẫn động khí nén

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành rất cao và có nhiều cụm chitiết đắt tiền

2

3 1

8

9 8 9

8

8 10

10

11

11 12

12 4

1- Tổng phanh liên hợp; 2- Đường ống dẫn tới phanh rơmooc; 3- Đường ống dẫn tới phanh ô tô kéo; 4,6 – Xy lanh; 5,7 – Bình chứa dầu; 8 – Xy lanh của cầu trước và cầu giữa; 9 – Guốc phanh của cầu trước; 10 – Guốc phanh cầu giữa; 11 – Xy lanh phanh cầu sau

Hình 1.20 Dẫn động liên hợp

1.10 Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh

Quá trình phanh tiến hành tốt nhất khi lực phanh gần xấp xỉ bằng với lực bám, tức là mômen phanh sinh ra trong cơ cấu phanh cần tương ứng với mômen bám củabánh xe Quy luật đã chỉ ra: khi càng tăng cường độ phanh, tải trọng thẳng

đứng đặt trên cầu trước càng tăng cao, còn tải trọng thẳng đứng trên cầu sau cànggiảm Do vậy, cầu sau có nhiều khả năng dẫn đến bị trượt lết bánh xe

1.10.1 Bộ điều chỉnh lực phanh

Trong hệ thống phanh thủy lực cũng như hệ thống phanh khí nén, áp suất thủy lựchoặc khí nén dẫn ra các bánh xe của cầu trước và cầu sau có thể bằng nhau hoặc khácnhau

Một số hệ thống sử dụng van phân phối (phanh khí nén) hoặc xilanh chính haidòng có áp suất khí nén, thủy lực ra các dòng khác nhau Mức độ thay đổi áp suất giữacác dòng phanh phụ thuộc vào lực bàn đạp, không phụ thuộc vào lực thẳng đứng trêncầu xe Mặc dù chất lượng phanh trong trường hợp này có cải thiện hơn, nhưng chỉthích hợp trong một số ít các tình trạng thực tế khi phanh trên đường

Ngày nay hệ thống phanh trên ô tô dùng van phân phối hoặc xilanh chính haidòng có áp suất ra các dòng như nhau với bộ điều hòa lực phanh (bộ tự động điềuchỉnh áp suất ra cầu sau) Bộ điều hòa lực phanh có nhiều dạng cấu trúc, điển hình là:+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ sở của sựthay đổi áp suất sau xilanh chính (còn gọi là bộ điều hòa tĩnh).

+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ sở của sựthay đổi áp suất sau xilanh chính và tải trọng tác dụng trên các bánh xe của các cầu (bộđiều hòa hai thông số)

Bộ điều hòa tĩnh chỉ có khả năng điều chỉnh áp lực dầu theo áp suất sau xilanhchính, bởi vậy khi tải trọng trên các bánh xe sau thay đổi lớn, áp suất dầu không thayđổi theo Ngày nay, thường dùng bộ điều hòa hai thông số do khả năng làm việc thíchhợp hơn bộ điều hòa tĩnh

Hình 1.21 dưới đây thể hiện đặc tính của bộ điều hòa lực phanh Đường nét đứtthể hiện mối quan hệ giữa áp suất p trong xilanh bánh xe trước và sau khi không có bộđiều hòa Đường cong liền thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xilanh bánh xetrước và sau ở điều kiện lý tưởng Đường liền gãy khúc thể hiện mối quan hệ giữa ápsuất trong xilanh bánh xe trước và sau khi có bộ điều hòa lực phanh Đường này đãbám sát đường lý tưởng nên đã cải thiện được chất lượng phanh

Hình 1.21 Đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh hai thông số

1.10.2 Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS

Trong quá trình phanh, mômen phanh trong cơ cấu phanh ngăn cản chuyển động quaycủa các bánh xe, nhưng mômen phanh lại phụ thuộc vào điều kiện bám giữa bánh xe vànền đường, tức là phụ thuộc vào độ trượt của bánh xe trên nền

Hình 1.22 Bộ chống hãm cứng bánh xe

Khi phanh xe đang chuyển động, nếu bánh xe bị bó cứng hoàn toàn, độ trượtgiữa bánh xe với mặt đường là 100%, lực dọc F giới hạn, lực ngang Y giới hạn giữabánh xe với mặt đường giảm xuống rất thấp Điều đó dẫn đến giảm hiệu quả phanh vàgiảm khả năng ổn định của ô tô Như vậy sự lăn của bánh xe khi phanh cần thiết đượcxem xét với mối quan hệ tối ưu giữa lực phanh, lực dọc với độ trượt bánh xe Qua đồthị nhận rõ: khi độ trượt nằm trong khoảng từ 15 ÷ 30%, lực dọc F và lực ngang Y đều

có thể đạt lớn Khi độ trượt lớn hơn 50%, lực dọc và lực ngang bắt đầu suy giảm và cóthể giảm mạnh

Để hoàn thiện chất lượng phanh, trên ô tô bố trí các hệ thống điện tử điều khiển

sự quay của các bánh xe độc lập hoặc chung một số bánh xe sao cho trong quá trìnhphanh, mômen phanh được điều khiển đảm bảo độ trượt nằm trong giới hạn 15 ÷ 30%.Quá trình điều khiển mômen phanh được thực hiện theo :Vận tốc chuyển động của ôtô,Gia tốc góc quay bánh xe

Độ trượt giới hạn yêu cầu:

Hình 1.23 Thành phần cơ bản của bộ ABS

ABS trong hệ thống phanh thủy lực là một bộ tự động điều chỉnh áp suất dầuphanh đưa vào các xilanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn của bánh xe, nhằmnâng cao hiệu quả điều khiển phanh Mô tả cấu trúc các cụm bố trí trên xe và sơ đồ hệthống phanh ABS thủy lực cơ bản được trình bày ở hình dưới đây

Ngoài các cụm của hệ thống phanh thủy lực thông thường, hệ thống phanh cóABS còn thêm: các cảm biến tốc độ bánh xe, bộ điều khiển trung tâm ECU-ABS, cácvan điều chỉnh áp suất bố trí trước xilanh bánh xe

Chức năng của các bộ phận chính như sau:

+ Cảm biến tốc độ bánh xe nhằm xác định tốc độ góc của bánh xe và chuyểnthành tín hiệu điện gửi đến bộ ECU-ABS

+ Bộ điều khiển trung tâm ECU-ABS theo dõi sự thay đổi tốc độ góc quay bánh

xe khi phanh, xác định tốc độ góc ô tô, gia tốc góc của bánh xe, cấp tín hiệu điều khiểntới các van điều chỉnh áp suất trong block thủy lực

+ Cụm van điều chỉnh (block thủy lực) hoạt động theo tín hiệu điều khiển từECU, điều chỉnh áp suất dầu để đảm bảo độ trượt tối ưu 15 ÷ 30%

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh

2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau

Đối với cơ cấu phanh sau ta lựa chọn cơ cấu phanh guốc Trong cơ cấu phanhguốc có các loại khác nhau như: cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanhguốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cườnghóa…

Qua phân tích kết cấu các cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự

bố trí các guốc phanh và điểm tựa mà sẽ đạt được hiệu quả phanh (momen phanh) làkhác nhau mặc dù kích thước guốc phanh là như nhau

So với cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục các cơ cấu phanh đối xứng quatâm, loại bơi hay tự cường hóa có ưu điểm hơn là hiệu quả phanh khi ô tô chuyển độngtiến cao hơn (khi chuyển động lùi có thể hiệu quả phanh giảm tùy theo kết cấu nhưngkhông làm ảnh hưởng nhiều vì khi ô tô lùi thường có tốc độ thấp nên yêu cầu momenphanh ít hơn) nhưng nhược điểm của chúng là kết cấu khá phức tạp nên thường chỉđược bố trí ở cầu trước của ô tô du lịch, ô tô tải nhẹ, trung bình do yêu cầu cần đạtmomen phanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ

Kết luận: Trong trường hợp này khi thiết kế phanh xe con 5 chỗ ngồi => lựa chọn cơ

cấu phanh cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực

2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước

Phanh đĩa được dùng phổ biến cho các xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp trên xecon Cơ cấu phanh đĩa thường được bố trí ở cầu trước, ngày nay trên ô tô hiện đạiphanh đĩa được bố trí trên cả 2 cầu: cầu trước và cầu sau

Kết luận: Với ưu điểm lớn nhất đó là kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh cao và với

phân tích so sánh ở trên => chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơ cấu phanhcầu trước

Phương án 1: Dẫn động thủy lực một dòng

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.1 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp;

6 Xi lanh bánh sau; 7 Má phanh sau

b Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

- Hiệu suất cao;

- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản;

- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh trên bánh xe hoặc giữa các

má phanh theo yêu cầu

Nhược điểm:

- Tỷ số dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh;

- Hiệu suất truyền động giảm ở nhiệt độ thấp;

- Độ an toàn không cao Vì một lý do nào đó bất kì một đường ống dẫn dầu tới các

xi lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống phanh cũng bị mất áp suất và tất cảcác bánh xe đều bị mất áp suất

Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt không có trợ lực

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.2 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp; 6 Xi lanh

bánh sau; 7 Má phanh sau

b Ưu nhược điểm

Ưu điểm: Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe của

dòng còn lại

Nhược điểm: Nếu như hỏng đường dẫn động cầu trước thì có thể xảy ra hiện tượng

quay ngang xe khi phanh Nếu hỏng đường dầu dẫn động cầu sau thì có thể mất tính ổnđịnh khi phanh gấp

Phương án 3: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.3 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ lực

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp; 6 Xi lanh

bánh sau; 7 Má phanh sau; 8 Trợ lực phanh

b Ưu nhược điểm

Ưu điểm: Ngoài ưu điểm của dẫn động phanh một dòng, dẫn động phanh thủy lực hai

dòng có trợ lực chân không còn có những ưu điểm sau:

- Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe của dòngcòn lại;

- Dẫn động thủy lực hai dòng có trợ lực giúp người lái giảm sức lao động khi đạpphanh;

Nhược điểm:

- Nếu như hỏng đường dẫn động cầu trước thì có thể xảy ra hiện tượng quay ngang

xe khi phanh Nếu hỏng đường dầu dẫn động cầu sau thì có thể mất tính ổn địnhkhi phanh gấp;

- Kết cấu phức tạp hơn so với dẫn động thủy lực một dòng

Phương án 4: Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không

Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

- Khi bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng thì ô tô vẫn được phanh ở một bánh trước

và một bánh sau ở phía so le;

Chất lượng vẫn được đảm bảo tốt cả khi trên đường có hệ số bám dọc ở hai vết bánh xekhác nhau nhiều

Hình 2.4 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp; 6 Xi lanh

bánh sau; 7 Má phanh sau; 8 Trợ lực phanh

Kết luận phương án dẫn động: Qua phân tích ở trên =>chọn Dẫn động thủy lực hai

dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

Kết luận chung của chương 2: Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động phanh,

sau đây là phương án phù hợp nhất cho xe cần thiết kế

Về cơ cấu phanh:

-Cơ cấu phanh sau: Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực.

Về dẫn động phanh: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

Sơ đồ cấu tạo tổng thể gồm cả cơ cấu phanh và dẫn động phanh:

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo tổng thể cơ cấu phanh và dẫn động phanh

1 Bàn đạp phanh; 2 Trợ lực phanh và xi lanh phanh chính; 3 Xi lanh phanh bánh xe; 4.

Guốc phanh; 5 Đường ống dẫn dầu; 6 Phanh đĩa; 7 Cụm má phanh

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH3.1 Các thông số tham khảo

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật xe tham khảo (Fiesta 1.6 AT 4 cửa Trend)

1 Dài x rộng x cao(mm) 4291x1722x1454

3 Chiều rộng cơ sở trước, sau(mm) 1460/1465

4 Trọng lượng không tải (N) 11530

5 Trọng lượng toàn tải(N) 15480

6 Trọng lượng phân bố cầu trước(N) 9288

7 Trọng lượng phân bố cầu sau (N) 6192

15 Dung tích xi lanh( cc) 1596

16 Công suất cực đại (PS/vòng/phút) 121 / 6000

3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

3.2.1 Xác định momen phanh cần thiết tại các bánh xe

Momen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc

Xét sơ đồ một ô tô đang phanh trên đường bằng (Hình 3.1) Xe chịu các lực: trọng

lượng G; phản lực mặt đường lên các bánh xe trước và sau Z1, Z2; lực quán tính Pj (xeđang phanh có gia tốc chậm dần) Bỏ qua lực cản lăn Pf và lực cản không khí Pw

Pj

hgG

Hình 3.1- Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô khi phanh

Để xác định Z1 ta lấy mô men các lực tại điểm tiếp xúc bánh sau với mặt đường:

Z1L – Gb – Pjhg = 0

j g 1

Ga P h Z

L

−

=

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp tại các bánh xe thì momen phanh tính toán cầnsinh ra ở bánh xe mỗi cơ cấu phanh:

- Ở cầu trước:

max

bx

g p

g p

L- Chiều dài cơ sở của ôtô: L = 2489 (mm)

a,b- Là khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước, sau

hg- Chiều cao trọng tâm xe: hg = 0,45 (m)

Ta có:

1

GL

996 ( ) 15480

1493 ( ) 15480

L G

G

jmax- Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh

Để tận dụng hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám của xe vớiđường

Hình 3.2- Sơ đồ tính toán phanh đĩa

Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh dạng đĩa quay được xác định như sau:

P- Lực ép má phanh vào đĩa phanh.

rtb- Bán kính đặt lực:

1 22

- là bán kính bên trong, ngoài tấm ma sát

Theo xe tham khảo ta chọn

1 2

90130

d- Đường kính xi lanh

Từ đó:

6 0

3.2.3 Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau

a Xác định góc δ, bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

Góc δ (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm O với điểm đặt lực):

2 1

0

2 1

2 sin 2

sin 2

2 cos 2

cos tg

β

− β +

β

β

− β

=

δ

β1- Góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát

β0- Góc ôm của tấm ma sát

β2 = β1 + β0

Bán kính ρ của lực tổng hợp:

0 2

1 0

0 2 2

0

2 1

t

sin ).

cos(

2 sin

) cos (cos

r 2

β β

+ β β

− β +

β

β

− β

=

ρ

Hình 3.3- Các thông số hình học của cơ cấu phanh

Với: rt- Bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể tham khảo xe tương tự)

Theo tài liệu đường kính tang trống nằm trong khoảng

2 sin 2.15 sin 2.135 180

2 sin 2.25 sin 2.125 180