Thiết kế phanh tay điều khiển điện tử

- Điều khiển nhẹ nhàng để giảm bớt cường độ lao động của người lái: cấu tạo hệ thốngsao cho lực đạp phanh của người lái là nhỏ nhất, trong khi vẫn tạo được lực phanh tớicác bánh xe là lớ

LỜI NÓI ĐẦU

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt

là đối với các nước có nền kinh tế phát triển Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vậntải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải pháttriển mạng lưới giao thông vận tải

Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta nghành giao thông đường bộ đóngvai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằngôtô

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày càng phát triển hơn.Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay nghành công nghiệp ôtô đã có sự pháttriển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con người Những chiếc ôtô ngày càng trởnên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn…để theo kịp với xu thế của thờiđại

Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và

xe càng trở nên cần thiết Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm antoàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí…trong đó cơ cấu phanh đóng vai tròquan trọng nhất Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quảcao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao; để nâng cao được năng suất vận chuyểnngười và hàng hoá là điều rất cần thiết

Đề tài này có nhiệm vụ “Thiết kế phanh tay điều khiển điện tử” dựa trên xe tham khảo

là xe Sau một thời gian nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn,

chỉ bảo nhiệt tình của thầy Đinh Ngọc Ân và toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô đã

giúp em hoàn thành được đồ án của mình Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi nhữngthiếu sót em mong các thầy giúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của em đượchoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đinh Ngọc Ân cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã

giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

CHƯƠNG 1: PHANH ÔTÔ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP, HỆ THỐNG CƠ

BẢN

1.1 Tổng quan.

Hình 1.1 Cấu trúc hê thống phanh.

Để giảm tốc đô ̣ của mô ̣t xe đang cha ̣y và dừng xe cần thiết phải ta ̣o ra mô ̣t lực làmcho bánh xe quay châ ̣m la ̣i

Khi người lái đa ̣p bàn đa ̣p phanh, cơ cấu phanh ta ̣o ra mô ̣t lực ( phản lực với mă ̣tđường) làm cho các bánh xe dừng la ̣i và khắc phu ̣c lực (quán tính) đang muốn giữ cho

xe tiếp tu ̣c cha ̣y, do đó làm cho xe dừng la ̣i Nói cách khác đi năng lượng (đô ̣ng năng)của các bánh xe quay được chuyển thành nhiê ̣t do ma sát (nhiê ̣t năng) bằng cách tác

đô ̣ng lên các phanh làm cho các bánh xe ngừng quay

Người lái không những phải biết dừng xe mà còn phải biết cách cho xe dừng la ̣i theoý đi ̣nh của mình Chẳng ha ̣n như, các phanh phải giảm tốc đô ̣ theo mức thích hợp và

Các cơ cấu chính ta ̣o ra chức năng dừng xe này là hê ̣ thống phanh như bàn đa ̣p phanhvà các lốp xe.

1.1.1 Công dụng của hệ thống phanh.

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ chuyển động của ô tô cho đến khi dừng hẳnhoặc đến một tốc độ nào đó theo yêu cầu của người lái Ngoài ra hệ thống phanh còngiữ cho ô tô dừng ở ngang dốc trong thời gian lâu dài hoặc cố định xe trong thời giandừng xe (phah tay)

Đối với ô tô, máy kéo hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng vì nó đảm bảo cho

ô tô chuyển động an toàn ở tốc độ cao hoặc dừng xe trong tinh huống nguy hiểm nhờvậy mà nâng cao được năng suất vận chuyển, tăng được tính động lực

1.1.2 Yêu cầu của hệ thống phanh.

Để nâng cao hiệu quả phanh trong quá trình làm việc của hệ thống phanh thì nó phảiđảm bảo các yêu cầu sau:

- Có độ tin cậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp nghĩa là phảitạo ra được lực phanh lớn nhất, đồng thời cho tất cả các bánh xe

- Hoạt động êm dịu, đảm bảo sự hoạt động của ô tô khi phanh, khi phanh

hệ thống phanh không gây tiếng ồn, tiếng gõ và phải có mômen phanh như nhau ở cácbánh xe cùng trục của ô tô để tránh hiện tượng lệnh lực phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng để giảm bớt cường độ lao động của người lái: cấu tạo hệ thốngsao cho lực đạp phanh của người lái là nhỏ nhất, trong khi vẫn tạo được lực phanh tớicác bánh xe là lớn nhất Để đảm bảo yêu cầu này hệ thống phanh có lắp thêm bộ trợ lực(trợ lực chân không, trợ lực khí nén hoặc trợ lực thuỷ lực)

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo nguyên tắc sử dụnghoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ

- Không có hiện thượng tự xiết khi phanh và nhả phanh tức thời khi người lái thôi đạpphanh Nếu không sẽ rất nguy hiểm trong qua trình ô tô chuyển động

- Cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt: thực chất của quá trình phanh là sử dụng lực ma sátsinh ra ở cơ cấu phanh để tạo mômen cản chuyển động quay của bánh xe, xét về mặtnăng lượng thì hệ thống phanh là biến đổi động năng của ô tô thành nhiệt năng của cơcấu phanh Khi phanh nhiệt độ sinh ra ở cơ cấu phanh rất cao Do đó cơ cấu phanh phải

có khả năng truyền nhiệt tốt

- Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trênbánh xe: tức là hệ dẫn động phanh phải có tỷ số truyền ổn định Tạo cảm giác yên tâmcho lái xe khi đạp phanh

Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng

- Có khả năng phanh ô tô khi đứng trong thời gian dài

- Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa

1.1.3 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

Có bốn chỉ tiêu chính thức được dùng để đánh giá hiệu quả phanh:

 Gia tốc chậm dần khi phanh

 Thời gian phanh

 Quãng đường phanh

 Lực phanh hoặc lực phanh riêng

a Gia tốc chậm dần khi phanh

Đây là một chỉ tiêu rất quan trọng để đánh giá hiệu quả phanh ôtô.Gia tốc chậmdần càng lớn thì hiệu quả phanh càng cao

Khi phanh trên đường bằng thì lực phanh PP chiếm khoảng 98% tổng các lực cản trongquá trình phanh Do đó ta có thể coi lực phanh sẽ cân bằng với lực quán tính Mặt khác,khả năng tiếp nhận lực phanh ở các bánh xe còn phụ thuộc rất nhiều vào khả năng bámcủa các bánh xe với đường

Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh được xác định theo công thức sau:

phanh) thì cần giảm hệ số δ Chẳng hạn trong trường hợp phanh cấp tốc, người lái nêncắt ly hợp để tách động cơ đang làm việc ra khỏi hệ thống truyền lực, loại bỏ được lựcquán tính do gia tốc khối lượng quay của động cơ mà chủ yếu là của bánh đà Khi đógiá trị δ sẽ giảm xuống giá trị δ ' bé hơn nhiều, JPmax sẽ tăng lên.

JPmax phụ thuộc vào hệ số bám ϕ giữa lốp với mặt đường.Giá trị hệ số bám lớnnhất ϕmax = 0,7 0,8 ÷ trên đường nhựa tốt Nếu coi δ = 1 và gia tốc trọng trường g =10m/s2 thì gia tốc chậm dần cực đại khi phanh trên đường nhựa tốt, khô, nằm ngang có

thể đạt trị số: JP max =7,0 8,0[m / s ]÷ 2 .

Trong quá trình phanh chậm dần, ôtô chỉ đạt gia tốc phanh chậm dần nhỏ hơn

JPmax khoảng 2 ÷ 3 lần.Phanh cấp tốc chỉ xảy ra trong những tình huống đặc biệt nguyhiểm và chỉ chiếm khoảng 5 ÷10% tổng số lần phanh

b Thời gian phanh

Thời gian phanh cũng là một trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh cũngnhư chất lượng quá trình phanh.Thời gian phanh càng nhỏ tức là hiệu quả phanh càngcao

Công thức (2.1) được thể hiện dưới dạng vi phân như sau:

c Quãng đường phanh

 Quãng đường phanh lý thuyết

Quãng đường phanh SP là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá hiệu quả phanh cũng nhưchất lượng quá trình phanh của ôtô So với các chỉ tiêu khác thì chỉ tiêu này mang tínhtrực quan và thực tế nhất, giúp lái xe xử lý tốt khi phanh trên đường Chỉ tiêu nàythường được đưa vào trong các tài liệu tính năng kỹ thuật của ôtô, có kèm theo giá trịvận tốc bắt đầu phanh tương ứng Quãng đường phanh càng nhỏ thì chất lượng phanhcàng tốt

Công thức tính quãng đường phanh được xác định trên cơ sở biểu thức (1.2) bằng cáchnhân hai vế của biểu thức (1.2) với một lượng vi phân dS:

dv g.

.dS dS dt

ϕ

= δ

.dv v.dv dS dt

bộ G của ôtô Nhưng ba công thức trên đều phụ thuộc vào hệ số bám ϕ, mà hệ số ϕlại phụ thuộc vào tải trọng G của ôtô Khi G tăng lên thì ϕ giảm, do đó gia tốc phanhchậm dần sẽ giảm còn thời gian phanh và quãng đường phanh sẽ tăng lên Vì vậy, thựcnghiệm đã chứng minh được rằng quãng đường phanh của xe con, xe tải và xe kháchkhác nhau mặc dù bắt đầu phanh ở cùng một vận tốc v1 Đồ thị trên hình 1.1 mô tả mốiquan hệ đó:

Đồ thị trên hình 1.15 đã cho thấy rằng

vận tốc bắt đầu phanh v1 càng cao thì

quãng đường phanh SP càng lớn vì

quãng đường phanh phụ thuộc vào

bình phương của vận tốc v1, đồng thời

hệ số bám ϕ càng cao thì quãng

đường phanh SP càng giảm

Hình 1.15 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãngđường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh

v1 và theo hệ số bám ϕ

 Quãng đường phanh thực tế

Các công thức (1.1), (1.4), (1.8) xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh vàquãng đường phanh đều mang tính lý thuyết, trong điều kiện lý tưởng với các giả thiết

đã được đặt ra Khi đó, áp suất khí nén trong hệ thống được coi như đạt giá trị cực đạingay tại thời điểm bắt đầu phanh và thời gian phản ứng của lái xe không được kể đến.Thời gian phanh thực tế không phải được tính từ khi phanh bắt đầu có hiệu quả mà phải

tính từ khi người lái nhận được tín hiệu để phanh Do đó, tP và SP sẽ lớn hơn so với cácgiá trị tính theo các công thức (1.5), (1.9).

Để xác định quãng đườngphanh thực tế cần nghiên cứu quá

trình phanh qua các đồ thị thực

nghiệm thể hiện quan hệ giữa lực

phanh PP sinh ra ở bánh xe (hoặc

mômen phanh MP) với thời gian t

Đồ thị này được gọi là giản đồ

phanh (hình 1.16) Hình 1.16 Giản đồ phanh

Giản đồ phanh nhận được bằng thực nghiệm và qua giản đồ phanh có thể phântích và thấy được bản chất của quá trình phanh

Trên giản đồ, gốc toạ độ được coi là thời điểm người lái phát hiện ra chướng ngại vật ởphía trước và nhận thức được rằng cần phải phanh xe Thời gian các giai đoạn trong quátrình phanh thực tế được xác định cụ thể gồm có:

• t1: thời gian phản xạ của người lái, tức là từ lúc thấy được chướng ngại vật chođến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh Thời gian này phụ thuộc vào trình độ củangười lái Thời gian t1 thường nằm trong giới hạn t1 = 0,3÷ 0,8s

• t2: thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh do phải khắc phục hành trình tự

do trong hệ thống, tức là thời gian từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp phanhcho đến khi má phanh ép sát vào tang phanh Thời gian này phụ thuộc vào kếtcấu dẫn động phanh, đối với phanh khí nén t2 = 0,2÷ 0,4s

• t3: thời gian tăng lực phanh và tăng gia tốc chậm dần Thời gian này cũng phụthuộc vào kết cấu dẫn động phanh, với phanh khí nén t3 = 0,5÷1s

• t4: thời gian phanh hoàn toàn với lực phanh cực đại PPmax và với gia tốc chậm dầncực đại JPmax Thời gian này được xác định theo công thức (1.1) Trong thời giannày lực phanh và gia tốc chậm dần có giá trị không đổi

• t5: thời gian nhả phanh sau khi xe dừng, lực phanh giảm dần về 0 Đối với phanhkhí nén t2 = 1,5÷ 2s

Khi ôtô đã dừng hoàn toàn thì thời gian phanh t5 không ảnh hưởng đến quãng đườngphanh nhỏ nhất Như vậy thời gian phanh thực tế tổng cộng kể từ lúc có tín hiệu phanh

tP = t1 + t2 + t3 + t4 (1.10)

Từ giản đồ phanh cho thấy ở thời gian t1 + t2, lực phanh và gia tốc chậm dầnbằng không Lực phanh và gia tốc bắt đầu tăng lên từ thời điểm A là điểm khởi đầu củathời gian t3 Cuối thời gian t3, lực phanh và gia tốc chậm dần đạt giá trị cực đại và giữkhông đổi trong suốt thời gian t4.Cuối thời gian t4, gia tốc chậm dần và lực phanh bắtđầu giảm.Hết thời gian t5, lực phanh bằng không.Gia tốc chậm dần trong thời gian t4được gọi là gia tốc chậm dần ổn định

Tuy nhiên, giản đồ phanh trên đây đã được đơn giản hóa, còn giản đồ phanh lấy

từ thực nghiệm có dạng đường gợn sóng nhấp nhô

Nếu kể đến thời gian phản xạ của người lái và thời gian chậm tác dụng của dẫnđộng phanh thì quãng đường phanh thực tế được xác định như sau:

SP = S1 + S2 + S3 + S4 (1.11)

Trong đó :

S1 + S2 = v1.(t1 + t2) (1.12)

2 3

P Pmax là lực phanh ôtô trên đoạn đường S4, [N]

v 4 là vận tốc ban đầu của ôtô trên đoạn đường S4, [m/s]

Pmax

v v t J t S

(1.15)Tổng quãng đường phanh của ôtô sẽ là:

đi 10 ÷ 15% so với khi phanh còn mới và điều chỉnh đúng.

d Lực phanh và lực phanh riêng

Ba chỉ tiêu quan trọng nhất đã được xem xét ở trên.Lực phanh và lực phanhriêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh.Tuy nhiên chỉ tiêu này chỉ được dùngthuận lợi nhất khi thử phanh ôtô trên bệ thử

Lực phanh sinh ra ở các bánh xe ôtô được xác định theo công thức:

P P

K

MP

r

=

(1.18)Trong đó : M P là mômen phanh của các cơ cấu phanh, [N.m]

r K là bán kính tính toán của bánh xe, [m]

Lực phanh riêng γP là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G của ôtô.Lực phanh riêng được xác định theo công thức (1.18):

P P

P G

γ =

(1.19)Lực phanh riêng đạt cực đại khi lực phanh đạt cực đại:

đường nhựa khô nằm ngang.Nhưng trong thực tế, giá trị đạt được chỉ trong khoảng 45 ÷65%.

Ngoài ra có thể sử dụng thông số lực phanh riêng cho từng cầu xe γ γP1, P2 Cácgiá trị này dùng để đánh giá khả năng sử dụng trọng lượng bám ở từng cầu

Tại Việt Nam hiện nay, tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trênđường được quy định tại tiêu chuẩn 22 TCN 224-2001: “Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật vàbảo vệ môi trường của phương tiện cơ giới đường bộ” do Bộ trưởng Bộ Giao thông vậntải Việt Nam ban hành ngày 05/12/2001 Tiêu chuẩn này quy định thử xe ở chế độkhông tải, trên mặt đường bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng bằng phẳng và khô, đượcđánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu: SP hoặc JPmax, hệ số bám ϕ không nhỏ hơn 0,6.Vận tốc bắt đầu phanh là 30[Km/h] hay là 8,33[m/s]

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn kiểm tra hiệu quả phanh định kỳ trên đường ở Việt Nam

SP [m]

Gia tốc phanh

JPmax [m/s2]Ôtô con, kể cả ôtô con chuyên dùng

đến 09 chỗ (kể cả người lái) Không lớn hơn 7,2 Không nhỏ hơn 5,8Ôtô tải có trọng lượng toàn bộ không

lớn hơn 8000KG, ôtô khách trên 09

chỗ (kể cả người lái) có tổng chiều

dài không lớn hơn 7,5m

Không lớn hơn 9,5 Không nhỏ hơn 5,0

Ôtô tải hoặc đoàn ôtô có trọng lượng

toàn bộ lớn hơn 8000KG, ôtô khách

trên 09 chỗ (kể cả người lái) có tổng

chiều dài lớn hơn 7,5m

Không lớn hơn 11 Không nhỏ hơn 4,2

Tiêu chuẩn trình bày ở bảng 1-1 trên được cho ứng với chế độ thử: Ô tô không tải, chạytrên đường nhựa khô, nằm ngang Vận tốc bắt đầu phanh là 30 [ Km/h ] ( 8,33 [ m/s ] ).

Do yêu cầu về tốc độ ô tô ngày càng tăng, cho nên có xu hướng tăng vận tốc thử phanh

để cho phép lưu hành trên đường Tuy vậy thử phanh ở tốc độ cao là rất nguy hiểm,nhất là trong điều kiện chưa cho phép có những bãi thử chuyên dùng Vì thế ở nước tavẫn đang áp dụng tốc độ thử phanh là 30 [ Km/h ]

Số liệu cho ở bảng 1-1 chỉ sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm cho phép ô tô lưuhành trên đường để đảm bảo an toàn chuyển động Đối với các cơ sở nghiên cứu haythiết kế chế tạo thì cần áp dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính

( Tiêu chuẩn của Liên Xô cũ )

Stt Chủng loại ô tô Tốc độ

trước khi phanh Vo[Km/h]

Lực tác dụng lênbàn đạp

Pbđ [ N ] (≤ )

Dạng thử

Quãng đường phanh

Sp [ m ] (≤ )

Gia tốc chậm dần

ổn định

Jp [ m/g ] (≥ )

1 Ô tô du lịch và

Microbuys với số chỗngồi ≤ 8

OIII

43,254,057,5

7,05,45,0

2 Ô tô buýt > 8 chỗ

ngồi và trọng lượng toàn bộ ≤ 5 tấn

OIII

25,832,334,3

7,05,34,9

3 Ô tô buýt với trọng

lượng toàn bộ > 5 tấn 60 700

OIII

32,140,142,7

6,04,54,1

4 Ô tô tải với trọng

lượng toàn bộ < 3,5 tấn

OIII

44,856,059,6

5,54,13,8

5 Ô tô tải với trọng

lượng toàn bộ từ 3,5 tấn ÷ 12 tấn

OIII

25,031,333,3

5,54,03,7

6 Ô tô tải với trọng

OIII

17,221,522,9

5,54,03,6

7

Đoàn ô tô với tải trọng toàn bộ từ 3,5 tấn ÷ 12 tấn

OIII

26,533,135,2

5,54,03,7

8

Đoàn ô tô với trọng lượng toàn bộ > 12 tấn

OIII

18,423,024,5

5,53,93,6

Bảng 1.3: Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh dự trữ

( tiêu chuẩn Liên Xô cũ )

Stt Chủng loại ô tô Tốc độ

trước khi thử

Vo[Km/h]

Lực tác dụng lên bàn đạp Pbđ [ N ] (≤ )

Quãng đường phanh

Sp [ m ] (≤ )

Gia tốc chậm dần ổn định

Jp [m/s2] (≥ )

Tay đòn

Bàn đạp

1 Ô tô du lịch và

Microbuys với số chỗ ngồi ≤ 8

2 Ô tô buýt > 8 chỗ ngồi và

trọng lượng toàn bộ ≤ 5 tấn

Thử " I ": Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh đã làm việc nóng lên Dạng thử này bao gồm hai giai đoạn:

Thử sơ bộ: Để cho các cơ cấu phanh nóng lên Thử chính: Để xác định hiệu quả phanh

Thử " II ": Để xác định hiệu quả phanh chính, khi ô tô, máy kéo chuyển động xuống dốc dài

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

Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh được đánh giá bằng tổng lực phanh thực

tế mà các cơ cấu phanh của nó có thể tạo ra Khi thử (theo cả hai chiều: đầu xe hướng xuống dốc và ngược lại - quay lên dốc) phanh dừng cần phải giữ được ô tô- máy kéo chở đầy tải và động cơ tách ra khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên dốc có độ

nghiêng không nhỏ hơn 25%

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

( 8,33±0,6 [ m/s ]), mà không cần sử dụng các hệ thống phanh khác Khi phanh bằng phanh này, gia tốc của ô tô, máy kéo thường đạt khoảng 0,6 ÷ 2,0 [ m/s2]

1.2. Các phương pháp phanh ôtô.

* Phân loại hệ thống phanh theo loại phanh.

- Phanh chân: gồm có phanh khí nén, phanh thuỷ lực, phanh thuỷ lực điều khiển khí nén, phanh điều khiển bằng hệ thống ABS (các loại phanh này sẽ được nói rõ hơn

ở các phần sau)

- Phanh tay: Hê ̣ thống phanh tay có chức năng chính là phanh xe la ̣i kho xe đang đỗ, nó không cho phép xe tự đô ̣ng di chuyển khi xe không hoa ̣t đô ̣ng Khi ta kéo phanh tay thì dù xe có đỗ trên dốc cũng không lo bi ̣ trôi xuống dốc Ngày nay do công nghê ̣phát triển, các nhà khoa ho ̣c và các hãng xe đã chế ta ̣o ra rất nhiều chủng loa ̣i phanh tay như: phanh cơ, phanh khí nén,phanh điê ̣n Nhưng mu ̣c đích chính của phanh tay chỉ là “phanh xe la ̣i khi xe đang đỗ”

- Phanh khẩn cấp và phanh hỗ trợ: phanh này gồm có phanh bằng động cơ và phanh khí xả.

• Phương pháp phanh bằng động cơ đó là sử dụng động cơ để giảm tốc độ của xe đang chạy Nó có chức năng làm cho xe chậm dần đều Phương pháp này sử dụng nguyên lý kéo xe chậm lại bằng các là giảm ga và về số để cho động cơ quay chậm hơn tốc độ quay của bánh xe, tạo ra sức kéo cho xe chậm lại

• Phương pháp phanh khí xả sử dụng phương pháp phanh bằng cách bịt đường ống xả và ống hút của động cơ làm cho động cơ chậm dần và dẫn tới ngừng hoạtđộng Do động cơ hoạt động chậm dần dẫn tới dừng hoạt động nên sẽ tạo ra sức kéo ngược ôtô đang di chuyển với quán tính lớn

• Về cơ bản nguyên lý của 2 phương pháp phanh này là đều làm cho động cơ ngừng lại đề tạo ra sức kéo ôtô làm cho ôtô chậm dần đều tới dừng lại

1.3 Phân loa ̣i và cấu trúc các hê ̣ thống phanh.

1.3.1 Phân loại.

- Phân loại theo tính chất điều khiển chia ra phanh chân và phanh tay

- Phân loại theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra: phanh ở bánh xe và phanh ởtrục chuyển động

- Phân loại theo kết cấu của cơ cấu phanh: phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa

- Phân loại theo phương thức dẫn động có: Dẫn động phanh bằng cơ khí, chấtlỏng, khí nén hoặc liên hợp

1.3.2 Cấu trúc hệ thống phanh

- Khi đạp phanh, lực đạp được truyền từ bàn đạpqua cần đẩy vào xilanh chính để đẩy pistontrong xilanh Lực của áp suất thuỷ lực bên trongxilanh chính được truyền qua các đường ốngdẫn dầu đến các xilanh bánh xe thực hiện quátrình phanh

- Khi nhả phanh, người lái bỏ chân khỏi bàn đạp

phanh lúc này piston xilanh chính trở lại vị tríkhông làm việc và dầu từ các xilanh bánh xetheo đường ống hồi về xilanh chính vào buồngchứa, đồng thời tại các bánh xe lò xo hồi vị kéohai guốc phanh tách khỏi trống phanh và kếtthúc quá trình phanh.

Hệ thống phanh dẫn động 1 dòng

- Dẫn động một dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫnđến các xilanh bánh xe, dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao

Vì vậy trong thực tế dẫn động phanh một dòng

ít được sử dụng

Hệ thống phanh dẫn động 2 dòng

- Dẫn động hai dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanhchính có hai đường dầu độc lập đến các xilanhbánh xe Do hai dòng hoạt động độc lập nênxilanh chính phải có hai ngăn độc lập do đó khimột dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tácdụng Vì vậy phanh hai dòng có độ an toàn cao,nên được sử dụng nhiều trong thực tế

2 Phanh

khí nén

Hệ thống phanh khí nén

- Hệ thống phanh khí nén là hệ thống phanh mà sử dụng áp suất của không khí để tạo lực phanh

- Đối với hệ thống phanh khí thì phải duy trì áp suất tối thiểu của khí nén trong hệ thống là 85 psiđối với xe buyt và 100psi đối với xe tải Duy trì

áp suất mở van điều áp cảu máy nén khí trong khoảng 120- 135 psi (0,8- 0,9 MPa)

3 Phanh

thuỷ lực điều khiển khí nén

Hệ thống phanh thuỷ- khí

- Về cơ bản, hệ thống phanh thuỷ khí được hoạt động không khác gì hệ thống phanh thuỷ lực, chỉ

có điều là hệ thống phanh thuỷ lực này được điều khiển bằng khí nén

- Hệ thống phanh thuỷ- khí tận dụng được các ưu điểm của 2 hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén Nhưng hệ thống này khá cồng kềnh, giá thành cao, khó sửa chữa nên hệ thống này rất ít được

sử dụng

3 1

1.3.2.2 Hê ̣ thống phanh tay.

Phanh tay được sử dụng khi xe đỗ, chúng khóa một cách cơ khí các bánh sau đểđảm bảo cho xe đứng yên khi đỗ trên mặt đường dốc hoặc những nơi có độ ma sát giữalốp xe và mặt đường kém

 Các loại cần phanh tay.

 Các dạng thân phanh tay.

1 Loại cần, 2 Loại thanh kéo, 3 Loại bàn đạp.

Hình 1.2 : Các loại cần phanh tay

Hình 1.3: Cơ cấu phanh tay

Loại thân phanh trống: loại này dùng thân trống phanh để giữ lốp, được sử dụng rộng

dãi ở các xe có phanh trống

Loại phanh đĩa: loại này dùng thân phanh đĩa để giữ lốp, được sử dụng rộng dãi ở các

xe trở khách nhỏ gon có trang bị phanh đĩa

Loại phanh đỗ tách dời: loại này có một phanh đỗ kiểu trống gắn vào giữa đĩa phanh Kiểu phanh trung tâm: loại này kết hợp phanh đỗ kiểu trống ở giữa hộp số dọc và

trục các đăng và được sử dụng chủ yếu trên xe bus và xe tải

 Cấu tạo.

Hình 1.4 Phanh tay ôtô ZA3 – 53A

a Kết cấu và nguyên lý hoạt động phanh tay dẫn động phanh cơ khí

Dẫn động bằng cơ khí được lắp trên trục thứ cấp hộp số

Kết cấu.

Hình 1.5 Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số

1 Nút ấn; 2 Tay điều khiển; 3 Đĩa tĩnh; 4 Chốt; 5 Lò xo;

6 Tang trống; 7 Vít điều khiển; 8 Guốc phanh.

- 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), lắptrên trục thứ cấp của hộp số Đầu dưới của má phanh tỳ lên đầu hình côn củachốt 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 nốivới tay điều khiển (2)

b Kết cấu và nguyên lý hoạt động của phanh tay dẫn động phanh khí nén

Kết cấu

Hình 1.6 Hệ thống phanh tay dẫn động phanh bằng khí nén

Nguyên lý hoạt động.

Khi cần

sử dụng phanh tay, người điều khiển khóa đường ống dẫn khí nén đến buồng áp suất, màng cao su của buồng áp suất không bị áp suất của khí nén tác động nên chiều dài của lò xo giãn ra tác động lên các chi tiết liên kết làm cho má phanh cùng guốc phanh ép sát vào tang trống hãm ôtô chuyển động

Khi không cần sử dụng, người điều khiển mở khóa khí nén sẽ tràn vào làm tăng ápsuất trong buồng áp suất, các cơ cấu liên kết tác động theo làm cho các má phanh tách khỏi tang trống, như vậy ôtô có thể di chuyển động được

Loại phanh tang trống.

 Mâm phanh và cam tác động

- Mâm phanh được lắp chặt với vỏ hộp số, trên mâm phanh có cam tác động và guốcphanh

- Cam tác động lắp trên mâm phanh và tiếp xúc với hai đầu guốc phanh, dùng để dẫnđộng đẩy hai guốc phanh và má phanh thực hiện quá trình phanh

 Guốc phanh và má phanh

- Guốc phanh và má phanh được lắp trên mâm phanh nhờ hai chốt lệch tâm, lò xo hồi

vị luôn kéo hai guốc phanh rời khỏi tang trống

- Guốc phanh được làm bằng thép có mặt cắt chữ T và có bề mặt cung tròn theo cungtròn của tang trống, có khoan nhiều lỗ để lắp má phanh, trên một đầu có lỗ lắp với chốtlệch tâm, còn đầu kia tiếp xúc với côn đội và cam tác động

- Má phanh làm bằng vật liệu ma sát cao (amiăng), có cung tròn theo guốc phanh và cónhiều lỗ để lắp với guốc phanh bằng các đinh tán

- Đinh tán làm bằng nhôm hoặc đồng

- Lò xo hồi vị để luôn giữ cho hai guốc phanh và má phanh tách khỏi tang trống và épgần lại nhau

 Chốt lệch tâm và cam lệch tâm

- Chốt lệch tâm dùng lắp guốc phanh, có phần lệch tâm dùng để điều chỉnh khe hởgiữa

má phanh và tang trống phanh

- Cam lệch tâm lắp trên mâm phanh, dùng để điều chỉnh khe hở phía trên giữa máphanh và tang trống

các đăng (hoặc tang trống và moayơ bánh xe) ngừng quay

- Khi thôi phanh tay người lái ấn nút đầu cần điều khiển (hoặc bóp tay kéo) và kéocần điều khiển về vị trí ban đầu (phía trước) cơ cấu phanh tay trở về vị trí thôi phanh,

lò xo hồi vị, kéo hai guốc phanh và má phanh rời khỏi tang trống

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ

2.1. Hê ̣ thống phanh thủy lực.

2.1.1. Cấu tạo hê ̣ thống phanh thủy lực.

Hình 2.1:Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh thủy lực

Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực thường dùng trên các xe du lịch và xe tải

có tải trọng nhỏ và trung bình Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm là phanh êm dịu, dễ

bố trí, có độ nhạy cao Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là tỷ số truyền của dẫn độngdầu không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh Trong hệ thốngphanh dẫn động bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động mà người ta chia radẫn động một dòng và dẫn động hai dòng

- Dẫn động một dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính chỉ có một đườngdầu duy nhất dẫn đến các xilanh bánh xe, dẫn động một dòng có kết cấuđơn giản nhưng độ an toàn không cao Vì vậy trong thực tế dẫn động phanhmột dòng ít được sử dụng

- Dẫn động hai dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính có hai đường dầuđộc lập đến các xilanh bánh xe

Do hai dòng hoạt động độc lập nên xilanh chính phải có hai ngăn độc lập do đó khimột dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tác dụng Vì vậy phanh hai dòng có độ an toàncao, nên được sử dụng nhiều trong thực tế Dưới đây là các sơ đồ dẫn động thuỷ lực haidòng thường gặp:

- Một dòng dẫn động ra hai bánh xe cầu trước, còn một dòng dẫn tới các bánh xe cầu sau

- Một dòng dẫn động cho bánh xe trước ở một phía và bánh xe sau ở phía khác, còn một dòng dẫn động cho các bánh xe chéo còn lại

- Một dòng dẫn động cho ba bánh xe

Ba kiểu dẫn động trên được dùng ở các xe có yêu cầu cao về độ tin vậy và về chấtlượng phanh Khi xảy ra hư hỏng một dòng thì hiệu quả phanh giảm không nhiều, do đóđảm bảo được an toàn chuyển động

2.1.2. Trợ lực phanh.

Để giảm nhẹ lực tác động của người lái trong quá trình sử dung phanh, đồng thờităng hiệu quả sử dụng phanh trong trường hợp phanh gấp ở hệ thống phanh trang bịthêm bộ trợ lực phanh

Cửa chân không(mở)

Trợ lực phanh có hai dạng cơ bản là trợ lực bằng chân không và trợ lực bằngthuỷ lực (trợ lực dầu)

- Bộ trợ lực chân không: hoạt động dựa vào độ chênh lệch chân không củađộng cơ và của áp suất khí quyển để tạo ra một lực mạnh tỉ lệ thuận với lực

ấn của bàn đạp phanh Nguồn chân không có thể lấy ở đường nạp động cơhoặc dùng bơm chân không riêng làm việc nhờ động cơ

- Bộ trợ lực thuỷ lực dùng một bơm có môtơ để tạo ra một áp suất thuỷ lực

đủ lớn để giảm lực đạp phanh cần thiết

Khi không phanh:

Cửa khí quyển (mở)

Cửa chân không(đóng)

Buồng A

Buồng B

Cửa chân không(đóng)

Khi không đạp phanh, cửa chân không mở và cửa không khí đóng Áp suất giữa hai buông A và B cân bằng nhau, lò xo hồi vị đẩy piston về bên phải, không có áp suất trên thanh đẩy

Đa ̣p phanh

- Khi phanh, cần đẩy dịch sang trái làm cửa chân không đóng, cửa khí quyển

mở Buồng A thông với buồng khí nạp động cơ, buồng B có áp suất bằng

áp suất khí quyển Sự chênh lệch áp suất này tạo lên lực cường hoá đẩypiston và màng cao su dịch về bên trái tạo lên khả năng tăng lực đẩy chocần xilanh chính

Hình 2.3: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái không phanh)

Hình 2.4: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái đạp phanh)

Bình chứa.Bình tích năng.Môtơ bơm và bơm.Bộ chấp hành.Hình 2.6: Cấu tạo bộ trợ lực thuỷ lực

Cần đẩy

Piston xilanh chính Van trung tâm

Phần bộ trợ lực phanh, 2 Phần của xi lanh chính, 3 Phần của bộ điều chỉnh Hình 2.7: Xilanh chính và bộ trợ lực phanh

Piston tăng lựcPiston bộ điều chỉnh2

Đĩa phản lực

Cần phản lực Lò xo phản hồi

- Ở trạng thái giữ phanh, cả hai cửa đều đóng, do đó áp suất ở phía phải của

màng không đổi, áp suất trong hệ thống được duy trì.

- Khi nhả phanh lò xo hồi vị đẩy piston và màng ngăn về vị trí ban đầu

Trong trường hợp bộ trợ lực bị hỏng, lúc này cần đẩy sẽ làm việc như mộttrục liền Do đó khi phanh người lái cần phải tác động một lực lớn hơn đểthắng lực đẩy của lò xo và lực ma sát của cơ cấu

b Bộ trợ lực thuỷ lực.

Bộ trợ lực thuỷ lực gồm có xilanh chính, bộ chấp hành phanh, bình chứa, bơm,môtơ bơm và bộ tích năng

 Xilanh phanh chính và bộ trợ lực phanh

Hình 2 5: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái giữ phanh)

Không có van P.Đường lực phanh lí tưởngCó van PLực phanh bánh sauLực phanh xilanh chính

2

3

1 4

- Phần của bộ trợ lực phanh gồm có một cần điều khiển, piston lực và buồngcủa bộ trợ lực

- Phần của xi lanh chính gồm piston của xilanh chính, lò xo phản hồi và vantrung tâm

- Phần của bộ điều chỉnh gồm có piston của bộ điều chỉnh, lò xo phản hồi,van trượt kiểu piston, cần phản lực và đĩa phản lực bằng cao su

2.1.3. Van điều hòa lực phanh.

Quá trình phanh dẫn tới hiện tượng tăng tải trọng tác dụng lên cầu trước, giảm tải trọng ở cầu sau Sự phân bố lực phanh cần thiết phải đảm bảo mối quan hệ giữa lực

phanh sinh ra ở bánh sau và lực tác dụng lên các bánh xe Thực hiên được yêu cầu này

sẽ nâng cao hiệu quả phanh, giảm mài mòn lốp, tăng khả năng điều khiển xe và nâng

cao độ an toàn chuyển động Van điều hòa lực phanh là một trong các kết cấu trên xe

nhằm mục đích như vậy

1 Cuppen.2 Lò xo nén.3 Phớt làm kín.4 Thân van.5 Piston 1

2

3

5 4

Hình 2.9: Cấu tạo van điều hòa lực phanh

Van điều hoà lực phanh được đặt giữa xilanh chính của của đường dẫn dầu phanh

và xilanh phanh bánh sau Cơ cấu này tạo ra lực phanh thích hợp để rút ngắn quãng

đường phanh bằng cách tiến gần tới sự phân bố lực phanh lý tưởng giữa bánh sau và

bánh trước để tránh cho các bánh sau không bị hãm sớm hơn trong khi phanh khẩn cấp

 Cấu tạo

 Nguyên lý hoạt động.

Áp suất thuỷ lực do xilanh chính tạo ra tác động lên các phanh trước và sau Cácphanh sau được điều khiển sao cho áp suất thuỷ lực được giữ bằng áp suất xilanh cho

đến điểm chia và sau đó thấp hơn áp suất xilanh sau điểm chia và được thể hiện qua các

giai đoạn sau:

2.1.4. Hê ̣ thống chống bó cứng bánh xe ABS

a Cấu tạo của cơ cấu ABS.

b.Nguyên lý hoạt động của ABS

Nguyên lý hoạt động của ABS dựa trên sự bó chống bó cứng của bánh xe bằngcách đường dầu liên tục tạo lực phanh và nhả lực phanh ở các cơ cấu phanh bánh xe

Hình 2.11: Sơ đồ ABS có bốn kênh điều khiểnVan điện từ.Cảm biến.

2 2

1 1

2

- Nguyên lý của cơ cấu tạo áp lực phanh là khi bánh xe có hiện tượng quay thì sẽ

có cảm biến nhận biết tín hiệu truyền tới ECU ECU sẽ truyền tín hiệu phanhkhẩn cấp, mở van dầu phanh để tạo áp suất lớn phanh bánh xe

- Nguyên lý giữ áp lực phanh là bánh xe là khi bánh xe chưa bị bó cứng, xe đangtrong tình trạng phanh thì hệ thống sẽ đóng các cửa van dầu, áp suất ko tăngcũng không giảm, đây là chế độ giữ áp

- Nguyên lý nhả phanh là khi có tín hiệu bánh xe chống bó cứng thì sẽ gửi tín hiệutới ECU điều khiển và ngay lập tức phanh sẽ phải nhả ra để chống bó cứng

 Một số dạng sơ đồ bố trí hệ thống ABS trên xe hiện nay:

Loại bốn kênh điều khiển này bao gồm bốn van điều chỉnh làm việc độc lập dovậy các bánh xe được tự động chống hãm cứng riêng rẽ, nên hiệu quả phanh cao, đảmbảo tính dẫn hướng, điều khiển xe khi đi vào đường xấu và quay vòng

Hệ điều chỉnh cho ba kênh sử dụng ba cảm biến và ba van điều chỉnh, một van vàmột cảm biến đặt ở phía trước còn hai van và hai cảm biến đặt ở phái sau Ở loại này cóthể xảy ra trượt lết ở một trong hai bánh xe phía trước khi chuyển động trên bề mặtđường có trrạng thái bề mặt hai bên khác nhau

Hình 2.13: Sơ đồ ABS hai kênh điều khiển

Ở loại sơ đồ này sử dụng hai hoặc ba cảm biến và có hai van điều chỉnh Tín hiệuđiều khiển được truyền về bộ sử lý trung tâm và được sử lý theo khả năng bên nào xảy

ra bó cứng trước Các loại xe có hệ thống ABS như thế này không nâng cao hiệu quảphanh song đảm bảo khả năng ít bị trượt ở cầu xe

2.2. Hệ thống phanh dẫn động khí nén

Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh khí :

Hình 2.14: Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén

2-Bộ khử ẩm và chống đông 13- Van

3-Van bảo vệ 2 ngã 14-Bầu phanh sau

4, 5, 6-Bình chứa khí nén 15-Van phanh tay

7- Van xả phanh khẩn cấp 16-Van bảo vệ 3 ngã

8-Nút nhấn phanh bổ trợ 17-Bộ điều hoà lực phanh

10-Van cắt nhiên liệu 19-Bầu phanh trước

Phanh khí được sử dụng trên xe vận tải có tải trọng lớn nguyên lý làm việc của