CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1. Công dụng Hình 1. 1 Phanh xe ô tô Phanh ô tô là hệ thống an toàn không thể thiếu trên bất cứ một phương tiện giao thông hiện nay, phanh xe được thiết kế dưới dạng là một trang thiết bị cơ học được gắn trên mỗi bánh xe, chúng có chức năng hạn chế chuyển động của bánh xe bằng cách tạo ra mômen ma sát làm hãm mômen quay của bánh xe. Theo đó, khi hệ thống phanh hoạt động sẽ giúp kiểm soát việc giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe theo chủ ý của lái xe.
Ngoài ra hệ thống phanh còn có một chức năng khác là giữ phương tiện đứng yên tại chỗ khi đỗ xe trên dốc trong một thời gian dài. Hệ thống đảm bảo phương tiện chạy an toàn ở tốc độ cao từ đó nâng cao năng suất vận chuyển của mỗi một chiếc xe. Trong giai đoạn phát triển đầu tiên của xe hơi, phanh chỉ là những khúc gỗ được gắn vào vành bánh xe ngựa. Người lái gạt đòn bẩy, khối gỗ sẽ hạn chế tốc độ quay của bánh xe.
Sau đó, để giảm sự nặng nề, hệ thống phanh gỗ được thay thế bằng thép và da. Tuy nhiên, chúng vẫn không mang lại hiệu quả phanh như mong muốn và gây ra tiếng ồn khó chịu. Vấn đề đặt ra cho các nhà sản xuất xe hơi những yêu cầu cần phải cải tiến hệ thống phanh đảm bảo an toàn, có tính thẩm mỹ cao và mang lại sự thoải mái cho lái xe. Đến nay, các dòng ô tô hiện đại được trang bị hệ thống phanh đĩa thủy lực giúp tăng cường việc đảm bảo an toàn cho sử dụng.
1 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hưng Phúc 1. Yêu cầu Để đánh giá chính xác một hệ thống phanh trên xe ô tô có an toàn hay không, hiện nay người ta đặt ra 4 tiêu chí kỹ thuật để đánh giá như sau: Thời gian phanh: Một cơ cấu phanh tốt là một cơ cấu phanh có khoảng thời gian phanh ngắn. Thời gian phanh ngắn đồng nghĩa với việc độ an toàn của xe và người lái xe sẽ tăng lên. Gia tốc chậm dần khi phanh: Gia tốc được coi là sự biến thiên của vận tốc trong một đơn vị thời gian.
Chính vì thế, một cơ cấu phanh tốt là một cơ cấu phanh phải có gia tốc chậm dần khi phanh lớn. Tức là tốc độ di chuyển của xe sẽ phải được giảm xuống thấp nhất trong một khoảng thời gian ngắn nhất. Quãng đường phanh: là độ dài quãng đường tính từ lúc bắt đầu phanh đến khi xe dừng hẳn. Mỗi loại xe, dòng xe sẽ có một thông số quãng đường phanh khác nhau.
Những chiếc xe có kích thước là khối lượng lớn hơn sẽ có quãng đường phanh lớn hơn. Lực phanh (momen phanh) phụ thuộc vào sức nặng khi đạp phanh của người lái. Tùy vào từng tình huống, người lái có thể tăng giảm lực phanh sao cho phù hợp. Lực phanh còn phụ thuộc vào những yếu tố khác như độ hao mòn của má phanh, khả năng truyền tải của hệ thống dẫn động,… Ngoài những tiêu chí đánh giá về kỹ thuật người ta còn đánh giá hệ thống phanh thông qua khả năng vận hành của chúng: Cảm giác bàn đạp: Cảm giác bàn đạp phanh bao gồm nhận thức chủ quan về lực phanh đầu ra như là một chức năng của hành trình bàn đạp.
Hành trình của bàn đạp bị ảnh hưởng bởi sự dịch chuyển chất lỏng của phanh và các yếu tố khác. Độ êm ái khi phanh: Phanh bị giật, rung lắc dữ dội hoặc tác dụng lực phanh khác nhau có thể dẫn đến trượt bánh. Tiêu hao năng lượng liên tục: Phanh thường bị nóng khi sử dụng và hỏng khi nhiệt độ quá cao. Lượng công suất lớn nhất (năng lượng trên một đơn vị thời gian) có thể tiêu tán qua phanh mà không bị hỏng là công suất tiêu hao liên tục.
Công suất tiêu thụ liên tục thường phụ thuộc vào nhiệt độ và tốc độ của không khí làm mát xung quanh. 2 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hưng Phúc Độ bền: Phanh ma sát có bề mặt mòn phải được thay mới định kỳ. Các bề mặt mòn bao gồm guốc phanh hoặc má phanh, đĩa phanh hoặc tang trống. Có thể có sự đánh đổi, ví dụ, một bề mặt mài mòn tạo ra lực cực đại cao cũng có thể bị mài mòn nhanh chóng.
Tiếng ồn: Phanh thường tạo ra một số tiếng ồn nhỏ khi áp dụng, nhưng thường tạo ra tiếng kêu lạch cạch lạch cạch hoặc tiếng nghiến răng khá lớn. Dựa trên các tiêu chí đánh giá khắc khe mà con người đặt ra cho hệ thống phanh trong xuyên suốt quá trình hình thành và phát triễn dẫn đến các yêu cầu của một hệ thống phanh ô tô phải được đặt ra nghiêm ngặt dựa trên những cơ sở trên do các cơ quan, tổ chức có thẩm quyền quyết định, ví dụ như: quy định N0-13 ESK 00H (Hội đồng kinh tế Châu Âu), tiêu chuẩn F18 - 1969 (Thụy Điển), tiêu chuẩn FM VSS - 121 (Mỹ) và tiêu chuẩn quốc gia về an toàn chuyển động của phương tiện giao thông. Theo đó, hệ thống phanh ô tô đạt chuẩn cần đáp ứng những yêu cầu như sau: - Quãng đường phanh ngắn nhất trong điều kiện phanh đột ngột. - Thời gian phanh nhỏ nhất thích ứng các tình huống bất ngờ.
- Gia tốc phanh chậm dần càng lớn mang lại hiệu quả phanh càng cao. - Phanh êm dịu, đảm bảo tính ổn định trong mọi trường hợp. - Điều khiển nhẹ nhàng, người lái không tốn nhiều sức khi sử dụng. - Phân bố mô men đều trên các bánh xe phù hợp với tải trọng lực bám.
- Không bị hiện tượng bó phanh. - Thoát nhiệt tốt, nâng cao tuổi thọ của linh kiện trong hệ thống phanh. - Kết cấu gọn nhẹ, dễ chẩn đoán hư hỏng trong mọi điều kiện. Sơ đồ động học ❖ Cấu tạo hệ thống phanh: bao gồm 3 phần chính là dẫn động phanh, trợ lực phanh và cơ cấu phanh.
• Dẫn động bố trí trên khung xe: Bàn đạp phanh: Nơi tiếp nhận sự điều khiển từ người lái. Bình chứa dầu phanh, xy lanh chính, van điều áp: Bộ phận giúp chuyển đổi lực tác động từ bàn đạp phanh thành áp suất dầu phanh và phân phối đến từng hệ thống phanh ở bánh xe 3 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hưng Phúc • Cơ cấu phanh đặt ở bánh xe: Bộ phận chịu trách nhiệm hãm tốc độ quay của bánh xe, giúp xe giảm tốc hay dừng lại… • Bầu trợ lực phanh: Bộ phận giúp khuếch đại lực đạp phanh của người lái, nhờ đó mà người lái không cần dùng nhiều sức để đạp phanh. 2 Sơ đồ động học hệ thống phanh trên xe ô tô 1. Cơ cấu phanh bánh trước; 2.
Xylanh chính; 3. Bình chứa dầu phanh 4. Bầu trợ lực 5. Bàn đạp phanh 6.
Cụm cân bằng cáp phanh tay 7. Cơ cấu phanh bánh sau 8. Dây cáp phanh tay 9. Bộ điều chỉnh áp lực dầu phanh ra bánh sau 10.
Van tổ hợp 12. Ống dẫn dầu ❖ Nguyên lý hoạt động: Hệ thống phanh bắt đầu hoạt động khi người lái đạp phanh, lực truyền từ bàn đạp đến bầu trợ lực của phanh. Khi đó, các piston chuyển động làm nén lò xo và dầu trong xylanh chính. Quá trình này làm tăng áp suất, đẩy dầu đến các đường ống và xylanh của bánh xe, đẩy piston và guốc phanh ép chặt vào má phanh sinh ra lực ma sát.
Dưới tác động này, tang trống và moay ơ tại bánh xe sẽ giảm tốc độ quay hoặc dừng lại theo yêu cầu của lái xe. Khi người lái dừng việc đạp bàn đạp phanh, xylanh phanh ép các piston đẩy dầu hồi về lại xylanh chính, tạo cơ chế nhả phanh khiến xe sẽ trở lại vận tốc như lái xe mong muốn. 4 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hưng Phúc CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ CON KIA 7 CHỖ 2. Cơ cấu phanh bánh trước Hình 2.
1 Cấu tạo phanh đĩa bánh trước 1. Tấm sắt lót má phanh 2. Vòng chặn piston 3. Nắp đậy vít xả 6.
Chốt cố định 9. Chốt trượt 10. Giá đỡ cùm phanh 11. Vòng chặn chốt trượt Phanh đĩa là một thiết bị cơ học được gắn lên cụm mayơ bánh xe, nó có chức năng hãm tốc độ quay của bán trục làm cho xe di chuyển chậm lại theo mong muốn của người lái.
Về cơ bản phanh đĩa được tạo thành bởi các bộ phận chính như: Hình 2. 2 Ngàm phanh phía trước bên trái và bên phải 5 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hưng Phúc Ngàm phanh hay còn gọi là cùm phanh, chúng giúp giữ các má phanh và ép chúng tỳ sát mặt đĩa phanh để tạo ra lực phanh. Ngàm phanh được thiết kế dạng trôi bao gồm piston và mặt tựa và được giữ cố định trên giá đỡ thông qua chốt giữ. Khi áp lực dầu phanh tăng lên, piston sẽ đẩy má phanh tì lên mặt đĩa tạo phản lực kéo ngàm phanh di chuyển, trượt dọc theo chốt trượt phanh.
3 Cặp đĩa phanh loại xẻ rãnh Đĩa phanh (roto): được gắn cố định trực tiếp lên cụm mayơ bánh xe và quay cùng bán trục. Để tối ưu khả năng tản nhiệt cho hệ thống phanh, đĩa phanh thường được xẻ rãnh hoặc đục lỗ. Đĩa phanh thường được chế tạo từ vật liệu có khả năng chịu lực, chịu nhiệt tốt như là thép carbon. Tuy nhiên, sau một thời gian dài sử dụng thì bề mặt đĩa phanh rất dễ bị mài mòn, trầy xước do má phanh đã quá mòn làm giảm ma sát khi hoạt động.
Bên cạnh đó, đĩa phanh cũng có thể gặp phanh những vấn đề như cong vênh, nứt vỡ… nếu như chịu tác động mạnh của một lực lớn như xảy ra tai nạn… Hình 2. 4 Má phanh phía trước Má phanh: được thiết kế nguyên khối, được lắp đặt đối xứng hai bên đĩa phanh. Khi đạp phanh, 2 má phanh sẽ kẹp chặt lấy đĩa phanh và khiến xe giảm tốc độ. Trên má phanh được xẻ rãnh có tác dụng tản nhiệt, thoát bụi bám trong quá trình làm việc.
Má 6 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hưng Phúc phanh được chế tạo từ các vật liệu như hợp kim, gốm, kevlar… Hình 2. 5 Cụm piston phanh - phớt piston – cuppen phanh Piston điều khiển dầu: sử dụng piston dầu để truyền lực tới má phanh. Dầu phanh đĩa thường là loại chuyên dụng, khi có lực tác động từ bàn đạp áp lực dầu phanh tăng lên đẩy piston ép má phanh tỳ sát đĩa phanh và tác động trực tiếp giúp xe dừng lại. ❖ Nguyên lý hoạt động cơ cấu phanh đĩa: Hình 2.