Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1. Tổng quan về hệ thống phanh Hệ thống phanh của ô tô dùng để giảm nhanh tốc độ của xe hoặc dừng xe khẩn cấp. Hệ thống phanh còn giữ cho xe đỗ an toàn, không bị trôi trên đường, cả kể trên dốc. Như vậy, nhờ có hệ thống phanh mà người lái có thể chạy xe an toàn ở tốc độ cao, do đó tăng năng suất vận chuyển và hiệu quả xe.
Trên xe thường bố trí hai hệ thống phanh hoạt động độc lập là phanh chân (điều khiển bàn đạp phanh bằng chân) và phanh tay (điều khiển cần kéo phanh bằng tay). Phanh tay thường có cơ cấu hãm cần kéo phanh cho phép duy trì sự hãm xe mà không cần phải dữ cần phanh khi kéo, phanh chân chỉ hoạt động khi đạp chân lên bàn đạp phanh, nhả chân khỏi bàn đạp là nhả phanh. Phanh chân thương dùng cơ cấu hãm bánh xe, phanh tay thường dùng cơ cấu hãm trục truyền động. Trên xe ô tô du lịch hệ thống phanh được chia thành 3 thành phần chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh, điều khiển phanh.
Cơ cấu phanh Cơ cấu phanh có nhiệm vụ trực tiếp tạo ra momen phanh cần thiết để giảm tốc độ của xe và nâng cao tính ổn định của xe khi xe chuyển động. Ngoài những yêu cầu chung thì cơ cấu phanh còn phải đảm bảo yêu cầu như: momen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài và chế độ phanh thay đổi (như tốc độ, số lần phanh và nhiệt độ môi trường…). Đối với trên ô tô du lịch hệ thống phanh được sử dụng cơ cấu phanh guốc và cơ cấu phanh đĩa. Cơ cấu phanh tang trống-guốc: Đây là cơ cấu phanh guốc có điểm đặt cố định riêng rẻ về một phía, các lực dẫn động bằng nhau.
Cơ cấu phanh như (Hình 1.1) được gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lần phanh khi xe chuyển động tiến hay lùi, nên cường độ hao mòn của tấm ma sát trước lớn hơn tấm ma sát sau rất nhiều. Để cân bằng sự hao mòn giữa hai tấm ma sát người ta thường làm tấm ma sát trước dày hơn tấm ma sát sau. Cơ cấu phanh tang trống-guốc sử dụng xilanh thủy lực. Chốt lệch tâm.
- Nguyên lý hoạt động: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ thống dẫn động thủy lực (trợ lực khí nén) dầu được cấp vào xilanh, dưới tác dụng của dầu áp suất cao ép guốc phanh tỳ vào trống phanh và quá trình phanh bắt đầu. Khi người 2 lái ngừng tác dụng guốc phanh sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ lo xo hồi vị, guốc phanh tách khỏi trống phanh và quá trình phanh kết thúc. Cơ cấu phanh đĩa: Phanh đĩa ngày càng được sử dụng rộng rãi trên ô tô, có hai loại phanh đĩa: đĩa kẹp cố định như (Hình 1.2) và đĩa má kẹp tùy động như (Hình 1. Phanh đĩa có những ưu điểm hơn so với phanh guốc: + Áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều.
+ Má phanh ít mòn và mòn đều hơn nên ít điều chỉnh. + Điều kiện làm mát tốt hơn. + Momen phanh khi tiến và lùi đều bằng nhau. + Lực chiều trục tác dụng lên đĩa là cân bằng.
+ Có khả năng làm việc với khe hở bé nên giảm được thời gian tác dụng phanh. Ngoài những ưu điểm được nêu trên thì việc khó giữ sạch bề mặt ma sát là một trong những nhược điểm mà cơ cấu phanh này mang lại. Phanh đĩa má kẹp cố định. Phanh đĩa má kẹp tùy động.
- Nguyên lý làm việc: Khi lái xe tác dụng lực lên bàn đạp phanh thông qua hệ thống dẫn động thủy lực (trợ lực khí nén) dầu được cấp vào xilanh, dưới tác dụng của dầu áp suất cao ép các piston phanh dịch chuyển theo chiều ngang và ép má phanh tỳ vào đĩa phanh và quá trình phanh bắt đầu. Khi người lái ngừng tác dụng má phanh sẽ trở về vị trí ban đầu vì lực phanh ngừng tác dụng, má phanh tách khỏi đĩa phanh và quá trình phanh kết thúc. 3 Cơ cấu phanh đỗ: Còn được gọi là phanh dừng, hoặc phanh khẩn cấp. Phanh tay có thể ở những vị trí khác nhau nhưng chỉ được sử dụng khi dừng khẩn cấp hoặc khi xe ở trạng thái đứng yên.
Phanh đỗ được chia thành 2 loại: dẫn động cơ khí và phanh tay điện từ. - Phanh tay dẫn động cơ khí: Hệ thống phanh dẫn động cơ khí (hay còn gọi là dẫn động bằng dây cáp) như (Hình 1.4) thường được sử dụng trên các dòng xe đời cũ. Hiện nay, kiểu dẫn động phanh này chỉ được sử dụng cho hệ thống phanh dừng, đây là yêu cầu bắt buộc đối với hệ thống phanh dừng để đảm bảo độ tin cậy và độ an toàn của hệ thống phanh dừng. - Phanh tay điện tử: Đây là một dạng của hệ thống phanh, từ trường được sinh ra bởi các nam châm vĩnh cửu được sử dụng để thực hiện phanh bánh xe.
Đây là hệ thống phanh không có ma sát do đó sẽ không có sự mài mòn xảy ra, bên cạnh đó, cũng không có bất kỳ áp suất nào bên trong hệ thống phanh. Thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh điện từ rất ngắn do đó nó là một hệ thống phanh rất an toàn và tin cậy. Hệ thống phanh dừng này thực chất chỉ thay đổi phương pháp dẫn động cơ khí (cáp) bằng dẫn động điện và được điều khiển điện tử. Một công tắc phanh được bố trí bên cạnh cần số, khi người lái nhấn công tắc, mô tơ điện sẽ quay và ép má phanh vào đĩa phanh tạo ra sự phanh.
Công tắt phanh tay điện. Dẫn động phanh Dẫn động thủy lực: Dẫn động phanh thủy lực được sử dụng rộng rãi trên hệ thống phanh chính của các loại ô tô du lịch. Dẫn động phanh là một hệ thống các chi tiết truyền lực tác dụng lên bàn đạp đến cơ cấu phanh làm cho các guốc phanh bung ra nhằm thực hiện quá trình phanh, ở phanh dầu chất lỏng được sử dụng để truyền lực tác dụng 4 nêu trên. Đặc điểm quan trọng của dẫn động phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép vào trống phanh.
- Ưu điểm: Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo đúng yêu cầu thiết kế. Có hệ suất cao. Kết cấu đơn giản. Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.
- Nhược điểm: Không thể tạo được tỷ số truyền lớn, vì thế phanh dầu không có cường hóa, chỉ dùng cho ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ. Lực tác dụng lên bàn đạp lớn. Trên xe ô tô du lịch được chia thành 2 kiểu dẫn động: Dẫn động thủy lực trực tiếp và dẫn động thủy lực gián tiếp. - Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp là: Cơ cấu phanh được dẫn động trực tiếp bằng lực người lái tác động lên bàn đạp như (Hình 1.
Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp. - Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh 5, piston 4 trong xilanh 6 sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái, do đó áp suất trong khoang B cũng tăng lên. Chất lỏng ép đồng thời theo các ống dẫn 2 và 7 đi đến các xilanh làm việc 1 và 8 để thực hiện quá trình phanh. - Dẫn động tác dụng gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần lực người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp (Hình 1.
+ Dẫn động thủy lực trợ lực chân không: Kết cấu đơn giản, lắp thêm vào hệ thống bộ trợ lực phanh để giảm nhẹ lực bàn đạp phanh khi điều khiển, tăng độ an toàn cho hệ thống phanh. Dẫn động phanh thủy lực trợ lực chân không. Xi lanh công tác bánh xe trước, sau; 2. Xi lanh chính; 3.
Trợ lực chân không; 4. Bàn đạp phanh. 5 - Nguyên lý hoạt động: Khi tác dụng lên bàn đạp 4 thông qua bộ trợ lực chân không 3 có tác dụng làm giảm nhẹ lực mà người lái tác động lên ép lượng dầu trong xy lanh phanh chính 2 đến các cửa chia của xy lanh công tác 5 thực hiện quá trình phanh. Xylanh chính: Xy lanh chính là một bộ phận của hệ thống dẫn động phanh thủy lực, đảm nhận chức năng tạo nên áp suất chất lỏng (dầu) để truyền năng lượng điều khiển từ bàn đạp tới các xylanh công tác điều khiển guốc phanh hoặc tấm má phanh.
Xylanh chính có hai loại: loại một buồng và loại hai buồng. - Xylanh chính một buồng: Đặt trên hệ thống phanh hai dòng phải có thêm bộ chia dòng, do vậy số lượng cụm chi tiết tăng lên, ngày nay xylanh chính một buồng ít được dùng. Cấu tạo xylanh chính một buồng đốt. Lỗ xả khí; 2.
Lỗ thông bình dầu; 4. Lò xo hồi vị; 8. Van hồi dầu ; 9. Lỗ thông với xylanh bánh xe.
Cấu tạo của xylanh chính một buồng gồm có cần đẩy 4 được liên kết trực tiếp với bàn đạp phanh, cần đẩy lại được nối với piston 2 thông qua khớp cầu, piston được ngăn cách với xylanh thông qua vành bao kín 5, vành che bụi, dầu được cấp vào buồng công tác thông qua cửa nạp và cửa bù , ngăn cách giữa piston và buồng công tác chính là bát cao su 6, lò xo 7 có tác dụng đẩy piston về tận cùng bên trái khi không phanh. Dầu được hồi về thông qua van hồi dầu 8. Khi buồng công tác bị lọt khí, không khí sẽ thoát ra ngoài bằng lỗ xả khí 1. - Nguyên lý hoạt động: Ở trạng thái bình thường, piston ở phía tận cùng bên phải, dầu được nạp vào buồng công tác thông qua cửa nạp và cửa bù.
Khi đạp phanh, qua bàn đạp phanh cần đẩy 4 chuyển động tịnh tiến vào trong, đẩy piston dịch vào, piston đóng cửa nạp và cửa bù, thể tích của buồng công tác giảm xuống đẩy dầu vào đường ống dầu, đi tới các xylanh bánh xe, thực hiện nhiệm vụ phanh bánh xe. Khi thôi phanh, lò xo hồi vị đẩy piston trở về phía bên phải, dầu từ đường ống về đường công tác chính, trong trường hợp dầu chưa về kịp thì dầu có áp suất cao, bên phải xylanh sẽ mở phớt 6 ra và đi vào buồng công tác thông qua các lỗ nhỏ trên piston. - Xylanh chính loại hai buồng: Xylanh chính loại hai buồng được sử dụng ở hầu hết các hệ thống phanh thủy lực hiện nay.