CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1. Tổng quan hệ thống phanh Hệ thống phanh đầu tiên được sử dụng trên những xe ngựa kéo. Loại xe này có tốc độ nhanh nhưng ngựa lại không thể tự mình dừng chiếc xe này lại. Cơ cấu phanh đầu tiên làm chậm tốc độ bánh xe bằng một cần kéo bằng tay.
Một khối gỗ nhỏ đôi khi được bọc da sẽ tiếp xúc trực tiếp với vành bánh xe để làm giảm tốc độ. Tuy nhiên trong điều kiện thời tiết ẩm ướt thì cơ cấu phanh này không hiệu quả. Sau đó vào đầu thế kỉ 20 xe hơi phát triển và có tốc độ vượt qua 100 km/h vì thế yêu cầu sự ra đời của hệ thống phanh hiệu quả hơn. Phanh đĩa được phát minh lần đầu tiên vào năm 1902 bởi một người Anh tên là William Lanchester.
Tuy nhiên mãi đến cuối thế kỉ 20 phanh đĩa mới được áp dụng thực tế. Vấn đề chính nằm ở tiếng kêu lớn khi đĩa phanh ma sát với má phanh bằng đồng. Vì lý do này và một vài nguyên nhân khác mà hệ thống phanh này chưa được sử dụng rộng rãi vào thời gian này. Phanh đĩa được sử dụng rộng rãi từ những năm 1949, sử dụng kẹp phanh (Caliper) thủy lực và má phanh tạo từ vật liệu ma sát cao.
Vào những năm 1970 hệ thống phanh ABS ra đời với sự xuất hiện của bộ điều khiển thủy lực và cảm biến tốc độ bánh xe. Hệ thống phanh giờ đây hoạt động hiệu quả và chính xác hơn. Ngoài ra còn có các hệ thống an toàn như TCS, EBD, BSA,…giúp cho việc phanh xe trở nên an toàn và chính xác hơn. Hệ thống phanh đỗ xe Còn được gọi là phanh dừng, hoặc phanh khẩn cấp là cần gạt gần cột lái.
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 tay hoạt động thông qua pít- tông trong calip hoặc trên phanh guốc chuyên dụng bên trong roto phía sau. Vì nằm ở bánh sau nên phanh dừng có khả năng giảm tốc rất kém và có khả năng làm quay xe. Phanh tay có 3 loại : Phanh tay cơ khí, dẫn động cơ khí và phanh tay điện từ.1 Mô phỏng phanh tay 1, Lớp ma sát của guốc phanh ; 2, Cáp phanh đỗ ; 3, Cần phanh đỗ - Lớp ma sát của phanh : Lớp ma sát guốc phanh là vật liệu ma sát được gắn vào mặt ngoài của guốc phanh.
- Cáp phanh đỗ : Cáp phanh đỗ nối bàn đạp phanh hoặc tay phanh với phanh đỗ. - Cần phanh đỗ : Một đòn bẩy ở bên trong phanh tang trống làm bung guốc phanh ra ngoài; đầu dài được nối với cáp phanh đỗ; phía đối diện nối với guốc phanh và đẩy lên thanh tác dụng lên guốc phanh khác. Nguyên lý hoạt động: Phanh tay cơ khí gồm sợi dây cáp kết nối với 2 bánh sau. Khi người lái kéo phanh,dây cáp tác dụng vào đòn quay biến lực kéo thành lực ép guốc phanh vào tang trống, hạn chế chuyển động quay của bánh xe giúp xe dừng lại.
Nếu bánh sau sử dụng phanh đĩa, phanh tay cơ khí sẽ tận dụng cơ cấu này để dừng xe. Khi nhả phanh, người lái bấm nút ở đầu phanh tay và đẩy cần phanh trở về vị trí cũ.2 Kết cấu phanh đĩa kết hợp phanh tang tống 3 Hình 1.3 Phanh đĩa kết hợp phanh tang tống Phanh tay cơ khí chia ra làm 2 loại: Loại cần (Chủ yếu sử dụng ở xe du lịch và xe thương mại (loại phổ biến nhất hiện nay); Loại thanh kéo (Dùng ở một số xe thương mại) Hình 1.4 Phanh tay cơ khí Phanh tay dẫn động cơ khí: Hệ thống phanh dẫn động cơ khí (hay còn gọi là dẫn động bằng dây cáp) như hình 1.2 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.5 Dây cáp 4 Lý do hệ thống phanh dẫn động cơ khí ít được sử dụng là do kết cấu phức tạp của nó, việc bố trí các điểm nối dây cáp tới cơ cấu phanh tại bánh xe rất khó khăn và phức tạp. Để khắc phục tình trạng đó, các nhà sản xuất đã thiết kế ra hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
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. Phanh tay dẫn động điện từ Đúng như tên gọi của nó, 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.6 Công tắc phanh tay điện Để nhả phanh, người lái chỉ cần khởi động động cơ và lái xe đi, hệ thống phanh sẽ tự động ngắt phanh trước khi chiếc xe bắt đầu di chuyển mà không cần phải nhấn công tắc. Hệ thống phanh này còn được gọi là phanh tay điện tử, nó được trang bị trên nhiều dòng xe cao cấp của các nhà sản xuất: Mercedes-Benz, Audi, BMW, Lexus, Volvo, Porsche… Phanh tay điện tử là loại phanh tay điều khiển tự động thông minh, được thiết kế để giúp hạn chế việc người lái quên hạ hoặc kéo phanh tay, đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản cho người dùng xe. Phanh tay điện tử thường được bố trí trên các loại xe dòng cao cấp hoặc hạng sang. Chúng thường là một lẫy nhỏ có ký hiệu hình chữ P nằm trong vòng tròn, được bố trí gần cần số hoặc trên bảng táp-lô xe.
Phanh tay điện tử có những tính năng an toàn ưu việt mà phanh tay thông thường không có: Chỉ khi đạp phanh chân và nhấn nút thì phanh tay điện tử mới được nhả (Unlock). Điều này đảm 5 bảo xe không bị tuột dốc khi người lái quên đạp thắng mà lại nhả phanh tay. Khi đỗ xe, tay số chuyển về vị trí P và thắng tay điện tử sẽ tự động chuyển qua chế độ Lock khi tắt máy. Điều này giúp tránh được rủi ro khi các bác tài quên kéo thắng tay.
Đối với trường hợp tài xế quên nhả thắng tay mà vẫn đạp ga cho xe di chuyển thì thắng tay sẽ tự Unlock để tránh tình trạng bó phanh, cháy phanh cũng như bảo vệ cho động cơ cùng hệ thống truyền động không bị hư hại. Có hai trường hợp quên không hạ thắng tay: Không hạ cần thắng tay hoặc hạ không hết mức. Hệ thống phanh Được sử dụng trên ô tô để làm giảm tốc độ của ô tô theo mong muốn của người lái, nó được trang bị trên tất cả các bánh xe ở cầu trước và sau của ô tô. Phanh chân thương dùng cơ cấu hãm bánh xe, phanh tay thường dùng cơ cấu hãm trục truyền động.
Cơ cấu Có 2 loại cơ cấu phanh chính là : cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh guốc( tang trống). Cơ cấu phanh đĩa: Cơ cấu phanh đĩa bao gồm một đĩa thép được gắn cố định bằng bu long trên moay ơ trục bánh xe, một giá đỡ (hay còn gọi là caliper hay cùm phanh) và các má phanh (bố thắng). Giá đỡ được gắn trên vỏ cầu nên nó sẽ cố định, trong khi đó đĩa phanh sẽ quay cùng với bánh xe. Trên giá đỡ có bố trí các xy lanh thủy lực và các má phanh.
Khi người lái đạp phanh, piston sẽ di chuyển làm cho các má phanh ép sát vào đĩa phanh để thực hiện quá trình phanh. Một hệ thống phanh sử dụng cơ cấu phanh đĩa luôn đi kèm với hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực.8 Phanh đĩa Hiện nay, giá đỡ cơ cấu phanh đĩa thường được chia làm hai loại: loại cố định có các piston được bố trí hai phía (hai mặt) so với đĩa phanh và loại di động có các piston được bố trí một phía so với đĩa phanh.9 Càng di động và càng cố định Ưu điểm của cơ cấu phanh đĩa: khả năng giải nhiệt tốt, do đó khả năng bị mất phanh khi người lái rà phanh liên tục sẽ xảy ra chậm hơn.Hiểu quả phanh cũng cao hơn cơ cấu phanh tang trống sau một thời gian dài sử dụng. Cơ cấu phanh guốc (phanh tang trống) : Cơ cấu phanh guốc(hay còn gọi là phanh tăng bua) bao gồm hai cụm má phanh (bố thắng) được gắn cố định định trên cầu xe, các má phanh được dẫn động bởi các xylanh phanh bánh xe (heo con) hoặc bằng các đòn dẫn cơ khí, một trống phanh (tăng bua) chụp bên ngoài cụm má phanh, trên trống phanh có các lỗ để gắn lên trục quay bánh xe. Lưu ý rằng, trống phanh sẽ quay cùng với bánh xe trong khi đó má phanh sẽ đứng yên.10 Cơ cấu phanh guốc Ưu điểm của cơ cấu phanh tang trống: phanh tang trống có một trống phanh chụp che đậy má phanh bên trong nên có thể tránh được bùn đất, bụi bẩn bám lên bề mặt giữa má phanh và trống phanh gây mài mòn.
Nhược điểm thường thấy của cơ cấu phanh này là khi mạt sắt sinh ra bên trong trống phanh, nó sẽ khó thoát ra ngoài được do đó làm tăng sự mài mòn và hư hỏng nhanh của má phanh và trống phanh.Khả năng thoát nhiệt của nó rất khó khăn, do đó dễ dẫn tới tình trạng mất phanh khi người lái thực hiện rà phanh liên tục.11 Ảnh minh họa Ứng dụng: Cơ cấu phanh tang trống (phanh tăng bua) thường được bố trí trên các dòng xe có trọng tải lớn như xe tải, xe khách, xe chuyên dùng, ngoài ra nó cũng được bố trí trên cầu sau của các dòng xe như TOYOTA Fortuner, Hilux, Land Cruiser; FORD Everest, Escape; HONDA CRV, City; NISSAN X- trail, Navara; CHEVROLET Colorado… 1. Dẫn động phanh Hệ thống phanh chính dẫn động thủy lực : Đây là loại dẫn động phanh được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất hiện nay trên các dòng xe du lịch của các nhà sản xuất như TOYOTA, HONDA, KIA, MAZDA, HYUNDAI…Sau đây là một ví dụ của một trong những hệ thống phanh dẫn động thủy lực, nó hoạt động dựa theo định luật Pascal, kết cấu của nó được giải thích.