Chương 1: Giới thiệu đề tài. Chương 2: Tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô. Chương 3: Tính toán và thiết kế mô hình. Chương 4: Kết luận và hướng phát triển đề tài.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2. Thực trạng của hệ thống phanh trên ô tô Phanh là một trong những bộ phận cực kỳ quan trọng trên xe ô tô, nó luôn được các hãng xe, nhà sản xuất chú trọng phát triển để nâng cao khả năng an toàn của xe và đem lại những trải nghiệm mới mẻ cho người sử dụng bằng cách áp dụng những công nghệ hiện đại như điện tử, pin… nhưng bên cạnh đó vẫn không thể bỏ qua được tính hiệu quả và an toàn, điều mà hệ thống phanh phải đảm bảo khi được vận hành. Ban đầu, hệ thống phanh thuỷ lực (phanh dầu) chỉ được sử dụng trên các xe ô tô con đơn giản, nơi lực phanh ở các bánh xe tỷ lệ thuận với lực tác động của tài xế lên bàn đạp phanh. Tuy nhiên đến nay, hệ thống này gần như không còn được sử dụng nữa vì nó không mang lại được hiệu quả như mong đợi và không bảo đảm đủ lực phanh cho xe.
Vì thế để cải thiện lực phanh, các nhà sản xuất phải sử dụng thêm các cơ cấu bổ trợ lực. Phổ biến ở các xe con là loại trợ lực bằng chân không, tận dụng sự chênh lệch giữa áp suất khí quyển và độ chân không bên trong đường nạp xilanh của động cơ để tạo ra lực hỗ trợ cho quá trình phanh. Nó có thể tác động trực tiếp lên piston của xylanh phanh chính hoặc tác động gián tiếp thông qua một xilanh phụ để hỗ trợ tăng áp suất dầu phanh. Tuy vậy, các loại trợ lực cũng chỉ tăng thêm được một khoảng hạn chế.
Ngoài ra, phanh còn có thể được trợ lực bằng khí nén giúp cho áp suất dầu phanh tăng cao hơn, nhưng do cấu tạo phức tạp nên chủ yếu áp dụng cho các xe tải [2]. Mặc dù có nhiều cải tiến, hệ thống phanh trên xe ô tô vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu an toàn và hiệu quả. Vì thế cần phải trang bị thêm các thiết bị điện tử ở các bộ phận của xe ô tô đặc biệt là trên hệ thống phanh nhằm tối ưu hoá nhất của hệ thống. Sự kết hợp giữa cơ học, điện và điện tử trong hệ thống điều khiển giúp đạt hiệu quả tối ưu.
Hệ thống chống bó cứng ABS ở các bánh xe được sản xuất vào những năm 1978, ban đầu nó được trang bị trên các xe thể thao đắt tiền, nhưng hiện nay đã trở thành hệ thống không thể thiếu ở các loại xe tầm trung và cao cấp. ABS là một tính năng hỗ trợ cho hệ thống phanh, ngăn chặn hiện tượng trượt lết ở các bánh xe khi phanh gấp, nhưng vẫn thoả mãn được lực phanh đạt giá trị yêu cầu ứng với khả năng bám của bánh xe đối với mặt đường. 4 Phát triển tiếp theo của hệ thống điện tử hỗ trợ việc phanh là cơ cấu phân phối phanh điện tử EBD (Electronic Brake-force Distribution) khiến cho việc sử dụng vi xử lý và cảm biến để điều khiển phân phối lực phanh giữa các bánh xe đã trở nên hiệu quả hơn, cung cấp một lực phanh linh hoạt để điều chỉnh lực phanh giữa các bánh xe tùy thuộc vào điều kiện đường, tải trọng xe và cảm biến trạng thái. Điều này giúp cải thiện hiệu suất phanh và đảm bảo sự ổn định của xe trong mọi điều kiện đường.
Bên cạnh đó còn có hệ thống hỗ trợ phanh gấp BAS (Brake Assist System) được thiết kế để cung cấp lực phanh tối đa trong trường hợp cần phanh gấp để tránh va chạm. Sau này, hệ thống điện tử trên ô tô còn phát triển thêm một số hệ thống khác như: ổn định điện tử ESP (Electronic Stability Program), chống trượt ETS (Electronic Traction System)…giúp cho việc phanh ô tô trở nên an toàn và hiệu quả hơn. Công dụng của hệ thống phanh Hệ thống phanh đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc giữ an toàn cho người lái và hành khách trên xe. Công dụng của hệ thống phanh gồm nhiều khía cạnh khác nhau từ việc kiểm soát tốc độ, giữ cho xe ổn định cho đến cung cấp các chức năng hỗ trợ lái xe nâng cao.
Sau đây là các công dụng chính của hệ thống phanh trên ô tô. Hệ thống phanh cho phép người lái giảm tốc của xe một cách an toàn và hiệu quả trong các tình huống giao thông hằng ngày, giúp dừng xe hoàn toàn khi cần thiết chẳng hạn như dừng đèn đỏ, dừng lại do chướng ngại vật và các tình huống khẩn cấp khác. Hệ thống phanh hỗ trợ giữ xe ổn định trong quá trình giảm tốc hoặc dừng xe, đặc biệt là khi phanh gấp. Hệ thống phanh cung cấp tính năng phân phối lực phanh, giúp phân phối lực phanh tối ưu giữa các bánh xe, tăng khả năng kiểm soát và ổn định của xe trong mọi điều kiện lái Hệ thống phanh giúp giảm ma sát giữa bánh xe và đường, từ đó giảm thiểu sự hao mòn của bánh xe và hệ thống phanh, cũng như giảm tiếng ồn và rung lắc trong quá trình phanh.
Hệ thống phanh cho phép người lái kiểm soát tốc độ trong các tình huống khác nhau như lái xe tốc độ cao trên đường cao tốc, di chuyển trong giao thông đô thị đông đúc… 5 Hình 2.1: Chức năng của hệ thống phanh [2] 2. Phân loại của hệ thống phanh Phân loại theo công dụng: Hệ thống phanh công tác. Hệ thống phanh tay. Hệ thống phanh bằng động cơ.
Phân loại theo kết cấu: Hệ thống phanh tang trống. Hệ thống phanh đĩa. Hệ thống phanh bằng phanh đai. Phân loại theo truyền động: Hệ thống phanh cơ khí.
Hệ thống phanh thủy lực. 6 Hệ thống phanh khí nén. Hệ thống phanh kết hợp thủy lực và khí nén. Phân loại theo mức độ hoàn thiện chất lượng phanh: Hệ thống phanh có cường hoá.
Hệ thống phanh có bộ điều chỉnh lực phanh. Hệ thống phanh có bộ chống bó cứng ABS. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ cấu phanh tang trống 2. Cấu tạo Hình 2.2: Cấu tạo phanh tang trống ô tô (1) Xi lanh bánh xe (2) Guốc phanh (3) Má phanh trống (4) Lò xo phản hồi (5) Trống phanh (6) Pittong (7) Cúppen pittong Xi lanh bánh xe: Đóng vai trò làm buồng chứa piston, cuppen, dầu.
Pisttong: Là bộ phận được nối với guốc phanh. Khi có áp suất dầu, bộ phận này sẽ đẩy ra làm cho má phanh ép vào trống phanh giúp xe giảm tốc độ hoặc dừng. Cúppen pittong: Giữ vai trò làm kín xi lanh, không cho khí lọt vào và rò rỉ dầu. Má phanh trống: Là bộ phận ma sát trực tiếp với trống phanh.
7 Lò xo hồi vị: Khi áp suất dầu giảm, lò xo hồi vị sẽ ép piston trở về vị trí ban đầu. Phần trống phanh có cấu tạo dạng trụ rỗng và được nối với mâm phanh quay cùng với bánh xe. Trống phanh được làm bằng kim loại và có bề mặt nhám chịu được mài mòn, độ bền cao. Guốc phanh thì thường được làm bằng thép không gỉ, trọng lượng nhẹ, tản nhiệt tốt được sử dụng để tạo ma sát cùng với tang trống.
Xilanh phanh thường được gắn ở trên bàn đạp phanh có chức năng phân phối và điều chỉnh lực phanh đến từng bánh xe.[3] Trong hệ thống phanh tang trống, guốc phanh hoạt động được nhờ vào piston thủy lực. Khi có áp suất, pittong sẽ đẩy phần guốc phanh áp sát vào trống phanh tạo ra lực ma sát. Lò xo hồi vị có chức năng đẩy các bộ phận trở về vị trí ban đầu khi áp suất phanh không còn nữa. Nếu so sánh với phanh đĩa hay phanh cơ thì phanh tang trống có cấu tạo phức tạp hơn rất nhiều và độ bền cũng không cao nên chỉ được sử dụng trên các loại xe bình dân.
Nguyên lý hoạt động Hệ thống phanh tang trống ô tô hoạt động bằng cách tác động lực đẩy guốc phanh ép sát vào trống phanh để sinh ra ma sát từ đó làm cho các bánh xe ngừng quay. Cụ thể, khi người lái đạp bàn đạp phanh sẽ sinh ra một lực, lực này tác động vào bên trong xilanh chính, thông qua áp suất thuỷ lực truyền từ xi lanh chính đến xi lanh phanh sẽ ép guốc phanh vào sát tang trống, do trống phanh được lắp đặt cố định cùng với bánh xe, từ đó giúp cho xe dừng lại. Khi áp suất bên trong xilanh không còn nữa, lực của lò xo đàn hồi sẽ đẩy guốc phanh tách khỏi trống phanh và trở về vị trí ban đầu. Do trống phanh bao quanh guốc phanh, nên nhiệt sinh ra do má sát khó tiêu tán nên phanh tang trống chịu nhiệt kém.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ cấu phanh đĩa 2. Cấu tạo 8 Hình 2.3: Cấu tạo phanh đĩa 1. Giá đỡ xi lanh. Lò xo chống ồn Phanh đĩa thường được trang bị phổ biến trên các xe có vận tốc cao, đặc biệt ở cầu trước.
Nhưng ngày nay nó được sử dụng phổ biến cho cả cầu trước lẫn cầu sau của xe vì nó mang nhiều ưu điểm: Trọng lượng phanh đĩa thường nhẹ hơn so với hệ thống phanh tang trống, giúp giảm trọng lượng của xe và cải thiện hiệu suất nhiên liệu. Khả năng tản nhiệt tốt do có không gian mở giữa các bộ phận từ đó đem lại hiệu quả phanh cao, ngăn chặn việc phanh mất hiệu suất. Do có diện tích tiếp xúc với má phanh và đĩa phanh rộng nên khả năng phanh gấp hoặc phanh từ tốc độ cao rất tốt, hiệu suất phanh cao. Phanh đĩa thường dễ dàng để kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng hơn do nó có cấu tạo đơn giản hơn, nhẹ hơn và cấu tạo mở 2.
Nguyên lý hoạt động 9 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu phanh đĩa là dựa trên nguyên tắc chuyển động và lực ma sát của cơ cấu phanh. Khi người lái đạp vào bàn đạp phanh, lực sẽ được truyền đến bộ phận truyền lực như xi lanh hoặc piston thông qua bộ truyền động như trục, tay đòn phanh…để tạo áp suất phanh. Áp suất phanh sẽ được truyền tới ngàm phanh thông qua ống dẫn dầu phanh, áp suất dầu sẽ đẩy piston phanh ép vào đĩa phanh, gây ra lực ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc làm giảm tốc độ quay của đĩa và bánh xe dẫn đến việc dừng lại hoặc giảm tốc độ của xe Hình 2.4: Hoạt động của phanh đĩa 2. Yêu cầu của hệ thống phanh Hoạt động một cách an toàn đáng tin cậy.
Có hiệu quả phanh cao trong những trường hợp khẩn cấp. Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, đảm bảo sự an toàn, thoải mái của người sử dụng cũng như hàng hoá trên xe.