Mở đầu Nội dung - Chƣơng 1 : Tổng quan hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén. - Chƣơng 2: Tiêu chuẩn ECE về hệ thống phanh. - Chƣơng 3: Xây dựng phƣơng pháp tính toán hệ thống phanh dẫn động khí nén đáp ứng tiêu chuẩn ECE. 10 Chƣơng 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN 1.
Công dung của hệ thống phanh Hệ thống phanh có nhiệm vụ giảm tốc độ chuyển động, dừng hẳn ô tô, hoặc giữ ô tô đứng yên trên một độ dốc nhất định. Phân loại hệ thống phanh Hệ thống phanh đƣợc phân chia theo tính chất hình thành hệ thống phanh: 1. Theo đặc điểm điều khiển - Phanh chính (phanh chân) dùng để giảm tốc độ khi xe đang chuyển động. - Phanh phụ (phanh tay) dùng để đỗ xe khi ngƣời lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng.
- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ) dùng để tiêu hao bớt một phần động năng của ô tô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trên dốc dài,…). Theo kết cấu của cơ cấu phanh Cơ cấu phanh là bộ phận thực hiện tiêu hao động năng của xe khi phanh và đƣợc điều khiển từ các cơ cấu trên buồng lái. Cơ cấu phanh thƣờng dùng trên cơ sở tạo ma sát giữa phần quay và phần cố định. Trên ô tô thƣờng sử dụng hai loại cơ cấu phanh: tang trống và đĩa.
a) Cơ cấu phanh tang trống Cơ cấu phanh tang trống đƣợc phân loại theo phƣơng pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh thành các dạng: - Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục: đƣợc sử dụng trên đẫn động phanh thủy lực và khí nén. Đối với dẫn động thủy lực, cơ cấu phanh thƣờng đƣợc bố trí trên cầu sau ô tô con và tải nhỏ, có xi lanh thủy lực điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh. Đối với dẫn động khí nén, cơ cấu phanh đƣợc bố trí trên cầu trƣớc ô tô tải vừa và nặng, có xi lanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc phanh vào trống phanh. - Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm: chỉ dùng với xi lanh thủy lực và đƣợc bố trí ở cầu trƣớc của ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ.
Kết cấu bố trí sao cho với 11 chuyển động tiến (theo chiều quay ω) cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi lùi trở thành hai guốc nhả. Nhƣ vậy hiệu quả phanh khi tiến lớn, khi lùi nhỏ. - Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi: cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trƣợt. Kết cấu của cơ cấu phanh dạng bơi dùng cho ô tô tải với hệ thống dẫn động phanh thủy lực điều khiển khí nén.
- Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa: có khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mô men phanh dƣới tác dụng của lực điều khiển. Do sự biến đổi nhanh mô men phanh khi gia tăng lực điều khiển nên tính chất ổn định mô men kém, chỉ sử dụng kết cấu này khi cần thiết.1 Cơ cấu phanh tang trống dẫn động thủy lực Hình 1.2 Cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén. 12 Đối với cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén: - Cam Acsimet: biên dạng chế tạo đơn giản, bố trí cam quay và guốc phanh đối xứng qua trục, dịch chuyển của các guốc phanh khi cam làm việc lớn, ảnh hƣởng tới hiệu quả sinh ra mô men phanh của cơ cấu phanh khác nhau nhiều. - Cam Cycloit: cho phép dịch chuyển của các guốc phanh khi cam làm việc nhỏ hơn nên đƣợc dùng phổ biến.
* Ƣu điểm: + Mô men phanh lớn do diện tích tiếp xúc giữa má phanh, trống phanh lớn. + Cơ cấu phanh đƣợc che kín trong quá trình làm việc. + Giá thành rẻ. * Nhƣợc điểm: + Thoát nhiệt kém.
+ Trọng lƣợng lớn. + Kém ổn định hơn, khi tiến và lùi hiệu quả phanh không đều. b) Cơ cấu phanh đĩa Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa đƣợc chia thành loại có giá đỡ xi lanh cố định và loại có giá đỡ xi lanh di động.3 Cơ cấu phanh đĩa 13 Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa gồm: - Đĩa phanh đƣợc lắp và quay cùng với moay ơ của bánh xe. - Giá đỡ xi lanh đồng thời là xi lanh điều khiển, trên đó bố trí các đƣờng dẫn dầu áp suất cao, bên trong xi lanh có các piston.
- Hai má phanh phẳng đặt ở hai bên đĩa phanh và đƣợc tiếp nhận lực điều khiển bởi các piston trong xi lanh bánh xe. * Ƣu điểm: + Cơ cấu phanh đĩa cho phép mô men phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao. + Thoát nhiệt tốt, khối lƣợng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn. + Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát.
+ Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh nhỏ nên tác động nhanh hơn, hành trình bàn đạp ngắn và dễ bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh – đĩa phanh. * Nhƣợc điểm: + Giá thành cao. + Áp suất tác dụng lên má phanh lớn nên yêu cầu vật liệu tốt hơn. + Khi phanh sinh ra các lực phụ tác dụng lên ổ bi bánh xe.
+ Kết cấu hở, dễ dính bụi, bùn đất nên các tấm ma sát của loại phanh này mòn nhanh hơn phanh guốc, ít dùng trên xe tải. Theo dẫn động phanh a) Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí Dẫn động cơ khí có ƣu điểm là độ tin cậy cao, nhƣng lực tác dụng bàn đạp lớn. Loại này chỉ đƣợc dùng trong phanh tay. b) Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực Dẫn động phanh thủy lực có ƣu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do dầu không bị nén).
Nhƣợc điểm của nó là tỉ số truyền của dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Vì vậy, hệ thống dẫn động phanh thủy lực thƣờng đƣợc dùng trên ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ. 14 c) Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén Dẫn động phanh khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển cung cấp khí nén tới các bầu phanh bánh xe, tại bầu phanh áp suất khí nén tạo lực tác dụng lên guốc phanh, thực hiện phanh ô tô. Do đó có ƣu điểm lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ, áp suất trên đƣờng ống không cao và cho phép dẫn động dài tới các cơ cấu phanh cần thiết, nhƣng nhƣợc điểm là độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn), các kết cấu có kích thƣớc lớn, vì thế thích hợp với các ô tô tải vừa và lớn.
d) Hệ thống phanh dẫn động liên hợp thủy lực – khí nén Hệ thống tận dụng ƣu điểm của cả hai loại dẫn động phanh thủy lực và khí nén sử dụng trên các ô tô tải, ô tô buýt trung bình và lớn. e) Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực Hệ thống dẫn động điều khiển đòi hỏi làm việc thƣờng xuyên để điều khiển tốc độ và dừng ô tô, các bộ truyền thủy tĩnh không cho phép có tỷ số truyền dẫn động lớn, do vậy cần thiết giảm nhẹ lực bàn đạp phanh. Bộ trợ lực phanh sử dụng trong hệ thống phanh thủy lực với các nguồn năng lƣợng trợ lực khác nhau nhƣ: chân không, khí nén, thủy lực, điện… Trên ô tô con và ô tô tải nhẹ phổ biến dùng trợ lực chân không cho hệ thống dẫn động phanh thủy lực. Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh Hệ thống phanh đƣợc hoàn thiện theo hƣớng nâng cao chất lƣợng điều khiển ô tô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh: - Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh).
- Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS). Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh: hạn chế trƣợt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiện khả năng cơ động, ổn định của ô tô khi không điều khiển phanh. Yêu cầu kết cấu Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đƣờng phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trƣờng hợp nguy hiểm. 15 - Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con ngƣời.
- Đảm bảo sự ổn định chuyển động của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trƣờng hợp. - Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tƣơng quan giữa lực bàn đạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh. - Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu phanh trong mọi điều kiện sử dụng. - Hạn chế tối đa hiện tƣợng trƣợt lết bánh xe khi phanh với các cƣờng độ lực bàn đạp khác nhau.
- Có khả năng giữ ô tô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên nền đƣờng dốc. - Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong mọi trƣờng hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hƣ hỏng. Để bảo đảm cho ô tô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, cho phép lái xe điều chỉnh đƣợc tốc độ chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm thì trên ô tô đƣợc trang bị hệ thống phanh. Hầu hết các ô tô hiện nay thƣờng bố trí hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc và dẫn động phanh bằng thuỷ lực, khí nén hoặc phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén.
Trên các ô tô vận tải loại trung bình và lớn, các xe buýt nội thị và xe chở khách từ 24 chỗ ngồi trở lên thƣờng sử dụng hệ thống phanh dẫn động khí nén. Ở dẫn động phanh khí nén để dẫn động các cơ cấu phanh ngƣời ta sử dụng năng lƣợng của khí nén, lái xe chỉ cần sinh lực để điều khiển van phân phối khí nén. Điều này cho phép giảm nhẹ sức lao động của lái xe và có thể tạo ra lực phanh lớn mà không cần lực tác động lên bàn đạp phanh lớn. Cấu tạo chung hệ thống phanh dẫn động khí nén Hệ thống phanh là một tập hợp các cơ cấu đƣợc liên kết với nhau để thực hiện quá trình phanh xe.
Hiện nay, trên các ô tô hiện đại tồn tại bốn hệ thống phanh khác nhau về chức năng, có kết cấu phức tạp và thƣờng dùng chung các phần tử nhƣ: nguồn năng lƣợng, van phanh, cơ cấu phanh.