CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ Hệ thống phanh là hệ thống an toàn chủ động quan trọng không thể thiếu trên ô tô. Sự phanh ô tô được tiến hành bằng cách tạo ra ma sát giữa phần quay và phần đứng yên của các cụm chi liên kết với bánh xe: giữa tang trống với má phanh (guốc phanh) hay giữa đĩa phanh với má phanh. Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh. Công dụng Hệ thống phanh được trang bị trên ô tô với mục đích làm giảm vận tốc xe hoặc dừng hẳn xe khi cần thiết.
Nhờ hệ thống phanh mà người lái có thể nâng cao vận tốc chuyển động trung bình của xe mà vẫn đảm bảo độ an toàn khi vận hành. Phân loại theo đặc điểm điều khiển - Phanh chính (phanh chân): dùng để giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe khi xe đang chuyển động. - Phanh phụ (phanh tay): dùng để giữ nguyên xe tại vị trí đỗ xe khi người 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 tiến hành phanh lâu dài.
Phân loại theo kết cấu của cơ cấu phanh. - Cơ cấu phanh tang trống. - Cơ cấu phanh dải. Phân loại theo dẫn động phanh.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí. - Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực. - Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén. - Hệ thống phanh dẫn động liên hợp: cơ khí, thủy lực, khí nén.
SVTH: Nguyễn Ngọc Thức 4 Lớp Ôtô A-K52 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Hoàng Thăng Bình - Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực. Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh. Với lý do hệ thống phanh là hệ thống an toàn chủ động hết sức quan trọng vậy nên nó được nghiên cứu nhằm hướng đến sự tối ưu của hệ thống.
Để làm được điều này trên hệ thống phanh cần phải trang bị thêm các bộ điều chỉnh: - Bộ điều chỉnh lực phanh. - Bộ chống bó cứng phanh ABS. Yêu cầu về kết cấu Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho ô tô. Do vậy phải chấp hành những yêu cầu kiểm tra khắt khe, nhất là đối với ô tô thường xuyên hoạt động ở tốc độ cao.
Các yêu cầu cơ bản như sau: - Phải đảm bảo nhanh chóng dừng xe khẩn cấp trong bất kỳ tình huống nào. Khi phanh đột ngột, xe phải dừng sau quãng đường phanh ngắn nhất, tức là có gia tốc phanh cực đại. - Phải đảm bảo phanh giảm tốc độ ô tô trong mọi điều kiện sử dụng, lực phanh trên bàn đạp phải tỷ lệ với hành trình bàn đạp, có khả năng rà phanh khi cần thiết. Hiệu quả phanh cao và phải kèm theo sự phanh êm dịu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đều đặn giữ ổn định chuyển động của xe.
- Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều giữa các lần phanh. Độ chậm tác dụng phải nhỏ và có thể làm việc nhanh chóng tạo hiệu quả phanh ô tô ngay sau khi vừa mới thôi phanh. - Tối thiểu trên ô tô phải có hai hệ thống phanh là: phanh chính và phanh dự phòng (phanh chân và phanh tay). Hai hệ thống đều phải sẵn sàng làm việc khi cần thiết.
Dẫn động phanh tay và phanh chân làm việc độc lập không ảnh hưởng lẫn nhau. Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự cố - Hệ thống phanh phải dễ dàng điều khiển và lực điều khiển không quá lớn. - Hành trình bàn đạp phanh và tay phanh phải thích hợp và nằm trong phạm vi điều khiển có thể của người sử dụng. SVTH: Nguyễn Ngọc Thức 5 Lớp Ôtô A-K52 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.
Hoàng Thăng Bình - Khi phanh lực phanh phát sinh ra giữa các bánh xe cùng một cầu phải bằng nhau. Nếu có sai lệch thì phải nhỏ trong phạm vi cho phép. Khi thử phanh trên đường phải đúng quỹ đạo mong muốn theo điều khiển. - Các hệ thống điều khiển có trợ lực phanh, khi bị hư hỏng trợ lực, hệ thống phanh vẫn được điều khiển và có tác dụng lên ô tô.
- Đảm bảo độ tin cậy sử dụng của ô tô trong cả hệ thống và các chi tiết trong hệ thống, nhất là các chi tiết bao kín bằng vật liệu cao su, nhựa tổng hợp. - Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moayơ…) phải dễ dàng điều chỉnh, thay thế các chi tiết hư hỏng. Cấu tạo chung của hệ thống phanh. Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: - Cơ cấu phanh.
- Dẫn động phanh. Cơ cấu phanh Cơ cấu phanh được bố trí gần bánh xe, thực hiện các chức năng của các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mômen hãm trên các bánh xe. Dẫn động phanh Dẫn động phanh bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu phanh. Cơ cấu phanh được dẫn động phanh truyền lực phanh và thực hiện phanh xe.
Cơ cấu phanh là bộ phận tiêu hao động năng của xe khi phanh và được điều khiển từ các cơ cấu lái và dẫn động phanh. Cơ cấu phanh thực hiện nhiệm vụ trên nguyên lý tạo ma sát giữa phần quay và phần cố định. Trên ô tô thường sử dụng hai cơ cấu phanh phổ biến là: cơ cấu phanh tang trống (phanh guốc) và cơ cấu phanh đĩa. SVTH: Nguyễn Ngọc Thức 6 Lớp Ôtô A-K52 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.
Hoàng Thăng Bình Trong hiện tại và tương lai không xa với những ưu điểm vượt trội hơn, phanh đĩa đang và sẽ dần thay thế phanh tang trống trên hầu hết các dòng xe du lịch và thương mại cỡ vừa và nhỏ. Cơ cấu phanh tang trống. Phanh tang trống là cơ cấu phanh rất quen thuộc và phổ biến trên xe ô tô. Chỉ cách đây một vài thập kỷ, phanh tang trống được bố trí trên tất cả xe ô tô, nó là cơ cấu phanh tiêu chuẩn lúc bấy giờ.1: Cơ cấu phanh tang trống Tuy nhiên, trên thực tế phanh tang trống hoạt động hiệu quả trong một số thời điểm.
Ở những trường hợp muốn dừng xe ở tốc độ cao ta thường gặp vấn đề với loại cơ cấu phanh này: - Khi bị nóng do ma sát, tang trống sẽ giãn nở và má phanh sẽ phải đi một đoạn xa hơn mới có thể tiếp xúc nó, do vậy hành trình bàn đạp lớn hơn. - Bên cạnh đó, khí sinh ra từ vật liệu chết tạo má phanh bị đốt nóng, không thoát ra được và lưu lại giữa má phanh và tang trống khiến khả năng hãm bị giảm. SVTH: Nguyễn Ngọc Thức 7 Lớp Ôtô A-K52 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Hoàng Thăng Bình Trong cơ cấu phanh tang trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ trong của tang trống quay cùng bánh xe.
Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa bề mặt tang trống với các má phanh. Cấu tạo cơ cấu phanh tang trống. Cơ cấu phanh tang trống có số lượng chi tiết nhiều và trọng lượng lớn và thường được bố trí trong lòng trống phanh. Cơ cấu phanh tang trống gồm các chi tiết cơ bản: tang trống phanh, guốc phanh và má phanh, xilanh bánh xe, các cụm điều chỉnh khe hở má phanh tang trống.
Tang trống phanh. Tang trống phanh là chi tiết luôn quay cùng bánh xe, chịu lực ép từ các guốc phanh từ trong ra, vì vậy trống phanh phải có bề mặt ma sát với các má phanh, độ bền cao, ít bị biến dạng, cân bằng tốt, dễ truyền nhiệt. Tang trống phanh được chế tạo từ gang hoặc hợp kim với ống lót bằng gang (xe ô tô con). Tang trống liên kết trên mayơ nhờ các bulông hoặc vít định vị đồng tâm với trục quay bánh xe.
Guốc phanh và má phanh. Guốc phanh và má phanh được liên kết với nhau bằng keo dán. Má phanh được chế tạo từ vật liệu chịu mòn, hệ số ma sát ổn định trước những biến đổi nhiệt của má phanh. Guốc phanh có các loại guốc phanh dạng đúc, dạng hàn… Guốc phanh dạng đúc thường dùng cho ô tô tải vừa và lớn, với cấu trúc thường có dạng chữ T.
Guốc phanh dạng hàn thường dung cho ô tô con, được chế tạo từ lá thép dày 3 - 5 mm. Trên ô tô tải, guốc phanh và má phanh liên kết bằng đinh tán (làm bằng hợp kim nhôm mềm) nằm sau cách bề mặt ma sát một khoảng đủ xa để khi má phanh bị mòn đinh tán không cọ sát vào bề mặt trụ của tang trống, làm xước tang trống. Trên ô tô con, guốc phanh được liên kết với má phanh bằng keo dán đặc biệt, có khả năng bám chắc trên bề mặt guốc phanh khi chịu lực. SVTH: Nguyễn Ngọc Thức 8 Lớp Ôtô A-K52 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.
Hoàng Thăng Bình 3. Xilanh bánh xe Trên cơ cấu phanh tang trống dẫn động thủy lực có một chi tiết là xilanh bánh xe. Xilanh bánh xe là cơ cấu chấp hành của hệ thống dẫn động điều khiển. Xilanh bánh xe có các dạng: xilanh đơn và xi lanh kép.
Xilanh bánh xe được chế tạo từ gang, piston được chế tạo từ hợp kim nhôm. Lực điều khiển tác dụng lên guốc phanh nhờ chốt trụ. Cam quay là cụm chi tiết nằm trong cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén. Cam quay thường sử dụng cam có biên dạng Acsimet hay Cycloit.
Phân loại Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh và chúng có các dạng: - Cơ cấu phanh tang trống dạng đối xứng qua trục. - Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm. - Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi. - Cơ cấu phanh tang trống dạng tự cường hóa.
Cơ cấu phanh tang trống dạng đối xứng qua trục.2: Cơ cấu phanh tang trống dạng đối xứng qua trục. SVTH: Nguyễn Ngọc Thức 9 Lớp Ôtô A-K52 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Hoàng Thăng Bình Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục. Cơ cấu này sử dụng với dẫn động phanh thủy lực và khí nén.
Cơ cấu phanh tang trống dạng đối xứng qua tâm. Trên một số ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt nhỏ bố trí cơ cấu phanh đối xứng qua tâm trục bánh xe.