CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 1. Những vấn đề chung về hệ thống phanh ô tô 1. Công dụng của hệ thống phanh - Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô đến một tốc độ yêu cầu hoặc cho đến khi dừng hẳn, mặt khác cho phép phanh giữ xe đứng yên trong thời gian dài trên đường. - Hệ thống phanh là hệ an toàn quan trọng nhất của ô tô vì nó đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn, giúp nâng cao năng suất vận tải và hiệu quả khai thác.
Phân loại a) Phân loại theo công dụng: - Hệ thống phanh chính - Hệ thống phanh dừng b) Phân loại theo vị trí đặt cơ cấu phanh: + Phanh ở bánh xe + Phanh ở trục truyền động (sau hộp số) c) Phân loại theo cơ cấu phanh: + Phanh guốc (phanh tang trống) + Phanh đai + Phanh đĩa d) Phân loại theo phương thức dẫn động: + Dẫn động phanh bằng cơ khí + Dẫn động phanh bằng thủy lực + Dẫn động phanh bằng khí nén + Dẫn động phanh liên hợp (thủy lực + khí nén) + Dẫn động phanh có trợ lực e) Phân loại theo mức tối ưu của hệ thống + Hệ thống phanh có hệ thống điều hòa 2 + Hệ thống phanh có hệ thống ABS, BA, EDB 1. Yêu cầu Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của ô tô đảm nhận các chức năng “an toàn chủ động” vì vậy hệ thống phanh phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây: + Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp + Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ô tô khi phanh + Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động của người lái + Có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm + Đảm bảo việc phân bố mô men phanh trên các bánh xe phải tuân theo nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bán khi phanh xe với mọi cường độ + Cơ cấu phanh không có hiện tượng tự xiết + Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt + Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanh sinh ra ở cơ cấu phanh + Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền tuổi thọ cao + Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh, chăm sóc và bảo dưỡng 1. Cấu tao và nguyên lý làm việc của các hệ thống phanh thường gặp trên ô tô con 1. Cấu tạo chung Hệ thống phanh ngày nay rất đa dạng, tuy nhiên chúng đều có các bộ phận cơ bản như sau: - Nguồn năng lượng: Cơ bắp (thông qua bàn đạp, cần kéo) khi điều khiển trực tiếp; áp suất khí nén khi điều khiển gián tiếp.
- Dẫn động phanh: Tập hợp các cụm chi tiết dùng để truyền năng lượng từ cơ cấu điều khiển hoặc nguồn cung cấp năng lượng (bình chứa dầu, chứa khí) đến cơ cấu phanh và điều khiển đúng năng lượng này tương ứng với các chế độ làm việc khác nhau trong quá trình phanh. - Cơ cấu phanh: Bộ phận trực tiếp tiêu hao động năng của ô tô trong quá trình phanh. Trên ô tô hiện đang sử dụng chủ yếu là cơ cấu tạo năng lượng ma sát (sinh nhiệt) giữa phần quay và phần không quay trong các cơ cấu phanh đặt tại các bánh xe. Dẫn động phanh 3 1.
Dẫn động phanh bằng cơ khí Dẫn động phanh cơ khí thường dùng dây cáp để truyền dẫn từ cơ cấu tác động tới cơ cấu chấp hành nên có độ tin cậy cao và cũng được sử dụng với chức năng của hệ thống phanh dự phòng. Nhược điểm của dẫn động cơ khí là cần sức kéo lớn trên cần điều khiển để tạo momen phanh ở cơ cấu phanh và phân chia lực không đều tới các cơ cấu phanh lắp song song với nhau. Khi hệ thống phanh chính gặp sự cố, hệ thống phanh dự phòng có thể được thay thế, do vậy hai hệ thống này đều yêu cầu dẫn động phanh phải độc lập. Hệ thống phanh dự phòng còn thực hiện chức năng của hệ thống phanh tay (thường điều khiển bằng tay) có nhiệm vụ chính là giúp xe đỗ lâu dài trên đường bằng hoặc đường dốc với độ dốc có thể lên tới 20%.
Hệ thống phanh đỗ sử dụng dẫn động cơ khí Nguyên lý làm việc: Muốn hãm xe chỉ cần kéo tay điều khiển về phía sau qua hệ dây cáp kéo cần đẩy guốc phanh phía sau ép sát vào trống phanh thông qua thanh đẩy tiếp tục đẩy guốc phanh trước ép sát vào trống phanh thực hiện qua trình phanh dừng xe. Vị trí hãm của tay điều khiển được khóa chặt nhờ cơ cấu con cóc chèn vào vành răng của bộ khóa. Muốn nhả phanh tay chỉ cần ấn ngón tay vào nút bấm để nhả cơ cấu con cóc rồi đẩy tay điều khiển về phía trước, lò xo hồi vị sẽ kéo guốc phanh trở lại vị trí ban đầu tạo ra khe hở giữa má phanh và trống phanh. Dẫn động phanh bằng thủy lực Hệ thống phanh dẫn động thủy lực hay còn gọi là hệ thống phanh dầu đa số sử dụng trên các ô tô nhỏ, trung bình.
Hệ thống phanh được sử dụng rộng rãi với các ưu điểm như: độ nhạy cao do luôn được điền đầy trong đường ống và các khoang thể tích; thuận lợi bố trí cơ cấu điều khiển và cơ cấu chấp hành ở khoảng cách xa nhau; quá 4 trình gia tăng áp lực dầu một cách từ từ nên quá trình phanh êm dịu. Nhược điểm của hệ thống phanh thủy lực: Hiệu quả phanh sẽ giảm khi mất hẳn khi có sự cố xảy ra trên đường ống dẫn dầu; lực tác dụng lên bàn đạp phanh lớn do trực tiếp tạo nên áp lực dầu trong toàn bộ hệ thống, để giảm nhẹ cần phải có bộ trợ lực; khi bị khí xâm nhập vào hệ thống phanh thủy lực sẽ giảm hiệu quả phanh hoặc dầu phanh bị sôi khi phanh liên tục. a) Dẫn động phanh thủy lực không có trợ lực Hình 1. Sơ đồ nguyên lý dẫn động phanh thủy lực 1.
Xi lanh phanh bánh xe; 3. Xylanh phanh chính; 4. Bàn đạp phanh Nguyên lý làm việc: - Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh, piston trong xylanh phanh chính sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang sơ cấp tăng lên đẩy piston dịch chuyển sang trái. Do đó áp suất trong khoang thứ cấp cũng tăng lên theo.
Chất lỏng bị ép đồng thời qua các ống dẫn đi đến các xylanh phanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh. - Khi người lái nhả bàn đạp phanh, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, các piston trong xylanh của bánh xe sẽ ép dầu trở về xylanh phanh chính, kết thúc một lần phanh. Hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực có hai dạng: dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng. Tuy nhiên, do yếu tố an toàn dẫn động một dòng không còn được sử dụng trên các ô tô hiện đại.
Hiện nay đều được tiêu chuẩn hóa loại dẫn động 2 dòng đưa tới các bánh xe nhằm đảm bảo an toàn nếu một dòng nào đó bị hỏng mất tác dụng (hình 1. Sơ đồ bố trí dẫn động phanh thủy lực 2 dòng độc lập a: Chia dòng riêng biệt; b: Chia dòng chéo - Chia dòng riêng biệt (hình a): Một nhánh cho cơ cấu phanh trên cầu trước và nhánh còn lại cho cấu phanh trên cầu sau. Khi sự cố mất tác dụng xảy ra trên một cầu sẽ dẫn tới hiện tượng giảm đột ngột hiệu quả phanh, mất ổn định chuyển động khi phanh. - Chia dòng chéo (hình b): Hai nhánh bố trí chéo cho một cơ cấu phanh trước và một cơ cấu phanh sau.
Khi sự cố mất phanh ở một dòng nào đó cũng làm giảm hiệu quả phanh, mất ổn định chuyển động khi phanh tuy nhiên mức độ nhỏ hơn trường hợp bố trí chia dòng riêng biệt. Hai phương án bố trí trên tương đối đơn giản và được sử dụng khá phổ biến trên nhiều loại xe có tải trọng nhỏ với giá thành không cao. b) Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có nhược điểm là lực tác dụng lên bàn đạp lớn do áp lực thủy lực trong hệ thống được sinh ra trực tiếp từ lực tác dụng lên bàn đạp của người lái. Điều này làm tăng lực đạp phanh của người lái, khả năng tạo được lực phanh không lớn.
Để giảm sức lao động cho người lái, người ta bố trí thêm bộ trợ lực chân không. Nguồn chân không cấp cho bộ trợ lực có thể được trích dẫn từ đường ống nạp hoặc sử dụng bơm chân không độc lập. Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động thủy lực hai dòng có trợ lực chân không được trình bày trên hình 1.4: Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có trợ lực chân không 1. Xylanh bánh xe; 4.
Xylanh phanh chính; 5. Trợ lực chân không; 6. Bàn đạp phanh Nguyên lý làm việc: - Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh (6), piston trong xylanh phanh chính (4) sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang sơ cấp tăng lên đẩy piston dịch chuyển sang trái. Do đó áp suất trong khoang thứ cấp cũng tăng lên theo.
Chất lỏng bị ép đồng thời qua các ống dẫn đi đến các xylanh phanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh. - Khi người lái nhả bàn đạp phanh (6) thì dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, các piston trong xylanh của bánh xe sẽ ép dầu trở về xylanh phanh chính (4), kết thúc một lần phanh. - Trong quá trình phanh, bộ trợ lực chân không cho phép lợi dụng độ chân không trong đường ống nạp của động cơ để tạo lực phụ cho người lái. Cơ cấu phanh Thông qua lực tác động lên bàn đạp phanh áp lực dầu được gia tăng ở xy lanh phanh chính và trên toàn bộ đường ống dẫn tới piston của xy lanh công tác được đặt tại cơ cấu phanh bánh xe.
Cơ cấu phanh của hệ thống thủy lực phổ biến với 2 loại: đĩa và tang trống. Cơ cấu phanh đĩa Cơ cấu phanh đĩa thường được sử dụng trên ô tô con, du lịch và một số trên ô tô tải nhỏ. Cơ cấu phanh đĩa phổ biến với hai loại do cách bố trí piston và xy lanh: Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định và giá xy lanh di động (hình 1. Ưu điểm của loại này là: Khả năng thoát nhiệt tốt; tự làm sạch nước, bụi bẩn bám nhờ vào lực ly tâm; khối lượng các chi tiết nhỏ; thời gian chậm tác dụng ngắn; số lượng chi tiết ít, dễ bảo 7 dưỡng và thay thế.