CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH VÀ KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE LEXUS GX460 1.1 Tổng quan hệ thống phanh trên xe du lịch 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 gồm có phanh chân và cơ cấu phanh tay. Hệ thống phanh: là hệ thống tạo ra áp lực dầu phanh dẫn đến các cơ cấu, tạo ra lực tác dụng nhẹ hơn và điều khiển phanh trong các trạng thái nguy hiểm. Dẫn động dầu phanh đến xi lanh bánh xe tạo ra ma sát giữa phần quay và phần không quay trong các cơ cấu phanh đặt tại các bánh xe.
Gồm có cơ cấu phanh, trợ lực phanh, đẫn động phanh và hệ thống điều khiển. + 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. + Trợ lực phanh: hệ thống giúp người lái tác dụng vào bàn đạp phanh nhẹ hơn và tăng áp lực phanh, giúp xe có thể phanh nhẹ nhàng và êm ái.
+ 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. + Hệ thống điều khiển: hệ thống phanh có trang bị hệ thống chống khóa cứng bánh xe (ABS - Antilock Braking System), có thể tổ hợp cả hệ thống kiểm soát lực kéo chống trượt quay bánh xe (TCS – Traction control System) hoặc hệ thống ổn định điện tử ESP (Electronic Stability Program). Hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD - Electronic Brake force Distribution); hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Braking Assistant System). Các hệ thống phanh điều khiển điện – thủy lực; điện từ.
Cơ cấu phanh tay: được sử dụng chủ yếu để giữ xe lâu dài trên đường bằng hay đường dốc, thường được điều khiển bằng tay (phanh tay) thông qua đòn kéo. Hệ thống phanh dừng có cơ cấu phanh riêng hoặc dùng chung cơ cấu phanh của hệ thống phanh chính, hệ thống dẫn động độc lập. + Phanh tay dẫn động cơ khí: Hệ thống phanh dẫn động cơ khí (hay còn gọi là dẫn động bằng dây cáp) 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.
2 + 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.1 Cấu tạo hệ thống phanh Là hệ thống tạo ra áp lực dầu phanh dẫn đến các cơ cấu, tạo ra lực tác dụng nhẹ hơn và điều khiển phanh trong các trạng thái nguy hiểm. Dẫn động dầu phanh đến xi lanh bánh xe tạo ra ma sát giữa phần quay và phần không quay trong các cơ cấu phanh đặt tại các bánh xe.
Gồm có cơ cấu phanh, trợ lực phanh, đẫn động phanh và hệ thống điều khiển.1 Cơ cấu phanh 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 như hình 1. Phanh đĩa có giá đỡ cố định: Giá đỡ được bắt cố định với giá đỡ đứng yên của trục bánh xe. Trên giá đỡ bố trí hai xilanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong xilanh có pit tông, một phía của pit tông tỳ sát vào các má phanh, một phía chịu áp lực dầu khi phanh.
Khi đạp phanh, dầu áp suất cao (60 ÷ 120 bar) qua ống dẫn đồng thời đến các xilanh bánh xe, đẩy các pit tông ép các má phanh theo hai chiều ngược nhau vào đĩa phanh, thực hiện phanh. Khi thôi phanh dầu từ xilanh bánh xe hồi trở về, áp suất dầu điều khiển không tồn tại, kết thúc quá trình phanh như hình 1.1 Cơ cấu phanh đĩa giá đỡ cố định Phanh đĩa có giá đỡ di động: Giá đỡ xilanh có thể di trượt ngang được theo chốt trượt bắt cố định. Trong giá di động khoét lỗ tạo thành xilanh và bố trí pit tông. Pit tông tỳ trực tiếp vào một má phanh.
Má phanh ở phía đối diện được lắp trực tiếp trên giá đỡ di động. Các má phanh được định vị nhờ các rãnh định vị trên giá di động, hoặc nhờ chốt 3 trượt và các lò xo giữ. Giá cố định được bắt với giá đỡ trục quay bánh xe, và là nơi tiếp nhận các phản lực sinh ra khi phanh như hình 1.2 Cơ cấu phanh đĩa có giá di động Khi chưa phanh, do giá đỡ có thể di động tự lựa dọc trục quay trên chốt trượt, nên khe hở giữa má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau. Khi phanh, dầu theo ống dẫn vào xilanh.
Ban đầu pit tông sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh bên phải ép vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá di động về phía phải, ép má phanh bên trái vào đĩa. Khi tiếp tục tăng áp suất dầu, các má phanh được ép sát, thực hiện quá trình phanh. Các lực ép từ hai phía có tác dụng tương tự với loại có hai pit tông (giá cố định). Giá di động được dịch chuyển và dẫn hướng trên chốt trượt do tác dụng của dầu có áp suất trong khoang kín.
Như vậy đĩa được ép bởi cả hai má phanh, thực hiện quá trình phanh bánh xe. Khi nhả phanh, áp suất dầu điều khiển giảm nhỏ, các phớt bao kín có khả năng đàn hồi kéo pit tông trở về vị trí ban đầu, đồng thời các đĩa phanh quay trơn với độ đảo rất nhỏ, tách má phanh với đĩa. Do bề mặt ma sát phẳng nên khe hở ban đầu của một cặp má phanh và đĩa phanh rất nhỏ (0,03 ÷ 0,1mm), điều này giúp cho cơ cấu phanh đĩa có khe hở ban đầu rất nhỏ, tăng độ nhạy của cơ cấu khi phanh. Trên các cơ cấu phanh cần mômen phanh lớn có thể dùng 2, 3 pit tông, được điều khiển đồng thời.
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 như hình 1. Lưu ý rằng, trống phanh sẽ quay cùng với bánh xe trong khi đó má phanh sẽ đứng yên.3 Cơ cấu phanh tang trống 4 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 như hình 1.
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,… 1.2 Trợ lực phanh Trợ lực phanh chân không: Để giảm nhẹ lực tác động của người lái trong quá trình sử dung phanh, đồng thời tăng hiệu quả sử dụng phanh trong trường hợp phanh gấp ở hệ thống phanh trang bị thêm bộ trợ lực phanh. Bộ trợ lực chân không hoạt động dựa vào độ chênh lệch chân không của động cơ và của áp suất khí quyển để tạo ra một lực mạnh tỉ lệ thuận với lực ấn của bàn đạp phanh. Nguồn chân không có thể lấy ở đường nạp động cơ hoặc dùng bơm chân không riêng làm việc nhờ động cơ. Bộ trợ lực thuỷ lực dùng một bơm có mô tơ để tạo ra một áp suất đủ lớn để giảm lực đạp phanh cần thiết như hình 1.4 Bộ trợ lực chân không Khi phanh không được sử dụng: Van không khí được gắn với phần điều khiển của van.
Nó sẽ bị lò xo hồi vị của van kéo lệch sang bên phải. Van điều khiển bọ của lò xo sẽ được đẩy sang bên trái của van không khí. Thế nên lượng không khí ở bên ngoài sẽ không thể đi vào buồng biến đổi áp suất được. Lúc đó sẽ tạo nên một lỗi thông cho buồng A và B khi bị tách khỏi van điều chỉnh.
Thế cho nên lò xo của màng ngăn sẽ tác động lên piston và đẩy nó sang phải. Khi sử dụng phanh: Dưới tác dụng của lò xo hồi vị, van điều khiển sẽ được mở ra làm thông rãnh không khí. Lò xo van điều chỉnh sẽ bị tác động làm van không khí dịch chuyển sang trái. Sự chênh lệch áp suất giữa các buồng với nhau sẽ tạo nên sự khuyếch đại 5 lực nén lò xe và tác động lực lên piston giúp việc thực hiện phanh được trở nên dễ dàng hơn.
Trạng thái giữ phanh hoặc rà phanh: Khi bạn giữ phanh ở mức độ nhẹ nhẹ.