Luận văn: Khảo sát, tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe Honda Civic

Luận văn khảo sát, tính toán chi tiết hệ thống phanh xe Honda Civic. Phân tích cơ cấu, nguyên lý hoạt động và các chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng.

• Tác giả: Võ Đình Huy
• Người hướng dẫn: Ts. Lê Văn Tụy
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Cơ khí giao thông
• Đề tài: Khảo sát và tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Honda Civic
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Tổng quan hệ thống phanh Honda Civic Chìa khóa an toàn

Hệ thống phanh là một trong những bộ phận quan trọng nhất trên ô tô, giữ vai trò quyết định đến sự an toàn của người lái, hành khách và hàng hóa. Công dụng chính của nó là giảm tốc độ xe, dừng xe khẩn cấp hoặc giữ xe đứng yên trên dốc. Để đáp ứng nhiệm vụ này, một hệ thống phanh Honda Civic hiệu quả phải thỏa mãn nhiều yêu cầu khắt khe. Trước hết, hệ thống phải làm việc bền vững và tin cậy trong mọi điều kiện vận hành. Hiệu quả phanh phải cao, đặc biệt trong các tình huống nguy hiểm cần giảm tốc đột ngột. Đồng thời, quá trình phanh phải diễn ra êm dịu, không giật cục để đảm bảo sự tiện nghi. Một yêu cầu quan trọng khác là tính ổn định và khả năng điều khiển. Khi phanh, xe không được lệch hướng hay mất lái. Hệ thống phanh cũng cần có khả năng thoát nhiệt tốt, tránh hiện tượng mất phanh do quá nhiệt. Lực điều khiển trên bàn đạp phải nhẹ nhàng, thuận tiện cho người lái. Dựa trên các tiêu chí này, các nhà sản xuất đã phát triển nhiều loại hệ thống phanh khác nhau. Phân loại theo cơ cấu phanh, có hai dạng chính là phanh đĩa và phanh trống-guốc. Phân loại theo cơ cấu dẫn động, có dẫn động cơ khí, dẫn động thủy lực, và dẫn động khí nén. Xe Honda Civic được trang bị hệ thống phanh hiện đại, kết hợp các công nghệ tiên tiến để tối ưu hóa hiệu quả và độ an toàn.

1.1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi đối với hệ thống phanh ô tô

Một hệ thống phanh tiêu chuẩn phải đảm bảo hàng loạt yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt. Hiệu quả phanh cao là ưu tiên hàng đầu, cho phép xe dừng lại trong quãng đường ngắn nhất có thể, đặc biệt trong trường hợp khẩn cấp. Tính ổn định khi phanh là yếu tố then chốt, đảm bảo xe không bị trượt, lệch khỏi quỹ đạo chuyển động. Hệ thống phải điều khiển êm dịu, lực tác dụng lên bàn đạp phanh phải tỷ lệ thuận với lực phanh sinh ra, mang lại cảm giác chân thật cho người lái. Ngoài ra, khả năng thoát nhiệt tốt của các chi tiết như đĩa phanh và má phanh giúp duy trì hiệu suất ổn định, tránh hiện tượng mòn phanh khi sử dụng liên tục. Độ tin cậy và độ bền cũng là yêu cầu không thể thiếu, đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác trong suốt vòng đời của xe. Trên xe Honda Civic, các yêu cầu này được đáp ứng thông qua việc sử dụng cơ cấu phanh đĩa và hệ thống dẫn động thủy lực có trợ lực.

1.2. So sánh cơ cấu phanh đĩa và phanh trống guốc phổ biến

Hai cơ cấu phanh phổ biến nhất là phanh đĩa và phanh trống-guốc, mỗi loại có ưu nhược điểm riêng. Cơ cấu phanh trống-guốc có cấu tạo gồm trống phanh quay cùng bánh xe và các guốc phanh mang má phanh được ép vào mặt trong của trống. Ưu điểm của loại này là có hiệu ứng tự cường hóa, tạo ra lực phanh lớn với lực tác động nhỏ, tuy nhiên khả năng thoát nhiệt kém và hiệu quả phanh không ổn định bằng phanh đĩa. Ngược lại, cơ cấu phanh đĩa bao gồm một đĩa phanh kim loại và các má phanh kẹp vào hai bên mặt đĩa. Ưu điểm vượt trội của phanh đĩa là khả năng thoát nhiệt tốt hơn, hiệu quả phanh ổn định không phụ thuộc chiều quay, áp suất phân bố đều giúp má phanh mòn đều và bảo dưỡng đơn giản. Nhược điểm là thường yêu cầu lực ép lớn, do đó cần các bộ trợ lực chân không để hỗ trợ. Xe Honda Civic sử dụng phanh đĩa ở cả bốn bánh để tối ưu hiệu quả an toàn.

II. Phân tích thách thức khi tính toán và kiểm nghiệm phanh

Việc tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Honda Civic là một bài toán kỹ thuật phức tạp, đối mặt với nhiều thách thức. Thách thức lớn nhất là đảm bảo sự phân bố lực phanh tối ưu giữa các bánh xe trước và sau. Trong quá trình phanh, hiện tượng dồn trọng lượng về phía trước làm tăng tải trọng lên trục trước và giảm tải trọng lên trục sau. Nếu lực phanh không được phân bổ hợp lý, bánh sau sẽ dễ bị bó cứng, gây mất ổn định và trượt xe. Một thách thức khác là xác định chính xác các thông số đầu vào cho quá trình tính toán, bao gồm trọng lượng toàn bộ của xe, tọa độ trọng tâm, hệ số bám giữa lốp và mặt đường. Hệ số bám này thay đổi liên tục phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, chất lượng mặt đường và tình trạng lốp xe. Do đó, việc mô phỏng và tính toán cần xem xét nhiều kịch bản khác nhau. Ngoài ra, hiệu suất của các thành phần trong hệ thống như xi lanh chính, bộ trợ lực chân không, và các đường ống dẫn dầu cũng ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả. Sự đàn hồi của đường ống, độ trễ của hệ thống, và sự thay đổi đặc tính của dầu phanh theo nhiệt độ đều là những yếu tố cần được kiểm nghiệm kỹ lưỡng để đảm bảo mô hình tính toán phản ánh đúng thực tế vận hành.

2.1. Yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định và hiệu quả phanh

Hiệu quả và sự ổn định của hệ thống phanh Honda Civic phụ thuộc vào nhiều yếu tố động lực học. Sự phân bố trọng lượng là yếu tố quan trọng nhất. Khi phanh, trọng lượng xe có xu hướng dồn về phía trước, làm tăng lực bám của bánh trước và giảm lực bám của bánh sau. Việc phân phối lực phanh không phù hợp sẽ dẫn đến hiện tượng bó cứng bánh xe. Hệ số bám (φ) giữa lốp và mặt đường cũng là một biến số quan trọng, quyết định lực phanh tối đa có thể đạt được trước khi bánh xe bị trượt. Bên cạnh đó, các thông số thiết kế của xe như chiều dài cơ sở và chiều cao trọng tâm cũng ảnh hưởng đến sự chuyển dịch tải trọng khi phanh. Các hệ thống hỗ trợ điện tử như ABS (Hệ thống chống bó cứng phanh) và EBD (Hệ thống phân phối lực phanh điện tử) ra đời để giải quyết những thách thức này, giúp tối ưu hóa hiệu quả phanh trong mọi điều kiện.

2.2. Sự cần thiết của việc tính toán lực phanh tối ưu

Tính toán hệ thống phanh một cách chính xác là điều kiện tiên quyết để thiết kế một hệ thống phanh an toàn và hiệu quả. Mục tiêu của việc tính toán là xác định mối quan hệ lý tưởng giữa lực phanh ở bánh trước (P1) và bánh sau (P2) để cả hai trục đều đạt đến giới hạn trượt cùng một lúc. Điều này giúp tận dụng tối đa hệ số bám, rút ngắn quãng đường phanh và duy trì sự ổn định của xe. Nếu không có tính toán tối ưu, hoặc lực phanh bánh sau quá lớn sẽ gây trượt bánh sau, hoặc lực phanh bánh trước quá lớn sẽ gây trượt bánh trước, cả hai đều dẫn đến mất kiểm soát. Nghiên cứu trong đồ án của tác giả Võ Đình Huy đã chỉ ra rằng, để đạt hiệu quả phanh cao nhất, tỷ lệ lực phanh phải tuân theo một đường cong lý tưởng phụ thuộc vào gia tốc chậm dần và các thông số của xe.

III. Hướng dẫn tính toán moment phanh yêu cầu chính xác nhất

Moment phanh là đại lượng cốt lõi trong việc thiết kế và kiểm nghiệm hệ thống phanh. Để tính toán hệ thống phanh, bước đầu tiên là xác định moment phanh yêu cầu tại mỗi bánh xe để đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu. Theo tài liệu nghiên cứu, moment phanh yêu cầu (Mbx) được xác định bằng tích của trọng lượng bám của bánh xe khi phanh (Gbx) và bán kính làm việc của bánh xe (Rbx), nhân với hệ số bám giữa lốp và mặt đường (φbx). Công thức tổng quát là: Mbx = Gbx * φbx * Rbx. Trọng lượng bám Gbx không phải là một hằng số. Nó thay đổi trong quá trình phanh do sự dịch chuyển tải trọng. Cụ thể, tải trọng tác dụng lên bánh trước sẽ tăng lên, trong khi tải trọng lên bánh sau giảm đi. Quá trình tính toán này yêu cầu xác định chính xác tọa độ trọng tâm của xe Honda Civic, bao gồm chiều dài từ trọng tâm đến trục trước (a), trục sau (b) và chiều cao trọng tâm (hg). Từ các thông số cơ bản như trọng lượng toàn bộ (Ga), chiều dài cơ sở (L), các phản lực pháp tuyến tại bánh trước (Z1) và bánh sau (Z2) trong quá trình phanh có thể được tính toán. Đây là cơ sở để xác định moment phanh yêu cầu cho từng trục, đảm bảo xe phanh ổn định và hiệu quả.

3.1. Xác định các lực tác dụng lên xe Honda Civic khi phanh

Khi xe phanh, có nhiều lực tác dụng đồng thời. Trọng lượng toàn bộ của xe (Ga) tác dụng tại trọng tâm. Lực quán tính (Pj) cũng đặt tại trọng tâm nhưng có chiều ngược với chiều gia tốc (cùng chiều chuyển động). Lực phanh (P1, P2) xuất hiện tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường, ngược chiều chuyển động. Phản lực pháp tuyến (Z1, Z2) từ mặt đường tác dụng lên bánh trước và sau. Do lực quán tính, Z1 tăng lên và Z2 giảm đi so với khi xe đứng yên, gây ra hiện tượng "chúi đầu". Các lực cản lăn và cản không khí thường có giá trị nhỏ và có thể bỏ qua trong các tính toán phanh khẩn cấp để đơn giản hóa mô hình. Việc lập phương trình cân bằng lực và cân bằng moment cho toàn bộ xe dựa trên các lực này là bước đầu tiên và quan trọng nhất để kiểm nghiệm hệ thống phanh Honda Civic.

3.2. Công thức tính moment phanh cần thiết cho bánh trước và sau

Từ việc phân tích lực, moment phanh yêu cầu cho bánh trước (Mbx1) và bánh sau (Mbx2) có thể được xác định. Dựa trên tính toán phản lực Z1 và Z2 khi phanh, ta có trọng lượng bám trên mỗi bánh xe. Bán kính làm việc của bánh xe (Rbx) được tính từ thông số lốp, ví dụ 205/55R16 trên xe Honda Civic. Theo công thức Mbx = (Z/2) * φbx * Rbx, ta có thể tính được moment phanh yêu cầu cho từng bánh. Ví dụ, trong nghiên cứu, với hệ số bám φbx = 0.8, moment phanh yêu cầu tính được cho bánh trước là Mbx1 ≈ 1427 N.m và cho bánh sau là Mbx2 ≈ 686 N.m. Sự chênh lệch lớn này cho thấy tầm quan trọng của việc thiết kế một hệ thống có khả năng phân phối lực phanh khác nhau giữa hai trục.

IV. Phương pháp kiểm nghiệm hệ thống dẫn động phanh thủy lực

Hệ thống dẫn động phanh trên Honda Civic là loại dẫn động thủy lực hai dòng độc lập, có trợ lực chân không. Việc kiểm nghiệm hệ thống này tập trung vào việc đảm bảo áp suất dầu phanh được tạo ra và truyền đi một cách chính xác và hiệu quả. Quá trình bắt đầu từ lực tác dụng của người lái lên bàn đạp phanh. Lực này được khuếch đại bởi tỷ số truyền cơ khí của bàn đạp và bộ trợ lực chân không trước khi tác động lên piston của xi lanh chính. Honda Civic sử dụng xi lanh chính loại kép, nghĩa là có hai piston độc lập trong cùng một xi lanh, mỗi piston phụ trách một dòng dầu riêng biệt (thường là một dòng cho bánh trước phải và sau trái, dòng còn lại cho các bánh còn lại). Thiết kế này tăng cường độ an toàn; nếu một dòng bị hỏng, dòng còn lại vẫn hoạt động. Việc kiểm nghiệm bao gồm tính toán lực bàn đạp cần thiết để tạo ra áp suất dầu phanh tối đa, hành trình của bàn đạp phanh và hiệu suất của bộ trợ lực. Mối quan hệ giữa áp suất dầu trong hai dòng cũng được phân tích để đảm bảo nó tuân thủ đường cong phân phối lực phanh lý tưởng, giúp tối ưu hóa hiệu quả phanh trong các điều kiện bám đường khác nhau.

4.1. Phân tích nguyên lý hoạt động của xi lanh chính kép

Xi lanh chính kép là trái tim của hệ thống dẫn động thủy lực. Nó bao gồm hai piston (piston thứ nhất và piston thứ hai) lắp nối tiếp trong một xi lanh. Khi người lái đạp phanh, piston thứ nhất dịch chuyển, tạo áp suất trong khoang dầu thứ nhất. Áp suất này không chỉ đẩy dầu đến một cặp bánh xe mà còn tác động lên piston thứ hai, làm nó dịch chuyển và tạo áp suất trong khoang dầu thứ hai để cung cấp cho cặp bánh xe còn lại. Cấu trúc này đảm bảo rằng ngay cả khi một dòng bị rò rỉ và mất áp suất, dòng kia vẫn có thể tạo ra lực phanh, giúp xe dừng lại an toàn. Việc tính toán hệ thống phanh phải xem xét đường kính của cả hai piston và hành trình làm việc của chúng để đảm bảo thể tích dầu được đẩy đi đủ để kích hoạt các xi lanh con tại bánh xe.

4.2. Vai trò của bộ trợ lực chân không trong dẫn động phanh

Do cơ cấu phanh đĩa yêu cầu lực ép lớn, hầu hết các xe du lịch như Honda Civic đều trang bị bộ trợ lực chân không. Bộ phận này sử dụng sự chênh lệch áp suất giữa độ chân không trong đường ống nạp của động cơ và áp suất khí quyển để tạo ra một lực phụ, hỗ trợ lực đạp của người lái. Khi đạp phanh, một van không khí sẽ mở, cho phép không khí vào một khoang của bộ trợ lực, tạo ra lực đẩy lên một màng lớn. Lực này được truyền đến piston của xi lanh chính, giúp giảm đáng kể sức lực mà người lái cần bỏ ra. Việc kiểm nghiệm bộ trợ lực bao gồm việc xác định hệ số khuếch đại lực, đảm bảo lực trợ lực tỷ lệ thuận với lực đạp để người lái có cảm giác phanh tốt nhất.

V. Báo cáo kết quả tính toán kiểm nghiệm phanh thực tiễn

Kết quả từ quá trình tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Honda Civic cung cấp những thông tin quan trọng về hiệu suất và độ an toàn của xe. Một trong những kết quả then chốt là xác định điều kiện để phanh đạt hiệu quả tối ưu. Theo lý thuyết, điều này xảy ra khi tỷ số giữa moment phanh sinh ra ở bánh trước và bánh sau bằng với tỷ số tải trọng động tác dụng lên chúng. Từ việc đối chiếu moment phanh yêu cầu (tính toán từ động lực học) và moment phanh thực tế (tính toán từ áp suất dầu và kết cấu cơ cấu phanh), nghiên cứu đã xác định được hệ số bám tối ưu mà hệ thống có thể tận dụng là khoảng φbx = 0.8. Đây là một giá trị hợp lý cho đường nhựa khô, chứng tỏ thiết kế phanh của Honda Civic là phù hợp. Dựa trên đó, áp suất dầu phanh tối đa trong hệ thống được tính toán vào khoảng 10 MN/m² (tương đương 100 bar). Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất dầu ở bánh trước và bánh sau cũng được xây dựng, cho thấy hệ thống được thiết kế để cung cấp nhiều lực phanh hơn cho bánh trước, phù hợp với sự phân bố trọng lượng khi phanh.

5.1. Mối quan hệ giữa moment phanh và hệ số bám đường

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của moment phanh yêu cầu (Mbx1 và Mbx2) theo hệ số bám (φbx) cho thấy một mối quan hệ tuyến tính. Khi hệ số bám tăng, tức là điều kiện đường tốt hơn, hệ thống phanh có thể tạo ra moment phanh lớn hơn mà không làm bánh xe bị trượt. Đáng chú ý, đường biểu diễn của Mbx1 (bánh trước) có độ dốc lớn hơn đáng kể so với Mbx2 (bánh sau). Điều này minh họa một cách trực quan rằng khi phanh gấp (hệ số bám cao), yêu cầu về lực phanh ở bánh trước tăng lên nhanh hơn nhiều so với bánh sau. Thiết kế hệ thống phân phối lực phanh của Honda Civic đã tính đến đặc điểm này để đảm bảo sự ổn định.

5.2. Đồ thị áp suất dầu phanh lý thuyết và thực tế

Để đảm bảo phân phối lực phanh tối ưu, áp suất dầu cung cấp cho xi lanh bánh sau (pd2) cần được điều chỉnh so với áp suất ở bánh trước (pd1). Đồ thị quan hệ giữa pd1 và pd2 cho thấy, ở giai đoạn đầu khi lực phanh còn nhỏ, áp suất ở hai trục có thể gần bằng nhau. Tuy nhiên, khi lực phanh tăng lên, áp suất ở bánh sau cần được giới hạn hoặc tăng chậm hơn so với bánh trước để tránh bó cứng bánh sau. Đây là vai trò của các van điều hòa lực phanh hoặc hệ thống EBD. Kết quả tính toán cho thấy thiết kế phanh của Honda Civic bám sát đường cong lý thuyết, giúp tận dụng hiệu quả lực bám và đảm bảo an toàn tối đa.

VI. Đánh giá tổng thể và tương lai hệ thống phanh Honda Civic

Tổng kết lại, việc tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Honda Civic cho thấy đây là một hệ thống được thiết kế tốt, đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn hiện đại. Việc sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cả bốn bánh, kết hợp với dẫn động thủy lực hai dòng và bộ trợ lực chân không, mang lại hiệu suất phanh cao, ổn định và cảm giác điều khiển tin cậy. Các kết quả tính toán về moment phanh, áp suất dầu và lực bàn đạp đều nằm trong giới hạn cho phép và phù hợp với các tiêu chuẩn thiết kế ô tô du lịch. Đặc biệt, sự tương thích giữa thiết kế cơ khí và các hệ thống hỗ trợ điện tử như ABS và EBD là yếu tố quyết định, giúp xe duy trì khả năng kiểm soát ngay cả trong những tình huống phanh khẩn cấp trên các bề mặt đường có độ bám khác nhau. Tương lai của hệ thống phanh ô tô nói chung và trên các dòng xe như Honda Civic nói riêng sẽ tiếp tục phát triển theo hướng thông minh hơn. Các công nghệ như phanh tái tạo năng lượng (Regenerative Braking) trên xe hybrid/điện, phanh tự động khẩn cấp (AEB) và hệ thống phanh điện tử (Brake-by-wire) sẽ ngày càng trở nên phổ biến, nâng cao hơn nữa mức độ an toàn và hiệu quả năng lượng.

6.1. Tổng kết ưu và nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa tùy động

Honda Civic sử dụng cơ cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động (floating caliper). Ưu điểm lớn nhất của thiết kế này là cấu tạo đơn giản, ít chi tiết, giá thành thấp hơn và dễ bảo dưỡng. Nó chỉ sử dụng piston ở một bên, giúp cải thiện khả năng làm mát và giảm nhiệt độ dầu phanh. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là độ cứng vững không cao bằng loại má kẹp cố định. Theo thời gian, các chốt trượt của má kẹp có thể bị mòn hoặc kẹt do bụi bẩn, dẫn đến hiện tượng má phanh mòn không đều và giảm hiệu quả phanh. Dù vậy, với một chiếc xe du lịch như Honda Civic, đây là một lựa chọn thiết kế cân bằng tốt giữa hiệu quả, chi phí và khả năng bảo trì.

6.2. Tầm quan trọng của hệ thống ABS và EBD trong an toàn

Mặc dù các tính toán cơ khí là nền tảng, sự an toàn của hệ thống phanh Honda Civic được nâng lên một tầm cao mới nhờ các hệ thống điện tử. Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) ngăn chặn bánh xe bị khóa cứng khi phanh gấp, cho phép người lái duy trì khả năng đánh lái để tránh chướng ngại vật. Hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD), thường đi kèm với ABS, tự động điều chỉnh lực phanh giữa bánh trước và bánh sau dựa trên tải trọng và điều kiện đường. Nó thực hiện vai trò của một van điều hòa lực phanh thông minh, đảm bảo xe luôn phanh một cách ổn định nhất. Sự kết hợp giữa thiết kế cơ khí vững chắc và các công nghệ hỗ trợ thông minh này tạo nên một hệ thống phanh toàn diện, an toàn và hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1. Công dụng, yêu cầu, phân loại 1. Công dụng của hệ thống phanh trên ô tô Hệ thống phanh dùng để: - Giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó. - Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.

Yêu cầu của hệ thống phanh trên ô tô Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Làm việc bền vững, tin cậy. - Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. - Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa. - Giữ cho ô tô đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế.

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh. - Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và quay vòng. - Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. - Có khả năng thoát nhiệt tốt.

- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ. Phân loại hệ thống phanh trên ô tô - Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh chia ra các loại sau: Phanh bánh xe và phanh truyền lực. - Theo dạng bộ phận tiến hành phanh chia ra : Phanh đĩa, phanh trống-guốc. - Theo loại dẫn động chia ra: Phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh khí nén, phanh điện từ và phanh liên hợp.

Sinh viên thực hiện: Võ Đình Huy Hướng dẫn: TS. Lê Văn Tụy 1 Khảo sát và tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Honda Civic 1. Đặc điểm kết cấu của cơ cấu phanh trên ô tô Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cơ cấu phanh bao giờ cũng phải có hai thành phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép. Ngoài ra, cơ cấu phanh còn có một số bộ phận khác như: Bộ phận điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống-Guốc, Đĩa.

Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt. Cơ cấu phanh loại trống guốc a. Thành phần cấu tạo - Trống phanh: là một trống quay hình trụ gắn liền với moay ơ bánh xe. - Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát ( còn gọi là má phanh).

- Mâm phanh: là một đĩa cố định, bắt chặt với dầm cầu. Là nơi lắp đặt và định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh. - Cơ cấu ép: khi phanh, cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại. - Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí (chỉ có đối với dẫn động thủy lực).

Các chỉ tiêu đánh giá Để đánh giá cơ cấu phanh người ta sử dụng ba chỉ tiêu, đặc trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả. - Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mô men phanh so nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức chiều chuyển động của ô tô. - Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ lên cụm ổ trục của bánh xe. - Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mô men phanh tạo ra và tích của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh.

Các cơ cấu phanh trống guốc thông dụng Các cơ cấu này khác nhau ở dạng và số lượng cơ cấu ép, số bậc tự do của các guốc phanh, đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống và giữa guốc với cơ cấu ép. Sinh viên thực hiện: Võ Đình Huy Hướng dẫn: TS. Lê Văn Tụy 2 Khảo sát và tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Honda Civic 3 2 1 3 2 1 2 1 4 4 4 5 P1 P2 P1 P2 P1 P2 fN2 fN2 fN2 a a a N1 N1 N1 N2 N2 N2 b b b fN1 fN1 fN1 e e e a) b) c) 3 2 1 3 2 1 4 4 P1 P2 P1 P2 fN2 a fN2 a N1 N1 N2 b N2 fN1 b fN1 e e e) d) Hình 1.1 Sơ đồ các cơ cấu phanh trống guốc thông dụng a- Cơ cấu phanh guốc ép bằng xi lanh kép; b- Cơ cấu phanh guốc ép bằng xi lanh kép có cường hóa; c- Cơ cấu phanh guốc ép bằng cam; d- Cơ cấu phanh hai xi lanh, guốc phanh một bậc tự do; e- Cơ cấu phanh hai xi lanh, guốc phanh hai bậc tự do. 1- Má phanh; 2- Guốc phanh; 3- Piston của xi lanh công tác; 4- Lò xo hồi vị; 5- Cam ép Trong đó : P, P1, P2 : Lực Xi lanh dẫn động guốc phanh.

N1, N2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh. FN1, fN2 : Lực ma sát. a: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P. b:Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến tâm quay của điểm tựa cố định.

e: Khoảng cách từ tâm quay của điểm tựa cố định đến mép ngoài má phanh. Do vậy nên các cơ cấu phanh trên cho kết quả làm việc khác nhau ở: - Hiệu quả làm việc và độ phức tạp của kết cấu. - Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc. - Gía trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe.

Sinh viên thực hiện: Võ Đình Huy Hướng dẫn: TS. Lê Văn Tụy 3 Khảo sát và tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Honda Civic Cơ cấu phanh guốc ép bằng xi lanh kép (hình 1.1a): Đây là loại cơ cấu trang trống đơn giản nhất có tính đối xứng về phương diện kết cấu. Tuy nhiên mô-men ma sát được tạo ra bởi các guốc có giá trị khác nhau do tính chất tách siết của các guốc đối với tang trống phù thuộc vào chiều quay bánh xe. Loại này có đặc điểm kết cấu như sau: + Hai guốc của cơ cấu phanh có điểm tựa tâm quay cố định của guốc được bố trí về cùng một phía đối với cơ cấu phanh.

+ Hai guốc sử dụng chung một cơ cấu ép là xi lanh kép ( một xi lanh với 2 piston thường có cùng đường kính nhưng chiều tác dụng là trái chiều nhau nên mô-men ma sát do hai guốc tạo ra cho tang trống là khác nhau do tính tách siết mặc dầu lực ép do xi lanh kép tạo ra là giống nhau hoàn toàn. Cơ cấu phanh guốc ép bằng xi lanh kép có cường hóa (hình 1.1b): Đây là loại cơ cấu phanh có đầu trên của hai guốc sử dụng một xi lanh kép để tạo lực ép chính, đầu dưới của hai guốc được nối với nhau bằng một thanh cường hóa tùy động. Lợi dụng tính chất tự tách/siết của guốc phanh, thanh cường hóa giúp tăng thêm lực tác dụng lên má phanh tự tách nhờ vào lực tác dụng thêm từ má tự siết thông qua thanh cường hóa. Cơ cấu phanh guốc ép bằng cam (hình 1.1c): Đây là loại cơ cấu phanh kiểu trống guốc đặc biệt, có tính dối xứng về phương diện kết cấu qua mặt phẳng đối xứng.

Loại này có các đặc trưng sau : + Hai guốc sử dụng chung một cam ép cùng kiểu và cùng hành trình nâng để tạo lực ép như nhau cho hai guốc. + Mô-men ma sát được tạo ra bởi hai guốc có giá trị hoàn toàn bằng nhau (Hai guốc được ép cưỡng bức với cùng hành trình nâng cam làm cho chúng có cùng biến dạng và do đó có cùng áp lực và cùng Mô-men ma sát). Tuy nhiên lực ép tác dụng lên từ cam ép lên các guốc là khác nhau do tính chất tách/siết của guốc phụ thuộc vào chiều quay. + Khi các chốt dẫn hướng bị mòn biến dạng , mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều ,hiệu quả phanh giảm và gây rung động.

Cơ cấu phanh hai xi lanh, guốc phanh một bậc tự do (hình 1.1d): Đây là loại cơ cấu phanh cho hiệu quả phanh cao theo chiều tiến do lúc này cả hai má phanh đều có tính tự siết. Ngược lại khi đi lùi, hiệu quả phanh thấp do cả hai má phanh để có tính tự tách. Loại phanh này là loại phanh có tính cân bằng nhưng không thuận nghịch, khó kết hợp làm hệ thống phanh dừng, chỉ phù hợp để làm cơ cấu phanh trước. Sinh viên thực hiện: Võ Đình Huy Hướng dẫn: TS.

Lê Văn Tụy 4 Khảo sát và tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Honda Civic Cơ cấu phanh hai xi lanh, guốc phanh hai bậc tự do (hình 1.1e): Đây là loại cơ cấu phanh cho hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi. Các guốc phanh có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định. Cơ cấu ép gồm hai xi lanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và đầu dưới của các guốc phanh. Kết cấu như vậy cho phép cả hai guốc phanh đều tự siết dù cho quay theo chiều nào.

Tuy nhiên loại phanh này có kết cấu phức tạp hơn và giá thành cao hơn. Cơ cấu phanh loại đĩa Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ô tô du lịch (chủ yếu ở các bánh trước). Gần đây loại phanh này bắt đầu được sử dụng trên một số loại ô tô vận tải và chở khách. Phanh đĩa có các loại: kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay, vòng ma sát quay.

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác nhau. Trên ô tô sử dụng chủ yếu loại đĩa quay dạng hở, ít khi dùng loại vỏ quay. Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi. Phương án lắp cố định có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn.

Tuy vậy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn.2 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp cố định. 1- Má phanh; 2- Má kẹp; 3- Piston; 4- Vòng làm kín; 5- Đường dầu thủy lực 6- Chiều dịch chuyển Piston; 7- Rãnh thông gió; 8- Đĩa phanh.