CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1.1 Giới thiệu chung về hệ thống phanh 1.1 Công dụng Hệ thống phanh là một trong các cụm đảm bảo an toàn chuyển động cho ôtô. Trong quá trình phanh, động năng của xe được chuyển hoá thành nhiệt năng do ma sát giữa trống phanh (đĩa phanh) với má phanh nhờ vậy có thể: Giảm được tốc độ chuyển động của xe, dừng xe hoặc đỗ xe; Duy trì vận tốc của ôtô một giá trị nhất định khi xe chuyển động xuống dốc; Đảm bảo cho ôtô đứng yên trên đường kể cả trên đường dốc cũng như khi không có mặt người lái; Đối với xe bánh xích hệ thống phanh còn giúp cho việc quay vòng xe.2 Phân loại Phân loại tổng quán hệ thống phanh Tiêu chí phân loại Phân loại + Hệ thống phanh chính (phanh chân) Theo công dụng + Hệ thống phanh dừng (phanh tay) + Hệ thống phanh tự động Vị trí lắp đặt cơ + Cơ cấu phanh đặt ở bánh xe cấu phanh + Cơ cấu phanh đặt ở trục truyền động 3 Theo kết cấu của cơ + Cơ cấu phanh dải (phanh đai) cấu phanh + Cơ cấu phanh tang trống + Cơ cấu phanh đĩa 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 kết hợp khí nén-thủy lực + Hệ thống phanh dẫn động bằng điện Năng lượng sử + Hệ thống phanh không có trợ lực dụng khi phanh + Hệ thống phanh có trợ lực chân không + Hệ thống phanh có trợ lực điện từ Theo mức độ + Hệ thống phanh thường hoàn thiện của hệ + Hệ thống phanh có điều hòa lực phanh thống phanh + Hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng (ABS) 1.3 Yêu cầu 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. Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau: Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm; Phải đảm bảo phanh giảm tốc độ của 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.
Gia tốc chậm dần đều đặn và giữ ổn định cho xe; 4 Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh; Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn; Phải có độ nhạy cao; Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào; Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt. Không có hiện tượng tự siết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng; Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trong điều kiện sử dụng; Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe; Có khả năng phanh ôtô khi dừng trong thời gian dài trên dốc; Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sữa chữa; Giá thành rẻ.4 Cấu tạo chung của hệ thống phanh Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai thành phần chính sau: cơ cấu phanh, dẫn động phanh. Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh còn được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh. Gồm các bộ phận chính: Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh xe khi phanh ô tô.
Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: Cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ nếu đẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn 5 đạp và các thanh đòn cơ khí. Nếu là dẫn động thủy lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn.
Nếu là dẫn động khí nén gồm có: cụm cung cấp khí, máy nén khí, van lọc khí, van ướt, van điều áp, bầu phanh, van chia ngả, đường ống dẫn khí. 1: Bố trí chung của hệ thống phanh 1.5 Cơ cấu phanh Cơ cấu phanh là bộ phận sinh ra mô men phanh và chuyển động năng của ô tô thành dạng năng lượng khác (thường chuyển thành nhiệt năng). Kết cấu của cơ cấu phanh dùng trên ô tô tùy thuộc vào vị trí đặt nó ( phanh ở bánh xe hoặc ở truyền lực). Bởi loại chi tiết quay hay chi tiết tiến hành phanh.
Có hai loại phanh guốc, phanh đĩa được sử dụng rộng rãi trên các ôtô hiện nay. Phanh guốc sử dụng chủ yếu trên các ôtô có tải trọng lớn: Ô tô tải, ô tô chở khách và một số loại ô tô con. Phanh đĩa được sử dụng trên nhiều loại ôtô con, trong đó chủ yếu là ở các cơ cấu phanh trước. Hiện nay hầu hết trên các ô tô con đời mới đều sử dụng cơ cấu phanh đĩa có trang bị hệ thống ABS.6 Cơ cấu phanh tang trống Cơ cấu phanh tang trống là cơ cấu phanh rất quen thuộc và được dùng khá phổ biến trên ô tô.
Trong cơ cấu dạng tang trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh 6 với mặt trụ của tang trống quay cùng bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát bề mặt tang trống và các má phanh. 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.
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.1 Cấu tạo 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 các chi tiết cơ bản: tang trống phanh, guốc phanh và má phanh, xilanh bánh xe, cụm điều chỉnh khe hở má phanh tang trống. a) Tang trống phanh 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. b) Guốc phanh và má phanh Guốc phanh và má phanh được liên kết với nhau bằng keo dán, hoặc đinh tán đối với loại xe lớn. 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.
7 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. c) 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. d) Cam quay 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.2 Phân loại Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh thành các dạng với các tên gọi: Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục (a) Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay (b) Guốc phanh đặt bơi (c) Guốc phanh tự cường hóa một chiều quay (d) Guốc phanh tự cường hóa hai chiều quay (e) 8 Hình 1. 2: Phân loại cơ cấu phanh tang trống 1.7 Cơ cấu phanh đĩa Khác với hệ thống phanh trên ô tô cách đây vài thập kỷ. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ cũng như những yêu cầu ngày càng khắt khe đối với các hệ thống an toàn nên ngày nay cơ cấu phanh đĩa đang và sẽ dần thay thế cơ cấu phanh tang trống trên hầu hết các dòng xe cỡ vừa và nhỏ. Cơ cấu phanh đĩa có các ưu điểm nổi trội: Cơ cấu phanh đĩa cho phép momen phanh ổn định, điều này giúp bánh xe bị phanh làm việc ổn định ngay cả ở nhiệt độ cao; Cơ cấu phanh đĩa thoát nhiệt tốt, khối lượng nhỏ, kết cấu gọn nhẹ; Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh.1 Cấu tạo Hình 1.
3: Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa 9 Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa: đĩa phanh và má phanh, tự động điều chỉnh khe hở má phanh. Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe; Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe; Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe; a) Đĩa phanh Đĩa phanh có hai bề mặt làm việc được mài phẳng với độ bóng cao. Tiết diện của đĩa có dạng gấp nhằm tạo nên đường truyền nhiệt gãy khúc, tránh làm hỏng mỡ bôi trơn ổ bi mayơ do nhiệt độ.