Trải qua thời gian dài học tập trong trường, đã đến lúc những kiến thức của em được vận dụng vào thực tiễn công việc. Em lựa chọn làm khóa luận tốt nghiệp để tổng hợp lại kiến thức của mình. Trong suốt quá trình làm khóa luận, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, các anh chị và các bạn. Em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới người đã hướng dẫn và truyền đạt, góp ý cho em những kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian làm khóa luận tốt nghiệp của mình.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM
VIỆN CƠ KHÍ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TẢI
TT2612
Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Chuyên ngành: CƠ KHÍ Ô TÔ
Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thành Sa Sinh viên thực hiện : Trần Anh Thái
MSSV: 1851080058 Lớp: CO18A
Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2022
Trang 2Lời cảm ơn
Lời đầu tiên, em xin cảm ơn đến quý thầy, cô thuộc Viện Cơ Khí trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh trong suốt 4 năm qua đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy giúp em hoàn thành chương trình học và luận văn tốt nghiệp
Đặc biệt, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến TS Nguyễn Thành Sa trưởng bộ môn
cơ khí ô tô, thầy Phan Quốc Cường phòng công tác sinh viên và thầy Cao Vinh viện CLC
đã tận tình hỗ trợ và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt kỳ thực tập tại công ty Cổ Phần Tập Đoàn Trường Hải Qua kì thực tập, em được tìm hiểu và tiếp xúc thực tế với nhiều công nghệ sản xuất tiên tiến, dây chuyền lắp ráp hiện đại tại nhà máy sản xuất và lắp ráp ô
tô lớn nhất Việt Nam, cho em trải nghiệm thực tế qua đó có thể hiểu rõ được những kiến thức đã học tại nhà trường để áp dụng vào thực tiễn công việc
Em xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh Đạo, các phòng ban của công ty Cổ Phần Tập Đoàn Trường Hải đã tạo điều kiện cho em để hoàn thành tốt kỳ thực tập tại công ty
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới kỹ sư Trần Vũ Đình Lộc– trường phòng thiết kế
hệ thống khung gầm thuộc trung tâm R&D ô tô đã tận tình hướng dẫn, sửa chữa, cung cấp
số liệu thực tế để em có thể hoàn thành bài báo cáo luận văn tốt nghiệp này
Tuy nhiên, do thời gian ngắn, kiến thức bản thân còn hạn chế nên khi hoàn thiện luận văn tốt nghiệp, bản thân em không thế tránh những sai sót Kính mong nhận được đóng góp
và ý kiến của quý thầy cô trong hội đồng bảo vệ Em xin chân thành cảm ơn!
Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2022
Sinh viên thực hiện
Trần Anh Thái
Trang 3Hình 1 1 Hệ thống phanh bằng khối gỗ của các mẫu xe ngày xưa 1
Hình 1 2 Phanh tang trống 2
Hình 1 3 Phanh đĩa 3
Hình 1 4 Phanh tang trống dẫn động thủy lực, 3
Hình 1 5 Phanh ABS 4
Hình 1 6 Bộ trợ lực phanh 5
Hình 1 7 Hệ thống phanh tự động nhờ radar 6
Hình 1 8 Kết cấu các dạng đĩa phanh 8
Hình 1 9 Cấu tạo của má phanh 9
Hình 1 10 Phanh đĩa giá đỡ cố định 9
Hình 1 11 Phanh đĩa có giá đỡ di động 10
Hình 1 12 Các kết cấu của tang trống phanh 11
Hình 1 13 Các kết cấu guốc và má phanh 12
Hình 1 14 Đinh tán má phanh 12
Hình 1 15 Các sơ đồ lực tác dụng ở cơ cấu phanh 13
Hình 1 16 Sơ đồ dẫn động thủy lực 14
Hình 1 17 Xi lanh chính một buồng 15
Hình 1 18 Sơ đồ nguyên lý xi lanh chính một buồng 16
Hình 1 19 Bộ trợ lực chân không 17
Hình 1 20 Cấu tạo bộ trợ lực chân không 18
Hình 1 21 Nguyên lý hoạt động bộ trợ lực chân không a 19
Hình 1 22 Nguyên lý hoạt động bộ trợ lực chân không b 20
Hình 1 23 Sơ đồ dẫn động khí nén 21
Trang 4Hình 1 25 Nguyên lý hoạt động máy nén khí a 23
Hình 1 26 Nguyên lý hoạt động máy nén khí b 23
Hình 1 27 Van an toàn 24
Hình 1 28 Bầu phanh đơn dạng màng 25
Hình 1 29 Bầu phanh tích năng và các trạng thái làm việc 26
Hình 1 30 Cấu tạo cơ cấu phanh đối xứng điều khiển bằng xi lanh khí nén 28
Hình 1 31 Cơ cấu điều chỉnh khe hở tự động dung cho dẫn động cam ép 29
Hình 1 32 Cảm biến tốc độ bánh xe 31
Hình 1 33 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh ABS 32
Hình 1 34 Khi xe cua sang phải quá nhanh 37
Hình 2 1 Bản vẽ sơ đồ nguyên lý Thaco Frontier TF 2800 39
Hình 2 2 Cơ cấu phanh đĩa xe tải TF2800 40
Hình 2 3 Kết cấu phanh đĩa 41
Hình 2 4 Cơ cấu phanh guốc điều khiển bằng thủy lực 42
Hình 2 5 Xi lanh kép 43
Hình 2 6 Sơ đồ dẫn động thủy lực TF2800 44
Hình 2 7 Xi lanh chính 2 buồng 44
Hình 2 8 Xi lanh chính 2 buồng 45
Hình 2 9 Bộ trợ lực chân không 46
Hình 2 10 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh ABS 48
Hình 2 11 Kết cấu và nguyên lý bộ cảm biến tốc độ bánh xe 49
Hình 2 12 Các trạng thái làm việc của ABS 50
Hình 3 1 Thaco Frontier 2800 52
Trang 5Hình 3 3 Các thông số cơ bản của phanh đĩa 63 Hình 3 4 Sơ đồ tính toán dẫn động thủy lực, trợ lực chân không 67
Trang 6Lời cảm ơn i
Danh mục hình ảnh ii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1
1.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHANH 1
1.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh 6
1.2.1 Cơ cấu phanh 8
1.2.2 Dẫn động phanh 14
1.3.1 Hệ thống chống bó cứng ABS 30
1.3.2 Hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp EBA 34
1.3.3 Hệ thống phân phối điều hòa lực phanh điện tử EBD 35
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH TRÊN THACO FRONTIER TF2800 39
2.1 Hệ thống phanh 39
2.1.1 Cơ cấu phanh trước 40
2.1.2 Cơ cấu phanh sau 42
2.1.3 Dẫn động thủy lực 43
2.2 Hệ thống chống bó cứng khi phanh 47
2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ ABS 48
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE THACO FRONTIER TF 2800 52
3.1 Giới thiệu về xe Thaco Frontier TF 2800 52
3.1.1 Thông số xe Thaco Frontier TF 2800 54
3.1.2 Các thông số tính toán sơ bộ 56
3.2 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe Thaco Frontier TF 2800 58
Trang 73.2.2 Xác định mô men phanh ở cơ cấu phanh cầu trước, sau 59
3.2.3 Xác định lực đẩy của xi lanh công tác lên guốc phanh ở cầu sau 60
3.2.4 Xác định lực ép của các xi lanh công tác ở cầu trước 62
3.2.5 Xác định kích thước các má phanh ở cầu trước 62
3.2.6 Xác định kích thước các má phanh ở sau 64
3.3.7 Tính toán dẫn động thủy lực 67
Kết luận 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO 71
Trang 8CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHANH
Phanh là thứ giúp con người có thể điều khiển phương tiện cơ giới để có điều kiện lái
xe an toàn hơn Trong hơn một thế kỷ, hệ thống phanh đã phát triển thành một thiết bị phức tạp hơn để thích ứng với các điều kiện đường xá khác nhau Chúng là một phần quan trọng của công nghệ tuyệt vời tạo nên ô tô Nhiều dạng phanh đã được phát triển theo thời gian khi công nghệ ô tô ngày càng phát triển Hệ thống phanh mà chúng ta đang sử dụng trong những chiếc xe hơi hiện đại bây giờ đã trải qua rất nhiều cải tiến kể từ khi phát minh
Hình 1 1 Hệ thống phanh bằng khối gỗ của các mẫu xe ngày xưa
Trong những thời kỳ đầu, phanh đa số được làm từ các khối gỗ sử dụng trên xe ngựa
để giảm tốc độ, các khối gỗ được gắn vào vành bánh xe, người lái xe chỉ việc gạt đòn bẩy, các khối gỗ sẽ hạn chế tốc độ xoay của bánh xe Cơ chế đơn giản này được sử dụng trong rất nhiều năm, thậm chí ở giai đoạn phát triển đầu tiên của xe ô tô Tuy nhiên, với sự phát triển độ của xe, việc sử dụng gỗ để làm phanh không còn hiệu quả nữa và nó cũng gây ra tiếng ồn khó chịu
Trang 9Hệ thống phanh bằng các khối gỗ được thay thế bằng da và thép trong quá trình phát triển sau đó Đòn bẩy được thay thế bằng bàn đạp chân, tuy nhiên vẫn còn những vấn đề hạn chế với hệ thống này: tiếng ồn gây ra khi đạp phanh vẫn ồn và hiệu quả khi sử dụng chưa cao
Vào năm 1902 Louis Renault một nhà chế tạo người Pháp và là một tiên phong trong lĩnh vực công nghiệp ô tô, ông đã phát minh ra phanh tang trống hay còn gọi là phanh đùm Đây là một trong những phát minh quan trọng nhất trong lịch sử hệ thống phanh, là đường lối cho nhiều công nghệ tiên tiến trong hệ thống phanh sử dụng ngày hôm nay Cơ chế hoạt động của phanh trống là sự kết hợp giữa má phanh được làm bằng các vật liệu ma sát cao được ép vào trống quay của bánh xe Sự gia tăng lực ma sát làm cho bánh xe xoay chậm lại hoặc dừng hẳn
Hình 1 2 Phanh tang trống
Để nâng cao khả năng phanh cũng như kết cấu nhỏ gọn Năm 1898, Elmer Ambrose Sperry đã thiết kế một chiếc ô tô điện có phanh đĩa ở bánh trước do Công ty Cleveland Machine Screw chế tạo Phanh đĩa hoạt động giống như phanh xe đạp, trong đó thước cặp
có má phanh kẹp một đĩa hoặc rôto Tuy nhiên, chính William Lanchester, một kỹ sư người Anh, đã được cấp bằng sáng chế cho ý tưởng này vào năm 1902 Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất đối với phát minh của ông là tiếng rít khủng khiếp mà nó tạo ra, nguyên nhân là
do má phanh bằng đồng di chuyển trên đĩa kim loại
Trang 10Hình 1 3 Phanh đĩa
Sau 5 năm, một người Anh khác tên là Herbert Frood đã giải quyết vấn đề tiếng ồn bằng cách lót các miếng đệm bằng amiăng và nó tiếp tục được sử dụng trong hệ thống phanh ô tô cho đến những năm 1980
Do nhu cầu an toàn ngày càng cao cũng như giảm thời gian tác động lên cơ cấu phanh giúp quá trình phanh diễn ra một cách hiệu quả Năm 1918, Malcolm Loughead (người sau này đổi tên thành Lockheed vào năm 1926) đề xuất khái niệm hệ thống phanh bốn bánh sử dụng thủy lực Sử dụng xi lanh và ống, Lockheed sử dụng chất lỏng để truyền lực tới guốc phanh khi nhấn bàn đạp Người lái xe cần lực hơn để đạp phanh
Hình 1 4 Phanh tang trống dẫn động thủy lực,
Trang 11Hệ thống phanh thủy lực lần đầu tiên được lắp vào cả bốn bánh của một chiếc ô tô Model A Duesenberg vào năm 1921 Tuy nhiên, hệ thống này gặp phải vấn đề rò rỉ chất lỏng, nhưng các kỹ sư từ Maxwell Motor Corporation đã sản xuất đệm cao su để giúp giải quyết vấn đề này Năm 1923, hệ thống phanh Lougheed cải tiến được cung cấp như một bản nâng cấp tùy chọn trên xe Maxwell-Chalmers với giá 75 đô la Thiết kế phanh mới này cũng được sử dụng trên xe ô tô Chrysler từ năm 1924 đến năm 1962
Hệ thống phanh chống bó cứng (chống trượt) hay còn gọi là ABS, được tạo ra để giúp các hệ thống phanh trước đó ngăn phanh bị bó cứng khi đang sử dụng Đó là một tính năng
an toàn sử dụng các cảm biến tốc độ phát hiện khi khóa sắp xảy ra Sau đó, nó đốt cháy một
hệ thống van thủy lực để giảm áp suất phanh trên một bánh xe, ngăn không cho xe chuyển sang trạng thái quay vòng Hệ thống này đã thay đổi cách hoạt động của phanh và rất hữu ích trong việc cung cấp nhiều quyền kiểm soát hơn cho người lái
Hệ thống phanh chống bó cứng lần đầu tiên được giới thiệu bởi kỹ sư người Pháp và nhà tiên phong hàng không Gabriel Voisin vào năm 1929 để sử dụng trên máy bay Nó đã được Bosch và Mercedes-Benz cải tiến vào năm 1936 bằng cách biến nó thành hệ thống phanh điện tử cho xe Mercedes
Hình 1 5 Phanh ABS
Năm 1958, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Đường bộ (RRL) và Dunlop đã phát triển một hệ thống ABS cơ học, thực tế cho ô tô và thử nghiệm hệ thống này trên Jaguar Mark
Trang 12VII được trang bị phanh đĩa Chỉ đến năm 1966, ABS mới được trang bị trên một chiếc ô
tô sản xuất, chiếc sedan thể thao Jensen FF, của Vương quốc Anh
Để giảm lực tác dụng lên bàn đạp giúp người lái đạp phanh một cách nhẹ nhàng nhưng vẫn tạo ra được lực phanh lớn ở một số hệ thống phanh dẫn động thủy lực người ta trang bị thêm bộ trợ lực chân không Phanh trợ lực là một tính năng tiêu chuẩn của hầu hết các loại
ô tô ngày nay mà chúng ta thậm chí không nghĩ đến nguồn gốc của nó Nó thực sự là một trong những cải tiến sớm nhất với hệ thống phanh mà nhà sản xuất ô tô Tincher có trụ sở tại Chicago lần đầu tiên cung cấp hệ thống hỗ trợ phanh vào năm 1903 Nó sử dụng một máy bơm nhỏ để nén không khí và dừng xe, đồng thời bạn cũng có thể sử dụng máy bơm tương tự để bơm vào cơ cấu phanh thực hiện quá trình phanh
Hình 1 6 Bộ trợ lực phanh
Chiếc xe sản xuất năm 1928 của Pierce-Arrow có bộ trợ lực phanh hoạt động bằng chân không - hệ thống phanh Bragg-Kliesrath được phát minh bởi Victor Kliesrath của Bendix và tay đua xe đua Caleb Bragg Bộ trợ lực phanh hỗ trợ chân không này ban đầu được thiết kế cho ngành hàng không Đường ống nạp cung cấp khoảng chân không cần thiết để giảm lực cần thiết để đạp phanh
Hệ thống phanh trợ lực chân không mà chúng ta biết ngày nay có nguồn gốc từ năm
1927 khi một kỹ sư người Bỉ Albert Dewandre phát minh ra hệ thống trợ lực phanh hoặc trợ lực phanh mà ông gọi là “Dewandre” Cùng năm đó, những chiếc ô tô của Chandler được trang bị Bộ tăng áp chân không Westinghouse Đến những năm 1930, phanh tang trống trợ lực chân không đã được trang bị cho các loại xe Cadillac, Lincoln, Mercedes,
Trang 13Duesenberg và Stutz Nhưng phanh trống vẫn là tiêu chuẩn trong thời gian đó, vì chúng hoạt động tốt và sản xuất rẻ hơn so với phanh đĩa
Vào năm 2006, Mercedes đã công bố một hệ thống phanh Distronic Plus, sử dụng radar tầm xa và tầm ngắn có thể dừng xe ngay cả khi người lái không chạm vào bàn đạp phanh để tránh va chạm
Hình 1 7 Hệ thống phanh tự động nhờ radar
Công nghệ này đang phát triển nhanh chóng và có thể được coi là tiêu chuẩn trên các mẫu xe cao cấp hơn và là tùy chọn trên các mẫu xe cấp thấp hơn Khi tiếp tục thúc đẩy tự lái, phanh tự động thông minh sẽ phải trở thành một công nghệ ô tô phổ biến
1.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh
Để ô tô được vận hành một cách an toàn trong mọi trường hợp, hệ thống phanh cần được trang bị tối thiểu ba loại phanh là:
- Phanh chân (phanh chính): được dùng trong mọi chế độ chuyển động của xe, để giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe khi đang vận hành
- Phanh tay (phanh phụ): được dùng trong trường hợp xe đang đỗ, dừng trên những con đường dốc
- Phanh phụ: dùng để phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng Trên các ô tô hiện đại thiết bị phanh phụ (phanh tay) thường được thiết kế để đảm nhiệm luôn nhiệm vụ này
Trang 14Hệ thống phanh chính luôn bao gồm hai phần kết cấu chính là cơ cấu phanh và dẫn động phanh:
- Cơ cấu phanh: là bộ phận trực tiếp tạo ra lực phanh Trong quá trình phanh động năng của ô tô được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường Có hai loại cơ cấu phanh chính là cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh tang trống Cơ cấu phanh tang trống thường được trang bị trên các xe tải và buýt do có khả năng cường hóa, tăng lực phanh phù hợp với xe có tải trọng lớn Tuy nhiên ngày nay, phanh đĩa cũng được trang bị trên xe tải và buýt cỡ nhỏ để tăng hiệu quả phanh khi vận hành trong thành thị, các khu dân cư đông đúc
- Dẫn động phanh: là bộ phận điều khiển cơ cấu phanh Có năm loại dẫn động phanh: + Dẫn động cơ khí: thường được dùng ở phanh tay vì hiệu suất thấp khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Tuy nhiên do kết cấu đơn giản, và độ tin cậy cao nên thường được trang bị ở máy kéo do tốc độ di chuyển thấp quãng đường ngắn nên các nhược điểm
đó ít nghiêm trọng
+ Dẫn động khí nén: dùng cho xe tải cỡ lớn, buýt cỡ lớn với lực tác động từ người lái
xe rất nhỏ do lực này chỉ dùng để đóng mở các van điều khiển nhưng vẫn đảm bảo công suất lớn ở cơ cấu phanh
+ Dẫn động thủy lực: được trang bị ở các xe du lịch và tải cỡ nhỏ do không tạo ra được lực dẫn động ở cơ cấu phanh lớn vì giới hạn tỉ số truyền và lực tác động của người lái
xe Tuy nhiên thời gian tác dụng lên cơ cấu phanh rất nhỏ ≤ 0,03s
+ Dẫn động thủy khí: là sự kết hợp của thủy lực và khí nén Phần khí nén để cho việc điều khiển được nhẹ nhàng và tạo ra áp lực phanh lớn Phần thủy lực để giảm thời gian tác dụng lên cơ cấu phanh và kết cấu đơn giản Dẫn động này thường được sử dụng trên các đoàn xe tải trọng lớn và rất lớn
+ Dẫn động điện: thường sử dụng ở phanh tay, hoặc khi kết hợp giữa khí nén và điện
từ, dòng điện sẽ điều khiển đóng mở các van khí nén hay tạo tín hiệu điều khiển cho bầu phanh bánh xe Thường sử dụng ở các đoàn xe
Trang 151.2.1 Cơ cấu phanh
a) Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh đĩa được dùng phổ biến trên xe du lịch, ngày nay cơ cấu phanh đĩa còn được sử dụng trên các ô tô vận tải lại nhỏ và xe khách Phanh đĩa có các loại: kín, hở, nhiều đĩa, một đĩa, loại đĩa quay, vỏ quay, vòng ma sát quay
Hình 1 8 Kết cấu các dạng đĩa phanh
- Đĩa có thể là đĩa đặt, đĩa xẻ rãnh thông gió, đĩa có một lớp kim loại hay hai kim loại ghép lại với nhau Đĩa phanh được lắp chặt với moayơ bánh xe Đĩa phanh có hai bề mặt làm việc được làm phẳng với độ bóng cao Tiết diện của đĩa có dạng gấp nhầm tạo nên đường truyền nhiệt gãy khúc, điều này giúp cho lớp mỡ bôi trơn ở ổ bi moayơ không bị làm hỏng do nhiệt độ (b, c, d) Rãnh rỗng ở giữa ở các đĩa phanh (d) giúp nâng cao khả năng tản nhiệt của đĩa
- Giá đỡ: giá đỡ cố định, giá đỡ di động
Trang 16Hình 1 9 Cấu tạo của má phanh
1 Xương thép, 2 Má phanh, 3 Tấm lót, 4 Rãnh nhỏ
- Má phanh ở phanh đĩa có dạng tấm phẳng, được cấu tạo bởi một má mềm 2 bằng vật liệu ma sát (8 – 10 mm), một bộ xương phanh 1 bằng thép (3 tới 5 mm) Xương phanh
và má phanh được dán với nhau bằng một loại keo đặt biệt
a) Phanh đĩa giá đỡ cố định
Hình 1 10 Phanh đĩa giá đỡ cố định
1 Đĩa phanh, 2 Má phanh, 3 Đường dẫn dầu, 4 Phớt bao kín dầu, 5 Giá đỡ, 6
Giá trục bánh xe, 8 Thớt che bụi, 9 Xi lanh bánh xe
Trang 17Giá đỡ 5 được lắp cố định với giá đỡ đứng yên 6 của trục bánh xe Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh 9 ở hai phía của đĩa phanh 1 Kết cấu như vậy có độ cứng vững cao, tạo ra lực phanh lớn Tuy nhiên, điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc cao
Khi đạp phanh dầu áp suất cao (60 tới 120 bar) qua ống dẫn dầu đồng thời đến các xi lanh bánh xe, đẩy các piston ép các má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình quanh b) Phanh đĩa có giá đỡ di động
Hình 1 11 Phanh đĩa có giá đỡ di động
1 Giá đỡ di động, 2 Piston, 3 Chốt dẫn hướng, 4 Đĩa ép, 5 Má phanh
Giá đỡ 1 có thể di động theo chốt trượt 3 được bắt cố định với giá cố định Trong giá
di động 1 khoét lỗ tạo thành xi lanh và bố trí piston Piston tỳ trực tiếp vào một má phanh,
má phanh ở phía đối diện được lắp trực tiếp trên giá đỡ di động 1 Kết cấu như vậy có độ cứng vững thấp Khi các chốt dẫn hướng bị mòn, biến dạng sẽ làm cho các má phanh mòn không đều và gây rung động Tuy nhiên, do chỉ có một xi lanh thủy lực với độ dài gấp đôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, nhiệt độ làm việc có thể giảm 30 – 50oC
Khi phanh dầu theo ống dẫn dầu vào xi lanh 8 Ban đầu, do lực dầu piston sẽ dịch chuyển sang trái đẩy má phanh bên phải ép vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá di động về bên phải ép các má phanh bên trái vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh
b) Phanh tang trống
Trang 18Cơ cấu phanh trọng lượng lớn và số lượng chi tiết nhiều, thường được bố trí trong lòng bánh xe ô tô Gồm hai phần cơ bản:
- Phần chuyển động của cơ cấu phanh là tang trống được bắt cố định với moay ơ bánh
xe Tang trống là một chi tiết luôn chuyển động quay cùng bánh xe, chịu lực ép của guốc phanh từ trong ra, bởi vậy tang trống phải có bề mặt ma sát với má phanh, độ bền cao, cân bằng tốt, dễ truyền nhiệt
Hình 1 12 Các kết cấu của tang trống phanh
a, b, c – Tang trống trên ô tô con; d, e – Tang trống trên ô tô tải
Tang trống thường được chế tạo từ gang (a, b, d, e), trên ô tô con tang trống có thể làm từ hai vật liệu cơ bản như: hợp kim nhôm với ống lót bằng gang (c) Tang trống, bề mặt bên trong tạo hình tròn xoay có độ bóng đảm bảo khả năng tạo ma sát lớn, có chiều dày khá lớn.Tang trống liên kết trên moay ơ nhờ các vít định vị đồng tâm với trục quay bánh xe, hoặc đơn giản là các bu lông
- Phần cố định là mâm phanh được bắt trên dầm cầu Mâm phanh là nơi lắp đặt và định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh như: guốc phanh, cơ cấu ép (cam, xi lanh thủy lực, chêm), bộ phận điều chỉnh khe hở (dẫn động thủy lực)
Trang 19Hình 1 13 Các kết cấu guốc và má phanh
a Guốc hàn má phanh tán, b Guốc đúc đinh tán đặc, c Guốc hàn má phanh dán
Má phanh thường được chế tạo từ vật liệu chịu mài mòn cao và thường có hệ số ma sát ổn định trước sự biến động nhiệt độ của má phanh Hệ số ma sát giữa má phanh với gang có thường có thể đạt được đến 0,4
Guốc phanh đúc thường dùng cho cơ cấu phanh ô tô tải vừa và lớn Các guốc phanh yêu cầu độ cững vững cao có tiết diện chữ Π Cấu trúc tiết diện thường gặp là hình chữ T Guốc phanh dạng hàn, thường được chế tạo từ các thép lá dày từ 3 tới 5 mm, có kết cấu gồm: xương tăng cứng và bề mặt cong tròn Guốc phanh dạng hàn được dùng cho ô tô con
Trang 20Trên ô tô con, guốc phanh dán với má phanh bằng chất keo dính kết đặc biệt, có khả năng dính chắc trên bề mặt guốc phanh khi chịu lực (c)
Một số sơ đồ lực tác dụng ở cơ cấu phanh:
Hình 1 15 Các sơ đồ lực tác dụng ở cơ cấu phanh
Nếu theo chiều xe tiến, chiều xoay của tang trống ngược chiều kim đồng hồ, guốc phanh bên trái (guốc trước) có lực cùng với chiều chuyển động của bánh xe, nên guốc này gọi là guốc tự siết Ngược lại, guốc phanh bên phải (guốc sau) có xu hướng ngược chiều so với chiều chuyển động của bánh xe gọi là guốc tự tách
Đối với sơ đồ hình a người ta có thể bố trí cơ cấu ép là cam hoặc dạng xi lanh thủy lực Khi sử dụng cơ cấu ép dạng cam vì độ chuyển vị ở hai guốc phanh là như nhau do lực dẫn động ở hai guốc phanh khác nhau mặc dù có hiện tượng tự siết nhưng má phanh bị mòn gần như bằng nhau Mặc khác khi sử dụng cơ cấu ép dạng xi lanh thủy lực, lực dẫn động hai guốc là bằng nhau, hiện tượng tự siết sẽ làm cho má phanh bị mài mòn không đều Độ mòn của guốc trước lớn hơn guốc sau, để tránh hiện tượng này người ta có thể chế tạo má phanh ở guốc trước dày hơn, hoặc dùng hai xi lanh có đường kính không đều, xi lanh guốc trước nhỏ hơn xi lanh guốc sau
Ở sơ đồ b để tăng khả năng phanh khi chạy tới người ta bố trí mỗi guốc phanh xoay quanh một điểm cố định khác phía được dẫn động với hai xi lanh riêng lẽ, sao cho khi chạy tới thì cả hai guốc phanh đều tự siết Có thể tăng hiệu quả phanh từ 1,6 tới 1,8 lần so với cách bố trí thường thấy Tuy nhiên, khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ giảm
Để tăng khả năng phanh ở cả hai chiều tiến và lùi, người ta sử dụng cơ cấu ép gồm hai xi lanh tác dụng đồng thời lên đầu dưới và trên của các guốc phanh với các guốc phanh
có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định Kết cấu như vậy có thể tăng hiệu quả phanh ở hai chiều tuy nhiên kết cấu rất phức tạp
Trang 21Sơ đồ d, e là các sơ đồ cơ cấu phanh tự tăng cường Nghĩa là như sơ đồ d guốc phía trước sẽ tác dụng lên guốc phía sau tăng hiệu quả phanh phanh của guốc sau Các cơ cấu phanh tự tăng cườngcó thể tăng hiệu quả phanh lên đến 360% so với cơ cấu phanh bình thường Tuy nhiên, mô men phanh có tính ổn định thấp, kết cấu phức tạp, làm việc không
êm dịu nên ít được sử dụng rộng rãi
1.2.2 Dẫn động phanh
a) Dẫn động thủy lực
Do ưu điểm về thời gian tác dụng, cũng như kết cấu, kích thước nhỏ gọn, ngày nay dẫn động thủy lực sử dụng rất nhiều trên ô tô Cấu tạo cơ bản của một hệ thống dẫn động thủy lực phanh gồm: bàn đạp phanh, xi lanh chính, ống dẫn đầu, xi lanh công tác, đối với một số xe có thể yêu cầu thêm bộ trợ lực chân không để giảm lực bàn đạp phanh
Hình 1 16 Sơ đồ dẫn động thủy lực
Trong hệ thống dẫn động thủy lực mạch dẫn động có thể chia ra dẫn động một dòng
và nhiều dòng Ngày nay, vì đảm bảo tính an toàn cho người lái mạch dẫn động thủy lực trên ô tô chỉ sử dụng hai dòng trở lên có thể là một xi lanh đơn kết hợp với bộ chia dòng tạo ra nhiều dòng dẫn động, hoặc một xi lanh kép có hai buồng chia làm hai dòng dẫn động
Trang 22Dòng thứ nhất bắt đầu từ khoang trước của xi lanh chính (3) theo đường ống (7) qua
bộ điều hòa lực phanh (8) tới các xi lanh công tác (9) của các cơ cấu phanh guốc ở các bánh
xe cầu sau (10) Dòng thứ hai đi khoang sau của xi lanh chính (3) theo đường ống (4) tới các xi lanh công tác (5) của các cơ cấu phanh đĩa ở các bánh xe cầu trước (6)
Xi lanh chính một buồng
Hình 1 17 Xi lanh chính một buồng
Xi lanh chính là bộ phận quan trọng nhất và không thể thiếu trong dẫn động thủy lực
Nó giúp tạo ra áp suất làm việc hay áp suất điều khiển, đảm bảo lượng dầu cung cấp cho một phần hay toàn bộ hệ thống
Tùy thuộc vào kết cấu người ta có thể chia xi lanh chính thành nhiều dạng như: xi lanh chính một buồng, xi lanh chính hai buồng,…
- Xi lanh chính một buồng: cấu tạo gồm thân xi lanh 2 được chia làm hai khoang Trong đó khoan dưới là khoan làm việc có piston 4, khoang trên 3 chứa dầu Hai khoang này được thông với nhau bởi lỗ nạp dầu A và lỗ bù dầu B Ở mặt đầu của piston 11 có các
lỗ nhỏ và được ngăn cách bởi các tấm hoa thị 5 Ở cửa ra của xi lanh chính là van một chiều kép 9 Lò xo 8 có nhiệm vụ hồi vị cho piston 4 và giữ van một chiều kép Ti đẩy một có một đầu liên kết với piston đầu còn lại nối với bàn đạp
Khi đạp phanh: ti đẩy và piston 4 sẽ dịch chuyển qua phải, phớt 6 sẽ che lỗ bù dầu B khi đó áp suất dầu trước piston tăng dần Áp lực dầu mở van một chiều thứ nhất mở ra để
Trang 23cấp dầu từ xi lanh chính đến xi lanh bánh xe 10, đẩy hai guốc phanh ép sát vào tang trống thực hiện quá trình phanh
Hình 1 18 Sơ đồ nguyên lý xi lanh chính một buồng
A Lỗ nạp dầu, B Lỗ bù dầu, 1 Ty đẩy, 2 Thân xi lanh, 3 Bình chứa dầu, 4 Piston,
5 Tấm hoa thị, 6 Phớt kín, 7 Đệm, 8 Lò xo, 9 Van kép, 10 Xi lanh bánh xe, 11 Guốc
phanh, 12 Lò xo hồi vị
Khi nhả phanh: lò xo hồi vị bàn đạp kéo ti đẩy 1, và piston 8 về vị trí cân bằng, đồng thời dưới tác dụng của lò xo hồi vị guốc phanh 12, ép các xi lanh bánh xe về vị trí ban đầu, dầu theo đường ống trở về xi lanh chính, van một chiều thứ nhất đóng lại van một chiều thứ hai mở ra, trở về khoan trước piston Khi áp lực dầu phía sau xi lanh chính cân bằng với lực lò xo 8, van kép 9 đóng lại, giữ áp suất tránh không khí lọt vào hệ thống Lỗ nạp A
có nhiệm vụ trong trường hợp nhả phanh, sự tăng đột ngột về thể tích của khoan trước
Trang 24piston, tấm hoa thị 5 và phớt 6 bị bóp lại, dầu sẽ từ bình chứa 3 thông qua lỗ nạp này đến khoan trước piston
Bộ trợ lực chân không
Hình 1 19 Bộ trợ lực chân không
Hệ thống dẫn động phanh đòi hỏi phải làm việc thường xuyên, để điều khiển tốc độ
và dừng ô tô, đối với các dẫn động thủy lực không cho phép tỉ số truyền quá lớn vì vậy cần thiết giảm lực bàn đạp phanh
Bộ trợ lực chân không là một trong nhưng cơ cấu có thể làm nhiệm vụ này thông qua việc lợi dụng độ chân không để tạo lực phụ, lực này tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái Ngoài ra còn có các bộ trợ lực phanh sử dụng các nguồn năng lượng khác như: thủy lực, khí nén, điện,…
Trang 25Hình 1 20 Cấu tạo bộ trợ lực chân không
Cấu tạo của một bộ trợ lực chân không gồm các bộ phận như hình: Cần điều khiển van, cần đẩy, piston trợ lực, thân bộ trợ lực, màng ngăn, lò xo màng ngăn, thân van, đĩa phản lực, bộ lọc khí, phớt thân bộ trợ lực, buồng áp suất biến đổi, buồng áp suất không đổi, van một chiều
Trang 26Hình 1 21 Nguyên lý hoạt động bộ trợ lực chân không a
Khi không đạp phanh: dưới tác dụng của lò xo phản hồi van không khí cần điều khiển van và van không khi bị kéo về bên phải, đồng thời lò xo điều chỉnh đẩy van điều chỉnh sang trái tiếp xúc với van không khí, ngăn cho không khí lọt vào buồng áp suất biến đổi Đồng thời van chân không cũng bị tách khỏi van điều chỉnh, tạo ra một đường dẫn giữa lỗ
A và B Áp suất của hai buồng bằng nhau, dưới tác dụng của lò xo màng, piston trợ lực sang phải
Trang 27Hình 1 22 Nguyên lý hoạt động bộ trợ lực chân không b
Khi đạp phanh: Cần đạp phanh đẩy van không khí làm nó dịch chuyển sang bên trái,
lò xo van điều chỉnh cũng đẩy van điều khiển sang bên trái khiến nó tiếp xúc với van chân không, bịt kín lối đi giữa A và B Đồng thời khi van điều khiển tiếp tục dịch chuyển sang trái nó sẽ tách ra khỏi van không khí, khiến không khí từ bên ngoài thông qua lưới lọc, đến van điều khiển và lọt vào buồng áp suất biến đổi Do áp suất ở buồng biến đổi lớn hơn áp suất ở buồng chân không nó sẽ ép piston trợ lực dịch chuyển về phía bên trái, làm đĩa phản lực đẩy cần đẩy bộ trợ lực về bên trái tăng lực phanh
b) Dẫn động khí nén
Trang 28Đối với dẫn động thủy lực trên ô tô tải nhỏ và ô tô con lực bàn đạp của người điều khiển tạo lên lực điều khiển tại cơ cấu phanh Ở những ô tô tải lớn và buýt đòi hỏi lực điều khiển lớn, hệ thống dẫn động không đủ đáp ứng yêu cầu này, do giới hạn về tỉ số truyền Trong dẫn động phanh khí nén lực tác dụng lên bàn đạp phanh chủ yếu dùng để điều khiển đóng mở các van, truyền khí nén tới các bầu phanh bánh xe, sau đó khí nén truyền tới bầu phanh áp suất tạo lực tác dụng lên guốc phanh thực hiện quá trình phanh
Hình 1 23 Sơ đồ dẫn động khí nén
Hệ thống dẫn động khí nén gồm có nguồn cung cấp khí nén, dẫn động phanh chính với hai dòng độc lập, dẫn động phanh dừng và phanh khẩn cấp Khí nén được cung cấp bởi máy nén khí (1), tới van điều áp (2), qua bộ lọc tách nước (3), sau đó qua van an toàn kép (4) và cuối cùng tới các bình chứa khí (5,6) Trong đó van an toàn kép có nhiệm vụ đảm bảo cho hai bình chứa khí hoạt động riêng lẻ với nhau Van bảo vệ (17) có nhiệm vụ đóng bình chứa (18) không cho thông với hệ thống phanh chính khi có sự cố lọt khí trên đường dẫn động phanh đỗ và phanh khẩn cấp
Dẫn động phanh chính bao gồm 2 dòng riêng lẻ với nhau:
Trang 29- Dòng dẫn động ở phanh cầu trước bắt đầu từ bình chứa khí (5) qua ống dẫn (8), tới khoan dưới của tổng van (11) sau đó qua van hạn chế áp suất (12) cuối cùng tới các bầu phanh (13)
- Dòng dẫn động ở phanh cầu sau đi từ bình khí (6) đi qua ống dẫn (7), tới khoan trên của tổng van (11), sau đó qua bộ điều hòa lực phanh (14) cuối cùng tới các bầu phanh (15,16) của cụm cầu sau
Dẫn động phanh dự phòng và phanh đỗ được thực hiện bởi một hệ thống chung gồm các bình chứa khí (18,19), van gia tốc, van điều khiển (21,20), và các bầu tích năng lò xo (22, 23) bố trí tại các cơ cấu phanh cầu sau của ô tô
a) Máy nén khí
Hình 1 24 Máy nén khí
Máy nén khí là một bộ phận quan trọng của hệ thống dẫn động khí nén Nó có nhiệm
vụ nén không khí vào bình chứa, ở đó không khí được giữ ở trạng áp áp suất cao và phân
bố khi khắp hệ thống dẫn động Phụ thuộc vào lưu lượng, áp suất yêu cầu máy nén khí ô tô
có thể là: máy nén khí 1 piston, 2 piston thẳng hàng, hai piston bố trí dạng chữ V Máy nén khí được dẫn động bằng động cơ thông qua các cơ cấu như puly – đai, hoặc trục – bánh răng, xích Kết cấu chung của một máy nén khí khá giống với kết cấu của động cơ đốt trong Các bộ phận cơ bản bao gồm: cơ cấu trục khủy, thanh truyền, piston, các xéc măng khí,…
Trang 30Ngoài ra còn có các cơ cấu giúp máy nén khi làm việc ở chế độ không tải khi đã đạt tới giá trị áp suất nhất định như cơ cấu giảm áp, bộ điều chỉnh áp suất, …
Hình 1 25 Nguyên lý hoạt động máy nén khí a
- Kỳ nạp: Kỳ nạp piston đi xuống tạo ra độ trên áp suất trong xi lanh làm cho van nạp
mở Không khí đi theo van nạp vào xi lanh chuẩn bị cho quá trình nén
Hình 1 26 Nguyên lý hoạt động máy nén khí b
Trang 31- Kỳ nén: Piston đi lên nén không khí vào trong xi lanh Khí nén trong xi lanh không thể thoát ngược lại vào van nạp, mà khí nén này sẽ nâng van thoát lên và đi vào bình chứa b) Bình chứa khí nén và van an toàn, van xả
Bình chứa (hoặc thùng chứa) là nơi dự trữ khí đã được nén Số lượng và kích thước của bình chứa phụ thuộc vào số lượng và kích thước của bầu phanh, cùng với kết cấu của phanh tay Hầu hết các loại xe đều trang bị từ 2 bình chứa trở lên Do đó thể tích không khí
dự trữ sẽ lớn hơn Bình chứa đầu tiên sau máy nén đóng vai trò như là bình cung cấp hay bình ướt Những bình chứa khác được hiểu như là bình sơ cấp, thứ cấp hay bình khô Khi khí đã bị nén, nó bắt đầu nóng lên Khí nóng này được làm mát ở trong bình chứa,
do đó sẽ gây ra hiện tượng ngưng tụ Sự ngưng tụ xảy ra trong bình chứa chính là hơi nước ngưng tụ khi đi vào cùng với không khí sau khi bị nén
Nếu dầu bị rò rỉ qua xec-mang của máy nén và hòa trộn với hơi ẩm này thì sẽ tạo ra cặn dầu và được tích lũy ở dưới đáy bình chứa Nếu cứ để tiếp tục tích lũy, cặn dầu (gồm nước và dầu) sẽ đi vào hệ thống phanh và gây ra những tác hại với van và những bộ phận khác
Bình chứa được trang bị van xả để xả hơi ẩm và cặn dầu tích lũy trong hệ thống Để hạn chế lượng nước tích trữ trong bình chứa, phải xả tất cả các bình chứa hàng ngày
Ở những tình trạng làm việc khắc nghiệt, những bình chứa phải được xả hai hay nhiều lần mỗi ngày Để xả bình chứa trên xe kéo, luôn bắt đầu với bình ướt Ngoài ra, để thải sạch toàn bộ hơi ẩm ra ngoài chúng ta cần phải để toàn bộ khí mang áp suất thoát ra ngoài
Hình 1 27 Van an toàn
Trang 32Một van an toàn bảo vệ bình chứa khỏi vượt áp và nổ nếu bộ điều áp hư và không đưa máy nén về chế độ “không tải” Van này gồm 1 viên bi có gắn lò xo lực, van cho phép không khí thoát ra khỏi bình chứa vào trong không khí khi áp suất bình quá lớn Việc quyết định mở van phụ thuộc vào lực lò xo
Van an toàn thông thường mở ở 150 PSI Nếu áp suất trong hệ thống tăng lên sấp xỉ
150 PSI, áp suất sẽ nén lò xo đẩy viên bi rời khỏi bệ đỡ, đưa không khí có áp suất cao thoát
ra ngoài qua lỗ thoát Khi áp suất trong bình chứa giảm xuống sấp xỉ 135 PSI, lò xo sẽ đưa viên bi tác dụng lên bệ đỡ ngăn lối ra của không khí Không phải tất cả các van an toàn đều
có khả năng giảm áp bằng tay
c) Bầu phanh bánh xe
Bầu phanh bánh xe có cấu tạo gần giống với xi lanh lực tác động một hướng Vỏ bầu phanh được lắp cố định trên vỏ cầu, đòn đẩy tựa chặt trên piston đẩy và dịch chuyển điều khiển cam quay Bầu phanh bánh xe có thể chia làm hai loại chính: bầu phanh đơn và bầu phanh kép (bầu phanh tích năng )
Hình 1 28 Bầu phanh đơn dạng màng
1 Đầu nối khí 2,8 Nửa vỏ, 3 Màng cao su, 4 Tấm đỡ, 5 Lò xo hồi vị, 6 Vành kẹp,
7 Đòn đẩy, 8 Thân bầu phanh, 9 Đai ốc điều chỉnh, 10 Đầu nối chữ U, 11 Bu lông bắt
với giá, P Lỗ dẫn khí nén, R Lỗ thông khí quyển
Trang 33Kết cấu của bầu phanh đơn dạng màng bao gồm: 2 nửa vỏ bầu phanh 2 và 8 được nối với nhau bởi vành kẹp 6 Màng cao su 3 bố trí giữa hai nửa vỏ, chia bầu phanh thành hai khoang Khoang bên phải có lỗ thông R với khí quyển, khoang bên trái có cửa P dẫn khí nén từ van phân phối, Lò xo hồi vị 5 có tác dụng đẩy màng cao su 3 về vị trí ban đầu khi không phanh Màng 3 được đỡ bằng tấm đỡ 4 và nối liền với đòn bẩy 7 Đòn đẩy và đầu nối 10 liên kết nối ren với nhau, tạo thành đòn bẩy dẫn động cam xoay mở đóng cơ cấu phanh
Khi không phanh dưới lực đàn hồi của lò xo hồi vị, màng 3 bị đẩy tận cùng về phía trái Khi thực hiện quá trình phanh phanh khí nén có áp suất cao được truyền tới khoan bên trái thông qua cửa P, đẩy màng cao su 3 và đòn đẩy 7 chuyển vị về bên phải, thực hiện quay cam trong cơ cấu phanh Khi nhả phanh do tác dụng của lò xo hồi vị 5, đẩy màng 3 đồng thời kéo đòn đẩy 7 trở về vị trí ban đầu
Cấu trúc bầu phanh tích năng bao gồm: 2 bầu phanh được lắp nối tiếp với nhau, một bầu phanh chính và một bầu phanh tích năng Kết cấu và nguyên lý bầu phanh chính có gần giống với bầu phanh đơn dạng màng
Hình 1 29 Bầu phanh tích năng và các trạng thái làm việc
1 Ốc điều chỉnh, 2 Ống đẩy, 3 Vỏ bầu phanh, 4 Ống dẫn khí, 5 Vỏ trong, 6 Màng cao
su, 7 Đòn đẩy, 8 Thân bầu phanh, 9 Lò xo hồi vị, 10 Tấm đỡ, 11 Bạc đẩy, 12 Vòng tỳ,
13 Piston tích năng, 14 Lò xo tích năng, A Điều khiển phanh chân, B Điều khiển nhả phanh, P Thông với khí quyển, S Khoang thông với A, Q Khoang thông với B,
T Khoang tích năng
Trang 34Cấu tạo bầu phanh chính gồm 2 khoang, khoang S thông với đường A cấp và thoát khí từ van phân phối và khoang P thông với khí trời Đối với ầu phanh tích năng cũng được chia làm 2 khoang: khoang Q thông với van phanh tay qua đường dẫn B, còn khoang T thông với khí quyển nhờ đường ống 4 Trong đó khoang T bao gồm ốc điều chỉnh 1, vỏ bầu phanh tích năng 3, piston 13 Toàn bộ các chi tiết của buồng tích năng đặt nối tiếp với bầu phanh chính thông qua ống đẩy 2
Khi không có khí nén, do tác dụng của lò xo tích năng 14, đẩy piston 13, ống đẩy 2, màng cao su 6 và đòn đẩy 7 về bên phải, thực hiện phanh quá trình phanh Đây là trạng thái
đỗ xe trên dốc cũng như là phanh dự phòng trong các trường hợp hệ thống phanh bị hư hỏng
Khi không phanh: đường B được cấp khí nén từ bình chứa khí hoặc van phanh tay truyền tới khoang Q, nén các lò xo tích năng lại Do tác dụng lò xo hồi vị 9, màng cao su 6 dịch chuyển sang bên trái, kéo cơ cấu phanh cam xoay về vị trí nhả phanh, bánh xe lăn Khi phanh chân: dòng khí nén được cấp vào khoang S thông qua đường A, đồng thời khoang Q cũng có khí nén từ đường B, màng 6 bị dịch chuyển về bên phải, đòn đẩy 7 sẽ kéo cơ cấu cam quay thực hiện quay cam để phanh bánh xe
Cơ cấu phanh đối xứng qua trục dẫn động khí nén
Cơ cấu phanh này được sử dụng trên cầu trước ô tô tải trung bình và nặng, với dẫn động phanh bằng khí nén điều khiển cam quay 9 ép các guốc phanh 3 vào trống phanh Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống Phần cố định bao gồm mâm phanh 12 được bắt
cố định trên dầm cầu 11
Ở hai guốc phanh 3 có tán các tấm ma sát Để nâng cao khả năng tiếp xúc mỗi bên guốc phanh được lắp hai tấm ma sát với kích thước dày bằng nhau 6 tới 10 mm Hai chốt 7 được lắp ở đầu dưới của hai guốc phanh 3 trên mâm phanh Hai chốt này là hai chốt cố định được bố trí trên trục lệch tâm có khả năng để điều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh
và trống phanh Ở đầu trên của hai guốc phanh được lò xo hồi vị kéo ép sát vào cam 9, thông qua con lăn Khi cam xoay chuyển động quanh tâm trục, các đầu guốc phanh bị đẩy,
ép các má phanh sát vào tang trống Khe hở ban đầu phía trên của má phanh và trống phanh
Trang 35được điều chỉnh bằng vị trí của cam 9 Cấu tạo của hai guốc phanh được bố trí đối xứng qua trục đối xứng của cơ cấu phanh
Hình 1 30 Cấu tạo cơ cấu phanh đối xứng điều khiển bằng xi lanh khí nén
1 Lò xo hồi vị, 2 Con lăn đầu guốc, 3 Guốc phanh, 4 Lỗ móc lò xo, 5 Chốt hãm, 6 Bệ
đỡ, 7 Chốt quay dưới, 8 Bạc đỡ, 9 Trục cam xoay, 10 Đòn quay, 11 Dầm cầu, 12 Mâm
phanh, 13 Bầu phanh, 14 Trục bánh xe
Khi phanh, dưới tác dụng của xi lanh khí nén 13 đẩy đòn 10, dẫn động xoay trục và cam xoay 9 ngược chiều kim đồng hồ Con lăn 2 tựa lên biên dạng cam đây guốc phanh về
2 phía, ép các má phanh sát vào trống phanh thực hiện quá trình phanh
Khi nhả phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị l đòn trục cam sẽ xoay cam trở về vị trí ban đầu, kéo các guốc phanh ép chặt vào cam 9, tách má phanh ra khỏi trống phanh Sự tác động của cam lên các guốc phanh với các chuyển động như nhau, má phanh bị mòn gần
Trang 36như đều nhau, do vậy các má phanh trên cả hai guốc phanh của cơ cấu có kích thước bằng nhau
Cơ cấu phanh này được bố trí phổ biến trên cơ cấu phanh của cầu trước và cả cầu sau cho ô tô con, đối với ô tô tải với hệ thống phanh thủy lực và khí nén
1.2.3 Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở
Hình 1 31 Cơ cấu điều chỉnh khe hở tự động dung cho dẫn động cam ép
1 Khớp côn, 2 Trục vít, 3 Bánh vít, 4 Thanh rang, 5 Đĩa điều khiển, 6 Đòn, 7 Lò xo
đĩa, 8 Bánh răng
Khi phanh, lúc guốc phanh địch chuyển hết hành trình tự do quy định ứng với khe hở
δ trên hình vẽ, thì đầu móc phía dưới của thanh răng 4 (hình a) sẽ tỳ vào rãnh cắt trong đĩa điều khiển 5 Đĩa 5 cùng với đòn 6 được lắp cố định trên khung xe Nếu guốc tiếp tục dịch chuyển quá hành trình quy định do khe hở giữa trống và guốc tăng lên, thì qua bánh răng 8
nó làm quay vành côn ngoài của khớp một chiều 1 theo hướng quay tự do Ở phần hành trình ứng với biến dạng đàn hồi của các chỉ tiết, tức là khi guốc phanh đã ép sát trống phanh, trục vít 2 dưới tác dụng của áp lực sẽ địch chuyển dọc trục, ép các lò xo đĩa 7 lại, tách khớp côn ra, không cho vành côn ngoài tiếp xúc với phần côn trong làm trên trục vít 2
Trang 37Khi nhả phanh (hình b), sau khi guốc đã lùi lại hết hành trình ứng với biến dạng đàn hồi, thì đưới tác dụng của các lò xo 7, khớp 1 lại đóng lại Trong thời gian dịch chuyển tiếp theo về vị trí ban đầu (ứng với đoạn hành trình tự do vượt quá quy định) thanh răng 4 sẽ làm quay trục vít 2 thông qua khớp 1 Trục vít 2 khi quay, lại làm quay bánh vít 3 và cùng với nó là trục của cam ép, đưa khe hở giữa má phanh và trống phanh về giá trị quy định 1.3.1 Hệ thống chống bó cứng ABS
Khi ôtô phanh gấp hoặc phanh trên các loại đường đóng băng, tuyết, đường trơn, thì
dễ xảy ra hiện tượng bị bó cứng bánh xe Khi đó, quãng đường phanh sẽ dài hơn (hiệu quả phanh giảm đi) cùng lúc sẽ dẫn đến tình trạng kém ổn định hướng và giảm khả năng điều khiển ôtô Trong trường hợpcác bánh xe trước sớm bị bó cứng thì xe không thể chuyển hướng theo sự điều khiển của người lái Đối với các bánh sau bị bó cứng thì sự sai lệch về
hệ số bám giữa hai bánh xe bánh phải và bánh trái với mặt đường sẽ làm cho đuôi xe bị lạng, xe bị trượt
Đối với trường hợp xe phanh khi đang xoay vòng: hiện tượng trượt của các bánh xe
dễ dẫn đến các trường hợp xe quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa làm mất tính ổn định khi phanh xe
Hiện nay để giải quyết vấn đề trên, phần lớn các ô tô đều được trang bị hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh, được gọi là hệ thống “Antilock Braking System” - ABS
Hệ thống có tác dụng chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng cách điều khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh, làm tăng hoặc giảm lực phanh ở các bánh
xe để ngăn không cho chúng bị bó cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp, đảm bảo tính hiệu quả và tính ổn định của ôtô trong quá trình phanh
Cần phanh bánh xe đang quay trong một độ trượt nhất định 15% - 30%, khi vượt quá mức cho phép thì cần nhả phanh để tạo nên sự lăn nhất định, khi bánh xe tiếp tục quay thì tăng lực phanh ABS là một hệ thống có hệ hỗ trợ cho xe phanh có trượt được kiểm soát trong mọi vị trí bàn đạp Cấu tạo cơ bản của một hệ thống phanh ABS thủy lực gần giống với một hệ thống phanh thủy lực thông thường ngoài ra còn có các bộ phận khác như:
Trang 38- Cảm biến tốc độ bánh xe: dùng để nhận biết tốc độ góc của các bánh xe và gửi tín hiệu này về ECU ABS dưới dạng các xung điện áp xoay chiều Phụ thuộc theo cách điều chỉnh khác nhau, các cảm biến tốc độ bánh xe thường được gắn ở mỗi bánh xe để đo riêng
lẻ từng bánh hoặc được gắn ở vỏ bọc của cầu chủ động Đo tốc độ trung bình của hai bánh
xe dựa vào tốc độ của bánh răng vành chậu
Ở bánh xe, cảm biến tốc độ được lắp đặt cố định trên các bợ trục của các bánh xe, vành răng cảm biến được lắp trên cụm moay-ơ bánh xe hay trên đầu ngoài của bán trục
Hình 1 32 Cảm biến tốc độ bánh xe
Cảm biến tốc độ bánh xe có hai loại thường thấy là: cảm biến điện từ và cảm biến Hall Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu, cuộn dây và lõi từ Vị trí lắp đặt cảm biến tốc độ hay rôto cảm biến cũng như số răng của rôto cảm biến thay đổi tùy thuộc theo kiểu xe
- ECU – ABS: là bộ điều khiển trung tâm theo dõi tốc độ thay đổi góc quay bánh xe khi phanh, xác định tốc độ ô tô gia tốc góc của bánh xe, cấp tín hiệu điều khiển tới các van điều chỉnh áp suất phanh để đảm bảo độ trượt tối ưu 15% – 30% Nói cách khác ECU dựa vào mức trượt giữa các bánh xe và mặt đường từ sự thay đổi của tốc độ quay bánh xe trong khi phanh và điều khiển các van điện từ theo 3 cấp độ: giảm áp lực, giữ áp lực và tăng áp
Trang 39lực để điều khiển tối ưu tốc độ quay của các bánh xe Dựa vào tín hiệu của CB hành trình bàn đạp ECU cảm nhận được người lái phanh ở chế độ ABS hay BAS
Hình 1 33 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh ABS
Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS:
Khi bắt đầu quá trình phanh, bánh xe xoay với tốc độ giảm dần, khi bánh xe đạt tới giá trị gần hãm cứng tín hiệu của các cảm biến gửi về bộ ECU Bộ điều khiển trung tâm tiếp nhận và chọn lựa chế độ đưa ra tín hiệu điều chỉnh van điều chỉnh áp suất các đường dầu từ xilanh chính đến xilanh bánh xe do vậy lực phanh ở cơ cấu phanh không tăng, bánh
xe lại có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu từ cảm biến lại đưa về bộ điều khiển trung tâm, ECU điều chỉnh van điều chỉnh mở đường dầu tăng thêm áp suất dẫn ra xylanh bánh xe để thực hiện tăng lực phanh gây ra do cơ cấu phanh Vì vậy bánh xe lại bị phanh
và giảm tốc độ xoay cho tới khi gần bị bó cứng, quá trình xảy ra được lặp lại theo chu kỳ cho tới khi bánh xe dừng hẳn
Một chu kỳ thực hiện khoảng 1/10s, nhờ các bộ tích áp suất thấp, cao, van một chiều
và bơm dầu độ chậm trễ tác động chỉ nhỏ hơn 1/1000s, do vậy ABS làm việc rất hiệu quả tránh được bó cứng bánh xe Quá trình này coi như là hành động nhấp phanh liên tục của