Sau khi hoàn thành khoảng thời gian học tập tại trường ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH dưới sự giảng dạy và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giúp chúng em được tiếp thu thêm nhiều kiến thức cũng như nhiều kinh nghiệm bổ ích cho bản thân. Những bài học của thầy cô hôm nay sẽ là hành trang quý báu cho em sau này khi bước qua ngưỡng cửa đại học. Xin gửi đến quý thầy cô lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc của em vì đã tạo mọi điều kiện trong quá trình học tập, rèn luyện, tích luỹ kinh nghiệm, kiến thức cũng như kỹ năng để em thực hiện khoá luận này.
Yêu cầu đối với hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất ở bất kỳ chế độ chuyển động nào, ngay cả khi dừng xe tại chỗ, đảm bảo thoát nhiệt tốt
- Có độ tin cậy làm việc cao để ôtô chuyển động an toàn
- Thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh phải nhỏ và đảm bảo phanh xe êm dịu trong mọi trường hợp
- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện và có tính tuỳ động
- Đảm bảo sự phân bố mômen phanh trên các bánh xe theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kỳ cường độ nào
- Các chi tiết phải có trọng lượng nhỏ, tuổi thọ cao, dễ sử dụng và chăm sóc, bảo dưỡng bảo quản, thời gian bảo dưỡng sửa chữa ngắn
- Đối với phanh dừng phải đảm bảo giữ xe đứng yên ngay cả khi trên dốc có độ dốc 16% trong thời gian dài
Trên đây là các yêu cầu cơ bản, tuy nhiên với mỗi loại xe cụ thể, hệ thống phanh lại có các đặc điểm riêng về mặt kết cấu nhằm đáp ứng các yêu cầu khác nhau mà loại xe đó đặt ra.
Phân loại
Với những công dụng và yêu cầu của hệ thống phanh như trên thì trên ô tô thường dùng những loại hệ thống phanh sau: a Theo công dụng
- Hệ thống phanh chính (phanh chân)
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay)
- Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ) b Theo kết cấu của cơ cấu phanh
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa
- Hệ thống phanh kết hợp cả hai loại cơ cấu phanh trên c Theo dẫn động phanh
- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí
- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực
- Hệ thống phanh dẫn động khí nén
- Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thuỷ lực d Theo các cơ cấu bổ trợ cho hệ thống phanh
- Hệ thống phanh có cường hóa
- Hệ thống phanh có điều hòa lực phanh
- Hệ thống phanh có chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock brake system)
- Hệ thống phanh có phân bố lực phanh điện tử EBD (Electronic brake-force distribution)
- Hệ thống phanh có hỗ trợ phanh khẩn cấp BA (Brake assist).
Cấu tạo chung của hệ thống phanh
Sơ đồ bố trí chung
Hệ thống phanh trên ô tô hiện nay nói chung được bố trí dựa trên 3 sơ đồ cơ bản tương ứng với 3 phương án dẫn động phanh là: thủy lực, khí nén và kết hợp thủy – khí
4 a Sơ đồ bố trí phanh thủy lực
Hình 1.2 Sơ đồ phanh thủy lực
1 Bàn đạp phanh; 2 Xylanh chính; 3 và 5 Xylanh công tác;
4 và 6 Guốc phanh; 7 Lò xo hồi vị; 8 Chốt tựa; 9 Đường ống dầu
Lực đạp phanh của người lái thông qua các cần liên động sẽ đẩy pittông trong xylanh chính (xylanh sinh áp) cung cấp dầu tới các xylanh công tác ở cơ cấu phanh (xylanh sinh lực) tạo ra lực ép lên các pittông tác dụng lên guốc phanh sinh ra lực phanh ở các bánh xe
5 b Sơ đồ bố trí phanh khí nén
Lực đạp phanh của người lái thực chất chỉ dẫn động mở van phân phối của hệ thống, nối thông bình chứa với bầu phanh (bầu sinh lực) Áp suất khí nén tác dụng lên màng (hoặc pittông) của bầu phanh tạo lực đẩy qua các liên kết dẫn động cơ khí tới cơ cấu phanh sinh ra lực phanh ở các bánh xe
Hình 1.3 Sơ đồ phanh khí nén
1 Máy nén khí; 2 Van phân phối; 3 Đường ống; 4 Khớp nối; 5 Van gia tốc; 6 và 9 Bình khí nén; 7 Cơ cấu phanh; 8 Bầu phanh
Hình 1.4 Sơ đồ phanh khí nén c Sơ đồ bố trí phanh thủy – khí
Hình 1.4 Sơ đồ phanh thủy – khí
1 Van phân phối; 2 Dẫn động phanh rơmóc; 3 Đường ống; 4 và 6 Xylanh chính thủy lực; 5 và 7 Bầu hơi sinh lực; 8 và 10 Xylanh công tác thủy lực;
Dẫn động phanh kết hợp thủy lực khí nén bao gồm phần dẫn động thủy lực mắc nối tiếp với phần dẫn động khí nén Lực đạp phanh của người lái dẫn động mở van phân phối của phần dẫn động khí nén, nối thông bình chứa với bầu sinh lực, áp suất khí nén tác dụng lên pittông khí nén liên động với pittông thủy lực đẩy dầu tới các xylanh công tác ở cơ cấu phanh (xylanh sinh lực) tạo ra lực ép lên các pittông tác dụng lên guốc phanh sinh ra lực phanh ở các bánh xe.
Các phần tử chính trong hệ thống phanh
Hiện nay, tất cả các loại xe du lịch đều sử dụng hệ thống phanh thủy lực với các cải tiến kỹ thuật nhằm phát huy ưu điểm, khắc phục nhược điểm của hệ thống phanh nguyên thủy Do đó, phần 1.3.2 chỉ tập trung giới thiệu cấu tạo của các phần tử chính trong hệ thống phanh thủy lực a Dẫn động phanh
Xylanh chính có nhiệm vụ sinh ra áp suất cần thiết và đảm bảo lượng dầu cung cấp cho toàn hệ thống
Hình 1.5 Cấu tạo của xi lanh chính
A - lỗ nạp dầu; B - lỗ bù dầu;
1 - bàn đạp; 2 - đai ốc hãm; 3 - ty đẩy; 4 - nắp; 5 - tấm chắn dầu; 6 - van một chiều kép; 7 - lò xo hồi vị; 8 - cốc lò xo; 9 - phớt dầu; 10 - tấm chắn hình sao; 11 - pittông; 12 - vòng chặn; 13 - vòng hãm; 14 - vỏ cao su chắn bụi
Trên hình 1.5 là cấu tạo của xylanh chính loại đơn, gồm có vỏ xylanh được chia làm hai khoang: khoang dưới là khoang làm việc có tiết diện dạng hình tròn, khoang trên là khoang chứa dầu Hai khoang này được thông với nhau bởi hai lỗ A và B gọi là lỗ nạp dầu và lỗ bù dầu Trong khoang làm việc của xylanh có lắp pittông
11, ở mặt đầu của pittông 11 nơi tiếp xúc với đế của phớt làm kín có làm 6 lỗ nhỏ và được che kín bởi tấm chắn hình sao sáu cạnh bằng thép lá rất mỏng ở cửa ra của xylanh chính người ta bố trí van một chiều kép Lò xo 7 vừa có tác dụng hồi vị cho pittông 11 vừa có tác dụng giữ van một chiều kép để tạo một áp suất dư của dầu trong đường ống từ sau xylanh chính đến các xylanh bánh xe Pittông được giữ trong xylanh bởi vòng chặn 12 và vòng hãm 13 Ty đẩy 3 có thể điều chỉnh được độ dài liên kết một đầu với pittông bằng khớp cầu và một đầu với bàn đạp 1 bằng khớp bản lề
Xylanh công tác có nhiệm vụ tạo ra lực ép lên các guốc phanh trong cơ cấu phanh, gồm hai loại: loại tác dụng kép, có hai pittông trong một xi lanh (hình 1.6.a) và loại tác dụng đơn, có một pittông trong xi lanh (hình 1.6.b)
Xylanh bánh xe có bề mặt làm việc phía trong dạng hình trụ Thông từ phía ngoài vào trong xylanh người ta bố trí hai lỗ dầu: một lỗ dẫn dầu từ xylanh chính đến và một lỗ để xả khí trong dầu Các pittông được đặt trong xylanh kèm theo phớt làm kín và lò xo Ngoài ra còn có thêm các chốt tì để liên kết pittông với đầu guốc phanh và chụp cao su chắn bụi
Nguyên lý làm việc của dẫn động phanh thủy lực được thể hiện trên hình 1.7
Hình 1.7 Nguyên lý làm việc của dẫn động phanh bằng thuỷ lực
- Khi đạp phanh: thông qua bàn đạp phanh đầu dưới của bàn đạp đẩy ty đẩy sang phải do đó làm pittông dịch chuyển sang phải theo Sau khi phớt làm kín đã đi qua lỗ bù dầu B thì áp suất dầu trong xylanh ở phía trước pittông sẽ tăng dần lên Dầu sẽ đẩy van một chiều thứ nhất để đi ra khỏi xi lanh đến đường ống dẫn và tới xylanh bánh xe Tại xylanh bánh xe dầu đi vào giữa hai pittông nên đẩy hai pittông ra hai phía tác dụng lên hai guốc phanh bung ra ép sát vào trống phanh, thực hiện phanh các bánh xe
- Khi nhả phanh: khi nhả phanh người lái nhấc chân khỏi bàn đạp phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị ty đẩy pittông dịch chuyển sang trái trở về vị trí ban đầu Dưới tác dụng của lò xo cơ cấu phanh, hai guốc phanh được kéo trở lại ép hai pittông đẩy dầu ở khoang giữa của xi lanh bánh xe theo đường ống để trở về xylanh chính Lúc này van một chiều thứ nhất đóng lại dầu phải ép van một chiều thứ hai nén lò xo để mở cho dầu thông trở về khoang trước pittông Khi áp suất dầu phía sau xylanh chính cân bằng với lực căng lò xo tác dụng lên van một chiều thì van bắt đầu đóng lại, tạo một áp suất dư phía sau xylanh chính Khi pittông đã trở về vị trí ban đầu lỗ bù dầu thông với khoang trước của pittông duy trì áp suất của khoang này cân bằng với áp suất khí quyển
Dựa vào vào phương pháp bố trí chốt tựa và tạo lực ép guốc phanh, cơ cấu phanh tang trống có thể chia ra làm 4 loại với các đặc điểm như sau:
Hình 1.8 Các sơ đồ bố trí phanh tang trống
- Phanh tang trống chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau (hình 1.8.a): guốc phanh bên phải xuất hiện lực tự siết khi tang phanh quay theo chiều kim đồng hồ và ngược lại, hiệu quả phanh với cả hai chiều quay là như nhau, nhưng do ô tô chuyển động tiến là chủ yếu nên má phanh phía trước có xu hướng mòn nhanh hơn
- Phanh tang trống chốt tựa cùng phía dịch chuyển bằng nhau (hình 1.8.b): hiệu quả phanh khi xe tiến và khi xe lùi là như nhau, không phát sinh các lực phụ tác dụng lên ổ trục bánh xe (cơ cấu phanh được cân bằng)
- Phanh tang trống chốt tựa khác phía lực đẩy bằng nhau (hình 1.8.c): một chiều quay của tang phanh xuất hiện lực tự xiết ở cả hai guốc phanh cho hiệu quả phanh tốt hơn chiều ngược lại, cơ cấu phanh cân bằng và độ mài mòn má phanh như nhau, tuy nhiên lại có kết cấu phức tạp
- Phanh tang trống tự cường hóa lắp kiểu bơi (hình 1.8.a): tăng lực dẫn động các guốc phanh cho hiệu quả phanh cao, hiệu quả phanh hai chiều như nhau, nhưng quá trình phanh lại không êm dịu, các tấm ma sát mòn không đều
Trong hệ thống phanh xe du lịch hiện nay có rất nhiều phương án tăng hiệu quả phanh, việc tận dụng lực tự xiết guốc phanh bằng kết cấu (c) và (d) không thực sự cần thiết, trong khi lại tồn tại những nhược điểm khó khắc phục nên không được sử dụng phổ biến
Cơ cấu phanh kiểu (b) dùng cam quay để doãng má phanh nên chỉ có thể dẫn động trực tiếp bằng cơ khí hoặc bố trí trong hệ thống phanh khí nén Do đó cơ cấu này chỉ được sử dụng làm phanh dừng dẫn động cơ khí, không bố trí trong hệ thống phanh chính trên xe du lịch
Hệ thống phanh trên ô tô du lịch
Giới thiệu chung về ô tô du lịch
Ô tô du lịch là một loại phương tiện giao thông đường bộ có khả năng vận chuyển một số lượng người và hàng hóa hạn chế, chủ yếu phục vụ nhu cầu cá nhân Ngày nay, ô tô du lịch ngày càng được sử dụng rộng rãi, mở rộng nhiều chủng loại nhằm đáp cho từng nhóm đối tượng sử dụng cụ thể, gồm một số loại chính như sau :
- Xe phục vụ cho các nhu cầu đi lại thông thường của cá nhân có từ 2-5 chỗ ngồi và khoang chứa đồ nhỏ như : xe sedan (hình 1.a), xe coupe (hình 1.b), xe compi (xe hatchback) (hình 1.c), xe cabriolet (có thể mở mui) (hình 1.d), xe thể thao (hình 1.e)
- Xe phục vụ cho các nhu cầu đi lại và vận chuyển lớn hơn như : xe đa dụng từ 5-8 chỗ ngồi, thay đổi được bố trí khoang xe để chở người hoặc chở hàng, có thể hoạt động trên các địa hình khó khăn (hình 1.f) ; xe bán tải có khoang hành khách và thùng chở hàng riêng biệt (pick-up) (hình 1.h) ; xe khách loại nhỏ (mini bus) có từ 9-
Hình 1.1 Các loại xe du lịch
Tuy nhiên, cùng với việc được sử ngày càng phổ biến, các loại ô tô du lịch cũng dần thay đổi để đáp ứng những nhu cầu sử dụng đa dạng của nhiều đối tượng khác nhau Ví dụ như dòng xe gia đình nhỏ gọn xuất hiện để phục vụ nhu cầu đi lại
15 cá nhân, xe MPV kết hợp giữa xe compi và xe đa dụng cho khả năng chuyên chở lớn hơn nhưng lại phù hợp với điều kiện sử dụng thông thường trên đường tốt Ô tô du lịch nói chung có đặc điểm :
- Tải trọng nhỏ, vận tốc trung bình lớn
- Kích thước bố trí hạn chế
- Đề cao tính tiện nghi, thẩm mỹ
- Yâu cầu khắt khe về độ an toàn, tin cậy
- Giảm tối đa khối lượng công việc cho người sử dụng
Do đó, kết cấu các cụm hệ thống trên ô tô du lịch cũng có những nét đặc trưng riêng và luôn luôn được cải tiến để đáp ứng được các yêu cầu đặt ra.
Hệ thống phanh thường được sử dụng trên ô tô du lịch
Thông thường, trên xe du lịch thường sử dụng hệ thống phanh chính dẫn động thủy lực chia dòng, có trợ lực chân không, cơ cấu phanh guốc chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau bố trí ở cầu sau, cơ cấu phanh đĩa hoặc phanh guốc chốt tựa khác phía bố trí ở cầu trước Trên một số xe hiện đại có thể sử dụng toàn bộ cơ cấu phanh đĩa
Phanh dừng của xe du lịch thường được dẫn động bằng cơ khí đến các cơ cấu phanh ở cầu sau
Cấu tạo hệ thống phanh sử dụng trên ô tô du lịch
Hình 2.1 Sơ đồ bố trí chung
1 Cơ cấu phanh trước; 2 Bình chứa dầu; 3 Xylanh chính; 4 Dòng phanh chính; 5
Dòng phanh phụ; 6 Bầu trợ lực chân không; 7 Bàn đạp phanh;
8 Cần phanh dừng; 9 và 11 Cáp dẫn động; 10 Dẫn hướng cáp; 12 Cơ cấu phanh sau; 13 Cần dẫn động điều hoàn lực phanh; 14 Bộ điều hòa lực phanh
Trên hình 2.1 là sơ đồ bố trí chung của một hệ thống phanh điển hình sử dụng cho xe du lịch, bao gồm hai hệ thống phanh:
* Hệ thống phanh chính dẫn động thủy lực với các đặc điểm:
- Xylanh chính chia thành hai tầng dẫn động hai dòng phanh riêng biệt, nếu một trong hai dòng đó bị hỏng thì phần còn lại vẫn hoạt động được Việc phân dòng phanh cũng có nhiều phương án khác nhau:
Hình 2.2 Sơ đồ phân dòng phanh thủy lực
+ Một dòng phanh dẫn động hai bánh xe cầu trước, dòng còn lại dẫn động hai bánh xe cầu sau (hình 2.2.a)
+ Dẫn động chéo, bánh trước bên trái cùng một dòng với bánh sau bên phải và ngược lại (hình 2.2.b)
+ Dẫn động hỗn hợp, một dòng cho tất cả các bánh xe và một dòng cho hai bánh trước (hình 2.2.c)
+ Mỗi dòng dẫn động hai bánh trước và một bánh sau (hình 2.2.d)
+ Hai dòng song song cho cả bốn bánh xe (hình 2.2.e)
Nói chung, độ tin cậy của hệ thống dẫn động thủy lực là tương đối cao nên hai sơ đồ a và b thường được chọn sử dụng do có kết cấu đơn giản, tuy nhiên hiệu quả phanh sẽ giảm đi đáng kể nếu một trong hai dòng bị hỏng Các sơ đồ c, d, e có kết cấu phức tạp, chỉ sử dụng cho các xe có điều kiện hoạt động đặc biệt, yêu cầu độ tin cậy cao, hiệu quả phanh giảm đi ít nếu xảy ra hư hỏng (Hệ thống trong hình 2.1 sử dụng sơ đồ c)
- Bộ trợ lực chân không được lắp liền cụm với xylanh chính, lấy nguồn chân không từ cổ hút động cơ
- Bộ điều hòa lực phanh lấy tín hiệu điều khiển là khoảng cách giữa khung xe và cầu sau để thay đổi áp suất dầu tới các cơ cấu phanh sau
- Cơ cấu phanh trước kiểu đĩa, thường là giá đỡ di động, có thể có một hoặc nhiều xylanh công tác
- Cơ cấu phanh sau kiểu tang trống chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau Trên một số xe đã sử dụng cơ cấu phanh đĩa cho cả phía sau
* Hệ thống phanh dừng: Do khoảng cách ngắn, lực doãng cơ cấu phanh không lớn nên thường sử dụng dẫn động cơ khí tới hai cơ cấu phanh của cầu sau Hiện nay có một số xe trang bị phanh dừng điều khiển điện
Dẫn động phanh thủy lực có ưu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do dầu không bị nén) Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là tỉ số truyền của dẫn động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp.
Phân tích kết cấu các phần tử chính trong hệ thống phanh dùng trên ô tô du lịch
Xylanh chính hai tầng
Nhiệm vụ của xylanh chính là nhận lực từ bàn đạp và bầu trợ lực chân không ép dầu có áp suất cao vào đồng thời cả hai đường dẫn động thủy lực truyền tới các xylanh bánh xe Các buồng dầu của xylanh phanh chính được cung cấp dầu phanh từ hai bình dầu riêng biệt bố trí trên thân xylanh
19 b Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Hình 2.3 - Xylanh phanh chính kép
1 – Nắp bảo vệ; 2 – Đệm chống tràn dầu; 3 – Lưới lọc; 4 – Thân bình; 5 – Đoạn ống lồng; 6,8,16 – Đệm; 7 - Nút; 9 – Cữ chặn; 10 - Lò xo; 11,19 – Vòng đệm;
12 – Bát cao su; 13 – Piston thứ hai; 14,22 – Đệm làm kín; 15 – Vít xả; 17 - Ống lót hạn chế; 18 – Vít hãm; 20 – Tấm van; 21 – Piston thứ nhất; 23 – Vòng chặn; 24 – Vòng hãm
Xylanh phanh chính là là loại xylanh kép (tổng phanh), tức là trong xylanh phanh có hai piston, tương ứng với chúng là hai khoang chứa dầu riêng biệt Mỗi khoang được nối với đường dẫn tương ứng tới các xylanh bánh xe
Thân xylanh được đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ bù, lỗ thông qua, đồng thời đây cũng là chi tiết để gá đặt các chi tiết khác
Piston : Mỗi buồng của xylanh chính có một piston Mỗi piston có một lò xo hồi vị riêng Piston được chế tạo bằng nhôm đúc, phía đầu làm việc có gờ cố định gioăng làm kín, trên mỗi piston có khoan tám lỗ và có khoang chứa dầu để bù dầu
20 trong hành trình trả Phía đuôi piston khoang thứ nhất có hốc để chứa dầu cần đẩy
Vị trí tương đối của piston được bảo đảm nhờ ống lót hạn chế và vít hãm
Vòng chặn và còng hãm: làm bằng thép, nằm trong rãnh của xylanh với chức năng hạn chế hành trình của piston Đệm làm kín (cuppen): làm bằng cao su được cố định tương đối với piston, dùng để làm kín dầu trong xylanh phanh chính
Bát cao su: làm bằng cao su chịu dầu phanh, dịch chuyển trong xylanh cùng với piston có tác dụng làm kín khi dầu có áp suất cao ở hành trình nén
Tấm van: được làm bằng thép có hình hoa thị có khả năng đàn hồi cao dùng để bịt kín các lỗ trên piston ở hành trình nén và mở lỗ ở hành trình trả làm cho hành trình dầu nhanh hơn
Khi không phanh dưới tác dụng của các lò xo đẩy các piston về phía bên phải, piston (21) tỳ sát vào vòng chặn (23) Vị trí của piston (13) được thiết kế nhờ sự cân bằng của hai lò xo Khi đó các khoang của xylanh chính được thông với các bầu chứa dầu Áp suất trong dẫn động phanh bằng áp suất dư trong hệ thống
Khi người lái đạp bàn đạp phanh, qua cơ cấu thanh đòn tác dụng lên piston (21), đẩy piston này dịch chuyển sang trái Khi bát cao su đi qua lỗ điền dầu, dầu ở khoang thứ nhất bị nén và áp suất dầu bắt đầu tăng Áp suất dầu khoang thứ nhất tăng đẩy piston (13) dịch chuyển sang phải Và cũng tương tự, áp suất ở khoang thứ hai tăng
Vì hai lò xo hồi vị ở hai khoang giống nhau do đó áp suất ở hai khoang luôn bằng nhau Các piston tiếp tục dịch chuyển sang phải dồn dầu từ xylanh phanh chính tới các đường dẫn và tới các xylanh bánh xe Đồng thời áp suất dầu trong hệ thống cũng tăng dần
Khi nhả phanh dưới tác dụng của áp suất và lò xo hồi vị, các piston dịch chuyển sang phải Dưới tác dụng của lò xo cơ cấu phanh, dầu từ cơ cấu phanh được đẩy ngược lại trở lại xylanh chính Dưới tác dụng của các lỗ trên piston xylanh chính và các tấm van đàn hồi, dầu từ khoang ở thân piston được điền thêm vào các khoang của xylanh chính làm cho quá trình trả được nhanh hơn
Bộ trợ lực chân không
Bộ trợ lực chân không dùng để nâng cao hiệu quả quá trình phanh và cải thiện điều kiện làm việc của người lái xe khi động cơ hoạt động Bộ trợ lực phải đảm bảo tạo ra tác dụng trợ lực mà không làm mất đi cảm giác lên bàn đạp phanh của người lái, độ nhạy cao và có tính tùy động b Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Hình 2.4 – Bầu trợ lực chân không
1 – Nắp buồng thứ hai; 2- Piston của buồng thứ hai; 3- Van Ngược; 4- Lò xo; 5- Đai ốc; 6- Cữ chặn; 7- Thanh nối; 8- Vòng đệm; 9- Đệm làm kín thanh nối; 10,13,37- Đệm chắn; 11- Vòng bích; 12,26- Vòng chặn; 14- Màng ngăn; 15- Nắp vòng bích; 16- Nắp khoang thứ nhất; 17- Vách ngăn giữa khoang thứ nhất với khoang thứ hai; 18- Màng cao su của ngăn thứ hai; 19- Ống dẫn hướng; 20- Giảm va đập rung; 21-
Lò xo van điều khiển chân không; 22- Màng cao su của ngăn thứ nhất; 23- Thân; 24- Piston 25- Thân van chân không; 27- Vòng đỡ thân van; 28 – Vòng bích làm kín thân van; 29 – Piston của van; 30 – Lọc không khí; 31 – Chụp bảo vệ; 32 – Thanh đẩy;
33 – Chốt chẻ; 34 - Ống lót lò xo; 35- Lò xo van; 36 – Vòng bích van điều khiển; 38 – Màng ngăn của van; 39 – Vít
I,II: Khoang không khí ; III,IV:Khoang chân không
Cấu tạo gồm hai khoang ngăn cách nhau nhờ vách ngăn (18), mỗi khoang được chia làm hai ngăn nhờ piston kiểu màng (2) và (24) Các piston được liên kết với nhau qua thanh nối (7) Hai ngăn I và II khi phanh thông với khí trời, hai ngăn III và IV thông với cổ hút của động cơ Đồng thời các ngăn đó được thông với nhau qua van chân không (25), việc đóng mở van chân không được tiến hành nhờ thanh đẩy (32) và lò xo van, lò xo (4) có xu hướng đẩy piston về vị trí tận cùng bên phải, thanh nối
(7) được nối trực tiếp với tổng phanh
Khi người lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh, van chân không mở các khoang thông với nhau và thông với cổ hút động cơ Màng ngăn (38) đóng làm cho khoang I và II không thông với khí trời Cả hai mặt của piston thông nhau và thông với cổ hút động cơ Cả hai mặt của piston kiểu màng ở hai khoang đều có áp suất bằng nhau, lò xo (4) đẩy piston về vị trí tận cùng bên phải
Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh, lực bàn đạp truyền qua thanh đẩy (32) đến piston van (29), đến thanh nối (7) và đến tổng phanh để điều khiển quá trình phanh xe Đồng thời khi lực bàn đạp được truyền đến piston (29) sẽ thực hiện việc đóng các van chân không, ngắt hai ngăn I và II với ngăn III và IV thông với cổ hút động cơ có áp suất thấp tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai bề mặt của màng piston, nhờ sự chênh lệch áp suất mà các màng piston ở hai khoang sẽ dịch chuyển về phía trái bộ trợ lực, làm cho thanh nối (7) dịch chuyển theo trợ lực cho người lái để điều khiển tổng phanh
Nếu giữ chân phanh thì thanh đẩy (32) sẽ dừng lại, còn các piston vẫn tiếp tục di chuyển sang trái do chênh áp Cho đến khi màng ngăn (39) tỳ vào thân van (25), do lực đẩy của lò xo màng (39) tỳ vào thân van (25) ngắt khoang I và II với khí trời Khi đó, hai ngăn I và II thông với hai ngăn III và IV bằng nhau các piston kiểu màng sẽ dừng lại và thanh nối (7) dừng lại Khi đó, khoang I và II, III và IV không thông
23 với nhau và không thông với khí trời Piston xylanh chính dừng lại tại vị trí mà người lái giữ bàn đạp chân phanh
Khi nhả phanh: Dưới tác dụng của lò xo tổng van, bàn đạp phanh trở về vị trí ban đầu, van chân không mở ra, các khoang thông với nhau và không thông với khí trời, lò xo (4) cùng với thanh nối (7) đẩy các màng piston về vị trí ban đầu c Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng
Tận dụng được độ chênh áp giữa khí trời và đường ống nạp khi động cơ làm việc mà không ảnh hưởng đến công suất của động cơ, vẫn đảm bảo được trọng tải chuyên chở và tốc độ ô tô chuyển động
Bầu trợ lực chân không kiểu hai piston có ưu điểm : tạo lực đẩy lớn, độ nhạy cao
Bầu trợ lực chân không kiểu hai piston chế tạo phức tạp
Muốn có lực trợ lực lớn thì phải tăng tiết diện của màng, do đó kích thước của bộ trợ lực cũng tăng lên.
Kết cấu bộ điều hòa lực phanh
Chức năng của hệ thống phanh là để giảm tốc độ hay dừng hẳn xe bằng cách sử dụng hai loại lực cản Loại thứ nhất là lực cản giữa má phanh và trống phanh (hoặc đĩa phanh); và loại thứ hai là lực cản giữa lốp và mặt đường
Chúng ta đã biết rằng lực cản giữa lốp và mặt đường chính là lực bám sinh ra ở bánh xe khi phanh được xác định theo công thức:
- hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường;
Chất lượng phanh được bảo đảm (hiệu quả phanh cao, ôtô ổn định khi phanh) nếu mối liên hệ giữa lực cản trong cơ cấu phanh và lực cản giữa lốp với mặt đường thoả mãn điều kiện:
Lực cản trong cơ cấu phanh < Lực cản giữa lốp và mặt đường (2)
Bộ điều hoà lực phanh Á p s u ất x i la n h b án h s au Áp suất xi lanh bánh trước
Có bộ ĐH Không có bộ ĐH a b
Theo công thức (1) thì lực bám sinh ra ở bánh xe với mặt đường phụ thuộc vào tải trọng phân bố lên ôtô khi phanh Cụ thể khi phanh do quán tính của khối lượng toàn bộ ôtô nên trọng tâm sẽ bị dịch chuyển về phía trước (hình 2.5)
Do trọng tâm dịch chuyển về phía trước nên tải trọng phân bố lên cầu trước tăng còn tải trọng phân bố lên cầu sau giảm Có nghĩa là lực cản do cơ cấu phanh ở bánh sau sinh ra cũng phải giảm theo thì mới thoả mãn điều kiện (2) để bảo đảm phanh hiệu quả và ổn định Đối với hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thông thường thì áp suất dầu khi phanh ở xi lanh bánh xe trước và sau là như nhau nên không giảm được lực cản ở cơ cấu phanh sau tỉ lệ với sự giảm tải trọng theo yêu cầu
Muốn tạo ra áp suất dầu dẫn động đến các bánh xe cầu sau giảm tỉ lệ với sự giảm tải trọng lên cầu sau thì trên dòng dầu dẫn ra các bánh xe cầu sau người ta bố trí một cơ cấu điều chỉnh, cơ cấu đó gọi là bộ điều hoà (hình 2.6.a)
Hình 2.6 Sơ đồ bố trí và đặc tính của bộ điều hoà lực phanh a - sơ đồ bố trí bộ điều hoà lực phanh; b - đặc tính bộ điều hoà lực phanh
Nhờ có bộ điều hoà lực phanh nên khi phanh, áp suất dẫn đến xi lanh bánh xe trước bằng với áp suất của xi lanh chính nhưng áp suất sau bộ điều hoà, tức là áp suất ở các xi lanh bánh xe sau đã được điều chỉnh Trên hình 2.6b thể hiện đặc tính của bộ điều hoà lực phanh Đường nét đứt thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xi lanh bánh xe trước và sau khi không có bộ điều hoà (bằng nhau) Đường cong liên tục là đường thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xi lanh bánh xe trước và sau ở điều kiện lý tưởng (tối ưu) Đường gãy khúc là đặc tính thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xi lanh bánh xe trước và sau khi có bộ điều hoà lực phanh Đường này chưa trùng với đường đặc tính lý tưởng nhưng đã bám khá sát đường lý tưởng nên hiệu quả phanh đã được cải thiện
Trong hệ thống dẫn động thuỷ lực có bộ điều hoà lực phanh, cấu tạo các phần khác hoàn toàn giống như những hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực đã được trình bày ở các mục trên Vì vậy trong phần này chủ yếu giới thiệu cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ điều hoà lực phanh
Ngay cả bộ điều hoà lực phanh cũng có nhiều loại khác nhau, nhưng do giới hạn của chương trình nên ở đây cũng chỉ giới thiệu một bộ điều hoà tiêu biểu, đó là bộ điều hoà hai thông số (bộ điều hoà phụ thuộc vào áp suất và tải)
Sơ đồ bố trí chung và cấu tạo của bộ điều hoà được mô tả trên hình 2.7
Từ xi lanh chính hai dòng loại "tăng đem" một dòng dẫn động trực tiếp ra các xi lanh bánh xe cầu trước còn một dòng dẫn động qua bộ điều hoà tới các xi lanh bánh xe cầu sau
1 - thanh đàn hồi truyền tín hiệu tải trọng; 2, 6 - đầu nối; 3 - pittông bộ điều hoà; 4
- nắp; 5 - ống chặn; 7 - phớt làm kín; 8 - bạc đỡ chặn; 9 - lò xo;
10 - phớt làm kín; 11 - thân bộ điều hoà; 12 - xi lanh bánh xe sau; 13 - bàn đạp phanh; 14 - xi lanh chính; 15 - xi lanh bánh xe trước
Bộ điều hoà bao gồm thân 11 trong đó có lắp pittông 3 với các lò xo, bạc đỡ chặn, phớt làm kín và được đậy bởi nắp 4 Trên thân bộ điều hoà có hai lỗ tương ứng với hai cửa vào và ra của bộ điều hoà Pittông 3 được lò xo 9 luôn ép sát lên phía trên tạo đường lưu thông dầu từ cửa vào sang cửa ra Ngoài ra pittông 3 còn chịu một lực do thanh đàn hồi 1 tác dụng lên Lực này tuỳ thuộc vào mức tải của ôtô
Thân bộ điều hoà được lắp cố định trên khung hoặc sàn ôtô, còn một đầu của thanh đàn hồi 1 được lắp trên dầm cầu sau ôtô Khi mức tải thay đổi có nghĩa là độ võng tĩnh của hệ thống treo sau thay đổi do đó thanh đàn hồi 1 sẽ thay đổi lực tác dụng lên pittông 3
Giả sử ở một mức tải nào đó, pittông 3 bị đẩy lên trên bởi lực căng của cả lò xo 9 và thanh đàn hồi 1 Khi đó phần tán dầy trên đỉnh pittông 3 tách khỏi phớt 7
Khi tiến hành phanh dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn đến cửa vào qua khe a của phần tán mỏng pittông sang cửa ra để dẫn đến các xylanh bánh xe sau Do có chênh lệch đường kính của tán dầy phía trên là D và đường kính thân dưới pittông là d nên diện tích chịu áp suất ở phía trên lớn hơn diện tích ở phía dưới Vì vậy ở một giá trị áp suất nào đó pittông 3 sẽ chịu áp lực tổng cộng của dầu tác dụng theo xu hướng đẩy pittông xuống dưới để cân bằng với lực đẩy cả các lò xo Khi áp suất dầu trong hệ thống tăng dần lên đến một giá trị nào đó thì áp lực tổng cộng của dầu tác dụng lên pittông sẽ thắng được sức căng của lò xo 9 và thanh đàn hồi 1 làm pittông đi xuống Khi pittông đi xuống tán dầy trên đỉnh pittông cùng với phớt 7 giảm khe hở lưu thông dầu từ cửa vào sang cửa ra nên gây tổn thất về áp suất do đó áp suất ở đầu ra của bộ điều hoà (tức là áp suất ở các xi lanh bánh xe sau) giảm một lượng so với áp suất đầu vào (áp suất các xi lanh bánh xe trước)
Khi mức tải của ôtô càng lớn thì lực từ thanh đàn hồi 1 tác dụng lên pittông càng lớn nên thời điểm làm việc của điều hoà cũng sẽ chậm hơn.
Cơ cấu phanh tang trống
Hầu hết hệ thống phanh được dùng trên ôtô du lịch ngày nay đều sử dụng loại cơ cấu phanh guốc ở bánh xe cầu trước và phanh đĩa ở bánh xe cầu sau Một số xe vẫn sử dụng cơ cấu phanh guốc ở tất cả các bánh
* Phân loại Đối với cơ cấu phanh guốc có 4 loại sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh:
- Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau
- Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và chuyển dịch của các guốc bằng nhau
- Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực đẩy lên guốc như nhau
- Cơ cấu phanh có chốt tựa chung và có cường hóa (cơ cấu phanh kiểu bơi) Hiện nay trên các xe du lịch đời mới thường sử dụng cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau cho cơ cấu phanh sau và cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau cho cơ cấu phanh của phanh trước * Cấu tạo và nguyên lý làm việc
1.6.4.1 Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên guốc phanh bằng nhau Đặc điểm của cơ cấu này là có hai xylanh phanh bánh xe đặt riêng rẽ cho từng guốc và chốt tựa riêng rẽ được bố trí khác phía Mômen ma sát sinh ra ở guốc trước và guốc sau bằng nhau Khích thước xylanh của chúng bằng nhau nên tạo ra lực đẩy lên guốc bằng nhau Trên hình (2.8) là sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau
Hình 2.8 - Sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía lực đẩy lên các guốc bằng nhau
Cơ cấu phanh có hai ống xylanh bố trí riêng rẽ ở hai guốc phanh Mỗi guốc phanh được quay quanh chốt tựa, bố trí đối xứng với nhau Dầu được cung cấp đến các xylanh và giữa các xylanh có đường ống dẫn thông qua ống nối Cơ cấu phanh loại này có sự làm kín để loại trừ khả năng văng dầu, nước, bụi bẩn lên bề mặt làm việc của guốc phanh và tang phanh bảo đảm tăng được độ tin cậy làm việc, tăng tuổi thọ và giữ chất lượng phanh ổn định trong quá trình sử dụng
Nhờ việc bố trí các xylanh làm việc và chốt tựa đối xứng cho nên hiệu quả phanh của hai má phanh sẽ bằng nhau khi trống phanh quay bất kỳ chiều nào Hiệu quả phanh khi xe chuyển động tiến cao hơn so với khi xe chuyển động lùi, do cơ cấu phanh có hiện tượng tự xiết
+ Cơ cấu phanh loại này thuộc loại cân bằng
+ Cường độ hao mòn của các tấm ma sát là như nhau, do đó chế độ làm việc của hai guốc phanh là như nhau
+ Hiệu quả phanh theo chiến tiến đạt chất lượng cao do có hiện tượng tự xiết của cả hai guốc phanh
+ Hiệu quả phanh sẽ giảm mạnh khi xe chuyển động lùi
+ Kết cấu của cơ cấu phanh là phức tạp do phải bố trí hai xylanh công tác
1.6.4.2 Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau
Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau được thể hiện trên (hình 2.9) là loại sử dụng xi lanh thuỷ lực để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ
Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau Đặc điểm của cơ cấu phanh loại này là có lực đẩy guốc phanh bằng nhau P1=P2 do đường kính piston xylanh công tác như nhau Nhưng mômen ma sát của guốc phanh trước lớn hơn guốc phanh sau Do mômen ma sát ở trên guốc phanh trước (do phản lực tiếp tuyến Y1 gây ra) cùng chiều với mô men của lực P1, còn mô men ma sát ở guốc phanh sau (do phản lực tiếp tuyến Y2 gây ra) có xu hướng chống lại lực dẫn
30 động nên sức ép của guốc phanh vào tang phanh sẽ lớn hơn so với guốc phanh sau
Vì vậy nếu kích thước của 2 guốc phanh như nhau thì guốc phanh trước sẽ mòn nhiều hơn guốc phanh sau
Lò xo hồi vị: mỗi bánh xe có một lò xo hồi vị chung cho cả guốc trước và guốc sau Mâm phanh được gắn trên mặt bích của dầm cầu Các guốc phanh được đặt trên các chốt tựa Dưới tác dụng của lò xo kéo các guốc phanh được ép chặt vào các cam điều chỉnh và ép các đầu tựa vào piston trong xylanh công tác, làm cho các piston trong xylanh sát gần nhau Xylanh phanh bánh xe được gắn chặt trên mâm phanh Giữa các piston của xylanh phanh bánh xe có lò xo côn để gối tựa luôn luôn ép sát vào guốc phanh
Má phanh và guốc phanh trước giống như cơ cấu phanh trước Má phanh và guốc phanh sau của cơ cấu phanh sau có 8 lỗ để tán đinh tán Góc ôm sau β= 80 o
Chốt tựa : cả hai chốt tựa cùng nằm phía dưới Ở chốt tựa có mặt vát để lắp đệm lệch tâm điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang phanh
Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh chất lỏng (dầu phanh) với áp suất cao truyền đến xylanh công tác tạo lên lực ép trên các piston và đẩy các guốc phanh ép sát vào tang phanh thực hiện quá trình phanh
Khi người lái nhả bàn đạp phanh, lò xo kéo sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, khi đó giữa các má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc
* Ưu điểm: Hiệu quả phanh của cơ cấu phanh tạo ra sẽ là như nhau khi xe tiến và xe lùi
* Nhược điểm: Đây là cơ cấu phanh không cân bằng do các ổ bánh xe sẽ chịu các tải trọng phụ phát sinh khi phanh xe.
Cơ cấu phanh đĩa
Phanh đĩa được dùng phổ biến trên ô tô con có vận tốc cao, đặc biệt hay gặp ở cầu trước Ngày nay phanh đĩa được dùng nhiều cho cả cơ cấu cầu trước và cầu sau xe vì có các yêu điểm chính sau:
Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh (ma sát) ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, hơn cơ cấu phanh kiểu tang trống Điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao
Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn,nên tổng khối lượng chi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của bánh xe
Khả năng thoát nhiệt ra môi trường dễ dàng
Dễ dàng trong công việc sửa chữa và thay thế tấm ma sát
Công nghệ chế tạo gặp ít khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong sản xuất
Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh tự động khe hở của má phanh và đĩa phanh
Tuy nhiên phanh đĩa khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không che kín hoàn toàn Bởi vậy ở các xe có khả năng việt dã không cao không dùng cơ cấu này
Hiện nay có hai loại phanh đĩa:
Phanh đĩa có giá xy lanh cố định ( hình 2.10 a)
Phanh đĩa có giá xy lanh di động (hình 2.10 b)
* Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Phanh đĩa có giá đặt xy lanh cố định gồm hai xylanh công tác đặt hai bên đĩa phanh Số lượng xy lanh công tác có thể là hai, bốn đặt đối xứng nhau, hoặc ba xylanh với hai xylanh nhỏ một bên còn một bên kia là xy lanh lớn (hình 2.10 a)
Phanh đĩa có giá đặt xy lanh di động bố trí một xy lanh Giá xy lanh được di chuyển trên các trục nhỏ dẫn hướng Khi phanh xy lanh đẩy piston và má phanh vào má của đĩa phanh, sau đó đẩy giá đặt xy lanh trượt trên trục dẫn hướng để ép nốt má phanh bên kia vào đĩa phanh (hình 2.10 b) Loại có kết cấu các tấm má phanh tự lựa được điều khiển bằng một xy lanh lực đặt trên giá quay cũng thuộc vào loại này Ở đây các tấm má phanh có thể quay tự lựa trong giá đỡ của xy lanh quay
Ngày nay ở trên xe dùng chủ yếu phanh đĩa có giá di động vì:
Chất lỏng chỉ đưa vào một xy lanh, bởi vậy tăng diện tích cho không khí luồn vào làm mát đĩa phanh và má phanh tránh hiện tượng “sôi” dầu phanh khi phanh liên tục Ở đây cơ cấu phanh có thể nằm sát ra phía vành bánh xe, dành không gian bố trí các chi tiết để tạo nên đường tâm trụ đứng “ giả tưởng” với bán kính bằng không hoặc bằng âm
Kết cấu đơn giản hơn, tạo điều kiện hạ giá thành của cụm chi tiết cơ cấu phanh Trên các xe hiện nay có 2 loại phanh đĩa thường được sử dụng
* Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định
Khi có lực phanh, dầu cao áp sẽ dồn đến xy lanh đẩy hai pittông ép các má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh
Số lượng xy lanh công tác có thể là 2, 4 đặt đối xứng nhau hoặc có thể là 3 với
2 xy lanh nhỏ 1 bên, còn bên kia là xy lanh lớn
* Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động
Phanh đĩa có giá xylanh di động chỉ bố trí xylanh thuỷ lực một bên Giá xylanh có thể di động được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ Khi phanh, dầu cao áp đẩy pittông ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá đặt xylanh trượt trên trục dẫn hướng đến ép má phanh còn lại áp sát vào trống phanh Khi cả hai má phanh đều ép sát vào đĩa phanh, phanh mới được thực hiện
Phanh đĩa có giá xylanh di động được dùng trên đa số các xe ôtô du lịch ngày nay do chỉ bố trí một bên xylanh nên tăng diện tích được làm cho đĩa phanh, tránh hiện tượng sôi dầu khi phanh liên tục
* Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng
Phanh đĩa được dùng phổ biến cho xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp ở cầu trước
Ngày nay, phanh đĩa được dùng cho cả cầu trước và cầu sau vì các ưu điểm chính sau:
Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong sản xuất
Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định hơn so với cơ cấu phanh kiểu tang trống khi hệ số ma sát thay đổi Điều đó giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc ổn định , nhất là ở tốc độ cao
Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn nên tổng các khối lượng các chi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe
Khả năng thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài là dễ dàng Thoát nước tốt do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được phục hồi trong một thời gian ngắn
Không cần điều chỉnh phanh
Nhược điểm của phanh đĩa là khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không được che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ôtô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa đĩa phanh và má phanh khi phanh, phanh sẽ kém hiệu quả
Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn Phanh đĩa có tiếng kêu rít do sự tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh.
HỆ THỐNG TREO
Công dụng, phân loại, yêu cầu
+Hệ thống treo là hệ thống nối đàn hồi giữa bánh xe và khung xe,tạo điều kiện cho các bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng và hạn chế dịch chuyển theo các phương khác
+ Hệ thống treo đảm nhận khả năng dập tắt dao động tạo nên khả năng bám của bánh xe với nền đường, nâng cao độ êm dịu
- Theo kết cấu hệ thống treo người ta chia ra : Hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc
+ Hệ thống treo độc lập dầm cầu được chế tạo rời và giữa chúng liên hệ với nhau bằng khớp nối , loại này được dùng trên một số xe du lịch
+ Hệ thống treo phụ thuộc dầm cầu là một thanh liền được dùng phổ biến trên các xe vận tải và chở hành khách
- Phân loại theo đặc tính nối mềm:Bằng phần tử đàn hồi kim loại, bằng khí nén, bằng thủy lực, liên hợp cơ-thuỷ khí
+ Đảm bảo nối mềm phù hợp với tính êm dịu chuyển động yêu cầu tức là hệ thống có tần số dao động riêng nằm trong giới hạn (60 ÷ 120) lần/phút
+ Giảm tối thiểu va đập cứng, hạn chế xung lực tác dụng từ bánh xe lên khung + Đảm bảo hệ số bám trung bình của các bánh xe với nền đường
+ Dập tắt nhanh dao động của thân xe khi đi trên đường
+ Trọng lượng phần không treo phải nhỏ
+ Hạn chế đến mức nhiều nhất các chuyển động theo phương không mong muốn, nhất là ở các bánh xe dẫn hướng, nhằm đảm bảo tính điều khiển của ôtô
+ Nghiêng ngang thùng xe nhỏ: ôtô con:6° ÷ 8°; ôtô khách 6° ÷ 12°; ôtô tải 6° ÷ 12°
+ Tại các vị trí liên kết với khung vỏ không gây nên tải trọng lớn đảm bảo tuổi thọ của các liên kết
+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kĩ thuật của xe như chạy được trên nhiều địa hình khác nhau
+ Bánh xe có khả năng chuyển dịch trong một giới hạn không gian hạn chế
+ Quan hệ động học của bánh xe phải hợp thỏa mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động lực học và động học của chuyển động bánh xe
+ Có độ bền cao, độ tin cậy lớn trong điều kiện sử dụng phù hợp với tính năng kỹ thuật , không gặp hư hỏng bất thường.
Nguyên lý làm việc chung của hệ thông treo
2.2.1 Nguyên lí làm việc của hệ thống treo phụ thuộc
1- Tai nhíp chính; 2- Khung xe; 3- Lá nhíp chính; 4- Giá đỡ ụ cau su; 5- Ụ cao su;
Khi ô tô chạy trên đường do mặt đường không bằng phẳng làm cho khung xe dao động theo phương thẳng đứng (nhờ bộ phận dẫn hướng của xe) Bộ phận đàn hồi (nhíp lá), bộ phận giảm chấn (giảm xóc) được bắt với khung xe nên khi khung xe dao
36 động làm cho hai bộ phận này dao động theo.Khi đó sẽ có sự chuyển hóa năng lượng từ cơ năng sang nhiệt năng vì vậy dao động sẽ tắt dần
- Bộ phận đàn hồi (nhíp lá) do các lá nhíp được ép sát vào nhau nhờ gông nên khi nhíp dao động sẽ sinh ra ma sát giữa các lá nhíp.Làm cho xe vừa chuyển động êm dịu và đao động cũng được rập tắt từ từ
- Bộ phận giảm chấn (giảm xóc) : Là bộ phận hấp thụ năng lượng cơ học giữa bánh xe và thân xe Ngày nay thường sử dung loại giảm chấn thủy lực có tác dụng hai chiều trả và nèn.ở hành trình nén của giảm chấn (bánh xe dịch chuyển đến gần khung xe) giảm chấn giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung.ở hành trình trả (banh xe dịch chuyển ra xa khung) giảm chấn giảm bớt xung lực va đập của bánh xe trên nền đường , tạo điều kiện đặt “êm” bánh xe trên nền đường và giảm bớt phản lực truyền ngược từ mặt đường tác dụng vào thân xe
- Thanh ổn định :Khi xe chuyển động trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dười tác dụng của lực li tâm hoặc độ nhiêng của khung xe , phản lực thẳng đứng của hai bánh xe trên một cầu thay đổi dẫn tới tăng độ nghiêng của thùng xe và làm xấu khả năng truyền lực dọc lực bên của banh xe với mặt đường.Nhờ thanh ổn định sẽ san đều phản lực thẳng đứng ở hai bánh xe giúp cho xe chuyển động ổn định hơn
Ngoài ra xe còn có bộ phận đòn truyền lực có tác dụng truyền một phần tải trọng của khung xe xuồng cầu
2.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống treo độc lập
Toàn bộ hệ thống treo trước đặt trên giá treo nhằm tạo thuận lợi cho việc lắp ráp Các đòn ngang nối với giá treo nhờ các khớp trụ đặt nghiêng vào trong xe Trong lò xo trụ có ụ cao su hạn chế hành trình.Giảm chấn đạt tại đòn ngang trên nhắm giảm tải cho đòn ngang dưới Thanh ổn định đặt ở trước cầu xe và nối với hệ của hệ treo bằng đòn thẳng đứng qua các đệm cao su.Kết cấu này làm giảm ma sát tại đầu thanh ổn định mà vẫn cho phép đầu ngoài của thanh ổn định di chuyển tự do
Khi xe chuyển động Do mặt đường không bằng phẳng làm cho khung xe dao động theo phương thẳnh đứng Nhờ có giảm chấn (giảm xóc ) và bộ phận đàn hồi (lò xo) dao dộng sẽ nhanh chóng được rập tắt nhờ có sự chuyển hóa năng lượng từ cơ năng thành nhiệt năng
Thanh ổn định :Khi xe chuyển động trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dười tác dụng của lực li tâm hoặc độ nhiêng của khung xe , phản lực thẳng đứng của hai bánh xe trên một cầu thay đổi dẫn tới tăng độ nghiêng của thùng xe
37 và làm xấu khả năng truyền lực dọc lực bên của banh xe với mặt đường.Nhờ thanh ổn định sẽ san đều phản lực thẳng đứng ở hai bánh xe giúp cho xe chuyển động ổn định hơn.
Hệ thống treo MAC PERSON
* Đặc điểm của hệ thống treo Mac Person
Hệ thống treo Mac person là một loại hệ thống treo với nhiều ưu điểm, bằng việc cải tiến nhược điểm lắp ráp của hệ thống treo cũ khi giảm số điểm gắn với khung xe từ 4 điểm ( 2 thanh đòn hình tam giác nằm song song với nhau, liên kết qua thanh nối) xuống còn 2 điểm với ống nhún là phần dẫn hướng của hệ thống chỉ còn một thanh đòn ngang dưới gắn với trục bánh xe, nó tạo ra sự đơn giản hóa của hệ thống treo đó là: Chỉ có thanh đỡ dưới, trụ chống mâm bánh, giảm chấn, lò xo ,vì vậy giá thành sản xuất rẻ, khoang động cơ của loại xe dẫn động cầu trước được giảm nhẹ và giải phóng không gian động cơ
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống treo Mac person
Hệ thống treo Mac person phát triển mạnh khi kết cấu khung xe liên khối ngày càng được sử dụng rộng hơn.Giảm xóc kiểu mới bỏ thanh đòn thay bằng lò xo cùng ống nhún, gắn với khung xe qua đệm cao su Thay cho thanh ống ngang, người ta quay lại sử dụng thanh đòn hình tam giác có hai điểm tỳ, lò xo được đặt lệch đi so với ống nhún và nghiêng vào phía trong, còn những cao su giảm chấn ở khớp tiếp xúc khung được giữ nguyên.Những thay đổi này làm thay đổi đáng kể ma sát và độ mài mòn trong ống
Ngày nay hệ thống treo Mac person không chỉ được sử dụng ở phía trước mà còn sử dụng treo độc lập, đa liên kết ở phía sau với nhiều thanh liên kết điểm khác biệt là bánh sau không dẫn động nên góc đặt ống nhún thẳng đứng chứ không chụm như giảm xóc trước và thanh chống ngang được gia cố chịu lực
*Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson:
Trong hệ thống treo nói chung, và hệ treo của cầu dẫn hướng nói riêng các góc đặt bánh xe có một ý nghĩa vô cùng quan trọng.Chúng phải đảm bảo cho việc điều khiển nhẹ nhành, chính xác, không gây lực cản lớn cũng như làm mòn lốp quá nhanh
Trong quá trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theo phương thẳng đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêng ngang, độ chum trước của bánh xe và khoảng cách giữa hai vết bánh xe, đồng thời chúng cũng làm thay đổi góc nghiêng dọc và nghiêng ngang của trụ xoay dẫn hướng Các quan hệ giữa các thông số đó phụ thuộc vào sự chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng đó là mối quan hệ động học của hệ treo
Trên hình vẽ biểu diễn mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson:
Hình 2.2 : Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson a Sự thay đổi góc nghiêng ngang của bánh xe và trụ xoay dẫn hướng b Sự thay đổi góc nghiêng dọc của trụ, xoay dẫn hướng c Sự thay đổi độ chụm trước của bánh xe
Các bộ phận chính của hệ thống treo xe con
Hệ thống treo xe con gồm các bộ phận chính sau đây :
+ Bộ phận đàn hồi : là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và khung xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (60-80 lần/ph) Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng
Trên xe con bộ phận đàn hồi thường gặp là loại :
- Lò xo côn hoặc lò xo xếp
Hiện nay bộ phận đàn hồi được làm có xu hướng “mềm mại” hơn nhằm tạo điều kiện cho bánh xe lăn “êm” hơn trên mặt đường
Hiện nay người ta dùng các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi độ cứng trong một giới hạn rộng Khi xe chạy ít tải, độ cứng cần thiết có giá trị nhỏ, khi tăng tải thì độ cứng cần phải có giá trị lớn Chính vì vậy mà cần phải có thêm các bộ phận
40 đàn hồi phụ như : Nhíp phụ,vấu tỳ bằng cao su biến dạng, đặc biệt là các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi tự động độ cứng theo tải trọng kết hợp với các bộ phận thay đổi chiều cao trọng tâm của xe
+ Bộ phận dẫn hướng : Cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt chức năng này Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo Trong mối quan hệ động học các thông số chính được xem xét là : sự dịch chuyển (chuyển vị) của các bánh xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng (z).Mối quan hệ động lực học được biểu thị qua khả năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau
+ Bộ phận giảm chấn : Đây là bộ phận hấp thụ năng lượng dao động cơ học giữa bánh xe và thân xe Bộ phận giảm chấn có ảnh hưởng tới biên độ dao động Trên các xe hiện đại chỉ dùng loại giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả và nén Trong hành trình trả (bánh xe đi xa khung và vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung
+ Thanh ổn định : Trên xe con thanh ổn định hầu như đều có Trong trường hợp xe chạy trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường Thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U Các đầu chữ U nối với bánh xe còn thân nối với vỏ nhờ các ổ đỡ cao su
+ Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình : Trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe + Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe :
Hệ thống treo đảm nhận mối liên kết giữa bánh xe và thùng vỏ, do vậy trên hệ thống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe Các cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe lại có cách bố trí khác nhau, các loại khác nhau.
Kết cấu các chi tiết trong hệ thống treo
- Các lò xo được làm bằng thép lò xo đặc biệt.Khi đặt tải trọng lên một lò xo, toàn bộ thanh thép bị xoắn khi lò xo co lại.Nhờ vậy năng lượng của ngoại lực được tích lại, và chấn động được giảm bớt
- Đặc tính của lò xo
+ Tỷ lệ hấp thu năng lượng tính cho một đơn vị khối lượng cao hơn so với loại lò xo lá(nhíp)
+ Có thể chế tạo các lò xo mềm
+ Vì không có ma sát giữa các lá như ở nhíp nên cũng không có khả năng tự khống chế dao động, vì vậy phải sử dụng thêm bộ phận giảm chấn
+ Vì không chịu được lực theo phương ngang nên cần phải có các cơ cấu liên kết để đỡ trục bánh xe (đòn treo,thanh giằng ngang…)
- Lò xo phi tuyến tính
+ Nếu lò xo trụ được làm từ một thanh thép có đường kính đồng đều thì toàn bộ lò xo sẽ co lại đồng đều, tỷ lệ với tải trọng.Nghĩa là,nếu sử dụng lò xo mềm thì nó không chịu được tải trọng nặng, còn nếu sử dụng lò xo cứng thì xe chạy không êm với tải trọng nhỏ Tuy nhiên, nếu sử dụng một thanh thép có đường kính thay đổi thì hai đầu của lò xo sẽ có độ cứng thấp hơn phần giữa.Nhờ thế, khi có tải trọng nhỏ thì hai đầu lò xo sẽ co lại và hấp thu chuyển động.Mặt khác, phần giữa của lò xo lại đủ độ cứng để chịu được tải trọng nặng
Hình 2.3: Kết cấu chung lò xo
+ Các lò xo có bước không đều, lò xo hình nón… cũng có tác dụng như vậy
* Ưu nhược điểm của một số loại lò xo thường dùng trên xe ôtô du lịch
- Chiếm ít không gian của xe
- Không chịu ảnh hưởng do ma sát nên không phải chăm sóc
- Lò xo xoắc ốc không có khả năng dẫn hướng
- ít có khả năng dập tắt dao động
Hình 2.4 Một số dạng lò so đặc biệt + Lò xo trụ :
- Dùng ở xe du lịch có hệ thống treo độc lập, lò xo trụ có nhiệm vụ là bộ phận đàn hồi Lò xo trụ được chế tạo từ thép có tiết diện vuông hoặc tròn
- Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp
- Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có ma sát như nhíp
- Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn
- Do lò xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn bộ phận dẫn hướng và giảm chấn do các bộ phận khác đảm nhận nên hệ thống treo với lò xo trụ có kết cấu phức tạp hơn vì còn phải làm thêm hệ thống đòn dẫn hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực đẩy
- Khi xe bị xóc do mặt đường gồ ghề các lò xo của hệ thống treo sẽ hấp thụ các chấn động đó.Tuy nhiên, vì lò xo có đặc tính tiếp tục dao động, và vì phải sau một thời gian dài thì dao động này mới tắt nên xe chạy không êm.Nhiệm vụ của bộ giảm chấn là hấp thu dao động này.Bộ giảm chấn không những cải thiện độ chạy êm của xe mà còn giúp cho lốp xe bám đường tốt hơn và điều khiển xe ổn định hơn
Hình 2.5: Giảm chấn trên ôtô
Trong các xe ôtô , các bộ giảm chấn kiểu ống lồng được sử dụng một loại dầu đặc biệt làm môi chất làm việc, được gọi là dầu giảm chấn.Trong kiểu giảm chấn này, lực làm tắt dao động là sức cản thuỷ lực phát sinh do dầu bị piston ép chảy qua một lỗ nhỏ.Nếu lực giảm chấn càng lớn thì dao động của than xe càng được dập tắt nhanh, nhưng chấn động do hiệu ứng làm tắt gây ra lại lớn hơn.Lực giảm chấn còn thay đổi theo tốc độ của piston Có hiều kiểu bộ giảm chấn khác nhau, tuỳ theo tính chất thay đổi của lực giảm chấn:
+ Kiểu lực giảm chấn tỷ lệ thuận với tốc độ piston
+ Kiểu có hai mức lực giảm chấn, tuỳ theo tốc độ của piston
+ Kiểu lực giảm chấn thay đổi theo phương thức chạy xe
Hệ thống treo có hai kiểu lực giảm chấn đầu được sử dụng trong hầu hết các kiểu xe.Hệ thống treo kiểu 3 được sử dụng trong xe có ESM(Hệ thống treo điều biến điện tử)
2.5.2.2 Các kiểu bộ giảm chấn
Bộ giảm chấn được phân loại như sau:
- Phân loại theo vận hành:
- Phân loại theo cấu tạo:
-Phân loại theo môi chất làm việc:
Các bộ giảm chấn sử dụng trong các kiểu xe hiện nay có cấu tạo ống đơn và ống kép, và là kiểu đa tác dụng.Gần đây nhất, các bộ giảm chấn nạp khí thuộc các kiểu nói trên đã được đưa vào sử dụng a.Cấu tạo, ưu nhược điểm của giảm chấn một lớp vỏ
1 Van một chiều (Van trả)
7 Van một chiều (Van nén)
+ Ưu nhược điểm của giảm chấn một lớp vỏ
- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ
- Dễ thoát nhiệt ra môi trường xung quanh
Hình 2.6 : Giảm chấn một lớp vỏ
- Hay bị sủi bọt không khí trong dầu b.Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của giảm chấn hai lớp vỏ
2- Lỗ dầu bôi trơn trục
3- Phớt che lực và làm kín
Hình 2.7: Giảm chấn hai lớp vỏ
Trong giảm chấn , piston di chuyển trong xy lanh,chia không gian trong thành buồng A và B ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù.Bao ngoài vỏ trong là một lớp vỏ ngoài , không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng và liên hệ với B qua các cụm van một chiều (III,IV)
Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa, không gian còn lại chứa không khí có áp suất khí quyển
+ Ưu nhược điểm của giảm chấn hai lớp vỏ
- Làm việc êm dịu, nhanh chóng dập tắt dao động
- Thích hợp với nhiều loại xe
- Đối với loại xe có tải trọng lớn yêu cầu trục giảm chấn có đường kính lớn, vì vậy cần có buồng bù lớn, vì vậy sự thay đổi áp suất làm việc của giảm chấn ở khoảng rộng Do vậy trong quá trình làm việc thường gặp phải hiện tượng sủi bọt không khí trong dầu làm giảm hiệu quả rập tắt dao động của giảm chấn Mặt khác khả năng thoát nhiệt ra môi trường từ vỏ trong qua chất lỏng ( hoặc không khí ) tới lớp vỏ ngoài chậm ở vùng lạnh (Bắc Âu ) loại giảm trấn này còn gặp hiện tượng bị bó cứng khi để xe đứng yên qua đêm lạnh, các van tiết lưu bị bó kẹt ( ở các chuyển dịch đầu của các bánh xe )
HỆ THỐNG LÁI
Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thông lái xe
+ Chức năng: có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền cho trục lái
+ Cấu tạo: vành tay lái có dạng hình tròn, có nan hoa được bố trí xung quanh vành trong của vành tay lái Bán kính ngoài của vành tay lái là 190 mm
Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điều khiển còi, túi khí an toàn
Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nylon phủ neoprene, được xếp lại và đặt trong phần giữa của vành tay lái Khi xe đâm thẳng vào một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnh khắc để hình thành một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái.Túi khí an toàn chỉ được sử dụng một lần Sau khi hoạt động túi khí phải được thay mới
Hình 4-1 Kết cấu vành tay lái
1-Vành trong bằng thép,2-vành ngoài bằng nhựa
Mặc dù ngày nay hệ thống lái được trang bị trợ lực lái nhưng vành tay lái cần phải đủ vững chắc để truyền mô men đủ lớn khi bộ trợ lực bị hỏng Ngoài ra vành tay lái phải đảm bảo tính thẩm mỹ
Trục lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền momen lái từ vô lăng đến cơ cấu lái Một trục lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái và các bộ phận bao che trục lái Trục lái trên xe thiết kế có cấu tạo phức tạp hơn nó cho phép thay đổi độ nghiêng của vành tay lái hoặc cho phép trụ lái chùm ngắn lại khi người lái va đập trong trường hợp xảy ra tai nạn để hạn chế tác hại đối với người lái Ngoài ra trụ lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ôtô như : cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điều khiển hộp số, hệ thống dây điện và các đầu nối điện,
Trục các đăng là bộ phận nối chuyển tiếp giữa trục lái và cơ cấu lái Trên trục các đăng có khớp nối chữ thập Khớp chữ thập cho phép có độ lệch giữa trục lái và trục vít của cơ cấu lái khi hai trục này không đồng trục với nhau
Hình 4-2 Kết cấu trục lái
1- Đầu trục nối với vô lăng; 2- Vòng chặn; 3- Ổ bi; 4- Trục trượt; 5- Ống trượt trục; 6- Tấm hãm; 7- Vòng bi; 8- Trục chính; 9- Giá đỡ trên trục; 10- Khớp các đăng; 11- Trục các đăng; 12- Vòng chặn; 13- Bu lông hãm; 14- Cần khoá
Các bộ phận của hộp cơ cấu lái gồm : van điều khiển và xi lanh trợ lực lái, van điều khiển là loại van quay
Van điều khiển trong cơ cấu lái quyết định đưa dầu từ bơm trợ lực đi đến buồng nào của xilanh trợ lực Trục van điều khiển và trục vít được nối với nhau bằng một thanh xoắn, chúng được cố định bằng một chốt làm cho chúng luôn quay cùng nhau
Nguyên lý hoạt động của hộp cơ cấu lái như sau : piston trong xilanh trợ lực được đặt trên thanh răng, thanh răng dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái theo các đường ống dẫn đến piston tác động lên làm piston dịch chuyển theo
Cơ cấu lái kiểu thanh răng-bánh răng có các ưu điểm sau :
+ Cơ cấu lái đơn giản, kết cấu gọn
+ Làm việc tin cậy, độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp
+ Sức cản trượt, cản lăn nhỏ, khả năng truyền mômen tốt nên tay lái nhẹ
Hình 4-3 Kết cấu van phân phối
1- Chốt cố định thanh xoắn và trục van điều khiển; 2- Thanh xoắn; 3- Van điều khiển; 4- Vòng bít; 5- Ổ bi đũa; 6-Vòng chắn dầu; 7-Then hoa; 8-Ổ bi đũa; 9-Vỏ cơ cấu lái; 10- Ổ bi kim; 11- Chốt; 12-Con lăn; 13,14-Chốt; 15-Van xoay; 16-Vỏ van xoay; 17- Then hoa; 18- Đường dầu từ bơm tới; 19- Đường dầu hồi về bình chứa; 20- Đường dầu đến khoang bên trái xy lanh ; 21- Đường dầu đến khoang bên phải xy lanh
3.2.3 Nguyên lý làm việc của bánh răng – thanh răng
Cơ cấu bánh răng – thanh răng có nhiệm vụ xoay các van điều khiển để điều khiển dòng dầu thủy lực từ bơm vào 2 phía của piston thanh răng Các piston thanh răng sẽ chuyển đổi áp lực dầu thành chuyển động tịnh tiến để dịch chuyển thanh răng sang phải hoặc trái Chuyển động này thông qua các thanh rô tuyn và rô tuyn tới khuỷu lái rồi làm quay các bánh xe dẫn hướng
Hình 4-4 Kết cấu thanh răng
1- Thanh răng; 2- Lỗ ren; 3- Piston; 4- Vòng làm kín Khi không có sự hỗ trợ của hệ thống trợ lực lái, cơ cấu bánh răng – thanh răng sẽ được điều khiển bằng tay nhưng với lực nặng hơn Chuyển động quay từ vô lăng sẽ truyền xuống bánh răng, bánh răng ăn khớp với thanh răng và biến chuyển động quay của bánh răng thành chuyển động tịnh tiến của thanh răng làm thanh răng dịch chuyển sang 2 phía
3.2.4 Nguyên lý làm việc của trợ lực lái a Khi xe đi thẳng
+ Khi xe đi thẳng, vành tay lái ở vị trí trung gian, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4-6 Chất lỏng từ bơm đến chạy qua các thân van trong theo các đường ống dẫn dầu đến 2 buồng I và II, áp suất chất lỏng ở buồng II và buồng I của xylanh lực là như nhau, do đó piston không dịch chuyển Thanh răng giữ nguyên vị trí với xe đi thẳng Trong trường hợp này các va đập truyền từ bánh xe được giảm bớt nhờ chất lỏng ở áp suất cao
Hình 4-5 Van xoay ở vị trí trung gian
1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;
6- Bình chứa b Khi xe quay sang vòng sang trái
+ Khi xe quay vòng sang trái, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4-7 Thân van trong xoay mở đường dầu đi từ bơm theo các đường ống dẫn dầu vào buồng I của xylanh và dầu ở buồng II theo các đường ống dẫn dầu về trong lõi thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch về bên trái đẩy bánh xe quay sang trái, thực hiện quay vòng sang trái
+ Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưng dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng I, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn trả lại, các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa hai buồng I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp
Hình 4-6 Van hoạt động quay trái
1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;
77 c Khi xe quay vòng sang phải
Hình 4-7 Van hoạt động quay phải
1-Xy lanh; 2-Thân van ngoài; 3-Thân van trong; 4-Thanh xoắn; 5-Bơm;
6- Bình chứa + Khi xe quay vòng sang phải, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4-8 Thân van trong xoay mở đường dầu đi từ bơm theo các đường ống dẫn dầu vào buồng II của xylanh và dầu ở buồng I theo các đường ống dẫn dầu về trong lõi thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch về bên trái đẩy bánh xe quay sang phải, thực hiện quay vòng sang phải
THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHANH LÁI TREO CỦA Ô TÔ
Được sự hướng dẫn của quý thầy, chúng em đã hoàn thành mô hình phanh lái treo phục vụ công việc học tập, qua mô hình chúng em hiểu được rõ hơn cấu tạo nguyên lý làm việc của hệ thống phanh lái treo trên ô tô Kết cấu bên trong của từng bộ phận, mối liên hệ động học và kết cấu của phanh lái treo với hệ thống truyền động Ngoài ra còn thấy được mối quan hệ tác động của các hệ thống với nhau