ĐỒ ÁN HỆ THỐNG PHANH XE FORD ESCAPE PHẦN I

Hệ thống phanh Ford Escape gồm có phanh chân (phanh chính) và phanh tay (phanh dừng). Phanh chính và phanh dừng có cơ cấu phanh và truyền động phanh hoàn toàn riêng rẽ. Phanh chính dùng chuyển động thủy lực có trợ lực chân không, và có lắp thêm van điều chỉnh lực phanh ở cầu sau. Phanh dừng kiểu tang trống lắp ở bánh sau và dùng dẫn động bằng cơ khí

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH

XE FORE ESCAPE

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốcchuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định Bảo đảmcho ôtô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suấtvận chuyển Hệ thống phanh Ford Escape gồm có phanh chân (phanh chính)

và phanh tay (phanh dừng) Phanh chính và phanh dừng có cơ cấu phanh vàtruyền động phanh hoàn toàn riêng rẽ Phanh chính dùng chuyển động thủylực có trợ lực chân không, và có lắp thêm van điều chỉnh lực phanh ở cầu sau.Phanh dừng kiểu tang trống lắp ở bánh sau và dùng dẫn động bằng cơ khí

2.1 Đặc điểm kết cấu hệ thống phanh trên xe Ford Escape

2.1.1 Nguyên lý hoạt động

1 Sơ đồ nguyên lý

DLC3

Hình 2.1 Hệ thống phanh thủy lực hai dòng

1 Cụm má phanh; 2 Đĩa phanh; 3 Đường ống dẫn dầu; 4 Xilanh phanh chính;

5 Công tắc báo mức dầu phanh; 6 Bầu trợ lực chân không; 7 Công tắc đèn phanh;

8 Bàn đạp phanh; 9 Guốc phanh; 10 Xilanh phanh bánh sau; 11 Cảm biếntốc độ bánh sau; 12 Đồng hồ táp lô; 13 Bộ chấp hành phanh; 14 ECU điềukhiển trượt; 15 Giắc cắm kết nối dữ liệu; 16 Cảm biến tốc độ bánh trước

Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, lò xo hồi vị sẽ épdầu từ xilanh bánh xe, và xilanh phanh đĩa về xilanh chính

Sự làm việc của dẫn động thủy lực dựa trên quy luật thủy tĩnh Áp suấttrong sơ đồ dẫn động được truyền đến các xilanh phanh bánh xe là như nhau,khi đó lực đẩy lên guốc phanh sẽ phụ thuộc vào pittông xilanh công tác Khităng lực tác dụng lên bàn đạp phanh, và tất nhiên là tăng lực tác dụng lênpittông xilanh chính, áp suất trong dẫn động và lực đẩy lên má phanh sẽtăng lên Do vậy dẫn động phanh thủy lực đảm bảo được sự làm việc đồngthời của cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp vàlực đẩy lên guốc phanh hay má phanh ở cơ cấu phanh đĩa

3 Phân tích ưu điểm, nhược điểm

a Ưu điểm

- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe

hoặc giữa các má theo yêu cầu

- Hiệu suất cao

- Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản

- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơcấu phanh.

b Nhược điểm

- Không thể làm tỷ số truyền lớn hơn được vì thế phanh dầu không cócường hóa chỉ dùng cho ô tô có trọng lượng toàng bộ nhỏ, lực tác dụng lênbàn đạp lớn

- Khi có chỗ nào bị hư hỏng thì cả hệ thống phanh đều không làm việc được

- Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

2.1.2 Cơ cấu phanh

1 Cơ cấu phanh trước

Hình 2.2 Cơ cấu phanh trước

1 Đĩa phanh; 2 Chốt dẫn hướng ; 3 Xilanh; 4 Pittong; 5 Bu lông xả khí

6 Vòng làm kín; 7 Chụp bụi; 8 Má kẹp; 9 Má phanh; 10 Rãnh thông gióTấm ma sát của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát khoảng12-16 % diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi

Xilanh thuỷ lực: Được đúc bằng hơp kim nhôm Để tăng tính chống mòn

và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xilanh được mạ một lớp crôm Khi xilanhđược chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầuphanh Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ dầu phanh là giảm diện tích

tiếp xúc giữa piston với má phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phikim Các thân má phanh chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá.

Cơ cấu ép bằng xilanh thủy lực còn gọi là xilanh con hay xilanh bánh xe, cókết cấu đơn giản, dễ bố trí Thân của xilanh được chế tạo bằng gang xám, bềmặt làm việc được mài bóng Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm

b Nguyên lý làm việc

Khi phanh người lái đạp bàn đạp, dầu được đẩy từ xilanh chính đến bộ trợlực, một phần trực tiếp đi đến các xilanh bánh xe để tạo lực phanh, một phầntheo ống dẫn đến mở van không khí của bộ trợ lực tạo độ chênh áp giữa haikhoang trong bộ trợ lực Chính sự chênh áp đó nó sẽ đẩy màng của bộ trợ lựctác dụng lên piston trong xilanh thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạpcủa người lái Khi đó lực bàn đạp của người lái cộng với lực trợ lực sẽ tácdụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đến xilanh an toàn, rồi theocác đường ống dẫn độc lập đến các xilanh bánh xe trước và sau Dầu có áp lựccao sẽ tác dụng lên piston trong xilanh bánh xe ép má phanh vào má phanhvào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ đàn hồi của vònglàm kín và độ đảo chiều trục của đĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn đượcgiữ cách mặt đĩa một khe hở nhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở

c Ưu, nhược điểm

Với kết cấu như vậy thì điều kiện làm mát tốt hơn, nhiệt độ làm việc của cơcấu phanh thấp Tuy nhiên kết cấu như vậy có độ cứng vững không cao Khicác chốt dẫn hướng bị mòn biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mònkhông đều, hiệu quả phanh giảm và gây rung động

2 Cơ cấu phanh bánh sau

Cơ cấu phanh bánh sau là cơ cấu phanh loại tang trống kiểu tự tăng cườngvới cơ cấu tự điều chỉnh khe hở guốc phanh và tang trống Các guốc phanhđược đặt trên các chốt lệch tâm Trên guốc phanh có dán các má phanh và

được ép vào các píttông trong xilanh bánh xe nhờ lò xo hồi vị guốc Cơ cấuphanh sử dụng loại một xilanh con có hai píttông.

a Cấu tạo

Hình 2.3 Cơ cấu phanh bánh sau

1 Xilanh bánh xe; 2 Guốc phanh; 3 Má phanh trống;

4 Lò xo phản hồi; 5 Pittông; 6 Cúppen Pittông

Khi người lái xe nhả bàn đạp phanh, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, các

bề mặt ma sát của guốc phanh được tách ra khỏi bề mặt của tang phanh, giữa

má phanh và tang phanh không có lực lực ma sát do vậy không cản trở chuyểnđộng của bánh xe, quá trình phanh không xảy ra

Tang phanh: được đúc bằng gang, dạng tang trống (được gọi là phanh tangtrống), bề mặt trong có hệ số ma sát cao và có khả năng thoát nhiệt tốt Tangphanh có lỗ để lồng qua đầu trục và lỗ để bắt với moay ơ bánh xe Trên tangphanh có các gờ để tăng độ cứng vững và khả năng thoát nhiệt.

c Ưu nhược điểm

Ưu điểm: Hiệu quả phanh của cơ cấu phanh tạo ra sẽ là như nhau khi xetiến và xe lùi,cơ cấu phanh này là đảm bảo các má phanh mòn đều

Nhược điểm: Đây là cơ cấu phanh không cân bằng do các ổ bánh xe sẽ chịucác tải trọng phụ phát sinh khi phanh xe

1.Cúppen pít tông số 1; 2 Bu lông chặn; 3 Cúppen pít tông số 2; 4 Đườngdầu đến phía trước; 5 Lò xo hồi số2; 6 Pít tông số 2; 7 Đường dầu đến phía

sau; 8 Lò xo hồi số 1; 9 Cửa bù; 10 Cửa vào; 11 Pít tông số 1

+ Thân xilanh được đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ bù, lỗ thôngqua, đồng thời đây cũng là chi tiết để gá đặt các chi tiết khác

+ Mỗi buồng của xilanh chính có một pít tông và mỗi pít tông có một lò xo hồi

vị riêng Pít tông được chế tạo bằng nhôm đúc, phía đầu làm việc có gờ cốđịnh gioăng làm kín, trên mỗi pít tông có khoan lỗ và có khoang chứa dầu để

bù dầu trong hành trình trả Phía đuôi của pít tông khoang thứ nhất có hốc đểchứa đầu cần đẩy

+ Cúppen: Làm bằng cao su chịu dầu phanh, dịch chuyển trong xilanh cùngvới pittông có tác dụng làm kín khi dầu có áp suất cao ở hành trình nén

Hình 2.5 Hoạt động của xilanh phanh khi đạp bàn đạp phanh

3 Cúppen pittông số 2; 6 pittông số 2; 9 Cửa bù; 11 Pittông số 1Khi đạp bàn đạp phanh: pít tông số 1 dịch chuyển sang bên trái và cúp pencủa pít tông này bịt kín cửa bù để chặn đường đi giữa xilanh này và bình chứa.Khi pít tông bị đẩy thêm, nó làm tăng áp suất thủy lực bên trong xilanh chính.

Áp suất này tác động vào các xilanh phanh phía sau Vì áp suất này cũngđẩy pít tông số 2 nên pít tông số 2 cũng hoạt động giống hệt pít tông số 1 vàtác động vào các xilanh phanh của bánh trước

Khi nhả bàn đạp phanh

Các pittông bị đẩy trở về vị trí ban đầu của chúng do áp suất thuỷ lực và lựccủa các lò xo phản hồi Tuy nhiên do dầu phanh từ các xilanh phanh khôngchảy về ngay, áp suất thuỷ lực bên trong xilanh chính tạm thời giảm xuống (độchân không phát triển)

Hình 2.6 Hoạt động của xilanh phanh khi nhả bàn đạp phanh

3 Cúppen pittông số 2; 9 Cửa bù; 10 Cửa vào; 12 Các lỗ ở đỉnh pittông

Do đó, dầu phanh ở bên trong bình chứa chảy và xilanh chính qua cửa vào,

và nhiều lỗ ở đỉnh pittông và quanh chu vi của cúppen pittông Sau khi pittông

đã trở về vị trí ban đầu của nó, dầu phanh dần dần chảy từ xilanh phanh về xilanh chính rồi chảy và bình chứa qua các cửa bù

Cửa bù này còn khử các thay đổi về thể tích của dầu phanh có thể xảy ra ởbên trong xilanh do nhiệt độ thay đổi Điều này tránh cho áp suất thuỷ lực tănglên khi không sử dụng các phanh

2 Bộ chia

Bộ chia của cơ cấu dẫn động phanh là một bộ phận dùng để phân dẫn động

ra hai dòng độc lập, nhằm tăng tính an toàn trong trường hợp các phần tử củabánh xe trước hoặc bánh xe sau bị hư hỏng, tức là để ngắt (cắt) dòng khi bộphận của cơ cấu dẫn động của dòng đó bị hư hỏng

Hình 2.7 Bộ chia

1 Ðầu bít thân xilanh; 2 Miếng đệm mặt bích; 3 xilanh

4 Lò xo; 5 Piston; 6 Vít xả khí; 7 Vít đóng đường dầu A - Ðườngdầu nối với các xilanh bánh xe B - Ðường dầu vào từ bộ trợ lực

Dầu từ bộ trợ lực vào bộ chia theo cửa B Trong bộ chia có hai dòng dẫnđộng dầu riêng biệt đến hệ thống phanh trước và sau Khi một trong hai dòngdẫn động có sự cố thì áp suất dầu trong bộ chia sẽ thắng lực lò xo 4 đẩy piston

5 đến đóng dòng dẫn đó lại nhưng vẫn cung cấp dầu đến dòng dẫn động còn lại

3 Bộ trợ lực chân không

a Nhiệm vụ

Xilanh phanh phanh chính là một cơ cấu chuyển đổi lực tác động của bànđạp phanh thành áp suất thủy lực Xilanh chính có hai buồng chứa hai pittôngtạo ra áp suất thủy lực trong đường ống phanh của hai hệ thống Sau đó, ápsuất thủy lực này tác động lên càng phanh đĩa hoặc các xilanh phanh củaphanh tang trống

b Cấu tạo

Hình 2.8 Bộ trợ lực chân không

1 Chân không; 2 Van một chiều; 3 Buồng áp suất không đổi; 4 Màng; 5.Pittông trợ lực; 6 Đĩa phản lực; 7 Thân van không khí; 8 Cần điều khiển van;

9 Lọc khí; 10 Phớt thân van; 11 Buồng áp suất thay đổi; 12 Lò xo màng;

13 Thân trợ lực; 14 Cần đẩy; 15 Phớt thân trợ lực; 16 Xilanh chính.

c Hoạt động :

Bên trong bộ trợ lực phanh được nối với đường ống góp nạp qua van mộtchiều (2) Van một chiều (2) được thiết kế chỉ cho không khí đi từ trợ lực vàođộng cơ chứ không thể đi ngược lại được Vì vậy nó đảm bảo độ chân khônglớn nhất sinh ra trong bộ trợ lực phanh nhờ động cơ Trợ lực phanh được chiabởi màng (4) thành hai phần, buồng áp suất không đổi (3) và buồng áp suấtthay đổi (11) Vòng trong của màng (4) Được gắn lên thân van (7) cùng vớipittông trợ lực (5) Pittông trợ lực (5) và thân van (7) được lò xo màng (12)đẩy sang phải Cần điều khiển van được nối với bàn đạp phanh Các chi tiếtchuyển động tương đối (thân trợ lực và thân van, thân trợ lực và cần đẩy)được lắp các phớt bao kín để đảm bảo độ chân không bên trong trợ lực

Khi không tác động phanh:

Hình 2.9 Hoạt động của bộ trợ lực khi không tác động phanh

1 Chân không; 2 Van một chiều; 3 Buồng áp suất không đổi; 5.Pittông

7 Van chân không; 8 Cần điều khiển van; 9 Lọc khí; 17 Van chânkhông mở; 18 Van điều khiển; 19.Lò xo van điều khiển; 20.Lò xo hồi

vị van khí; 21.Van khí; A- cửa A; B- Cửa B

Van khí (21) được nối với cần điều khiển van (8) và bị kéo sang phải do lò

xo hồi van khí (20) Van điều khiển (18) bị đẩy sang trái bởi lò xo van điềukhiển (19) Nó làm cho van khí (21) tiếp xúc với van điều khiển (18) Vì vậykhông khí bên ngoài sau khi đi qua lọc khí (9) bị chặn lại không vào đượcbuồng áp suất thay đổi (11) Lúc này, van chân không (17) của thân van (7) bịtách ra khỏi van điều khiển (18) làm thông giữa cửa A và cửa B Do đó luôn

có độ chân không trong buồng áp suất không đổi (3), nên cũng có độ chânkhông trong buồng áp suất thay đổi (11) Kết quả là pittông bị đẩy sang phảibởi lò xo màng

- Khi đạp phanh:

Khi đạp bàn đạp phanh, cần điều khiển van đẩy van không khí làm nó dịchchuyển sang bên trái Lò xo van điều chỉnh cũng đẩy van không khí dịchchuyển sang bên trái cho đến khi nó tiếp xúc với van chân không Chuyểnđộng này bịt kín lối thông giữa lỗ A và lỗ B Khi van không khí tiếp tục dịchchuyển sang bên trái, nó càng rời xa van điều chỉnh, làm cho không khí bên

ngoài lọt vào buồng áp suất biến đổi qua lỗ B (sau khi qua lới lọc không khí).

Hình 2.10 Hoạt động của bộ trợ lực khi tác động phanh

Độ chênh áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất biếnđổi làm cho pittông dịch chuyển về bên trái, làm cho đĩa phản lực đẩy cần đẩy

bộ trợ lực về bên trái và làm tăng lực phanh

-Trạng thái giữ phanh:

Hình 2.11 Hoạt động của bộ trợ lực khi giữ phanh

Nếu đạp bàn đạp phanh nửa chừng, cần điều khiển van và van không khíngừng dịch chuyển nhưng pittông vẫn tiếp tục di chuyển sang bên trái do độchênh áp suất Lò xo van điều khiển làm cho van này vẫn tiếp xúc với vanchân không, nhưng nó dịch chuyển theo pittông Vì van điều khiển dịchchuyển sang bên trái và tiếp xúc với van không khí, không khí bên ngoài bị

chặn không vào được buồng áp suất biến đổi, nên áp suát trong buồng áp suấtbiến đổi vẫn ổn định Do đó, có một độ chênh áp suất không thay đổi giữabuồng áp suất không đổi và buồng áp suất biến đổi Vì vậy, pittông ngừngdịch chuyển và duy trì lực phanh này

-Trợ lực tối đa:

Nếu đạp bàn đạp phanh xuống hết mức, van không khí sẽ dịch chuyển hoàntoàn ra khỏi van điều khiển, buồng áp suất thay đổi được nạp đầy không khí từbên ngoài, và độ chênh áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng ápsuất thay đổi là lớn nhất Điều này tạo ra tác dụng cường hoá lớn nhất lênpittông Sau đó dù có thêm lực tác động lên bàn đạp phanh, tác dụng cườnghoá lên pittông vẫn giữ nguyên, và lực bổ sung chỉ tác động lên cần đẩy bộtrợ lực và truyền đến xi lanh chính

Hình 2.12 Hoạt động của bộ trợ lực khi trợ lực tối đa

- Khi không có chân không:

Nếu vì lý do nào đó, chân không không tác động vào bộ trợ lực phanh, sẽkhông có sự chênh lệch áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng ápsuất thay đổi (vì cả hai sẽ được nạp đầy không khí từ bên ngoài) Khi bộ trợlực phanh ở vị trí“off” (ngắt), pittông được lò xo màng ngăn đẩy về bên phải.Tuy nhiên, khi đạp bàn đạp phanh, cần điều khiển van tiến về bên trái và đẩyvan không khí, đĩa phản hồi và cần đẩy bộ trợ lực Điều này làm cho pittông

của xilanh chính tác động lực phanh lên phanh Đồng thời van không khí đẩyvào chốt chặn van lắp trong thân van.

Hình 2.13 Hoạt động của bộ trợ lực khi không có chân không

Do đó, pittông cũng thắng lực của lò xo màng ngăn và dịch chuyển về bêntrái Do đó các phanh vẫn duy trì hoạt động kể cả khi không có chân không tácđộng vào bộ trợ lực phanh Tuy nhiên, vì bộ trợ lực phanh không làm việc,nên sẽ cảm thấy bàn đạp phanh nặng

2.1.4 Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS(Antilock Bracking System)

1 Giới thiệu về cấu tạo và chức năng của ABS

DLC3

Hình 2.14 Sơ đồ hệ thống phanh ABS

1 Cụm má phanh; 2 Đĩa phanh; 3 Đường ống dẫn dầu; 4 Xilanh phanh chính;

5 Công tắc báo mức dầu phanh; 6 Bầu trợ lực chân không; 7 Công tắc đènphanh; 8 Bàn đạp phanh; 9 Guốc phanh; 10 Xilanh phanh bánh sau; 11 Cảm

biên tốc độ bánh sau; 12 Đồng hồ táp lô; 13 Bộ chấp hành phanh; 14 ECU điềukhiển trượt; 15 Giắc cắm kết nối dữ liệu; 16 Cảm biến tốc độ bánh trước.ABS là một hệ thống phanh điều khiển áp suất dầu xilanh phanh của tất cả 4bánh xe khi phanh đột ngột và phanh trên đường trơn trượt , để ngăn cản việc hãm cứng các bánh xe Các thành phần cơ bản của hệ thống ABS:

Cảm biến tốc độ bánh xe:Được đặt tại các bánh xe,thu nhận và gửi các tín hiệ

về tình trạng của bánh xe đến bộ điều khiển trung tâm Ngoài ra còn có một số thiết bị cảm biến khác như: cảm biến gia tốc, cảm biến trọng lực…

Bộ điều khiển trung tâm: Tiếp nhận, xử lý thông tin từ các thiết bị cảm biến

và ra lệnh tăng hoặc giảm áp lực phanh (bộ điều khiển này ngày nay là điện tử)

Bộ điều khiển thuỷ lực: Thực hiện các lệnh do bộ điều khiển trung tâm gởiđến (bộ điều khiển trung tâm thường là thuỷ lực - điện từ)

Đồng hồ táp lô: Đèn báo của ABS khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở ABS hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái Đèn báo hệ thống phanh: khi đèn này sáng lên đồng thời với đèn báo của ABS, nó báo cho người lái biết rằng có trục trặc ở hệ thống ABS và EBD.

2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các bộ phận

a Bộ điều khiển trung tâm ECU(Electronic Control Unit)

Dựa vào tín hiệu của các cảm biến tốc độ, ECU điều khiển trượt cảm nhậntốc độ quay của các bánh xe cũng như tốc độ của xe Trong khi phanh, mặc dùtốc độ quay của các bánh xe giảm xuống, mức giảm tốc sẽ thay đổi tuỳ theo

cả tốc độ của xe trong khi phanh và các tình trạng của mặt đường, như mặtđường nhựa khô, ướt hoặc có nước, …

Nói khác đi, ECU đánh giá mức trượt giữa các bánh xe và mặt đường từ sựthay đổi tốc độ quay của bánh xe trong khi phanh và điều khiển các van điện

từ của bộ chấp hành của phanh theo 3 chế độ: giảm áp suất, giữ áp suất vàtăng áp suất để điều khiển tối ưu tốc độ của các bánh xe

ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ của bánh xe từ 4 cảm biến tốc

độ, và ước tính tốc độ của xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của