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
Trang 1CHƯƠNG 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 tốc chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định Bảo đảm cho ôtô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận 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 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.
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
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;
Trang 25 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 biến tốc độ bánh sau; 12 Đồng hồ táp lô; 13 Bộ chấp hành phanh; 14 ECU điều khiển trượt; 15 Giắc cắm kết nối dữ liệu; 16 Cảm biến tốc độ bánh trước.
2 Nguyên lý hoạt động
Khi không phanh: lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống.
Khi người lái tác dụng vào bàn đạp, qua thanh đẩy sẽ tác động vào pittông nằm trong xilanh, ép dầu trong xilanh đi đến các đường ống dẫn Chất lỏng với áp suất cao (khoảng 5-8 Mpa) sẽ tác dụng vào các pittông ở xilanh bánh xe và pittông ở cụm má phanh Hai pittông này thắng lực lò xo đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh thực hiện phanh, hay ép sát má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.
Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, lò xo hồi vị sẽ ép dầu 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 suất trong 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 Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh, và tất nhiên là tăng lực tác dụng lên pittông xilanh chính, áp suất trong dẫn động và lực đẩy lên má phanh sẽ tăng lên Do vậy dẫn động phanh thủy lực đảm bảo được sự làm việc đồng thời của cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực đẩy lên guốc phanh hay má phanh ở cơ cấu phanh đĩa.
3 Phân tích ưu điểm, nhược điểma 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.
Trang 3- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.
b Nhược điểm
- Không thể làm tỷ số truyền lớn hơn được vì thế phanh dầu không có cường hóa chỉ dùng cho ô tô có trọng lượng toàng bộ nhỏ, lực tác dụng lên bàn 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 phanh1 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 gió
Tấm ma sát của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát khoảng 12-16 % 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 xilanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ dầu phanh là giảm diện tích
Trang 4tiếp xúc giữa piston với má phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim 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, có kết cấu đơn giản, dễ bố trí Thân của xilanh được chế tạo bằng gang xám, bề mặt 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 trợ lực, một phần trực tiếp đi đến các xilanh bánh xe để tạo lực phanh, một phần theo ống dẫn đến mở van không khí của bộ trợ lực tạo độ chênh áp giữa hai khoang trong bộ trợ lực Chính sự chênh áp đó nó sẽ đẩy màng của bộ trợ lực tác dụng lên piston trong xilanh thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp của người lái Khi đó lực bàn đạp của người lái cộng với lực trợ lực sẽ tác dụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đến xilanh an toàn, rồi theo các đường ống dẫn độc lập đến các xilanh bánh xe trước và sau Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong xilanh bánh xe ép má phanh vào má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.
Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ đàn hồi của vòng làm kín và độ đảo chiều trục của đĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ 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 cơ cấu phanh thấp Tuy nhiên kết cấu như vậy có độ cứng vững không cao Khi các chốt dẫn hướng bị mòn biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu quả phanh giảm và gây rung động.
2 Cơ cấu phanh bánh sau
Cơ cấu phanh bánh sau là cơ cấu phanh loại tang trống kiểu tự tăng cường với cơ cấu tự điều chỉnh khe hở guốc phanh và tang trống Các guốc phanh được đặt trên các chốt lệch tâm Trên guốc phanh có dán các má phanh và
Trang 5được ép vào các píttông trong xilanh bánh xe nhờ lò xo hồi vị guốc Cơ cấu phanh 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
b Nguyên lý hoạt động
Khi người lái xe đạp bàn đạp phanh, thông qua cơ cấu dẫn động, đầu của guốc phanh tì vào xilanh phanh chuyển động gần về phía tang phanh Khi các bề mặt tấm ma sát của guốc phanh sát vào mặt của tang phanh, lực ma sát suất hiện Nếu bánh xe chuyển động thì lực ma sát này sinh ra mô men chống lại chiều chuyển động của bánh xe, như vậy quá trình phanh thực hiện.
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 chuyển động của bánh xe, quá trình phanh không xảy ra.
Trang 6Tang phanh: được đúc bằng gang, dạng tang trống (được gọi là phanh tang trống), bề mặt trong có hệ số ma sát cao và có khả năng thoát nhiệt tốt Tang phanh có lỗ để lồng qua đầu trục và lỗ để bắt với moay ơ bánh xe Trên tang phanh 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 xe tiến 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 chịu các tải trọng phụ phát sinh khi phanh xe.
2.1.3 Dẫn động phanh1 Xylanh phanh chínha Nhiệm vụ
Xilanh phanh phanh chính là một cơ cấu chuyển đổi lực tác động của bàn đạp phanh thành áp suất thủy lực Xilanh chính có hai buồng chứa hai pittông tạo ra áp suất thủy lực trong đường ống phanh của hai hệ thống Sau đó, áp suất thủy lực này tác động lên càng phanh đĩa hoặc các xilanh phanh của phanh tang trống.
b Cấu tạo
+ Xilanh phanh chính là xilanh kép (Tổng phanh), tức là trong xilanh phanh có hai pít tông, tương ứng với chúng là hai khoang chứa dầu riêng biệt.
Hình 2.4 Xilanh phanh chính hai dòng
Trang 71.Cúppen pít tông số 1; 2 Bu lông chặn; 3 Cúppen pít tông số 2; 4 Đường dầu 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 thông qua, 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 cố định 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 để chứa đầu cần đẩy.
+ Cúppen: Làm bằng cao su chịu dầu phanh, dịch chuyển trong xilanh cùng với pittông có tác dụng làm kín khi dầu có áp suất cao ở hành trình nén.
c Hoạt động
Khi đạp bàn đạp phanh, lực đạp truyền qua cần đẩy vào xilanh chính để đẩy pittông trong xilanh này Lực của áp suất thủy lực bên trong xilanh chính được
truyền qua các đường ống dầu phanh đến từng xilanh phanh
Các chế độ vận hành:
Khi không tác động vào phanh: các cúppen của pittông số 1 và số 2 được đặt giữa cửa vào (10) và cửa bù (9) tạo ra một đường đi giữa xilanh chính và bình chứa Pittông số 2 được lò xo hồi vị số 5 đẩy sang bên phải, nhưng bu lông chặn (2) không cho nó đi xa hơn.
Hình 2.5 Hoạt động của xilanh phanh khi đạp bàn đạp phanh
Trang 83 Cúppen pittông số 2; 6 pittông số 2; 9 Cửa bù; 11 Pittông số 1 Khi đạp bàn đạp phanh: pít tông số 1 dịch chuyển sang bên trái và cúp pen của 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 cũng đẩy pít tông số 2 nên pít tông số 2 cũng hoạt động giống hệt pít tông số 1 và tác 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 lực của các lò xo phản hồi Tuy nhiên do dầu phanh từ các xilanh phanh không chảy về ngay, áp suất thuỷ lực bên trong xilanh chính tạm thời giảm xuống (độ chân 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 xi lanh 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 ở bên trong xilanh do nhiệt độ thay đổi Điều này tránh cho áp suất thuỷ lực tăng lên khi không sử dụng các phanh.
2 Bộ chia
Trang 9Bộ 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 của bánh xe trước hoặc bánh xe sau bị hư hỏng, tức là để ngắt (cắt) dòng khi bộ phận 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 - Ðường dầu 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 dẫn động dầu riêng biệt đến hệ thống phanh trước và sau Khi một trong hai dòng dẫn 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 khônga Nhiệm vụ
Xilanh phanh phanh chính là một cơ cấu chuyển đổi lực tác động của bàn đạp phanh thành áp suất thủy lực Xilanh chính có hai buồng chứa hai pittông tạo ra áp suất thủy lực trong đường ống phanh của hai hệ thống Sau đó, áp suất thủy lực này tác động lên càng phanh đĩa hoặc các xilanh phanh của phanh tang trống.
Trang 10b 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 một chiều (2) Van một chiều (2) được thiết kế chỉ cho không khí đi từ trợ lực vào động cơ chứ không thể đi ngược lại được Vì vậy nó đảm bảo độ chân không lớn nhất sinh ra trong bộ trợ lực phanh nhờ động cơ Trợ lực phanh được chia bởi màng (4) thành hai phần, buồng áp suất không đổi (3) và buồng áp suất thay đổi (11) Vòng trong của màng (4) Được gắn lên thân van (7) cùng với pittông 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 tiết chuyển 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:
Trang 11Hình 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 chân không 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 điều khiển (19) Nó làm cho van khí (21) tiếp xúc với van điều khiển (18) Vì vậy không khí bên ngoài sau khi đi qua lọc khí (9) bị chặn lại không vào được buồng áp suất thay đổi (11) Lúc này, van chân không (17) của thân van (7) bị tách 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 chân không trong buồng áp suất thay đổi (11) Kết quả là pittông bị đẩy sang phải bởi lò xo màng.
- Khi đạp phanh:
Khi đạp bàn đạp phanh, cần điều khiển van đẩy van không khí làm nó dịch chuyển sang bên trái Lò xo van điều chỉnh cũng đẩy van không khí dịch chuyển sang bên trái cho đến khi nó tiếp xúc với van chân không Chuyển động này bịt kín lối thông giữa lỗ A và lỗ B Khi van không khí tiếp tục dịch chuyển sang bên trái, nó càng rời xa van điều chỉnh, làm cho không khí bên
Trang 12ngoài 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 biến đổi 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 khí ngừng dịch chuyển nhưng pittông vẫn tiếp tục di chuyển sang bên trái do độ chênh áp suất Lò xo van điều khiển làm cho van này vẫn tiếp xúc với van chân không, nhưng nó dịch chuyển theo pittông Vì van điều khiển dịch chuyển sang bên trái và tiếp xúc với van không khí, không khí bên ngoài bị
Trang 13chặn không vào được buồng áp suất biến đổi, nên áp suát trong buồng áp suất biến đổi vẫn ổn định Do đó, có một độ chênh áp suất không thay đổi giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất biến đổi Vì vậy, pittông ngừng dịch 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 hoàn toàn ra khỏi van điều khiển, buồng áp suất thay đổi được nạp đầy không khí từ bên ngoài, và độ chênh áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi là lớn nhất Điều này tạo ra tác dụng cường hoá lớn nhất lên pittông Sau đó dù có thêm lực tác động lên bàn đạp phanh, tác dụng cường hoá lên pittông vẫn giữ nguyên, và lực bổ sung chỉ tác động lên cần đẩy bộ trợ 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, sẽ không có sự chênh lệch áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi (vì cả hai sẽ được nạp đầy không khí từ bên ngoài) Khi bộ trợ lực 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 đẩy van không khí, đĩa phản hồi và cần đẩy bộ trợ lực Điều này làm cho pittông