Phân tích cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê(ABS) trên ôtô

Họ và tên sinh viên: Lê Quang Tạo Lớp: 43DLOTNgành: Cơ khí động lực ôtô Mã ngành: 18.02.10 Tên đề tài: Phân tích cơ sở lý thuyết đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phan

t¹o cđa hƯ thèng phanh chèng trỵt lª

(Antilock Braking System - ABS)

Néi dung :

1) Tỉng quan vỊ hƯ thèng phanh cđa «t«

2) C¬ së lý thuyÕt cđa hƯ thèng phanh chèng trỵt lª

3) §Ỉc ®iĨm cÊu t¹o cđa ABS

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên : Lê Quang Tạo Lớp: 43DLOT Ngành : Cơ khí động lực Ơtơ Mãngành: 18.2.10

Tên đề tài : Phân tích cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê(ABS) trên ơtơ

–Số trang: 83 Số chương: 3 Số tài liệu tham khảo: 7

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Nha Trang, ngày tháng năm 2005 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

Họ và tên sinh viên: Lê Quang Tạo Lớp: 43DLOT

Ngành: Cơ khí động lực ôtô Mã ngành: 18.02.10 Tên đề tài: Phân tích cơ sở lý thuyết đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê(ABS) trên ôtô

Số trang: 83 Số chương: 3 Số tài liệu tham khảo: 7

Hiện vật: 1 đĩa CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Điểm phản biện……… Nha Trang, ngày tháng năm 2005

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ, tên)

Nha Trang, ngày tháng năm 2005

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

biến Do nhu cầu cấp thiết của người tiêu dùng, nghành công nghiệp ôtô

đã cho ra đời rất nhiều loại ôtô với các tinh năng và công dụng khácnhau Cũng từ những đòi hỏi của người tiêu dùng về vận tốc của ôtô phảilớn và độ an toàn phải cao Nhà sản xuất phải nghiên cứu về hệ thốngphanh nhiều hơn nhằm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng vì vậy hệ thốngphanh chống trượt lê đựơc ra đời là một trong những giải pháp cho vấn

Ở nước ta nghành ôtô đang đà phát triển mạnh nên trên các xe ôtôthì việc trang bị hệ thống phanh chống trượt lê sẽ dần trở thành một tiêuchuẩn bắt buộc trên các xe ôtô

Với mục đính củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, đồngthời làm quen với công tác nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệuquả sử dụng phanh trên ôtô Tôi đã đựơc giao thực hiện luận văn tốtnghiệp với đề tài:

hướng dẫn của thầy PSG-TS Nguyễn Văn Nhận

Đề tài bao gồm những nội dung chính sau:

Chương1: Tổng quan về hệ thống phanh của ôtô.

Chương 3 : Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê của ôtô.

Sau một thời gian thực hiện, với sự cố gắng của bản thân cùng với

sự giúp đỡ chỉ dẫn của thầy PGS-TS Nguyễn Văn Nhận, đến nay đề tàicủa tôi đã được hoàn thành Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do kiếnthức và thời gian còn hạn chế nên khó tránh khỏi những thiếu sót, rấtmong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy và các bạn để luận văn củatôi được hoàn thiện hơn

Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy PSG.TS Nguyễn VănNhận người đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này cùngtoàn thể các thầy trong bộ môn động lực đã giúp đỡ em trong quá trìnhthực hiện

Nha Trang, tháng 11/2005

Sinh viên thực hiện

Lê Quang Tạo

MỤC LỤC

Trang

CỦA ÔTÔ 1

1.2 CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ 4

1.3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔT SÔ PHANH ĐIỂN HÌNH 18

CHƯƠNG2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH TRƯỢT LÊ 24 2.1 ĐỘNG LỰC HỌC QUA TRÌNH PHANH ÔTÔ 24

2.2 PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG LỰC PHANH 28

2.3 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁH GIÁ TÍNH NĂNG PHANH 29

2.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG TRƯỢT LÊ 34 Chương 3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO (ABS) TRÊN ÔTÔ 40

.

3.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG ABS 40

3.2 CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS 41

3.3 VỊ TRÍ CÁC CẢM BIẾN TỐC ĐỘ TRÊN XE Ô-TÔ 45

3.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC HCU 50

3.5 NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CHUNG CÁC HỆ THỐNG CHỐNG HÃM CỨNG TRÊN ÔTÔ 55

3.6 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG ABS 56

3.7 CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ABS 57

3.8 ƯU-KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS 60

KẾT LUẬN 82

Chơng 1

tổng quan về hệ thống phanh ôtô

1.1 chức năng, yêu cầu và phân loại

hệ thống phanh của ôtô

Hệ thống phanh của ôtô có những chức năng sau đây :

 Giảm vận tốc của ôtô đến một trị số xác định hoặc giảm vậntốc đến khi dừng hẳn

 Duy trì vận tốc của ôtô ở một trị số xác định trong trờng hợp xechuyển động xuống dốc

 Đảm bảo ôtô không chuyển động khi đang đứng trên đờng dốchoặc khi không có mặt của ngời lái

Đối với xe bánh xích, hệ thống phanh còn có chức năng phối hợpvới ly hợp chuyển hớng khi quay vòng

Khi ôtô đang chuyển động, nếu ngời lái cắt nguồn động lực đếncác bánh xe chủ động, vận tốc của ôtô sẽ giảm dần và dừng hẳn sau mộtthời gian nhất định do động năng của ôtô tiêu hao dần cho các loại lựccản chuyển động nh lực cản của đờng (F), lực cản của không khí (Fw),

lực ma sát (Fms) trong các bộ phận chuyển động của ôtô (xem mục 2.1).Tuy nhiên, các loại lực cản tự nhiên nói trên sẽ không đủ lớn khi muốngiảm nhanh vận tốc của ôtô hoặc duy trì vận tốc của ôtô khi đang chạyxuống dốc Bởi vậy, ôtô phải đợc trang bị hệ thống phanh để tạo ra mộtloại lực cản nhân tạo - lực phanh (Fp) - trong những trờng hợp cần thiết.Quá trình tạo ra và duy trì lực phanh đợc gọi là quá trình phanh Căn cứvào mục đích phanh, có thể phân biệt các quá trình phanh :

 Phanh chậm dần - còn gọi là h mãm ôtô - đợc sử dụng để dừng xe

ở một vị trí đãm định hoặc giảm từ từ vận tốc của xe Trong quá trình phanhchậm dần, động năng của xe đợc tiêu hao bởi cả 2 loại lực cản : lực cản

tự nhiên (F, Fw, Fms) và lực cản nhân tạo (Fp)

Quá trình phanh chậm dần có thể đợc thực hiện nhờ hệ thốngphanh chính hoặc hệ thống phanh hãmm chuyên dụng Hệ thống phanhhãmm chuyên dụng thờng đợc trang bị cho các loại xe tải cỡ lớn để hãmm ôtôkhi chuyển động xuống dốc trên đoạn đờng dốc dài nhằm tránh phải sửdụng hệ thống phanh chính và đảm bảo hệ thống phanh chính luôn trongtình trạng kỹ thuật tốt, sẵn sàng cho sử dụng trong những trờng hợpphanh khẩn cấp Trên các loại ôtô tải trọng nhỏ và trung bình, thông th-ờng hệ thống phanh chính đảm nhiệm luôn chức năng của hệ thốngphanh hãmm Ngoài ra, ngời điều khiển còn có thể sử dụng động cơ và hộp

số nh một hệ thống phanh phụ Phơng pháp phanh ôtô bằng động cơ đợc

thực hiện khi không cắt ly hợp, lực phanh đợc hình thành trên các bánh xe

là do momen phanh của động cơ, moment ma sát trong hệ thống truyềnlực và ở các bánh xe sinh ra Phơng pháp này thờng đợc sử dụng khi cầngiảm từ từ vận tốc của ôtô hoặc sử dụng khi ôtô di chuyển động xuốngdốc dài với vận tốc vừa phải

 Phanh khẩn cấp - là quá trình phanh khi lái xe phát hiện tìnhhuống phải phanh để dừng xe trong thời gian ngắn nhất có thể Khi phanhcấp tốc, động năng của xe bị tiêu hao chủ yếu bởi lực cản nhân tạo(khoảng 90 %), còn phần động năng bị tiêu hao bởi lực cản của đờng vàcủa không khí là rất nhỏ

 Phanh tại chỗ - đợc sử dụng để ngăn ngừa sự chuyển động của

xe khi xe đang đứng tại chỗ

Hệ thống phanh không chỉ đảm bảo tính an toàn khi vận hành màcòn cho phép nâng cao vận tốc trung bình của ôtô, qua đó nâng cao hiệuquả khai thác Xu hớng chung là vận tốc của ôtô ngày càng đợc nângcao, bởi vậy việc nghiên cứu hoàn thiện hệ thống phanh ôtô luôn là mộtyêu cầu cần thiết

Hệ thống phanh của ôtô cần đáp ứng các yêu cầu sau đây :

1) Đảm bảo đạt đợc tính năng phanh cao (xem chơng 2).

2) Lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh (pedal

phanh) không quá lớn để việc điều khiển nhẹ nhàng Đảm bảo tỷ lệ thuậngiữa lực tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh và lực phanh trên bánh xe

3) Thời gian phản ứng của hệ thống phanh ngắn.

4) Hoạt động tin cậy trong thời gian dài.

Bảng 1.1 Phân loại tổng quát hệ thống phanh ôtô

Tiêu chí phân loại Các loại phanh

truyền động phanh

 Hệ thống phanh cơ khí

 Hệ thống phanh thuỷ lực

 Hệ thống phanh khí nén

Đặc điểm cấu tạo

của cơ cấu phanh

2) Hệ thống phanh phụ - còn gọi là phanh tay - là hệ thống phanh

có chức năng chính là giữ xe đứng yên trên đờng bằng hay trên những

đoạn đờng dốc khi xe không chuyển động Ngoài ra, hệ thống phanh phụcòn có thể đợc sử dụng trong một số tình huống đặc biệt nh hệ thốngphanh chính bị sự cố hoặc hiệu quả phanh không đạt yêu cầu Hệ thốngphanh phụ thờng là loại phanh kiểu truyền động cơ khí

3) Hệ thống phanh cơ khí - (xem mục 1.3.1) Dựng để dừng ụtụ

trờn những đoạn đường đốo dốc, hay giữ cho ụtụ cố định ở một vị trớ nào

đú trờn đoạn đường thẳng mà khụng cần sự tỏc động của người điềukhiển hoặc dựng để giảm tốc độ hay dừng hẳn khi phanh chõn bất ngờ bịmất tỏc động trong lỳc ụtụ đang di chuyển và Phanh tay cú thể kết hợpcựng với phanh chõn cựng tỏc động để phanh ụtụ khẩn cấp - nhằm rỳtngắn đi quóng đường phanh và thời gian phanh

4) Hệ thống phanh thuỷ lực - Hệ thống phanh sử dụng loại chất

lỏng (thờng là dầu thuỷ lực) để tạo ra momen phanh (xem mục 1.3.2)

5) Hệ thống phanh khí nén - Hệ thống phanh sử dụng không khí

nén để tạo ra momen phanh (xem mục 1.3.3)

6) Hệ thống phanh h mãm - là hệ thống phanh có chức năng giảm

hoặc duy trì tốc độ xe ở một trị số nhất định mà không cần dừng xe lại Hệ

thống phanh hãmm thờng đợc trang bị cho những xe có trọng tải lớn và đợc

sử dụng trong trờng hợp xe chạy xuống dốc trong thời gian dài thay vìphải sử dụng hệ thống phanh chính nhằm đảm bảo tình trạng kỹ thuật tốtcho hệ thống phanh chính Hệ thống phanh hãmm thờng dùng là phanh

điện hoặc phanh thuỷ lực (xem mục 1.3.4)

7) Hệ thống phanh tang trống và hệ thống phanh đĩa - Hệ thống

phanh tang trống là hệ thống phanh đợc trang bị cơ cấu phanh kiểu tangtrống Hệ thống phanh đĩa - cơ cấu phanh kiểu đĩa

8) Hệ thống phanh không có trợ lực và hệ thống phanh có trợ lực - ở hệ thống phanh không có trợ lc, toàn bộ năng lợng cần thiết để

tạo ra lực phanh là do ngời lái xe phát ra ở hệ thống phanh có trợ lực, chỉmột phần năng lợng cần thiết để tạo ra lực phanh là xuất phát từ ngòi lái

xe, phần còn lại do bộ trợ lực phanh tạo ra Đa số ô tô hiện nay đợc trang

bị hệ thông phanh có trợ lực

9) Hệ thống phanh có điều hoà lực phanh - Phanh có bộ điều

hoà lực phanh là hệ thống phanh mà áp suất trong dẫn động phanh có bộ

điều chỉnh nhằm tận dụng trọng lợng bám khi tải trên các bánh trớc vàcác bánh sau thay đổi, việc điều chỉnh đó nhờ bộ điều hoà lực phanh

10) Hệ thống phanh chống trợt lê - Hệ thống phanh chống hãmm

cứng bánh xe là hệ thống phanh có nhiệm vụ ngăn cản sự trợt lết củabánh xe giữ cho các bánh xe không bị hãmm cng trong quá trình phanh.Ngày nay hệ thống ABS đợc trang bị hầu hết trên các ô tô hiện đại đờimới các ô tô có tính năng cao và một số ô tô 12 chỗ, hệ thống ABS tuygiá thành cao nhng hiệu quả nên khá thông dụng

1.2 các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh ôtô

Hệ thống phanh của ôtô đợc cấu thành từ những bộ phận cơ bảnsau đây :

 Bộ phận điều khiển phanh

 Bộ phận cung cấp năng lợng phanh

 Dẫn động phanh

 Cơ cấu phanh

Ngoài ra, trên một số ôtô kéo remorque, hệ thống phanh còn đợctrang bị bộ phận phụ trợ điều khiển phanh trên remorque

1.2.1 Bộ phận điều khiển phanh

Parts of a braking system which initiate the operation and control

the effect of this braking system The control signal can be conveyedwithin the control device by, Ex mechanical, pneumatic, hydraulic orelectronic means, including the use of auxiliary or non-muscular energy

The control device can be operated :

 by direct action of an individual either by hand or foot,

 by indirect action of the driver or without any action (only in the case oftowed vehicle),

 by variation of the pressure in a connecting pipe, or of the electriccurrent in a cable, between the towing and the towed vehicle at thetime of operation of one of the braking systems of the towing vehicle,

or in the case of a failure,

 by the inertia of the vehicle or by its weight or that of one of its mainconstituent elements

1.2.2 Bộ phận cung cấp năng lợng phanh

Bộ phận cung cấp năng lợng đợc bố trí trớc dãmn động phanh.Nguồn năng lợng cung cấp năng lợng cần thiết cho quá trình phanh.Trong trờng hợp hệ thống phanh khí nén thì nguồn cung cấp năng lợng làmáy nén không khí; trong trờng hợp hệ thống phanh không có trợ lực thìnguồn cung cấp năng lợng chính là lái xe

1.2.3 Dẫn động phanh

Dẫn động phanh bằng thủy lực

Xylanh chớnh.

H.1.2 Xylanh chính - một dòng.

a Hình tổng quát b Hình cắt

1 Vỏ (thân) xylanh chính 2 Pittông 3 Bình dầu 4 Phớt cao su tạo áp suất 5 Van 1 chiều 6 Các lỗ cung cấp dầu từ buồng A -> B 7 Lỗ nạp 8.

Lỗ dầu hồi (dầu bù) 9 Lò xo hồi vị A B Buồng chứa dầu.,

Khi tác động lên píttông 2, píttông cùng phớt cao su 4 dịch chuyển

về phía trước sẽ bịt lại lỗ bù 8, ép lò xo hồi vị 9 tạo áp suất trong buồng Bđẩy dầu ép dầu chui qua van 1 chiều dầu chảy đến các xylanh con tạibánh xe

Khi thôi tác động, dưới tác dụng của lực lò xo hồi vị 9 đưa phớt cao

su áp suất 4 về vị trí ban đầu Thể tích buồng B lớn nhanh, do đó tạo một

độ chân không trong nó, làm cho dầu phanh ở buồng A chảy qua lỗ cấp 6

bẻ cong vành mép cao su chảy vào buồng B làm điền đầy khoảng chânkhông vừa tạo nên, đến lúc này dầu từ xylanh con nơi bánh xe mới hồi

về lại xylanh chính 1 bằng lực ép của lò xo nơi bánh xe Vì buồng B kín

và đã đầy dầu, cho nên lượng dầu này được trở về bình chứa qua lỗ dầuhồi 8 Kết thúc quá trình phanh

Xylanh chính loại hai dòng

H.1.3 Xylanh chính - hai dòng.

a Hình tổng quát b Hình cắt.

1 Vỏ xylanh chính 2 dòng 2.Pittông phía trước 3 Buồng dầu phía trước

4 Bình dầu 5 Phớt cao su phía trước 6 Đai ốc 7 Pittông phía sau 8 Phớt cao su phía sau 9 Lò xo phía sau 10 – 15 Các van liên hợp 11 –

12 Ống dẫn dầu đến xylanh con ở bánh xe 13 Buồng dầu phía sau cđa Pittông phía sau 14 Buồng dầu phía trước của Pittông phía trước sau 16 Buồng dầu phía sau của Pittông phía trước 17 – 22 Lỗ nạp 18 – 21 Lỗ

bù 19 Lò xo phía trước 20 – 23 Lỗ dầu cung cấp.

Để làm việc đạt hiệu quả cao, hệ thống phải kín không có khôngkhí lọt vào

Khi tác động một lực vào Pittông 2 Cụm Pittông (2), Phớt cao su (5) cùng tiến về phía trước đóng lại Lỗ bù (18) làm tăng áp suất trong buồng (16), đẩy dầu trong buồng (16) qua van liên hợp (15) theo đường ống (11) đến các xylanh con nơi bánh xe, đồng thời tạo nên một áp lực tác động vào mặt của Pittông (7) làm cho cụm Phớt cao su (8) và Pittông (7) di chuyển, làm cho Phớt cao su (8) đóng lại lỗ bù (21) tăng áp suất trong buồng (13) mở van liên hợp (10) đưa dầu đến các xylanh con nơi

bánh xe

Khi thôi tác động các cụm Pittông, Phớt cao su được trở về vị trí

ban đầu nhờ các lò xo (9 – 19) lúc này trong buồng (16) (13) tạo nên độ chân không Cho nên dầu từ buồng (3) (14) chảy qua các lỗ (20 - 23) vào Buồng (13 – 16) để điền đầy vào khoảng chân không ấy, đồng thời dầu

từ các xylanh con cũng trở về các buồng dầu cho nên lượng dầu này

được chảy qua các lỗ dầu hồi (18 – 21) trở về bình chứa Kết thúc quá

trình phanh

Trường hợp đường ống bị hở (vỡ ):

Khi đường ống phía trước của xylanh chính bị vỡ (hở), dầu sẽ

chảy sạch ra ngoài, do đó bên trong buồng (16) không tạo được áp suất cao, vì vậy mà cụm Pittông (2) phải chạy thêm một đoạn nữa mới tác động trực tiếp vào Pittông (7) và Pittông (7) lúc này làm việc mới hiệu

quả Quá trình cũng giống như trên

Xylanh con.

H.1.4 Xylanh con.

a Loại 1 piston b Loại 2 piston không bằng nhau c Loại 2 piston bằng

nhau.

1 Lò xo 2 Lỗ dầu vào 3 Vít xả gió 4 Đòn bẩy 5 Pittông 6 Phớt cao su

7 Phớt cao su chắn bụi.

Tất cả các loại xylanh con như hình trên đều có chung một kết cấu

như nhau, đều có: Vỏ xylanh, phớt cao su chắn bụi (7), đòn đẩy (4), píttông (5), phớt cao su làm kín (6), lò xo (1), lỗ lắp ống dẫn dầu (2), lỗ lắp vít xả gió (3).

Khi dầu phanh có áp suất cao vào đường ống dẫn (2) làm tăng thể tích giữa hai phớt cao su làm kín (6), đẩy hai đòn đẩy (4) về hai phía.

Quá trình phanh tiến hành

Khi đường ống dẫn (2) không còn áp suất cao, thể tích giữa hai phớt cao su làm kín (6) sẽ nhỏ lại như thể tích ban đầu Quá trình phanh

kết thúc

Dẫn động phanh bằng khí nén.

Tổng van khí nén.

H 1.6 Bầu phanh khí nén loại 1 tầng.

1 Nắp trên của bầu phanh 2 Lỗ lắp ống dẫn khí nén đến buồng phía dưới được tạo bởi chi tiết 1 và 3 3 Bát cao su 4 Cây dù 5 Lò xo 6 nắp dưới của bầu phanh 7 Chi tiết chữ U.

Khi cung cấp khí nén vào lỗ (2), thể tích được tạo bởi các chi tiết 1

và 3 tăng lên thắng được lực của lò xo (5) dịch chuyển cây dù (4) và chữ

U (7) về phía dưới Phanh được tiến hành.

Khi không cung cấp khí nén vào lỗ (2), khí nén bên trong buồng có

ở chu kỳ trước sẽ thoát ra ngoài bằng lỗ (2), thể tích giảm nhỏ tối đa, cây

dù và chữ U trở về vị trí ban đầu nhờ vào lực tác động của lò xo (5) Kết

H.1.7 Bầu phanh khí nén loại 2 tầng.

A Ngõ khí nén vào thường trực B Ngõ khí nén vào khi có sự cung cấp

của người điều khiển.

1 Nắp trên 3 Bu lông 4 lò xo 5 Bát cao su 6 Cây dù trên 7 Cây dù giữa 8 Cây dù dưới 9 Chữ U 10 Nắp dưới 11 Bát cao su 12 lò xo 13.

Thân bầu phanh 14 lò xo.

a Trường hợp 1: Hệ thống cung cấp làm việc của khí nén tốt,đường ống không bị rò khí quá mức qui định

Lúc này khí nén luôn luôn có trong đường ống A, làm cho thể tích của buồng được tạo bởi bát cao su (5) với thân bầu phanh (13) là lớn nhất làm nén lò xo (4) lại và đẩy cây dù trên (6) lên phía trên Lúc này, cây dù giữa (7) và cây dù dưới (8) được nâng lên nhờ vào lực của các lò

xo (12 – 14) làm cho thể tích của buồng chứa khí nén được tạo bởi bát cao su (11) với thân bầu phanh (13) là nhỏ nhất Như vậy, hệ thống

phanh này không còn bị bó cứng, ôtô hoạt động bình thường

Khi người điều khiển tác động lên bàn đạp phanh, khí nén cung

cấp vào ngõ B làm tăng thể tích giữa bát cao su (11) và caây dù (8), tất

cả đều dịch chuyển về phía dưới Quá trình phanh được tiến hành

Khi người điều khiển nhấc chõn ra khỏi bàn đạp phanh, thể tớch

buồng giữa thõn bầu phanh (13) và bỏt cao su (11) giảm nhỏ lại nhờ vào lực đẩy của lũ xo (12) Kết thỳc quỏ trỡnh phanh.

b Trường hợp 2: Hệ thống cung cấp của khớ nộn khụng làm việc(hư hỏng), đường ống bị rũ khớ quỏ mức qui định

Lỳc này người điều khiển khụng cũn điều khiển được, lực của lũ

xo (4) đẩy cỏc cụm chi tiết về vị trớ ban đầu Như vậy, ụtụ tự hóm cứng nhờ vào lực rất lớn của lũ xo (4).

1.2.4 cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh là bộ phận có chức năng trực tiếp tạo ra lực phanh.Nguyên lý hoạt động chung của cơ cấu phanh là tạo ra ngoại lực có tácdụng cản chuyển động của ôtô trong quá trình phanh trên cơ sở cácnguyên lý ma sát, thuỷ lực, điện từ, khí động, v.v Cho đến nay, đa sốcác cơ cấu phanh đợc sử dụng là cơ cấu phanh kiểu ma sát, trong đómomen phanh đợc tạo ra nhờ ma sát giữa má phanh và bộ phận chuyển

động quay liên kết với các bánh xe của ôtô

Căn cứ vào nguyên lý tạo momen phanh có thể phân biệt :

 Cơ cấu phanh ma sát

 Cơ cấu phanh thuỷ lực

 Cơ cấu phanh điện

Căn cứ đặc điểm kết cấu cặp ma sát của cơ cấu phanh ta có :

 Cơ cấu phanh tang trống

 Cơ cấu phanh đĩa

 Cơ cấu phanh trục

1.2.4.1 Cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu phanh tang trống là một loại cơ cấu phanh ma sát, trong đó

bộ phận chuyển động quay trong cặp ma sát có hình dáng của một tangtrống

Hỡnh III.33 Kết cấu chung cơ cấu phanh loại tang trống.

1 Mỏ phanh 2 Chốt lệch tõm 3 Cam lệch tõm 4 Tấm kẹp 5 Guốc

phanh 6 Lũ xo 7 Xylanh con

Cơ cấu phanh này gồm cú đĩa được gắn lờn mặt bớch của dầmcầu Cỏc guốc phanh được đặt trờn cỏc cam lệch tõm 3 và một đầu đượcxoay trờn chốt lệch tõm 2 Dưới tỏc dụng của lũ xo 7 cỏc mỏ phanh 1được lắp bằng cỏc đinh tỏn vào guốc phanh 5 và chỳng được ộp chặtvào cỏc cam lệch tõm 3 và ộp cỏc chốt tựa làm cỏc pớttụng ở trongxylanh con 7 sỏt lại gần nhau để cỏc pớttụng luụn luụn ỏp sỏt vào cỏc

guốc phanh, tấm kẹp 4 là để giữ cho các guốc phanh 5 luôn luôn có mộthướng

Trong quá trình sử dụng, các má phanh 1 sẽ hao mòn, do đó khe

hở giữa má phanh 1 và trống phanh sẽ tăng lên Muốn giữ cho khe hởtrở lại bình thường phải điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh 1 bằngcách xoay cam lệch tâm 8 và ở phía dưới bằng cách xoay chốt lệch tâm2

Các chi tiết chủ yếu trong cơ cấu phanh - Guốc phanh.

a Guốc phanh trong hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực.

H.1.9 Các loại guốc phanh trên phanh loại tang trống.

(1) Má phanh, (2) Đinh tán, (3) Lỗ liên kết với đĩa phanh, (4) Guốc phanh,

(5) Lỗ móc lò xo hồi vị, (6) Chốt, (7) Con lăn, (8) thanh đẩy.

Guốc phanh (4) được chế tạo bằng phương pháp hàn, dập hoặc

đúc, guốc phanh thường chế tạo bằng gang, ít khi chế tạo bằng hợp kimnhôm Trên bề mặt guốc phanh có đặt má phanh

Nếu guốc phanh nhận lực trực tiếp từ cam quay (đối với truyềnđộng phanh bằng cơ khí hoặc bằng khí) thì một đầu của guốc phanh có

con lăn (7) liên kết với guốc phanh bằng chốt (6) Để bề mặt tựa ít bị

mòn, người ta có thể đặt tấm thép đặc biệt đầu cuối guốc phanh

Nếu guốc phanh nhận lực từ xylanh con như ở truyền động thủylực thì đầu cuối dài ra ở guốc phanh để tì vào đáy pittông của xylanh con,

có khi giữa pittông và guốc phanh có đặt thanh đẩy Để guốc phanh ápsát vào mặt tựa của píttông, trong xylanh con thường được nối với guốc

phanh cò lại bằng lò xo qua lỗ (5) và lắp guốc phanh đĩa phanh bằng lỗ (3) bằng các chốt lệch tâm.

Má phanh (1) được nối ghép với guốc phanh (3) bằng các đinh tán (2) hoặc bằng phương pháp dán Má phanh chế tạo bằng nguyên liệu

giống như để chế tạo các tấm ma sát của ly hợp Để cho má phanh tì sátvào bề mặt làm việc của trống phanh, cần phải tiến hành gia công bề mặt

má phanh sau khi đã gắn nó lên guốc phanh

Các đinh tán (2) phải làm bằng kim loại mềm (đồng, đồng thau) để

khi má phanh mòn quá quy định sẽ không làm xước bề mặt làm việc củatrống phanh

Một số sơ đồ kết cấu phanh thường gặp.

· Sử dụng truyền động phanh bằng thủy lực.

H.1.10 Các dạng cơ cấu loại phanh trống.

1 Thanh trung gian 2 Con lăn 3 Cam xoay 4 Chốt con lăn

Loại sử dụng một xylanh con có hai piston.

H.1.10.a trình bày các loại guốc phanh được dùng trong truyền

động phanh bằng thủy lực

Cơ cấu phanh loại này gồm có đĩa chứa đựng các cụm chi tiết của

cơ cấu phanh được gắn lên mặt bích của dầm cầu Các guốc phanhđược đặt trên các chốt lệch tâm Dưới tác dụng của lò xo, các má phanhđược lắp bằng các đinh tán vào guốc phanh và chúng được ép chặt vàocác cam lệch tâm và ép các chốt tựa làm các các píttông ở trong xylanhcon sát lại gần nhau để các píttông luôn luôn áp sát vào các guốc phanh,tấm kẹp là để giữ cho các guốc phanh luôn luôn có một hướng

Trong quá trình sử dụng, các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hởgiữa má phanh và trống phanh sẽ tăng lên Muốn giữ cho khe hở trở lạibình thường phải điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh bằng cáchxoay cam lệch tâm và ở phía dưới bằng cách xoay chốt lệch tâm

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh, chất lỏng từxylanh chính với áp suất cao truyền đến xylanh con tạo nên lực ép trêncác pittông của xylanh con và đẩy guốc phanh ép sát vào trống phanh, do

đó quá trình phanh được tiến hành

Khi người điều khiển nhả bàn đạp phanh, lò xo sẽ kéo các guốcphanh trở lại vị trí ban đầu, giữa má phanh và trống phanh có khe hở vàquá trình phanh kết thúc.

Trường hợp cơ cấu phanh với xylanh con có đường kính của cácpíttông bên trong nó khác nhau, lực tác dụng lên hai guốc phanh trong

trường hợp này sẽ khác nhau, trên H.1.10.a với chiều quay của trống

phanh ngược chiều kim đồng hồ thì má bên trái làm việc thuận lợi hơn vì

có hiện tượng tự siết, vì thế má bên trái cần ít lực ép hơn nghĩa là đườngkính píttông ở má bên trái làm nhỏ hơn má bên phải

Ưu điểm của cơ cấu phanh này là đảm bảo các má phanh mònđều

Nhược điểm là có một má phanh làm việc không thuận lợi, do đóhiệu suất phanh chưa cao Cơ cấu phanh loại này làm việc tốt khi trốngphanh quay theo chiều ở trên hình vẽ (chiều tiến của ôtô), khi quayngược lại (ôtô lùi)

Loại sử dụng hai xylanh con.

H.1.10.b trình bày cơ cấu phanh với hai xylanh con hoạt động riêng

So với cơ cấu phanh loại một xylanh có hai píttông bằng nhau thìmomen phanh (hiệu quả phanh) của cơ cấu phanh này tăng được từ 1,6– 1,8 lần khi trống phanh quay theo chiều tiến của ôtô

Loại cơ cấu phanh này thường đặt ở bánh trước của ô tô du lịchkhi cần đạt hiệu quả nhanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ

Ở cơ cấu phanh loại hai xylanh con đều tác dụng lên đầu trên vàđầu dưới của guốc phanh Khi phanh, các guốc phanh sẽ chuyển dịchtheo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh Nhờ sự ma sátgiữa trống phanh và má phanh cho nên khi ép sát vào trống phanh thì máphanh bị cuốn theo chiều quay của trống phanh Mỗi má phanh lúc đó sẽtác dụng vào píttông và đẩy ống xylanh con tì sát vào điểm tựa cố định.Lúc đó, hiệu quả phanh sẽ tốc hơn.

Thí nghiệm cho thấy rằng cơ cấu phanh loại này so với cơ cấuphanh loại một xylanh có hai píttông bằng nhau thì đoạn đường khiphanh ngắt sẽ giảm đi 22 – 35% ( tùy theo tốc độ lúc bắt đầu phanh) vàlực tác dụng lên bàn đạp cũng giảm đi nhiều Hiệu quả phanh của ôtô khitiến và lùi của hai guốc phanh đều bằng nhau

Loại sử dụng một xylanh con có một píttông (H.1.10.c)

Loại cơ cấu này dùng lực ma sát giữa má phanh trước và trốngphanh để cường hóa hiệu quả phanh cho má phanh sau vì guốc phanhtrước được nối với guốc phanh sau nhờ thanh trung gian (trong trườnghợp trống quay ngược theo chiều kim đồng hồ) Khi trống phanh quaytheo một chiều nào đó, guốc phanh luôn luôn tựa vào chốt lệch tâm

Theo chiều quay của trống phanh ngược với chiều kim đồng hồ thìhiệu quả phanh của guốc bên trái (guốc phanh được cường hóa và tì sátvào điểm tựa cứng) sẽ lớn hơn guốc bên phải nhiều Đặc điểm của cơcấu phanh này là hiệu quả phanh khi ôtô tiến và lùi đều như nhau

· Sử dụng trong truyền động phanh bằng khí nén (H.1.10.d ).

Cơ cấu phanh này gần giống như cơ cấu phanh thủy lực gồm cóđĩa chứa đựng các cụm chi tiết của cơ cấu phanh, được gắn lên mặt bíchcủa dầm cầu Các guốc phanh được đặt trên các chốt lệch tâm Dưới tácdụng của lò xo, các má phanh được ép chặt vào các cam lệch tâm và épcác đầu tựa có con lăn ở guốc phanh vào cam xoay

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh khí nén đã đượcchứa trong bình chứa khí nén qua tổng van khí nén với áp suất cao theocác đường ống dẫn khí nén đến tác động lên màng cao su của bầuphanh tác động cho cam xoay đẩy hai má phanh trên hai guốc phanh épsát vào trống phanh như vậy quá trình phanh được tiến hành

Khi người điều khiển nhả bàn đạp phanh, khớ nộn ở bầu phanh vàtrờn cỏc đường ống dẫn sẽ xả nhanh ra ngoài khụng khớ bằng cỏc ngừ xảcủa cỏc van, lỳc này lũ xo sẽ kộo cỏc guốc phanh trở lại vị trớ ban đầu,giữa mỏ phanh và trống phanh cú khe hở và quỏ trỡnh phanh kết thỳc.

1.2.4.2 Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh đĩa là cơ cấu phanh kiểu ma sát, trong đó lực ma sát

đợc hình thành giữa má phanh và bề mặt của 1 hoặc nhiều đĩa gẵn cố

định vào bộ phận chuyển động quay của ôtô

H 1.11 Cỏc loại đĩa phanh.

1 Đĩa phanh 2 Tấm đơ mỏ phanh và mỏ phanh 3 Cửa kiểm tra

4 Ống dẫn dầu phanh 5 Vỏ xylanh con 6 Ốc xả giú.

Khi người điều khiển tỏc động lờn bàn đạp phanh, dầu phanh phớasau xylanh chớnh cú ỏp suất cao làm cho dầu chảy đến cỏc xylanh conlàm cho pớttụng ỏp sỏt cỏc mỏ phanh vào đĩa phanh làm hạn chế tốc độquay hoặc cho đĩa phanh ngừng hẳn

Khi người điều khiển nhấc bàn chõn ra khỏi bàn đạp phanh, đĩaphanh quay làm cho cỏc mỏ phanh di chuyển ra xa đĩa phanh đẩy cỏcpớttụng về vị trớ ban đầu Kết thỳc quỏ trỡnh phanh

u điểm của cơ cấu phanh đĩa :

- Thoát nhiệt tốt hơn do đĩa thông thờng tiếp xúc trực tiếp với khôngkhí

- áp lực trên đĩa đều hơn do má phanh có khả năng tự làm sạch

- ít phụ thuộc hơn vào hệ số ma sát

Nhợc điểm : Nhạy cảm hơn với nớc và bụi bẩn so với cơ cấu phanh

tang trống áp lực trên đĩa lớn hơn

1.2.5 bộ trợ lực phanh

- Van điều khiển (2) mở ngõ cho khí nén tác động lên píttông (7) của xylanh lực (8).

Lưu ý: Khi mất khí nén, hệ thống phanh vẫn làm việc được nhưng

lực tác động từ bàn đạp phanh sẽ lớn hơn nhiều

1.3 đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động

của một số hệ thống phanh điển hình

1.3.1 hệ thống phanh cơ khí

Dựng để dừng ụtụ trờn những đoạn đường đốo dốc, hay giữ cho ụtụ

cố định ở một vị trớ nào đú trờn đoạn đường thẳng mà khụng cần sự tỏcđộng của người điều khiển hoặc dựng để giảm tốc độ hay dừng hẳn khiphanh chõn bất ngờ bị mất tỏc động trong lỳc ụtụ đang di chuyển vàPhanh tay cú thể kết hợp cựng với phanh chõn cựng tỏc động để phanhụtụ khẩn cấp - nhằm rỳt ngắn đi quóng đường phanh và thời gian phanh

Hệ thống phanh tay trờn ụtụ cú hai bộ phận chớnh:

- Dẫn động phanh: trờn ụtụ hiện nay, hệ thống phanh tay thường sửdụng dẫn động phanh bằng cơ khớ, nhưng trờn một số ụtụ tải nặng vàkhỏch cũng cú thể sử dụng dẫn động phanh bằng khớ nộn

- Cơ cấu phanh: nú thường lắp đặt ở đầu sau của vỏ hộp số, trốngphanh thỡ được lắp với đầu của trục cỏc đăn bằng cỏc bulụng đai ốc liờnkết với đầu ra trục thứ cấp hộp số để hoạt động - kết cấu theo kiểu nàythường sử dụng trờn cỏc loại ụtụ hiện nay - nhưng đối với ụtụ du lịch, cơcấu phanh tay cũn cú thể đặt ở cỏc bỏnh xe phớa sau

Cơ cấu phanh được sử dụng trong trong hệ thống phanh tay thường

là kiểu tang trống hay kiểu đĩa

Kết cấu và nguyờn lý hoạt động của phanh tay dẫn động phanh cơ khớ

Chốt trượt dọc) làm cho cỏc mỏ phanh cựng guốc phanh ộp sỏt vào trốngphanh, làm giảm hoặc ngừng hẳn tốc độ quay của trống phanh Khingười điều khiển buụng tay khỏi tay phanh thỡ cơ cấu con cúc hóm sẽ ănkhớp với bỏnh răng rẽ quạt Như vậy, mỏ phanh luụn ộp sỏt vào trốngphanh làm cho ụtụ khụng di chuyển được - Để ụtụ cú thể di chuyểnđược, người điều khiển phải tỏch con cúc hóm và đưa tay phanh về trởlại vị trớ ban đầu Lỳc đú phanh tay hết tỏc dụng.

1.3.2 hệ thống phanh thuỷ lực

1

2 3

3

3

3

H.1.14 Hệ thống phanh thuỷ lực 1- Bàn đạp phanh, 2- Đờng ống dẫn dầu, 3- Cơ cấu

phanh trớc,

H.1.15 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực của ôtô.

H.1.16 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trên ôtô con MERCEDES-SL-CLASS.

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp 1 qua hệ thống đòn sẽđẩy píttông nằm trong xylanh 2, do đó dầu bị ép và sinh ra áp suất caotrong xylanh 2 và trong đường ống dẫn 3, chất lỏng với áp suất cao sẽtác dụng lên bề mặt của các píttông ở xylanh con 4 Các píttông nàythắng lực lò xo 6 sẽ đẩy hai má phanh 5 ép sát vào trống phanh 7 và tiếnhành phanh ô tô vì trống phanh 7 được gắn liền với mơayơ bánh xe Khi người điều khiển nhả bàn đạp nghĩa là lúc ngừng phanh, lò xo

6 kéo hai má phanh 5 về vị trí ban đầu, dưới tác dụng của lò xo 6 cácpíttông trong xylanh con 4 sẽ ép dầu trở lại xylanh chính 2

Sự làm việc của hệ thống phanh thực dựa trên nguyên lý của thủylực tĩnh lọc Nếu tác dụng lên bàn đạp phanh thì áp suất truyền đến cácxylanh con sẽ như nhau Lực trên các má phanh phụ thuộc vào đườngkính píttông ở các xylanh con Muốn có mômen phanh ở bánh xe trướckhác bánh xe sau chỉ cần làm đường kính píttông của các xylanh conkhác nhau

Lực tác dụng trên các má phanh phụ thuộc vào tỷ số truyền củatruyền động: Đối với phanh dầu bằng tỷ số truyền của phần truyền động

cơ khí nhân với tỷ số truyền của phần truyền động thuỷ lực Nếu píttông

ở xylanh con với diện tích lớn gấp đôi diện tích của píttông ở xylanhchính thì lực tác dụng lên píttông ở xylanh con sẽ lơn gấp đôi Như thế tỷ

số truyền sẽ tăng lên hai lần, nhưng trong lúc đó hành trình của píttông ởxylanh con sẽ giảm đi hai lần, vì vậy mà chúng có quan hệ theo tỷ lệnghịch với nhau cho nên làm khó khăn trong khi thiết kế truyền độngphanh

Đặc điểm quan trọng của hệ thống phanh thủy lực là các bánh xeđược phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầu tănglên khi tất cả các má phanh ép sát vào các trống phanh không phụ thuộcvào đường kính xylanh làm việc và khe hở giữa trống phanh và máphanh

Hệ thống phanh thủy lực có các ưu khuyết điểm sau:

· Ưu điểm:

Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa cácbánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu

Hiệu suất cao

Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản

Có khả năng dùng trên nhiều loại ôtô khác nhau, chỉ cần thay đổi

cơ cấu phanh

· Khuyết điểm :

Không thể làm tỷ số truyền lớn được vì thế phanh dầu không có trợlực chỉ dùng cho ôtô có trọng lượng toàn bộ nhỏ, lực tác dụng lên bànđạp phanh lớn

Khi có chỗ nào bị hư hỏng, cả hệ thống phanh đều không làm việcđược (ví dụ khi hư hỏng một đường ống nào đấy sẽ ảnh hưởng đến cả

hệ thống)

Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

1.3.3 hệ thống phanh khí nén

H.1.17 Hệ thống phanh khí nén

1 - Máy nén không khí, 2 - Bình chứa không khí nén, 3 - Bầu phanh,

4 - Cơ cấu phanh sau, 5 - ống dẫn không khí nén, 6 - Van phanh, 7

-Bàn đạp phanh, 8 - Cơ cấu phanh trớc.

Hệ thống phanh khớ nộn sử dụng năng lượng của khớ nộn để tiếnhành phanh, người điều khiển khụng cần mất nhiều lực để điều khiểnphanh mà chỉ cần thắng lũ xo ở tổng van khớ nộn để điều khiển cung cấpkhớ nộn hoặc làm thoỏt khớ nộn ở cỏc bộ phận làm việc Nhờ thế màphanh khi điều khiển nhẹ nhàng hơn

1

2

3

4 5

6 7

8

Khi người điều khiển nhấc chân ra khỏi bàn đạp phanh, khí nén từcác bầu phanh và trên các đường ống sẽ xả nhanh ra ngoài khí bằng cácvan xả nhanh 7- 19 và tại ngõ ra 5 của tổng van khí nén 4, do đó máphanh tách nhanh ra khỏi trống phanh nhờ các lò xo hồi vị 12- 15 trong

cơ cấu phanh Như vậy kết thúc quá trình phanh

Để đề phòng trường hợp áp suất có thể tăng đột ngột trong bìnhchứa khí nén và trên đường dẫn khí, trong hệ thống có đặt van an toàn

Ưu điểm của hệ thống phanh khí là có khả năng cơ khí hoá quátrình điều khiển ô tô và có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phậnlàm việc như hệ thống treo loại khí v.v…

Ch¬ng 2

c¬ së lý thuyÕt cña hÖ thèng phanh chèng trît lª

2.1.1 trọng lực (G) - Lực hút của trái đất tác dụng lên khối ợng của xe Trọng lực có phơng vuông góc với mặt đất, chiều thẳng đứng,

l-điểm đặt tại trọng tâm của xe

bám của các bánh xe trớc, G2 - Trọng lợng bám của các bánh

2.1.2 lực cản dốc (F g ) - Lực xuất hiện khi xe trên đờng dốc.Lực cản dốc có phơng song song với mặt đờng, ngợc chiều tiến của xekhi lên dốc, cùng chiều tiến khi xe xuống dốc, điểm đặt tại trọng tâm của

xe

 sin

có một phản lực thành phần tác dụng từ mặt đờng Tổng của tất cả cáclực thành phần đó đợc gọi là phản lực tổng hợp từ mặt đờng hay gọi tắt làphản lực của mặt đờng (reaction of the road) Phản lực của mặt đờng có

điểm đặt tại tâm vùng tiếp xúc Để tiện trong nghiên cứu, ngời ta thờngphân tích phản lực của mặt đờng thành 3 thành phần : Z, X và Y

 Phản lực vuông góc (Z) - còn gọi là Lực đỡ (SupportingForce) là thành phần có phơng vuông góc với mặt đờng