Khai thác hệ thống phanh trên ô tô du lịch

Ngành công nghiệp ô tô hiện nay đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của một đất nước.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH

TRÊN Ô TÔ DU LỊCH 5

1.1.Yêu cầu đối với hệ thống phanh……… ……… 5

1.2.Phân loại……… …… 6

1.3.Cấu tạo chung của hệ thống phanh……… 6

1.3.1.Sơ đồ bố trí chung……… 6

1.3.2.Các phần tử chính trong hệ thống phanh……… 9

1.4.Hệ thống phanh trên ô tô du lịch……… 17

1.4.1.Giới thiệu chung về ô tô du lịch……… 17

1.4.2.Hệ thống phanh thường được sử dụng trên ô tô du lịch… 19 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CÁC HỆ THỐNG PHANH THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ DU LỊCH………

2 0 2.1 Cấu tạo hệ thống phanh sử dụng trên ô tô du lịch……… 21

2.2 Phân tích kết cấu các phần tử chính trong hệ thống phanh dùng trên ô tô du lịch……… …… 23

2.2.1 Xylanh chính hai tầng……… 23

2.2.2 Bộ trợ lực chân không……… 26

2.2.3 Kết cấu bộ điều hòa lực phanh……… 29

2.2.4 Cơ cấu phanh tang trống……… 34

2.2.5 Cơ cấu phanh đĩa……… 38

CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ 42

3.1 Các giả thiết……… 42

3.2 Sơ đồ khảo sát……… 43

3.3 Động lực học quá trình phanh 44

3.3.1 Phương trình động lực học khi phanh 44

3.3.2 Điều kiện phanh xe có hiệu quả nhất 45

3.4 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 46

3.4.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 46

3.4.2 Thời gian phanh 4

3.4.3 Quãng đường phanh……… 49

CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN KHAI THÁC SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ DU LỊCH………

5 7 4.1 Công tác kiểm tra bảo dưỡng trong quá trình khai thác……… 57

4.1.1.Kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên 57

4.1.2 Bảo dưỡng cấp 1 5

8 4.1.3.Bảo dưỡng cấp 2 59

4.2 Kiểm tra điều chỉnh đối với hệ thống phanh……… 59

4.2.1 Kiểm tra điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp phanh 59

4.2.2 Điều chỉnh khe hở má phanh và tang phanh 6

0 4.2.3 Xả khí trong dẫn động thủy lực 6

0 4.3 Các hư hỏng thông thường và cách khắc phục 6

0 KẾT LUẬN……… 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 67

LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghiệp ô tô hiện nay đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của một đất nước Nó ra đời nhằm mục đích phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hóa và hành khách, phát triển kinh tế xã hội đất nước Từ lúc ra đời cho đến nay ô tô đã được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải, quốc phòng an ninh, nông nghiệp, công nghiệp, du lịch

Đất nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại

hóa, các ngành công nghiệp nặng luôn từng bước phát triển Trong đó,ngành công nghiệp ô tô luôn được chú trọng và trở thành một mũi nhọn củanền kinh tế và tỷ lệ nội địa hóa cũng ngày càng cao Tuy nhiên, côngnghiệp ô tô Việt Nam đang trong những bước đầu hình thành và phát triểnnên mới chỉ dừng lại ở việc nhập khẩu tổng thành, lắp ráp các mẫu xe sẵn

có, chế tạo một số chi tiết đơn giản và sửa chữa Do đó, một vấn đề lớn đặt

ra trong giai đoạn này là tìm hiểu và nắm vững kết cấu của từng cụm hệthống trên các xe hiện đại, phục vụ quá trình khai thác sử dụng đạt hiệu quảcao nhất, từ đó có thể từng bước làm chủ công nghệ

An toàn chuyển động của xe là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giáchất lượng xe, nó được đánh giá bằng nhiều tiêu chí trong đó có hệ thốngphanh Hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất của xe ô

tô, bởi vì nó đảm bảo cho xe chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nângcao được năng suất vận chuyển Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm

đó, em đã thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Khai thác hệ

thống phanh trên ô tô du lịch”.

Với đề tài như trên, phần đầu của đồ án sẽ giới thiệu sơ lược về ô tô

du lịch, trình bày công dụng, bố trí chung, yêu cầu và cách phân loại hệthống phanh, xác định loại hệ thống phanh thường được sử dụng trên ô tô

du lịch Phần tiếp theo đi sâu nghiên cứu, phân tích kết cấu của hệ thốngphanh ô tô du lịch và các phần tử trong hệ thống, từ đó có thể nắm vữngcác đặc điểm kết cấu, ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng và các chú ý trongkhai thác sử dụng của cụm, hệ thống đó Để phục vụ tốt hơn cho quá trìnhkhai thác, phần tính toán sẽ tiến hành kiểm nghiệm đối với một hệ thốngphanh trên ô tô du lịch cụ thể, nhằm làm quen với mô hình tính toán kiểmnghiệm Trên cơ sở đó, phần cuối của đồ án sẽ đưa ra các hướng dẫn trong

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH

TRÊN Ô TÔ DU LỊCH

Hệ thống phanh giữ vai trò quan trong nhất trong đảm bảo an toànchuyển động của ô tô, nó cho phép người lái giảm tốc độ của xe cho đếnkhi dừng hẳn hoặc giảm đến một tốc độ nào đó, giữ cho xe cố định khidừng đỗ Qua đó, nâng cao được vận tốc trung bình và năng suất vậnchuyển của ô tô Đề tài sẽ đi sâu tìm hiểu các hệ thống phanh được sử dụngphổ biến trên xe du lịch, quan điểm thiết kế và xu hướng phát triển, từ đórút ra được phương pháp khai thác, bảo dưỡng sửa chữa phù hợp

Chương 1 của đồ án sẽ trình bày yêu cầu và cách phân loại hệ thống

phanh, xác định loại hệ thống phanh thường được sử dụng trên ô tô du lịch

1.1 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 độngnào, 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 bảophanh 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 vàchăm 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 trêndốc có độ dốc 16% trong thời gian dài

Trên đây là các yêu cầu cơ bản, tuy nhiên với mỗi loại xe cụ thể, hệthống phanh lại có các đặc điểm riêng về mặt kết cấu nhằm đáp ứng cácyêu cầu khác nhau mà loại xe đó đặt ra.

1.2 Phân loại.

Với những công dụng và yêu cầu của hệ thống phanh như trên thìtrên 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

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 force distribution).

brake Hệ thống phanh có hỗ trợ phanh khẩn cấp BA (Brake assist).

…

1.3 Cấu tạo chung của hệ thống phanh.

1.3.1 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, khínén và kết hợp thủy – khí

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 đẩypittông trong xylanh chính (xylanh sinh áp) cung cấp dầu tới các xylanhcông tác ở cơ cấu phanh (xylanh sinh lực) tạo ra lực ép lên các pittông tácdụng lên guốc phanh sinh ra lực phanh ở các bánh xe

Lực đạp phanh của người lái thực chất chỉ dẫn động mở van phânphối của hệ thống, nối thông bình chứa với bầu phanh (bầu sinh lực) Ápsuất khí nén tác dụng lên màng (hoặc pittông) của bầu phanh tạo lực đẩyqua các liên kết dẫn động cơ khí tới cơ cấu phanh sinh ra lực phanh ở cácbánh 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

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;

9 và 11 Cơ cấu phanh

Dẫn động phanh kết hợp thủy lực khí nén bao gồm phần dẫn động thủylực mắc nối tiếp với phần dẫn động khí nén Lực đạp phanh của người lái dẫnđộng mở van phân phối của phần dẫn động khí nén, nối thông bình chứa vớibầu sinh lực, áp suất khí nén tác dụng lên pittông khí nén liên động với pittôngthủy 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 bánhxe

1.3.2 Các phần tử chính trong hệ thống phanh.

Hiện nay, tất cả các loại xe du lịch đều sử dụng hệ thống phanh thủylực với các cải tiến kỹ thuật nhằm phát huy ưu điểm, khắc phục nhượcđiểm của hệ thống phanh nguyên thủy Do đó, phần 1.3.2 chỉ tập trung giớithiệu cấu tạo của các phần tử chính trong hệ thống phanh thủy lực

Trên hình 1.5 là cấu tạo của xylanh chính loại đơn, gồm có vỏ xylanhđược chia làm hai khoang: khoang dưới là khoang làm việc có tiết diệndạng hình tròn, khoang trên là khoang chứa dầu Hai khoang này đượcthông với nhau bởi hai lỗ A và B gọi là lỗ nạp dầu và lỗ bù dầu Trongkhoang làm việc của xylanh có lắp pittông 11, ở mặt đầu của pittông 11 nơitiếp xúc với đế của phớt làm kín có làm 6 lỗ nhỏ và được che kín bởi tấmchắn hình sao sáu cạnh bằng thép lá rất mỏng ở cửa ra của xylanh chínhngười ta bố trí van một chiều kép Lò xo 7 vừa có tác dụng hồi vị chopittông 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 Pittôngđược giữ trong xylanh bởi vòng chặn 12 và vòng hãm 13 Ty đẩy 3 có thểđiều chỉnh được độ dài liên kết một đầu với pittông bằng khớp cầu và mộtđầu với bàn đạp 1 bằng khớp bản lề.

* Xylanh công tác.

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 xilanh (hình 1.6.a) và loại tác dụng đơn, có một pittông trong xi lanh (hình1.6.b)

Hình 1.6

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 từxylanh chính đến và một lỗ để xả khí trong dầu Các pittông được đặt trongxylanh kèm theo phớt làm kín và lò xo Ngoài ra còn có thêm các chốt tì đểliên kết pittông với đầu guốc phanh và chụp cao su chắn bụi

* Nguyên lý làm việc.

Nguyên lý làm việc của dẫn động phanh thủy lực được thể hiện trênhình 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 khiphớt làm kín đã đi qua lỗ bù dầu B thì áp suất dầu trong xylanh ở phíatrước pittông sẽ tăng dần lên Dầu sẽ đẩy van một chiều thứ nhất để đi rakhỏi xi lanh đến đường ống dẫn và tới xylanh bánh xe Tại xylanh bánh xedầu đi vào giữa hai pittông nên đẩy hai pittông ra hai phía tác dụng lên haiguốc 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 đạpphanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị ty đẩy pittông dịch chuyển sang tráitrở về vị trí ban đầu Dưới tác dụng của lò xo cơ cấu phanh, hai guốc phanhđược kéo trở lại ép hai pittông đẩy dầu ở khoang giữa của xi lanh bánh xetheo đường ống để trở về xylanh chính Lúc này van một chiều thứ nhấtđóng lại dầu phải ép van một chiều thứ hai nén lò xo để mở cho dầu thôngtrở về khoang trước pittông Khi áp suất dầu phía sau xylanh chính cânbằng với lực căng lò xo tác dụng lên van một chiều thì van bắt đầu đónglại, tạo một áp suất dư phía sau xylanh chính Khi pittông đã trở về vị tríban đầu lỗ bù dầu thông với khoang trước của pittông duy trì áp suất củakhoang này cân bằng với áp suất khí quyển

b Cơ cấu phanh.

* Phanh tang trống.

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 (hình1.8.a): guốc phanh bên phải xuất hiện lực tự siết khi tang phanh quay theochiều kim đồng hồ và ngược lại, hiệu quả phanh với cả hai chiều quay lànhư nhau, nhưng do ô tô chuyển động tiến là chủ yếu nên má phanh phíatrước có xu hướng mòn nhanh hơn

- Phanh tang trống chốt tựa cùng phía dịch chuyển bằng nhau (hình1.8.b): hiệu quả phanh khi xe tiến và khi xe lùi là như nhau, không phátsinh 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 độmài 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 lựcdẫn động các guốc phanh cho hiệu quả phanh cao, hiệu quả phanh hai chiềunhư nhau, nhưng quá trình phanh lại không êm dịu, các tấm ma sát mònkhông đều

Trong hệ thống phanh xe du lịch hiện nay có rất nhiều phương ántăng 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 khókhắc phục nên không được sử dụng phổ biến

Cơ cấu phanh kiểu (b) dùng cam quay để doãng má phanh nên chỉ cóthể dẫn động trực tiếp bằng cơ khí hoặc bố trí trong hệ thống phanh khínén 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

Hiện nay, hệ thống phanh bố trí cơ cấu kiểu (a) ở cầu sau trở nên rấtphổ biến trên xe du lịch Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này thể hiệntrên hình 1.9 bao gồm mâm phanh (3) được bắt cố định trên dầm cầu Trênmâm phanh có lắp hai chốt cố định để lắp ráp đầu dưới của hai guốc phanh(6) Đầu trên của hai guốc phanh được lò xo guốc phanh (4) kéo vào vớipittông trong xylanh (2) Trên hai guốc phanh có tán (hoặc dán) các tấm masát (7) (má phanh), các tấm này có thể dài liên tục hoặc phân chia thànhmột số đoạn

Hình 1.9 Cấu tạo cơ cấu phanh tang trống chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau.

1 - chụp cao su chắn bụi; 2- xi lanh; 3 - mâm phanh; 4 - lò xo;

Có hai loại cơ cấu phanh đĩa:

- Loại giá đỡ cố định (hình 1.10.a): Loại này, giá đỡ được bắt cố địnhtrên dầm cầu Trên giá đỡ bố trí hai xylanh bánh xe ở hai phía của đĩaphanh Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào các máphanh Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh

xe Khi đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn đến các xi lanh bánh

xe đẩy pittông mang các má phanh ép vào hai phía của đĩa phanh thực hiệnphanh bánh xe

Khi thôi phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp phanh đượctrả về vị trí ban đầu, dầu từ xi lanh bánh xe sẽ hồi trở về xi lanh chính, tách

- Loại giá đỡ di động (hình 1.10.b): Ở loại này giá đỡ không bắt cốđịnh mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định với dầmcầu Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe vớimột pittông tì vào một má phanh Má phanh ở phía đối diện được gá trựctiếp trên giá đỡ Bình thường khi chưa phanh do giá đỡ có thể di trượtngang trên chốt nên nó tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hở giữa các

má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau Khi đạp phanh dầu từ xilanh chính theo ống dẫn vào xi lanh bánh xe Pittông sẽ dịch chuyển đểđẩy má phanh ép vào đĩa phanh Do tính chất của lực và phản lực kếthợp với kết cấu tự lựa của giá đỡ nên giá đỡ mang má phanh còn lạicũng tác dụng một lực lên đĩa phanh theo hướng ngược với lực của máphanh do pittông tác dụng Kết quả là đĩa phanh được ép bởi cả hai máphanh và quá trình phanh bánh xe được thực hiện

a b

Hình 1.10 Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa.

Cơ cấu phanh loại này được bố trí phổ biến trên cầu trước của xe du lịch do có nhiều ưu điểm hơn so với cơ cấu phanh guốc như:

- Khe hở má phanh nhỏ giảm thời gian chậm tác dụng của cơ cấu

- Áp suất trên bề mặt ma sát giảm và phân bố đều, hiệu quả phanh tốt, má phanh ít mòn và mòn đều nên ít phải điều chỉnh

- Hiệu quả phanh cả hai chiều đều như nhau, lực chiều trục tác dụng lên đĩa là cân bằng.

- Đĩa phanh tản nhiệt tốt nhưng lại khó giữ được sạch

1.4 Hệ thống phanh trên ô tô du lịch.

Cấu tạo hệ thống phanh nói chung đã được trình bày ở trên Tuynhiên điều kiện làm việc của mỗi loại xe phục vụ những mục đích khácnhau là rất khác nhau, dẫn đến đặc điểm kết cấu của các cụm hệ thống trên

xe cũng mang những nét đặc trưng riêng Do đó, để tìm hiểu về hệ thốngphanh trên ô tô du lịch, trước hết cần phải biết được công dụng cũng nhưcác đặc điểm và yêu cầu đối riêng với loại xe này, phần tiếp theo của đồ án

sẽ giải quyết vấn đề trên

1.4.1 Giới thiệu chung về ô tô du lịch.

Ô tô du lịch là một loại phương tiện giao thông đường bộ có khảnăng 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 rộngrãi, 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 từ2-5 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 hoặcchở 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 9-16 chỗ ngồi (hình 1.g)

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 củanhiều đối tượng khác nhau Ví dụ như dòng xe gia đình nhỏ gọn xuất hiện

để phục vụ nhu cầu đi lại cá nhân, xe MPV kết hợp giữa xe compi và xe đadụng cho khả năng chuyên chở lớn hơn nhưng lại phù hợp với điều kiện sửdụng 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 nétđặc trưng riêng và luôn luôn được cải tiến để đáp ứng được các yêu cầu đặt

ra

1.4.2 Hệ thống phanh thường được sử dụng trên ô tô du lịch.

Thông thường, trên xe du lịch thường sử dụng hệ thống phanh chínhdẫn động thủy lực chia dòng, có trợ lực chân không, cơ cấu phanh guốcchốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau bố trí ở cầu sau, cơ cấu phanh đĩahoặc phanh guốc chốt tựa khác phía bố trí ở cầu trước Trên một số xe hiệnđại có thể sử dụng toàn bộ cơ cấu phanh đĩa.

Phanh dừng của xe du lịch thường được dẫn động bằng cơ khí đếncác cơ cấu phanh ở cầu sau

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH KẾT CẤU CÁC HỆ THỐNG PHANH

THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ DU LỊCH

Giới thiệu chung.

Xuất phát từ những đặc điểm riêng của xe du lịch đã được trình bày

ở trên, kết cấu của hệ thống phanh có những đặc trưng sau:

- Chỉ sử dụng hệ thống phanh chính dẫn động thủy lực

- Hệ thống dẫn động phải được chia dòng để đảm bảo độ tin cậy

- Hiệu quả phanh cao đồng thời phải đảm bảo phanh êm dịu

- Không bị trượt lết các bánh xe hay lệch hướng chuyển động khiphanh

- Điều khiển nhẹ nhàng, giảm bớt công việc kiểm tra điều chỉnh chongười lái

- Áp dụng nhiều công nghệ điều khiển điện tử hỗ trợ quá trình phanhxe

2.1 Cấu tạo hệ thống phanh sử dụng trên ô tô du lịch

a Cấu tạo chung.

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 riêngbiệt, nếu một trong hai dòng đó bị hỏng thì phần còn lại vẫn hoạt độngđược 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 dẫnđộng hai bánh xe cầu sau (hình 2.2.a)

+ Dẫn động chéo, bánh trước bên trái cùng một dòng với bánh saubên phải và ngược lại (hình 2.2.b)

+ Dẫn động hỗn hợp, một dòng cho tất cả các bánh xe và một dòngcho 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 đốicao 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 bịhỏng Các sơ đồ c, d, e có kết cấu phức tạp, chỉ sử dụng cho các xe có điềukiện hoạt động đặc biệt, yêu cầu độ tin cậy cao, hiệu quả phanh giảm đi ítnếu 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, lấynguồn chân không từ cổ hút động cơ

- Bộ điều hòa lực phanh lấy tín hiệu điều khiển là khoảng cách giữakhung 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 cómột hoặc nhiều xylanh công tác

- Cơ cấu phanh sau kiểu tang trống chốt tựa cùng phía lực đẩy bằngnhau 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 phanhcủa 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, độnhạy cao (do dầu không bị nén) Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là tỉ sốtruyền 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

2.2 Phân tích kết cấu các phần tử chính trong hệ thống phanh dùng trên ô tô du lịch.

2.2.1 Xylanh chính hai tầng.

a Nhiệm vụ, yêu cầu.

Nhiệm vụ của xylanh chính là nhận lực từ bàn đạp và bầu trợ lựcchân không ép dầu có áp suất cao vào đồng thời cả hai đường dẫn độngthủy lực truyền tới các xylanh bánh xe Các buồng dầu của xylanh phanhchính được cung cấp dầu phanh từ hai bình dầu riêng biệt bố trí trên thânxylanh

b Cấu tạo và nguyên lý làm việc.

Thân xylanh được đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ bù, lỗthông 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 cómột lò xo hồi vị riêng Piston được chế tạo bằng nhôm đúc, phía đầu làmviệc có gờ cố định gioăng làm kín, trên mỗi piston có khoan tám lỗ và cókhoang chứa dầu để bù dầu trong hành trình trả Phía đuôi piston khoangthứ nhất có hốc để chứa dầu cần đẩy Vị trí tương đối của piston được bảođảm nhờ ống lót hạn chế và vít hãm

Vòng chặn và còng hãm: làm bằng thép, nằm trong rãnh của xylanhvới chức năng hạn chế hành trình của piston

Đệm làm kín (cuppen): làm bằng cao su được cố định tương đối vớipiston, dùng để làm kín dầu trong xylanh phanh chính

Bát cao su: làm bằng cao su chịu dầu phanh, dịch chuyển trongxylanh cùng với piston có tác dụng làm kín khi dầu có áp suất cao ở hànhtrình nén

Tấm van: được làm bằng thép có hình hoa thị có khả năng đàn hồicao dùng để bịt kín các lỗ trên piston ở hành trình nén và mở lỗ ở hànhtrình trả làm cho hành trình dầu nhanh hơn

*Nguyên lý làm việc:

Khi không phanh dưới tác dụng của các lò xo đẩy các piston về phíabên phải, piston (21) tỳ sát vào vòng chặn (23) Vị trí của piston (13) đượcthiết kế nhờ sự cân bằng của hai lò xo Khi đó các khoang của xylanh chínhđược thông với các bầu chứa dầu Áp suất trong dẫn động phanh bằng ápsuất dư trong hệ thống

Khi người lái đạp bàn đạp phanh, qua cơ cấu thanh đòn tác dụng lênpiston (21), đẩy piston này dịch chuyển sang trái Khi bát cao su đi qua lỗđiền dầu, dầu ở khoang thứ nhất bị nén và áp suất dầu bắt đầu tăng Áp suấtdầu khoang thứ nhất tăng đẩy piston (13) dịch chuyển sang phải Và cũngtương tự, áp suất ở khoang thứ hai tăng Vì hai lò xo hồi vị ở hai khoang

dịch chuyển sang phải dồn dầu từ xylanh phanh chính tới các đường dẫn vàtới các xylanh bánh xe Đồng thời áp suất dầu trong hệ thống cũng tăngdần.

Khi nhả phanh dưới tác dụng của áp suất và lò xo hồi vị, các piston dịchchuyển sang phải Dưới tác dụng của lò xo cơ cấu phanh, dầu từ cơ cấuphanh được đẩy ngược lại trở lại xylanh chính Dưới tác dụng của các lỗtrên piston xylanh chính và các tấm van đàn hồi, dầu từ khoang ở thânpiston được điền thêm vào các khoang của xylanh chính làm cho quá trìnhtrả được nhanh hơn

2.2.2 Bộ trợ lực chân không.

a Nhiệm vụ, yêu cầu.

Bộ trợ lực chân không dùng để nâng cao hiệu quả quá trình phanh vàcải thiện điều kiện làm việc của người lái xe khi động cơ hoạt động Bộ trợlực phải đảm bảo tạo ra tác dụng trợ lực mà không làm mất đi cảm giác lênbàn 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

Cấu tạo gồm hai khoang ngăn cách nhau nhờ vách ngăn (18), mỗikhoang được chia làm hai ngăn nhờ piston kiểu màng (2) và (24) Cácpiston được liên kết với nhau qua thanh nối (7) Hai ngăn I và II khi phanhthông với khí trời, hai ngăn III và IV thông với cổ hút của động cơ Đồngthời 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) đượcnối trực tiếp với tổng phanh

* Nguyên lý làm việc:

Khi người lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh, van chân không mởcác 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 củapiston thông nhau và thông với cổ hút động cơ Cả hai mặt của piston kiểumàng ở hai khoang đều có áp suất bằng nhau, lò xo (4) đẩy piston về vị trítận cùng bên phải

Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh, lực bàn đạp truyền quathanh đẩy (32) đến piston van (29), đến thanh nối (7) và đến tổng phanh đểđiều khiển quá trình phanh xe Đồng thời khi lực bàn đạp được truyền đếnpiston (29) sẽ thực hiện việc đóng các van chân không, ngắt hai ngăn I và IIvới ngăn III và IV thông với cổ hút động cơ có áp suất thấp tạo ra sự chênhlệch áp suất giữa hai bề mặt của màng piston, nhờ sự chênh lệch áp suất màcác màng piston ở hai khoang sẽ dịch chuyển về phía trái bộ trợ lực, làmcho thanh nối (7) dịch chuyển theo trợ lực cho người lái để điều khiển tổngphanh

Nếu giữ chân phanh thì thanh đẩy (32) sẽ dừng lại, còn các pistonvẫn 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) dừnglại Khi đó, khoang I và II, III và IV không thông với nhau và không thôngvới khí trời Piston xylanh chính dừng lại tại vị trí mà người lái giữ bàn đạpchân 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 vàkhông thông với khí trời, lò xo (4) cùng với thanh nối (7) đẩy các màngpiston về vị trí ban đầu

c Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng.

* Ưu điểm

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 bảođược 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, độnhạy cao

* Nhược điểm

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 kíchthước của bộ trợ lực cũng tăng lên

2.2.3 Kết cấu bộ điều hòa lực phanh.

Chức năng của hệ thống phanh là để giảm tốc độ hay dừng hẳn xebằng 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 mặtđường

Chúng ta đã biết rằng lực cản giữa lốp và mặt đường chính là lựcbám sinh ra ở bánh xe khi phanh được xác định theo công thức:

Pϕ = ϕ Gϕ (2.1)

Bộ điều hoà lực phanh

ϕ - hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường;

Gϕ - trọng lượng bám

Chất lượng phanh được bảo đảm (hiệu quả phanh cao, ôtô ổn địnhkhi phanh) nếu mối liên hệ giữa lực cản trong cơ cấu phanh và lực cản giữalốp với mặt đường thoả mãn điều kiện:

Lực cản trong cơ cấu phanh < Lực cản giữa lốp và mặt đường

(2)

Theo công thức (1) thì lực bám sinh ra ở bánh xe với mặt đường phụthuộc vào tải trọng phân bố lên ôtô khi phanh Cụ thể khi phanh do quántính của khối lượng toàn bộ ôtô nên trọng tâm sẽ bị dịch chuyển về phíatrước (hình 2.5)

Muốn tạo ra áp suất dầu dẫn động đến các bánh xe cầu sau giảm tỉ lệvới sự giảm tải trọng lên cầu sau thì trên dòng dầu dẫn ra các bánh xe cầu saungười ta bố trí một cơ cấu điều chỉnh, cơ cấu đó gọi là bộ điều hoà (hình 2.6.a)

30

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 lanhbánh xe trước bằng với áp suất của xi lanh chính nhưng áp suất sau bộ điềuhoà, tức là áp suất ở các xi lanh bánh xe sau đã được điều chỉnh Trên hình2.6b 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 suấttrong 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 chưatrùng với đường đặc tính lý tưởng nhưng đã bám khá sát đường lý tưởngnên hiệu quả phanh đã được cải thiện

*Cấu tạo:

Trong hệ thống dẫn động thuỷ lực có bộ điều hoà lực phanh, cấu tạocác phần khác hoàn toàn giống như những hệ thống phanh dẫn động thuỷlực đã được trình bày ở các mục trên Vì vậy trong phần này chủ yếu giớithiệu 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

Hình 2.7

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 cóhai 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 mộtđầu của thanh đàn hồi 1 được lắp trên dầm cầu sau ôtô Khi mức tải thayđổi có nghĩa là độ võng tĩnh của hệ thống treo sau thay đổi do đó thanh đànhồi 1 sẽ thay đổi lực tác dụng lên pittông 3

*Nguyên lý làm việc:

Giả sử ở một mức tải nào đó, pittông 3 bị đẩy lên trên bởi lực căngcủa cả lò xo 9 và thanh đàn hồi 1 Khi đó phần tán dầy trên đỉnh pittông 3tách 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 vàđường kính thân dưới pittông là d nên diện tích chịu áp suất ở phía trên lớnhơn diện tích ở phía dưới Vì vậy ở một giá trị áp suất nào đó pittông 3 sẽchịu áp lực tổng cộng của dầu tác dụng theo xu hướng đẩy pittông xuốngdưới để cân bằng với lực đẩy cả các lò xo Khi áp suất dầu trong hệ thốngtăng dần lên đến một giá trị nào đó thì áp lực tổng cộng của dầu tác dụnglên pittông sẽ thắng được sức căng của lò xo 9 và thanh đàn hồi 1 làmpittông đi xuống Khi pittông đi xuống tán dầy trên đỉnh pittông cùng vớiphớt 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 xilanh bánh xe sau) giảm một lượng so với áp suất đầu vào (áp suất các xilanh bánh xe trước)

Khi mức tải của ôtô càng lớn thì lực từ thanh đàn hồi 1 tác dụng lênpittông càng lớn nên thời điểm làm việc của điều hoà cũng sẽ chậm hơn