sửa chữa bảo dưỡng hệ thống phanh ô tô

- Hiểu rõ được công dụng, phân loại, yêu cầu của Hệ thống phanh dùng trên ôtô.- Phân tích được kết cấu và hoạt động của các hệ thống phanh thường dùng trên ôtô.. Hình trên giới thiệu sơ

LỜI GIỚI THIỆU

VỀ GIÁO TRÌNH CẤU TẠO KHUNG- GẦM ÔTÔ

Nhằm trang bị cho học viên những kiến thức chuyên môn về cấu tạo và nguyên lý làm việc của các hệ thống, tổng thành bố trí trong phần khung-gầm ôtô, giúp nâng cao hiểu biết

để phục vụ cho việc học tập chuyên ngành sửa chữa khai thác thiết bị cơ khí ôtô cũng như cho công tác bảo dưỡng và sửa chữa trong thực tiễn

Tập Giáo trình Cấu tạo Khung-gầm ôtô được biên soạn cho đối tượng là học sinh các lớp TCCN Hệ chính quy với thời gian học tập 60 tiết Bao gồm 04 chương, có nội dung cụ thể như sau:

Bài 2: HỆ THỐNG PHANH

I Công dụng, phân loại, yêu cầu

II Phân tích kết cấu hệ thống phanh:

A- Cơ cấu phanh:

4/ Phanh trợ lực chân không-thủy lực

III Cấu tạo một vài chi tiết điển hình

1/ Xy lanh chính

2/ Xy lanh con

3/ Xy lanh chính loại 2 dòng

4/ Các loại van điều chỉnh trong hệ thống phanh

IV Hệ thống phanh ABS

Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã hết sức cố gắng tổng hợp các tư liệu tham khảonhằm hệ thống hóa lại các nội dung cho các học viên dễ dàng tra cứu khi học tập

Tuy vậy, nội dung tập giáo trình này cũng vẫn còn không ít thiếu sót Rất mong nhận được sự đóng góp chân tình để tập giáo trình này ngày càng hoàn thiện hơn

- Hiểu rõ được công dụng, phân loại, yêu cầu của Hệ thống phanh dùng trên ôtô.

- Phân tích được kết cấu và hoạt động của các hệ thống phanh thường dùng trên ôtô.

- Nắm vững cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh chống bó cứng ABS.

I CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU:

- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo ổn định ôtô khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng, lực tác dụng lên pedal không lớn

- Dẫn động phanh có độ nhạy tốt

- Bảo đảm việc phân bố moment phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụnghoàn toàn trọng lượng bám

- Không có hiện tượng tự siết khi phanh

- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao, ổn định trong sử dụng

- Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên pedal với lực phanh bánh xe

- Thoát nhiệt tốt, có khả năng phanh ôtô trong thời gian dài

II PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH DẦU:

- Hệ thống phanh ôtô gồm có: phanh chính (phanh bánh xe, phanh chân) và phanhphụ (phanh truyền lực, phanh tay) Phanh chính và phanh phụ có thể sử dụng chung cơ cấuphanh hoặc riêng cơ cấu phanh, nhưng dẫn động phanh hoàn toàn riêng rẽ

- Các hệ thống phanh thường gặp:

* Phanh cơ khí: thường dùng ở phanh phụ

* Phanh thuỷ lực: dẫn động bằng chất lỏng (dầu)

* Phanh khí: dẫn động bằng chất khí

* Phanh thuỷ khí: dẫn động bằng chất lỏng và chất khí

- Dùng phanh dầu thì lực tác dụng lên pedal lớn hơn với phanh khí, do đó phanh dầuchỉ dùng trên ôtô con, tải nhỏ, tải trung bình Còn phanh khí thường sử dụng trên ôtô tảitrung bình và tải lớn.

- Hệ thống phanh gồm hai phần chính: cơ cấu phanh và dẫn động phanh

A CƠ CẤU PHANH DẦU:

- Ưu điểm của loại này là má phanh mòn điều, cơ cấu này làm việc tốt khi quay theochiều hình vẽ (chiều tiến ôtô) và làm việc không tốt khi theo chiều ngược lại (chiều lùi ôtô)

* Trên hình trình bày cơ cấu có hai xi lanh làm việc ở hai guốc phanh Mỗi guốcphanh quay quanh chốt lệch tâm, bố trí đối xứng với đường trục của cơ cấu phanh nhằmtăng hiệu quả khi ôtô chạy tiến, nhưng lại giảm thấp hiệu quả khi ôtô chạy lùi Vì vậy loạinày dùng cho ôtô nhỏ và thường dùng ở cầu trước.

- Các guốc phanh trên các cơ cấu phanh trình bày trên đây điều có một điểm tựa cốđịnh (chốt lệch tâm) nghĩa là guốc phanh chỉ có một bậc tự do

* Sau đây là cơ cấu phanh loại bơi, guốc phanh ở cơ cấu có hai bậc tự do và không

có điểm tựa cố định Ở cơ cấu phanh loại bơi, hai xi lanh làm việc điều tác dụng lên đầu trên

và đầu dưới của guốc phanh Khi phanh các guốc phanh sẽ chuyển dịch dọc theo chiềungang và ép má phanh sát vào trống phanh Nhờ ma sát má phanh bị cuốn theo ống xi lanhlàm việc tỳ sát vào điểm tựa cố định, lúc đó hiệu quả phanh sẽ tốt hơn

Hiệu quả phanh của ôtô khi tiến hay lùi đều bằng nhau Cơ cấu phanh loại này cókhuyết điểm là kết cấu phức tạp

+ Đối với cơ cấu phanh tự cường hoá dùng lực ma sát giữa má phanh trước và trốngphanh để cường hoá hiệu quả phanh cho má phanh sau (vì guốc phanh trước được nối vớiguốc phanh sau nhờ thanh trung gian)

- Khi trống phanh quay theo chiều nào đó sẽ có một guốc phanh tựa vào một điểmtựa cứng (2) Đặc điểm của cơ cấu phanh này là hiệu quả phanh tiến và lùi như nhau Tuynhiên các piston của cơ cấu phanh này có đường kính khác nhau Một piston tác dụng trựctiếp lên guốc phanh trước, còn piston có đường kính nhỏ tác dụng lên guốc phanh sau quađòn (1) Đầu dưới của đòn (1) được nối với guốc phanh trước qua thanh (2) Nhờ có tỷ sốtruyền của đòn (1) cho nên lực của piston nhỏ tác dụng lên guốc phanh sau được tăng lên.

Do đó khi thiết kế chọn tỷ số truyền của đòn (1) như thế nào để bù lại sự khác nhau giữađường kính của hai piston, nhờ thế mà lực tác dụng lên hai guốc phanh bằng nhau

- Khi ôtô tiến, cả hai guốc phanh muốn quay cùng chiều với trống phanh để tựa vàođiểm tựa (3) và (4) Khi ôtô lùi, guốc phanh trái bị trống phanh cuốn theo rời điểm tựa (3),(4) và tỳ vào điểm tựa (5) Cho nên cơ cấu phanh này hiệu quả phanh khi ôtô tiến lớn hơnôtô lùi

- Ở trường hợp các piston của cơ cấu phanh đối xứng nhau thì lực ma sát guốc phanhtrước truyền sang guốc phanh sau nhờ thanh (4) và guốc phanh sau sẽ tỳ vào điểm tựa (3)khi phanh

2 Phanh đĩa:

- Phanh đĩa hiện nay được sử dụng khá rộng rãi trên các ôtô Phanh đĩa được chialàm hai loại: loại đĩa quay và loại vỏ quay

- Phanh đĩa loại đĩa quay: Đĩa phanh ở phía ngoài có trọng lượng nhỏ, thường được

sử dụng ở phanh trước hoặc phanh tay ở ôtô tải

- Nhược điểm của loại phanh này là rất dễ bị hư hỏng do bụi bẩn rơi vào khi chạytrên đường đất

- Phanh đĩa loại vỏ quay: Khi phanh các piston ở xi lanh con (3) sẽ đẩy các đĩa (1)dịch chuyển tương đối với nhau trong mặt phẳng quay của bánh xe theo hướng ngược chiềunhau Nhờ có rãnh riêng ở đĩa (1) nên các hòn bi (2) chạy theo rãnh để ép các đĩa ma sát sátvào vỏ và tiến hành phanh

- Ưu điểm của phanh đĩa so với phanh guốc:

- Ap suất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều do đó má phanh ítmòn và mòn đều

- Điều kiện làm mát tốt, bảo đảm moment quay như nhau khi tiến và lùi

- Lực dọc trục tác dụng lên đĩa cân bằng

- Có khả năng làm việc với khe hở bé nên giảm được thời gian tác dụng phanh.

B DẪN ĐỘNG PHANH :

1 Phanh dầu:

1- Pedal phanh2- Bầu trợ lực phanh3- Xilanh chính 4- Bình đựng dầu phanh

- Lực tác dụng từ pedal đến cơ cấu phanh qua chất lỏng ở các đường ống

- Đặc điểm phanh dầu là các bánh xe bị phanh cùng một lúc vì áp suất trong đườngống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào trống phanh.

- Ưu điểm:

+ Phanh đồng thời các bánh xe

+ Hiệu suất cao

+ Độ nhạy tốt

+ Kết cấu đơn giản

+ Có khả năng dùng trên nhiều loại ôtô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấuphanh

- Khuyết điểm:

+ Không thể làm tỷ số truyền lớn, lực tác dụng lên pedal lớn

+ Nếu bị rò rỉ thì cả hệ thống không làm việc

+ Hiệu suất dẫn động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

2 Phanh khí:

a) Thành phần của hệ thống phanh khí nén:

Hình trên giới thiệu sơ đồ hệ thống phanh khí nén, gồm các thành phần và công dụng của chúng như sau :

- Máy nén không khí : do động cơ dẫn động, cung cấp khí nén để tác động phanh hãmxe

- Bình chứa khí nén : gồm 2 bình chứa khí nén do bơm nạp vào Chúng có khả năng cung cấp khí nén cho tám đến mười lần phanh trong trường hợp bơm nén khí bị hỏng

- Van điều áp : giới hạn áp suất khí nén ở mức quy định do bơm nén không khí cungcấp (khoảng 7,7 kg/cm2)

- Tổng van điều khiển (Van phân phối) : khi tác động bàn đạp phanh, van sẽ phân phối khí nén từ bình chứa đến các buồng phanh (búp sen) Lúc thổi phanh, van xã khí nén từbuồng phanh thoát ra không khí

- Bầu phanh : mỗi bánh xe có một bầu phanh, công dụng của bầu phanh là biến đổi ápsuất khí nén thành lực đẩy cơ khí để bung càng phanh hãm xe

b) Hoạt động của hệ thống phanh khí nén:

Hình 236 giới thiệu sơ đồ kết cấu của một loại tổng van điều khiển Khi ấn vào bàn đạp phanh, piston P đi xuống bít lỗ giữa của van chân hơi S Ấn thêm bàn đạp phanh, van S

sẽ mở cho khí nén từ bình chứa (5) đi vào ống dẫn đến buồng phanh trước (3) và buồng phanh sau (8)

Tại buồng phanh (hình 237B), áp suất khí nén tác động vào màng cao su (2’) làm chocần (3’) và chạc (10) dịch qua phải đẩy cần điều khiển xoay trục cam (16) ấn càng phanh cọ vào tambua hãm xe Lúc buông bàn đạp phanh, lò xo R1 của tổng van đẩy piston P lên, van

S đóng bệ của nó ngắt liên hệ giữa bình khí nén với ống dẫn Khí nén dùng xong từ các buồng phanh tháo trở lại tổng van theo lỗ giữa của van S thoát ra kb khí Đôi khi trong hệ thống phanh hơi có trang bị các van xả nhanh (Quick release valve) giúp thoát nhanh khí

nén trong các buồng phanh làm cho các càng phanh tách rời tức thì khỏi tambua ngay sau khi thôi phanh.

c) Ưu – nhược điểm của hệ thống phanh khí nén:

- Dùng trên ôtô cỡ lớn, có kéo rơmoóc

- Kết cấu phức tạp

- Ưu điểm:

- Lực tác dụng lên pedal nhỏ

- Trang bị trên ôtô tải lớn có kéo rơmoóc

- Bảo đảm chế độ phanh rơmoóc khác với ôtô kéo, do đó phanh đoàn xe được

ổn định, khi rơmoóc bị tách khỏi ôtô thì rơmoóc bị phanh một cách tự động

- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ôtô và sử dụng khí nén cho hệthống treo loại khí

- Khuyết điểm:

- Có kết cấu phức tạp với nhiều cụm chi tiết

- Kích thước và trọng lượng khá lớn, giá thành cao, độ nhạy ít, thời gian chậmtác dụng lớn

3 Phanh trợ lực khí nén – thủy lực:

a/- Đặc tính tổng quát

Hệ thống phanh trợ lực khí nén-thủy lực áp dụng nguyên lý của phanh thủy lực để ấn càng phanh vào tambua hãm xe Tuy nhiên áp suất thủy lực cung cấp cho các xy lanh con không phát xuất từ xy lanh cái Hệ thống này có hai mạch dầu :

- Mạch dầu thứ nhất từ xy lanh cái làm mở tổng van cho khí nén chui vào xy lanh trợ lực đẩy piston không khí di chuyển

- Mạch thứ hai, piston không khí đẩy piston thủy lực bơm dầu xuống các xy lanh con

b/- Thành phần kết cấu

Hình 238 giới thiệu thành phần và đường ống của hệ thống phanh trợ lực khí nén thủy lực của ôtô tải Các thành phần này gồm có :

Máy nén (1) bơm không khí nạp vào các bình chứa Xy lanh cái (7) được kết cấu giống như xy lanh cái của hệ thống phanh thủy lực, có công dụng mở van khí nén trong tổngvan điều khiển của xy lanh khí nén thủy lực (8) Xy lanh này có ba bộ phận :

+ Một piston lực đường kính lớn tiếp nhận lực đẩy của khí nén

+ Một piston thủy lực nhỏ có cùng cây đẩy với piston không khí

+ Một tổng van điều khiển hoạt động nhờ áp suất thủy lực

c/- Nguyên lý hoạt động (hình 239)

+ Trường hợp bình chứa khí nén đầy đủ áp suất :

Ấn bàn đạp phanh, xy lanh cái đẩy dầu xuống tổng van điều khiển Tai đây áp suất thủy lực đẩy piston-cúppen P1 và màng (2) dịch sang phải Màng (2) áp kín lên van S1 làm

mở van khí nén S2 Khí nén từ bình chứa chui qua van theo ống dẫn (5) tác động vào mặt sau của piston lực P2 Vì P2 có diện tích lớn nên nhận một lực rất mạnh đẩy piston-cúppen P3 bơm dầu qua van áp xuống các xy lanh con Khi thôi phanh, bàn đạp xy lanh cái được buông ra, áp suất thủy lực mất, piston P1 trở lui, lò xo R1 đẩy màng (2) tách ra khỏi van S1

Lò xo R4 ấn van S2 đóng chận luồng khí nén từ bình chứa

Lúc này lò xo R3 đẩy piston lực P2 lui, số khí nén phía sau P2 theo ống dẫn (5) vào hộp van điều khiển chui qua các lỗ trên màng (2) thoát ra ngoài theo cửa (4) Đồng thời, R2

ấn P3 lui, dầu phanh từ các xy lanh con chui qua lỗ giữa của cuppen và piston P3 hồi trở về

xy lanh cái

+ Trường hợp bình chứa hết khí nén:

Trong trường hợp này hệ thống phanh trợ lực khí nén thủy lực vẫn hoạt động được đểhãm xe, tuy nhiên phải dùng nhiều lực cơ bắp ấn mạnh lên bàn đạp phanh để có thể hãm xe Lúc này áp suất thủy lực từ xy lanh cái bơm dầu phanh chui qua lỗ giữa của cúppen và piston P3 qua van lưu áp xuống các xy lanh con

4 Phanh trợ lực chân không – thủy lực:

Nguyên lý hoạt động của một xy lanh trợ lực chân không –thủy lực được giới thiệu trên hình 240 Piston lực diện tích lớn nối với piston thủy lực nhỏ Mặt trước của piston liên lạc với sức hút của bơm chân không hay của ống góp hút động cơ Mặt sau của piston lực thông với áp suất khí trời Khi van mở không khí lùa vào mặt sau, đẩy piston lực qua phải tác động piston thủy lực tạo áp suất trong xy lanh thủy lực để hãm xe

a/- Kết cấu của xy lanh chân không thủy lực:

Hình 241 giới thiệu kết cấu của bộ xy lanh trợ lực chân không thủy lực trang bị trên ôtô tải (bộ Servo Hydrovac), kết cấu của bộ này gồm các chi tiết chính như sau :

Tổng van điều khiển Xy lanh thủy lực bố trí ở đầu xy lanh chân không Xy lanh chânkhông được ngăn đôi nhờ vách giữa Piston chân không P1 và P2 cùng cây đẩy với piston-cúppen thủy lực P4 Xy lanh chân không được chia thành 4 khoang : (1), (2), (3) và (4) Khoang (3) thông với khoang (1), thông tiếp đến vùng dưới màng M và với bơm chân

không Khoang (4) thông với khoang (2) xuyên qua ống rỗng của cây đẩyvà liên lạc với vùng phía bên trên màng M.

Khoang (1)

Khoang (4)  cây đẩy rỗng C1  khoang (2)

Cả 2 mặt của piston P1 và P2 đều chịu tác động của chân không nên hai piston này bị

lò xo R1 ấn tận cùng về phía trái

- Có chân không, ấn vào bàn đạp phanh : Ap suất thủy lực từ xy lanh cái nâng cúppen P3, van V3 và màng M đi lên V3 áp kín vào M làm cách ly ngăn trên và ngăn dưới của màng M, đồng thời nâng V2 mở cho không khí lùa vào khoang (2), áp suất không khí theo cây đẩy rỗng đến khoang (4) Lúc này khoang (3) và khoang (1) thông với chân không nên áp suất không khí tác động và mặt sau của P1, P2 đẩy hai piston này tiến tới, cây đẩy C1 lùa piston và cuppen P4 tới bơm dầu phanh xuống các xy lanh con với áp suất rất lớn để hãm xe

piston-Khi thôi phanh, áp suất thủy lực trong xy lanh cái mất, lò xo R3 đẩy P3, V3 và màng

M tụt xuống, van không khí V2 đóng Lúc nàyphòng dưới và phòng trên của màng M thông nhau, sức hút của bơm chân không hút hết không khí trong các khoang (2) và (4) Có nghĩa

là lúc này hai mặt các piston P2, P2 đều là chân không nên lò xo R1 đẩy P1 và P2 lui về vị trí cũ V4 mở trống lỗ giữa của piston thủy lực P4, dầu phanh từ các xy lanh con hồi về theo

lỗ này trở lại xy lanh cái

- Mất chân không, tác động phanh : đây là trường hợp phanh nguội, , có nghĩa là phanh không có trợ lực, phải ấn chân thật mạnh vào bàn đạp phanh, Dầu phanh từ xy lanh cái chui qua lỗ giữa piston và cúppen P4 bơm xuống các xy lanh con tác động càng phanh hãm xe

- Chế độ “rà” phanh : đó là trường hợp khi bàn đạp phanh được ấn xuống đến vị trí lưng chừng ở giữa vị trí buông hoàn toàn và vị trí ấn xuống hoàn toàn Lúc này van không khí V2 được hé mở, không khí lùa vào ít, piston chân không P1, P2 nhích nhẹ để tác động phanh vừa phải Hình 242 giới thiệu hình dáng bên ngoài bộ Servo chân không thủy lực Hydrovac trang bị trên xe tải

Cơ cấu phanh trợ lực chân không thủy lực của ôtô du lịch (ôtô con)

Hình 243 giới thiệu cụm cơ cấu phanh trợ lực chân không thủy lực được lắp trên ôtô

du lịch 4 chỗ Thông thường sức hút chân không được cung cấp từ

ống góp hơi hút của động cơ, độ chân không này vào khoảng 17-21 inch – thủy ngân

(in.Hg) Từ ống góp hút của động cơ, một ống nối dẫn chân không đến bầu phanh trợ lực chân không (Vacuum Brake Booster) Trên đường ống có bố trí bầu lọc than (charcoal filter) Bầu lọc than có công dụng hút giữ hơi xăng không cho hơi xăng này lọt vào bầu phanh trợ lực chân không nhằm bảo vệ các chi tiết và màng chắn làm bằng cao su

Nguyên lý kết cấu và hoạt động của cơ cấu phanh trợ lực này cũng tươơng như của

xe tải vừa mô tả ở trên Ở chế độ buông bàn đạp phanh, độ chân không từ ống góp hơi hút (4) tác động vào cả 2 mặt màng chắn (1) nên màng và cây đẩy (6) đứng yên (hình 245)

Khi ấn vào chân phanh (hình 246), van không khí (5) bít kín mặt sau của màng (1), đồng thời mở cửa cho không khí lùa vào bầu phanh trợ lực chân không Lúc này mặt trước màng (1) là sức hút mặt sau là áp suất lên màng (1) tác động cây đẩy (6) điều khiển piston-cúppen xy lanh cái bơm dầu phanh xuống các xy lanh con hãm xe

III CẤU TẠO MỘT VÀI CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH:

1 Xilanh chính:

a)- Cấu tạo:

Xi lanh chính chế tạo bằng gang và đúc liền với buồng chứa dầu phanh, vỏ xi lanhchính được đặt bắt trên khung xe Ở buồng chứa dầu của xi lanh chính có lỗ cho dầu vào vàdùng nắp đậy kín, nắp có lỗ thông hơi Bên trong xi lanh ăn thông buồng chứa dầu bằng các

lỗ điều hòa nhỏ và lớn Ở đầu Piston xi lanh chính có khoan 1 số lỗ, đối diện với từng lỗ đó

có ven lá kiểu hoa mai che kín Piston có bắt vòng đệm kín cao su phía trước

dư không lớn và không khí không lọt vào được Khi đạp bàn đạp phanh một cách đột ngột,trong xi lanh sinh ra chân không, dưới tác dụng của độ chân không, dầu trong khoang trốngsau piston đi qua các lỗ nhỏ vào khoang trống trước piston nên hiện tượng lọt khí không xảy

ra ở hệ thống phanh

2 Xilanh con:

Thân được đúc bằng gang, bên trong xilanh có lắp 2 piston và 2 bát cao su, nhờ có lò

xo nên bát cao su được ép chặt với piston, ở đầu còn lại của piston có cần đẩy tì vào cần trêncủa chốt má phanh, 2 đầu xilanh có gắn bạc bằng cao su, dầu từ xi lanh chính qua rãnh dưới

đi theo ống dẫn dầu còn rãnh trên dùng để xả không khí