CHƯƠNG 9 HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ

Chương IX : HỆ THỐNG PHANH 9.1 CHỨC NĂNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI Phanh hệ thống an toàn chủ động quan trọng nên nhà thiết kế ôtô quan tâm, không ngừng nghiên cứu hoàn thiện nâng cao hiệu Khởi đầu, hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực (phanh dầu) sử dụng xe ôtô loại đơn giản, lực phanh bánh xe tỷ lệ thuận với lực tác động lên bàn đạp phanh Hệ thống phanh đến gần không sử dụng hiệu kém, không bảo đảm đủ lực phanh Để tăng lực phanh, người ta sử dụng cấu trợ lực Phổ biến với xe loại trợ lực chân không, sử dụng độ chênh lệch áp suất khí độ chân không đường nạp động để tạo lực bổ trợ phanh Trợ lực chân không tác động trực tiếp lên piston xilanh phanh tác động gián tiếp (có thêm xi-lanh phụ trợ để tăng áp suất dầu phanh) Tuy vậy, dạng trợ lực chân không tăng áp suất dầu phanh lên khoảng gấp lần Phanh dầu trợ lực khí nén giúp đạt áp suất dầu phanh cao, cấu tạo phức tạp, nên chủ yếu áp dụng cho xe tải Còn để tránh tượng bó cứng bánh xe phanh, dẫn đến rê xe điều khiển, số xe người ta sử dụng cấu điều chỉnh lực phanh, nhằm thay đổi lực phanh bánh xe tỷ lệ với lực bám bánh xe Cơ cấu điều chỉnh liên kết khí với thân xe cầu sau Tuỳ thuộc vào vị trí tương đối thân xe với cầu xe (tương ứng trọng lượng xe tác động lên cầu sau), cấu làm thay đổi áp lực dầu phanh xi-lanh phanh bánh xe sau Khi trọng lượng đè lên cầu sau nhỏ lực phanh bánh sau nhỏ ngược lại Việc ứng dụng thiết bị điện tử phận, hệ thống xe ôtô nói chung hệ thống phanh nói riêng, thể kết hợp thành phần học, điện điện tử để thực chức học theo điều khiển modul (hoặc vi xử lý) điện tử Đối với hệ thống phanh, ứng dụng thiết bị - điện tử kể đến hệ thống 81 chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking System) xuất năm 1978, ban đầu xe thể thao đắt tiền, ngày trở thành thiếu số mác xe trung cao cấp ABS thiết bị hỗ trợ cho hệ thống phanh, ngăn chặn tượng trượt bánh xe phanh gấp mà không phụ thuộc vào xử trí người lái, đồng thời bảo đảm lực phanh đạt giá trị cực đại ứng với khả bám bánh xe với mặt đường Bước đời hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brakeforce Distribution) Hệ thống hỗ trợ phanh gấp BAS (Brake Assist System) có tác dụng tăng tức lực phanh đến mức tối đa thời gian ngắn phanh khẩn cấp, xuất nhằm mục đích tăng cường hiệu cho hệ thống phanh Bên cạnh đó, số hệ thống khác như: ổn định điện tử ESP (Electronic Stability Program), chống trượt ETS (Electronic Traction System), có tác dụng gián tiếp nâng cao hiệu phanh biện pháp tăng thêm xung lực phanh đến bánh xe cần thiết (ESP), phân phối lại lực kéo bánh xe xuất trượt lúc phanh (ETS) 9.1.1 Chức hệ thống phanh Hệ thống phanh có nhiệm vụ làm giảm tốc độ ôtô làm dừng hẳn chuyển động ôtô Hệ thống phanh đảm bảo giữ cố định xe thời gian dừng Đối với ôtô hệ thống phanh hệ thống quan trọng đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn chế độ cao, cho phép người lái điều chỉnh tốc độ chuyển động dừng xe tình nguy hiểm Hình 9.1 Hệ thống phanh 9.1.2 Phân loại hệ thống phanh 82 - Phân loại theo tính chất điều khiển chia phanh chân phanh tay -Phân loại theo vị trí đặt cấu phanh mà chia ra: phanh bánh xe phanh trục chuyển động - Phân loại theo kết cấu cấu phanh: phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa - Phân loại theo phương thức dẫn động có: Dẫn động phanh khí, chất lỏng, khí nén liên hợp 9.1.3 Yêu cầu hệ thống phanh - Phải nhanh chóng dừng xe bất khì tình nào, phanh đột ngột xe phải dừng sau quãng đường phanh ngắn nhất, tức có gia tốc phanh cực đại - Hiệu phanh cao kèm theo phanh êm dịu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần giữ ổn định chuyển động xe - Lực điều khiển không lớn, điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng chân tay - Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu phanh không thay đổi lần phanh - Đảm bảo tránh tượng trượt lết bánh xe đường, phanh chân phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng đến - Các cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt khu vực làm ảnh hưởng tới làm việc cấu xung quanh, phải dễ dàng điều chỉnh thay chi tiết hư hỏng 9.2 Cơ cấu phanh guốc 92.1 Cơ cấu phanh dầu a Cấu tạo Cơ cấu phanh dầu gồm có trống phanh quay với bánh xe, Hình 9.2 Cấu tạo cấu phanh dầu 83 guốc phanh lắp với phần không quay mâm phanh, guốc có lắp má phanh, đầu guốc phanh quay quanh chốt tựa, đầu lại tỳ vào piston xilanh Áp suất chất dầu xilanh tác dụng lên piston đẩy guốc phanh ép vào tang trống thực trình phanh Khe hở guốc phanh điều chỉnh thường xuyên trình sử dụng b Các loại cấu phanh * Cơ cấu phanh guốc đối xứng trục Nguyên lý hoạt động: Cơ cấu phanh đặt giá đỡ mâm phanh Mâm phanh bắt cố định mặt bích dầm cầu Các guốc phanh đặt trục lệch tâm, tác dụng lò xo hồi vị, má phanh ép chặt hai piston xy lanh phanh làm việc gần Các má phanh tỳ sát vào cam lệch tâm Cam lệch tâm với trục lệch tâm có tác dụng điều chỉnh khe Hình 9.3 Sơ đồ cấu tạo cấu phanh hở má phanh trống phanh guốc đối xứng trục Trên bề mặt guốc phanh có gắn ma sát Giữa piston xy lanh có lò xo để ép piston tỳ sát vào guốc phanh Trên bề mặt guốc phanh có gắn má phanh, má phanh mòn guốc phanh phía trước có má phanh dài Khi tác dụng vào bàn đạp chất lỏng với áp suất cao truyền đến xy lanh tạo nên áp lực ép piston đẩy guốc phanh, má phanh ép vào trống phanh tạo nên phanh Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị cấu phanh lò xo piston kéo guốc phanh trở lại vị trí ban đầu Quá trình phanh kết thúc 84 Trong trình sử dụng phanh, má phanh hao mòn, khe hở má phanh trống phanh tăng lên Muốn cấu phanh hoạt động hiệu quả, phải điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh cách xoay cam lệch tâm xoay chốt lệch tâm * Cơ cấu phanh guốc đối xứng tâm + Đặc điểm Mỗi guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm, bố trí đối xứng với đường trục cấu phanh + Nguyên lý hoạt động Khi đạp bàn đạp phanh, dầu dẫn động từ xy lanh tổng qua đường dẫn tới xy lanh bánh xe Hình 9.4 Sơ đồ cấu tạo cấu phanh Dưới tác dụng áp guốc đối xứng tâm suất dầu, hai piston dịch chuyển đẩy guốc phanh ép sát vào trống phanh trình phanh thực Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị cấu phanh kéo guốc phanh trở vị trí ban đầu Khe hở má phanh trống phanh xuất nên kết thúc trình phanh Điều chỉnh khe hở trống phanh má phanh thực cách xoay cam lệch tâm + Ưu, nhược điểm - Ưu điểm: Do bố trí xy lanh làm việc chốt lệch tâm đối xứng nên hiệu phanh hai má phanh trống phanh quay chiều Khi trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ, hiệu phanh tốt Nhưng trống phanh quay theo chiều kim đồng hồ hiệu phanh 85 thấp khoảng lần Cơ cấu phanh loại có hiệu phanh cao hai guốc phanh guốc xiết xe tiến - Nhược điểm không quan trọng với ôtô có tải trọng nhỏ Khi ôtô lùi tốc độ thấp mômen phanh đòi hỏi nhỏ, phức tạp phải bố trí thêm đường ống dẫn động thủy lực vào cụm xilanh công tác mòn không hai đầu má phanh * Cơ cấu phanh guốc dạng bơi Đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động: Đặc điểm loại cấu phanh guốc phanh có bậc tự điểm tựa cố định Cơ cấu phanh dạng bơi hai xy lanh làm việc tác dụng lên đầu đầu guốc phanh, phanh guốc phanh dịch chuyển theo chiều ngang ép sát vào trống phanh Nhờ áp sát trống phanh má phanh ép sát vào trống phanh má phanh bị theo chiều quay trống phanh Mỗi má phanh lúc tác dụng vào piston đẩy ống xy lanh làm việc tỳ sát vào điểm tựa cố định, lúc hiệu phanh tốt lực tác dụng lên bàn đạp giảm nhiều Hiệu phanh ôtô tiến lùi kết hợp cấu phanh phức tạp Hình 9.5 Sơ đồ cấu tạo cấu Qua phân tích số kết cấu phanh guốc loại bơi phanh guốc, thấy tùy theo bố trí guốc phanh điểm tựa hiệu phanh khác nhau, kích thước guốc phanh Hiện xu hướng sử dụng phanh guốc loại bình thường với điểm tựa phía Nếu cần thiết làm thêm phận cường hóa truyền động phanh 86 * Cơ cấu phanh tự cường hoá Cơ cấu phanh tự cường hoá có hai guốc tựa hai xilanh công tác, phanh bánh xe guốc phanh thứ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai làm tăng hiệu phanh lực ép từ dầu có áp suất đẩy hai đầu ép sát vào tang trống Tuy nhiên sử dụng hai xilanh công tác piston có khả tự dịch chuyển lên piston có khả ảnh hưởng đến piston bên Kết cấu phanh dễ gây lên dao động mômen phanh ảnh hưởng xấu đến chất lượng ổn định chuyển động Hình 9.6 Các dạng bố trí phanh tang trống c.Các chi tiết cấu Trống phanh: Là chi tiết quay chịu lực ép guốc phanh từ trống phanh cần có độ bền cao, bị biến dạng, cân tốt dễ truyền nhiệt Bề mặt làm việc có độ bóng cao, bề mặt lắp ghép với moay có độ xác để định vị đồng tâm Hầu hết trống phanh chế tạo gang xám có độ cứng cao khả chống mài mòn tốt Tuy nhiên gang có nhược điểm nặng, dễ nứt vỡ Do phần vành bề mặt ma sát gang, phần thép dập Hình 9.7 C ấu tạo tang trống Guốc phanh: hầu hết guốc phanh chế tạo từ thép dập nhôm, guốc phanh có nhiều hình dạng kích cỡ khác theo độ cong chiều rộng Ngoài guốc phanh có hình dạng gân cách bố trí lỗ 87 khác Các kiểu đa dạng guốc phanh nhận dạng số hiệu theo tiêu chuẩn chung Hình 9.8 Cấu tạo Guốc phanh Má phanh: má phanh gắn vào guốc phanh cách dán tán rivê, xe tải nặng má phanh guốc phanh liên kết bulông Hình 9.9 C ấu tạo má phanh Má phanh dán gắn chặt vào guốc phanh keo bền nhiệt, xe tải lớn má phanh khoan sẵn lỗ gắn bulong điều cho phép thay má phanh dễ dàng thuận tiện Má phanh tán rive gắn chặt nhờ rive làm đồng thau nhôm Chúng xuyên qua lỗ khoan làm loe má phanh Khi má phanh tán rive bị mòn rive tiếp xúc với bề mặt tang trống gây trầy xước 9.2.2 Cơ cấu phanh kiểu tang trống a Kết cấu Hệ thống phanh với cấu phanh gồm phận hãm bánh xe cấu dẫn động 88 Hình 9.10 Cơ cấu phanh bánh xe kiểu tang trống Gồm guốc phanh gang, đầu nhờ tác dụng lò xo kéo tỳ sát vào đào hãm, đầu lắp chốt lệch tâm Mỗi guốc phanh tán hai má phanh Quả đào liền với trục đầu trục lắp cần hãm, cần hãm có lắp bánh vớt Cần hãm nối với màng mỏng qua cần đẩy áp chặt vỏ bầu phanh bầu phanh Hình 9.11 Các dạng trống phanh + Trống phanh: Là chi tiết quay chịu lực áp guốc phanh từ tang trống phải có - Độ bền cao biến dạng, cân tốt dễ truyền nhiệt - Bề mặt làm việc trống phanh mặt phía có độ cứng cao, bề mặt lắp ghộp với moay có độ xác cao để định vị đồng tâm mặt đầu trống phanh cho lọt vào vừa tạo đường gấp khúc tránh bụi, nước rơi trực tiếp 89 vào bề mặt ma sát, vừa che kín gờ má phanh Vật liệu chế tạo thường làm gang để tăng độ dẫn nhiệt đảm bảo hệ số ma sát với má phanh + Guốc phanh: - Bao gồm xương má phanh Xương chế tạo đúc.Tiết diện dạng chữ T - Xương má phanh liên kết với nhờ đinh tán keo dán, chiều dầy má phanh ban đầu từ - mm - Má phanh chế tạo từ atbet atbet đồng, hệ số ma sát ổn định từ 0,3 -0,5 Đinh tán thường làm hợp kim nhôm đồng b Nguyên lý hoạt động Khi đạp bàn đạp phanh không khí nén từ bình chứa tới tổng van phanh đưa tới bầu phanh bánh xe Tại áp suất cao áp màng bầu phanh thắng sức căng lò xo tác động vào cần đẩy, cần hãm làm cho bánh vớt quay, đào quay theo tác động vào guốc phanh, làm cho guốc phanh áp vào trống phanh Quá trình hãm phanh diễn Khi nhả bàn đạp phanh tổng van phanh ngắt đường khí nén tới bầu phanh mở thông với khí Lúc áp suất bầu phanh giảm không thắng sức căng lò xo, lò xo đẩy màng cần đẩy bánh vị trí ban đầu Quả đào tác động vào guốc phanh, tác dụng lò xo buộc guốc phanh tách khỏi trống phanh Quá trình phanh kết thúc 9.3 Cơ cấu phanh đĩa Phanh đĩa thường sử dụng phổ biến xe có vận tốc cao hay gặp cầu trước.Phanh đĩa ngày sử dụng rộng dãi cho cầu trước cầu sau 9.3.1 Đặc điểm cấu phanh đĩa Hình 9.12 Cấu tạo phanh đĩa 90 Dẫn động dòng nghĩa từ đầu xilanh có đường dầu dẫn đến xilanh bánh xe, dẫn động dòng có kết cấu đơn giản độ an toàn không cao Vì thực tế dẫn động phanh dòng sử dụng Dẫn động hai dòng nghĩa từ đầu xilanh có hai đường dầu độc lập đến xilanh bánh xe Do hai dòng hoạt động độc lập nên xilanh phải có hai ngăn độc lập dòng bị rò rỉ dòng Hình 9.18 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lại có tác dụng Vì phanh thủy lực dẫn động hai dòng phanh hai dòng có độ an toàn cao, nên sử dụng nhiều thực tế Dưới sơ đồ dẫn động thuỷ lực hai dòng thường gặp: - Một dòng dẫn động hai bánh xe cầu trước, dòng dẫn tới bánh xe cầu sau - Một dòng dẫn động cho bánh xe trước phía bánh xe sau phía khác, dòng dẫn động cho bánh xe chéo lại - Hai kiểu dẫn động Hình 9.19 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh dùng cho xe thông thủy lực dẫn động dòng thường kết cấu đơn giản giá thành hạ - Một dòng dẫn động cho ba bánh xe 94 - Ba kiểu dẫn động dùng xe có yêu cầu cao độ tin chất lượng phanh Khi xảy hư hỏng dòng hiệu phanh giảm không nhiều, đảm bảo an toàn chuyển động + Cấu tạo Hình 9.20 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai dòng + Hoạt động - Khi đạp phanh, lực đạp truyền từ bàn đạp qua cần đẩy vào xilanh để đẩy piston xilanh - Lực áp suất thuỷ lực bên xilanh truyền qua đường ống dẫn dầu đến xilanh bánh xe thực trình phanh - Khi nhả phanh, người lái bỏ chân khỏi bàn đạp phanh lúc piston xilanh trở lại vị trí không làm việc dầu từ xilanh bánh xe theo đường ống hồi xilanh vào buồng chứa, đồng thời bánh xe lò xo hồi vị kéo hai guốc phanh tách khỏi trống phanh kết thúc trình phanh 9.4.3 Phanh dầu điều khiển khí nén Phanh dầu điều khiển khí nén hệ thống phanh có xy lanh điều khiển phanh bánh xe xy lanh thủy lực, phần điều khiển tạo áp lực dầu phanh thực phanh bánh xe khí nén Loại hệ thống phanh có mặt nhiều loại ô tô tải đặc biệt ô tô buýt có tải trọng toàn 7,5 trở lên a Đặc tính tổng quát - Hệ thống phanh trợ lực khí nén- Thuỷ lực áp dụng nguyên lý phanh thuỷ lực để ấn phanh vào tăng trống hãm xe Tuy nhiên áp suất thuỷ lực 95 cung cấp cho xi lanh không suất phát từ xi lanh Hệ thống có hai mạch dầu - Mạch dầu thứ từ xi lanh làm mở tổng van cho khí nén chui vào xi lanh trợ lực đẩy vào piston không khí di chuyển - Mạch dầu thứ hai , piston không khí đẩy piston thuỷ lực bơm dầu xuống xi lanh b Kết cấu - Xi lanh con; 2, P1 piston màng điều khiển: Xi lanh thủy lực; ống thoát; ống dẫn khí nén; P2 Piston lực; P3 piston thủy lực; S1, S2 Van khí nén; R1, R2, R3, R4 lò xo + Xi lanh kết cấu giống Hình 9.21 Bộ trợ lực khí nén thủy lực hệ thống phanh thuỷ lực,các cụng dụng mở van khí nén nơi tổng van khí điều khiển + Xi lanh khí nén thuỷ lực phận: - Một piston không khí đường kính lớn - Một piston thuỷ lực nhỏ cung đẩy với piston không khí - Một tổng van điều khiển hoạt động nhờ áp suất thuỷ lực từ xi lanh c Nguyên lý hoạt động + Trường hợp bình chứa khí nén đầy - Ấn bàn đạp phanh, xy lanh dồn dầu xuống tổng van điều khiển Tại áp suất thuỷ lực đẩy piston p1và màng qua phải Màng ép lên van S1 làm mở van khí nén S2 Khí nén từ bình chứa chui qua van theo ống dẫn vào mặt sau piston không khí P2 có đường kính lớn để nhận lực mạnh đẩy piston P3 bơm dầu qua van liên hợp xuống xi lanh - Khi phanh, bàn đạp xi lanh buông ra, áp suất thuỷ lực mất, piston P1 trở lại, lò xo R1 đẩy màng tách khỏi xupáp S1 Lò xo R4 ấn van 96 khí nén S2 đóng chặn buồng khí nén từ bình chứa Lúc lò xo R3 đẩy piston không khí P2 lui, số khí nén phía sau P2 theo ống dẫn vào van điều khiển chui qua lỗ nơi màng thoát theo lỗ Đồng thời R2 ấn P3 lui, dầu phanh từ xi lanh chui qua lỗ cúp pen piston P3 trở xi lanh + Trường hợp bình chứa hết khí nén - Hệ thống phanh hoạt động để phanh xe nhiên người lái dận chân mạnh lên bàn đạp phanh,áp suất thuỷ lực từ xi lanh dồn dầu phanh chui qua lỗ cúppen piston P3 qua van liên hợp xuống xi lanh d Ưu nhược điểm sau - Ưu điểm + Lực bàn đạp nhỏ không trực tiếp tạo áp suất dầu, + Hành trình bàn đạp nhỏ, áp suất dầu làm việc lớn đạt đến 18¸24 MPa, + Kết cấu gọn, + Độ tin cậy cao với hai dòng điều khiển riêng biệt, + Có khả dễ dàng đồng hóa kết cấu với hệ thống phanh khí nén, + Phanh êm dịu, bị giật phanh đột ngột - Nhược điểm + Kết cấu phức tạp, giá thành cao, + Chiếm không gian lớn, + Bảo dưỡng, sửa chữa chẩn đoán phức tạp 9.4.4 Dẫn động phanh trợ lực Để giảm nhẹ lực tác động người lái trình sử dung phanh, đồng thời tăng hiệu sử dụng phanh trường hợp phanh gấp hệ thống phanh trang bị thêm trợ lực phanh.Trợ lực phanh có hai dạng trợ lực chân không trợ lực thuỷ lực (trợ lực dầu) Bộ trợ lực chân không: hoạt động dựa vào độ chênh lệch chân không 97 động áp suất khí để tạo lực mạnh tỉ lệ thuận với lực ấn bàn đạp phanh Nguồn chân không lấy đường nạp động dùng bơm chân không riêng làm việc nhờ động Bộ trợ lực thuỷ lực dùng bơm có môtơ để tạo áp suất thuỷ lực đủ lớn để giảm lực đạp phanh cần thiết a Bộ trợ lực chân không * Hoạt động Hầu hết trợ lực chân ba trạng thái hoạt động là: nhả phanh, đạp phanh trì phanh Những trạng thái xác định độ lớn áp suất đẩy Hình 9.22 Sơ đồ cấu tạo trợ lực chân không + Khi không phanh: Hình 9.23 Hoạt động trợ lực chân không( trạng thái không phanh) Khi không đạp phanh, cửa chân không mở cửa không khí đóng Áp suất hai buông A B cân nhau, lò xo hồi vị đẩy piston bên phải, áp suất đẩy 98 + Đạp phanh: Khi phanh, cần đẩy dịch sang trái làm cửa chân không đóng, cửa khí mở Buồng A thông với buồng khí nạp động cơ, buồng B có áp suất áp suất khí Buồng A thông với buồng khí nạp động cơ, buồng B có áp suất áp suất khí Hình 9.24 Hoạt động trợ lực chân không + Giữ phanh (trạng thái đạp phanh) Ở trạng thái giữ phanh, hai cửa đóng, áp suất phía phải màng không đổi, áp suất hệ thống trì Khi nhả phanh lò xo hồi vị đẩy piston màng ngăn vị trí ban đầu Trong trường hợp trợ lực bị hỏng, lúc cần đẩy làm việc trục liền Do phanh người lái cần phải tác động lực lớn để thắng lực đẩy lò xo Hình 9.25 Hoạt động trợ lực chân không (trạng thái lực ma sát cấu giữ phanh) b Bộ trợ lực thuỷ lực Bộ trợ lực thuỷ lực gồm có xilanh chính, chấp hành phanh, bình 99 chứa, bơm, môtơ bơm tích Đĩa phản lực Van trung tâmPiston xilanh Piston điều chỉnh Piston tăng lực Cần phản lực Cần đẩy Hình 9.26 Xilanh trợ lực phanh Phần trợ lực phanh, Phần xi lanh chính, Phần điều chỉnh + Xilanh phanh trợ lực phanh - Phần trợ lực phanh gồm có cần điều khiển, piston lực buồng trợ lực - Phần xi lanh gồm piston xilanh chính, lò xo phản hồi van trung tâm - Phần điều chỉnh gồm có piston điều chỉnh, lò xo phản hồi, van trượt kiểu piston, cần phản lực đĩa phản lực cao su 9.5 Hệ thống chống bó cứng bánh xe(ABS) 9.5.1 Cơ sở lý thuyết ABS Khi người lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh cấu phanh tạo mô men ma sát gọi mô men phanh M p nhằm hãm bánh xe lại Lúc bánh xe xuất phản lực tiếp tuyến P p ngược chiều với chiều chuyển động ôtô Phản lực tiếp tuyến gọi lực phanh Pp xác định theo biểu thức: Pp = Mp rb 100 Hình 9.27 Sơ đồ lực phanh mô men phanh tác dụng lên bánh xe phanh Trong đó: M P : Mô men phanh tác dụng lên bánh xe p p : Lực phanh tác dụng điểm tiếp xúc bánh xe với đường rb : Bán kính làm việc bánh xe Để giữ cho trình phanh xảy độ trượt bánh xe hệ thống phanh cũ không đảm nhận vai trò mà phải thiết kế thêm vào hệ thống phanh cấu cấu chống bó cứng bánh xe phanh Hệ thống ABS (viết tắt Anti-lock Brake System) dùng máy tính để xác định tình trạng quay bánh xe phanh qua cảm biến lắp bánh xe tự động điều khiển đạp nhả phanh Nhiệm vụ cấu chống bó cứng bánh xe phanh giữ cho bánh xe trình phanh độ trượt thay đổi giới hạn hẹp Như bảo đảm hiệu phanh, tính ổn định ôtô phanh tính dẫn hướng ôtô phanh tốt 9.5.2.Các phận hệ thống phanh ABS Hình 9.28 Sơ đồ hệ thống ABS + Hệ thống phanh ABS có phận sau đây: 101 - ECU điều khiển trượt: Bộ phận xác định mức trượt bánh xe mặt đường dựa vào tín hiệu từ cảm biến, điều khiển chấp hành phanh Gần đây, số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắp chấp hành phanh - Bộ chấp hành phanh: Bộ chấp hành phanh điều khiển áp suất thuỷ lực xilanh bánh xe tín hiệu ECU điều khiển trượt - Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát tốc độ bánh xe truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt + Ngoài ra, táp lô điều khiển có: - Đèn báo táp-lô: Đèn báo ABS, ECU phát thấy trục trặc ABS hệ thống hỗ trợ phanh, đèn bật sáng để báo cho người lái Đèn báo hệ thống phanh, đèn sáng lên đồng thời với đèn báo ABS, báo cho người lái biết có trục trặc hệ thống ABS EBD - Công tắc đèn phanh: Công tắc phát bàn đạp phanh đạp xuống truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt ABS sử dụng tín hiệu công tắc đèn phanh Tuy nhiên dù tín hiệu công tắc đèn phanh công tắc đèn phanh bị hỏng, việc điều khiển ABS thực lốp bị bó cứng Trong trường hợp này, việc điều khiển bắt đầu hệ số trượt trở nên cao (các bánh xe có xu hướng khoá cứng) so với công tắc đèn phanh hoạt động bình thường - Cảm biến giảm tốc: có số loại xe Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức giảm tốc xe truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt Bộ ECU đánh giá xác điều kiện mặt đường tín hiệu thực biện pháp điều khiển thích hợp 102 Dựa vào tín hiệu cảm biến tốc độ, ECU điều khiển trượt cảm nhận tốc độ quay bánh xe tốc độ xe Trong phanh, tốc độ quay bánh xe giảm xuống, mức giảm tốc thay đổi tuỳ theo tốc độ xe phanh tình trạng mặt đường, mặt đường nhựa khô, ướt có nước Nói khác đi, ECU đánh giá mức trượt bánh xe mặt đường từ thay đổi tốc độ quay bánh xe phanh điều khiển van điện từ chấp hành phanh theo chế độ: giảm áp suất, giữ áp suất Hình 9.29 Sơ đồ điều khiển tăng áp suất để điều khiển tối ưu tốc độ bánh xe ECU liên tục nhận tín hiệu tốc độ bánh xe từ cảm biến tốc độ, ước tính tốc độ xe cách tính toán tốc độ giảm tốc bánh xe Khi đạp bàn đạp phanh, áp suất thuỷ lực xilanh bánh xe bắt đầu tăng lên, tốc độ bánh xe bắt đầu giảm xuống Nếu bánh xe dường bị bó cứng, ECU giảm áp suất thuỷ lực xilanh bánh xe Nếu ECU điều khiển trượt phát cố hệ tín hiệu rơle, dòng điện chạy đến chấp hành từ ECU bị ngắt Do đó, hệ thống phanh hoạt động ABS không hoạt động, nhờ đảm bảo chức phanh bình thường Bộ chấp hành phanh gồm có van điện từ giữ áp suất, van điện từ giảm áp suất, bơm, môtơ bình chứa Khi chấp hành nhận tín hiệu từ ECU điều khiển trượt, van điện từ đóng 103 ngắt áp suất thuỷ lực xilanh bánh xe tăng lên, giảm xuống giữ để tối ưu hoá mức trượt cho bánh xe 9.5.3.Nguyên lý hoạt động ABS a.Chế độ giảm áp suất: Tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt đóng mạch van điện từ giữ giảm áp suất cách đóng cửa (a) phía van điện từ giữ áp suất, mở cửa (b) phía van điện từ giảm áp suất Việc làm cho dầu phanh chảy qua cửa (b) đến bình chứa để giảm áp suất thuỷ lực xilanh bánh xe Lúc đó, cửa (e) đóng lại dầu chảy xuống Hình 9.30 Chế độ giảm áp suất bình chứa Bơm tiếp tục chạy ABS hoạt động, dầu phanh chảy vào bình chứa bơm hút trở xilanh b.Chế độ giữ: Tín hiệu điều khiển từ ECU điều 104 khiển trượt đóng mạch van điện tử giữ áp suất ngắt van điện từ giảm áp suất cách đóng kín cửa (a) cửa (b) Điều ngắt áp suất thuỷ lực hai phía xilanh bình chứa để giữ áp suất thuỷ lực xilanh bánh Hình 9.31.Chế độ giữ xe khôngđổi c Chế độ tăng áp suất: Tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt ngắt van điện từ giữ giảm áp suất cách mở cửa (a) phía van điện từ giữ áp suất đóng cửa (b) phía van điện từ giảm áp giống phanh bình thường Điều làm cho áp suất thuỷ lực từ xilanh tác động vào xilanh bánh xe, làm cho áp suất thuỷ lực xilanh bánh xe tăng lên Trên hướng dẫn bạn sơ qua hoạt Hình 9.32 Chế độ tăng áp suất động phận hệ thống phanh ABS Bài viết tới tìm hiểu thêm hệ thống phanh ABS có hỗ trợ EBD ABS có BA 9.6 Tính toán dẫn động phanh 9.6.1 Tính toán dẫn động phanh dầu a Tính toán xy lanh phanh bánh xe + Số liệu cho trước - Lực dẫn động phanh P (N) [p]: Áp suất dầu cho phép đường ống (MN/m2) thường [p] = (5÷8)MN/m2 có trường hợp đặc biệt [p] = (10÷20)MN/m2 + Số liệu cần tính: πd P ⇒d = Đương kính xy lanh bánh xe P = [ p ] π [ p] 105 b Tính toán xy lanh + Số liệu cho trước: - Lực dẫn động phanh P(N) -Đường kính xy lanh phanh bánh xe d (mm) -Lực tác dụng lớn lên bàn đạp phanh Qbdmax (N) xe = (650÷750) N, xe tải = (750÷800)N - Tỷ số truyền hệ tống đòn bẩy từ bàn đạp đến đẩy xy lanh ibd + Số liệu cần tính - Đường kính xy lanh D (mm) P = Qbd max i bd Qbd max ibd d2 ⇒D=d P D c.Kiểm tra lực tác dụng lên bàn đạp Trường hợp cho trước số liệu đường kính D phải kiểm tra lực tác dụng lên bàn đạp có thoả mãn điều kiện cường độ làm việc người lái hay không [ p ]πD Qbd max = ≤ [ Qbd max ] 4i bd Nếu biểu thức không thoả mãn phải chọn trợ lực phanh Kc  [ p ] πD  Q i =  bd max bd  Kc   Từ hệ số cường hoá lực Kc = [ p ]π D 4[ Qbd max ].ibd d Tính hành trình bàn đạp Hành trình toàn bàn đạp S bd phanh dầu tính sở bỏ qua biến dạng đàn hồi chất lỏng sở tính thể tích chất lỏng cần ép khỏi xylanh  2d s + 2d s  S bd =  1 2 η + δ i bd D   Trong đó: d1, d2 : đường kính xylanh phanh bánh trước bánh sau 106 S1, S2 : hành tình làm việc pistong xylanh phanh bánh trước, sau η : hệ số bổ xung tính đến trường hợp phanh ngặt thể tích dầu tăng lên η = 1,05÷1,10 δ0 : Khe hở cần đẩy pistong xy lanh δ0 = 1,5 ÷2 mm D : Đường kính xy lanh Đối với xe Sbd = 150mm Đối với xe tải Sbd = 180 mm 9.6.2 Tính toán dẫn động phanh a Xác định lực dẫn động phanh cần thiết - Số liệu cho trước: Mômen phanh cần thiết cho cấu phanh MP Thông số hình hoc cấu phanh Với giả thiết MP1 = MP2 hiệu phanh cho hai guốc phanh trước sau Chúng ta xác định P1 P2 sau: P1 = M p ( 0,5h − fRt ) Rt f h ; P2 = M p ( 0,5h + fRt ) Rt f h Từ P1 P2 tính lực đẩy bầu phanh bánh xe Pđ b Tính bầu phanh bánh xe Dựa vào điều kiện cân màng phanh ( bầu phanh) bánh xe Pd = [ p ] Pd πd η 1η ⇒ d = π [ p ].η1 η Trong đó: [p] = (0,7÷0,8) MN/m2: Áp suất cho phép đường ống bầu phanh thép d : Đường kính màng bầu phanh η1 = : Hiệu suất tính đến hệ số nạp khí nén vào bầu phanh η2 = 0,95 : Hiệu suất học bầu phanh c Tính máy nén khí Năng suất máy nén khí xác định theo công thức: 107 i.π d S η V n Q= 4000 Trong đó: i : Số xy lanh may nén khí d : Đường kính xy lanh (cm) S : Hành trình pistong (cm) N : Số vòng quay trục khuỷu máy nén khí (V/p) ηV =0,5÷0,75 : Hiệu suất truyền khí máy nén khí với máy nén ôtô 108 ... Hình 9. 1 Hệ thống phanh 9. 1.2 Phân loại hệ thống phanh 82 - Phân loại theo tính chất điều khiển chia phanh chân phanh tay -Phân loại theo vị trí đặt cấu phanh mà chia ra: phanh bánh xe phanh. .. trống phanh trình phanh thực Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị cấu phanh kéo guốc phanh trở vị trí ban đầu Khe hở má phanh trống phanh xuất nên kết thúc trình phanh Điều chỉnh khe hở trống phanh. .. guốc phanh nhận dạng số hiệu theo tiêu chuẩn chung Hình 9. 8 Cấu tạo Guốc phanh Má phanh: má phanh gắn vào guốc phanh cách dán tán rivê, xe tải nặng má phanh guốc phanh liên kết bulông Hình 9. 9 C