a) Nguồn cung cấp; b) cụm điều khiển; c) cơ cấu chấp hành; d) Các đường ống dẫn khí
1. Máy nén khí; 2. Bộ điều chỉnh áp suất; 3. Bộ lọc nước, làm khô khí; 4. Cụm van chia và bảo vệ; 5. Bình chứa khí nén mạch I; 6. Bình chứa khí nén mạch II; 7. Van phân khối hai dòng; 8. Bầu phanh và cơ cấu phanh
trước; 9. Bầu phanh và cơ cấu phanh sau.
- Phần cung cấp khí nén có chức năng chính là hút không khí từ ngoài khí quyền, nén không khí tới áp suất cần thiết (0,7 ÷ 0,9 MPa), đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng cho hệ thống phanh khí nén làm việc.
Độ bền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào chất lượng khí nén. Do vậy khí nén phải đảm bảo khô, sạch, có áp suất ở mức an toàn khi làm việc.
- Phần dẫn động khí nén được chia dòng độc lập sau máy nén khí nhờ cụm van chia và bảo vệ 4. Khí nén, sau làm việc, bị thải ra khí quyền do vậy các bình chứa dự trữ khí nén 5, 6 có thể tích lớn, giúp cho hệ thống cung cấp làm việc ốn định lâu dài.
- Van phân phối: là cơ cấu gắn liền với bàn đạp để điều khiển (cụm điều khiển) đóng mở các dòng khí nén từ các bình chứa đến các bầu phanh bánh xe khi phanh và thải khí trong các bầu phanh khi nhả phanh. Ngoài
ra van phân phối cũng là cơ cấu tạo cảm giác, giúp người lái nhận biết mức độ làm việc của cơ cầu phanh.
- Bầu phanh: thực chất là một bộ xylanh piston khí nén, đóng vai trò cơ cấu chấp hành của hệ thống điều khiển. Bầu phanh có nhiệm vụ chuyền áp suất khí nén thành lực cơ học tác dụng lên cam đề thực hiện quá trình phanh bánh xe.
- Các đầu nối và đường ống: có nhiệm vụ dẫn khí nén tới các cụm công tác liên quan theo sơ đồ bố trí dẫn động.
Hiện nay dựa trên cơ sở cấu trúc cơ bản, các hệ thống dẫn động khí nén ngày càng hoàn thiện nhằm mục đích: nâng cao hiệu quả phanh, giảm độ chậm, tác dụng hoàn thiện chất lượng động lực học của ô tô khi phanh.
2.2.2. Phần cung cấp khí nén
Hệ thống dẫn động phanh khi nén làm việc với không khí được nén tới áp suất nhất định, do vậy trên động cơ bố trí máy nén khí.
a) Máy nén khí và bộ điều chỉnh áp suất
Máy khí nén
Với nhiệm vụ cung cấp ổn định không khí sạch có áp suất, tùy thuộc vào lưu lượng yêu cầu, máy nén khí trên ô tô có thể là máy nén khí một piston, hai piston thẳng hàng, hai piston bố trí chữ V.
Cấu tạo của máy nén khí hai piston được trình bày trên hình 2.16. Cấu trúc chung của máy nén khí gần giống với cấu trúc của động cơ đốt trong. Các chi tiết cơ bản gồm một trục khuyu 3, được đặt trên các ô bi đỡ 13. Trên trục khuỷu bố trí thanh truyền 5 nối với piston 6 bằng các chốt 7. Phần đỉnh của piston đặt xéc măng để làm kín. Trong nắp máy đặt các van nạp 15 và van xả 11 dạng van một chiều. Trục khuỷu máy nén khí được dẫn động từ động cơ bằng bộ truyền đai thang qua bánh đai 2.
Hình 2. 16. Cấu tạo máy nén khi hai piston và bộ tự động điều chỉnh áp suất
a) Cơ cấu giảm áp; b) Bộ tự động điều chỉnh áp suất
1. Đáy dầu; 2. Puli; 3. Trục khuỷu; 4. Xylanh; 5. Thanh truyền; 6. Piston; 7. Chốt piston; 8. Nắp máy; 9. Nút van xả; 10. Lò xo van xả; 11. Van xả; 12. Đế van xả; 13. ổ bi; 14. Chốt hạn chế; 15. Van nạp; 16. Ty đẩy
van; 17. Đòn gánh; 18. Con trượt; 19. Nắp; 20. Van bi; 21. Van nạp ; 22. Thay đẩy; 23,24. Van bi; 25. Đường khí vào; 26. Tấm lọc.
Máy nén khí được bôi trơn nhờ đường dầu trích từ đường dầu chính của động cơ và được dẫn vào bôi trơn cổ khuỷu, đầu to thanh truyền sau đó rơi xuống đáy dầu và trở về động cơ. Một lỗ nhỏ bên cạnh thanh truyền sẽ phun dầu để bôi trơn bè mặt làm việc của piston với xylanh và chốt piston. Máy nén khí được làm mát nhờ một đường nước từ động cơ đưa tới thân xylanh và nắp máy. Khi trục khuỷu quay, các piston dịch chuyển tịnh tiến trong xylanh, thực hiện quá trình hút, nén và nạp khí tới bình chứa khí qua các van nạp 15 và van xã 11.
Bộ tự động điều chỉnh áp suất được bố trí nằm cạnh máy nén khí, cùng với cơ cấu giảm áp thực hiện nhiệm vụ duy trì áp suất của khí nén ở một giá trị nhất định (0,75 ÷ 0,85 MPa).
Khi áp suất trong hệ thống vượt quá giá trị cho phép bộ điều chỉnh áp suất và cơ cấu giảm áp, tạo tác động phản hồi giúp máy nén khí làm việc không tải. Đường khí vào 25 của van điều áp được nỗi với bình chứa khí, cửa trên được nối tới cơ cấu giảm áp. Khi áp suất khí nén trong bình chứa lớn hơn giá trị cho phép, lực tác dụng lên van bị 24 lớn hơn lực căng của lò xo trên, van bị 24 bị đẩy lên, mở cửa đưa khí tới cơ cấu giảm áp, ép van bi 23 đóng cửa khí ra môi trường. Dưới tác dụng của áp suất khí nén, cơ cầu giảm áp mở thông các của nạp và xả của máy nén khí, máy nén khí làm việc không tải.
b) Bộ lọc hơi nước và làm khô khí nén
Máy nén khí hút không khí từ ngoài khí quyển với độ âm khác nhau và được đưa vào hệ thống cung cấp. Hơi nước trong hệ thống khí nén có thể tạo ra cặn tại các bình chứa khí nén, trên đường ống làm chậm (hay tắc nghẽn) tác dụng truyền áp suất và gây rỉ các chỉ tiết kim loại, do vậy cần thiết tách hơi nước khỏi khí nén thông qua bộ lọc và làm khô khí.
Bộ lọc sử dụng chất hút ẩm (Desiccant) được lắp trên ô tô làm việc thường xuyên với nhiệt độ môi trường lớn hơn 15°C. Một số khác dùng thêm dây đốt dạng điện trở.
Cấu tạo của bộ lọc có chất Desiccant (hình 2.17) chia làm 2 ngăn: khoang Q chứa các tâm lọc khí và chất hút âm (vùng hút ẩm}, khoang P tích khí và điều hòa áp suất. Giữa hai khoang bố trí van kiểm soát lưu thông khí 2 và các gíc lơ B. Lỗ cấp khí chính từ máy nén vào theo đường C, dẫn ra - đường A.
Hình 2. 17. Bộ lọc hơi nước và làm khô khí
1. Vỏ bình lọc; 2. Van kiểm soát; 3. Lò xo côn; 4. Thân; 5. ống ngăn cách; 6. Tấm lọc bụi; 7. Chất hút ẩm; 8. Tấm lọc dầu; 9. Thân van; 10.
Lò xo van; 11. Piston; 12. Van xả.
A. Khí ra bình chứa; B. Gic lơ (lỗ phun); C. Từ máy nén đến; D. Từ bộ điều áp đến; E. Lỗ xả nước.
Khi có hơi nước từ đường C qua tắm lọc bụi 6, tấm lọc dầu 8, chất hút ẩm 7 và đi thông qua các lỗ nhỏ (gíc lơ) lên khoang P, cấp khí khô cho bình chứa ở khoang Q, nằm lại đưới đáy bộ lọc.
Một đường khí nén, từ bộ điều áp cắp vào phần đáy của khoang Q, tác dụng lên piston 10. Khi áp suất khí của máy nén đạt tới giá trị giới hạn, piston 10 mở van xả 12 cho khí ầm, hơi nước, dầu thoát ra ngoài theo đường E. Khi máy nén không làm việc, lượng khí ẩm còn trong bình chứa bị hút ngược trở về vùng hút âm và đọng ở đáy bầu lọc, chờ thoát ra ngoài (mũi tên đứt).
c) Bình chứa khí nén và van an toàn
Bình chứa khí nén là nơi dự trữ năng lượng khí nén. Áp suất làm việc tối đa được bảo đảm nhờ van an toàn. Bình chứa thường chế tạo từ thép lá dày 3,0÷4,0
mm, khi thử nghiệm có thể chịu áp suất tới 4,0 Mpa. Ở trạng thái làm việc, áp suất giới hạn của bình chứa là 0,95 Mpa.
Bình chứa có thể là bình có thể tích lớn và chia thành các ngăn độc lập dùng với các dòng điều khiển phanh khác nhau, hay là các bình nhỏ độc lập. Trên mỗi ngăn hay bình chứa độc lập đều có van an toàn, van xả nước.
Van an toàn được bắt trên vỏ bình chứa, gồm: van bị 5, lò xo ép van bị 4, vỏ van 6 và các chỉ tiết điều chính (hình 2.18). Nguyên lý hoạt động của van an toàn trên nguyên tắc van bí lò xo.
Hình 2. 18. Van an toàn
1.Thanh dẫn; 2. Ốc điều chỉnh; 3. Đai ốc hãm; 4. Lò xo ép; 5. Van bi; 6. Vỏ van; 7. Đế van.
2.2.3. Bầu phanh
Bầu phanh bánh xe có cấu trúc như xylanh lực tác động một chiều. Vỏ của bầu phanh được bắt cố định trên vỏ cầu, đòn đẩy tựa chặt trên piston đẩy và dịch chuyển để điều khiển cam quay. Bầu phanh bánh xe có nhiệm vụ tạo lực khí nén đẩy đòn đẩy dịch chuyền, tạo nên xoay cam quay ở cơ cấu phanh.
Bầu phanh có thể chia làm hai loại chính:
+ Bầu phanh kép: có tác dụng hai chiều (bầu phanh tích năng). a) Bầu phanh đơn
Cấu tạo của bầu phanh đơn dạng màng (hình 2.19) gồm: hai nửa vỏ của bầu phanh 2, 8 được bắt cố định lên vỏ cầu nhờ vành kẹp 6. Màng cao su 3 bồ trí giữa hai nửa vỏ, chia bầu phanh thành hai khoang. Khoang bên trái có cửa P dẫn khí nén từ van phân phối đến, khoang bên phải có lỗ thông R với khí quyền. Lò xo hồi vị 5 có tác dụng đẩy màng 3 về vị trí ban đầu khi không phanh.