25
Hình 1. 21 Đồ thị áp lực dầu phanh Hình 1. 20 Quá trình tự điều chỉnh khe hở Hình 1. 20 Quá trình tự điều chỉnh khe hở
- Khi đạp phanh: Piston di chuyển và đẩy má phanh ép sát vào đĩa phanh, đồng thời
làm cho cuppen thay đổi hình dạng.
- Khi nhả phanh: Cuppen sẽ trở về hình dạng ban đầu, làm cho piston rời khỏi tấm má phanh để trở về trạng thái ban đầu.
Do đĩ, mặc dù má phanh đã mịn nhưng khoảng dịch chuyển so với lúc khơng mịn là như nhau nên khe hở này vẫn giữ nguyên.
2.1.3. Van điều hịa lực phanh
a. Sự cần thiết phải sử dụng van trong hệ thống phanh
- Lực phanh sẽ tăng khi tải tăng. Xe cĩ động cơ đặt trước thì phía trước sẽ nặng hơn phía sau, khi đạp phanh xe cĩ xu hướng dịch về phía trước do quán tính. Do trọng tâm càng dịch vềphía trước khi lực phanh lớn nên tải trọng tác dụng lên cầu sau giảm nhiều.
- Giả sử rằng bánh xe trước và sau cùng chịu một lực phanh trong cùng một điều kiện, các bánh xe sau chịu tải nhỏ sẽ cĩ xu hướng bị bĩ cứng sớm. Nĩ sẽ làm cho bánh sau trượt lết,
nếu xe chuyển động quay vịng dễ xảy ra xoay ngang rất nguy hiểm.
- Vấn đề đặt ra là, lực phanh bánh sau phải giảm xuống, giá trị nhỏ hơn lực phanh bánh trước để tránh hiện tượng bĩ cứng. Điều đĩ được thực hiện nhờ vào van điều hịa lực phanh.
26
Hình 1. 22 Kết cấu và vị trí van điều hịa
- Van này được thiết kế tự động giảm áp suất dầu đi từ xilanh chính đến xilanh các bánh xe. Đồ thị dưới đây chỉ ra đường áp suất dầu lý tưởng cho bánh trước và bánh sau. Van điều hịa được thiết kế sao cho đường áp suất thực tế gần với đường lý tưởng nhất. Hiện nay, cĩ rất nhiều loại van điều hịa dùng trên xe:
+ Van điều hịa.
+ P & BV (van nhánh và van điều hịa). + LSPV (van điều hịa theo tải).
+ DSPV (van điều hịa theo sự giảm tốc).
b. Van điều hịa + Cấu tạo
Cấu tạo được mơ tả bởi hình phía dưới.
+ Hoạt động
Áp suất thủy lực do xilanh chính tác dụng lên các xilanh con ở bánh trước và bánh xe sau. Van điều hịa điều khiển sao cho áp suất ở xilanh con bánh sau bằng với áp suất xilanh chính khi đến điểm chia và nhỏ hơn áp suất xilanh chính sau điểm chia. Sự hoạt động của van điều hịa được chia thành các cơng đoạn sau.
- Hoạt động trước điểm chia: Piston bị đẩy sang phải bởi lị xo. Dịng dầu từ xilanh
phanh chính qua khe hở giữa cupben xilanh và piston vào các xilanh phanh bánh xe. (hình 1.24)
- Hoạt động tại điểm chia: Áp suất thủy lực đến xilanh bánh sau tăng lên, áp suất này
sẽ đẩy piston sang phải làm đĩng cửa dầu. (hình 1.25)
27
- Hoạt động sau điểm chia: Áp suất thủy lực ở xilanh chính tăng lên, đẩy piston sang phải làm mở mạch dầu. Lúc này, áp suất thủy lực đến xilanh bánh sau tăng lên và đẩy piston dịch chuyển về lại bên trái. Chính vì vậy mà làm giảm áp suất tác dụng lên xilanh bánh sau và điều chỉnh áp suất ở xilanh bánh sau khơng lớn hơn áp suất ở xilanh bánh trước.
- (Khi nhả bàn đạp phanh: Áp suất ở xilanh chính giảm nhanh, piston dịch chuyển về bên trái làm mở cupben cho dầu hồi về xilanh chính từ các xilanh bánh sau
2.1.4. Bộ trợ lực phanh
a. Thế nào là bộ trợ lực phanh?
Là một cơ cấu sử dụng độ chênh lệch giữa áp suất chân khơng của cổ gĩp hút động cơ xăng và áp suất khí quyển để tạo ra một lực phanh lớn (lực này tỉ lệ thuận với lực đạp bàn đạp phanh). Chính vì vậy, nĩ giúp giảm nhẹ cường độ của người lái khi tác dụng vào bàn đạp phanh.
Hiện nay, cĩ 2 loại trợ lực phanh: - Loại trợ lực phanh đơn.
- Loại trợ lực phanh kép.
b. Trợ lực phanh đơn + Cấu tạo
- Bên trong trợ lực phanh được nối với đường ống gĩc nạp qua van một chiều. Khi nổ máy, trợ lực phanh được điền đầy khơng khí.
- Van một chiều chỉ cho khơng khí từ trợ lực phanh vào động cơ, khơng cho đi ngược lại. Vì vậy, nĩ đảm bảo độ chân khơng lớn nhất sinh ra trong trợ lực phanh nhờ động cơ. - Trợ lực phanh được chia thành 2 phần bởi màng, buồng áp suất khơng đổi và buồng áp
Hình 1. 27 Kết cấu của trợ lực phanh đơn Hình 1. 25 Hoạt động sau điểm chia Hình 1. 25 Hoạt động sau điểm chia
28
suất thay đổi. Vịng trong của màng được gắn lên thân van cùng với piston trợ lực, piston trợ lực và thân van được lị xo đẩy sang phải
- Cần điều khiển được nối với bàn đạp phanh, gắn với đĩa phản lực bên trong buồng.
+ Hoạt động
- Khơng đạp phanh: Van khí được nối với cần điều khiển van và bị kéo sang phải bởi lị xo hồi van khí. Van điều khiển bị đẩy sang trái bởi lị xo van điều khiển, nĩ làm cho van khí tiếp xúc với van điều khiển. Vì vậy, khơng khí bên ngồi khi đi qua lọc khí bị chặn lại khơng vào được buồng áp suất thay đổi.
Lúc này, van chân khơng của than van bị tách ra khỏi van điều khiển làm thơng giữa cửa A và B. Do luơn cĩ độ chân khơng trong buồng áp suất khơng đổi, nên cũng cĩ độ chân khơng trong buồng áp suất thay đổi.Kết quả là piston bị đẩy sang phải bởi lị xo màng. (hình 1.29)
- Khi đạp phanh: Cần điều khiển đẩy van khí làm cho nĩ dịch chuyển sang trái. Van điều khiển bị đẩy ép vào van khí bởi lị xo van điều khiển nên nĩ cũng dịch chuyển sang trái đến khi nĩ tiếp xúc với van chân khơng. Vì vậy, đường thơng giữa cửa A và cửa B bị đĩng lại.
Khi van khí dịch chuyển sang trái, nĩ tách khỏi van điều khiển. Vì vậy khơng lọt được vào buồng áp suất thay đổi qua cửa B (sau khi đi qua lọc khí). Sự chênh lệch áp suất giữa buồng áp suất thay đổi và buồng áp suất khơng thay đổi làm piston dịch chuyển sang trái, làm cho đĩa lực đẩy cần đẩy trợ lực sang trái và tăng lực phanh.
29
- Khi giữ chân phanh: Nếu chỉ đạp một nửa hành trình đạp phanh thì cần điều khiển van và van khí sẽ dừng nhưng piston tiếp tục dịch chuyển sang trái do sự chênh lệch áp suất. Van điều khiển vẫn tiếp xúc với van chân khơng nhờ lị xo van điều khiển nhưng nĩ di chuyển cùng với piston. Do van điều khiển dịch chuyển sang trái và tiếp xúc với van khí nên khơng khí bị ngăn khơng cho vào buồng áp suất thay đổi, vì vậy áp suất trong buồng áp suất thay đổi được giữ ổn định.
Kết quả là cĩ sự chênh áp khơng đổi giữa buồng áp suất khơng đổi và buồng áp suất thay đổi.Vì vậy, piston khơng dịch chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh (hình
1.31).
- Trợ lực phanh cực đại: Nếu đạp hết bàn đạp phanh (hết hành trình), van khí sẽ tách hồn tồn ra khỏi van điều khiển. Lúc này, buồng áp suất thay đổi được điền đầy khơng khí và sự chênh áp giữa buồng áp suất thay đổi và buồng áp suất khơng đổi đạt đến mức cực đại. Kết quả trợ lực phanh lớn nhất tác dụng lên piston.
Ngay cả khi tác dụng thêm lực lên bàn đạp phanh thì mức độ trợ lực tác dụng lên piston vẫn khơng thay đổi và lực tác dụng thêm này sẽ truyền qua cần đẩy trợ lực đến xilanh phanh chính.
Hình 1. 29 Khi đạp phanh
30
- Nhả phanh: (hình 1 .32) Cần điều khiển van và van khí bị đẩy sang phải nhờ lị xo hồi van khí và van phản lực của xilanh phanh chính. Nĩ làm cho van khí tiếp xúc với van điều khiển, làm đĩng đường thơng giữa khí trời với buồng áp suất thay đổi. Lúc này, van khí nén lị xo van điều khiển lại. Vì vậy, van điều khiển bị tách khỏi van chân khơng làm thơng cửa A và B.
Nĩ cho phép khơng khí từ buồng áp suất thay đổi đi qua buồng áp suất khơng đổi làm triệt tiêu sự chênh áp giữa 2 buồng. Piston bị đẩy lại bên phải bởi lị xo màng và trợ lực trở về trạng thái khơng hoạt động.
- Khi khơng cĩ chân khơng:(hình 1 .33) Nếu vì một lý do nào đĩ mà độ chân khơng khơng tác dụng lên trợ lực phanh thì sẽ khơng cĩ sự chênh áp giữa buồng áp suất thay đổi và buồng khơng đổi, vì cả 2 buồng được điền đầy khơng khí. Khi trợ lực phanh khơng hoạt động, piston bị đẩy sang phải bởi lị xo màng.
Như vậy, phanh vẫn cĩ tác dụng ngay cả khi khơng cĩ chân khơng tác dụng lên trợ lực phanh. Tuy nhiên do trợ lực phanh khơng hoạt động nên chân phanh khi đạp cảm thấy nặng hơn.
2.1.5. Phanh tay (phanh đậu xe)
Trong hệ thống phanh ơtơ cĩ trang bị thêm cơ cấu phanh cơ khí kéo tay, gọi là phanh tay hay phanh khẩn cấp. Cơ cấu này giúp hãm xe khi đậu bên lề đường, trên dốc, nĩ cịn giúp hãm xe khẩn cấp lúc hệ thống phanh chân thủy lực bị hỏng. Đây là cơ cấu phanh loại cơ khí được lắp với tang trống trên trục thứ cấp của hộp số trên các xe tải, buýt. Ở một số loại xe khác, khi kéo phanh tay thơng qua dây cáp sẽ điều khiển cơ cấu
31 phanh bánh xe sau tác dụng hãm .
Cĩ nhiều loại phanh tay tùy theo kết cấu của phanh bánh sau. Loại tang trống
+ Cấu tạo
Kết cấu của loại phanh này được mơ tả bởi hình phía dưới.
Hình 1. 32 Hệ thống phanh tay
+ Hoạt động
- Khi kéo cần phanh, dây cáp sẽ làm dịch chuyển thanh đẩy, thanh đẩy này sẽ tác dụng lên guốc phanh làm bung nĩ ra và ép sát vào tang trống, tác động hãm bánh xe.Thanh đẩy này được gắn với rãnh của guốc phanh.
- Khi nhả cần phanh tay, nhờ lị xo hồi vị bố trí trên dây cáp mà guốc phanh sẽ tách khỏi tang trống khơng cịn ép sát vào tang trống.
+ Điều chỉnh hành trình cần phanh
Phải điều chỉnh khe hỡ giữa guốc phanh và tang trống trước khi tiến hành điều chỉnh cần phanh tay.Các bước tiến hành:
- Nới lỏng đai ốc hãm.
- Xoay đai ốc điều chỉnh cho đến khi hành trình của cần gạt phanh đúng. - Xiết chặt đai ốc hãm lại.
2.2. Hệ thống dẫn động phanh khí nén
Thường dùng trên các xe tải hạng nặng và vừa, trên các xe buýt…Vì hệ thống dẫn động này cĩ những ưu điểm. Hệ thống này đa số gắn với cơ cấu phanh dạng tang trống. - Việc điều khiển nhẹ nhàng, bởi vì người lái chỉ cần tác dụng lực để làm đĩng mở cơ cấu điều khiển (tổng van điều khiển).
32
Hình 1. 33 Hệ thống phanh khí nén
- Để tạo ra lực phanh (mơmen phanh) ở cơ cấu phanh, tác động hãm xe chỉ nhờ vào nguồn năng lượng bên ngồi (khí nén).
Tuy nhiên, hệ thống dẫn động này cịn tồn tại một số nhược điểm sau: - Kết cấu của hệ thống rất phức tạp, làm tăng khối lượng của xe.
- Việc bố trí thêm nhiều chi tiết trung gian ở hệ thống dẫn động phanh này.
- Thời gian tác động phanh thường lớn hơn 0,6 (s) nên quãng đường phanh sẽ dài ra và thời gian phanh lớn. Điều này đối với xe thì khơng cĩ lợi, bởi vì khi xe gặp sự cố nguy hiểm thì việc tác động hãm phanh muộn sẽ gây ra tai nạn.
2.2.1. Cấu tạo
- Máy nén khơng khí: Do động cơ dẫn động, cung cấp khí nén vào bình chứa để tác động hãm khi phanh.
- Bình chứa khí nén: Gồm 2 bình chứa khí nén do bơm nạp vào. Chúng cĩ khả năng cung cấp khí nén cho 8 đến 10 lần phanh trong trường hợp bơm nén khí hỏng.
- Van điều áp: Giới hạn áp suất khí nén ở mức quy định do bơm cung cấp, đảm bảo an
tồn cho hệ thống phanh. Áp suất giới hạn khoảng 6,5-7,5 kg/cm2.
- Tổng van điều khiển: Khi tác động vào bàn đạp phanh, van điều khiển này sẽ hoạt
động và phân phối khí nén từ bình chứa khí nén tới các bầu phanh ở các bánh xe. Khi thơi phanh, van sẽ xả khí nén từ các bầu phanh bánh xe ra bên ngồi.
33
đổi áp suất khí nén thành lực đẩy cơ khí làm bung các càng phanh, tác động hãm xe. Sơ đồ đơn giản của hệ thống phanh khí nén được mơ tả ở hình 1.33.
2.2.2. Hoạt động
Hoạt động của hệ thống dẫn động phanh khí nén là điều khiển tổng van điều khiển. Kết cấu của tổng van điều khiển được trình bày ở hình phía dưới.
- Khi đạp phanh: Piston trong van điều khiển đi xuống, làm biết lỗ của van chặn hơi.Khi tiếp tục đạp phanh, van chặn hơi sẽ mở cho khí nén từ bình chứa khí đi qua ống dẫn tới các buồng phanh bánh trước và bánh sau.
Tại buồng phanh, áp suất khí nén tác động vào màng cao su, làm dịch chuyển cần đẩy dịch chuyển sang bên phải. Lúc này, trục cam sẽ quay xoay, cam sẽ quay theo làm cho các càng phanh bung ra ép sát vào tang trống, tác động hãm xe.
- Khi thơi phanh: Khi buơng bàn đạp phanh, dưới tác dụng của lực lị xo van hơi sẽ đẩy piston đi lên, van chặn hơi sẽ đĩng lại ngắt đường khí nén từ bình khí cung cấp tới. Lúc này, khí nén từ các buồng phanh các bánh xe sẽ hồi về tổng van, dịng khí này theo lỗ giữa của van chặn hơi thốt ra bên ngồi.
Trên nhiều loại xe, người ta cịn sử dụng van xả nhanh để giúp khí từ buồng phanh ở các bánh xe thốt nhanh ra bên ngồi. Điều này sẽ làm cho càng phanh (guốc phanh) tách rời tang trống nhanh khi thơi phanh.
2.2.3. Bầu phanh.
Bầu phanh dùng để tiếp nhận lực của khí nén và truyền lực đẩy để tiến hành phanh. Khi khơng khí nén được cung cấp đến bầu phanh. Áp suất khơng khí tác động lên màng, làm cho thanh đẩy dịch chuyển. Sự dịch chuyển của thanh đẩy sẽ làm cho cần điều khiển xoay quanh trục cam và cam sẽ tác động lên các guốc phanh để tiến hành phanh.
Khi tiến hành đạp phanh, khơng khí nén qua van phân phối và vào buồng phanh. Dưới tác dụng của áp lực khơng khí màng sẽ dịch chuyển làm cho cần đẩy dịch chuyển theo và làm cho cần nối xoay để xoay trục cam.
34 Khi nhả bàn đạp phanh,
khơng khí nén từ màng sẽ thốt ra mơi trường qua van phân phối và lị xo đẩy màng trở về vị trí ban đầu, đồng thời trục cam cũng xoay trở lại, các má phanh tách khỏi trống phanh.
Trục vít và bánh vít dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh.
2.3. Hệ thống phanh thủy khí
Hình 1. 35 Hệ thống phanh thủy khí
Hệ thống phanh thủy khí là sự kết hợp của hệ thống phanh dầu và hệ thống phanh khí, nhằm vận dụng các ưu điểm của hai hệ thống này.
Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thủy khí theo sơ đồ trên như sau: Khí được nén ở máy nén khí được dẫn động cung cấp khí nén đến bình chứa, áp suất của khí nén trong bình được định theo van áp suất và biểu thị qua đồng hồ áp suất đặt trong buồng lái.
35
Khi cần phanh người điều khiển tác động vào bàn đạp phanh, bàn đạp sẽ dẫn động đến tổng van khí nén, lúc đĩ khí nén sẽ từ bình chứa qua tổng van khí nén tạo áp lực ép màng của bầu phanh tác động lên xylanh chính. Dầu dưới áp lực cao sẽ truyền qua ống dẫn