Trong quá trình phanh xe, tuỳ theo mức độ tăng dần của mô men phanh, tải trọng phân bố lên cầu sau sẽ giảm. Để sự phân bố mô men phanh tiến dần tới sự phân bố tối u, cần thiết phải giảm áp suất khí nén trong dẫn động phanh đến cầu sau. Vì vậy EBD đợc đặt ở dẫn động phanh của các cơ cấu phanh sau để hạn chế lực phanh theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau nhằm tránh hiện tợng trợt lết bánh xe. Tuy nhiên, có trờng hợp để đảm bảo tính dẫn hớng trên mặt đờng có hệ số bám thấp, EBD cũng đợc bố trí ở dẫn động phanh cầu trớc.
Căn cứ vào đồ thị xác định mức độ sử dụng trọng lợng bám khi phanh của ôtô thể hiện trên hình 4.2 ta thấy chỉ ở hệ số bám ϕ = 0,35 (tơng ứng với áp suất dẫn động ra cầu sau đạt 3,2.105 N/m2) thì mô men phanh ở các cầu đồng thời bằng mô men bám. Nghĩa là trọng lợng bám của ôtô đợc sử
đợc sử dụng hết hoặc ở cầu trớc hoặc ở cầu sau, do đó hiệu quả phanh sẽ không cao. Trong trờng hợp này nhiệm vụ của bộ điều hoà lực phanh là phải giảm áp suất khí nén dẫn động ra cầu sau khi áp suất này đạt giá trị 3,2.105 N/m2. Bộ điều hoà thờng đợc chia ra làm bộ điêu hoà tĩnh và bộ điều hoà động:
+ Bộ điều hòa tĩnh (bộ điều hòa một thông số) hạn chế áp suất trong dẫn động đến các bánh xe sau, có thể có cả bánh trớc và áp suất này chỉ phụ thuộc vào áp suất điều khiển. Bộ điều hòa tĩnh có kết cấu đơn giản và hoạt động ổn định nhng phạm vi sử dụng chỉ hạn chế ở những ôtô mà tải trọng thay đổi không lớn lắm khi vận hành.
+ Bộ điều hòa động (bộ điều hòa hai thông số) hạn chế áp suất trong dẫn động đến các bánh xe sau và áp suất này phụ thuộc vào áp suất điều khiển và sự thay đổi tải trọng lên cầu sau. Bộ điều hòa lực phanh hai thông số tự động thay đổi áp suất khí nén trong các bầu phanh bánh xe chủ động tùy theo tải trọng tác dụng lên cầu xe khi phanh, nhờ đó tăng đợc khả năng sử dụng trọng lợng bám của ôtô khi phanh và đảm bảo ổn định chuyển động của ôtô. Bộ điều hòa động làm việc hiệu quả hơn bộ điều hòa tĩnh nhng có kết cấu phức tạp hơn.
Bộ tự động điều hòa lực phanh đợc đặt trên khung ôtô và nối với dầm cầu sau thông qua hệ thống đòn, thanh kéo và phần tử đàn hồi. Độ cong vênh của các đòn, thanh nối này khi phanh xe trên đờng không bằng phẳng và độ xoắn của chúng do tác động của mômen phanh đợc thiết kế không ảnh hởng đến quá trình điều hòa lực phanh. Phần tử đàn hồi bảo vệ cho bộ điều hòa lực phanh không bị h hỏng khi các cầu sau dao động thẳng đứng và hấp thu các va đập, giảm rung động khi các giá trị này vợt quá gới hạn cho phép.
Hình 4.4 thể hiện cấu tạo của bộ điều hòa lực phanh hai thông số đợc lắp trên các xe tải dòng KAMAZ. Nó có cấu tạo gồm: van 1, cần đẩy 4 của van cùng với khớp cầu 7 (đóng vai trò cơ cấu dẫn động), piston 2 với các cánh nghiêng 3, màng 5 nối với piston 2 và đợc ép vào phần trên và dới của thân, piston 8, piston dẫn hớng 9 của cần đẩy 4, giá 10 cùng các cánh nghiêng 11, ống nối ghép 12. Các cánh nghiêng 3 nằm giữa các cánh nghiêng 11 và có chiều ngợc nhau so với trục của piston 2. Khí nén theo ống ghép 12 đi vào dới piston 8. Piston 8 luôn đảm bảo sự tiếp xúc mềm th- ờng xuyên giữa khớp 7 và cần đẩy 4. Cửa I đợc thông với tầng trên của van
phanh. Cửa II đợc thông với các bầu phanh các bánh xe sau. Cửa III thông với khí quyển.
Hình 4.4. Bộ điều hòa lực phanh hai thông số
1. Van; 2. Piston bậc; 3. Cánh trên piston; 4. Cần đẩy của van; 5. Màng; 6. Đòn; 7. Khớp cầu; 8. Piston; 9. Piston dẫn hớng; 10. Giá; 11. Cánh trên
giá; 12. ống nối.
Khi cha phanh (hình 4.5a), van 1 dới tác dụng của lò xo ép vào đế trong của piston 2. Cửa I đợc ngăn cách với cửa II và nối thông với khí quyển qua tầng trên của van phanh. Các bầu phanh của các bánh xe sau thông với cửa II. Cần đẩy rỗng 4 và cửa III thông với khí quyển.
Khi phanh (hình 4.5b), khí nén đợc cung cấp từ tầng trên của van phanh đến cửa I của bộ điều hòa lực phanh, làm piston 2 chuyển dịch xuống dới. Khi đó van 1 bị ép vào đế xả của cần đẩy 4 và ngăn cách cửa II với cửa khí quyển III. Piston 2 tiếp tục dịch chuyển xuống dới làm cho van 1 tách khỏi đế trong của piston. Khí nén từ cửa I đi đến cửa II và đến các bầu phanh các bánh xe sau. Đồng thời khí nén cũng qua khe hở vòng giữa piston 2 và piston dẫn hớng 9 đi vào khoang dới của màng 5 và khiến màng bắt đầu ép vào piston 2 từ phía dới. Khi tỷ số áp suất ở cửa II (và ở các bầu phanh) với áp suất ở cửa I cân bằng với tỷ số diện tích công tác ở phía trên và phía dới piston 2, piston 2 bắt đầu chuyển dịch lên trên cho đến khi van 1 chạm vào đế van trong piston 2. Khi đó cửa I lại bị ngăn cách với cửa II, việc cung cấp khí nén từ cửa I đến cửa II bị ngừng lại, nghĩa là tính tùy động của bộ điều hòa lực phanh đợc thực hiện. Diện tích công tác phía trên piston 2 mà khí nén đợc cung cấp từ tầng trên van phanh đến cửa I tác dụng là không đổi. Diện tích công tác phía dới piston 2 mà khí nén tác dụng thông qua màng 5 có giá trị thay đổi do sự thay đổi vị trí tơng quan giữa các cánh nghiêng 3 và cánh nghiêng 11. Vị trí tơng quan này phụ thuộc vào vị trí của đòn 6 và các chi tiết liên quan với nó qua khớp 7, cần đẩy 4.
Khi tải trọng tác dụng lên cầu xe đạt giá trị nhỏ nhất (ôtô không tải, hình 4.5c), khoảng cách giữa cầu xe và bộ điều hòa lực phanh đạt giá trị lớn nhất, đòn 6 với cần đẩy 4 ở vị trí dới cùng. Để đảm bảo cung cấp đợc khí nén đến cửa II, piston 2 cần phải chuyển dịch xuống dới nhiều nhất. Nhờ đó, các cánh nghiêng 3 của piston đợc hạ thấp hơn các cánh nghiêng 11 của giá 10 và màng 5 phủ lên các cánh nghiêng của piston. Diện tích công tác của màng 5 tác dụng lên piston 2 từ phía dới trở thành lớn nhất. Lúc này, tỷ số diện tích công tác ở phía trên và phía dới của piston 2 và tỷ số áp suất khí nén giữa cửa I và cửa II đạt giá trị lớn nhất. Điều này có nghĩa là áp suất ở cửa II (cũng là áp suất trong các bầu phanh) có giá trị nhỏ hơn rất nhiều so với áp suất khí nén tại cửa I, giúp cân bằng lực tác dụng từ phía trên và phía dới piston 2 khi van 1 ép vào đế trong của piston và ngừng cung cấp khí nén
tới cửa II. Trong thực tế, ở trạng thái không tải, áp suất ở cửa II nhỏ hơn áp suất ở cửa I ba lần.
Khi tải trọng tác dụng lên cầu xe đạt giá trị lớn nhất (đầy tải, hình 4.5.a), khoảng cách giữa cầu xe và bộ điều hòa lực phanh đạt giá trị nhỏ nhất, đòn 6 với cần đẩy 4 ở vị trí trên cùng. Lợng khí nén cung cấp đến cửa II không đáng kể do piston 2 chuyển dịch xuống dới một lợng rất nhỏ sao cho các cánh nghiêng 3 của piston không thấp hơn các cánh 11 của giá 10. Khi đó, màng 6 dới tác dụng của khí nén chỉ tỳ vào các cánh của giá và áp lực không truyền sang piston 2. Diện tích công tác ở phía trên và phía dới piston 2 bằng nhau. Để cân bằng lực tác dụng lên piston 2 từ phía trên và phía dới, áp suất khí nén ở cửa I và II phải bằng nhau.
Các vị trí trung gian của đòn 6 đợc đặc trng bằng sự thay đổi diện tích công tác của màng 5 thông qua sự thay đổi vị trí các cánh nghiêng 3 so với các cánh nghiêng 11 khi piston 2 chuyển dịch xuống dới. Góc nghiêng của các cánh đợc thiết kế sao cho sự phụ thuộc của áp suất trong bầu phanh vào diện tích công tác của màng gần nh tuyến tính tơng ứng với các vị trí khác nhau của đòn 6. Nh vậy, bộ điều hòa lực phanh tự động đảm bảo áp suất ở cửa II và ở các bầu phanh thay đổi tùy theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu xe.
Khi nhả phanh, áp suất ở cửa I giảm xuống. Khí nén qua màng 5 tác dụng vào piston 2 từ phía dới làm piston 2 chuyển dịch lên trên. Van 1 đợc ép vào đế trong piston 2 để đóng cửa van nạp. Piston 2 tiếp tục chuyển dịch lên trên khiến cho van 1 tách khỏi đế của cần đẩy 4. Khí nén từ các bầu phanh qua cửa II, cần đẩy rỗng 4 và qua cửa III thoát ra khí quyển.
Để nâng cao độ tin cậy làm việc của hệ thống phanh khí nén, đa số các xe hiện nay sử dụng dẫn động phanh hai dòng. Đối với dẫn động phanh một dòng nh trên xe ZIL-131, khi có sự cố về đờng ống dẫn khí ở bất kỳ vị trí nào thì khí nén sẽ bị thoát ra ngoài. Điều này có thể chứng minh trên sơ đồ tính toán hình 2.2, giả sử tại một phần tử nào đó trong dẫn động bị hở nh vậy thì thể tích quy dẫn tập trung tại nút phần tử đó sẽ lớn vô cùng. Khi đó toàn bộ lợng khí cung cấp vào dẫn động sẽ bị dồn hết về thể tích này do đó hệ thống phanh công tác sẽ bị mất tác dụng, dễ gây tai nạn. Đối với dẫn động phanh hai dòng, khi có sự cố trên một dòng dẫn động thì dòng còn lại
Có năm phơng án cơ bản bố trí dẫn động phanh hai dòng:
Phơng án 1: bố trí một dòng dẫn động ra hai bánh xe cầu trớc, một dòng dẫn động ra hai bánh xe cầu sau (còn gọi là sơ đồ TT).
Phơng án 2: bố trí dẫn động chéo, một dòng dẫn động cho bánh xe trớc ở một phía (trái hoặc phải) và bánh sau ở phía khác, dòng kia dẫn động cho các bánh xe chéo còn lại (còn gọi là sơ đồ K).
Hình 4.6. Các phơng án bố trí dẫn động phanh hai dòng
Phơng án 3: bố trí một dòng dẫn động cho tất cả các bánh xe ở hai cầu, còn một dòng chỉ dẫn động cho các bánh xe cầu trớc (sơ đồ HT).
Phơng án 4: bố trí mỗi dòng dẫn động ba bánh xe, hai bánh xe ở cầu trớc và một bánh xe ở cầu sau (sơ đồ LL).
Phơng án 5: bố trí mỗi dòng dẫn động cho cả bốn bánh xe cầu trớc và cầu sau (sơ đồ HH).
Phơng án 1 và 2 đợc dùng cho các xe con thông thờng vì kết cấu đơn giản và giá thành rẻ. Phơng án 2 sẽ gây nên chênh lệch lực phanh ở các bánh xe của một dòng khi dòng kia bị hỏng, khiến ôtô có thể bị quay trong mặt phẳng ngang. Các phơng án 3, 4 và 5 đợc dùng ở các xe có yêu cầu cao về độ tin cậy và về chất lợng phanh. Khi xảy ra h hỏng một dòng thì hiệu quả phanh giảm không nhiều, đảm bảo đợc an toàn chuyển động.
Trong các phơng án bố trí dẫn động phanh hai dòng đều sử dụng tổng van phanh kép đợc thể hiện trên hình vẽ 4.7 Tổng van phanh kép dùng để điều khiển các cơ cấu chấp hành của hệ thống phanh chân, cũng nh điều khiển van dẫn động phanh rơ moóc.
Tổng van phanh gồm vỏ trên và vỏ dới, cần điều khiển của van bắt vào vỏ trên, chụp cao su bảo vệ. Trong vỏ dới 15 có pittông nhỏ 14, ép vào pit tông lớn 23 nhờ lò xo 21. Van 24 của ngăn trên ép vào đế van trong vỏ
dới nhờ lò xo 16. Các đầu ra V1 và V2 của tổng van đợc nối thông với các bình hơi của hai dòng dẫn động phanh chân riêng rẽ. Từ đầu ra I khí nén
Hình 4.7. Tổng van phanh kép
1. Cần điều khiển; 2. Vít tỳ; 3. Chụp bảo vệ; 4. Con lăn; 5. Vỏ cần điều khiển; 6. Con đội; 7. Vít cấy; 8. Đĩa; 9. Mặt bích; 10, 12, 16, 21. Lò xo; 11. Vỏ trên; 13, 18. Cần đẩy; 14. Pit tông nhỏ; 15. Vỏ dới; 17. Van ngăn dới; 19, 22, 27. Vòng làm kín; 20. Van thông khí trời; 23. Pit tông tuỳ động dới; 24. Van ngăn trên; 25. Pit tông tùy động trên; 26. Phần tử đàn hồi; I- Đầu ra dòng khí nén phanh cầu trớc; II- Đầu ra dòng khí nén phanh cầu sau; III và IV- Đầu ra các bình khí nén; a- Lỗ.
đợc đa đến các bầu phanh của cầu trớc và từ đầu ra II khí nén đợc đa đến các bầu phanh của cầu sau hoặc bộ điều hoà lực phanh (nếu trên xe có sử dụng bộ điều hoà lực phanh).
thanh nối đến cần điều khiển 1 của tổng van phanh và tiếp theo qua con đội 6, đĩa 8 và phần tử đàn hồi đến pit tông tùy động 25. Khi di chuyển xuống dới, pit tông 25 đầu tiên đóng lỗ xả của van 24 của ngăn trên của tổng van phanh và sau đó tách van 24 ra khỏi đế van trong vỏ trên 11, mở đờng thông khí nén từ đầu ra III với đầu ra I và tiếp đến các cơ cấu chấp hành của một trong các dòng. áp suất ở đầu ra I tăng lên đến khi nào lực nén lên cần điều khiển 1 cha cân bằng với lực tạo ra bởi áp suất khí nén trên pittông trên 25. Do đó dẫn đến tác dụng tùy động ở ngăn trên của tổng van phanh.
Đồng thời với việc áp suất tăng ở đầu ra Z1, khí nén qua lỗ “a” đi vào khoang trên pit tông lớn 23 của ngăn dới của tổng van phanh. Khi di chuyển xuống dới, pit tông lớn đóng lỗ xả của van 17 và tách van này khỏi đế van trong vỏ dới 15. Khí nén từ đầu ra IV sẽ sang II và tiếp theo đến các cơ cấu chấp hành của dòng phanh chân thứ hai. Đồng thời với áp suất tăng ở đầu ra II làm tăng áp suất dới pit tông 14 và 23, do đó làm cân bằng lực, tác dụng đẩy pit tông 23 lên trên. Do vậy ở đầu ra II cũng có áp suất khí nén tơng ứng với lực lên cần điều khiển tổng van phanh. Đây chính là tác dụng tuỳ động ở ngăn dới của tổng van phanh.
Khi có h hỏng ở tầng trên của van (không có áp suất ở cửa II), tầng d- ới đợc điều khiển bằng cơ khí qua vít cấy 7 và cần đẩy 18. Khi đó tác động tuỳ động thực hiện nhờ sự cân bằng của các lực đặt lên cần 1 từ phía trên, bằng áp lực của khí và lò xo 21 tác động lên piston nhỏ 14 từ phía dới. Nếu tầng dới bị h hỏng (không có áp suất ở cửa I), sự làm việc của tầng trên cũng không bị ảnh hởng.
Khi thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, cần 1 dới tác dụng của phần tử đàn hồi 26 đợc trở về vị trí ban đầu. Piston bậc 25 chuyển dịch lên trên do lực ép của lò xo 10, van 24 đóng lại, đờng khí nén dẫn từ bình chứa đến cửa II bị ngng lại. Khi piston 25 tiếp tục dịch chuyển lên trên, cửa xả đợc mở ra và nối thông cửa II với khí quyển qua cửa 20. áp suất ở cửa II, trong khoang trên của piston tăng tốc 23 giảm đi. Dới tác dụng của lò xo 21, piston 23 và 14 chuyển dịch lên trên, van 17 đóng lại, đờng khí nén từ bình chứa đến cửa I bị ngng lại. Khi piston 23 và 14 tiếp tục chuyển dịch lên trên, cửa xả đợc mở ra nối thông cửa I với khí quyển qua cửa 20.