2. Cơ cấu phanh
2.2. Cơ cấu phanh đĩa
Phanh đĩa thường được sử dụng ở các loại ô tô du lịch, ô tô khách và trên các loại ô tô tải nhỏ. Lực phanh phát sinh ra do ma sát giữa các má phanh và đĩa phanh. Cơ cấu phanh đĩa là cơ cấu phanh kiểu ma sát, trong đó lực ma sát được hình thành giữa má phanh và bề mặt của đĩa gắn cố định vào bộ phận chuyển động quay của ô tô.
Hình 12: Kết cấu phanh đĩa
1. Rô to đĩa phanh, 2. Càng phanh, 3. Má phanh, 4. Đệm má phanh, 5. Xilanh bánh
xe, 6. Ống dẩn dầu
Cơ cấu phanh này gồm đĩa phanh (1) gắn chặt với maoyơ của bánh xe. Má phanh (3) và đệm má phanh (4) được định vị ở hai mặt bên của đĩa phanh và gắn trên càng phanh (2). Trên càng phanh có các xilanh bánh xe (5) bên trong có các piston thủy lực.
Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh, áp suất dầu trong hệ thống phanh tăng lên. Áp suất này được truyền đến các xilanh bánh xe làm piston thủy lực di chuyển đẩy hai má phanh kẹp vào cả hai bên của rôto phanh đĩa làm giảm tốc độ quay của bánh xe và thực hiện quá trình phanh.
Khi người lái thôi lực tác dụng, áp suất dầu phanh bánh xe giảm, lực ép của piston thủy lực lên má phanh không còn nữa. Lúc này giữa má phanh và đĩa phanh có khe hở, đĩa phanh quay tự do cùng với bánh xe, quá trình phanh kết thúc
2.2.1. Các chi tiết trong phanh đĩa 2.2.1.1. Rôto đĩa phanh
Cũng giống như trống phanh, đĩa phanh hay còn gọi là đĩa tạo ra bề mặt ma sát với má phanh và được chế tạo bằng thép đúc. Một số trường hợp đĩa phanh được đúc liền với moayơ của bánh xe như một chi tiết, nhưng thường thì được chế tạo rời để tiện cho việc tháo lắp và thay thế khi đĩa phanh bị hư hỏng.
Có hai loại rôto phanh đĩa thường dùng trên xe đó là: Loại đặc và loại có rãnh thông gió, ngoài ra còn có loại có tang trống với loại này thường được dùng ở bánh sau và dùng cho phanh đỗ.
Hình 13: Các loại rôto đĩa phanh
-27- Loại đặc được làm từ một rôto đơn của phanh đĩa, có rôto mỏng, nhẹ và rẻ tiền thường được sử dụng ở các loại xe nhỏ.
Loại có rãnh thông gió được dùng phổ biến trên nhiều loại xe, các rãnh thông gió nằm giữa hai bề mặt ma sát của rô to. Khi rôto quay nhờ các rãnh này thổi gió từ bên trong ra ngoài nhờ đó rôto làm việc tiêu tán nhiệt tốt hơn so với loại đặc. Loại này nặng hơn, dày hơn và mắc tiền hơn.
Trong quá trình sử dụng rôto phanh đĩa sẽ bị mòn đi, khi rôto có bề dày quá nhỏ thì cần phải được thay thế. Rôto quá mỏng, khả năng tản nhiệt kém nên nhiệt độ sẽ tăng cao, má phanh có nhiệt độ cao sẽ bị mòn nhanh hơn, biến chất và nhiệt độ có thể làm sôi dầu phanh.
2.2.1.2 Đệm má phanh và má phanh
Đệm phanh dạng tấm phẳng được chế tạo từ thép lá dầy từ ( 2÷3) mm. Má phanh của phanh đĩa cũng giống như má phanh của phanh tang trống, được làm từ vật liệu ma sát dày từ (9÷10) mm. Ở các xe dẫn động bằng các bánh trước, thông thường má phanh có trộn bột kim loại để tăng khả năng chịu nhiệt. Má phanh được gắn với đệm phanh bằng cách tán ri vê dán bằng keo bền nhiệt hoặc kết dính bằng cách đúc. Bề mặt má phanh phải phẳng, đảm bảo điều kiện tiếp xúc đều giữa má phanh và đĩa phanh.
Hình 14: Kết cấu má phanh và đệm phanh
Phanh đĩa có các ưu điểm so với cơ cấu phanh tang trống như sau:
- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phải điều chỉnh.
- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở.
- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (0,050,15)mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động.
- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của chúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu. Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe.
- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn. - Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay.
Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là: - Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín.
- Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh. - Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước.
- Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi động cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng.
-28- Cơ cấu phanh đĩa được phân chia phụ thuộc vào :
+ Tính chất tạo ma sát : khô hay ướt.
+ Số lượng đĩa ma sát : một đĩa hay nhiều đĩa
Chính vì phanh đĩa có ưu điểm lớn đã nêu ra ở trên nên phanh đĩa không chỉ dùng ở dẫn động phanh thuỷ lực mà còn sử dụng ở dẫn động phanh khí nén để tạo ra lực phanh lớn hơn và ổn định hơn.
2.2.2. Các loại kết cấu phanh đĩa
2.2.2.1. Cơ cấu phanh đĩa loại có càng phanh cố định
Càng phanh cố định được gắn cố định trên trục bánh xe và giữa chúng không có sự chuyển động tương đối với nhau. Mỗi càng phanh có 2 hoặc 4 pít tông, mỗi bên của đĩa phanh có 1 hoặc 2 pít tông. Pít tông phía trong tác động lên má phanh phía trong, pít tông phía ngoài tác động lên má phanh phía ngoài.
Tuỳ vào khối lượng của xe (lực phanh) mà người ta sử dụng càng phanh thích hợp có thể có 2 hoặc 4 pít tông. Đối với xe có khối lượng nhỏ (lực phanh nhỏ) thì dùng càng phanh cố định loại 2 pít tông, xe có khối lượng lớn thì dùng càng phanh cố định loại có 4 pít tông vì xe có khối lượng lớn cần lực ép lên đĩa quay rô to phải đủ lớn
Hình 15: Phanh đĩa loại càng phanh cố định.
1. Má phanh; 2. Đĩa phanh; 3. Pít tông; 4. Vị trí gắn càng phanh cố định; 5. Hướng trượt
của pít tông.
So với càng phanh di động thì càng phanh cố định có cấu tạo phức tạp hơn, đắt tiền hơn, khối lượng lớn hơn nên trên những xe có khối lượng nhỏ người ta dùng càng phanh di động chứ không dùng càng phanh cố định (dùng cho các xe đời trước khi chưa có càng phanh di động). Vì thế cơ cấu phanh loại càng phanh cố định hiện nay không được dùng phổ biến.
2.2.2.2. Cơ cấu phanh đĩa loại có càng phanh di động
Kết cấu loại có càng phanh di động dùng một piston đặt ở bên trong của đĩa. Càng phanh chuyển động trên các ống lót bằng cao su, trên một hoặc hai trục dẫn hướng b41ằng bulong. Các ống lót cho phép giá đỡ chuyển động nhẹ nhàng khi cơ cấu phanh được tác động, hầu hết dùng các ống lót có cao su bọc quanh chốt dẫn hướng để việc nhả ra của má
-29- phanh dễ dàng hơn. Một vài cơ cấu phanh đĩa có càng phanh di động dùng hai piston ở mặt bên trong của đĩa nhằm tạo ra lực phanh lớn.
Hình 16: Phanh đĩa loại càng phanh di động
1. Càng phanh; 2. Đĩa phanh; 3. Piston; 4. Má phanh và đệm phanh; 5. Bulong dẫn hướng giá đỡ; 6. Áp suất thủy lực tác dụng lên piston; 7. Chiều dịch
chuyển của piston; 8. Chiều dịch chuyển của giá đỡ.
Khi phanh, dầu phanh với áp suất sẽ chảy vào xilanh công tác trong càng phanh theo chiều mũi tên (6), đẩy piston (3) hướng ra ngoài theo chiều mũi tên (7), và đẩy đệm phanh và má phanh (4) ép vào đĩa phanh (2). Cùng lúc đó, áp suất thủy lực sẽ tác dụng lên càng phanh một lực tương tự nhưng ngược chiều làm cho giá đỡ chuyển động nhẹ nhàng trên ống lót mang theo đệm phanh và má phanh phía ngoài di chuyển theo chiều mũi tên (8) ép vào đĩa phanh để tạo nên lực phanh.
Khi nhả phanh, vòng đệm kín chữ O trên pít tông làm cho pít tông lùi lại một khoảng nhỏ khi nhả bàn đạp phanh. Do đó má phanh phía bên trong được nhả ra. Má phanh phía bên ngoài được nhả ra nhờ lực đàn hồi của ống lót và độ đảo của đĩa phanh.
Hình 17: Sự làm việc của đẹm kín chữ O
Ngày nay, cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động được dùng phổ biến, vì so vớ loại có giá đỡ cố định thì loại này: kết cấu đơn giản, giá thành hạ, có thể bố trí sát bánh xe, làm mát tốt hơn.
-30-
3. MỘT SỐ LOẠI DẪN ĐỘNG PHANH
Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh. Dẫn động phanh có rất nhiều loại : dẫn động cơ khí, thủy lực (phanh dầu), khí nén (phanh hơi), điện từ và liên hợp (kết hợp các loại khác nhau).
3.1. Dẫn động phanh cơ khí (phanh tay)
Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ở một số ô tô trước đây. Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tác động lên bánh xe không đồng đều và kém nhạy, điều khiển nặng nề, nên hiện nay ít sử dụng. Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn và hổ trợ cho phanh chân khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụng phổ biến trên ô tô.
Hệ thống phanh tay hay còn gọi là phanh đậu xe, được vận hành bằng cơ khí, có công dụng giữ cho xe đứng yên mỗi khi đậu xe, dù xe đang đậu ở những nơi độ dốc khác nhau.
Hình 18: Kết cấu phanh cơ khí
Những nơi có độ ma sát giữa vỏ xe và mặt đường kém, phanh đậu xe sẽ giữ không cho bánh xe quay. Cơ cấu phanh tay phải có khóa cài kiểu cơ cấu bánh cóc để duy trì vị trí phanh của nó.
Phanh tay có thể dùng chung guốc phanh và trong phanh hoặc đĩa phanh với phanh hành trình, nhưng chúng phải tác động riêng biệt.
Ngoài ra cơ cấu điều khiển của phanh tay phải không liên hệ với hoạt động của phanh hành trình.
Thật ra, phanh tay không được thiết kế cho khả năng dưng khi xe đang chạy, mà chỉ yêu cầu là giữ xe đứng yên khi xe đã dừng.
Nếu ai cố gắng dừng xe mà chỉ dùng phanh tay thì sẽ thấy nó không thích hợp và nguy hiểm như thế nào.
Nếu phanh tay không nhả ra hoàn toàn khi xe đang chạy sẽ dẫn đến sớm bị mòn, bố phanh láng bóng do hiện tượng trượt bố phanh, nhưng điều nguy hiểm hơn là nhiệt phát sinh có thể làm sôi dầu phanh dẫn đến hậu quả là phanh mất tác dụng.
-31-
Cấu tạo:
Hình 19: Kết cấu phanh tay dẫn động bằng cơ khí được lắp trên trục thứ cấp của hộp số
1. Nút ấn 2. Tay điều khiển 3. Đĩa tĩnh 4. Chốt 5. Lò xo 6. Tang trống 7. Vít điều khiển 8.
Guốc phanh
Đĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số. Trên đĩa tĩnh lắp hai guốc phanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang trống phanh (6), lắp trên trục thứ cấp của hộp số. Đầu dưới của má phanh tỳ lên đầu hình con của chốt điều chỉnh (7), đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy guốc phanh gồm một chốt (4) và hai viên bi cầu. Chốt đẩy guốc phanh thông qua hệ thống tay đòn được nối với tay điều khiển (2).
Nguyên lý hoạt động:
Muốn hãm xe chỉ cần kéo tay điều khiển (2) về phía sau qua hệ thống tay đòn kéo chốt (4) ra phía sau đẩy đầu trên của guốc phanh hãm cứng trục truyền động. Vị trí hãm của tay điều khiển được khóa chặt nhờ cơ cấu con cóc chèn vao vành răng của bộ khóa.
Muốn nhả phanh tay chỉ cần ấn ngón tay vào nút (1) để nhả cơ cấu con cóc rồi đẩy tay điều khiển (2) về phía trước. Lò xo (5) sẽ kéoguốc phanh trở lại vị trí ban đầu. Vít điều chỉnh (10) dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống.
3.2. Dẫn động phanh thủy lực (phanh dầu):
Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ô tô du lịch và xe ô tô tải trọng nhỏ
Hệ thống dẫn động phanh thủy lực là hệ thống phanh sử dụng chất lỏng (dầu phanh) để truyền lực điều khiển quá trình phanh từ người lái đến cơ cấu phanh nhằm tạo ra momen phanh.
Truyền động phanh: được bố trí trên khung xe gồm có: Bàn đạp phanh, xilanh phanh chính để tạo ra áp suất cao, xilanh bánh xe, các ống dẫn thủy lực dẫn dầu phanh đến các cơ cấu phanh.
Cơ cấu phanh: Đặt ở các bánh xe gồm má phanh, lò xo kéo, trống phanh đối với phanh loại tang trống. Đĩa rôto phanh ,càng phanh, má phanh đĩa đối với cơ cấu loại phanh đĩa.
-32-
Hình 20: Sơ đồ hệ thống dẫn độngphanh thủy lực
1. Bàn đạp phanh, 2. Bộ trợ lực chân không, 3. Bình dầu, 4. Xilanh chính, 5. Đường ống
dầu, 6. cơ cấu phanh đĩa, 7. Bộ điều hòa lực phanh, 8. Cơ cấu phanh tang trống
Nguyên lý hoạt động :
Khi người lái tác dụng một lực lên bàn đạp phanh qua hệ thống đòn bẩy sẽ làm cho piston nằm trong xilanh chính di chuyển, chất lỏng trong lòng xilanh chính bị ép và tạo ra áp suất cao trong hệ thống, chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụng lên các bề mặt của các piston trong xilanh con của cơ cấu phanh trước đẩy má phanh ép vào hai bên của đĩa phanh để thực hiện quá trình phanh. Đồng thời lúc này dầu với áp suất cao cũng đến cơ cấu phanh bánh sau tác dụng lên bề mặt của piston trong cơ cấu phanh bánh sau. Các piston này thắng lực lò xo kéo, nó sẽ đẩy hai guốc phanh cùng má phanh rời xa nhau và ép sát vào trống để tiến hành phanh ôtô, vì trống phanh được gắn liền với moayơ bánh xe.
Khi ngừng phanh người lái nhấc chân khỏi bàn đạp phanh. Ở cơ cấu phanh bánh trước vòng đệm kín chữ O trên pít tông, độ đàn hồi của ống lót và độ đảo của đĩa phanh sẽ làm cho pít tông lùi lại ép dầu trong xilanh phanh đĩa theo đường ống dẫn về xilanh phanh chính còn ở cơ cấu phanh sau lò xo kéo sẽ kéo hai guốc phanh cùng má phanh về vị trí ban đầu. Nhờ lực đàn hồi của lò xo nên các piston trong xilanh con sẽ ép chất lỏng trong lòng xilanh con, theo các đường ống dẫn về xilanh chính.
Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm 3 loại:
- Dẫn động tác động trực tiếp: Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ bằng lực tác dụng người lái.
- Dẫn động tác động gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lực người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp.
-33- - Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: Lực tác dụng lên cơ cấu phanh là áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực.
3.2.1. Dẫn động phanh thủy lực tác động trực tiếp: Nguyên lý làm việc: Nguyên lý làm việc:
Khi người lái tác dụng trên bàn đạp phanh (6), piston (4) trong xylanh chính (5) sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston (3) dịch chuyển sang trái. Do đó áp suất trong khoang B cũng tăng theo. Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống dẫn (2) và (8) đi đến các xylanh bánh xe (1) và (7) để thực hiện quá trình phanh.
Hình 21: Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp. 1.Bàn đạp phanh, 2.Cần đẩy, 3.Piston xilanh chính, 4.Xi lanh chính,
5.Van cao áp, 6.Đường ống,
7.Xi lanh con, 8.Piston, 9.Guốc phanh, 10. chốt, 11. Tang trống, 12. Lò xo
3.2.2. Dẫn động phanh thủy lực tác động gián tiếp:
Bộ trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trong đường nạp của động cơ để tạo lực phụ cho người lái. Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả trợ lực, kích thước của các bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thích hợp với các xe có động cơ xăng cao tốc.
Hiện nay, bộ trợ lực chân không có nhiều dạng và sơ đồ kết cấu khác nhau. Tuy vậy tất