Nghiên cứu hệ thống phanh trên xe huyndai santafe 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CƠNG TRÌNH

KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE
HUYNDAI SANTAFE 2018
Sinh viên thực hiện:

BÙI VIẾT SA

Mã sinh viên:

1951111051

Lớp:

K64 – CTO

Giảng viên hướng dẫn: TS. HOÀNG HÀ

Hà Nội, tháng…..năm…..2023


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan: Khố luận tốt nghiệp này là kết quả nghiên cứu của
riêng tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Hoàng Hà đảm
bảo tính trung thực và tuân thủ các quy định về trích dẫn, chú thích tài liệu tham
khảo.
Tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này!
…. ngày….tháng….năm 2023

Sinh viên


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Lâm Nghiệp, với sự
dạy dỗ, chỉ bảo tận tình của q thầy cơ đã giúp em tiếp thu được rất nhiều kiến
thức, kinh nghiệm trong học tập và trong cuộc sống. Qua khóa luận tốt nghiệp
này đã giúp em ôn tập lại những kiến thức mà thầy cô đã truyền đạt trong suốt
bốn năm qua và đây cũng là cơ hội để em học hỏi thêm nhiều kiến thức mới,
chuẩn bị một hành trang thật vững vàng để bước chân vào ngưỡng cửa mới – Kỹ
sư cơng nghệ Ơ Tơ.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn TS. Hồng Hà, các thầy cơ trong Bộ
mơn Kỹ thuật cơ khí – Khoa Cơ Điện và Cơng Trình, những người đã trực tiếp
giúp đỡ, chỉ dẫn và góp ý cho em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận vừa
qua.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày tháng năm 2023
Sinh viên thực hiện


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................... 2
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................. 3
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................ 1
I.Tình hình nghiên cứu ................................................................................ 2
III. Mục tiêu của đề tài ................................................................................ 3
1. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 3
IV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 3
1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 3

2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 3
V. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 3
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................... 4
1.1. Lịch sử phát triển hệ thống phanh. ...................................................... 4
1.2. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh ............................. 11
1.2.1. Công dụng ....................................................................................... 11
1.2.2. Yêu cầu ........................................................................................... 11
1.2.3. Phân loại.......................................................................................... 13
1.2.4. Các cơ cấu phanh ............................................................................ 15
1.2.5. Dẫn động phanh .............................................................................. 22
1.2.6. Phanh dừng ..................................................................................... 31
1.3. Hệ thống phanh ABS. ........................................................................ 32
1.3.1. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống ABS .................................... 32
1.3.2. Nguyên lý làm việc ......................................................................... 34
1.3.3. Một số bộ phận chính...................................................................... 38
Chương 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ........................................... 44
2.1. Giới thiệu xe HYUNDAI SANTAFE 2018....................................... 44
2.1.1. Thông số kỹ thuật. .......................................................................... 44
2.1.2. Động cơ lắp trên xe HYUNDAI SANTAFE 2018 ......................... 45
2.1.3. Hệ thống truyền lực trên xe HYUNDAI SANTAFE 2018 ............ 46
2.1.4. Hệ thống treo................................................................................... 47


2.1.5. Hệ thống lái ..................................................................................... 49
2.2. Chọn loại và sơ đồ hệ thống phanh.................................................... 50
2.2.1. Chọn loại dẫn động phanh .............................................................. 50
2.2.2. Chọn sơ đồ dẫn động phanh............................................................ 51
2.2.3. Chọn cơ cấu phanh.......................................................................... 53
Chương 3 TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH ĐÃ
CHỌN .................................................................................................................. 59

3.1. Tính tốn mơmen phanh u cầu ở các cơ cấu phanh ....................... 59
3.1.1. Ðối với cơ cấu phanh trước ............................................................ 63
3.1.2. Ðối với cơ cấu phanh sau ............................................................... 63
3.2. Hệ số phân bố lực phanh lên các trục của bánh xe ............................ 63
3.3. Mômen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu ................ 64
3.4. Tính tốn xác định bề rộng má phanh ............................................... 66
3.5. Tính tốn kiểm tra cơng trược riêng và nhiệt độ hình thành ở cơ cấu
phanh ................................................................................................................... 68
3.5.1. Tính tốn kiểm tra cơng trược riêng ............................................... 68
3.5.2. Tính tốn kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh ................ 70
3.6. Hành trình dịch chuyển đầu pittong xy-lanh cơng tác của cơ cấu ép 71
3.7. Đường kính xy-lanh chính và xy-lanh cơng tác ................................ 71
3.7.1. Đường kính xy-lanh cơng tác ......................................................... 71
3.7.2. Đường kính xy-lanh chính .............................................................. 72
3.8. Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh ....................................... 72
3.9. Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh ......................................... 73
3.10. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa có trợ lực ........ 74
3.11. Lưc cần thiết tác dụng lên bàn đạp khi có trợ lực............................ 75
3.12. Đường kính xy- lanh của bầu trợ lực ............................................... 76
3.13. Tính tốn các chỉ tiêu phanh. ........................................................... 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 81


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật chính của xe du lịch HYUNDAI SANTAFE
2018 ..................................................................................................................... 45


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. hình ảnh những chiếc xe đầu tiên được trang bị phanh ........................ 4
Hình 1.2. Hệ thống phanh bằng khối gỗ trên các mẫu xe ngày xưa ..................... 5
Hình 1.3. Hệ thống xe hoạt động như thế nào. ..................................................... 7
Hình 1.4. Sơ đồ chi tiết hệ thống phanh ................................................................ 8
Hình 1.5. Phanh trống hay cịn được gọi là phanh tang trống .............................. 9
Hình 1.6. Một số chi tiết của phanh thủy lực ........................................................ 9
Hình 1.7. hình phanh đĩa ..................................................................................... 10
Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính ................................................. 14
Hình 1.9. Sơ đồ các cơ cấu phanh thông dụng loại trống guốc và lực tác dụng.
............................................................................................................................. 16
Hình 1.10. Sơ đồ ngun lí phanh đĩa ................................................................. 21
Hình 1.11. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp cố định.................................... 21
Hình 1.12. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹo tùy động ................................. 21
Hình 1.13. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động xi lanh bố trí trên má
kẹp. ...................................................................................................................... 22
Hình 1.14. Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực ............................... 23
Hình 1.15. Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp. .................................... 25
Hình 1.16. Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân khơng ................................... 26
Hình 1.17. Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén ......................................... 28
Hình 1.18. Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng. ................... 29
Hình 1.19. Sơ đồ dẫn động khí nén ơtơ đơn khơng kéo mc ............................ 31
Hình 1.20. Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số.............................................. 33
Hình 1.21. Quá trình phanh có và khơng có ABS trên đọc đường cong. ........... 34
Hình 1.22. Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe................... 35
Hình 1.23. Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh ......................... 36
Hình 1.24. Sự thay đổi các thơng số khi phanh có ABS ..................................... 37
Hình 1.25. Sự thay đổi áp suất trong dẫn động (a) ............................................. 37
Hình 1.26. Quá trình phanh điển hình của ơ tơ có trang bị ABS. ....................... 38
Hình 1.27. Q trình phanh điển hình của ơ tơ có trang bị ABS ....................... 38

Hình 1.28. Cảm biến tốc độ bánh xe trước. ........................................................ 39
Hình 1.29. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe. 40
Hình 2.1. Sơ đồ tổng thể xe HYUNDAI SANTAFE 2018 ................................. 44
Hình 2.2. động cơ xăng Theta II 2.4 MPI ........................................................... 46
Hình 2.3. Dẫn động HTRAC thơng minh ........................................................... 47
Hình 2.4. Hệ thống treo trước kiểu Macpherson ................................................ 48
Hình 2.5. hệ thống treo liên kết đa điểm ............................................................. 49
Hình 2.6. Các sơ đồ phân dịng dẫn động phanh thuỷ lực. ................................ 52
Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa. ......................................................... 55
Hình 2.8. Phanh đĩa loại vỏ quay, kín. ............................................................... 55
Hình 2.9. Cơ cấu phanh trước ............................................................................ 56
Hình 2.10. Cơ cấu phanh sau .............................................................................. 57
Hình 3.1. Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh ................................................. 60
Hình 3.2. Cơ cấu phanh kiểu đĩa ......................................................................... 64
Hình 3.3. Sơ đồ tính truyền động phanh dầu có trợ lực trực tiếp. ..................... 75
Hình 3.4. Giản đồ phanh ..................................................................................... 77


ĐẶT VẤN ĐỀ
Sau 4 năm học tập tại giảng đường đại học, đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ
cuối cùng trong chuyên ngành đào tạo kỹ sư của mỗi trường đại học mà mọi
sinh viên trước khi bước vào công việc thực tế phải thực hiện. Nó giúp sinh viên
tổng hợp và khái quát lại kiến thức cơ sở cũng như chuyên ngành. Qua quá trình
làm đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi
bước vào công việc của một kỹ sư tương lai.
Ngày nay trên ô tô đã áp dụng những công nghệ tiên tiến như công nghệ
điện tử, điều kiển tự động, vật liệu mới… làm cho ô tô ngày càng đa dạng và có
những tiến bộ vượt bậc về công nghệ. Tuy nhiên dù ở giai đoạn nào của sự phát

triển, kỹ thuật ngày càng hồn thiện thì sự an toàn vẫn được đặt lên hàng đầu
nhằm đảm bảo về tính mạng con người và giảm thiệt hại về vật chất. Và đây
cũng chính là nhiệm vụ và yêu cầu mà hệ thống phanh trên ô tô cần thực hiện
được. Ngày nay hệ thống phanh trên ô tô cũng có những tiến bộ đáng kể, như
phải kể đến hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) hệ thống cân bằng điện
tử…giúp cho ơ tơ có được sự an tồn cao nhất có thể.
Dựa trên yêu cầu của sự phát triển chung hiện nay, em đã lựa chọn đề tài
“Nghiên cứu hệ thống phanh trên xe huyndai Santafe 2018” để làm đồ án tốt
nghiệp. Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở số liệu của xe hyundai santafe 2018
cùng với các tài liệu tham khảo và tính tốn. Nhưng trong q trình thực hiện
em vẫn cịn nhiều thiếu sót, những kỹ năng cịn hạn hẹp, em khơng thể tránh
được những sai lầm, em mong thầy cơ có thể thơng cảm cho em.

1


I. Tình hình nghiên cứu

Ngày nay, ơ tơ trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng cho hành
khách và hàng hoá đối với các ngành kinh tế nước nhà, đồng thời đã trở thành
phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển.
Ở nước ta, số lượng ô tô tư nhân, đặc biệt ô tô du lịch đang gia tăng về số
lượng cùng với sự tăng trưởng kinh tế của đất nước, mật độ ô tô lưu thông ngày
càng nhiều. Song song với sự gia tăng số lượng ơ tơ thì số vụ tai nạn giao thông
đường bộ do ô tô gây ra cũng tăng với những con số báo động. Trong các
nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ do hư hỏng máy móc, trục trặc
kỹ thuật thì ngun nhân do mất an toàn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn. Hiện
nay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về
thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.
Vì vậy viêc tính tốn thiết kế hệ thống phanh mang ý nghĩa quan trọng

không thể thiếu nhằm cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìm ra các phương án
thiết kế để tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng khi phanh,
tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an tồn chuyển động và tăng
hiệu quả vận chuyển của ô tô.
Với mục đích đó, em chọn đề tài "Nghiên cứu hệ thống phanh trên xe
huyndai Santafe 2018 ” dựa trên xe tham khảo sẽ giúp cho em hiểu rõ được kết
cấu và nguyên lý của các bộ phận, cụm chi tiết, đến từng chi tiết cụ thể trong hệ
thống phanh. Từ đó, em có thể xác định được kết quả các thơng số kết cấu của
hệ thống phanh thông qua từ phương pháp tính tốn hệ thống phanh. Ðồng thời,
được nghiên cứu sâu những vấn đề chưa thực sự ổn định, hiệu quả làm việc chưa
cao của một số chi tiết, từ cơ sở cơ bản mà phân tích đề xuất khắc phục cải tiến
phù hợp.
Bên cạnh đó, cịn cần phải khẳng định một ý nghĩa tương đối trong thực
tiễn hiện tại, giúp cho người thiết kế chế tạo định hướng trong sản xuất có một
nhận thức cơ bản hơn để cải tạo. Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật
trong việc quản lý, có thể phát huy tối đa năng lực hoạt động của ô tô trong điều
kiện làm việc cụ thể. Giúp cho người sử dụng có sự am hiểu nhất định để vận
2


hành ô tô, để tạo sự thuận lợi trong việc bảo dưỡng, bảo trì ơ tơ. Và đội ngũ
cơng nhân, cán bộ kỹ thuật kịp thời nhanh chóng phát hiện, tìm ra những hư
hỏng cục bộ, nguyên nhân của hư hỏng và biện pháp khắc phục, sửa chữa hư
hỏng của hệ thống phanh ơ tơ.
III. Mục tiêu của đề tài
Tính tốn thiết kế hệ thống phanh cho ơ tơ đáp ứng yêu cầu làm việc phù
hợp với địa hình giao thông của nước ta, nhằm hướng tới việc sản xuất phục vụ
cho sửa chữa và thay thế các chi tiết cho hệ thống phanh trong nước trong nước.
1. Nội dung nghiên cứu
Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.

Đề xuất lựa chọn các phương án thiết kế.
Tính tốn thiết kế kỹ thuật.
Kết luận và kiến nghị.
IV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1. Đối tượng nghiên cứu
Xe HYUNDAI SANTAFE 2018 là loại xe SUV hạng D.
2. Phạm vi nghiên cứu
Theo tìm hiểu về dịng xe SUV hạng D HYUNDAI SANTAFE có một số
đặc điểm cụ thể của các chi tiết của hệ thống phanh nên ta thu nhỏ phạm vi
nghiên cứu các bộ phận của hệ thống phanh cho xe HYUNDAI SANTAFE và
một số phương án của các xe SUV cùng loại.
Do thời gian ngắn nên đề tài nghiên cứu được giới hạn một số đề xuất
phương án thiết kế gần với đối tượng nghiên cứu nhất.
V. Phương pháp nghiên cứu
a) Phương pháp thu thập kế thừa tài liệu: Kế thừa các kết quả nghiên cứu
về cấu tạo của hệ thống phanh trên xe HYUNDAI SANTAFE hiện nay.
b) Phương pháp tính toán lý thuyết: Dựa vào kiến thức cơ bản của các
mơn đã được học để vận dụng tính tốn, thiết kế hệ thống phanh cho xe ô tô

3


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Lịch sử phát triển hệ thống phanh.
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng quay ngược thời gian để quay về lịch sử khi xe
hơi được ra đời và tình hình phát triển hệ thống phanh trên xe ơ tơ.

Hình 1.1. hình ảnh những chiếc xe đầu tiên được trang bị phanh
Kể từ khi ô tô được phát minh ra, phanh đã là một bộ phận khơng thể

thiếu của nó. Hệ thống phanh mà chúng ta đang sử dụng trong những chiếc xe
hơi hiện đại bây giờ đã trải qua rất nhiều cải tiến kể từ khi phát minh
Hệ thống phanh đầu tiên được sử dụng trên những xe ngựa kéo. Loại xe
này có tốc độ nhanh nhưng ngựa lại khơng thể tự mình dừng chiếc xe này lại.
Cơ cấu phanh đầu tiên làm chậm tốc độ bánh xe bằng một cần kéo bằng tay.
Một khối gỗ nhỏ đôi khi được bọc da sẽ tiếp xúc trực tiếp với vành bánh xe để
làm giảm tốc độ. Tuy nhiên trong điều kiện thời tiết ẩm ướt thì cơ cấu phanh này
khơng hiệu quả.

4


Hình 1.2. Hệ thống phanh bằng khối gỗ trên các mẫu xe ngày xưa
Trong thời gian đầu, phanh được làm từ các khối gỗ được sử dụng trên xe ngựa
để giảm tốc độ, các khối gỗ được gắn vào vành bánh xe và người lái xe chỉ việc
gạt đòn bẩy, các khối gỗ sẽ hạn chế tốc độ quay của bánh xe. Cơ chế đơn giản
này được sử dụng trong rất nhiều năm về sau, thậm chí ở giai đoạn phát triển
đầu tiên của xe hơi. Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng về tốc độ của xe,
việc sử dụng gỗ để làm phanh khơng cịn hiệu quả nữa và nó cũng gây ra tiếng
ồn khó chịu.
Hệ thống phanh bằng gỗ được thay thế bằng thép và da trong quá trình phát
triển tiếp theo. Bàn đạp chân được thay thế cho đòn bẩy, tuy nhiên vẫn còn
những vấn đề hạn chế với hệ thống mới này: tiếng ồn gây ra khi dậm phanh vẫn
lớn và hiệu quả khi sử dụng chưa cao.
Louis Renault là người đưa hệ thống phanh tang trống vào lắp ráp với cải tiến
về guốc phanh với phần bố phanh làm bằng amiăng và trống phanh bằng thép.
Mặc dù phanh thủy lực và phanh trống đã cải thiện đáng kể khả năng làm
việc qua thời gian nhưng nó vẫn bị một nhược điểm đó là dễ bị nóng.
Sau đó vào đầu thế kỉ 20 xe hơi phát triển và có tốc độ vượt qua 100 km/h
vì thế yêu cầu sự ra đời của hệ thống phanh hiệu quả hơn.

5


Phanh đĩa được phát minh lần đầu tiên vào năm 1902 bởi một người Anh
tên là William Lanchester. Tuy nhiên mãi đến cuối thế kỉ 20 phanh đĩa mới được
áp dụng thực tế.
Năm 1902 tại New York đã tiến hành thử nghiệm một hệ thống phanh mới
trên một xe ngựa kéo. Hệ thống phanh bao gồm một dải thép không gỉ mềm quấn
quanh một tang trống trên cầu sau. Khi đạp phanh, lập tức phát huy hiệu quả.
Thử nghiệm này đã gây ấn tượng mạnh đối với các nhà sản xuất ô tô, và
ngay từ năm 1904 tất cả các xe ơ tơ đều trang bị phanh ngồi trên mỗi bánh
xe với nguyên lý trên.
Ngay sau đó, hệ thống phanh ngồi đã bộc lộ những thiếu sót: Khơng
bảo vệ được khỏi bụi bẩn nên mòn rất nhanh (200 đến 300 dặm là phải sửa
chữa), xe không thể đỗ trên đường dốc và dễ bị trơi ngược lại do đó trên các
tất cả các xe thời đó đều có cục chèn.
Sau đó phát triển sang hệ thống phanh trong, hệ thống phanh này đã loại bỏ
được các nhược điểm của hệ thống phanh ngoài: thời gian chạy tăng lên 1000 dặm.
Kể từ đó, phanh tang trống thống trị trên thị trường ô tô, cho đến thời
gian gần đây, phanh đĩa được sử dụng nhiều hơn do những ưu điểm về hiệu
quả và thẩm mỹ.
Với sự phát triển liên tục và không ngừng nghỉ, ô tô ngày nay không chỉ là
phương tiện giao thơng quan trọng, mà nó cịn mang đến sự thoải mái, an toàn
cho người sử dụng. Hệ thống phanh cũng được phát triển, sửa đổi liên tục để
tăng cường tính năng an tồn cho xe. Những chiếc xe hơi hiện đại ngày nay
được trang bị hệ thống phanh đĩa thủy lực, giúp tài xế kiểm soát xe lúc di
chuyển một cách tốt nhất.

6

Hình 1.3. Hệ thống xe hoạt động như thế nào.

7


Hình 1.4. Sơ đồ chi tiết hệ thống phanh

8


Hình 1.5. Phanh trống hay cịn được gọi là phanh tang trống
Phanh Trống:
Đây là một trong những sáng kiến quan trọng nhất trong lịch sử hệ thống
phanh, mở đường cho nhiều công nghệ mới trong hệ thống phanh sử dụng ngày
hôm nay. Nguyên lý hoạt động của phanh trống là sự kết hợp giữa má phanh tạo
từ vật liệu ma sát cao được ép vào trống quay của bánh xe. Sự gia tăng lực ma
sát làm cho bánh xe quay chậm lại hoặc dừng hẳn.

Hình 1.6. Một số chi tiết của phanh thủy lực

9


Phanh Thủy Lực:
Phanh thủy lực ra đời nhằm cải thiện tình trạng xe chạy càng nhanh thì tài
xế cần phải dùng một lực càng mạnh để dừng xe. Sự làm việc của dẫn động
phanh thuỷ lực dựa trên quy luật thuỷ tĩnh, mà nền tảng khoa học là định luật
Pascal. Phanh thủy lực giảm đáng kể lực cần dùng để dừng xe ở tốc độ cao.

Hệ thống phanh đĩa
Phanh đĩa được sử dụng rộng rãi từ những năm 1949, sử dụng kẹp phanh
(Caliper) thủy lực và má phanh tạo từ vật liệu ma sát cao.

Hình 1.7. hình phanh đĩa
Phanh Đĩa:
Mặc dù phanh thủy lực và phanh trống đã cải thiện đáng kể khả năng làm
việc qua thời gian nhưng nó vẫn bị một nhược điểm đó là dễ bị nóng. Vì vậy với
tốc độ phát triển nhanh chóng của xe hơi, hệ thống phanh đĩa được ra đời.
Phanh đĩa được sử dụng rộng rãi từ những năm 1949, sử dụng kẹp phanh
(Caliper) thủy lực và má phanh tạo từ vật liệu ma sát cao. Khi tài xế đạp phanh,
các má phanh sẽ áp vào các đĩa xoay được gắn vào bánh xe, việc này sẽ tạo ra
10


ma sát và làm cho xe giảm tốc. Phanh đĩa hoạt động cho hiệu suất cao hơn
phanh thủy lực và phanh trống rất nhiều.
Vào những năm 1970 hệ thống phanh ABS ra đời với sự xuất hiện của bộ
điều khiển thủy lực và cảm biến tốc độ bánh xe. Hệ thống phanh giờ đây hoạt
động hiệu quả và chính xác hơn. Ngồi ra cịn có các hệ thống an tồn như TCS,
EBD, BSA,…giúp cho việc phanh xe trở nên an tồn và chính xác hơn.
Trong những năm gần đây xe điện phát triển cùng với đó là sự ra đời của
hệ thống phanh tái tạo, khi sử dụng nhiệt của quá trình ma sát để chuyển thành
năng lượng cho động cơ điện.
1.2. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh
1.2.1. Công dụng
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng
hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó, ngồi ra, hệ thống phanh cịn giữ cho
ơ tơ máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt
đường ngang.

Với công dụng như vậy hệ thống phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng.
Nó đảm bảo cho ơ tơ máy kéo chuyển động an tồn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ
đó mới có khả năng phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả
năng vận chuyển của ô tô.
1.2.2. Yêu cầu
* Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau :
- Làm việc bền vững, tin cậy.
- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong
trường hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an
toàn cho hành khách và hàng hóa.
- Giữ cho ơ tơ máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian khơng hạn chế.
- Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô và máy kéo khi phanh.
- Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng
và khi quay vòng.
11


- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi
điều kiện sử dụng.
- Có khả năng thốt nhiệt tốt.
- Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay
địn điều khiển phải nhỏ.
* Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp,
hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là :
- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, sử dụng thường xuyên ở tất
cả mọi chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi
là phanh chân.
- Phanh dự trữ: Dùng để phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng.
- Phanh dừng: Cịn gọi là phanh phụ, dùng để giữ xe đứng yên tại chỗ khi

dừng xe hoặc khi không làm việc và thường được điều khiển bằng tay nên gọi là
phanh tay.
- Phanh chậm dần : Trên các ô tô - máy kéo tải trọng lớn như xe tải có
trọng lượng tồn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng tồn lớn hơn 5 tấn
hoặc xe làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc
dài, cịn phải có phanh thứ tư là phanh chậm dần. Phanh chậm dần được dùng để
phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô và máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép
khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ô tô và máy kéo trước khi dừng
hẳn.
Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiêm nghiệm chức
năng của nhau. Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập.
* Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải u cầu:
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn.
- Phân phối mơ men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được
toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh.
- Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn
động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng
lượng tồn bộ lớn.
12


* Ðể quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác điều khiển
được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận
giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh
xe, đồng thời khơng có hiện tượng tự siết khi phanh.
* Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ơ tô - máy kéo khi phanh,
sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các
điều kiện sau :
- Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của
mặt đường tác dụng lên chúng.

- Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng
nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất.
- Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì
khi phanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính điều
khiển. Các bánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định. Ngồi ra
các bánh xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám.
Ðể đảm bảo các yêu cầu này, trên các xe hiện đại, người ta dùng các bộ
điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking
System - ABS ).
Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực
lớn nhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương
ứng của chúng.
1.2.3. Phân loại
Hệ thống phanh gồm các cơ cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh
xe hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn
động cơ cấu phanh.
- Tùy theo tính chất điều khiển mà chia ra : Phanh chân và phanh tay.
- Tùy theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống
truyền lực mà chia ra : Phanh bánh xe và phanh truyền lực.
- Theo bộ phận tiến hành phanh, cơ cấu phanh còn chia ra :
Phanh đĩa: theo số lượng đĩa còn chia ra loại 1 đĩa và loại nhiều đĩa.
13


Phanh trống - guốc : theo đặc tính cân bằng thì được chia ra : Loại phanh cân
bằng, phanh khơng cân bằng và phanh dải.
- Theo đặc điểm hình thức dẫn động, truyền động phanh có: phanh cơ khí;
phanh thủy lực (phanh dầu); phanh khí nén (phanh hơi); phanh điện từ hoặc p
hanh liên hợp.
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,
hiện nay ít sử dụng. Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn
và hỗ trợ cho phanh chân khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn
được sử dụng phổ biến trên ô tô.
Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ô tô du lịch
và xe ô tô tải trọng nhỏ.
Phanh truyền động khí nén thì dùng trên ô tô tải trọng lớn và xe hành
khách. Ngoài ra cịn dùng trên ơ tơ vận tải tải trọng trung bình động cơ diesel,
các ơ tơ kéo đồn xe.
Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ơ tơ và đồn ơ
tơ có tải trọng lớn và rất lớn.

a)

b)

Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính
a- Phanh trống guốc; b- Phanh đĩa.

14


1.2.4. Các cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý
ma sát. Trong quá trình phanh động năng của ôtô- máy kéo được biến thành
nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra mơi trường bên ngồi.
Kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: Các phần tử
ma sát và cơ cấu ép.
Ngồi ra cơ cấu phanh cịn có một số bộ phận khác như: Bộ phận điều chỉnh

khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực...
Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống- guốc, đĩa hay dải.
Mỗi dạng có một đặc điểm riêng biệt.
1.2.4.1. Loại phanh trống – guốc
Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:
- Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe.
- Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh).
- Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và
định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh.
- Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn
động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống
phanh, tạo ra lực ma sát để phanh bánh xe lại.
- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh
cần phải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,20,4)mm để cho phanh nhả
được hoàn toàn. Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành
trình của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ
khơng khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng,... Để tránh những hậu quả xấu đó,
phải có cơ cấu để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh.
Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường bằng tay và tự động.
Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá :

15


Hình 1.9. Sơ đồ các cơ cấu phanh thơng dụng loại trống guốc
và lực tác dụng.
a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xi lanh thủy lực; c- Hai xi lanh ép, guốc phanh một
bậc tự do; d- Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e- Cơ cấu phanh tự
cường hóa.
Trong đó : P, P1, P2 : Lực xylanh dẫn động guốc phanh.

N1, N2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh.
fN1, fN2 : Lực ma sát.
rt : Bán kính tang trống.
Các sơ đồ này khác nhau ở chỗ:
- Dạng và số lượng cơ cấu ép.
- Số bậc tự do của các guốc phanh.
- Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu
ép và do vậy khác nhau ở :
16


- Hiệu quả làm việc.
- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc.
- Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe.
- Mức độ phức tạp của kết cấu.
Hiện nay, sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 2.2 a và 2.2b. Tức
là sơ đồ với guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt cùng
phía và một cơ cấu ép. Sau đó đến các sơ đồ trên hình 2.2c và 2.2d.
Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người
ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính
thuận nghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả.
Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mơmen
phanh do nó tạo ra khơng phụ thuộc chiều quay của trống, tức là chiều chuyển
động của ôtô- máy kéo.
Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ
guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác
dụng lên cụm ổ trục của bánh xe.
Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mơmen phanh tạo ra và tích
của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (mơmen của lực dẫn động).
Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 2.2 là sơ đồ biểu diễn đã được

đơn giản hóa nhờ các giả thiết sau:
- Các má phanh được bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu.
- Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở
giữa vòng cung của má phanh trên bán kính rt.
Từ sơ đồ ta thấy rằng:
- Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển động của xe)
có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên các
guốc này gọi là guốc tự siết.
Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các
guốc này được gọi là guốc tự tách. Hiện tượng tự siết, tự tách này là một đặc
điểm đặc trưng của cơ cấu phanh trống guốc.
17