Phân tích cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh khí nén có bộ phận tự hãm khi hệ thống không còn khí nén

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
5

Chương I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ TẢI

1.1. CHỨC NĂNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ
Hệ thống phanh trên ôtô có các chức năng chính sau:
- Giảm tốc độ của ôtô đang chuyển động đến một tốc độ nhất định hoặc cho đến khi
ôtô dừng hẳn.
- Duy trì vận tốc chuyển động của ôtô ở một tốc độ nhất định trong trường hợp xe
chuyển động xuống dốc.
- Hãm xe khi xe dừng trên dốc hoặc khi đỗ xe.
Chất lượng của hệ thống phanh có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ chuyển động trung
bình của xe đống thời nó cũng là một trong các chỉ tiêu đánh giá tính tin cậy của
ôtô.
Do ngành công nghiệp ôtô đang ngày càng phát triển nên độ an toàn và tính tin
cậy của hệ thống phanh càng phải đáp ứng những yêu cầu ngày một khắt khe.
Nhưng nhìn chung một hệ thống phanh phải đảm bảo những yêu cầu chủ yếu sau
đây:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp (Xem các
chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh – Chương II).
- Hoạt động êm dịu, đảm bảo tính ổn định hướng của ôtô khi phanh.
- Lực tác dụng cần thiết lên cơ cấu điều khiển phanh (pedal phanh) nhỏ. Đảm bảo tỷ
lệ thuận giữa lực tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh và lực phanh sinh ra trên cơ
cấu phanh.
- Thời gian phản ứng của hệ thống phanh ngắn (Phanh có độ nhạy cao).
- Đảm bảo việc phân bố momen phanh với các bánh xe phải theo nguyên tắc sử
dụng hoàn toàn trọng lượng bám của xe phi phanh.
- Hoạt động tin cậy và có độ bền lâu.

Bên cạnh đó kết cấu của hệ thống phanh phải gọn nhẹ nhất có thể và giảm thiểu số
chi tiết nhưng vẫn đảm bảo các yêu cầu của hệ thống phanh.

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
6

Để phân loại hệ thống phanh người ta có nhiều phương pháp và tiêu chí phân
loại khác nhau. Dưới đây tôi xin trình bày cách phân loại được dùng phổ biến.
Bảng 1.1. Bảng phân loại hệ thống phanh
STT

Tiêu chí phân loại Các loại phanh
1 Mục đích sử dụng
- Hệ thống phanh chính (phanh chân)
- Hệ thống phanh phụ (phanh tay)
- Hệ thống phanh hãm
- Hệ thống phanh tự động
2 Đặc điểm cấu tạo cơ cấu phanh
- Phanh tang trống
- Phanh đĩa
- Phanh động cơ
- Phanh điện
3
Môi chất và cách thức truyền
động phanh
- Hệ thống phanh cơ khí
- Hệ thống phanh thủy lực
- Hệ thống phanh khí nén
4
Thiết bị cung cấp năng lượng cho

hệ thống phanh
- Hệ thống phanh không có trợ lực
- Hệ thống phanh có trợ lực
- Hệ thống phanh quán tính
5 Mức độ hoàn thiện
- Hệ thống phanh cơ bản
- Hệ thống phanh có điều hoà lực phanh
- Hệ thống phanh chống hãm cứng
(ABS)
6 …………………. ………………

1) Hệ thống phanh chính (Phanh chân) – là hệ thống phanh được người lái sử
dụng thường xuyên trong các tình huống phanh thông thường khi thực hiện quá
trình phanh.
Hệ thống phanh chính trên ôtô hiện nay thường có trợ lực, phanh thuỷ lực hoặc
phanh khí nén. Phanh thuỷ lực thường được sử dụng trên xe con, xe tải nhẹ và trung

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
7

bình. Phanh khí nén thường sử dụng trên xe tải hoặc xe buýt (Thường xe có tải
trọng lớn).
2) Hệ thống phanh phụ (phanh tay) – là hệ thống phanh có chức năng chính là
giữ cho xe dừng tại chỗ trên đường bằng hoặc đường dốc khi xe dừng tại chỗ. Nó
còn được sử dụng trong một số tình huống đặc biệt như khi hệ thống phanh chính
mất tác dụng hoặc trong trường hợp phanh khẩn cấp.
Phanh tay thường được bố trí ở bánh sau, một số ít bố trí ở bánh trước và thường là
hệ thống phanh kiểu cơ khí.
3) Hệ thống phanh hãm - hệ thống phanh loại này thường trang bị trên xe tải
trọng lớn có chức năng giảm hoặc duy trì tốc độ xe ở một giá trị nhất định mà

không cần dừng xe. Phanh thường được sử dụng trong trường hợp xe xuống dốc
trong thời gian dài thay vì phải sử dụng hệ thống phanh chính nhằm bảo đảm tình
trạng kỹ thuật của phanh chính. Hệ thống phanh hãm thường là phanh điện hoặc
phanh thuỷ lực.
4) Hệ thống phanh cơ khí - là hệ thống phanh dẫn động cơ khí dùng để dừng
ôtô trên đoạn đường dốc hoặc hãm ôtô trên đường bằng mà không cần duy trì tác
động lực của người lái. Trong trường hợp ôtô đang di chuyển, nếu phanh chân mất
tác dụng ta có thể dùng phanh tay để giảm tốc độ hoặc dừng xe.
5) Hệ thống phanh thuỷ lực- hệ thống phanh sử dụng loại chất lỏng để dẫn
động và tạo ra mômen phanh (thường là dầu thuỷ lực).
6) Hệ thống phanh khí nén - Hệ thống phanh sử dụng khí nén áp suất cao để tạo
ra mômen phanh.
7)Phanh điều khiển tự động: Hệ thống phanh này thường được trang bị trên các
đoàn xe( xe kéo remorque) để phanh các remorque khi nó bị tách ra vì một nguyên
nhân nào đó.
Phanh điều khiển tự động thường hoạt động dưới tác dụng của lực quán tính hoặc
trọng lượng của remorque.
8) Hệ thống phanh tang trống và hệ thống phanh đĩa
- Phanh tang trống:

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
8

+ Hệ thống phanh tang trống là hệ thống phanh trang bị cơ cấu phanh kiểu tang
trống.
+ Trong hệ thống lực phanh sinh ra ở các bánh xe nhờ sự ma sát giũa bố phanh
(tấm ma sát) và trống phanh.
+ Trong hệ thống phanh tang trống thì bố phanh được cố định còn trống phanh
quay cùng bánh xe.
- Phanh đĩa:

Hệ thống phanh đĩa là cơ cấu phanh được trang bị cơ cấu phanh đĩa.
Trong hệ thống phanh đĩa, lực phanh sinh ra ở các bánh xe nhờ lực ép giữa các tấm
ma sát và đĩa phanh.
Để tạo ra được lực phanh các tấm ma sát được gắn cố định trên một giá (calip) còn
đĩa phanh quay cùng với các bánh xe.
9) Hệ thống phanh có trợ lực và hệ thống phanh không có trợ lực – Trong hệ
thống phanh không có trợ lực: mômen phanh sinh ra trên các bánh xe do người điều
khiển tác động lên bàn đạp phanh sinh ra.
Trong hệ thống phanh có trợ lực mômen phanh sinh ra một phần do người lái tác
động lên bàn đạp sinh ra, phần mômen còn lại do bộ trợ lực tạo ra (thực chất phần
lớn mômen phanh do bộ trợ lực sinh ra, bộ trợ lực có tác dụng giảm cường độ làm
việc cho người điều khiển trong khi vẫn đạt được mômen phanh cần thiết). Đa số
các loại ôtô hiện nay đều trang bị hệ thống phanh có trợ lực.
10) Hệ thống phanh có điều hoà lực phanh – áp suất dẫn động phanh do bàn
đạp tạo ra sẽ được điều chỉnh sao cho phù hợp với tải trọng đặt lên cầu xe do đó lực
phanh được điều hoà tránh hiện tượng hãm cứng bánh xe.
11) Phanh hãm trục truyền động: cơ cấu phanh của hệ thống phanh hãm trục
truyền động được gắn ngay ở đầu ra của hộp số trên trục truyền động. Hệ thống
phanh này thường dùng để cho xe dừng hẳn lại hoặc đứng yên tại chỗ trên đường
dốc.
12) Hệ thống phanh chống trượt lê (ABS - Antilock Braking System) -
Nhiệm vụ của hệ thống phanh chống trượt lê là đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu
(quãng đường phanh ngắn nhất), trong khi đó vẫn bảo đảm tốt tính ổn định hướng

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
9

khi phanh và tính dẫn hướng của ôtô. Hệ thống phanh chống trượt lê là hệ thống
phanh mà trong đó lực phanh sinh ra trên các bánh xe được điều chỉnh sao cho
không có hiện tượng trượt lê bánh xe khi phanh.

Sau đây chúng ta xét các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh trên ôtô.
1.2. CÁC BỘ PHẬN CƠ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ
Hệ thống phanh ôtô rất đa dạng, tùy thuộc vào loại xe, thời kỳ, mục đích sử
dụng mà người ta có thể trang bị cho xe của mình những loại phanh khác nhau. Tuy
nhiên các hệ thống phanh thường được cấu thành từ các bộ phận cơ bản sau đây:
- Bộ phận điều khiển phanh.
- Bộ phận cung cấp năng lượng phanh.
- Dẫn động phanh.
- Cơ cấu phanh.
Ngoài ra, trên một số xe remorque hệ thống phanh còn trang bị bộ phận phụ trợ điều
khiển phanh trên remorque.Ta có sơ đồ khối cấu trúc hệ thống phanh trên ôtô:

Hình 1.1.Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống phanh ôtô
- Bộ phận điều khiển phanh: Bộ phận tiếp nhận sự tác động của người lái để thực
hiện quá trình phanh (pê - đan phanh hoặc cần điều khiển).
- Bộ phận cung cấp năng lượng phanh: đây là bộ phận cung cấp phần lớn năng
lượng để tạo ra áp lực phanh của cơ cấu phanh. Bộ phận cung cấp năng lượng
Bộ phận điều khiển
Bộ phận cung cấp
năng lượng phanh
Dẫn động phanh
Cơ cấu phanh
Bộ phận phụ trợ trên
remorque

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
10

phanh có thể là bộ trợ lực phanh, bộ phận cung cấp khí nén hoặc là người điều
khiển nếu là hệ thống phanh không có trợ lực.

Bộ phận cung cấp năng lượng được bố trí trước dẫn động phanh.
- Dẫn động phanh là bộ phận tiếp nhận năng lượng phanh và truyền đến các cơ cấu
phanh để từ đó tạo ra momen phanh trên mỗi bánh xe.
- Cơ cấu phanh: là bộ phận chuyển năng lượng phanh từ bộ cung cấp năng lượng
truyền tới để tạo ra mômen phanh trên các bánh xe.
1.3. CƠ CẤU PHANH
Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra mômen phanh. Nguyên lý hoạt động
chung của cơ cấu phanh là tạo ra ngoại lực có tác dụng cản chuyển động của ôtô
trong quá trình phanh trên cơ sở các nguyên lý ma sát, thuỷ lực, điện từ.Hiện nay,
trên ôtô phần lớn trang bị cơ cấu phanh ma sát. Quá trình phanh đựoc thực hiện nhờ
quá trình ma sát giữa phần quay và phần cố định. Phần quay có thể là dạng tang
trống hoặc dạng đĩa, phần cố định được liên kết cứng với dầm cầu hoặc với giá trục
bánh xe, đôi khi liên kết với phần cố định trên vỏ của cầu xe.
Căn cứ theo nguyên lý tạo mômen phanh ta có thể phân biệt:
- Cơ cấu phanh ma sát.
- Cơ cấu phanh thuỷ lực.
- Cơ cấu phanh điện.
Căn cứ theo đặc điểm kết cấu cặp ma sát của cơ cấu phanh ta có:
- Cơ cấu phanh tang trống.
- Cơ cấu phanh đĩa.
- Cơ cấu phanh trục.
1.3.1. Cơ cấu phanh tang trống
Cơ cấu phanh dạng tang trống là loại cơ cấu phanh ma sát, trong đó bề mặt ma
sát là mặt trụ bên trong của trống quay với mặt trụ cố định của các guốc phanh. Loại
này dùng phổ biến trên hầu hết các loại xe nhờ ưu điểm: làm việc chắc chắn và bảo
vệ tốt nhất các bề mặt ma sát khỏi bụi bẩn và dầu mỡ.
Các bộ phận cơ bản của cơ cấu phanh tang trống: Trên hình 1.2 giới thiệu cấu tạo cơ
cấu phanh tang trống cơ bản.

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007

11


Hình 1.2.Cấu tạo cơ cấu phanh đơn giản.
1, 2- Chụp che bụi và xylanh con; 3 - Mâm phanh; 4 - Lò xo hồi; 5 - Kẹp dẫn hướng
xương thép; 6 - Xương thép; 7 - Bố phanh; 8 - Cam chỉnh guốc phanh.
Sau đây chúng ta sẽ đi vào cấu tạo của các chi tiết chính trong cơ cấu phanh tang
trống.
1.3.1.1. Tang trống (trống phanh):
Trống phanh là chi tiết quay cùng với bánh xe. Khi phanh trống phanh chịu lực
ép từ phía trong ra của guốc phanh.

Hình 1.3. Trống phanh

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
12

Yêu cầu của trống phanh:
- Trống phanh phải có kết cấu sao cho bảo đảm tỏa nhiệt tốt, vì vậy cần phải có một
vùng diện tích cần thiết để có thể tỏa nhiệt nhanh.
- Trọng lượng trống phanh phải bé.
- Trống phanh phải có độ cứng vững cao, bề mặt tiếp xúc với má phanh phải nhẵn
và độ cong vênh của mặt tiếp xúc của trống phanh với má phanh không thể vượt
quá 0,08 mm.
- Hệ số ma sát lớn và chống mài mòn.
Bề mặt làm việc của trống phanh là mặt phía trong, có độ bóng cao, bề mặt lắp
ghép với moay-ơ có độ chính xác cao để tự định vị độ đồng tâm. Rãnh tròn nằm ở
mặt đầu trống phanh cho phép mâm phanh ép vào và tạo thành mép gấp ngăn bụi,
nước rơi trực tiếp vào cơ cấu, bảo vệ cặp bề mặt ma sát. Chiều dày trống phanh tại
bề mặt làm việc trong quá trình sửa chữa không được phép nhỏ hơn chiều dày cho

phép do các hãng quy định nhằm bảo đảm độ bền khi làm việc của trống
phanh.Trống phanh được định vị trên moay-ơ bằng vòng định vị, sau đó bắt chặt
bằng bulông bánh xe.Trên hình 1.3 giới thiệu các dạng mặt cắt ngang của trống
phanh.

Hình 1.4. Các hình dạng mặt cắt ngang của trống phanh
Vật liệu chế tạo trống phanh:
- Vật liệu chế tạo trống phanh thường là gang, hợp kim gang.

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
13

- Trống phanh loại thép tấm - gang: thân trống phanh được ép thép tấm và gang,
mặt trong thân tiếp xúc trực tiếp với má phanh. Để tăng tính ma sát, trống phanh
trên ôtô du lịch có thể đúc từ thép có 2% đồng.
- Trống phanh loại hợp kim nhôm - gang: thân trống phanh được làm từ hợp kim
nhôm để giảm trọng lượng, mặt bên ngoài được chế tạo hợp kim nhôm có gân để
tản nhiệt, bên trong thân nhôm là vành gang đúc dùng làm bề mặt ma sát.
- Trống phanh được chế tạo bằng phương pháp: đúc, dập sau đó mang đi gia công.
1.3.1.2. Guốc phanh
Guốc phanh bao gồm xương thép và má phanh.
+ Xương thép được chế tạo từ thép, gang hay hợp kim nhẹ, có hình bán nguyệt, tiết
diện ngang dạng chữ T. Xương thép phải đủ cứng vững để chịu mômen phanh cũng
như ngăn chặn hiện tượng tiếp xúc không đều của má phanh với bề mặt trống
phanh. Ngoài ra cấu tạo của xương thép cũng ảnh hưởng đến tính tản nhiệt của cơ
cấu phanh.

Hình 1.5.Xương thép guốc phanh
+ Má phanh hay còn gọi là bố phanh được chế tạo bằng vật liệu ma sát (abéctô hoặc
abéctô đồng) có hệ số ma sát ổn định từ 0,25-0,3. Chiều dày các má phanh ban đầu

từ 5 - 8 mm.
Đầu tựa chốt
định vị
Gân
Đầu điều
chỉnh
Vành

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
14

Má phanh được cố định trên xương thép bằng phương pháp tán đinh tán hoặc dán
keo. Với guốc phanh sử dụng đinh tán, khi sử dụng má phanh mòn tới đầu đinh tán
thì phải tiến hành thay để tránh đinh tán cà xước bề mặt trống phanh. Trường hợp
sử dụng phương pháp dán má phanh cho phép sử dụng má phanh tới còn 0,5 mm
mới phải thay, cho phép tận dụng tối đa chiều dày má phanh.
+ Đinh tán: Phải làm bằng kim loại mềm (đồng, đồng thau) để khi má phanh mòn
quá quy định sẽ không gây xước bề mặt làm việc của trống phanh.

Guốc phanh dán Guốc phanh tán Ri-ve
Hình 1.6. Phương pháp ghép má phanh với xương thép
Cụm má phanh và trống phanh được gia công chính xác để đảm bảo diện tích ma
sát là lớn nhất. Khi sửa chữa hoặc thay thế cần tiến hành mài để đảm bảo diện tích
tiếp xúc làm việc từ 80-90%. Bề mặt ma sát làm việc phải đảm bảo sạch, tránh bụi
bẩn và dầu mỡ.
1.3.1.3 Xylanh con (xylanh bánh xe)
Xylanh bánh xe được bắt chặt lên mâm phanh, nhận áp suất cao từ xylanh chính
để làm giãn nở thể tích trong xylanh con, đẩy piston tạo thành áp lực ép má phanh
vào trống phanh. Xylanh bánh xe có thể chia ra làm hai loại:
- Loại piston đơn.

- Loại piston kép đặt đối diện.
Loại xylanh con piston đơn chỉ có tác dụng tạo áp lực phanh lên một guốc phanh do
đó loại này thường được sử dụng ở loại cơ cấu phanh 2 guốc dẫn động hoặc cơ cấu
trợ động đơn.

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
15


Hình 1.7. Xylanh con loại piston đơn.
Xylanh con loại piston kép bằng nhau đặt đối diện có lực tác dụng lên hai guốc
phanh như nhau.

Hình 1.8. Xylanh kép bằng nhau đặt đối diện có lực tác dụng như nhau
Trường hợp xylanh con loại piston kép có đường kính bậc có lực tác dụng lên hai
guốc phanh khác nhau.

Hình 1.9. Xylanh kép có đường kính bậc

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
16

Cấu tạo chung của xylanh bánh xe gồm có: Vỏ xylanh, phớt cao su chắn bụi, đòn
đẩy, piston, phớt cao su làm kín (cuppen), lò xo, lỗ bắt ống dẫn dầu, lỗ bắt vít xả
gió.
Hình 1.10 giới thiệu kết cấu xylanh bánh xe.

Hình 1.10. Cấu tạo xylanh bánh xe
1. Đường dầu vào; 2. Má phanh; 3. Xương thép; 4. Cây đẩy; 5. Piston; 6. Cuppen;
7. Xylanh; 8. Áp lực dầu tác dụng lên cuppen.

Nguyên lý hoạt động: Dầu phanh áp lực cao từ xylanh chính theo đường dầu tới
(1) tạo thành áp lực tác dụng lên cuppen (6), từ đó đẩy piston (5) và cần đẩy (4) tác
dụng lên guốc phanh ép má phanh (2) vào trống phanh tạo thành mômen phanh cản
lại chuyển động của xe.
1.3.1.4. Xylanh chính (xylanh cái)
Trong hệ thống phanh thuỷ lực, xylanh cái được xem như bơm thuỷ lực chính có
công dụng tạo áp suất thuỷ lực truyền dẫn xuống các xylanh con để tác động hãm
xe. Bình chứa dầu phanh có thể bố trí liền hoặc rời với xylanh cái.
Theo cấu tạo gồm có 2 loại cơ bản sau:
+ Xy lanh chính đơn.
+ Xy lanh chính kép.

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
17


Hình 1.11. Hình cắt của xylanh chính đơn ở vị trí nhả thắng.
Lòng xylanh được gia công nhẵn, chứa piston nhôm và cuppen, thông với bình
chứa dầu phanh qua hai lỗ. Lỗ trước gọi là lỗ bù, lỗ sau là lỗ nạp. Hình 1.11 giới
thiệu kết cấu của xylanh cái loại 1 piston. Mặt trước của piston tì vào cuppen thứ
nhất. Cuppen thực chất là một chén cao su mềm có chức năng bao kín lòng xylanh
cái, tạo áp suất thuỷ lực dồn dầu phanh xuống các xylanh con. Phía sau piston có
cuppen thứ hai có nhiệm vụ chặn không cho dầu rò rỉ ra khỏi xylanh cái. Quanh đầu
piston có khoan nhiều lỗ nhỏ cho phép dầu phanh tràn từ phía sau lên phía trước khi
piston hồi về khi ngừng tác động phanh.
Trong đầu xylanh cái có bố trí một van liên hợp, đây là van hai chiều.Van này
gồm một đế cao su được lò xo ấn sát đáy xylanh. Trên đế cao su có van một chiều
cho dầu bơm đi. Khi đạp bàn đạp phanh, piston đẩy dầu đi qua van một chiều, qua
các ống dẫn xuống xylanh con. Khi ngừng tác động phanh, piston hồi trở lại, đồng
thời lò xo mâm phanh kéo các guốc phanh vào, hai piston xylanh con dồn dầu trở

lại xylanh cái, tại đây, áp suất dầu đóng kín van một chiều đồng thời thắng sức căng
lò xo, đẩy đế cao su lui mở mạch đưa dầu về lại xylanh cái và bình dầu.
Lò xo trả về sẽ ấn đế cao su trở lại vị trí cũ khi áp suất thuỷ lực hồi về giảm
xuống. Sau khi đế cao su đóng kín xylanh cái, và lúc này van một chiều cũng đóng,
trong đường ống lúc này sẽ có một áp lực cần thiết. Áp suất này gọi là áp suất tĩnh
có công dụng đảm bảo không cho không khí chui vào hệ thống, đồng thời duy trì
một áp suất thuỷ lực sẵn sàng tác động các piston xylanh con ngay khi có lực tác
động lên xylanh cái.

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
18



a) Dầu đi b) Dầu về
Hình 1.12. Hoạt động của van liên hợp
+/ Xylanh chính loại một dòng

Hình 1.13. Xylanh chính loại một dòng
1. Thân xylanh; 2. Piston; 3. Bình dầu; 4. Phớt cao su; 5. Van một chiều; 6. Lỗ
thông dầu từ buồng A sang buồng B; 7. Lỗ nạp; 8. Lỗ dầu hồi; 9. Lò xo hồi vị.
A, B - Buồng chứa dầu.
Khi có lực tác động lên piston, piston cùng phớt cao su dịch chuyển về phía trước
sẽ bịt lại lỗ bù, ép lò xo hồi vị làm cho áp suất trong buồng B tăng lên, đẩy dầu chui
qua van 1 chiều đến các xylanh con tại bánh xe.
Khi thôi tác động, dưới tác dụng của lực lò xo hồi vị đẩy phớt cao su về vị trí
ban đầu làm cho thể tích buồng B lớn nhanh, do đó tạo một độ chân không trong nó,
làm cho dầu phanh ở buồng A theo các lỗ cấp bẻ cong vành mép cao su đi vào
buồng B làm điền đầy khoảng chân không vừa tạo nên. Đến lúc này, dầu từ xylanh
con nơi bánh xe mới hồi trở lại xylanh chính bằng lực ép của lò xo hồi vị trong cơ

cấu phanh dưới bánh xe. Vì buồng B kín và đã đầy dầu, cho nên lượng dầu này
được trở về bình chứa qua lỗ dầu hồi. Quá trình phanh kết thúc.
Xy lanh cái

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
19

+/ Xylanh chính loại hai dòng


Hình 1.14. Xylanh chính loại 2 dòng.
1. Vỏ xylanh chính 2 dòng; 2.Piston phía trước ; 3. Buồng dầu phía trước; 4. Bình
dầu; 5. Phớt cao su phía trước; 6. Đai ốc; 7. Piston phía sau; 8. Phớt cao su phía
sau;
9. Lò xo phía sau; 10 - 15. Các van liên hợp; 11 - 12. Ống dẫn dầu đến xylanh
con ở bánh xe;
13. Buồng dầu phía sau của piston phía sau;
14. Buồng dầu phía trước của Piston phía sau;
16. Buồng dầu phía sau của piston phía trước; 17 - 22 Lỗ nạp; 18 - 21. Lỗ bù;
19. Lò xo phía trước; 20 - 23. Lỗ dầu cung cấp.

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
20

Nguyên lý hoạt động.
Để hệ thống làm việc đạt hiệu quả cao, hệ thống phải kín không có không khí lọt
vào.
Khi tác động một lực vào piston (2) làm cho cụm piston (2), phớt cao su (5)
cùng tiến về phía trước đóng lại lỗ bù (18) làm tăng áp suất trong buồng (16), đẩy
dầu trong buồng (16) qua van liên hợp (15) theo đường ống (11) đến các xylanh con

nơi bánh xe, đồng thời tạo nên một áp lực tác động vào mặt của piston (7) làm cho
cụm phớt cao su (8) và piston (7) di chuyển, làm cho phớt cao su (8) đóng lại lỗ bù
(21) tăng áp suất trong buồng (13) mở van liên hợp (10) đưa dầu đến các xylanh
bánh xe.
Khi thôi tác động các cụm piston, phớt cao su được trở về vị trí ban đầu nhờ các
lò xo (9 – 19) tạo nên độ chân không trong các buồng (16- 13), làm cho dầu từ các
buồng (3 - 14) chảy qua các lỗ (20 – 23) vào các buồng (13 – 16) để điền đầy vào
khoảng chân không ấy, đồng thời dầu từ các xylanh con cũng trở về các buồng dầu
cho nên lượng dầu này được chảy qua các lỗ dầu hồi 18 - 21 trở về bình chứa. Kết
thúc quá trình phanh.
Trường hợp đường ống bị hở (vỡ ):
Khi đường ống phía trước của xylanh chính bị vỡ (hở), dầu chảy hết ra ngoài, do
đó bên trong buồng (16) không tạo được áp suất cao, vì vậy mà cụm piston 2 phải di
chuyển thêm một đoạn nữa mới tác động trực tiếp vào piston 7 và piston 7 lúc này
mới có tác động phanh.
Quá trình cũng giống như trên.
Khi đường ống phía sau của xylanh chính bị vỡ (hở), dầu sẽ chảy sạch ra ngoài
làm cho hệ thống phía sau không hoạt động được chỉ còn lại hệ thống phía trước
làm việc và kiểu làm việc giống như xylanh chính một dòng đã trình bày ở trên.
1.3.1.5. Các sơ đồ bố trí guốc phanh
a) Cơ cấu phanh có các lực dẫn động bằng nhau và các tâm quay của các guốc
phanh ở về một phía.

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
21


Hình 1.15. Cơ cấu phanh có lực dẫn động bằng nhau và các tâm quay của guốc
phanh nằm cùng một phía.
1,2 Chụp che bụi và xylanh con, 3 mâm phanh, 4 lò xo hồi, 5 kẹp dẫn hướng càng

phanh, 6 càng phanh, 7 bố phanh, 8 cam chỉnh càng phanh.
Từ sơ đồ trên ta thấy khi guốc phanh quay theo chiều kim đồng hồ các lực dẫn
động P là như nhau, các thông số hai guốc trước và sau là như nhau thì mômen ma
sát sinh ra ở guốc trước sẽ lớn hơn mômen ma sát sinh ra ở guốc sau. Nguyên nhân
là vì mômen ma sát ở guốc phanh trước có xu hướng cường hoá lực dẫn động, còn ở
guốc sau có xu hướng chống lại lực dẫn động làm giảm sự tác động của lực dẫn
động.
b) Cơ cấu phanh có các lực dẫn động bằng nhau và các điểm tựa của guốc phanh
nằm ở các phía khác nhau.
Trong cơ cấu phanh loại này, hai guốc có cùng các thông số kỹ thuật và bố trí
xylanh con và chốt lệch tâm đối xứng. Cho nên, hiệu quả khi phanh của hai má
phanh dẫn loại này sẽ như nhau, khi trống phanh xoay bất kỳ chiều nào. Nhưng loại
cơ cấu này vẫn cho hiệu quả phanh là tốt nhất khi ôtô di chuyển theo chiều tiến.
So với cơ cấu phanh loại một xylanh với hai piston bằng nhau, thì mômen phanh
(hiệu quả phanh) của cơ cấu phanh loại này tăng được từ 1,6 - 1,8 lần khi trống
phanh của ôtô quay theo chiều tiến.

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
22


Hình 1.16. Cơ cấu phanh có điểm tựa nằm về hai phía khác nhau
Nhược điểm:
Khi xe chuyển động lùi thì cả hai guốc phanh trở thành hai guốc phanh kéo và
hiệu quả khi phanh (lực phanh cung cấp) sẽ thấp hơn lúc với ô tô di chuyển theo
chiều tiến khoảng hai lần, nhưng nhược điểm này không quan trọng lắm đối với ôtô
có trọng lượng nhỏ như ôtô du lịch và các ôtô tải nhẹ, mặt khác khi xe chuyển động
lùi tốc độ của ôtô cũng thấp nên yêu cầu về mômen phanh cũng thấp hơn.
c) Cơ cấu phanh có dịch chuyển các guốc phanh như nhau.

Hình 1.17. Cơ cấu phanh có dịch chuyển góc như nhau
1. Con lăn, 2. Cam quay, 3. Chốt con lăn
Trong cơ cấu này, phản lực pháp tuyến và tiếp tuyến bằng nhau. Mômen ma sát
trên sơ đồ này cũng giống như trên sơ đồ (a) đã xét ở trên có nghĩa mômen ma sát
sinh ra ở guốc phanh trước sẽ lớn hơn ở guốc phanh sau.Tuy vậy do sự dịch chuyển

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
23

góc của các guốc phanh được điều chỉnh là như nhau nên khắc phục được nhược
điểm trên nghĩa là mômen ma sát sinh ra ở guốc trước và guốc sau là như nhau. Trị
số mômen cũng ít thay đổi trong trường hợp xe chuyển động lùi và cường độ hao
mòn ở các má phanh là như nhau.
d) Cơ cấu phanh tự cường hoá.

Hình 1.18. Cơ cấu phanh tự cường hoá
1. Thanh trung gian, 2. Chốt cố định, 3.Piston đơn
Trong cơ cấu phanh loại này, có hai guốc phanh được nối lại với nhau nhờ một
thanh trung gian, một đầu còn lại của guốc phanh này luôn luôn được tựa trên chốt
cố định (có thể là chốt lệch tâm, dùng để chỉnh khe hở giữa trống phanh với má
phanh) và đầu kia của guốc phanh luôn luôn tựa vào piston của xylanh con.
Ưu điểm của cơ cấu:
Khi ôtô di chuyển theo hướng tiến:
+ Cơ cấu sẽ dùng lực ma sát giữa má phanh của guốc phanh có đầu tựa vào
xylanh con và trống phanh để cường hóa hiệu quả phanh cho má phanh sau của
guốc phanh có một đầu tựa vào chốt cố định, nên được gọi là trợ lực.
+ Khi ôtô di chuyển theo chiều tiến thì hiệu quả phanh của guốc phanh có đầu
tựa vào xylanh con sẽ lớn hơn guốc phanh có một đầu tựa vào chốt cố định.
Hiệu quả phanh của các guốc phanh trong cơ cấu phanh loại này là khi ôtô tiến
và lùi đều như nhau.

Nhược điểm của cơ cấu:
2
3

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
24

Lực phanh tăng lên nhờ trợ lực phanh làm cho bánh xe có xu hướng khóa cứng
lại, gây thay đổi một ít thời gian khóa cứng bánh xe và là nguyên nhân làm cho ô tô
trượt. Nhưng khi ôtô chuyển động lùi thì lực phanh có thể giảm bằng so với lực
phanh cung cấp khi tiến.
Loại phanh trợ lực đơn này không ổn định, tác động phanh của chúng bị giới hạn
khi dừng trong trường hợp ô tô lùi.
1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh đĩa được dùng phổ biến trên xe du lịch và xe có tải trọng nhỏ.
Ở phanh đĩa, lực ma sát được tạo ra trên các bề mặt bên của đĩa quay.
Ưu điểm của các loại phanh đĩa:
+ Chắc chắn, mômen phanh không phụ thuộc vào chiều quay, không có tải trọng
hướng kính trên trục nhờ các cơ cấu ép hoàn toàn đối xứng.
+ Má phanh ít mòn và mòn đều nên ít phải điều chỉnh .
+ Cơ cấu phanh đĩa có khả năng làm việc với khe hở bé nên thời gian tác động
phanh bé nâng cao hiệu quả phanh.
+ Phanh đĩa có khả năng được làm mát tốt hơn phanh tang trống do phần lớn diện
tích đĩa phanh được tiếp xúc trực tiếp với không khí.
+ Phanh vẫn đạt hiệu quả cao trong tình trạng ẩm ướt - lực ly tâm bắn nước ra khỏi
đĩa phanh nên hiệu quả phanh vẫn cao khi xe chạy trong điều kiện mưa.
+ Bảo trì đơn giản hơn phanh tang trống: do kết cấu có ít chi tiết tác động nên bảo
trì sửa chữa đơn giản hơn phanh tang trống.

Hình 1.19. Các loại đĩa phanh

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
25

Nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa:
+ Bề mặt ma sát khi làm việc không được che kín hoàn toàn cho nên bụi bẩn, dầu
mỡ dễ bám vào làm cho má phanh chóng mòn, bề mặt đĩa ma sát có thể bị xước làm
giảm hệ số ma sát và hiệu quả phanh.
+ Diện tích ma sát giữa má phanh và đĩa phanh không lớn nên để tạo ra mômen
phanh lớn ta cần tác động một lực phanh lớn do đó cơ cấu phanh đĩa thường trang bị
trên xe du lịch và xe tải nhẹ.
Phân loại phanh đĩa: Tuỳ theo phương pháp lắp cơ cấu xylanh con (Caliper), người
ta chia ra làm 3 kiểu phanh đĩa: Kiểu lắp đặt cố định cơ cấu xylanh con (Fixed-
caliper disc brake), kiểu lắp đặt di động cơ cấu xylanh con (Floating-caliper disc
brake), và kiểu lắp đặt trượt cơ cấu xylanh con (Sliding-caliper disc brake).


Hình 1.20. Nguyên lý cấu tạo phanh đĩa
Trên hình 1.20 giới thiệu cấu tạo một phanh đĩa gồm có: Piston, má phanh (Brake
Pads), đĩa quay di động (Rôtor), caliper. Đĩa phanh luôn quay khi xe chuyển động.
Khi phanh áp lực dầu phanh do người lái tác động truyền đến piston ép hai má
phanh vào đĩa tạo nên lực phanh hãm xe lại.


Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
26

Hình1.21. Cấu tạo phanh đĩa
Cũng tương tự như cơ cấu phanh tang trống, cơ cấu phanh đĩa có má phanh gắn
chặt cùng với xylanh bánh xe. Cả xylanh bánh xe và má phanh được treo trên calip.
Trong quá trình phanh, áp lực dầu từ xylanh chính tới sẽ đẩy piston xylanh bánh xe
ra ép chặt má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.
1.4. TRỢ LỰC PHANH
Trên ôtô nói chung đặc biệt là xe tải yêu cầu một lực tác động phanh rất lớn để
hãm xe. Đa số ôtô tải và ôtô du lịch đời mới được trang bị hệ thống phanh trợ lực.
Hệ thống phanh trợ lực giúp cho người điều khiển giảm bớt lực tác động lên cơ cấu
phanh mà vẫn đạt được hiệu quả phanh cần thiết. Có ba hệ thống phanh trợ lực
thường được sử dụng: Hệ thống phanh trợ lực bằng khí nén (phanh hơi), hệ thống
phanh trợ lực khí nén thuỷ lực, hệ thống phanh trợ lực chân không thuỷ lực.
1.4.1. Bộ trợ lực chân không
a . Sơ đồ chung
Đường
dầuphanh
Caliper
Đĩa phanh
Piston
Má phanh

Nguyn c Binh Lun vn tt nghip 2007
27

I
II
III
1
2
3

4
5
6
7
8
9
Noỏi vụựi
oỏng naùp
Noỏi vụựi
xylanh chớnh
Noỏi vụựi
xylanh
con
Khoõng
khớ
P
P3
P2
P1
P2


a) Cha tỏc dng phanh b) Khi tỏc dng phanh
Hỡnh 1.22. B tr lc chõn khụng.
1. Van mt chiu; 2. Bu chõn khụng; 3,6 Mng ộp;
4. Van khụng khớ; 5. Van chõn khụng; 7,8 Piston; 9. Thanh y.
b. Nguyờn lý hot ng
Bung chõn khụng III c ni vi ng ng np ca ng c qua van mt
chiu (1). v trớ khụng s dng phanh (ngi lỏi khụng tỏc ng lờn bn p
phanh) (hỡnh 1.22 a) di tỏc dng ca cỏc lũ xo van khụng khớ (4) úng kớn, van

chõn khụng (5) m, lm cho khụng gian II ngn vi khụng gian I nhng li n thụng
vi khụng gian III. Lỳc ny chõn khụng hai khụng gian II v III l nh nhau v
bng chõn khụng trờn ng ng hỳt ca ng c. Do khụng cú chờch lch ỏp
sut trờn hai mt ca mng (3) nờn lc lũ xo y mng (3) sang trỏi.
Khi ngi lỏi p chõn phanh (hỡnh 1.22 b), du phanh i t xylanh chớnh i lờn
vi ỏp sut P y piston (7) i lờn v thc hin úng van chõn khụng (5), m van
khụng khớ (4). Lỳc ny khụng gian II b ngn cỏch vi khụng gian III nhng li n
thụng vi khụng gian I. Khụng khớ t ngoi tri trn vo khụng gian II lm tng ỏp
sut khớ õy, trong khi ú khụng gian III vn tip tc n thụng vi ng ng
chõn khụng trờn ng ng np. Nh chch lch ỏp sut hai bờn mng (3) b hỳt
sang phi thụng qua thanh y (9) y piston (8) sang phi, ngoi ra piston (8) vn
chu tỏc dng ca ỏp sut du do xylanh chớnh to ra.

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
28

Khi bộ trợ lực chân không gặp sự cố không có tác dụng hệ thống phanh vẫn hoạt
động được. Tuy nhiên lực tác dụng phải rất lớn để dầu có thể đẩy pistông 8 ép dầu
xuống xylanh con để hãm xe.
1.4.2. Bộ trợ lực khí nén thủy lực
a.Sơ đồ chung hệ thống

1
5
R1
R4
4
2
R3
3

S2
S1
P1
P2
P3
Khí neùn

a) Khi chưa tác dụng phanh b) Khi tác dụng phanh
Hình 1.23. Bộ trợ lực phanh khí nén thủy lực
1. Xylanh cái 2. Màng ép 3. Xylanh thủy lực 4. Ống thoát
5. Ống dẫn khí P2. Piston lực P3. Piston thủy lực R1,R2,R3,R4. Lò xo
b. Nguyên lý hoạt động của bộ trợ lực khí nén thủy lực
Trường hợp bình chứa khí nén đầy: Khi tác động lên bàn đạp phanh, xylanh cái
(1) dồn dầu xuống tổng van điều khiển. Tại đây áp suất thủy lực đẩy piston P1 và
màng (2) qua phải. Màng (2) áp lên van S1 làm mở van khí nén S2. Khí nén từ bình
chứa chui qua van theo ống dẫn (5) vào mặt sau của piston không khí P2 có đường
kính lớn, nên nhận một lực rất mạnh đẩy piston P3, bơm dầu qua van liên hợp
xuống các xylanh con.
Khi thôi phanh bàn đạp xylanh cái được buông ra, áp suất thủy lực mất, piston P1
trở lùi, lò xo R1 đẩy màng tách khỏi van S1. Lò xo R4 ấn van khí nén S2 đóng chận
luồng khí nén từ bình chứa. Lúc này, lò xo R3 đẩy piston không khí P2 sang trái,
khí nén phía sau P2 theo ống dẫn (5) vào hộp van điều khiển chui qua các lỗ nơi
R2

Nguyễn Đức Binh Luận văn tốt nghiệp 2007
29

màng (2) thốt ra ngồi theo lỗ (4). Đồng thời lò xo R2 đẩy P3 sang trái, dầu phanh
từ các xylanh con chui qua lỗ giữa của cúppen và piston (3) hồi trở về xylanh cái.
Trường hợp bình chứa hết khí nén hệ thống phanh vẫn hoạt động được để hãm

xe. Tuy nhiên phải tác động lực lớn lên bàn đạp phanh. Áp suất thủy lực từ xylanh
cái dồn dầu phanh chui qua lỗ giữa của cúppen và piston (3) qua van liên hợp xuống
các xylanh con để hãm xe.
1.4.3. Bộ trợ lực chân khơng - thủy lực
a.Sơ đồ kết cấu chung

Xylanh cái
Ống dẫn khí
Ống chân không
V1
V2
R2
R3
M
V3
P3
R4
P4V4
P1
P2
R1
Không khí
IV I
II
III

a) Chưa tác dụng phanh b) Khi tác dụng phanh
Hình 1.24. Bộ trợ lực phanh chân khơng thủy lực
P1,P2. Piston trợ lực; R1,R2,R3,R4. Lò xo
V1. Van một chiều V2. Van khơng khí V3. Van đội màng V4. Van cơn

P3. Piston - cuppen tác động tổng van P4. Piston - cuppen thuỷ lực có lỗ thơng
Bộ trợ lực bao gồm các chi tiết chính sau: tổng van điều khiển, xylanh lực bố trí
ở đầu xylanh chân khơng. Xylanh chân khơng được ngăn đơi nhờ vách giữa. Piston
chân khơng P1 và P2 cùng cây đẩy với piston - cúppen thủy lực P4, xylanh chân
khơng được chia thành 4 khoang: (I), (II), (III) và (IV). Khoang (III) thơng với
khoang (I), thơng tiếp đến vùng phía dưới màng M và với bơm chân khơng. Khoang
(IV) thơng với khoang (II) xun qua ống rỗng của cây đẩy và thơng với vùng phía
bên trên màng M.