Đồ án ô tô hệ thống phanh xe buýt

Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
2
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2
1.1. Công dụng 2
1.2. Phân loại 2
1.3. Yêu cầu 5
1.4. Kết cấu của hệ thống phanh chính 7
1.4.1. Cơ cấu phanh 7
1.4.1.1. Loại trống - guốc 8
1.4.1.2. Loại đĩa 10
1.4.1.3. Loại phanh dải 11
1.4.2. Dẫn động phanh 12
1.4.2.1. Dẫn động thủy lực 12
13
14
16
1.4.2.2. Dẫn động khí nén 18
1.4.3. Hệ thống ABS 20
1.4.3.1. Công dụng 20
1.4.3.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc 20
1.4.4. Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD 22
1.4.5. Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA 23
Chương 2. TÍNH MÔMEN PHANH YÊU CẦU 24
2.1. Tính moment phanh yêu cầu 24
2.2. Chọn loại/kiểu và sơ đồ hệ thống phanh 27
Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH 28
3.1. Tính toán thiết kế các thông số cơ bản của cơ cấu phanh 28
3.1.1. Moment phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu 28

3.1.1.1. Moment phanh do cơ cấu phanh cầu trước sinh ra 28
3.1.1.2. Moment phanh do cơ cấu phanh cầu sau sinh ra 33
3.1.2. Tính toán xác định bề rộng má phanh 35
3.2. Tính toán kiểm tra các thông số liên quan khác của cơ cấu phanh 37
3.2.1. Tính toán kiểm tra công trượt riêng 37
3.2.2. Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 38
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Chương 4. TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH THỦY LỰC 40
4.1. Hành trình dịch chuyển đầu piston xi lanh công tác của cơ cấu ép 40
4.2. Đường kính xi lanh chính và xi lanh công tác 40
4.2.1. Đường kính xi lanh công tác 40
4.2.2. Đường kính xi lanh chính 41
4.3. Hành trình dịch chuyển của piston xi lanh chính 42
4.4. Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh 43
4.4.1. Tỷ số truyền bàn đạp ibđ 43
4.4.2. Hành trình bàn đạp Sbđ 44
4.5. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa Fnh trợ lực 44
4.6. Lực trợ lực cần thiết của bộ trợ lực 45
4.7. Đường kính xy lanh của bầu trợ lực 46
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, khi nền kinh tế đất nước ngày càng phát triển
thì nhu cầu sử dụng ô tô trong giao thông càng nhiều. Điều này buộc những kỹ sư
trong ngành Cơ Khí Động Lực phải nghiên cứu, tìm tòi, học hỏi những công nghệ
mới, cũng như thiết kế, cải tạo những ô tô cũ để phù hợp với nhu cầu hiện nay. Do
đó, đồ án môn học tính toán và thiết kế ô tô mang một ý nghĩa quan trọng đối với
sinh viên ngành Cơ Khí Động Lực trước khi ra trường.
Trong đồ án thiết kế ô tô này em được giao nhiệm vụ: “ Tính toán thiết
kế hệ thống phanh ô tô ”.

Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy
an toàn ở tốc độ cao. Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm các yêu cầu: bền
vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của xe, điều chỉnh
lực phanh được để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành.
Mặc dù đã cố gắng, nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế
có hạn nên trong quá trình làm đồ án sẽ không tránh những thiếu sót. Em rất mong
các thầy góp ý, chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn đồ án của mình.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Tụy đã tận tình hướng
dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng 30 tháng 5 năm 2014.
Sinh viên thực hiện
1
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Chương1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
1.1. 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.
- Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô, máy kéo đứng yên tại
chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.
Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng:
- Nó đảm bảo cho ô tô, máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc.
- Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng
suất vận chuyển của xe.
1.2. Phân loại
Phân loại theo tính chất điều khiển ta chia ra
- Phanh chân
- Phanh tay
Phân loại theo kết cấu cơ cấu phanh mà chia ra
- Phanh guốc

- Phanh đai
- Phanh đĩa
a) b) c)
Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính
a. Phanh trống; b. Phanh đĩa; c. Phanh dải
2
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Phân loại theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra
- Phanh ở bánh xe
- Phanh ở trục truyền đông (sau hộp số)
Phân loại theo phương thức dẫn động
- Dẫn động phanh bằng cơ khí
- Dẫn động phanh bằng thủy lực
- Dẫn động phanh bằng khí nén
- Dẫn động phanh liên hợp
Hình 1-2: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp.
1.Tay phanh ; 2. Cóc hãm; 3. Ống trượt; 4. Con lăn; 5,10,12,13. Dây cáp;
6. Đai ốc điều chỉnh; ,7,11. Đòn quay; 8,15,16. Các lò xo hồi vị; 14,20. Các
đòn điều khiển cơ cấu phanh; 18.Trống phanh.
3
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
1
3
4
8
6
A
B
7
2

5
Hình 1-3: Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp
1. Xilanh bánh xe; 2. Đường ống dẫn; 3,4 Piston của xilanh chính; 5. Bàn đạp;
6. Xilanh chính; 7. Đường ống dẫn; 8. Xilanh bánh xe.
Hình 1-4: Dẫn động phanh bằng khí nén.
1 - Máy nén khí; 2. Van an toàn; 3. Bộ điều chỉnh áp suất;
4. Bộ lắng lọc và tách ẩm; 5. Van bảo vệ kép; 6,10. Các bình chứa khí nén;
7,9. Các bầu phanh xe kéo; 8. Tổng van phân phối
4
10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
1
2
3
4
5
6
Hình 1-5: Sơ đồ nguyên lý của mạch dẫn động phanh thủy khí
1. Van an toàn; 2. Bình chứa; 3. Van phân phối; 4. Xilanh thủy khí;
5. Xilanh bánh xe; 6. Tổ hợp máy nén khí
1.3. 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 hoá.
- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn
chế.
- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh.
5
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và
khi quay vòng.
- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều
kiện sử dụng.
- Có khả năng thoát nhiệt tốt.
- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn
điều khiển nhỏ.
Để 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 phải có tối thiểu ba loại phanh:
- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở
tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi
là phanh chân.
- Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô máy kéo trong trường hợp phanh chính
hỏng.
- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên
tại chổ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển
bằng tay đòn nên gọi là phanh tay.
- Ngoài ra còn có phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như
xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách- lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc
ở vùng đồi núi,thường xuyên phải chuyển động lên xuống các dốc dài còn phải có
loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để:
- Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn
cho phép khi xuống dốc.
- Để giảm dần tốc độ của ô tô máy kéo trước khi dừng hẳn.
- Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng
của nhau. Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc
lập.
6
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành
các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm
việc bình thường.
Để có hiệu quả phanh cao:
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn.
- Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được
toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe
phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng.
- Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn

động khí nén hoặc bơm thuỷ lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe cói trọng
lượng toàn bộ lớn.
1.4. Kết cấu của hệ thống phanh chính
Ðể thực hiện nhiệm vụ của mình, hệ thống phanh phải có hai phần kết cấu
chính sau:
Cơ cấu phanh : Là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản. Trong quá trình phanh
động năng của ôtô máy kéo được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán
ra môi trường bên ngoài.
Dẫn động phanh : Ðể điều khiển cơ cấu phanh.
1.4.1. Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý
ma sát, kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là : Các phần tử
ma sát và cơ cấu ép.
Ngoài ra cơ cấu phanh còn 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, Ðĩa hay Dải.
Mỗi dạng có một đặc điểm riêng biệt.
7
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
1.4.1.1. Loại trống - guốc
Ðây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phỗ biến nhất. Cấu tạo gồm :
Trống phanh : Là một trống quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe.
Các guốc phanh : Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má 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 phanh bánh xe lại.
Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:
P
2
P

1
P
1
fN
1
N
1
P
2
b
N
1
r
b
a a
fN
1
2
r
b
N
b
P
2
c
a
2
fN
fN
e

1
N
1
P
1
2
b
N
r
b
fN
c
2
a
P
2
a
b
c
d
e
N
1
fN
N
1
r
b
P
1

1
1
fN
N
1
P
b
r
N
P
2
1
a
fN
c
1
fN
1
N
1
b
b
2
c a
fN
2
Hình 1-6: Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụng
a. Ép bằng cam; b. Ép bằng xylanh thủy lực; c. Hai xylanh ép, guốc phanh một
bậc tự do; d. Hai xilanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e.Cơ cấu phanh guốc
cường hoá

8
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh. Các sơ đồ này
khác nhau ở chỗ:
Dạng và số lượng cơ cấu ép
Số bậc tự do của các guốc phanh
Ðặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép
và do vậy khác nhau ở :
Hiệu quả làm việc
Ðặc 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, đối với hệ thống phanh làm việc, được sử dụng thông dụng nhất là
các sơ đồ trên hình a và hình b. Tức là sơ đồ với loại 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 c và d.
Ðể đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta
sử dụng ba chỉ tiêu riêng đặc 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 mômen phanh
do nó tạo ra không phụ thuộc vào 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 bánh xe.
Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tích
của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh. (hay còn gọi một cách quy ước
là mômen của lực dẫn động)
9
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt

1.4.1.2. Loại đĩa
Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch.
Phanh đĩa có các loại : Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và
vòng ma sát quay.
Ðĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay
ghép hai kim loại khác nhau.
Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc 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.
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
- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước.
2
1
3
4
5
6
10
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Hình 1-7: Sơ đồ kết cấu phanh đĩa má kẹp tỳ động
1. Má phanh; 2. Má kẹp; 3. Piston; 4. Vòng làm kín;
5. Đĩa phanh; 6. Chốt dẫn hướng.
3
5
4
2
1
Hình 1-8: Sơ đồ kết cấu phanh đĩa má kẹp cố định.

1. Má phanh; 2. Má kẹp; 3.piston; 4. Vòng làm kín; 5. Đĩa phanh.
1.4.1.3. Loại phanh dải
Loại phanh này chủ yếu được sử dụng trên máy kéo xích. Vì nó dùng phối
hợp với ly hợp chuyển hướng tạo được một kết nối rất đơn giản và gọn.
Phanh dải có một số loại, khác nhau ở phương pháp nối đầu dải phanh và do đó
khác nhau ở hiệu quả phanh.
Phanh dải đơn giản không tự siết : Khi tác dụng lực, cả hai đầu dải phanh
được rút lên siết vào trống phanh. Ưu điểm của loại này là phanh êm dịu, hiệu quả
phanh không phụ thuộc chiều quay. Nhược điểm là : hiệu quả phanh không cao.
11
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Phanh dải đơn giản tự siết một chiều : Nhờ có một được nối cố định nên
hiệu quả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần. Tuy vậy
khi phanh thường dễ bị giật, không êm.
Phanh dải loại kép : Là loại mà bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thì
hiệu quả phanh của nó cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết.
1.4.2. Dẫn động phanh
Ðối với hệ thống phanh làm việc của ô tô, người ta sử dụng chủ yếu hai loại
dẫn động là : thủy lực và khí nén.
Dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng, vì : Hiệu suất thấp và
khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe.
Dẫn động điện chỉ dùng cho xe kéo moóc, nhưng cũng rất hiếm. Trên các
xe và đoàn xe tải trọng lớn và rất lớn, sử dụng nhiều loại phanh liên hợp thủy khí.
1.4.2.1. Dẫn động thủy lực
a. Ưu nhược điểm
Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là :
- Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ.
- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫn
động chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh.
- Hiệu suất cao.

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp.
- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ
cấu phanh.
Nhược điểm của dẫn động thủy lực :
- Yêu cầu độ kín khít cao. Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn động
không làm việc được.
- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ
lực để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp.
12
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung
động và mômen phanh không ổn định
- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt tăng.
b. Các loại và sơ đồ dẫn động
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.
- 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.
* Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp:
Sơ đồ và nguyên lý làm việc :

Hình 1-9: Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp.
1,8 - Xylanh bánh xe; 3,4 - Piston trong xylanh chính; 2,7 - Ðường ống dẫn dầu
đến xylanh bánh xe; 5 - Bàn đạp phanh; 6 - Xylanh chính.
13
1

2
3
4
5
8
7
A
6
B
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Nguyên lý làm việc :
Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh 5, piston 4 trong xylanh chính 6
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 lên theo. Chất lỏng bị ép đồng thời
theo các ống 2 và 7 đi đến các xylanh bánh xe 1 và 8 để thực hiện quá trình phanh.
Khi người lái nhả bàn đạp phanh 5 thì dưới tác dụng của các lò xo hồi vị,
các piston trong xylanh của bánh xe 1 và 8 sẽ ép dầu trở về xylanh chính 6, kết
thúc một lần phanh.
* Dẫn động tác động gián tiếp:
Dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không:
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.
Sơ đồ và nguyên lý làm việc của bộ trợ lực chân không :

Hình 1-10 : Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không
1,2. Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 3. Xylanh chính;
4. Ðường nạp động cơ; 5. Bàn đạp; 6. Lọc; 7. Van chân không;
14

1
12
11
10
9
8
P
c
5
P
bâ
6
7
A
B
4
3
2
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
8. Cần đẩy; 9. Van không khí;10. Vòng cao su của cơ cấu tỷ lệ;
11. Màng ( hoặc piston ) trợ lực;12. Bầu trợ lực chân không
Nguyên lý làm việc :
Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston
11 (hoặc màng). Van chân không 7, làm nhiệm vụ : Nối thông hai khoang A và B
khi nhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh. Van không khí 9,
làm nhiệm vụ : cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở
đường thông của khoang A khi đạp phanh. Vòng cao su 10 là cơ cấu tỷ lệ : Làm
nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh.
Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ 4 qua
van một chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không.

Khi nhả phanh : van chân không 7 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang
B qua van này và có cùng áp suất chân không.
Khi phanh : người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần 8 dịch chuyển sang phải
làm van chân không 7 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không
khí 9 mở ra cho không khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A. Ðộ chênh lệch áp
suất giữa hai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của
bầu trợ lực và qua đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các
piston trong xylanh chính 3, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các
xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh. Khi lực tác dụng lên piston 11 tăng thì
biến dạng của vòng cao su 10 cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước
so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức
là lực trợ lực không đổi. Muốn tăng lực phanh, người lái phải tiếp tục đạp mạnh
hơn, cần 8 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí 9 mở ra cho không khí đi
thêm vào khoang A. Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su 10 biến dạng nhiều hơn làm
piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại đảm
bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp. Khi lực phanh
15
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
đạt cực đại thì van không khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng
đạt giá trị cực đại.
Bộ trợ lực chân không có hiệu quả thấp, nên thường được sử dụng trên các
ô tô du lịch và tải nhỏ.
Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén:
Bộ trợ lực khí nén là bộ phận cho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ,
thường được lắp song song với xylanh chính, tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho
người lái. Bộ trợ lực phanh loại khí có hiệu quả trợ lực cao, độ nhạy cao, tạo lực
phanh lớn cho nên được dùng nhiều ở ô tô tải.
Sơ đồ và nguyên lý làm việc :

Hình 1-11 : Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén

1. Bàn đạp; 2. Ðòn đẩy; 3. Cụm van khí nén; 4. Bình chứa khí nén
5 . Xylanh lực; 6. Xylanh chính; 7. Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe;
8. Xylanh bánh xe; 9. Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe;10. Xylanh bánh
xe
16
1
2 3
4
5
6
7
8
9
10
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Nguyên lý làm việc
Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4 và xylanh lực
5. Trong cụm van 3 có các bộ phận sau :
Cơ cấu tỷ lệ : đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh.
Van nạp : cho khí nén từ bình chứa đi vào khi đạp phanh.
Van xả : cho khí nén trong dòng dẫn động thoát ra ngoài khí quyển khi nhả
phanh.
Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2, lực sẽ truyền đồng thời lên các cần
của xylanh chính 6 và của cụm van 3. Van 3 dịch chuyển : Mở đường nối khoang
A của xylanh lực với bình chứa khí nén 4. Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vào
khoang A tác dụng lên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston
trong xylanh chính 6 dịch chuyển đưa dầu đến các xylanh bánh xe. Khi đi vào
khoang A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại,
làm van dịch chuyển lùi sang trái. Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van
dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa

đến khoang A duy trí một áp suất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác
dụng và dịch chuyển của bàn đạp. Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực
đạp để đẩy van sang phải, mở đường cho khí nén tiếp tục đi vào. Như vậy cụm van
3 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh.
* Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm và các bộ tích năng:
Nguyên lý làm việc :
Trên các ô tô tải trọng cực lớn thường sử dụng dẫn động thủy lực với bơm và
các bộ tích năng 3 và 4 là hai khoang của van phanh được điều khiển từ xa nhờ
dẫn động thủy lực hai dòng với xylanh chính 2. Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu
tác dụng lên các van 3 và 4, mở đường cho chất lỏng từ các bộ tích năng 7 và 9, đi
17
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
đến các xylanh bánh xe 5 và 6. Lực đạp càng lớn, áp suất trong các xylanh 5 và 6
càng cao. Bộ điều chỉnh tự động áp suất kiểu rơle 8 dùng để giảm tải cho bơm 11
khi áp suất trong các bình tích năng 7 và 9 đã đạt giá trị giới hạn trên, van an toàn
10 có tác dụng bảo vệ cho hệ thống khỏi bị quá tải.
Hình 1-12: Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng.
1. Bàn đạp; 2. Xylanh chính; 3. Van phanh; 4. Van phanh; 5. Xylanh bánh xe;
6. Xylanh bánh xe; 7. Bộ tích năng; 8. Bộ điều chỉnh tự động kiểu áp suất rơle;
9. Bộ tích năng; 10. Van an toàn; 11. Bơm.
1.4.2.2. Dẫn động khí nén
a. Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
- Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ.
18
1
2
3
4
5

6
7
8
9
10
11
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có
thể làm việc được, tuy hiệu quả phanh giảm).
- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như :
phanh rơ moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,
- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động.
Nhược điểm :
- Ðộ nhạy thấp thời gian chậm tác dụng lớn
- Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn của
chất lỏng trong dẫn động thủy lực tới (10-15) lần. Nên kích thước và khối lượng
của dẫn động lớn.
- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều.
- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn.
b. Sơ đồ dẫn động chính
Sơ đồ và nguyên lý làm việc :
Hình.1-13: Sơ đồ dẫn động ôtô đơn.
1 - Máy nén khí; 2. Van an toàn; 3. Bộ điều chỉnh áp suất;
4. Bộ lắng lọc và tách ẩm; 5. Van bảo vệ kép; 6,10. Các bình chứa khí nén;
19
10

9

8

7

6

5

4

3

2

1


Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
7,9. Các bầu phanh; 8. Tổng van phân phối
Nguyên lý làm việc :
Không khí nén dược nén từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất 3, bộ lắng
lọc và tách ẩm 4 và van bảo vệ kép 5 vào các bình chứa 6 và 10. Van an toàn 2 có
nhiệm vụ bảo vệ hệ thống khi bộ điều điều chỉnh áp suất 3 có sự cố. Các bộ phận
nói trên hợp thành phần cung cấp (phần nguồn) của dẫn động.
Từ bình chứa không khí nén đi đến các khoang của van phân phối 8. Ở trạng
thái nhả phanh, van 8 đóng đường không khí nén từ bình chứa đến các bầu phanh
và mở thông các bầu phanh với khí quyển.
Khi phanh : Người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm việc : Cắt đường thông
các bầu phanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đến các bầu phanh 7 và 9,
tác dụng lên cơ cấu ép, ép các guốc phanh ra tỳ sát trống phanh, phanh các bánh lái xe
lại.

Khi nhả phanh : Các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của các
lò xo hồi vị.
1.4.3. Hệ thống ABS
1.4.3.1. Công dụng
Tác dụng của ABS là giúp quá trình phanh được trơn tru, an toàn. Nếu không
có ABS, khi tài xế nhấn chân phanh một cách đột ngột, bánh dẫn hướng sẽ bị cứng
nên không thể điều khiển được, dẫn đến mất lái và gây nguy hiểm.
ABS chỉ kích hoạt trong những tình huống phanh khẩn cấp và chân phanh sẽ
rung giật để báo cho tài xế biết nó đang hoạt động.
1.4.3.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc
ABS đã phổ biến hơn tại Việt Nam so với cách đây 5 năm. Gần như tất cả
các mẫu xe mới ra mắt đều trang bị công nghệ an toàn tiên tiến này.
ABS là viết tắt của cụm từ "Anti-lock Brake". Ban đầu, nó có tên tiếng Đức
là "Antiblockiersystem" do nhà sản xuất thiết bị phụ trợ Bosch nghiên cứu chế tạo.
20
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
ABS ra mắt tại Mỹ những năm cuối thập niên 1970 và ngay lập tức được
coi là thiết bị an toàn có khả năng giảm đáng kể số vụ tai nạn giao thông và mức
độ nghiêm trọng. Các thử nghiệm dưới điều kiện có kiểm soát cho thấy ABS khá
hiệu quả và cần thiết cho các xe trong thời điểm hiện tại.
Các thiết bị chống bó cứng phanh ABS hiện đại gồm một máy tính (CPU), 4
cảm biến tốc độ trên từng bánh, bơm và các van thủy lực. Trong trường hợp phanh
gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có tốc độ quay chậm hơn mức quy
định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van thủy lực, ABS tự động
giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe không bị chết cứng
(hay còn gọi là "bó").
Tương tự, nếu một trong các bánh quay quá nhanh, máy tính cũng tự động
tác động lực trở lại, đảm bảo quá trình hãm. Để thực hiện được điều này, hệ thống
sẽ thực hiện động tác ấn - nhả thanh kẹp trên phanh đĩa khoảng 15 mỗi giây, thay
vì tác động một lần cực mạnh khiến bánh có thể bị "chết" như trên các xe không

có ABS.
Tác dụng của ABS là giúp quá trình phanh được trơn tru, an toàn. Nếu không
có ABS, khi tài xế nhấn chân phanh một cách đột ngột, bánh dẫn hướng sẽ bị cứng
nên không thể điều khiển được, dẫn đến mất lái và gây nguy hiểm.
ABS chỉ kích hoạt trong những tình huống phanh khẩn cấp và chân phanh sẽ
rung giật để báo cho tài xế biết nó đang hoạt động. Phân bổ lực phanh điện tử
EBD
21
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Hình.1-14: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực có sử dụng hệ thống
chống bó cứng phanh ABS.
1,6. Đĩa Phanh; 2.Xylanh chính; 3. Bộ trợ lực chân không;
4. Bàn đạp phanh; 5. Công tắt khởi động; 7,13. Cảm biến;
8. Dẫn động phanh trước; 9. Đèn báo phanh; 10. Đèn báo ABS; 11. Bộ thủy lực
và điều khiển trung tâm; 12. Dẫn động phanh sau.
1.4.4. Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD
EBD có vai trò không kém ABS trong việc trợ giúp quá trình phanh. Nó
hoạt động hoàn toàn tự động và không cần tài xế kích hoạt. Giống như tên gọi,
EBD phân bổ lực phanh tới các bánh để đảm bảo xe dừng một cách cân bằng nhất.
Sự kết hợp giữa hai công nghệ ABS và EBD sẽ giúp quá trình phanh trở nên tối ưu
hơn.
22
Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe buýt
Với những xe không trang bị EBD, có những tình huống mà lực phanh lệch
hẳn về một bên khiến xe bị lệch, thậm chí có thể gây trượt bánh. Nếu có EBD,
máy tính trung tâm sẽ tự động tính toán và phân bổ lực phanh dựa theo thông số
về tốc độ, tải trọng xe, độ bám đường.
Ngày nay, EBD xuất hiện ngày càng nhiều trên các mẫu xe giá thấp. Tuy
nhiên, dòng thể thao đa dụng SUV mới là loại được hưởng lợi nhiều nhất từ công
nghệ này. Nguyên nhân là do SUV thường có gầm cao, trọng tải lớn nên rất dễ bị

trượt bánh khi không có EBD.
1.4.5. Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA
Hệ thống BA (Brake Assist) thường đi cùng với EBD. BA hoạt động dựa
trên các cảm biến kiểm soát trạng thái pê-đan phanh, bộ phận khuếch đại lực
phanh bằng khí nén và các van điện được điều khiển bởi máy tính trung tâm.
Nếu phát hiện ra tài xế có hành động phanh gấp, BA sẽ tự động trợ giúp để
quá trình diễn ra nhanh hơn. Bộ xử lý trung tâm kích hoạt van điện cấp khí nén
vào bộ khuếch đại lực phanh, giúp lái xe phanh gấp kịp thời và đủ mạnh. BA sẽ tự
động ngừng kích hoạt ngay khi tài xế nhả chân phanh.
23