Thiết kế hệ thống phanh ôtô tải loại N3

- 1 -
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
CHƢƠNG I :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 4
1.1Công dụng, yêu cầu và phân loại. 4
1.1.1Công dụng: 4
1.1.2 Yêu cầu: 4
1.1.3 Phân loại: 4
1.2 Đặc điểm kết cấu, ƣu nhƣợc điểm của một số cụm trong hệ thống
phanh 5
1.2.1 Cơ cấu phanh: 5
1.2.2 Dẫn động phanh. 9
CHƢƠNG II:LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 10
2.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống phanh khí nén 10
2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của các cụm trong hệ thống 11
2.2.1 Nguồn cấp khí nén 11
2.2.2 Bộ phận điều khiển 14
2.2.3Bầu phanh bánh xe 17
2.2.4 Nhận xét 20
CHƢƠNG III: HIỆN TƢỢNG PHÂN BỐ LẠI TRỌNG LƢỢNG KHI
PHANH VÀ TIÊU CHUẨN ECE R13 22
3.1 Tiêu chuẩn ECE R13 Đối với ôtô tải loại N3 không trang bị ABS 22
3.2 Động học quá trình phanh và hiện tƣợng phân bố lại trọng lƣợng khi
phanh. 23
3.2.1 động học quá trình phanh 23
3.1.2 Phân bố lại trọng lƣợng khi phanh 25
3.3 Quy trình tính toán hệ thống phanh theo tiêu chuẩn ECE R13 26
CHƢƠNG IV TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH THEO TIÊU CHUẨN
ECE

4.1Tính toán cho trƣờng hợp tỷ lệ phân bố lực phanh lý tƣởng
28
: 31
4.2Quá trình phanh với tỷ lệ lực phanh giữa các cầu không đổi 35
4.3Quá trình phanh với tỷ lệ lực phanh giữa cầu trƣớc và cụm cầu sau
thay đổi 39

- 2 -
CHƢƠNG V TÍNH TOÁN MỘT SỐ PHẦN TỬ HỆ THỐNG PHANH
45
5.1Tính năng suất máy nén khí 45
5.2Tính toán bầu phanh tích năng 45
5.3 Tính bền cơ cấu phanh 48
5.3.1Xác định các thành phần lực tác dụng lên guốc phanh 48
5.3.2Kiểm nghiệm cơ cấu phanh 53
a)Kiểm tra hiện tượng tự xiết 53
CHƢƠNG 6: CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHANH 57
6.1Một số tiêu chuẩn trong kiểm tra hiệu quả phanh 57
6.1.1Các yêu cầu cơ bản khi kiểm tra hệ thống phanh 57
6.1.2Một số tiêu chuẩn trong kiểm tra 58
6.2Hƣ hỏng trong hệ thống phanh 60
6.2.1Cơ cấu phanh 60
6.2.2Dẫn động điều khiển 61
6.2.3Các thông số chẩn đoán cơ bản 64
6.3Xác định hiệu quả phanh 64
6.3.1Đo quãng đƣờng phanh S
P
trên đƣờng 64
6.4Chuẩn đoán cơ cấu phanh 67
6.5Chẩn đoán dẫn động phanh 69

6.5.1Đối với phanh thủy lực 70
6.5.2Đối với hệ thống phanh khí nén 73
6.5.3Đối với hệ thống phanh thủy lực khí nén 74
KẾT LUẬN CHUNG 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 78



- 3 -

LỜI NÓI ĐẦU
Trên thế giới ngày nay, công nghiệp ô tô ngày càng phát triển vƣợt bậc. Ôtô
đã dần trở thành phƣơng tiện vận chuyển hành khách và hàng hóa quan trọng
cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời là phƣơng tiện giao thông tƣ nhân
phổ biến nhất ở các nƣớc có nền kinh tế phát triển.
Nhƣng cùng với sự phát triển đó, tai nạn giao thông (TNGT) ngày càng gia
tăng. Đối với ô tô, nguyên nhân xảy ra tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn
nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên. Chính vì thế mà hiện nay hệ thống
phanh ngày càng đƣợc cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ
thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.
Đề tài của em đƣợc giao là: “Thiết kế hệ thống phanh ôtô tải loại N3” với các
nhiệm vụ chính:
 Tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh
 Lựa chọn phƣơng án thiết kế.
 Tìm hiểu tiêu chuẩn ECE R13
 Tính toán hệ thống phanh theo tiêu chuẩn
 Tính toán một số phần tử dẫn động và tính bền cơ cấu phanh
 Tìm hiểu phƣơng pháp chẩn đoán kỹ thuật hệ thống phanh
Sau 3 tháng thực hiện đồ án tại bộ môn “Ôtô và xe chuyên dụng – Trƣờng
đại học Bách Khoa Hà Nội” dƣới sự hƣớng dẫn của thầy PGS.TS

Nguyễn Trọng Hoan cùng sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn em đã hoàn
thành đồ án tốt nghiệp của mình. Do thời gian có hạn, trong quá trình làm đồ án
em không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc những ý kiến
đóng góp, bổ sung của các thầy và các bạn để đồ án của em đƣợc hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Trần Trọng Đạt

- 4 -
CHƢƠNG I :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
1.1Công dụng, yêu cầu và phân loại.
1.1.1Công dụng:
- Hệ thống phanh ôtô có công dụng giảm tốc độ của xe tới một tốc độ nào đó
hoặc dừng hẳn.
- Giữ cho xe đứng yên một chỗ trong thời gian dài.
- Trong một số xe chuyên dụng, hệ thống phanh còn kết hợp với hệ thống lái
để quay vòng xe.
1.1.2 Yêu cầu:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ( thời gian phanh nhỏ, quãng đƣờng phanh nhỏ,
gia tốc phanh lớn).
- Phanh êm dịu và đảm bảo ổn định của ôtô khi phanh.
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, thời gian chậm tác dụng nhỏ.
- Điều khiển nhẹ nhàng ( lực tác động nhỏ, nhƣng phải tạo đƣợc cảm giác khi
phanh).
- Phân bố mômen phanh hợp lý, tận dụng tối đa trọng lƣợng bám tại các bánh
xe khi phanh, không xảy ra hiện tƣợng trƣợt lết khi phanh.
- Không có hiện tƣợng tự xiết.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
- Hệ số masát giữa má phanh và tang trống hay đĩa phanh cao, ổ định trong

điều kiện sử đụng.
- Lực phanh trên các bánh xe tỷ lệ với lực điều khiển trên bàn đạp.
- Có khả năng giữ xe trên dốc trong thời gian dài.
- Dễ lắp ráp, điều chỉnh, sửa chữa.
1.1.3 Phân loại:
a) Phân loại theo đặc điểm điều khiển:
- Phanh chính ( phanh chân): dùng để giảm tốc độ của xe khi đang chuyển
động.

- 5 -
- Phanh phụ ( phanh tay): dung để đỗ xe khi ngƣời lái rời khỏi buồng lái và
dùng làm phanh dự phòng.
- Phanh bổ trợ ( phanh bằng động cơ, thủy lực hay điện từ): dung để tiêu hao
bớt một phần động năng của ôtô khi cần tiến hành phanh lâu dài ( phanh trên
dốc …).
b) Theo kết cấu cơ cấu phanh:
- Cơ cấu phanh tang trống.
- Cơ cấu phanh dạng phanh đĩa.
- Cơ cấu phanh dạng phanh dải.
c) Theo dẫn động phanh:
- Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực.
- Hệ thống phanh dẫn động lien hợp : cơ khí, thủy lực , khí nén, …
- Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực.
- Hệ thống phanh dẫn động điện từ.
d) Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh:
- Phanh có trang bị bộ điều hòa lực phanh.
- Phanh có trang bị ABS.
1.2 Đặc điểm kết cấu, ưu nhược điểm của một số cụm trong hệ

thống phanh
1.2.1 Cơ cấu phanh:
a) Cơ cấu phanh tang trống:
Cơ cấu phanh tang trống đƣợc phân loại theo phƣơng pháp bố trí và điều khiển
các guốc phanh thành các dạng:
- Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục, đƣợc sử dụng cho phanh dẫn
động thủy lực và khí nén. Đối với dẫn động thủy lực, cơ cấu phanh thƣờng đƣợc
bố trí trên cầu trƣớc và cầu sau ôtô con và tải nhỏ, có xi lanh thủy lực điều khiển
ép guốc phanh vào trống phanh. Đối với dẫn động khí nén, cơ cấu phanh đƣợc

- 6 -
bố trí trên cầu trƣớc ô tô tải vừa và nặng, có bầu phanh khí nén điều khiển cam
xoay ép guốc phanh vào trống phanh.
- Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm, chỉ dùng với xi lanh thủy lực
và đƣợc bố trí ở cầu trƣớc của ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ. Kết cấu bố trí sao cho
với chuyển động tiến (theo chiều quay ω) cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi
lùi trở thành hai guốc nhả. Nhƣ vậy hiệu quả phanh khi tiến lớn, khi lùi nhỏ.
Nhƣng thời gian lùi của ôtô rất ít và tốc độ chậm nên không cần hiệu quả phanh
lớn.
- Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi, cả hai đầu các guốc phanh đều chịu
tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trƣợt. Kết cấu của cơ cấu
phanh dạng bơi dùng cho ô tô tải với hệ thống dẫn động phanh thủy lực điều
khiển khí nén.
- Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa, có khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên
mô men phanh dƣới tác dụng của lực điều khiển. Do sự biến đổi nhanh mô men
phanh khi gia tăng lực điều khiển nên tính chất ổn định mô men kém, chỉ sử
dụng kết cấu này khi cần thiết.

Hình 1.1: Cơ cấu phanh tang trống dẫn động thủy lực

- 7 -

Hình 1.2: Cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén.

Đối với cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén:
 Cam Acsimet: biên dạng chế tạo đơn giản, bố trí cam quay và guốc
phanh đối xứng qua trục, dịch chuyển của các guốc phanh khi cam
làm việc lớn, ảnh hƣởng tới hiệu quả sinh ra mô men phanh của cơ
cấu phanh khác nhau nhiều.
 Cam Cycloit:cho phép dịch chuyển của các guốc phanh khi cam làm
việc nhỏ hơn nên đƣợc dùng phổ biến.
*Ƣu điểm:
- Mô men phanh lớn do diện tích tiếp xúc giữa má phanh, trống phanh lớn.
- Cơ cấu phanh đƣợc che kín trong quá trình làm việc.
- Má phanh lâu mòn hơn.
- Giá thành rẻ.
*Nhƣợc điểm:
- Thoát nhiệt kém (ảnh hƣởng đến hệ số masat).
- Trọng lƣợng lớn ( ảnh hƣởng đến độ êm dịu của xe).
- Kém ổn định hơn, khi tiến và lùi hiệu quả phanh không đều
b) Cơ cấu phanh đĩa
Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa đƣợc chia thành loại có giá đỡ xi lanh cố định và
loại có giá đỡ xi lanh di động.

- 8 -


Hình 1.3: Cơ cấu phanh đĩa
Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa gồm:

- Đĩa phanh đƣợc lắp và quay cùng với moay ơ của bánh xe,
- Giá đỡ xi lanh đồng thời là xi lanh điều khiển, trên đó bố trí các đƣờng
dẫn dầu áp suất cao, bên trong xi lanh có các piston.
- Hai má phanh phẳng đặt ở hai bên đĩa phanh và đƣợc tiếp nhận lực điều
khiển bởi các piston trong xi lanh bánh xe.
*Ƣu điểm:
- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mô men phanh ổn định khi hệ số ma sát thay
đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao.
- Thoát nhiệt tốt, khối lƣợng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn.
- Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát.
- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh nhỏ nên tác động nhanh hơn, hành
trình bàn đạp ngắn và dễ bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh – đĩa
phanh.
*Nhƣợc điểm:
- Áp suất tác dụng lên má phanh lớn má phanh, đĩa phanh nhanh mòn, nên
yêu cầu vật liệu tốt hơn.
- Kết cấu hở, dễ dính bụi, bùn đất nên các tấm ma sát của loại phanh này
mòn nhanh hơn phanh guốc, ít dùng trên xe tải.
- Giá thành cao.

- 9 -

1.2.2 Dẫn động phanh.
a)Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí
*Ƣu điểm: đơn giản, có độ tin cậy cao, giá thành rẻ.
*Nhƣợc điểm: khó bố trí, lực bàn đạp lớn.
b) Hệ thống phanh dẫn động thủy lực
*Ƣu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao.
*Nhƣợc điểm: tỷ số truyền dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều
khiển lên cơ cấu phanh ( có thể sử dụng trợ lực phanh nhƣng hiệu quả không

nhiều). Thƣờng dùng cho oto con hay xe tải nhỏ.
c) Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén
*Ƣu điểm: lực điều khiển trên bàn đạp phanh nhỏ, áp suất trong đƣờng ống
không cao và cho phép dẫn động dài tới các cơ cấu phanh
*Nhƣợc điểm: độ nhạy kém( thời gian chậm tác dụng lớn), kích thƣớc các kết
cấu lớn chỉ thích hợp cho xe tải vừa và lớn.





















- 10 -
CHƢƠNG II:LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ

Đề tài: thiết kế hệ thống phanh ôtô tải loại N3. Do ôtô tải loại N3 có khối
lượng lớn cần lực điều khiển phanh lớn, mômen phanh ở bánh xe lớn, giá thành
các chi tiết phải rẻ và xe tải nên có khoảng không bố trí rộng. Từ những ưu
nhược điểm phân tích ở trên và các đặc điểm của xe tải em quyết định chọn thiết
kế hệ thống phanh khí nén sử dụng cơ cấu phanh tang trống.
2.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống phanh khí nén


Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh nén

1. Máy nén khí 10.Bàn đạp phanh 17.Van bảo vệ
2. Van điều áp 11.Tổng van 18.19. Bình chứa khí
3. Lọc tách nƣớc 12. Van hạn chế áp suất 20.Van điều khiển
4. Van an toàn kép 13. Bầu phanh bánh trƣớc 21. Van gia tốc
5.6.Bình chứa khí 14. Điều hòa lực phanh
7.8. Ống dẫn 15.16 Bầu phanh cầu sau




- 11 -
Trên hình vẽ thể hiện sơ đồ nguyên lí của hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén
của ô tô tải có 3 cầu. Hệ thống gồm có nguồn cung cấp khí nén, dẫn động phanh
chính với 2 dòng độc lập, dẫn động phanh dừng và phanh dự phòng.
Khí nén đƣợc cung cấp bởi máy nén khí 1, đi qua van điều áp 2, qua bộ lọc tách
nƣớc 3, van an toàn kép 4 tới các bình chứa khí 5 và 6. Van an toàn kép 4 đảm
bảo cho hai bình chứa khí hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau tạo thành 2
nguồn cung cấp khí độc lập cho 2 dòng dẫn động phanh. Van bảo vệ 17 có
nhiệm vụ ngắt bình chứa khí 18 không cho thông với hệ thống nếu có sự cố lọt
khí trên đƣờng dẫn động phanh dừng và phanh dự phòng.

Dẫn động phanh chính gồm có 2 dòng độc lập với nhau. Dòng dẫn động phanh
cầu trƣớc bắt đầu từ bình khí 5 đi qua ống dẫn 8, qua khoang dƣới của tổng van
11, qua van hạn chế áp suất 12 tới các bầu phanh 13. Dòng dẫn động phanh cầu
sau đi từ bình khí 6 qua ống dẫn 7, qua khoang trên của tổng van 11, qua bộ điều
hòa lực phanh 14 tới các bầu phanh 15, 16 của cụm cầu sau.
Chức năng phanh dừng và phanh dự phòng đƣợc thực hiện bởi một hệ thống
chung gồm có các bình chứa khí 18, 19, van điều khiển 20, van gia tốc 21 và các
bầu tích năng dạng lò xo 22, 23 bố trí tại các cầu sau của ô tô.
2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của các cụm trong hệ thống
2.2.1 Nguồn cấp khí nén
a) Máy nén khí và bộ phận tự động điều chỉnh áp suất


- 12 -
*Máy nén khí
Máy nén khí có nhiệm vụ cung cấp ổn định không khí sạch có áp suất cho hệ
thống. Cấu tạo của máy nén khí gần giống với động cơ đốt trong. Các chi tiết cơ
bản gồm: một trục khuỷu 3 đặt trên ổ bi đỡ 13. Trên trục khuỷu bố trí thanh
truyền 5 nối với pittông 6 bằng chốt 7. Phần đỉnh các pittông đặt các xecmăng
làm kín. Trong nắp máy đặt các van nạp 15 và van xả 11 (dạng van một chiều).
trục khuỷu máy nén đƣợc dẫn động từ động cơ bằng đai thang qua bánh đai 2.
Máy nén khí đƣợc bôi trơn nhờ đƣờng dầu chích từ đƣờng dầu chính của
động cơ và đƣợc làm mát nhờ một đƣờng nƣớc từ động cơ đƣa tới thân xilanh và
nắp máy.
*Bộ tự động điều chỉnh áp suất
Bộ phận tự động điều chỉnh áp suất đƣợc bố trí cạnh máy nén cùng với cơ
cấu giảm áp thực hiện nhiệm vụ duy trì áp suất khí nén ở một giá trị nhất định.
Đƣờng khí vào 25 nối với bình chứa khí, cửa trên nối với cơ cấu giảm áp.
Khi áp suất trong bình chứa khí lớn hơn giá trị định mức, lực tác dụng lên van bi
24 lớn hơn lực lò xo trên, van bi 24 mở đƣa khí tới cơ cấu giảm áp đồng thời van

bi 23 đóng cửa khí ra ngoài môi trƣờng. Dƣới tác dụng của áp suất khí nén cơ
cấu giảm áp mở thông cửa nạp và cửa xạ của máy nén ( máy nén khí lúc này làm
việc không tải).
b) Bộ lọc hơi và làm khô


- 13 -
Máy nén khí hút không khí từ ngoài vào có lẫn cả hơi ẩm, hơi ẩm có thể tạo
cạn hay ăn mòn các chi tiết kim loại, ngoài ra trong khí nén còn chứa dầu lẫn
vào khi qua máy nén. Bộ lọc có tác dụng loại bỏ hơi ẩm và dầu ra khỏi khí nén.
Khí có hơi nƣớc đi vào qua đƣờng C qua tấm lọc bụi 6, tấm hút dầu 8, chất
hút ẩm 7 và bị thổi qua lỗ giclơ lên khoang P cấp không khí khô cho bình chứa
qua đƣờng A.
Một đƣờng khí từ van điều áp cấp vào đƣờng D, khi áp suất của máy nén đạt
tới giá trị tới hạn pittông 10 mở van xả 12 cho khí ẩm, hơi nƣớc, dầu thoát ra
ngoài.
c)Van chia ngả bảo vệ hai dòng

Van có công dụng chia dòng khí thành hai nhánh tạo nên các dòng khí độc
lập, khi một trong hai dòng bị mất áp suất thì dòng còn lại vẫn làm việc đƣợc.
Khi có khí nén cấp vào đƣờng I, khí nén sẽ đẩy mở các van một chiều 3, cấp
khí cho các khoang B và Cdƣới tác dụng của áp suất khí nén ép lò xo 5 đẩy

- 14 -
píttông số 4 theo chiều mở van 3, van 3 đƣợc mở lớn hơn. Khí có áp suất cấp
vào đƣờng II và III đi đến các bình chứa khí.
Khi đƣờng số III bị mất áp suất, áp suất khí bên đƣờng II lớn hơn sẽ đẩy
pittông trung tâm sang phải, đồng thời lò xo số 5 bên phải đẩy pittông 4 sang trái
đóng van một chiều 3 bên phải ngừng cung cấp khí cho đƣờng III, đƣờng II vẫn
hoạt động bình thƣờng.

2.2.2 Bộ phận điều khiển


Hình 2.2: Van phân phối
dẫn động hai dòng
1- Chụp che bụi
2- Lò xo hồi vị piston
trên
3- Vòng hãm đế van trên
4- Piston dưới
5- Lò xo hồi vị van dưới
6- Thân van dưới
7- Van xả khí
8- Đế đỡ lò xo hồi vị van
dưới
9- Van dưới
10- Lò xo hồi vị piston
dưới
11- Lò xo hồi vị van
trên
12- Van trên
13- Lò xo đỡ trục xuyên
tâm
14- Lò xo ép piston trên
15- Piston trên
16- Thân van trên
17- Nắp van phanh
18- Vít điều chỉnh
19- Cốc ép
20- Chốt tỳ

21- Con lăn
22- Bàn đạp phanh
*Cụm bàn đạp:
Bàn đạp phanh 22 có cơ cấu hoạt động kiểu đòn bẩy với điểm tựa O nằm trên
nắp van phanh 17. Điểm thấp nhất của bàn đạp bị hạn chế bởi vít điều chỉnh 18,

- 15 -
đầu kia là chốt quay 20. Vít 18 tỳ vào nắp 17 để hạn chế hành trình của chốt
quay khi nhả phanh, đồng thời là cơ cấu điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp.
Con lăn 20 quay quanh điểm tựa O và dịch chuyển theo chiều quay của bàn
đạp khi phanh, ép cốc 19, đẩy pittong trên 15, pittong dƣới 4 làm thay đổi vị trí
các cụm van trên, dƣới của van phân phối.
*Cụm van điều khiển dòng phanh sau:
Nhiệm vụ chính là đóng mở dòng phanh dẫn ra cầu sau. Cụm van này bao
gồm: nắp van phanh 17 và các chi tiết nằm trong than van trên 16. Pittong trên
15 đƣợc giữ và dịch chuyển trong than van 16 bởi các lò xo hồi vị 2, lò xo ép 14.
Mặt dƣới của pittong 15là đế van trong của cụm van. Đế van trong dịch chuyển
cùng với pittong 15, van 12 ép sát vào đế van. Khi không phanh , van 12 đóng
đƣờng cung cấp khí nén từ P1 sang B1, đồng thời mở đƣờng đẫn khí B1 qua lỗ
xuyên tâm thông ra khí quyển R.
*Cụm van điều khiển dòng phanh trước:
Cụm van điều khiển dòng phanh trƣớc bao gồm: pittong 4 nằm dƣới thân van
trên 16và các chi tiết nằm trong than van dƣới 6. Pittong 4 có lõi là ống trụ rỗng
làm nhiệm vụ xả khí ra khí quyển. Pittong đƣợc ép lên trên nhờ lò xo hồi vị 10.
Mặt dƣới của pittong 4 là đế van trong của cụm van dƣới. Đế van trong dịch
chuyển cùng với pittong 4. Dƣới tác dụng của lò xo 5, van 9 ép vào đế van
ngoài.
Khi không phanh van 9 đóng đƣờng cấp khí nén từ P2 sang B2, đồng thời mở
đƣờng thông ra khí quyển. Lò xo 5 tỳ lên đế đỡ 8, luôn có xu hƣớng ép van 9
đóng đƣờng cấp khí từ P2 sang B2. Đế đỡ 8 đƣợc cố định nhờ vòng khóa hở

miệng nằm trong than van dƣới 6. Van 12 chế tạo bằng cao su đƣợc định dạng
nhờ ống trụ đẫn hƣớng.
*Nguyên lý làm việc
-Khi không phanh các lò xo hồi vị 2, 5, 10, 11, giữ cho các van 12 và van 9 ở
trạng thái đóng, không cung cấp khí từ P1 P2 sang B1 B2 đồng thời thông
đƣờng B1 B2 với khí quyển qua đƣờng tâm van.

- 16 -
-Khi phanh bàn đạp phanh quay quanh chốt cố định O, ép con lăn 20tỳ lên
cốc ép 19 di xuống. Khi khắc phục xong khe hở tự do bích chặn ép lò xo 14 đẩy
pitong trên 15 đi xuống. Ban đầu đế van 12 tiếp xúc với mặt van đóng đƣờng
thông B1 ra khí quyển. Đế van 12 tiếp tục đi xuống mở van 12 thông đƣờng P1
với B1cấp khí nén đi tới các bầu phanh cầu sau
Đồng thời khí nén từ B1 qua lỗ nhỏ lên mặt dƣới của pittong 15 sinh lực
ngƣợc chiều với lực bàn đạp gây cảm giác nặng cho ngƣời lái. Khí nén còn qua
lỗ nhỏ khác xuống mặt trên pittong dƣới 4 sinh lực ( đẩy nhanh quá trình), cùng
với lực bàn đạp truyền qua van 12 đẩy pittong 4 đi xuống. Đầu tiên đế van 9 tỳ
lên mặt van 9 đóng đƣờng thông B2 ra khí quyển. Van 9 tiếp tục đi xuống mở
đƣờng thông từ P2 sang B2 cấp khí nén đến các bầu phanh cầu trƣớc.
-Khi nhả phanh, bàn đạp phanh 21 trở về vị trí ban đầu, cốc ép 19 đƣợc đẩy về
vị trí ban đầu dƣới tác động của lực lò xo hồi vị, đẩy piston dƣới 4 và piston trên
15 dịch chuyển lên trên. Quá trình dịch chuyển xảy ra: đóng van cấp khí nén và
mở van thông khí quyển. Nhƣ vậy dòng cấp khí nén từ P1 sang B1 và từ P2 sang
B2bị ngắt và nối thông đƣờng khí B2, B1 ra khí quyển E. Khí nén từ các bầu
phanh đƣợc xả ra ngoài nhờ lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh và bầu phanh bánh xe,
quá trình phanh kết thúc.
-Rà phanh: là quá trình phanh xe và duy trì phanh ở một mức độ nhất định nhằm
giữ ô tô ở tốc độ nào đó. Khi rà phanh, ban đầu ngƣời lái phanh xe bằng cách
tăng dần lực điều khiển bàn đạp, sau đó không tăng và giữ nguyên bàn đạp ở vị
trí nào đó.

Khi ngƣời lái tăng dần lực bàn đạp, các van cấp khí đang mở rộng dần và tạo
điều kiện cho tăng dần áp suất sau van. Áp suất khí nén thông qua các lỗ nhỏ
tăng dần, tác dụng lên mặt dƣới của piston 15 và mặt trên của piston 4.
Giữ nguyên vị trí bàn đạp (không tăng lực điều khiển), áp suất sau van sẽ tiếp
tục tăng theo quán tính dòng khí và có xu hƣớng đẩy piston trên 15 dịch lên, tạo
điều kiện cho van 12 đi lên, đóng mặt van 12 với đế van ngoài, bịt đƣờng khí
cấp cho đƣờng P1, áp suất sau van 12 không tăng đƣợc nữa. Khi đó, áp suất ở

- 17 -
mặt trên piston dƣới 4 không tăng đƣợc nữa, tạo điều kiện cho piston 4 đi lên,
đóng mặt van 9 với đế van ngoài, bịt đƣờng khí cấp cho đƣờng B1, áp suất sau
van 9 không tăng đƣợc nữa. Lực bàn đạp không tăng nhƣng duy trì ở mức độ
nhất định chƣa đủ để mở van xả khí. Do đó trong trƣờng hợp rà phanh các van
đều nằm trong trạng thái đóng kín. Áp suất khí nén sau van duy trì ở mức độ
nhất định và bầu phanh không tăng lực điều khiển, cơ cấu phanh vẫn bị phanh ở
mức độ tƣơng ứng với vị trí bàn đạp phanh, tạo nên trạng thái rà phanh ở cơ cấu
phanh.
-Khi một dòng phanh bị hỏng:
Van phân phối hai dòng còn cho phép làm việc khi bị hỏng một dòng phanh bất
kì, tuy nhiên hiệu quả phanh sẽ kém hơn.
Khi dòng phanh sau bị hỏng: Giả thiết dòng khí P1 mất áp suất, hành trình của
bàn đạp phanh vẫn phải khắc phục hết khe hở để đóng van xả của cụm van trên
khí nén và mở van thông đƣờng P1 sang B1, sau đó đẩy tiếp piston 4 đi xuống,
mở van nạp khí từ đƣờng P2 sang B2. Nhƣng do không có áp suất hỗ trợ mở
cụm van dƣới của dòng phanh sau (phía trên), do vậy hành trình và lực bàn đạp
yêu cầu lớn hơn.
Khi dòng phanh trƣớc bị hỏng: nếu dòng phanh trƣớc bị mất áp suất, quá trình
đóng mở cụm van trên vẫn thực hiện đƣợc. Khi tiếp tục đạp phanh, piston 15 đi
xuống, đẩy tiếp piston 4 đóng van xả và mở van cấp cho cụm van dƣới. Hai
dòng khí vẫn đƣợc ngăn cách nhờ piston 4, đảm bảo cho dòng phanh sau vẫn

hoạt động.
Khi một trong hai dòng phanh bị hỏng, vùng áp suất cao tại một dòng phanh
đƣợc ngăn cách với dòng phanh còn lại nhờ piston 4 và các phớt cao su bao kín,
đảm bảo cho dòng phanh có áp suất vẫn hoạt động.
2.2.3Bầu phanh bánh xe
Bầu phanh bánh xe có cấu trúc nhƣ xi lanh lực tác động một chiều. Vỏ của
bầu phanh đƣợc bắt cố định trên vỏ cầu, đòn đẩy tựa chặt trên piston đẩy và dịch
chuyển để điều khiển cam quay.

- 18 -
Bầu phanh bánh xe có nhiệm vụ tạo lực khí nén đẩy đòn đẩy dịch chuyển, tạo
nên xoay cam quay ở cơ cấu phanh.
a)Bầu phanh đơn




Hình 2.3: Bầu phanh đơn
1,7- Nửa vỏ;
2- Lò xo hồi vị;
3- Đầu nối khí;
4- Tấm đỡ;
5- Màng cao su;
6- Đòn đẩy;
8- Bu lông bắt với giá;
9- Đai ốc điều chỉnh;
10- Đầu nối chữ U
Cấu tạo của bầu phanh đơn dạng màng gồm: hai nửa vỏ của bầu phanh 1,7.
Màng cao su 5 bố trí giữa hai nửa vỏ, chia bầu phanh thành hai khoang. Khoang
trên có cửa P dẫn khí nén từ van phân phối đến, khoang dƣới có lỗ thông R với

khí quyển. Lò xo hồi vị 2 có tác dụng đẩy màng 5 về vị trí ban đầu khi không
phanh.
Màng 5 đƣợc đỡ bằng tấm đỡ 4, và nối liền với đòn đẩy 6. Đòn đẩy 6 và đầu
nối 10 liên kết bắt ren với nhau, tạo thành đòn đẩy dẫn động quay cam quay
đóng mở cơ cấu phanh. Chiều dài của đòn đẩy đƣợc điều chỉnh nhờ đai ốc 9,
nhằm tạo nên vị trí thích hợp với cam quay.
Nguyên lý làm việc:
Khi không phanh, dƣới tác dụng của lò xo hồi vị 2, màng 5 ở vị trí tận cùng
phía trên. Khi phanh, khí nén có áp suất cao đƣợc dẫn tới khoang trên của bầu
phanh qua lỗ P, đẩy màng 5 và đòn đẩy 6 dịch chuyển về xuống dƣới, thực hiện
sự xoay cam quay trong cơ cấu phanh. Khi nhả phanh, dƣới tác dụng của lò xo
hồi vị 2 đẩy màng 5, kéo đòn 6 trở về vị trí ban đầu. Khí nén ở khoang trên theo
đƣờng ống quay về van phân phối thoát ra ngoài, kết thúc quá trình phanh.


- 19 -
b)Bầu phanh tích năng
Cấu tạo của bầu phanh và các trạng thái làm việc thể hiện trên hình 2.4:

Hình 2.4: Bầu phanh tích năng
1- Ốc điều chỉnh
2- Ống đẩy
3- Vỏ bầu phanh
4- Ống dẫn khí
5- Vỏ trong
6- Màng cao su
7- Đòn đẩy
8- Thân bầu phanh
9- Lò xo hồi vị
10- Tấm đỡ

11- Bạc đẩy
12- Vòng tỳ
13- Piston tích năng
14- Lò xo tích năng
A-Điều khiển phanh
chân
B-Điều khiển nhả
phanh
T- Khoang tích năng
S- Thông với A
P-Thông với khí
quyển
Q-Khoang thông với
B



Bầu phanh tích năng gồm: hai bầu phanh đƣợc ghép nối tiếp nhau, một bầu
phanh chính và một bầu phanh tích năng.
Bầu phanh chính có cấu tạo và nguyên lý làm việc trên cơ sở bầu phanh đơn
dạng màng. Trong bầu phanh chính có hai khoang: khoang P thông với khí
quyển, khoang S thông với đƣờng cấp và thoát khí nén khi phanh từ van phân
phối.
Bầu phanh tích năng dạng xi lanh piston khí cũng chia làm hai khoang: khoang
T thông với khí trời nhờ đƣờng ống 4, còn khoang Q thông với van phanh tay
qua đƣờng dẫn B. Trong khoang tích năng T gồm: vỏ bầu phanh tích năng 3,
piston tích năng 13, ốc điều chỉnh 1. Toàn bộ các chi tiết của buồng tích năng
đặt nối tiếp với bầu phanh chính thông qua ống đẩy 2.

- 20 -

Nguyên lý làm việc:
Trạng thái ban đầu, khi chƣa có khí nén, dƣới tác dụng của lò xo tích năng 14,
đẩy piston 13, ống đẩy 2, màng 6 và đòn đẩy 7 về bên phải, thực hiện phanh
bánh xe. Đây là trạng thái phục vụ việc đỗ xe trên dốc ( chức năng phanh tay).
Khi không phanh , máy nén khí đạt áp suất khoảng 0,6 MPa, đƣờng B đƣợc cấp
khí từ bình chứa khí (hoặc van phanh tay) vào khoang Q. Khí nén đẩy piston
tích năng 13, nén lò xo tích năng về bên trái. Dƣới tác dụng của lò xo hồi vị 9,
màng 6 dịch chuyển sang trái, kéo cam quay cơ cấu phanh về vị trí nhả phanh,
bánh xe lăn trơn.
Khi phanh bằng phanh chân , van phân phối mở đƣờng khí vào đƣờng A tới
khoang S, đồng thời trong khoang Q có khí nén, màng 6 bị dịch chuyển về bên
phải, đòn đẩy 7 sẽ kéo cam quay thực hiện xoay cam để phanh bánh xe.
Khi thôi phanh, khí nén theo đƣờng A thoát ra ngoài qua van phân phối, thực
hiện sự nhả phanh.
Nếu trên ô tô không còn khí nén, lò xo tích năng 14 luôn có xu hƣớng đẩy ống
đẩy 2 và đòn đẩy 7 về trạng thái phanh làm cơ cấu phanh bị phanh cứng. Bầu
phanh tích năng có thể thay thế cho chức năng của phanh tay hoặc phanh khẩn
cấp, do đó thƣờng đƣợc bố trí trên các cầu sau của ô tô tải và rơ mooc.
2.2.4 Nhận xét
Để nâng cao hiệu quả của hệ thống phanh, cần tăng mômen phanh tại các
bánh xe. Nhƣng mômen phanh lại bị giới hạn bởi momen bám do đó để có hiệu
qua phanh cao nhất ta phải tận dụng tối đa lực bám tại các cầu xe.
Trong quá trình phanh có sự phân bố lại trọng lƣợng bám tại các cầu. Để tận
dụng hết trọng lƣợng bám tại các cầu mà vẩn đảm bảo khả năng điều khiển
(không sảy ra hiện tƣợng trƣợt) ta phải có bộ phận tự động thay đổi áp suất
phanh tại các cầu theo sự phân bố lại trọng lƣợng. Để đáp ứng đƣợc yêu cầu này
ta có hai cách là sử dụng: ABS hay bộ phận điều hòa lực phanh. Nhƣng do xe tải

- 21 -

đƣợc sử dụng vào mục đích kinh doanh nên cần giá thành rẻ trong khi ABS có
giá thành cao vậy nên em quyết định sử dụng bộ điều hòa lực phanh.
Hệ thống phanh đóng vai trò quan trọng trong việc bảo đảm an toàn cho xe
khi vận hành nên hệ thống phanh cần đáp ứng những tiêu chuẩn khắt khe. Một
trong số các tiêu chuẩn cao nhất cho hệ thống phanh của xe tải là tiêu chuẩn
ECE R13. Để hệ thống phanh thiết kế ra có thể đƣợc sử dụng trong lƣu hành em
quyết định thiết kế hệ thống phanh theo tiêu chuẩn ECE R13.






















- 22 -

CHƢƠNG III: HIỆN TƢỢNG PHÂN BỐ LẠI TRỌNG LƢỢNG KHI
PHANH VÀ TIÊU CHUẨN ECE R13
3.1 Tiêu chuẩn ECE R13 Đối với ôtô tải loại N3 không trang bị ABS
Theo quy định N
o
13, tiêu chuẩn E/ECE/324, E/ECE/TRANS/505, các ô tô
loại N
3
không trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS cần đáp ứng các
yêu cầu sau:
Đối với φ = 0,2  0,8 cần đạt đƣợc γ
T
 0,1 + 0,85 (φ – 0,2);
Đối với mọi chế độ tải trọng đƣờng cong hệ số bám hiệu dụng của cầu trƣớc
phải nằm trên đƣờng cong hệ số bám hiệu dụng của cầu sau với mọi giá trị của
γ
T
= 0,15 0,30. Điều này cần đƣợc coi là đạt yêu cầu nếu với các giá trị đó các
đƣờng cong hệ số bám hiệu dụng của mỗi cầu nằm giữa hai đƣờng thẳng song
song với đƣờng lý tƣởng, đƣợc thể hiện bởi phƣơng trình sau:
φ = γ
T
 0,8 (8)
và nếu với γ
T
 0,3 đƣờng cong hệ số bám hiệu dụng của cầu sau thỏa mãn:
γ
T
 0,1 + 0,74( φ – 0,38)
Các miền phân bố các đƣờng cong hệ số bám hiệu dụng đƣợc thể hiện trên

hình 1:
1- Đường lý tưởng:
φ=γ
T

2- Đường ranh giới giới hạn
các giá trị nhỏ nhất của hệ số
lực phanh:



 


3,4- Các đường thẳng giới
hạn miền phân bố các đường
cong hệ số bám hiệu dụng:


 
5- Đường thẳng giới hạn vị
trí của đường cong hệ số
bám hiệu dụng cầu sau:



 


Hình 1: Các vùng giới hạn của các đường cong hệ số bám hiệu dụng

0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 0.2 0.4 0.6 0.8
1
2
5
3
4

- 23 -
3.2 Động học quá trình phanh và hiện tƣợng phân bố lại trọng lƣợng khi
phanh.
3.2.1 động học quá trình phanh
Bài toán nghiên cứu khảo sát quá trình phanh có nhiệm vụ xác định các
thông số tối ƣu cho các cơ cấu và dẫn động phanh, đảm bảo hiệu quả phanh và
độ ổn định của ôtô khi phanh, đồng thời chỉ ra sự cần thiết phải bố trí bộ điều
hòa lực phanh cùng với các thông số của nó.
Phƣơng trình chuyển động của ôtô khi phanh:
2

2
'
2
a
a
G d S dS
T G f kF
g dt dt


  



(3.1)
'

:Hệ số kể đến ảnh hƣởng của các khối lƣợng quay
G
a
: Trọng lƣợng toàn bộ của xe
S: Quãng đƣờng xe chạy
T

: Tổng các lực phanh tại các bánh xe
f
: Hệ số bám

k: Hệ số cản không khí
F : Hệ số cản chính diện

Khi phanh có ngắt động cơ hệ số ảnh hƣởng của các khối lƣợng quay có thể
coi bằng 1 :
'

=1
Trong tính toán gia tốc chậm dần và quãng đƣờng phanh ngƣời ta có thể bỏ
qua lực cản không khí.
Công thức 3.1 trở thành:
2
2
a
a
G d S
T fG
g dt



2
2
1
T
a
d S T
ff
g dt G


   

T
a
T
G



:gọi là hệ số lực phanh
Khi phanh ngặt hệ số
T

gần bằng hệ số bám

, mà trên đƣờng tốt ta có
f

nên khi phanh ngặt ta có thể bỏ qua lực cản lăn, ta có:

- 24 -
2
2
1
T
dS
g dt



(3.2)

T
a
g



a : gia tốc chậm dần
Để đánh giá mức độ sử dụng khả năng bám tại các bánh xe khi phanh ngƣời
ta đƣa ra khái niệm hệ số sử dụng trọng lƣợng bám :
i
i
i
T
G



Hiệu quả phanh đạt đƣợc lớn nhất khi hệ số sử dụng trọng lƣợng bám tại tất
cả các bánh xe bằng nhau:
12

i
n
i
T
G
  
   

Nhƣ vậy, để có đƣợc hiệu quả phanh cực đại cần thỏa mãn điều kiện là lực

phanh tác dụng trên các cầu ô tô tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên các cầu đó
trong khi phanh.
Với sự phân bố lực phanh lý tƣởng ta có đƣợc gia tốc cực đại:
a
max
= g.γ
Tmax
= g.φ
Trong trƣờng hợp các hệ số bám hiệu dụng tại các cầu không bằng nhau, ta
có biểu thức sau:















 















 



  






Khi phanh tới giới hạn lết tại một cầu nào đó trong khi tại các cầu khác
không sử dụng hết khả năng bám thì hệ số bám hiệu dụng sẽ nhỏ hơn hệ số bám,
còn gia tốc phanh sẽ nhỏ hơn gia tốc đạt đƣợc trong trƣờng hợp phân bố lực
phanh là lý tƣởng.
Việc phanh lết tại các bánh xe làm cho lốp bị mòn nhanh chóng và không
đảm bảo an toàn. Khi phanh lết sự trƣợt giữa lốp và đƣờng tăng lên, hệ số bám
giảm làm ô tô mất ổn định và mất khả năng điều khiển.

- 25 -

3.1.2 Phân bố lại trọng lƣợng khi phanh

L : Chiều dài cơ sở
h
g
: Chiều cao trọng tâm
P
j
: Lực quán tính
a, b : Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu trƣớc, cầu sau
Z
1
,Z
2
: Phản lực từ mặt đƣờng tác dụng lên cầu trƣớc, cầu sau
Bỏ qua lực cản không khí và lực cản lăn, coi hệ số bám tại các bánh là nhƣ
nhau ta có.
Phƣơng trình cân bằng mômen quanh điểm O :
21
0
O j g
M Z L Gb Ph   

j
G
Pj
g


Từ phƣơng trình trên ta có phản lực của đƣờng tác dụng lên các cầu là:

1
1
1
g
g
jh
G Gb
Z Gb jh
L g L gb
   
   
   
   
(3.5)
2
1
1
g
g
jh
G Ga
Z Ga jh
L g L ga
   
   
   
   
(3.6)
Với :
11

p
ZG
: Trọng lƣợng phân bố lên cầu trƣớc khi phanh
22
p
ZG
: Trọng lƣợng phân bố lên cầu sau khi phanh
1
Gb
G
L

: Trọng lƣợng tĩnh lên cầu trƣớc