Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007

Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
MỤC LỤC
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Ngày nay, ô tô 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 ô tô 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
nguyên 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.
Đối sinh viên ngành cơ khí động lực em nhận thấy nghiên cứu, khảo sát và
tính toán hệ thống phanh là việc rất bổ ích cho kiến thức sau này. Nhằm đi sâu tìm
hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, các đặc tính làm việc của hệ thống phanh. Từ đó,
đề ra những phương án thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh,
tăng tính năng ổn định và tính năng dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc
với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô.
Với mục đích đó, em chọn đề tài "TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
PHANH CHO XE DU LỊCH TRÊN CƠ SỞ XE HYUNDAI STAREX 2007". Hệ
thống phanh xe HYUNDAI STAREX 2007 là hệ thống phanh dẫn động thủy lực có
sử dụng ABS. Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên
lý hoạt động của các chi tiết trong hệ thống phanh ABS, tính toán hệ thống phanh
ABS cho xe ôtô du lịch.
Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng tự
tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm
sử dụng và bảo dưởng hệ thống phanh một cách tốt nhất để đảm bảo an toàn cho
người và tài sản.

2
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ
1.1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh.
1.1.1.1. 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 giữ cho ô tô
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 ô tô máy kéo chuyển động an toàn 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.
1.1.1.2 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 ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không 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.
- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều
kiện sử dụng.
- Có khả năng thoát nhiệt tốt.
- Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đòn
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: Còn 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 toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn lớn hơn 5 tấn hoặc xe
làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn
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.
3
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
* Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu:
- 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.
- 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
toàn bộ lớn.
* 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
không có hiện tượng tự siết khi phanh.

* Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô 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. Ngoài 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.
1.1.1.3. 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.
Phanh trống - guốc : theo đặc tính cân bằng thì được chia ra : Loại phanh cân
bằng, phanh không 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 Phanh

liên hợp.
Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay. Nhược điểm
của loại phanh này là kém nhạy, điều khiển nặng. 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.
4
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
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 còn dùng trên ô tô vận tải tải trọng trung bình động cơ diesel, các ô tô kéo
đoàn xe.
Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ô tô
có tải trọng lớn và rất lớn.
Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính
a – Phanh trống – guốc: 1- Piston; 2 - Má phanh; 3 – Tang trống;
b – Phanh đĩa: 1 - Piston; 2 - Má phanh; 3 - Đĩa phanh;
c – Phanh dải: 1,5 - Chắn bảo vệ; 2,6 - Dải phanh; 3,8 - Ổ khớp quay; 7 - Cần kéo;
9 - Lò xo
1.2. KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH CHÍNH
Ðể thực hiện nhiệm vụ, hệ thống phanh phải có hai phần kết cấu chính sau:
Cơ cấu phanh: Bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản. Trong quá trình phanh động năng
của ôtô được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên
ngoài.
1.2.1. 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 môi trường bên ngoài.

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, đĩa hay dải. Mỗi
dạng có một đặc điểm riêng biệt.
1.2.1.1 . Loại phanh trống – guốc
Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:
5
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
- 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
không 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 :
Hình 1-2 Sơ đồ các cơ cấu phanh thông 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, P
1,
P
2
: Lực xylanh dẫn động guốc phanh.
6
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
N
1
, N
2
: Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh.
fN
1,
fN
2
: Lực ma sát.
r
t
: 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:
- 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 1.2a và 1.2b. 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 1.2c và 1.2d.
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 mômen phanh
do nó tạo ra không 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 mômen phanh tạo ra và tích
của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (mômen của lực dẫn động).
Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 1.2 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 r
t
.
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.
Sơ đồ hình 1.2 a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng. Vì thế độ dịch
chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau. Và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc
và mômen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau:
N
1
= N
2
= N và M
p1
= M
p2
= M
p
Do hiện tượng tự siết nên khi N
1
= N
2
thì P
1
< P
2
. Đây là cơ cấu vừa thuận
nghịch vừa cân bằng. Nó thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp
cho các ôtô tải và khách cỡ trung bình và lớn.
7
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Sơ đồ trên hình 1.2 dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động của hai guốc
bằng nhau P
1

= P
2
= P. Tuy vậy do hiện tượng tự siết nên áp lực N
1
> N
2
và M
p1
>
M
p2
. Cũng do N
1
> N
2
nên áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trước lớn hơn
guốc sau, làm cho các guốc mòn không đều. Để khắc phục hiện tượng đó, ở một số
kết cấu đôi khi người ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng xylanh ép
có đường kính làm việc khác nhau: Phía trước tự siết có đường kính nhỏ hơn.
Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng.
Nó thường sử dụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừa hoặc các bánh sau của ôtô du lịch.
Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ hình 1.2a là
100% thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực hình 1.2b sẽ là
116% ÷122%, khi có cùng kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống
phanh: µ = 0,30 ÷ 0,33.
Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh
với hai xylanh làm việc riêng rẽ. Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố
trí khác phía, sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (hình. 1.2c). Hiệu
quả phanh trong trường hợp này có thể tăng được 1,6 ÷1,8 lần so với cách bố trí
bình thường. Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu phanh

không có tính thuận nghịch. Cơ cấu phanh loại này kết hợp với kiểu bình thường
đặt ở các bánh sau, cho phép dễ dàng nhận được quan hệ phân phối lực phanh cần
thiết P
pt
> P
ps
trong khi nhiều chi tiết của các phanh trước và sau có cùng kích thước.
Vì thế nó thường được sử dụng ở cầu trước các ôtô du lịch và tải nhỏ.
Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta
dùng cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 1.2d. Các guốc
phanh của sơ đồ này có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định. Cơ cấu ép
gồm hai xylanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dưới của các guốc
phanh. Với kết cấu như vậy cả hai guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quay
theo chiều nào. Tuy nhiên nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp.
Để nâng cao hiệu quả phanh hơn nữa, người ta dùng các cơ cấu phanh tự
cường hóa. Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma sát
giữa một má phanh và trống phanh để cường hóa
-
tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh
cho má kia.
Cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số có thể đạt
đến 360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép. Nhưng mômen phanh
kém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ít được
sử dụng.
1.2.1.2. Loại phanh đĩa
Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch.
Phanh đĩa nhiều loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và
vòng ma sát quay.
Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh 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.
8
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Việc bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở, có khả năng làm
việc với khe hở nhỏ (0,05÷0,15)mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác
dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động.
Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của
chúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến
dạng của kết cấu. Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe.
- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn.
- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay.
Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:
- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín.
- Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh.
- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước. .
Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi
động cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để
kết hợp làm phanh dừng.
Hình 1-3 Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa [1]
R
H
, R
BH,
r
cp
: Bán kính ngoài, trong, trung bình của đĩa phanh;
fN: Lực ma sát; P: Trọng lực; Rz: Phản lực pháp tuyến; Rx: Phản lực tiếp tuyến.
9

Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Hình 1-4 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa [1]
a- Loại má kẹp cố định; b- Loại má kẹp tùy động - xilanh cố định;
c- Loại má kẹp tùy động - xilanh bố trí trên má kẹp;
1- Má phanh; 2- Má kẹp; 3- Piston; 4-Vòng làm kín;
5- Đĩa phanh; 6- Chốt dẫn hướng
Trên hình 1-4 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở. Cấu tạo
của cơ cấu phanh gồm: đĩa phanh 5 gắn với moay ơ bánh xe, má kẹp 2 trên đó đặt
các xilanh thủy lực. Các má phanh gắn tấm ma sát 1 đặt hai bên đĩa phanh. Khi đạp
phanh, các piston 3 của xilanh thủy lực đặt trên má kẹp 2 sẽ ép các má phanh 1 tỳ
sát vào đĩa phanh 5, phanh bánh xe lại.
Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi.
Phương án lắp cố định có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn.
Tuy vậy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn.
Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động. Má kẹp có thể làm tách rời
(Hình 1-4a) hay liền với xi lanh bánh xe (Hình 1-4b) và trượt trên các chốt dẫn
hướng cố định (Hình 1-4c). Kết cấu như vậy có độ cứng vững thấp. Khi các chốt
dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu quả
phanh giảm và gây rung động. Tuy vậy nó chỉ có một xilanh thủy lực với chiều dài
lớn gấp đôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầu phanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm
việc có thể giảm được 30 ÷ 50
o
C. Ngoài ra nó còn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh
vào bánh xe. Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tác dụng của lực cản lăn đối với trụ
quay đứng của các bánh xe dẫn hướng.
1.2.1.2. Ưu, nhược điểm
Qua phân tích nguyên lý làm việc và đặc điểm kết cấu, ta thấy phanh đĩa có một
loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống - guốc như sau:
- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,05 ÷ 0,15 mm nên rất nhạy, giảm
được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động.

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều.
- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở.
- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trị
của chúng để đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến
dạng của kết cấu. Vì thế phanh đĩa có kích thước nhỏ gọn, dễ bố trí trong bánh xe.
- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn
- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với đĩa quay.
Tuy vậy, phanh đĩa còn một số nhược điểm hạn chế sử dụng của nó:
- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín.
- Các đĩa phanh loại hở dễ bị oxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh.
- Áp suất làm việc cao nên đĩa phanh dễ bị nứt, xước.
- Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên
khi động cơ không làm việc, hiệu quả dẫn động phanh thấp và khó sử dụng chúng
để kết hợp làm phanh dừng.
1.2.2. Dẫn động phanh
Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh. Dẫn động
phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính : cơ khí, chất lỏng thủy lực và khí nén.
10
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất thấp và khó
đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe. Nên đối với hệ thống phanh làm việc của ô
tô được sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là : thủy lực và khí nén.
Lực tác động lên bàn đạp phanh hoặc đòn điều khiển phanh cũng như hành
trình bàn đạp và đòn điều khiển phanh phụ thuộc ở momen phanh cần sinh ra và các
thông số dẫn động phanh.
1.2.2.1. Dẫn động thủy lực
Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận
tải có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ
trợ lực phanh, xylanh làm việc ở các bánh xe
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.
- 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.
Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động :
Theo hình thức dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm hai loại :
-Truyền động phanh một dòng: Truyền động phanh một dòng được sử dụng rộng rãi
trên một số ô tô trước đây vì kết cấu của nó đơn giản.
-Truyền động phanh nhiều dòng : Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mục
đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điều
khiển chung là bàn đạp phanh. Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng
còn lại vẫn phanh được ô tô - máy kéo với một hiệu quả phanh nào đó.
Hiện nay phỗ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng trên hình 1.5.
11
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Hình 1-5 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực.
1, 2: Các xylanh bánh xe trước, sau.
3,6: Các dòng dẫn động (đường ống dẫn đến xylanh bánh xe).
4,5: Bộ phận phân dòng (Xylanh chính)

Mỗi sơ đồ đều có các ưu nhược điểm riêng. Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân
dòng phải tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính :
- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng.
- Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép.
- Mức độ phức tạp của dòng dẫn động.
Thường sử dụng nhất là sơ đồ hình (1.5a ) sơ đồ phân dòng theo yêu cầu.
Ðây là sơ đồ đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng
phanh cầu trước.
Khi dùng các sơ đồ hình (1.5b, c và d )sơ đồ phân dòng chéo, sơ đồ phân 2
dòng cho cầu trước, 1 dòng cho cầu sau và sơ đồ phân dòng chéo cho cầu sau 2
dòng cho cầu trước thì hiệu quả phanh giảm ít hơn. Hiệu quả phanh đảm bảo không
thấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó. Tuy vậy khi dùng sơ đồ hình (1.7b và d)
lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai
dòng bị hỏng. Ðiều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánh tay
đòn âm).
Sơ đồ hình-1.5e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất.
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.
1.2.2.2. Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp
12
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Hình 1-6 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
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, 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 có nhược điểm lực điều khiển của lái xe lớn, vì
vậy ngày nay không sử dụng mà phải dùng loại gián tiếp có trợ lực bằng chân
không hoặc khí nén để giảm nhẹ lực điều khiển cho lái xe.
1.2.2.3. Dẫn động thủy lực 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.
13
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
1
4
4
1
61
1
5
3
13
7
11

2
hdP
cP
B
A
4
6 5
8
9
10
12
1
Hình 1-7 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không
1 - Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2 - Piston xylanh chính;
3 - Xi lanh chính; 4 - Ðường nạp động cơ; 5 - Van chân không; 6 - Lọc không khí;
7 - Bàn đạp; 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;
13 - Bình chứa dầu phanh; 14 - Xi lanh bánh xe và xi lanh bánh xe sau;
15 - Van một chiều; 16 - Máy nén khí.
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 , 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 5 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 5 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
14
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp. Khi lực phanh 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 trợ lực thấp, nên thường được sử dụng trên
các ô tô du lịch và tải nhỏ. Với các xe có tải trọng trung bình và lớn phải dùng trợ
lực khí nén (hình 1.8).
1.2.2.4 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén
Hình 1-8 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
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.

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: cơ cấu tỷ lệ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và
lực phanh, cửa van nạp và van xả khí nén cung cấp cho bầu trợ lực.
Nguyên lý làm việc :
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 về 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.
15
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
1.2.2.5. Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm
Bơm thủy lực : Là nguồn cung cấp chất lỏng cao áp cho dẫn động. Trong dẫn
động phanh chỉ dùng loại bơm thể tích, như : bánh răng, cánh gạt, piston hướng
trục. Bơm thủy lực cho tăng áp suất làm việc, cho phép tăng độ nhạy, giảm kích
thước và khối lượng của hệ thống. Nhưng đồng thời, yêu cầu về làm kín về chất
lượng đường ống cũng cao hơn.
Bộ tích năng thủy lực: Ðể đảm bảo áp suất làm việc cần thiết của hệ thống
trong trường hợp lưu lượng tăng nhanh ở chế độ phanh ngặt, bên cạnh bơm thủy lực
cần phải có các bộ tích năng có nhiệm vụ: tích trữ năng lượng khi hệ thống không
làm việc và giải phóng nó cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết.
Hình 1-9 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.
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 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.
1.2.2.3. Dẫn động khí nén
Dẫn động phanh bằng khí nén được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng cỡ
trung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như : máy nén khí, van điều chỉnh áp suất,
bình chứa, van phân phối, bầu phanh
Ưu điểm :
- Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ.
- 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).
16
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
- 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
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.
Nguyên lý làm việc : (Hình 1.10)
Không khí nén được 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.
Hình 1-10 Sơ đồ dẫn động khí nén ôtô đơn không kéo moóc
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
1.2.3 Phanh dừng và phanh phụ
1.2.3.1. Phanh dừng
Ðể đảm bảo an toàn khi chuyển động, trên ô tô ngoài hệ thống phanh chính
(phanh chân ) đặt ở các bánh xe, ô tô còn được trang bị thêm hệ thống phanh dừng
17
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
để hãm ô tô khi đỗ tại chỗ, dừng hẳn hoặc đứng yên trên dốc nghiêng mà không bị
trôi tự do, đồng thời hổ trợ cho hệ thống phanh chính khi thật cần thiết.
Cơ cấu phanh dừng có thể dùng theo kiểu tang trống, đĩa hoặc dãi.
Hệ thống phanh dừng có thể làm riêng rẽ, cơ cấu phanh lúc đó được đặt trên
trục ra của hộp số với ô tô có một cầu chủ động hoặc hộp số phụ ở ô tô có nhiều cầu
chủ động và dẫn động phanh là loại cơ khí. Loại phanh dừng này còn là phanh
truyền lực vì cơ cấu phanh nằm ngay trên hệ thống truyền lực. Phanh truyền lực có
thể là loại phanh đĩa hoặc phanh dãi.

Trên một số ô tô du lịch và vận tải có khi cơ cấu phanh của hệ thống phanh
dừng làm chung với cơ cấu phanh của hệ thống phanh chính. Lúc đó cơ cấu phanh
được đặt ở bánh xe, còn truyền động của phanh dừng được làm riêng rẽ và thường
là loại cơ khí, trên một số xe thì có thêm trợ lực.
1.2.3.2. Hệ thống phanh phụ
Mục đích của hệ thống phanh phụ là giảm được tốc độ ô tô khi phanh trên
đường dài và liên tục. Bởi thế hệ thống phanh này còn gọi là phanh chậm dần.
Hệ thống phanh phụ phải đảm bảo phanh được ô tô với hiệu quả phanh
không lớn lắm trong thời gian dài.
Hệ thống phanh này rất thích hợp khi ô tô chạy ở vùng đồi núi, vì trong điều
kiện như thế hệ thống phanh chính bị nóng quá mức và hư hỏng.
Nhờ có hệ thống phanh phụ mà ô tô làm việc an toàn hơn, tăng được tốc độ
trung bình khi ô tô chạy ở đường dốc, giảm hao mòn cho hệ thống phanh chính, lốp
và có khi là động cơ nữa. Ngoài ra hệ thống phanh phụ đảm bảo cho hệ thống phanh
chính luôn luôn ở trạng thái sẵn sàng làm việc.
Về mặt kết cấu hệ thống phanh phụ có thể có loại cơ khí, khí (không khí),
thủy lực và điện động.
Hệ thống phanh phụ được sử dụng ngày càng rộng rãi, chủ yếu trên ô tô hành
khách và ô tô tải có tải trọng trung bình và lớn.
1.3. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ABS SỬ DỤNG TRÊN ÔTÔ
1.3.1. Chức năng, nhiệm vụ
Các bộ điều chỉnh lực phanh bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong
dẫn động phanh đến các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:
Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng được triệt để trọng lượng
bám và tránh quay xe khi phanh).
Hoặc hãm cứng các bánh xe trước trượt trước (để đảm bảo điều kiện ổn
định).
Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an
toàn nhất, vì:
Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc. Các bánh

xe trượt lết trên đường sẽ làm mòn lốp và giảm hệ số bám. Nghiên cứu đã cho thấy
hệ số bám dọc có giá trị cao nhất (Hình 2.11) khi bánh xe chịu lực dọc và trượt cục
bộ trong giới hạn hệ số trượt:
)%3015(%100 ÷=
−
=
a
bra
V
rV
ϖ
λ
Ở đây:
V
a
- Tốc độ chuyển động tịnh tiến của ôtô.
18
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
ω
b
- Tốc độ gốc của bánh xe.
r
b
- Bán kính lăn của bánh xe.
Còn ôtô, khi phanh với tốc độ 180 km/h trên đường khô, bề mặt lốp có thể bị
mòn vẹt đị một lớp dày tới 6mm.
Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp nhận lực ngang và
không thể thực hiện quay vòng khi phanh trên đọan đường cong hoặc đổi hướng để
tránh chướng ngại vật (Hình 2.12), đặc biệt là các đoạn đường có độ bám thấp. Do
đó dễ gây ra tai nạn nguy hiểm khi phanh.

Hình 1-11 Sự thay đổi hệ số bám dọc φ
x
vàn hệ số bám ngang φ
y
theo độ trượt
tương đối λ của bánh xe.
Vì thế, để đảm bảo đồng thời hiệu quả phanh và tính ổn định cao. Ngoài ra
còn giảm mài mòn và nâng cao tuổi thọ cho lốp, cần tiến hành quá trình phanh ở
trong một giới hạn nhất định, nghĩa là đảm bảo sao cho các bánh xe trong quá trình
phanh không bị trượt lê hoàn toàn mà chỉ trượt cục bộ trong giới hạn λ= (15-30)%.
Đó chính là chức năng và nhiệm vụ của hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
Để cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt, cần phải
điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt
đường nằm trong giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu. Các hệ thống chống hãm cứng
bánh xe khi phanh có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh khác nhau, như:
Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.
Theo giá trị độ trượt cho trước.
Theo tỷ số vận tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó.
Như vậy hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong các hệ thống an toàn
chủ động của một ôtô hiện đại. Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ
điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu.
19
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Hình 1-12 Quá trình phanh có và không có ABS trên đọc đường cong
.
1.3.2. Nguyên lý làm việc
Hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS) thực chất là một bộ điều chỉnh lực
phanh có mạch liên hệ ngược. Sơ đồ khối điển hình của một ABS có dạng như trên
hình 1-13, gồm:
Bộ phận cảm biến 1, bộ phận điều khiển 2, bộ phận chấp hành hay cơ cấu

thực hiện 3 và nguồn năng lượng 4.
Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi của các thông số được
chọn để điều khiển (thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh xe hoặc giá
độ trượt) và truyền tín hiệu điện đến bộ phận điều khiển 2. Bộ phận 2 sẽ xử lý tín
hiệu và truyền lệnh đến cơ cấu thực hiện 3 để tiến hành giảm hoặc tăng áp sất trong
dẫn động phanh.
Chất lỏng được được truyền từ xilanh chính (hay tổng van khí nén) 5 qua 3
đến các xilanh bánh xe (hay bầu phanh) 6 để ép các phần tử và thực hiện quá trình
phanh.
20
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Hình 1-13 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
1- Cảm biến tốc độ; 2 - Bộ phận điều khiển; 3 - Cơ cấu thực hiện;
4 - Nguồn năng lượng;5 - Xilanh chính hoặc tổng van khí nén;
6 - Xilanh bánh xe hoặc bầu phanh
Để hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe, ta
khảo sát quá trình phanh bánh xe như trên (hình 1.14).
Nếu bỏ qua mô men cản lăn rất nhỏ và để đơn giản coi Zbx =const, thì
phương trình cân bằng mômen tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi
phanh, có dạng:
0=−−
dt
d
JMM
b
bp
ω
ϕ
Ở đây:
M

p
– Mômen phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh;
Mφ – Mômen bám của bánh xe với đường;
J
b
– Mômen quán tính của bánh xe;
ω
b
– Tốc độ của bánh xe.
Từ đó ta có gia tốc chậm dần cả bánh xe khi phanh:
b
p
b
b
J
MM
dt
d
ϕ
ω
ε
−
==
21
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Hình 1-15 Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh
Sự thay đổi M
p
, M
φ

và ε
b
theo độ trượt thể hiện trên hình 1-16.
Đoạn O-1-2 biểu hiện quá trình tăng M
p
khi đạp phanh. Hiệu (M
p
-M
φ
) tỷ lệ
với gia tốc chậm dần ε
b
của bánh xe. Hiệu trên tăng nhiều khi đường Mφ đi qua cực
đại. Do đó sau thời điểm này, gia tốc ε
b
bắt đầu tăng nhanh. Sự tăng đột ngột của ε
b
được sử dụng làm tín hiệu để giảm áp suất trong dẫn động. Do có độ chậm tác dụng
nhất định nào đó (phụ thuộc tính chất hệ thống), sự giảm áp suất thực tế được bắt
đầu ở điểm 2. Do M
p
giảm, ε
b
giảm theo và bằng không ở điểm 3 (khi M
p
-M
φ
). Vào
thời điểm tương ứng với điểm 4 – Mômen phanh có giá trị cực tiểu không đổi.
Trên đoạn từ điểm 3 đến điểm 6, mômen phanh nhỏ hơn mômen bám, nên

xảy ra sự tăng tốc bánh xe. Sự tăng gia tốc bánh xe được sử dụng làm tín hiệu vào
thứ hai để điều khiển tăng áp suất trong hệ thống phanh (điểm 5).
Khi tốc độ bánh xe tăng lên, độ trượt giảm và bởi vậy φ cũng như M
φ
tăng
Tiếp theo, chu trình lặp lại. Như vậy, trong quá trình điều khiển, bánh xe lúc thì
tăng tốc lúc thì giảm tốc và buộc M
p
thay đổi theo chu trình kín 1-2-3-4-5-6 -1, giữ
cho độ trượt của bánh xe dao động trong giới hạn λ
1
-λ
2
(Hình 1.17), đảm bảo cho hệ
số bám có giá trị gần với giá trị cực đại nhất.
Hình 1-16a cho thấy, quá trình phanh với ABS nói chung có 3 giai đoạn
(3pha): tăng áp suất (1→2), giảm áp suất (2→4) và duy trì (giữ) áp suất (4→5).
ABS làm việc với 3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha. Một số ABS có thể không
có pha duy trì áp suất gọi là ABS 2 pha.
22
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Hình 1-16 Sự thay đổi các thông số khi phanh có ABS
Trên hình 1-17 là đồ thị biểu diễn quá trình thay đổi áp suất trong dẫn động và
gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh có ABS theo thời gian.

Với các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay, hệ số trượt thay đổi
trong khoảng λ
1
-λ
2

= (15-30) %. Tần số thay đổi áp suất trong dẫn động khí nén
khoảng (3-8) Hz còn trong dẫn động thủy lực đến 20Hz.
Để thấy rõ vai trò của ABS có thể tham khảo số liệu trong bảng 1.1 nhận
được khi thử nghiệm xe du lịch trong hai trường hợp có và không có ABS và đồ thị
quá trình phanh trên hình ( 1-18; 1-19 )
23
Hình 1-17 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động (a)
và gia tốc chậm dần của bánh xe (b) khi phanh có ABS.
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
24
Bảng 1-1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ôtô du lịch có trang bị ABS (mỗi bánh xe
có một cảm biến và điều khiển riêng).
Loại đường
Tốc độ bắt đầu
phanh V(m/s)
Quãng đường
phanh S
p
(m)
Mức tăng
hiệu quả
phanh
(%)
Có
ABS
Không
ABS
Đường bêtông khô
Đường bêtông ướt
13,88

13,88
10,6
18,7
13,1
23,7
19,1
21,1
Đường bêtông khô
Đường bêtông ướt
27,77
27,77
41,1
62,5
50,0
100,0
17,8
37,5
Hình 1-18 Quá trình phanh điển hình trên mặt đường trơn của ô tô không trang bị ABS
Tính toán và thiết kế hệ thống phanh cho xe du lịch trên cơ sở xe Hyundai Starex 2007
Hình 1-19 Quá trình phanh điển hình của ô tô có trang bị ABS.
1.4. GIỚI THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE HYUNDAI STAREX 2007
1.4.1. Sơ đồ tổng thể xe
1935
1685
1920
3200
5125
1660
Hình-1.20- Sơ đồ tổng thể xe Hyundai Starex 2007.
1.4.2. Giới thiệu chung về động cơ lắp trên xe Hyundai Starex 2007

Xe Hyundai Starex 2007 là sự kết hợp hài hoà giữa sức mạnh và nét thanh
lịch, sang trọng và tinh tế. Xe hội đủ tiêu chuẩn hàng đầu trong công nghệ xe hơi
như :
- Trang bị động cơ A2 2.5 CRDi (VGT) công nghệ cao, siêu bền, với công nghệ
phun trước giúp giảm thiểu tiếng ồn, mạnh mẽ và tiết kiệm được nhiên liệu
5,814l/100Km.
- Công nghệ phun nhiên liệu điện tử và sử dụng Turbo tăng áp điều khiển
cánh.
- Khả năng tăng tốc 0-100Km: 9,6 giây.
- Thân thiện với mô trường: Đạt tiêu chuẩn khí thải EURO III.
25