Tìm hiểuthiết bị, thu thập, nghiên cứu và phân tích các số liệu kiểm định Hệ thống phanh của một số loại ô tô lưu hành phổ biến tại Hà Nội
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.86 MB, 116 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
ĐẶT VẤN ĐỀ
Vận tải đường bộ là một trong những động lực chủ yếu thúc đẩy sự phát
triển kinh tế xã hội. Với tầm quan trọng của mình, ngành vận tải đã ngày càng
lớn mạnh và phát triển không ngừng theo sự phát triển của đất nước. Phương
tiện vận tải đường bộ phục vụ nhu cầu đi lại hằng ngày của con người cũng như
vận chuyển hàng hóa lưu thông trong quá trình sản xuất thương mại. Do đó mà
lượng ô tô tham gia giao thông ngày càng tăng nhanh về số lượng và chủng loại.
Để đáp ứng nhu cầu hàng năm của thị trường, việc sản xuất lắp ráp và cải tạo xe
ô tô được mở rộng từ các công ty liên doanh lớn sang các công ty nhỏ, các trạm
bảo dưỡng và sữa chữa…, từ đó giải quyết việc làm cho người lao động và góp
phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội.
Song song với mặt tích cực ấy là vấn đề tai nạn giao thông do các phương
tiện giao thông cơ giới gây ra. Theo thống kê năm 2010 xảy ra gần 15.000 vụ tai
nạn giao thông (TNGT) làm chết 11.000 người, làm bị thương 10.500 người,
chủ yếu là giao thông đường bộ. Trong đó tai nạn giao thông đường bộ 60÷70%
do con người gây ra ( như lái xe say rượu, buồn ngủ, mệt mỏi…), 10÷15% do hư
hỏng máy móc, trục trặc kĩ thuật, 20÷30% do đường sá quá xấu.
Trong nguyên nhân do hư hỏng máy móc, trục trặc kĩ thuật thì tỷ lệ tai nạn
do các cụm của ô tô gây nên được thống kê như sau:
Do phanh chân chiếm
52,8 ÷ 74,4%
Phanh tay
4,9 ÷ 16,1%
Hệ thống lái
4,9 ÷ 19,2%
Ánh sáng
2,3 ÷ 8,7%
Bánh xe
2,5 ÷ 10%
Các hư hỏng khác
2 ÷ 18,2%
Tai nạn giao thông do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai
nạn do kỹ thuật gây ra. Những vụ tai nạn giao thông liên quan đến ô tô thường
để lại hậu quả rất nghiêm trọng về người và tài sản.
1
1
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Để giảm thiểu vấn đề này, bên cạnh việc chủ động của người tham gia giao
thông thì vấn đề an toàn kỹ thuật của phương tiện phải đặt lên hàng đầu. Cũng vì
thế mà hệ thống phanh ngày càng được cải tiến về thiết kế, chế tạo. Tiêu chuẩn
kiểm định phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ. Các phương tiện tham gia
giao thông phải đảm bảo được các tiêu chuẩn kỹ thuật của chính phủ đề ra và
phải đáp ứng được các yêu cầu này trong các lần kiểm tra định kỳ tại các trạm
kiểm định phương tiện cơ giới. Với các loại xe sản xuất lắp ráp hay cải tạo mới
phải được kiểm định trước khi xuất xưởng. Các loại xe nhập khẩu phải được
kiểm tra và cấp phép lưu hành trước khi tham gia giao thông. Công tác kiểm
định phương tiện đúng kỳ, đúng hạn sẽ đảm bảo cho xe tham gia giao thông về
mặt an toàn kỹ thuật và vệ sinh môi trường. Đó là điều mà cả xã hội mà trong đó
ngành Giao thông vận tải cần tìm mọi biện pháp kiểm soát.
Từ những vấn đề đã nêu ở trên, em tiến hành thực hiện đề tài: “ Tìm hiểu
thiết bị, thu thập, nghiên cứu và phân tích các số liệu kiểm định Hệ thống
phanh của một số loại ô tô lưu hành phổ biến tại Hà Nội” dưới sự hướng dẫn
của Thạc sỹ Dương Mạnh Đức Bộ Môn Động Lực, Khoa Cơ Điện trong thời
gian từ ngày 17/01 đến ngày 15/5/ 2011, tại trạm kiểm định 2902V, Long BiênHà Nội.
MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
1.
Tìm hiểu sơ đồ cấu tạo, tính năng kỹ thuật, phương pháp kiểm tra hệ
thống phanh bằng các thiết bị kiểm định hệ thống phanh của một số loại
ô tô đang lưu hành rộng rãi tại Hà Nội.
2.
Tìm hiểu và tập hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống phanh ô tô do nhà
nước Việt Nam và một số nước khác trên thế giới quy định
3.
Thu thập, tập hợp, phân tích, xử lý các số liệu kiểm định hệ thống phanh
của các ô tô lưu hành tại Hà Nội.
4. Tìm hiểu cấu tạo của hệ thống phanh, lý thuyết quá trình phanh trên ô tô.
2
2
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Chương I
CẤU TẠO, YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ
1.1. Khái niệm và yêu cầu
Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn
chuyển động của ô tô, có các công dụng sau:
-
Giảm tốc độ xe hoặc dừng xe khi xe đang chuyển động
-
Giữ xe đứng yên trong thời gian dài mà không cần sự có mặt của người
lái xe.
Để đảm bảo các công dụng nói trên hệ thống phanh ô tô bao gồm một số
hệ thống hoạt động độc lập với nhau: Hệ thống phanh chính, hệ thống phanh
đỗ, hệ thống phanh dự phòng. Mỗi hệ thống có một công dụng riêng.
-
Hệ thống phanh chính (còn gọi là phanh công tác hay phanh chân)
điều khiển bằng chân được sử dụng để giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe
khi đang chuyển động.
-
Hệ thống phanh đỗ (còn gọi là phanh dừng hay phanh tay- Parking
brake), điều khiển bằng tay đòn kéo hoặc bằng bàn đạp, sử dụng để
giữ xe ở trạng thái đứng yên trong thời gian dài không cần sự có mặt
của người lái xe.
-
Hệ thống phanh dự phòng: là hệ thống phanh dùng để dự phòng,
phanh xe khi hệ thống phanh chính bị hư hỏng. Trên các ô tô ngày
nay hệ thống phanh đỗ thường được thiết kế để đảm nhiệm luôn
nhiệm vụ này.
-
Hệ thống phanh bổ trợ: trang bị trên các ô tô có khối lượng lớn, hoạt
động ở vùng đồi núi nhằm giảm tốc độ của ô tô khi xuống dốc dài,
giảm tải cho hệ thống phanh chính.
Yêu cầu đối hệ thống phanh phải đạt được :
-Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột
-Phanh êm dịu trong mọi trường hợp, bảo đảm sự ổn định khi phanh.
-Điều khiển nhẹ nhàng.
3
3
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
-Thời gian chậm tác dụng (còn gọi là thời gian phản ứng) nhỏ.
-Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
-Phân bố mô men phanh ở các bánh xe, phải tuân theo quan hệ sử dụng
hoàn toàn trọng lượng bám và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường ở bất kỳ
cường độ phanh nào (sử dụng điều chỉnh tự động lực phanh theo tải, sử dụng
thiết bị chống hãm cứng bánh xe).
-Có độ tin cậy cao (sử dụng dẫn động phanh nhiều mạch độc lập, nâng cao
độ bền các chi tiết của hệ thống phanh).
-Có hệ thống tự kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng một cách kịp thời.
1.2. Cấu tạo của hệ thống phanh ô tô
Hệ thống phanh ô tô gồm dẫn động phanh và cơ cấu phanh:
1.2.1. Dẫn động phanh:
Làm nhiệm vụ truyền dẫn lực tác dụng và hành trình bàn đạp phanh tới cơ
cấu phanh ở các bánh xe.
Các cụm chi tiết chính của dẫn động phanh dầu gồm có: xi-lanh phanh
chính, các van, hệ thống đường ống dẫn và đầu nối.
Các cụm chi tiết chính của dẫn động phanh khí nén gồm có: máy nén khí,
các bình chứa khí nén, các van, hệ thống đường ống dẫn và các bầu phanh ở các
bánh xe.
1.2.2. Cơ cấu phanh:
Là cơ cấu bố trí tại bánh xe ô tô, tiếp nhận lực (áp suất) từ dẫn động phanh
để tạo ra lực ma sát làm giảm tốc độ quay của các bánh xe.
1.3. Phân loại hệ thống phanh
1.3.1. Phân loại hệ thống phanh theo kết cấu ta có các loại sau:
1.3.1.1. Hệ thống phanh chính dẫn động thủy lực (Hydraulic braking system)
4
4
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
a) Hệ thống phanh thủy lực có các đặc điểm là:
-
Thời gian chậm tác dụng nhỏ (do dầu phanh hầu như không chịu
nén)
-
Lực tác dụng trên cơ cấu phanh phụ thuộc lực đạp phanh của người
lái
Ưu điểm: tác động phanh êm diu, kết cấu đơn giản, tin cậy.
Nhược điểm: lực phanh tạo ra không lớn.
Để tăng tính an toàn cho hệ thống và giảm nhẹ cường độ làm việc của người
lái, trên hệ thống phanh thủy lực ngày nay thường sử dụng các bộ trợ lực phanh,
khi đó với lực tác động nhỏ trên bàn đạp phanh có thể tạo ra áp suất lớn trong hệ
thống dẫn động, lực phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh bánh xe sẽ tăng lên.
b) Cấu tạo chung của hệ thống phanh thủy lực
Sơ đồ cấu tạo chung của hệ
thống phanh thủy lực
1-Xi lanh bánh xe, 2-Ống dẫn dầu,
3-Lò xo hồi vị, 4-Má phanh
5-Guốc phanh, 6-Bàn đạp,
7-Ty đẩy, 8-Xi lanh chính,
9-Piston, 10-Mâm phanh.
5
5
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Phần dẫn động phanh bao gồm:
- Bàn đạp phanh (6) dẫn động ty đẩy (7) và lò xo hồi vị (3).
- Xi lanh chính (8) có bình chứa dầu phanh, bên trong có lắp lò xo, pít tông (9).
- Xi lanh phanh bánh xe (1) lắp trên mâm phanh, bên trong có lò xo, pít tông
Cơ cấu phanh bánh xe bao gồm:
- Mâm phanh (10) được lắp chặt với trục bánh xe, trên mâm phanh có lắp
xi lanh bánh xe .
- Guốc phanh (5) và má phanh (4) được lắp trên mâm phanh nhờ hai chốt
lệch tâm, lò xo hồi vị (3) luôn kéo hai guốc phanh rời khỏi tang trống.
Ngoài ra còn có các cam lệch tâm hoặc chốt điều chỉnh.
c) Nguyên tắc hoạt động của hệ thống phanh thủy lực:
Trạng thái phanh xe:
Khi người lái đạp bàn đạp phanh, thông qua ty đẩy làm cho pít tông
chuyển động nén lò xo và dầu trong xi lanh chính làm tăng áp suất dầu, và đẩy
dầu trong xi lanh chính đến các đường ống dầu và xi lanh của bánh xe. Dầu
trong xi lanh bánh xe đẩy các pít tông và guốc phanh ép chặt má phanh vào
tang trống tạo nên lực ma sát, làm cho tang trống và moayơ bánh xe giảm dần
tốc độ quay hoặc dừng lại theo yêu cầu người lái.
Trạng thái thôi phanh:
Khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh, áp suất trong hệ thống phanh
giảm nhanh nhờ lò xo hồi vị kéo các guốc phanh, má phanh rời khỏi tang trống,
lò xo guốc phanh hồi vị kéo hai pít tông của xi lanh bánh xe về gần nhau, đẩy
dầu hồi theo ống trở về xi lanh chính và bình dầu.
1.3.1.2. Hệ thống phanh chính dẫn động khí nén ( Air braking system)
a) Đặc điểm:
Là hệ thống phanh sử dụng năng lượng của dòng khí nén để tạo lực phanh
ở các cơ cấu phanh bánh xe. Lực tác dụng lên bàn đạp của người lái đóng vai
trò lực điều khiển van phân phối khí nén chính của hệ thống, do đó có thể lực
không lớn nhưng vẫn tạo ra lực phanh (momen phanh) lớn trên các bánh xe.
6
6
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Hệ thống phanh loại này thường được sử dụng trên các ô tô có khối lượng
lớn như ô tô tải lớn và ô tô chở khách.
Các hệ thống phanh khí nén thông thường có áp suất khí nén < 0,8 MN/m 2
còn gọi là hệ thống phanh khí nén có áp suất thấp. Ngày nay còn sử dụng hệ
thống phanh khí nén áp suất cao, có áp suất công tác cho phép lên tới 1,3 MN/
m2 để tăng hiệu quả phanh, giảm thời gian chậm tác dụng phanh và giảm kích
thước chung của các cụm chi tiết, tuy nhiên yêu cầu kỹ thuật với các cụm chi
tiết phải nâng cao rất nhiều.
Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh khí nén
- Cơ cấu phanh khí nén bao gồm có: Bàn đạp, máy nén khí, bình chứa khí
nén, bộ điều chỉnh áp suât, van điều khiển, đồng hồ báo áp suất và bầu phanh
bánh xe.
* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén.
- Lực đạp phanh nhẹ nhàng, dễ điều khiển, không cần bổ trợ lực phanh.
- Hiệu quả và lực tác dụng phanh cao, nên dược sử dụng rộng rải trên các ô
tô tải trọng trung bình và lớn.
* Nhược điểm: Cấu tạo các bộ phận lớn, có độ nhạy thấp hơn phanh thủy lực
b) Cấu tạo của hệ thống phanh khí nén:
Dẫn động phanh bao gồm:
7
7
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
- Máy nén khí lắp phía trên động cơ, dùng để nén không khí đạt áp suất quy
định (0,6 – 0,8 MPa) sau đó nạp vào bình chứa khí nén.
- Bình chứa khí nén dùng để chứa khí nén (đủ cho 10 lần đạp phanh, khi máy
nén khí hỏng).
- Van điều chỉnh áp suất lắp trên đường ống khí nén từ máy nén đến bình
chứa khí nén, dùng để ổn định áp suất (0,6 – 0,8 MBa) của hệ thống phanh.
- Bàn đạp phanh, đồng hồ báo áp suất và đường ống dẫn khí nén.
- Tổng van điều khiển lắp phía dưới bàn đạp phanh, dùng để phân phối khí
nén đến các bầu phanh bánh xe và xả không khí nén ra ngoài khi thôi phanh.
- Bầu phanh bánh xe lắp ở gần bánh xe có tác dụng dẫn động trục cam phanh
thực hiện quá trình phanh ô tô.
Cơ cấu phanh bánh xe bao gồm:
- Mâm phanh được lắp chặt với trục bánh xe, trên mâm phanh có lắp xi lanh
bánh xe.
- Trục cam tác động lắp trên mâm phanh và tiếp xúc với hai đầu guốc phanh,
dùng để dẫn động đẩy hai guốc phanh và má phanh thực hiện quá trình phanh.
- Guốc phanh và má phanh được lắp trên mân phanh nhờ hai chốt lệch tâm, lò
xo hồi vị luôn kéo hai guốc phanh tách khỏi tang trống. ngoài ra còn có các cam
lệch tâm hoặc chốt điều chỉnh.
Cấu tạo cơ cấu
phanh khí nén
c) Nguyên tắc hoạt động
Trạng thái phanh xe
- Khi người lái đạp bàn đạp phanh, thông qua ty đẩy làm cho pít tông điều
khiển chuyển động nén lò xo và đẩy van khí nén mở cho khí nén từ bình chứa
phân phối đến các bầu phanh bánh xe, nén lò xo đẩy cần đẩy và xoay cam tác
động đẩy hai guốc phanh ép chặt má phanh vào tang trống tạo nên áp lực ma
8
8
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
sát, làm cho tang trống và moayơ bánh xe giảm dần tốc độ quay hoặc đứng lại
theo yêu cầu của người lái.
Trạng thái thôi phanh.
- Khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh, lò xo của pít tông điều khiển và
van khi nén sẽ hồi vị các van và pít tông điều khiển về vị trí ban đầu làm cho
van khí nén đóng kín đường dẫn khí nén từ bình chứa và xả khí nén của bầu
phanh bánh xe ra ngoài không khí. Lò xo của bầu phanh hồi vị, đẩy cần đẩy và
trục cam tác động về vị trí không phanh và lò xo guốc phanh kéo hai guốc
phanh rời khỏi tang trống.
- Khi cần điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống, tiến hành điều
chỉnh xoay hai chốt lệch tâm (hoặc chốt điều chỉnh) của hai guốc phanh và hai
cam lệch tâm trên mân phanh.
Hoạt động của hệ thống phanh khí nén
a)
Bầu phanh bánh xe
b) Cơ cấu phanh
1.3.1.3. Hệ thống phanh chính dẫn động khí nén-thủy lực (Air over hydraulic
braking system):
Từ những năm 90 trở lại đây, trên một số xe tải, xe khách cỡ trung, cỡ lớn
có trang bị hệ thống phanh chính dẫn động khí nén-thủy lực. Về cấu trúc, dẫn
động hệ thống phanh loại này có thể chia thành hai phần chính: phần dẫn động
khí nén và phần dẫn động thủy lực.
Phần dẫn động khí nén (từ bàn đạp phanh đến xy lanh tác động khí nén)
tương tự như dẫn động phanh khí nén thông thường, bao gồm đầy đủ các cụm.
Điều khác biệt là khi phanh, thay vào việc khí nén được đưa đến các bầu phanh
9
9
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
thì trong hệ thống phanh loại này khí nén được đưa tới xi lanh tác động phanh
chính, tác động lên pit tông của các xi lanh này, đẩy pít tông dịch chuyển.
Phần đẫn động thủy lực bao gồm xi lanh phanh chính (thường lắp ngay sau
xi lanh tác động khí nén và pit tông của xi lanh thủy lực đồng trục và được dẫn
động bằng pit tông của xi lanh khí nén), các đường ống dẫn dầu, các van (van
tỷ lệ, van cảm biến tải trọng…nếu có), xi lanh phanh bánh xe và cơ cấu phanh.
Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực-khí nén
1.Máy nén khí; 2. Van áp suất; 3.Đồng hồ đo áp suất 4.Bình nén khí;
5. Bình chứa dầu; 6.Bàn đạp phanh 7.Bầu phanh; 8. Ống mềm;
9.Xylanh con; 10. Guốc phanh; 11. Tang trống
Khi đạp phanh, khí nén tới xi lanh tác động khí nén, làm pit tông dịch
chuyển, đẩy pít tông của xi lanh chính (dầu) dịch chuyển, dồn dầu qua hệ
đường ống tới xi lanh bánh xe để phanh xe.
Ưu điểm: với cấu tạo như trên, hệ thống phanh này kết hợp được ưu điểm
của hệ thống phanh khí là lực đạp phanh nhỏ nhưng tạo được momen phanh lớn
với ưu điểm của hệ thống phanh dầu là thời gian chậm tác dụng nhỏ, phanh êm
dịu và cho phép tăng vận tốc sử dụng của xe.
Nhược điểm : là sử dụng chưa rộng rãi do phần truyền động thủy lực còn
bị ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ, kết cấu phức tạp, nhiều chi tiết.
1.3.2. Phân loại theo cơ cấu phanh:
10
10
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Cơ cấu phanh sử dụng trên ô tô thông dụng thường là cơ cấu phanh ma sát
bố trí tại bánh xe ô tô. Có hai kiểu cơ cấu phanh bánh xe thường dùng là cơ cấu
phanh dạng tang trống và cơ cấu phanh dạng đĩa.
1.3.2.1. Cơ cấu phanh dạng tang trống
Cơ cấu phanh dạng tang trống được sử dụng với cả dẫn động phanh thủy
lực và khí nén. Trong cơ cấu phanh trống của phanh dầu, áp suất chất lỏng được
truyền từ hệ thống đường ống dẫn động tới các xi lanh phanh bánh xe, đẩy các
pít tông ép guốc phanh có gắn các tấm ma sát vào bề mặt trống phanh. Đối với
cơ cấu phanh trống của phanh khí nén, áp suất khí nén được truyền từ đường
ống tới bầu phanh, làm quay cam quay, ép guốc phanh có gắn các tấm ma sát
vào bề mặt trống phanh. Ma sát sinh ra giữa má phanh và trống phanh tạo nên
momen phanh, làm giảm tốc độ quay của trống phanh cùng với bánh xe bắt chặt
với nó. Cơ cấu phanh trống thường được bố trí ở các bánh xe sau của ô tô du
lịch và một số xe tải.
1.3.2.2. Cơ cấu phanh dạng đĩa
Trong cơ cấu phanh đĩa áp suất chất lỏng được truyền tới xi lanh phanh ở
bánh xe, tạo lực ép các tấm ma sát vào đĩa phanh (đĩa phanh bắt chặt và quay
cùng với bánh xe). Lực ma sát sinh ra trên mặt phẳng tiếp xúc giữa má phanh
và đĩa phanh sẽ làm giảm tốc độ quay của bánh xe.
11
11
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Ưu điểm của cơ cấu phanh đĩa là tạo ra momen phanh ổn định hơn cơ cấu
phanh tang trống trong quá trình phanh.
Nhược điểm: Vấn đề khó giải quyết trong cơ cấu phanh đĩa là làm mát đĩa
phanh. Do đó cơ cấu phanh loại này thường chỉ được sử dụng ở những ô tô con,
có khối lượng không lớn.
1.3.3. Phanh đỗ
Hệ thống phanh đỗ còn được gọi là phanh dừng hay phanh tay (do thường
điều khiển bằng tay; tuy nhiên trên một số xe du lịch được điều khiển bằng bàn
đạp chân).
Nhiệm vụ cơ bản của phanh đỗ là giữ xe đứng yên trên đường hoặc trên
dốc lên hay dốc xuống mà không cần phải liên tục tác dụng lực phanh.
Ngoài ra trên một số xe, phanh đỗ còn đảm đương trách nhiệm của phanh
dự phòng để phanh xe trong trường hợp phanh chính hỏng.
Hệ thống phanh đỗ cũng có các phần chính là cơ cấu phanh, dẫn động
phanh.
Cơ cấu phanh của hệ thống này có loại sử dụng cơ cấu phanh riêng bố trí
trên trục truyền của hệ thống truyền lực hoặc tại bánh xe; có loại dùng chung
với cơ cấu phanh chính tại bánh xe (thường là dùng chung với cơ cấu phanh ở
các bánh xe sau)
Dẫn động phanh tay có thể dùng tay đòn kéo phanh riêng hoặc bàn đạp.
Những nơi có độ ma sát giữa vỏ xe và
đường kém, phanh đậu xe sẽ giữ không
mặt
cho
bánh xe quay. Cơ cấu phanh tay phải có
khóa cài kiểu cơ cấu bánh cóc để duy trì
vị trí phanh của nó. Phanh tay có thể
chung guốc phanh và trống phanh
hoặc đĩa phanh với phanh hành
12
12
dùng
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
trình, nhưng chúng phải tác động riêng biệt. Ngoài ra cơ cấu điều khiển của
phanh tay phải không liên hệ với hoạt động của phanh hành trình.Thật ra, phanh
tay không được thiết kế cho khả năng dừng khi xe đang chạy, mà chỉ yêu cầu là
giữ xe đứng yên khi xe đã dừng. Nếu dừng xe mà chỉ dùng phanh tay thì sẽ
không thích hợp và rất nguy hiểm.
a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động phanh tay dẫn động bằng cơ khí
Dẫn động bằng cơ khí được lắp trên trục thứ cấp hộp số.
Kết cấu: Đĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số. Trên đĩa
tĩnh lắp hai guốc phanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang
trống phanh (6), lắp trên trục thứ cấp của hộp số. Đầu dưới của má phanh tỳ lên
đầu hình côn của chốt điều chỉnh (7), đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy guốc
phanh gồm một chốt (4) và hai viên bi cầu. Chốt đẩy guốc phanh thông qua hệ
thống tay đòn được nối với tay điều khiển (2)
Phanh tay lắp trên trục
thứ cấp hộp số
1.
Nút ấn;
2. Tay điều khiển;
3. Đĩa tĩnh;
4. Chốt; 5. Lò xo;
6. Tang trống;
7. Vít điều khiển; 8. Guốc phanh.
Nguyên lý hoạt động:
Muốn hãm xe chỉ cần kéo tay điều khiển (2) về phía sau qua hệ thống tay
đòn kéo chốt (4) ra phía sau đẩy đầu trên của guốc phanh hãm cứng trục truyền
động. Vị trí hãm của tay điều khiển được khóa chặt nhờ cơ cấu con cóc chèn
vào vành răng của bộ khóa. Muốn nhả phanh tay chỉ cần ấn ngón tay vào nút
(1) để nhả cơ cấu con cóc rồi đẩy tay điều khiển (2) về phía trước. Lò xo (5) sẽ
13
13
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
kéo guốc phanh trở lại vị trí ban đầu. Vít điều chỉnh (10) dùng để điều chỉnh
khe hở giữa má phanh và tang trống.
b) Kết cấu và nguyên lý hoạt động của phanh tay dẫn động bằng khí nén
Kết cấu:
Hệ thống phanh tay dẫn động phanh bằng khí nén
Nguyên lý hoạt động.
Khi cần sử dụng phanh tay, người điều khiển khóa đường ống dẫn khí nén
đến buồng áp suất, màng cao su của buồng áp suất không bị áp suất của khí nén
tác động nên chiều dài của lò xo giãn ra tác động lên các chi tiết liên kết làm
cho má phanh cùng guốc phanh ép sát vào tang trống hãm ôtô chuyển động.
Khi không cần sử dụng, người điều khiển mở khóa khí nén sẽ tràn vào làm
tăng áp suất trong buồng áp suất, các cơ cấu liên kết tác động theo làm cho các
má phanh tách khỏi tang trống, như vậy ôtô có thể chuyển động được.
c) Hệ thống phanh đỗ dùng lò xo tích năng:
Hệ thống phanh đỗ dùng lò xo tích năng (còn gọi là phanh lò xo, phanh tự
hãm hoặc phanh lốc kê…) được sử dụng trên một số xe tải, xe khách cỡ lớn có
hệ thống phanh chính sử dụng khí nén (phanh khí nén hoặc phanh dầu trợ lực
khí nén)
d) Phanh tay tác động liên hợp với phanh chính:
14
14
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Trên một số xe tải dùng phanh khí nén hoặc trợ lực khí nén, phanh tay có
cấu tạo để khi hoạt động sẽ kéo theo phanh chính cùng hoạt động, nâng cao
hiệu quả phanh khi sử dụng như một phanh dự phòng.
15
15
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
1.3.4. Hệ thống phanh bổ trợ
Hệ thống phanh bổ trợ dùng để giảm tải trọng và nhiệt độ của cơ cấu
phanh hệ thống phanh chính. Dùng để phanh khi xe chạy trên dốc dài.
1.3.5. Hệ thống phanh hai (hoặc nhiều) dòng tác động
Hệ thống phanh chính dẫn động thủy lực một dòng không có trợ lực bao
gồm ba phần chính: phần điều khiển, cơ cấu phanh ở các bánh xe và dẫn động
phanh.
Dẫn động phanh gồm 1 xi lanh phanh chính và hệ thống đường ống dẫn
môi chất công tác (dầu phanh) tới xi lanh phanh bánh xe.
Nhược điểm là nếu bất cứ một điểm nào trong hệ thống bị hở thì toàn bộ
hệ thống sẽ mất áp suất, dẫn đến mất hiệu quả phanh trên toàn bộ các bánh xe.
Để tăng độ tin cậy của hệ thống, những xe chế tạo sau này đều đã sử dụng
dẫn động phanh hai hay nhiều dòng tác động. Việc chia hai dòng phanh có thể
được thực hiện tại van phân phối khí nén hay tại xylanh chính thủy lực.
Theo quy chuẩn của quốc tế chỉ cho phép dùng loại dẫn động điều khiển
hai dòng trở lên. Với hệ thống phanh điều khiển hai dòng, các dòng điều khiển
làm việc độc lập với nhau nhằm tránh xảy ra mất phanh cùng một lúc trên tất cả
hệ thống phanh, nếu một dòng bị hư hỏng, dòng còn lại vẫn tạo được hiệu quả
phanh nhất định, nâng cao độ tin cậy, an toàn cho xe khi chuyển động.
Trên các ô tô hiện nay thường bố trí kiểu chia dòng “trước sau” và chia
dòng “chéo” nhằm đảm bảo ổn định hướng khi phanh trong trường hợp một
dòng bị hư hỏng.
Việc chia dòng độc lập được bảo đảm bằng các van bảo vệ (hai ngả hoặc
ba ngả…). Các van này bảo đảm khí nén sau khi qua van sẽ được nạp vào các
bình khí nén riêng biệt cho từng dòng phanh, và khi một dòng phanh bị hư hỏng
van bảo vệ lập tức cách ly các dòng còn lại với dòng hư hỏng. Các dòng phanh
còn lại vẫn hoạt động bình thường bằng nguồn năng lượng dự trữ riêng của
dòng đó.
16
16
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
1.3.6. Hệ thống phanh ABS (Anti-lock Brake System)
a) Ý tưởng về chức năng của hệ thống phanh ABS
Theo kinh nghiệm lái xe, để tránh cho các lốp không bị bó cứng và làm
mất khả năng quay vô lăng trong khi phanh khẩn cấp, người điều khiển nên lặp
lại động tác đạp và nhả bàn đạp phanh nhiều lần. Tuy nhiên, trong những
trường hợp khẩn cấp thường không có thời gian để thực hiện việc này. Người
lái đạp dí phanh và xe trượt trên mặt đường trong khi các lốp không quay. Cuối
cùng xe cũng dừng lại do ma sát trượt giữa lốp và mặt đường lớn nhưng xe mất
khả năng lái khiến cho xe bị văng đi và tai nạn xảy ra là điều khó tránh khỏi.
Người ta chế tạo hệ thống phanh ABS với khả năng chống cho các lốp
không bị khóa cứng khi phanh khẩn cấp, xe không bị mất lái và giảm thiểu được
tai nạn xảy ra.
Hệ thống phanh chống bó cứng của Toyota được sử dụng đầu tiên vào năm
1971 cho các xe tại Nhật Bản.
Hệ thống ban đầu này chỉ với 2 bánh sau. Hệ thống được cải tiến thành
ABS 4 bánh vào năm 1983.
Hệ thống ABS dùng một máy tính để xác định tình trạng quay của 4 bánh
xe trong khi phanh qua các cảm biến lắp ở bánh xe và có thể tự động điều khiển
đạp và nhả phanh.
17
17
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
b) Sự trượt của xe trên mặt đường.
Sự khác nhau về tỷ lệ giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh xe được
gọi là “hệ số trượt”. Khi sự chênh lệch giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh
xe trở nên quá lớn, sự quay trượt sẽ xảy ra giữa các lốp và mặt đường. Điều này
cũng tạo nên ma sát và cuối cùng có thể tác động như một lực phanh và làm
chậm tốc độ của xe.
Trên các mặt đường trơn có hệ số ma sát thấp như đường có nhựa ướt, nước
mưa vì quãng đường phanh tăng lên so với các mặt đường có trị số ma sát cao,
nên ngay cả khi có ABS tác động, vẫn phải giảm tốc độ khi chạy trên các mặt
đường đó. Trên các đường thô nhám hoặc trên sỏi, tác động của ABS có thể dẫn
đến quãng đường hãm dài hơn các xe không lắp ABS.
Ngoài ra, tiếng động và độ rung phát sinh khi tác động ABS báo cho người
lái biết rằng ABS đang hoạt động.
c) Các bộ phận của hệ thống phanh ABS
Hệ thống phanh ABS có các bộ phận chính sau đây:
ECU điều khiển trượt: Bộ phận này xác định mức trượt giữa bánh xe và
mặt đường dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến, và điều khiển bộ chấp hành của
phanh. Gần đây, một số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắp trong bộ chấp hành
của phanh.
Bộ chấp hành của phanh: Bộ chấp hành của phanh điều khiển áp suất thuỷ
lực của các xilanh ở bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điều khiển trượt.
Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và
truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt.
Ngoài ra, trên táp lô điều khiển còn có:
Đèn báo táp-lô: Đèn báo của ABS, khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở
ABS hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái.
18
18
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Công tắc đèn phanh: Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp
xuống và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt. ABS sử dụng tín hiệu của
công tắc đèn phanh. Tuy nhiên dù không có tín hiệu công tắc đèn phanh vì công
tắc đèn phanh bị hỏng, việc điều khiển ABS vẫn được thực hiện khi các lốp bị
bó cứng.
Cảm biến giảm tốc: Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức giảm tốc của xe và
truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt. Bộ ECU đánh giá chính xác các điều
kiện của mặt đường bằng các tín hiệu này và sẽ thực hiện các biện pháp điều
khiển thích hợp.
ECU điều khiển trượt.
19
19
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Dựa vào tín hiệu của các cảm biến tốc độ, ECU điều khiển trượt cảm nhận
tốc độ quay của các bánh xe cũng như tốc độ của xe. Trong khi phanh, mặc dù
tốc độ quay của các bánh xe giảm xuống, mức giảm tốc sẽ thay đổi tuỳ theo cả
tốc độ của xe trong khi phanh và các tình trạng của mặt đường, như mặt đường
nhựa khô, ướt hoặc có nước, …
Nói khác đi, ECU đánh giá mức trượt giữa các bánh xe và mặt đường từ sự
thay đổi tốc độ quay của bánh xe trong khi phanh và điều khiển các van điện từ
của bộ chấp hành của phanh theo 3 chế độ: giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp
suất để điều khiển tối ưu tốc độ của các bánh xe.
ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ của bánh xe từ 4 cảm biến tốc
độ, và ước tính tốc độ của xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi
bánh xe.
Nếu ECU điều khiển trượt phát hiện một sự cố trong hệ tín hiệu hoặc trong
rơle, dòng điện chạy đến bộ chấp hành từ ECU sẽ bị ngắt. Do đó, hệ thống
phanh vẫn hoạt động mặc dù ABS không hoạt động, nhờ vậy đảm bảo được các
chức năng phanh bình thường.
20
20
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Bộ chấp hành của phanh (Cụm bơm và điều kiển)
Bộ chấp hành của phanh gồm có van điện từ giữ áp suất, van điện từ giảm
áp suất, bơm, môtơ và bình chứa. Khi bộ chấp hành nhận được tín hiệu từ ECU
điều khiển trượt, van điện từ đóng hoặc ngắt và
của xilanh ở bánh xe tăng lên, giảm xuống
áp suất thuỷ lực
hoặc
được
giữ để tối ưu hoá mức trượt cho mỗi
bánh
Ngoài ra, mạch thuỷ lực còn thay đổi
để đáp ứng
yêu cầu của mỗi loại điều khiển.
21
21
xe.
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Hoạt động của hệ thống
Trong khi phanh bình thường, tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt
không được đưa vào. Vì vậy các van điện từ giữ và giảm ngắt, cửa (a) ở bên van
điện từ giữ áp suất mở, còn cửa (b) ở phía van điện từ giảm áp suất đóng
Khi đạp bàn đạp phanh, dầu từ xilanh chính chảy qua cửa (a) ở phía van điện từ
giữ và được truyền trực tiếp tới xilanh ở bánh xe. Lúc này hoạt động của van
một chiều (2) ngăn cản dầu phanh truyền đến phía bơm.
Khi có sự tác động của ABS, bộ chấp hành hoạt động theo 3 chế độ khác
nhau:
-
Chế độ giảm áp suất:
Tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt đóng mạch các van điện từ
giữ và giảm áp suất bằng cách đóng cửa (a) ở phía van điện từ giữ áp suất, và
22
22
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
mở cửa (b) ở phía van điện từ giảm áp suất. Việc này làm cho dầu phanh chảy
qua cửa (b) đến bình chứa để giảm áp suất thuỷ lực trong xilanh ở bánh xe. Lúc
đó, cửa (e) đóng lại do dầu chảy xuống bình chứa. Bơm tiếp tục chạy trong khi
ABS đang hoạt động, vì vậy dầu phanh chảy vào bình chứa được bơm hút trở về
xilanh chính.
Chế độ giữ:
Tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt đóng mạch van điện tử giữ áp
suất và ngắt van điện từ giảm áp suất bằng cách đóng kín cửa (a) và cửa (b).
Điều này ngắt áp suất thuỷ lực ở cả hai phía xilanh chính và bình chứa để giữ áp
suất thuỷ lực của xilanh ở bánh xe không đổi.
Chế độ tăng áp suất:
Tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt ngắt các van điện từ giữ và
giảm áp suất bằng cách mở cửa (a) ở phía van điện từ giữ áp suất và đóng cửa
(b) ở phía van điện từ giảm áp giống như trong khi phanh bình thường. Điều này
23
23
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
làm cho áp suất thuỷ lực từ xilanh chính tác động vào xilanh ở bánh xe, làm cho
áp suất thuỷ lực của xilanh ở bánh xe tăng lên
Hệ thống phanh ABS có hỗ trợ EBD và ABS có BA.
EBD là hệ thống phân phối lực phanh giữa các bánh trước và sau hoặc giữa
các bánh xe bên phải và bên trái để điều khiển việc phân phối lực phanh giữa
các bánh xe, tăng hiệu quả và tận dụng triệt để tính năng phanh.
24
24
Đồ án tốt nghiệp
Lê Minh Cường - CKĐLK2-Hồng Đức
Hệ thống phanh ABS với EBD.
Hệ thống ABS có EBD tạo ra lực phanh đến bánh sau tăng lên khi tải trọng
tác dụng lên bánh sau tăng và giúp rút ngắn quãng đường phanh.
Ngoài ra, trong khi phanh để quay vòng, nó cũng điều khiển các lực phanh
của bánh bên phải và bên trái giúp duy trì sự ổn định của xe.
25
25
