Phân tích đặc điểm cấu tạo và mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh thủy lực có trợ lực khí nén trên ô tô Hyundai 15 tấn - thùng ben

1






MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 3
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 5
TRANG BỊ TRÊN ÔTÔ
1.1. Công dụng và yêu cầu 5
1.1.1. Công dụng 5
1.1.2. Yêu cầu 5
1.2. Lực phanh 7
1.3. Chế độ phanh 10
1.4. Hệ thống phanh trên ôtô 11
1.4.1. Dẫn động phanh 11
1.4.2. Cơ cấu phanh 25
Chương 2. HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ HYUNDAI 38
15 TẤN – THÙNG BEN
2.1. Hệ thống phanh trên ôtô hyundai 15 tấn- 38
thùng ben
2.1.1. Sơ đồ hệ thống 38
2.1.2. Nguyên lý hoạt động
39
2.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động của các 40
bộ phận đặc trưng

2.2.1. Máy nén khí 40
2.2.2. Bộ điều chỉnh áp suất 42
2.2.3. Bình khí nén 43
2.2.4. Tổng van khí nén 45
2.2.5. Bộ trợ lực phanh 50
2.2.6. Cơ cấu phanh 57


2







2.3. Những hư hỏng của hệ thống phanh và 61
ảnh hưởng của chúng
2.3.1. Hư hỏng máy nén khí 61
2.3.2. Hư hỏng bộ điều chỉnh áp suất 63
2.3.3. Hư hỏng đường ống và bình khí nén 63
2.3.4. Hư hỏng tổng van khí nén 63
2.3.5. Hư hỏng bộ trợ lực phanh 64
2.3.6. Hư hỏng cơ cấu phanh 64
Chương 3. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG MỘT SỐ BỘ PHẬN 67
ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ THỐNG PHANH
3.1. Phần mềm mô phỏng 67
3.1.1. Khái niệm mô phỏng 67
3.1.2. Các phần mềm hổ trợ mô phỏng 67
3.2. Minh hoạt quy trình mô phỏng 67

3.2.1. Thiết kế và mô phỏng trên phần mềm 67
Solidworks
3.2.2. Sử lý ảnh trên Ulead GIF Animator 5.0 full 72
3.2.3. Trình diễn Macromedia Flash MX 2004 72
3.3. Mô phỏng hoạt động hệ thống 74
3.3.1. Một số bộ phận đặc trưng 74
3.3.2. Mô phỏng hoạt động hệ thống phanh 75
3.4. Giới thiệu giao diện mô phỏng 75
Chương 4. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ƯU NHƯC ĐIỂM 79
HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ HYUNDAI 15 TẤN
THÙNG BEN.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 80



3







LỜI NÓI ĐẦU

Giao thông giữ vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế và đời sống xã hội.
Ôtô là một trong những phương tiện giao thông phổ biến nhất nước ta, số lượng,
chủng loại cũng như tốc độ chuyển động của ôtô trên đường ngày càng tăng cao.
Và chất lượng đường giao thông cũng không ngừng được nâng cao để đáp ứng
nhu cầu vận chuyển khối lượng lớn hàng hóa và hành khách.

Bên cạnh mật độ giao thông cũng như vận tốc chuyển động của ôtô trên
đường tăng lên, thì việc đảm bảo an toàn giao thông có tầm quan trọng đặc biệt
để tránh tai nạn giao thông trên đường. Vì thế vai trò của hệ thống phanh là rất
quan trọng trong việc đảm bảo an toàn chuyển động của ôtô.
Ngày nay dựa trên hệ thống phanh cổ điển người ta dùng rất đa dạng các
bộ phận như bộ phận trợ lực, bộ điều hòa lực phanh và đặc biệt là hệ thống
phanh chống trượt ABS, do đó có tốc độ chuyển động trung bình cao hơn nhiều
so với trước đây. Vì vậy yêu cầu đối với hệ thống phanh không những đáp ứng
những chỉ tiêu về hiệu quả phanh mà còn phải đảm bảo hướng.
Ở nước ta công nghệ còn thấp, số lượng ôtô hầu hết vẫn là ngoại nhập.
Do vậy việc khai thác kỹ thuật sử dụng ôtô là rất quan trọng. Vì thế việc đào tạo
ra những kỹ sư để đáp ứng nhu cầu của nghành ôtô là cần thiết. Với mục đích
làm quen với công tác khoa học, củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, góp
phần nâng cao hiệu quả sử dụng phanh, em đã nhận thực hiện đồ án tốt nghiệp :
“Phân tích đặc điểm cấu tạo và mô phỏng hoạt động của hệ thống
phanh thủy lực có trợ lực khí nén trên Ôtô HyunDai 15 tấn – thùng ben”.


4






Mặc dù đã hết sức cố gắn song vì khả năng còn nhiều hạn chế, thời gian
thực hiện có hạn nên đồ án của em không thể tránh khỏi những sai sót. Rất
mong được sự giúp đỡ và góp ý của quý thầy cô và các bạn. Nhân đây em xin
cảm ơn các thầy cô trong khoa cơ khí đã giúp đỡ em trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt, em được thầy hướng dẫn ThS. Mai Sơn Hải và ThS. Huỳnh Trọng

Chương tận tình giúp đỡ, chỉ dẫn và tạo điều kiện thuận lợi về tài liệu nghiên
cứu cũng như tinh thần rất nhiều.

Nha Trang, tháng 11 năm 2007.
Sinh viên thực hiện.
Nguyễn Quốc Trung
















5

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRANG BỊ
TRÊN ÔTÔ
1.1. Công dụng và yêu cầu
1.1.1. Công dụng
Hệ thống phanh của ôtô dùng để làm cho ôtô đang chạy được giảm bớt
tốc độ hoặc được dừng bánh nhanh, nó còn giữ cho ôtô đứng yên tại chỗ kể cả
khi đang nằm trên đường dốc.
Hệ thống phanh bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, nhờ đó mà
nâng cao năng suất vận chuyển.
Trên các ôtô đều sử dụng hai hệ thống phanh độc lập, một loại được điều
khiển bằng bàn đạp, còn một loại được điều khiển bằng tay đòn.
Phanh chân tạo ra lực tác động lên các guốc phanh, còn phanh tay gây lực
hãm phụ trên bánh sau chủ động hoặc hãm ở khu vực giữa hệ thống truyền
động. Phanh chân là phanh chính và được dùng trong suốt quá trình ôtô lăn bánh,
còn phanh tay dùng để hãm ôtô dừng tại chỗ và được dự phòng thay cho phanh
chân khi phanh chân bò hỏng.
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho ôtô.
Do vậy phải đáp ứng những yêu cầu khắt khe, nhất là đối với ôtô thường xuyên
hoạt động ở tốc độ cao. Các yêu cầu như sau:
- Phải đảm bảo nhanh chóng cho ôtô dừng khẩn cấp trong bất kỳ tình
huống nào. Khi phanh đột ngột, ôtô phải dừng sau quãng đường phanh ngắn
nhất, tức là có gia tốc cực đại.


6

- Phải đảm bảo phanh giảm tốc độ ôtô trong mọi điều kiện sử dụng, lực
phanh trên bàn đạp phải tỷ lệ thuận với hành trình bàn đạp, có khả năng rà
phanh khi cần thiết. Hiệu quả phanh cao phải kèm theo sự phanh êm dòu để đảm
bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đều giữ ổn đònh chuyển
động của ôtô.
- Tối thiểu trên ôtô phải có hai hệ thống phanh là: phanh chính (phanh
chân) và phanh dự phòng (phanh tay). Hai hệ thống phải sẳn sàng làm việc khi
cần thiết. Dẫn động phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng
đến nhau. Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh có sự cố. Phanh tay
dùng để giữ nguyên vò trí ôtô trên đường bằng cũng như trên đường dốc nghiêng
theo thiết kế ban đầu.
- Lực điều khiển không quá lớn và điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng kể cả
điều khiển bằng chân hoặc bằng tay.
- Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi
nhiều lần giữa các lần phanh. Độ chậm trong tác động phải nhỏ, và phải có thể
làm việc nhanh chóng tạo hiệu quả phanh ôtô ngay sau khi vừa mới thôi phanh.
- Khi phanh lực phanh sinh ra giữa các bánh ôtô trên một cầu phải bằng
nhau, nếu có sai lệch thì phải nhỏ trong phạm vi cho phép, khi thử phanh trên
đường phải giữ đúng quỹ đạo chuyển động mong muốn theo điều khiển.
- Các hệ thống điều khiển có bộ trợ lực phanh, khi hư hỏng bộ trợ lực, hệ
thống phanh vẫn được điều khiển và có tác dụng lên ôtô.
- Đảm bảo độ tin cậy sử dụng của ôtô trong cả hệ thống và các chi tiết
trong hệ thống, nhất là các chi tiết bao kín bằng vật liệu cao su, nhựa tổng hợp.
- Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực
làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moa). Phải
dễ dàng điều chỉnh, thay thế các chi tiết khi hư hỏng.

7








1.2. Lực phanh
Mp
Pp
Wp
V

Hình 1.1 Sơ đồ lực phanh trên bánh xe của ôtô
Khi phanh, ma sát giữa tang trống với má phanh ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra
môment ma sát còn gọi là môment phanh
 
P
M ,trên moa bánh xe sẽ chòu tác
dụng bởi môment phanh
 
P
M ,tại nơi tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ
chòu tác dụng bởi phản lực tiếp tuyến
 
P
P và chiều của phản lực ngược với

chiều chuyển động của ôtô. Phản lực tiếp tuyến
 
P
P được gọi là lực phanh, tính
theo biểu thức sau:
p
p
bx
M
P
r


Với
bx
r - là bán kính làm việc của bánh xe.
Tùy thuộc vào lực tác động lên bàn đạp phanh của người điều khiển mà
lực phanh
 
P
P có thể điều chỉnh từ giá trò
 
0 max và khi
 
.maxp p
P P tương
ứng với trường hợp phanh khẩn cấp. Nhưng lực phanh
 
P
P ở mỗi bánh của ôtô

luôn bò giới hạn bởi điều kiện bám giữa lốp xe với mặt đường, mà đặt trưng là
hệ số bám
 

, theo mối quan hệ sau:
.
p
P P Z


 


8






Như vậy lực phanh lớn nhất
 
.maxp
P , phải được tính theo biểu thức sau:

.max
.
p b
P P Z



 
Trong đó:
P

- lực bám của bánh xe với mặt đường.
b
Z - Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe.

- Hệ số bám của bánh xe với mặt đường.
Như vậy, khi ôtô đang di chuyển người điều khiển tác động lực phanh
 
P
P sẽ làm cho tốc độ ôtô thay đổi chậm dần hoặc dừng lại, xuất hiện gia tốc
chậm dần sinh ra môment quán tính tác dụng lên bánh xe. Vì vậy, khi phanh ở
mỗi bánh xe sẽ có các môment sau:
f
M - Môment cản lăn, có chiều ngược chiều với chuyển động.
jb
M - Môment quán tính, có chiều cùng chiều với chuyển động.
Vì vậy, lực phanh tổng cộng
 
P
P

tại mỗi bánh xe phải thỏa mãn :

P f Jb f Jb
p p
bx bx

M M M M M
P P
r r

  
  

Khi tác dụng phanh, bố phanh nóng lên. Lượng nhiệt năng được xác đònh
bằng cách thay đổi vận tốc và trọng lượng ôtô. Tổng số nhiệt độ tăng lên trong
bố phanh và guốc phanh được xác đònh bằng vùng diện tích tiếp xúc của bố
phanh với bề mặt đóa phanh hay tang trống, nhiệt độ môi trường và lưu lượng
dòng khí thổi qua. Quan trọng nhất là vùng diện tích tiếp xúc của bố phanh vì nó
ảnh hưởng tới độ hấp thụ nhiệt năng. Nếu chúng ta giảm diện tích tiếp xúc của
bố phanh xuống một nửa, sẽ làm tăng nhiệt độ lên gấp đôi ở phần bố phanh còn
lại. Giữa bố phanh và đóa phanh dễ đạt được mối tiếp xúc tốt vì tiếp xúc mặt đóa
phanh, còn ở phanh tang trống thì khó hơn, vì tang trống có mặt cong, độ cong


9






của bố phanh phải phù hợp với độ cong của tang trống. Đối với các bố phanh
mới
thay, khi thắng gấp, bố lắp không chính xác dễ gây ra quá nhiệt ở vùng diện tích
tiếp xúc của bố phanh. Sự quá nhiệt làm cho bố phanh sớm bò hỏng.
Một thuật ngữ kỹ thuật được dùng để mô tả công suất phanh là diện tích

quét. Đây là vùng diện tích của đóa phanh hay tang trống bò quét hay bò cọ sát
bởi gối phanh.
Pw
Pr

Hình 1.2. Diện tích quét của thắng đóa
Để tính toán diện tích quét của đóa phanh, ta sử dụng công thức sau:
SA = 2.Pr x

– 2[(Pr – Pw) x n]
Trong đó:
SA : Diện tích quét
Pw : Chiều rộng của bố phanh
Pr : Bán kính bố phanh tính ở cạnh ngoài
Để tính toán diện tích quét của phanh trống, ta sử dụng công thức:
S A = D x n x Sw


10






Sw
D

Hình 1.3. Diện tích quét của phanh tang trống
Trong đó:

D : Đường kính phanh trống
Sw : Chiều rộng của phanh
Diện tích quét của cả hai loại phanh đóa và phanh trống đều bò hạn chế
bởi đường kính trong của bánh xe. Rõ ràng là diện tích quét liên quan đến diện
tích bề mặt bố phanh. Đây cũng là một đặc điểm quan trọng và được các nhà
chế tạo lưu ý.
1.3. Chế độ phanh
Trong thực tế quá trình phanh được phân theo các dạng sau :
Phanh cấp tốc: Là quá trình phanh với gia tốc của phanh là lớn nhất. Nếu
gia tốc phanh lớn thì thời gian và quãng đường phanh nhỏ. Ở chế độ phanh này
động năng của ôtô bò tiêu hao chủ yếu do lực phanh tạo ra (nó chiếm khoảng
90%), phần động năng còn lại sẽ bò tiêu hao do lực cản mặt đường và lực cản
không khí. Trong quá trình chuyển động của ôtô phanh cấp tốc chiếm khoảng 5 -
10% tổng số lần phanh.
Phanh chậm dần: Được sử dụng để dừng ôtô ở vò trí đònh trước hay giảm
tốc độ duy chuyển trên đường. Khi phanh chậm dần động năng ôtô được tiêu hao
bởi lực cản của mặt đường, lực cản của không khí và do lực phanh. Gia tốc
phanh trong chế độ phanh chậm dần là nhỏ hơn nhiều so với phanh cấp tốc.


11






Phanh dừng: Được sử dụng để cố đònh ôtô tại chổ, trên đường bằng hoặc
trên dốc đứng. Gia tốc phanh trong trường hợp này bằng không.
Song song việc thực hiện hãm tốc độ của ôtô nhờ vào hệ thống phanh,

người điều khiển còn có thể sử dụng động cơ và hộp số để hãm tốc độ chuyển
động của ôtô và xem động cơ với hộp số của ôtô như một hệ thống phanh phụ.
Phương pháp phanh ôtô bằng động cơ được thực hiện khi không cắt ly hợp để sử
dụng môment của động cơ với hệ thống truyền lực, lực phanh trên các bánh xe
là do môment phanh của ma sát trong hệ thống truyền lực và ở các bánh xe sinh
ra.

1.4. Hệ thống phanh trên ô tô
1.4.1. Dẫn động phanh
Dẫn động phanh trên ô tô hiện nay chủ yếu có hai loại sau:
- Hệ thống phanh tay.
+ Dẫn động bằng cơ khí.
+ Dẫn động bằng khí nén.
- Hệ thống phanh chân.
+ Dẫn động thủy lực.
+ Dẫn động khí nén.
+ Dẫn động hỗn hợp.
1.4.1.1. Hệ thống phanh tay
Hệ thống phanh tay hay còn gọi là phanh đậu xe, được vận hành bằng cơ
khí, có công dụng giữ cho xe đứng yên mỗi khi đậu xe, dù xe đang đậu ở những
nơi độ dốc khác nhau. Những nơi có độ ma sát giữa vỏ xe và mặt đường kém,
phanh đậu xe sẽ giữ không cho bánh xe quay. Cơ cấu phanh tay phải có khóa cài


12

kiểu cơ cấu bánh cóc để duy trì vò trí phanh của nó. Phanh tay có thể dùng chung
guốc phanh và trống phanh hoặc đóa phanh với phanh hành 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 ai cố gắng dừng
xe mà chỉ dùng phanh tay thì sẽ thấy nó không thích hợp và nguy hiểm như thế
nào. Nếu phanh tay không nhả ra hoàn toàn khi xe đang chạy sẽ dẫn đến sớm bò
mòn, bố phanh láng bóng do hiện tượng trượt bố phanh, nhưng điều nguy hiểm
hơn là nhiệt phát sinh có thể làm sôi dầu phanh dẫn đến hậu quả là phanh mất
tác dụng.
a. Kết cấu và nguyên lý hoạt động phanh tay dẫn động phanh cơ khí
Dẫn động bằng cơ khí được lắp trên trục thứ cấp hộp số.
Kết cấu.
1
2 3
4
5
6
7
8

Càng kéo
Bánh răng
rẽ quạt
Cốt má hãm
Lòxo kéo
Tang trống
Tay phanh

Cần điều chỉnh
Quả đào hãm

Hình 1.4. Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số
1. Nút ấn; 2. Tay điều khiển; 3. Đóa tónh; 4. Chốt; 5. Lò xo;
6. Tang trống; 7. Vít điều khiển; 8. Guốc phanh.


13






Đóa tónh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số. Trên đóa tónh 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).
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. Vò 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 kéo
guốc phanh trở lại vò trí ban đầu. Vít điều chỉnh (10) dùng để điều chỉnh khe hở
giữa má phanh và tang trống.
Dây cáp

Thanh nối
Cam điều chỉnh
Cần dẫn động

Hình 1.5 Phanh tay ôtô ZA3 – 53A.
b. Kết cấu và nguyên lý hoạt động của phanh tay dẫn động phanh khí nén
Kết cấu


14






Xylanh con các bánh xe
Bầu phanh
Khí nén đến

Hình 1.6. 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 bò 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 di chuyển động được.
1.4.1.2 Hệ thống phanh chân

a. Phanh thủy lực (phanh dầu )
Là hệ thống phanh dựa vào tính chất không chòu nén của chất lỏng để dẫn
động. Hệ thống phanh thủy lực thường gặp trên ôtô con, ôtô tải nhẹ (tổng trọng
lượng không quá 12 tấn) và có thể chia ra:
Phanh thủy lực đơn giản: bàn đạp, xylanh chính, xylanh con, cơ cấu phanh.
Phanh thủy lực có trợ lực bàn đạp phanh, các dạng trợ lực là: trợ lực chân
không, trợ lực điện từ, trợ lực khí nén, trợ lực thủy lực.


15






Phanh thủy lực có điều chỉnh lực phanh cho bánh xe, các bộ điều chỉnh
thường dùng là: bộ điều chỉnh lực phanh đơn giản, bộ điều chỉnh lực phanh tự
động chống trượt lết (ABS).
Sơ đồ hệ thống
1
3
4
6
7
12
11
25
9
8

10

Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực
1. Bàn đạp phanh; 2. Cán đẩy; 3. Piston chính; 4. Xylanh chính;
5. Van cao áp; 6. Đường ống; 7. Xylanh con; 8. Piston con;
9. Guốc phanh; 10. Chốt; 11. Tang trống; 12. Lò xo.
Nguyên lý hoạt động
Tác dụng của phanh là dựa trên cơ sở lực ma sát. Khi chưa đạp bàn đạp,
các guốc phanh (9) được lò xo (12) kéo vào nên mặt ma sát (mặt ngoài) của
chúng tách rời khỏi mặt trong của tang trống (11) nên bánh xe được quay tự do
trên moa.
Khi đạp chân lên bàn đạp (1), cán đẩy (2) sẽ đẩy piston (3) chuyển dòch
sang phải làm tăng áp suất dầu đẩy mở van cao áp (5) đưa dầu vào đường ống
(6) để tới xylanh ở các bánh xe. Lúc này do áp suất dầu trong các xylanh con (7)
tăng lên tạo lực đẩy hai piston con (8) chạy sang hai bên đẩy guốc phanh (9)
quay quanh các chốt (12) để các má phanh tỳ ép và hãm chặt tang trống (11).
Lực ma sát giữa má phanh và tang trống giữ không cho các bánh xe quay tiếp.


16






Lúc này nếu bánh xe bám tốt mặt đường thì lực ma sát trên sẽ tạo ra môment
phanh, bánh xe dừng lại.
Nếu nhấc chân khỏi bàn đạp (nhả chân phanh) thì áp suất trong hệ thống
dầu sẽ giảm nhanh, nhờ lò xo (12) các guốc phanh được kéo lại gần nhau làm

cho các piston (8) cũng bò kéo vào đẩy dầu qua van hồi dầu trở về xylanh chính
và bệ chứa, các má phanh rời khỏi mặt tiếp xúc nên mặt trong của tang trống
không còn tác dụng phanh.
Ưu nhược điểm của hệ thống phanh thủy lực
Ưu điểm: Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các
bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu. Có hiệu suất phanh cao, độ nhạy
tốt, kết cấu đơn giản nên được sử dụng rộng rãi cho nhiều loại ôtô.
Nhược điểm: Không thể làm tỷ số truyền lớn được vì thế nếu hệ thống
phanh thủy lực không có trợ lực chỉ dùng cho các ôtô có trọng lượng nhỏ, lực tác
dụng lên bàn đạp phanh lớn. Khi bò hư hỏng, rò rỉ dầu hoặc vỡ đường ống thì cả
hệ thống không làm việc được. Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp.
b. Phanh khí nén ( phanh hơi )
Hệ thống phanh khí nén sử dụng năng lượng của khí nén để tiến hành
phanh, người điều khiển không cần mất nhiều lực để tác động phanh mà chỉ cần
đủ lực thắng lò xo ở tổng van khí nén để điều khiển cung cấp khí nén hoặc làm
thoát khí nén ở các bộ phận làm việc. Nhờ thế mà phanh khi điều khiển sẽ nhẹ
hơn. Phanh khí nén thường được sử dụng trên ôtô có tải trọng trung bình và lớn.
Sơ đồ hệ thống


17






1 2
3 4
5

6
7
8
9
10
11

Hình 1.8. Sơ đồ hệ thống phanh hơi
1. Máy nén khí; 2. Bộ điều chỉnh áp suất; 3. Đồng hồ áp; 4,5. Bình
khí nén; 6. Bầu phanh; 7. Cam banh; 8. Van điều khiển; 9. Bàn
đạp phanh; 10. Ống mềm; 11. Guốc phanh.
Máy nén khí (1) chính là máy bơm được dẫn động bởi động cơ sẽ bơm khí
đến bình hơi (4, 5), dung tích hơi đảm bảo dự trữ hơi để đạp phanh một số lần.
Bộ điều chỉnh áp suất (2) giới hạn áp suất khí nén trong bình ở mức qui ước. Áp
suất của khí nén trong bình được xác đònh nhờ áp kế (3) đặt trong buồng lái.
Nguyên lý hoạt động
Khi đạp chân phanh (9), nắp van của van điều khiển (8) sẽ thay đổi vò trí
bầu phanh (6) và cắt đứt đường thông với khí trời và bắt đầu nối thông với bình
chứa khí nén để không khí nén đi vào các hộp phanh, đẩy màng của bầu phanh
áp vào cán làm quay đòn và cam, banh đầu guốc phanh để hãm tang trống.
Nếu nhả chân khỏi bàn đạp phanh (9) sẽ cắt đứt đường không khí nén tới
các bầu phanh (6) và nối các bầu phanh với khí trời, áp suất khí trong bầu phanh
giảm xuống và các guốc phanh trượt về vò trí ban đầu dưới tác dụng của lò xo,
nhờ đó bánh xe làm việc bình thường.
Ưu nhược điểm hệ thống phanh khi nén


18

Ưu điểm: Lực tác dụng lên bàn đạp bé, vì vậy mà phanh khí nén thường
được trang bò cho ôtô có tải trọng lớn, có khả năng điều chỉnh hệ thống phanh
rơmoóc. Hệ thống phanh khí nén có thể cơ khí hóa quá trình điều khiển ôtô và
có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống treo loại
khí.
Nhược điểm: Số lượng các cụm chi tiết khá nhiều, kích thước chung lớn
và giá thành cao, độ nhạy nhỏ.
c. Phanh thủy khí
Sơ đồ hệ thống
1
2 3 4 5
6
7
8
910
11

Hình 1.9. Sơ đồ hệ thống phanh thủy khí
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.
Nguyên lý hoạt động
Hệ thống phanh thủy khí là sự kết hợp của hệ thống phanh dầu và hệ
thống phanh khí, nhằm vận dụng các ưu điểm của hai hệ thống này.
Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thủy khí theo sơ đồ trên như sau:
Khí được nén ở máy nén khí (1) được dẫn động cung cấp khí nén đến bình chứa

19






(4), áp suất của khí nén trong bình được đònh theo van áp suất (2) và biểu thò qua
đồng hồ áp suất (3) đặt trong buồng lái. Khi cần phanh người điều khiển tác
động vào bàn đạp phanh (6), bàn đạp sẽ dẫn động đến tổng van khí nén, lúc đó
khí nén sẽ từ bình chứa (4) qua tổng van khí nén tạo áp lực ép màng của bầu
phanh (7) tác động lên xylanh chính. Dầu dưới áp lực cao sẽ truyền qua ống dẫn
(8) đến các xylanh con (9), dẫn động các má phanh (10) và tiến hành quá trình
phanh.
Ưu nhược điểm của hệ thống phanh thủy khí
Ưu điểm: Hệ thống phanh thủy khí thường dùng trên ôtô vận tải trung
bình và lớn. Nó phối hợp cả ưu điểm của phanh khí nén và phanh thủy lực, cụ
thể là lực tác dụng lên bàn đạp bé, độ nhảy cao, hiệu suất lớn và có thể sử dụng
cơ cấu phanh nhiều loại khác nhau.
Nhược điểm: Hệ thống phanh thủy khí sử dụng chưa rộng rãi do phần
truyền động thủy lực còn bò ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ, kết cấu phức tạp,
nhiều chi tiết.
1.4.1.3. Bộ trợ lực
a. Bộ trợ lực chân không
Sơ đồ nguyên lý.
Buồng chân không III được nối với đường ống nạp của động cơ qua van
một chiều (1). Ở vò trí không sử dụng phanh (hình 1.10.a) dưới tác dụng của các
lò xo van không khí (4) đóng kín, van chân không (5) mở, làm cho không gian II

ngăn với không gian I nhưng lại thông với không gian III . Lúc này độ chân
không ở hai không gian II và III là như nhau và bằng độ chân không trên đường
ống hút của động cơ. Do không có độ chêch lệch áp suất trên hai mặt của màng
(3) nên lực lò xo đẩy màng (3) sang trái.


20







I
II
III
1
2
3
4
5
6
7
9
8
Nối với
ống nạp
Nối với
xylanh chính

Nối với
xylanh
con
Không
khí
P
P3
P2
P1
P2

a) Chưa tác dụng phanh b) Tác dụng phanh
Hình 1.10. Bộ trợ lực chân không
1. Van một chiều; 2. Bầu chân không; 3. Màng ép; 4. Van
không khí; 5. Van chân không; 7,9 Piston; 8. Thanh đẩy.
Nguyên lý hoạt động
Khi người lái đạp chân phanh (hình 1.10.b), dầu phanh đi từ xylanh chính
đi lên với áp suất P đẩy piston (7) đi lên và thực hiện đóng van chân không (5),
mở van không khí (4). Lúc này không gian II bò ngăn cách với không gian III
nhưng lại ăn thông với không gian I. Không khí từ ngoài trời tràn vào không gian
II làm tăng áp suất khí ở đây, trong khi đó không gian III vẫn tiết tục thông với
đường ống chân không trên đường ống nạp. Nhờ chệch lệch áp suất hai bên,
màng (3) bò hút sang phải thông qua thanh đẩy (8) đẩy piston (9) sang phải,
ngoài ra piston (9) vẫn chòu tác dụng của áp suất dầu do xylanh chính tạo ra.
Khi bộ trợ lực chân không gặp sự cố không có tác dụng hệ thống phanh
vẫn hoạt động được. Tuy nhiên lực tác dụng phải rất lớn để dầu có thể đẩy
piston (9) ép dầu xuống xylanh con để phanh ôtô.
b. Bộ trợ lực khí nén thủy lực
Sơ đồ nguyên lý.

21







1
5
R1
R4
4
2
R2
3
S2
S1
P1
P2
P3
Khí nén
R3

a) Chưa tác dụng phanh b) Tác dụng phanh
Hình 1.11. Bộ trợ lực phanh khí nén thủy lực
1. Xylanh chính; 2. Màng ép; 3. Xylanh thủy lực; 4. Ống thoát; 5. Ống
dẫn khí; P2. Piston lực; P1, P3. Piston thủy lực; R1,R2,R3,R4. Lò xo.
Nguyên lý hoạt động

Khi tác động phanh, ấn bàn đạp phanh, xylanh tổng dồn dầu xuống tổng
van điều khiển. Tại đây áp suất thủy lực đẩy piston P
1
và màng (2) qua phải.
Màng (2) áp lên van S
1
làm mở van khí nén S
2.
Khí nén từ bình chứa đi qua van
theo ống dẫn (5) vào mặt sau của piston không khí P
2
có đường kính lớn, nên
nhận một lực rất mạnh đẩy piston P
3
, bơm dầu qua van liên hợp xuống các
xylanh con.
Khi thôi phanh bàn đạp xylanh chính được buông ra, áp suất thủy lực mất,
piston P
1
trở về, lò xo R
1
đẩy màng tách khỏi van S
1
. Lò xo R
4
ấn van khí nén S
2

đóng chặn luồng khí nén từ bình chứa. Lúc này, lò xo R
3

đẩy piston không khí P
2

lui, khí nén phía sau P
2
theo ống dẫn (5) vào hộp van điều khiển đi qua các lỗ ở
màng (2) thoát ra ngoài theo lỗ (4). Đồng thời R
2
đẩy P
3
ra phía sau, dầu từ các
xylanh con đi qua lỗ giữa của cuppen và piston (3) hồi trở về xylanh chính.


22






Trường hợp bình chứa hết khí nén hệ thống phanh vẫn hoạt động được để
phanh ôtô. Tuy nhiên phải đạp chân rất mạnh lên bàn đạp phanh, áp suất thủy
lực từ xylanh chính đẩy dầu đi qua lỗ giữa của cuppen và piston (3) tới van liên
hợp xuống các xylanh con để phanh ôtô.
c. Bộ trợ lực chân không - thủy lực
Sơ đồ nguyên lý.
Xylanh cái
Ống dẫn khí
Ống chân không

V1
V2
R2
R3
M
V3
P3
R4
P4
V4
P1
P2
R1
Không khí
IV I
II
III

a) Chưa tác dụng phanh b) Tác dụng phanh
Hình 1.12. Bộ trợ lực phanh chân không thủy lực
P1,P2. Pittông lực; R1,R2,R3,R4. Lò xo; V1. Van một chiều;V2. Van
không khí; V3. Van đội màng; V4. Van côn; P3. Piston -cuppen tác
động tổng van; P4. Piston - cuppen thuỷ lực có lỗ thông.
Bao gồm các chi tiết chính: Tổng van điều khiển, xylanh lực bố trí ở đầu
xylanh chân không, xylanh chân không được ngăn đôi nhờ vách giữa. Piston
chân không P
1
và P
2
,ty đẩy, piston - cuppen thủy lực P

4
. Xylanh chân không
được chia thành 4 khoang: I, II, III và IV. Khoang III thông với khoang I, thông
tiếp đến vùng phía dưới màng M và với bơm chân không. Khoang IV thông với
khoang II qua ống rỗng của ty đẩy với vùng phía bên trên màng M.
Nguyên lý hoạt động


23






Có chân không nhưng chưa đạp phanh. Ở chế độ này, piston - cuppen P
3
,
van V
3
và màng M bò ép xuống do lực đẩy của lò xo R
3
, lò xo R
2
ấn van không
khí V2 đóng cách ly áp suất không khí. Độ chân không tác động thông suốt qua
bốn khoang. Cả hai mặt của piston P
1
và P
2

đều chòu tác động của chân không
nên hai piston này bò lò xo R
1
ấn tận cùng về phía bên trái.
Lúc có chân không, ấn vào bàn đạp phanh, áp suất thủy lực từ xylanh
chính nâng piston - cuppen P
3
, van V
3
và màng M đi lên. V
3
áp kín vào màng M
làm cách ly ngăn trên và ngăn dưới của màng M, đồng thời nâng V
2
mở cho
không khí lùa vào khoang II, áp suất không khí theo cây đẩy rỗng đến khoang
IV. Lúc này khoang III và khoang I thông với chân không nên áp suất không khí
tác động vào mặt sau của P
1
, P
2
đẩy hai piston này tiến tới, ty đẩy đẩy piston và
cuppen P
4
tới nén dầu phanh xuống các xylanh con với áp suất lớn để phanh ôtô.
Khi thôi phanh, áp suất thủy lực trong xylanh chính mất, lò xo R
3
đẩy P
3
,

V
3
và màng M đi xuống, van không khí V
2
đóng. Lúc này khoang dưới và
khoang trên của màng M thông nhau, sức hút của bơm chân không hút hết
không khí trong các khoang II, IV có nghóa là lúc này cả hai mặt các piston P
1
,
P
2
đều là chân không nên lò xo R
1
đẩy P
1
và P
2
trở về vò trí cũ. V
4
mở trống lỗ
giữa của piston thủy lực P
4
, dầu phanh từ các xylanh con hồi về trở lại xylanh
chính.
Khi mất chân không, tác động phanh lúc này phanh không có trợ lực, phải
đạp thật mạnh chân vào bàn đạp phanh. Dầu phanh từ xylanh chính đi qua lỗ
giữa piston và cuppen P
4
đi xuống các xylanh con tác động càng phanh ôtô.
1.4.1.4. Bộ phận chống hãm cứng bánh xe (ABS)

Để khắc phục hiện tượng trượt lê bánh xe khi phanh nhằm tăng ma sát tónh
, trên ôtô con ngày nay thường lắp hệ thống chống hãm cứng bánh xe gọi tắt là
ABS (anti-lock brake system).


24






Hệ thống ABS gồm các phần tử chính sau:
Cảm biến tốc độ bánh xe, được đặt tại các bánh xe, thu nhận và gởi các
tín hiệu về trạng thái của bánh xe về bộ điều khiển. Ngoài ra còn có một số thiết
bò cảm biến khác như: cảm biến gia tốc, cảm biến trọng lực …
4
3
6
8
2
9
5 7
1
4

Hình 1.13. Sơ đồ hệ thống phanh ABS
1. Bàn đạp 2. Xylanh chính 3. Xylanh con 4. Cảm biến tốc độ bánh xe 5. Bộ
điều khiển trung tâm 6. Bộ điều khiển thủy lực 7. Bình chứa dầu 8. Rôto.
Bộ điều khiển trung tâm, tiếp nhận thông tin từ các thiết bò cảm biến và

điều chỉnh áp lực phanh. Hầu hết bộ điều khiển là thiết bò điện tử.
Bộ điều khiển thủy lực, thực hiện các lệch do bộ điều khiển trung tâm gởi
đến.
Nguyên lý điều chỉnh.
Hệ thống phanh ABS điều chỉnh áp suất dầu trong dẫn động phanh theo
gia tốc chậm dần của bánh xe và bánh xe có bố trí các cảm biến tốc độ.
Khi đạp phanh thì áp suất trong dẫn động phanh tăng lên, tức môment
phanh tăng lên làm tăng giá trò gia tốc chậm dần của bánh xe và là tăng độ trượt
của nó. Sau khi vượt qua điểm cực đại trên đường cong ( )x f
 
 thì gia tốc


25






chậm dần của bánh xe bắt đầu tăng đột ngột. Điều này báo hiệu bánh xe có thể
thể bò hãm cứng. Giai đoạn này ứng với các đường cong (0-1) trên hình1.14, giai
đoạn này gọi là pha I (pha bắt đầu tăng hay pha tăng áp suất trong dẫn động
phanh).

1
2
3
Áp suất dẫn động
phanh

Thời gian
t
p

1
2
C2
C1
0
C3
3
j
t

Hình 1.14. Sự thay đổi các thông số Mp, Fp, j khi phanh có chống hãm cứng
Bộ điều khiển trung tâm của hệ thống chống hãm cứng lúc này ghi lại gia
tốc tại điểm 1 đạt giá trò (đoạn C1) và ra lệnh cho bộ điều khiển thủy lực phải
giảm áp suất trong dẫn động phanh. Sự giảm áp suất này được bắt đầu với độ
chậm trễ nhất đònh do đặc tính của bộ chống hãm cứng bánh xe khí phanh. Quá
trình này diễn ra từ điểm 1 đến điểm 2, được gọi là pha II (pha giảm áp suất
trong dẫn động phanh). Gia tốc của bánh xe lúc này giảm dần và tại điểm 2 gia
tốc tiến gần tới giá trò 0. Giá trò gia tốc lúc này tương ứng đoạn C2 trên hình
1.32. Sau khi ghi lại giá trò này, bộ điều khiển trung tâm ra lệnh cho bộ điều
khiển thủy lực ổn đònh áp suất trong dẫn động phanh. Lúc này bánh xe sẽ tăng
tốc trong chuyển động tương đối và vận tốc bánh xe tiến gần tới vận tốc ôtô,