Nghiên cứu phương pháp tính toán thiết kế hệ thống phanh thủy lực đáp ứng theo tiêu chuẩn ECE

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của
TS.Dƣơng Ngọc Khánh và TS.Lê Hồng Quân. Đề tài đƣợc thực hiện tại Bộ môn Ô
tô và Xe chuyên dụng, Viện cơ khí Động lực,Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội. Các
số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc
công bố trong bất kỳ công trình nào.
Hà Nội, ngày 25 tháng 9 năm 2013
Tác giả
Đỗ Cao Cƣờng

1


LỜI CẢM ƠN
Với tƣ cách là tác giả của luận văn này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến
TS.Dƣơng Ngọc Khánh và TS.Lê Hồng Quân, các thầy đã hƣớng dẫn tôi hết sức tận
tình và chu đáo về mặt chuyên môn để tôi hoàn thành luận văn này.
Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp
đã giúp đỡ, tạo điều kiện về cơ sở vật chất trong suốt thời gian tôi học và làm luận văn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những ngƣời
đã động viên và chia sẻ với tôi rất nhiều trong suốt thời gian tôi học và làm luận văn.
Tác giả
Đỗ Cao Cƣờng

2


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ........................................................................................ 5

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................................... 8
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 9
Chƣơng l: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC VÀ
VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................................................................................. 12
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại ......................................................................... 12
1.1.1. Công dụng ..................................................................................................... 12
1.1.2. Yêu cầu .......................................................................................................... 12
1.2. Phân loại hệ thống phanh ..................................................................................... 13
1.2.1. Theo đặc điểm điều khiển ............................................................................. 13
1.2.2. Theo kết cấu của cơ cấu phanh ..................................................................... 13
1.2.3. Theo dẫn động phanh .................................................................................... 17
1.2.4. Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh ..................................................... 18
1.3. Cấu tạo chung hệ thống phanh dẫn động thủy lực .............................................. 18
1.4. Dẫn động thủy lực một dòng .............................................................................. 20
1.5. Dẫn động thủy lực 2 dòng .................................................................................. 21
1.5.1. Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt không có trợ lực ........... 21
1.5.2. Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không ... 21
1.5.3. Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không ..................... 22
1.6. Cấu tạo của một số bộ phận chính ....................................................................... 23
1.6.1. Cấu tạo xilanh chính loại tăng đem hai buồng .............................................. 23
1.7. Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh ........................................................................ 27
1.7.1. Gia tốc chậm dần khi phanh .......................................................................... 27

3


1.7.2. Thời gian phanh ............................................................................................. 28
1.7.3. Quãng đƣờng phanh ...................................................................................... 29
l.7.4. Lực phanh và lực phanh riêng ........................................................................ 34
Chƣơng 2: TIÊU CHUẨN ECE VỀ HỆ THỐNG PHANH ......................................... 39

2.1. Phân loại ô tô theo trọng lƣợng ........................................................................... 39
2.2. Động lực học quá trình phanh của ô tô ............................................................ 39
2.3. Cơ sở lý thuyết về tiêu chuẩn ECE đối với ô tô không trang bị ABS ................. 42
2.4. Vấn đề nghiên cứu ............................................................................................... 45
Chƣơng 3: XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
PHANH DẪN ĐỘNG THỦY LỰC Ô TÔ ĐÁP ỨNG TIÊU CHUẨN ECE .............. 48
3.1. Kiểm nghiệm hệ thống phanh theo tiêu chí phân chia lực phanh trong tiêu chuẩn
ECE ........................................................................................................................... 48
3.1.1. Kiểm nghiệm cho xe du lịch 7 chỗ (Toyota innova) ..................................... 48
3.1.2. Kiểm nghiệm cho xe du lịch 4 chỗ (Honda civic) ........................................ 55
3.2. Xây dựng phƣơng pháp tính toán thiết kế hệ thống phanh thủy lực đáp ứng tiêu
chuẩn ECE về tiêu chí phân chia lực phanh ............................................................... 61
3.2.1. Phƣơng pháp tính toán cho xe du lịch 7 chỗ Toyota Innova ......................... 62
3.2.2. Phƣơng pháp tính toán cho xe du lịch 4 chỗ ................................................. 73
3.3. Nhận xét và đánh giá ........................................................................................... 85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 89

4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số hiệu

Tên hình vẽ, đồ thị

Trang

Hình 1.1

Cơ cấu phanh tang trống dẫn động thủy lực

14

Hình 1.2

Cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén.

15

Hình 1.3

Cơ cấu phanh đĩa

16

Hình 1.4

Sơ đồ khối hệ thống phanh thủy lực

19

Hình 1.5

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực

19

Hình 1.6

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng

20

Hình 1.7

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

21

Hình 1.8

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ

22

Hình 1.9

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

22

Hình 1.10

Cấu tạo xy lanh chính hai buồng

23

Hình 1.11

Hệ thống dẫn động phanh thủy lực

25

Hình 1.12

Bộ trợ lực chân không

26

Hình 1.13 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đƣờng phanh theo vận tốc bắt đầu

30

phanh và hệ sô bám φ
Hình 1.14

Giản đồ phanh

31

Hình 2.1

Đồ thị tiêu chuẩn ECE cho loại xe N1

42

5

Hình 2.2

Đồ thị tiêu chuẩn ECE cho loại xe M1

43

Hình 2.3

Đồ thị tiêu chuẩn ECE cho loại không phải M1 và N1

44

Hình 2.4

Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô khi phanh

45

Hình 3.1

Sơ đồ phân bố lực tác dụng của xe du lịch 7 chỗ

48

Hình 3.2

Đồ thị kiểm nghiệm về phân bố lực phanh theo tiêu chuẩn ECE
của xe du lịch 7 chỗ khi không trang bị bộ điều hòa lực phanh

Hình 3.3

Sơ đồ phân bố lực tác dụng của xe du lịch 4 chỗ

Hình 3.4

Đồ thị kiểm nghiệm về phân bố lực phanh theo tiêu chuẩn ECE
của xe du lịch 4 chỗ khi không trang bị bộ điều hòa lực phanh

54

55

61

Hình 3.5

Sơ đồ bố trí và đặc tính làm việc của bộ điều hòa lực phanh

62

Hình 3.6

Đồ thị đặc tính ( biểu diễn quan hệ p1 và p2 )

63

Hình 3.7

Đồ thị quan hệ giữa p1 và f

68

Hình 3.8

Đồ thị kiểm nghiệm về phân bố lực phanh theo tiêu chuẩn
ECE của xe du lịch 7 chỗ khi trang bị bộ điều hòa lực phanh

71

Hình 3.9

Đồ thị đặc tính ( biểu diễn quan hệ p1 và p2 )

73

Hình 3.10

Đồ thị quan hệ giữa p1 và f

79

Hình 3.11 Đồ thị kiểm nghiệm về phân bố lực phanh theo tiêu chuẩn ECE
của xe du lịch 4 chỗ khi trang bị bộ điều hòa lực phanh

6

83

Hình 3.12 Đồ thị kiểm nghiệm về phân bố lực phanh theo tiêu chuẩn ECE
của xe du lịch 7 chỗ và 4 chỗ khi không trang bị bộ điều hòa lực

84

phanh
Hình 3.13 Đồ thị kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn ECE của xe du lịch 7 chỗ
và 4 chỗ khi đƣợc trang bị bộ điều hòa lực phanh

7

85


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Số hiệu

Tên bảng biểu

Trang

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn kiểm tra hiệu quả phanh định kỳ trên đƣờng ở Việt Nam

35

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính

36

Bảng 3.1 Các số liệu tính toán xe du lịch 7 chỗ

49

Bảng 3.2 Giá trị lực phanh và mô men phanh tối ƣu

51

Bảng 3.3 Kết quả tính toán các thông số với hệ số lực phanh phân bố giữa
các cầu khi không có bộ điều hòa lực phanh của xe du lịch 7 chỗ

53

Bảng 3.4 Các số liệu tính toán xe du lịch 4 chỗ

55

Bảng 3.5 Giá trị lực phanh và mô men phanh tối ƣu

57

Bảng 3.6 Kết quả tính toán các thông số với hệ số lực phanh phân bố giữa

59

các cầu khi không có bộ điều hòa lực phanh của xe du lịch 4 chỗ
Bảng 3.7 Bảng mối quan hệ giữa thông số áp suất với hệ số bám

64

Bảng 3.8 Kết quả tính toán thông số với hệ số lực phanh phân bố giữa các

71

cầu khi trang bị bộ điều hòa lực phanh cho xe du lịch 7 chỗ
Bảng 3.9 Bảng mối quan hệ giữa thông số áp suất và hệ số bám

75

Bảng 3.10 Kết quả tính toán thông số với hệ số lực phanh phân bố giữa các

81

cầu khi trang bị bộ điều hòa lực phanh cho xe du lịch 7 chỗ

8


MỞ ĐẦU
l. Lý do chọn đề tài
Trong quá trình phanh của ô tô xảy ra hiện tƣợng phân bố lại trọng lƣợng trong
quá trình phanh. Tải trọng tại cầu trƣớc và cầu sau của xe phụ thuộc vào gia tốc phanh.
Khi gia tốc phanh lớn, tải trọng tác dụng lên cầu trƣớc tăng, tại cầu sau giảm làm giảm
hệ số sử dụng trọng lƣợng bám, các bánh xe tại cầu sau có xu hƣớng bị trƣợt lết, xe
mất ổn định.
Nhƣ vậy, để có đƣợc hiệu quả phanh cực đại cần thoả mãn điều kiện là lực
phanh tác dụng trên các cầu ô tô tỷ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên các cầu đó trong
khi phanh.
Trong quá trình tính toán thiết kế hệ thống phanh chính của ô tô cần đặt ra các
tiêu chuẩn, một trong những tiêu chuẩn đó có quy định N013, tiêu chuẩn E/ECE/324,

E/ECE/TRANS/505 áp dụng cho các ô tô không trang bị hệ thống chống hãm cứng
bánh xe ABS.
Qua những phân tích trên cho thấy đề tài "Nghiên cứu phƣơng pháp tính toán
thiết kế hệ thống phanh thủy lực đáp ứng theo tiêu chuẩn ECE" rất có ý nghĩa khoa
học và thực tiễn. Vì vậy tôi đã quyết định chọn đề tài này làm luận văn tốt nghiệp.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng quy trình tính toán thiết kế hệ thống phanh dẫn động thủy lực cho ô tô
đáp ứng phân bố đều lực phanh trên các cầu theo tiêu chuẩn ECE R13.
Sử dụng đồ thị các vùng giới hạn của các đƣờng cong hệ số sử dụng trọng lƣợng
bám để tính toán hệ thống phanh chính và kiểm tra tiêu chuẩn ECE.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tƣợng nghiên cứu
Tiêu chuẩn ECE R13 áp dụng cho ô tô sử dụng phanh thủy lực.
Phƣơng pháp tính toán thiết kế hệ thống phanh dẫn động thủy lực đáp ứng tiêu
chuẩn ECE R13.

9


Tính toán thiết kế hệ thống phanh chính cho một số ô tô cụ thể.
Xây dựng đồ thị các các đƣờng cong hệ số sử dụng trọng luọng bám tại cầu
trƣớc và cầu sau của các loại xe đó.
3.2 Phạm vi nghiên cứu
Hệ thống phanh dẫn động thủy lực cho ô tô sử dụng bộ điều hòa lực phanh để
phân bố lại lực phanh trên các cầu.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu kết cấu của hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
Phân tích sự phân bố lại trọng lƣợng lên các cầu trƣớc và cầu sau của ô tô trong
quá trình phanh.
Tìm hiểu quy định N013, tiêu chuẩn E/ECE/324, E/ECE/TRANS/505 áp dụng

cho các loại ô tô không trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS.
Xây dựng quy trình tính toán thiết kế cho hệ thống phanh ô tô dẫn động thủy lực
đáp ứng yêu cầu phân bố lực phanh trên các cầu theo tiêu chuẩn ECE.
Xác định đồ thị quan hệ giữa hệ số sử dụng trọng lƣợng bám cầu trƣớc và cầu
sau của ô tô trong trƣờng hợp không tải và đầy tải để kiểm tra tiêu chuẩn ECE.
Xác định sự cần thiết phải bố trí điều hòa lực phanh và tính toán các thông số
của nó nhằm đáp ứng tiêu chuẩn ECE.
Đƣa ra nhận xét sự ảnh hƣởng của các thông số kết cấu của ô tô (chiều cao trọng
tâm, chiều dài cơ sở và tải trọng của xe) đến việc tính toán các thông số của hệ thống
phanh chính nhằm đáp ứng tiêu chuẩn ECE.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
5.1. Phƣơng pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết
Hệ thống hóa, phân tích nhiệm vụ và kết cấu của hệ thống phanh dẫn động thủy
lực trên ô tô.
5.2 Phƣơng pháp mô hình hóa

10


Phân tích đặc tính vật lý của ô tô trong quá trình phanh, phân tích tham số vật lý
của hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
5.3 Phƣơng pháp phân loại và hệ thống
Phân loại hệ thống hóa nội dung theo từng nhiệm vụ đề của tài
5.4 Phƣơng pháp giải thuyết
Xây dựng bài toán tính toán thiết kế hệ thống phanh dẫn động thủy lực cho các
loại ô tô đáp ứng tiêu chuấn ECE.
5.5 Phƣơng pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động
Vận dụng bài toán kiểm nghiệm tính toán hệ thống phanh dẫn động thủy lực cho
một số ô tô cụ thể.
5.6 Phƣơng pháp chuyên gia

Góp ý của các chuyên gia, thầy cô giáo chuyên môn trong việc xây dựng giả
thuyết khoa học và tiếp cận giải quyết bài toán khoa học.
6. Cấu trúc luận văn
Mở đầu
Nội dung
- Chƣơng l: Tổng quan hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực và vấn đề
nghiên cứu.
- Chƣơng 2: Tiêu chuẩn ECE về hệ thống phanh.
- Chƣơng 3: Tính toán hệ thống phanh dẫn động thủy lực cho một số ô tô đáp
ứng tiêu chuẩn ECE.
Kết luận.

11


Chƣơng l: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC
VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại
1.1.1. Công dụng
- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó
hoặc dừng hẳn.
- Giữ xe lâu dài trên đƣờng, đặc biệt là trên đƣờng dốc.
- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn đƣợc kết
hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe.
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đƣờng phanh ngắn nhất
khi phanh đột ngột trong trƣờng hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong mọi trƣờng hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển

không lớn.
- Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ.
- Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn
trọng lƣợng bám khi phanh với bất kì cƣờng độ nào.
- Không có hiện tƣợng tự siết phanh khi ô tô chuyển động tịnh tiến hoặc quay
vòng.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trong
điều kiện sử dụng.
- Có khả năng phanh ô tô khi dừng trong thời gian dài.
- Giữ đƣợc tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh
trên bánh xe.

12


- Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dƣỡng và sữa chữa.
Ðể bảo đảm cho ô tô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, cho phép lái xe điều
chỉnh đƣợc tốc độ chuyến động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm thì trên ô tô
đƣợc trang bị hệ thống phanh. Hầu hết các ô tô hiện nay thƣờng bố trí hệ thống phanh
với cơ cấu phanh guốc và dẫn động phanh bằng thuỷ lực, khí nén hoặc phối hợp giữa
thuỷ lực và kh nén.
1.2. Phân loại hệ thống phanh
Hệ thống phanh đƣợc phân chia theo tính chất hình thành hệ thống phanh:
1.2.1. Theo đặc điểm điều khiển
- Phanh chính (phanh chân) dùng để giảm tốc độ khi xe đang chuyển động.
- Phanh phụ (phanh tay) dùng để đỗ xe khi ngƣời lái rời khỏi buồng lái và dùng
làm phanh dự phòng.
- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ) dùng để tiêu hao bớt
một phần động năng của ô tô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trên dốc dài,…).

1.2.2. Theo kết cấu của cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận thực hiện tiêu hao động năng của xe khi phanh và
đƣợc điều khiển từ các cơ cấu trên buồng lái. Cơ cấu phanh thƣờng dùng trên cơ sở tạo
ma sát giữa phần quay và phần cố định. Trên ô tô thƣờng sử dụng hai loại cơ cấu
phanh: tang trống và đĩa.
a) Cơ cấu phanh tang trống
Cơ cấu phanh tang trống đƣợc phân loại theo phƣơng pháp bố trí và điều khiển
các guốc phanh thành các dạng:

13


Hình 1.1. Cơ cấu phanh tang trống dẫn động thủy lực
- Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục: đƣợc sử dụng trên đẫn động
phanh thủy lực và khí nén. Đối với dẫn động thủy lực, cơ cấu phanh thƣờng đƣợc bố trí
trên cầu sau ô tô con và tải nhỏ, có xi lanh thủy lực điều khiển ép guốc phanh vào trống
phanh. Đối với dẫn động khí nén, cơ cấu phanh đƣợc bố trí trên cầu trƣớc ô tô tải vừa
và nặng, có xi lanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc phanh vào trống phanh.
- Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm: chỉ dùng với xi lanh thủy lực và
đƣợc bố trí ở cầu trƣớc của ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ. Kết cấu bố trí sao cho với
chuyển động tiến (theo chiều quay ω) cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi lùi trở
thành hai guốc nhả. Nhƣ vậy hiệu quả phanh khi tiến lớn, khi lùi nhỏ.
- Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi: cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác
động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trƣợt. Kết cấu của cơ cấu phanh dạng bơi
dùng cho ô tô tải với hệ thống dẫn động phanh thủy lực điều khiển khí nén.

14


- Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa: có khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mô men

phanh dƣới tác dụng của lực điều khiển. Do sự biến đổi nhanh mô men phanh khi gia tăng
lực điều khiển nên tính chất ổn định mô men kém, chỉ sử dụng kết cấu này khi cần thiết.
Đối với cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén:

Hình 1.2. Cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén.
- Cam Acsimet: biên dạng chế tạo đơn giản, bố trí cam quay và guốc phanh đối
xứng qua trục, dịch chuyển của các guốc phanh khi cam làm việc lớn, ảnh hƣởng tới
hiệu quả sinh ra mô men phanh của cơ cấu phanh khác nhau nhiều.
- Cam Cycloit: cho phép dịch chuyển của các guốc phanh khi cam làm việc nhỏ
hơn nên đƣợc dùng phổ biến.
* Ƣu điểm:
+ Mô men phanh lớn do diện tích tiếp xúc giữa má phanh, trống phanh lớn.
+ Cơ cấu phanh đƣợc che kín trong quá trình làm việc.
+ Má phanh lâu mòn hơn.
+ Giá thành rẻ.
* Nhƣợc điểm:
+ Thoát nhiệt kém.
+ Trọng lƣợng lớn.
+ Kém ổn định hơn, khi tiến và lùi hiệu quả phanh không đều.
b) Cơ cấu phanh đĩa

15


Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa đƣợc chia thành loại có giá đỡ xi lanh cố định và loại
có giá đỡ xi lanh di động.

Hình 1.3. Cơ cấu phanh đĩa
Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa gồm:
- Đĩa phanh đƣợc lắp và quay cùng với moay ơ của bánh xe,

- Giá đỡ xi lanh đồng thời là xi lanh điều khiển, trên đó bố trí các đƣờng dẫn dầu
áp suất cao, bên trong xi lanh có các piston.
- Hai má phanh phẳng đặt ở hai bên đĩa phanh và đƣợc tiếp nhận lực điều khiển
bởi các piston trong xi lanh bánh xe.
* Ưu điểm:
- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mô men phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi,
điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao.
- Thoát nhiệt tốt, khối lƣợng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn.
- Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát.
- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh nhỏ nên tác động nhanh hơn, hành trình
bàn đạp ngắn và dễ bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh – đĩa phanh.
* Nhược điểm:
- Giá thành cao.

16


- Áp suất tác dụng lên má phanh lớn nên yêu cầu vật liệu tốt hơn.
- Khi phanh sinh ra các lực phụ tác dụng lên ổ bi bánh xe.
- Kết cấu hở, dễ dính bụi, bùn đất nên các tấm ma sát của loại phanh này mòn
nhanh hơn phanh guốc, ít dùng trên xe tải.
1.2.3. Theo dẫn động phanh
a) Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí
Dẫn động cơ khí có ƣu điểm là độ tin cậy cao, nhƣng lực tác dụng bàn đạp lớn.
Loại này chỉ đƣợc dùng trong phanh tay.
b) Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực
Dẫn động phanh thủy lực có ƣu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do
dầu không bị nén). Nhƣợc điểm của nó là tỉ số truyền của dẫn động không lớn nên
không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Vì vậy hệ thống dẫn động phanh thủy
lực thƣờng đƣợc dùng trên ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ.

c) Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén
Dẫn động phanh khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển
cung cấp khí nén tới các bầu phanh bánh xe, tại bầu phanh áp suất khí nén tạo lực tác
dụng lên guốc phanh, thực hiện phanh ô tô. Do đó có ƣu điểm lực điều khiển trên bàn
đạp nhỏ, áp suất trên đƣờng ống không cao và cho phép dẫn động dài tới các cơ cấu
phanh cần thiết, nhƣng nhƣợc điểm là độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn), các
kết cấu có kích thƣớc lớn, vì thế thích hợp với các ô tô tải vừa và lớn.
d) Hệ thống phanh dẫn động liên hợp thủy lực - khí nén
Hệ thống tận dụng ƣu điểm của cả hai loại dẫn động phanh thủy lực và khí nén
sử dụng trên các ô tô tải, ô tô buýt trung bình và lớn.
e) Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực
Hệ thống dẫn động điều khiển đòi hỏi làm việc thƣờng xuyên để điều khiển tốc
độ và dừng ô tô, các bộ truyền thủy tĩnh không cho phép có tỷ số truyền dẫn động lớn,
do vậy cần thiết giảm nhẹ lực bàn đạp phanh. Bộ trợ lực phanh sử dụng trong hệ thống

17


phanh thủy lực với các nguồn năng lƣợng trợ lực khác nhau nhƣ: chân không, khí nén,
thủy lực, điện… Trên ô tô con và ô tô tải nhẹ phổ biến dùng trợ lực chân không cho hệ
thống dẫn động phanh thủy lực.
1.2.4. Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh
Hệ thống phanh đƣợc hoàn thiện theo hƣớng nâng cao chất lƣợng điều khiển ô
tô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:
- Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh).
- Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS).
Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh: hạn chế
trƣợt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiện khả năng cơ động, ổn định của ô
tô khi không điều khiển phanh.
1.3. Cấu tạo chung hệ thống phanh dẫn động thủy lực

Hệ thống phanh là một tập hợp các cơ cấu đƣợc liên kết với nhau để thực hiện
quá trình phanh xe. Hiện nay, trên các ô tô hiện đại tồn tại bốn hệ thống phanh khác
nhau về chức năng, có kết cấu phức tạp và thƣờng dùng chung các phần từ nhƣ: nguồn
năng lƣợng, van phanh, cơ cấu phanh... Bốn hệ thống phanh đó là:
+ Hệ thống phanh công tác (còn gọi là hệ thống phanh chính) dùng để điều
chỉnh tốc độ chuyển động của ô tô trong điều kiện chuyển động bất kỳ.
+ Hệ thống phanh dừng dùng để giữ cố định xe trên đƣờng khi dừng xe trong
thời gian tuỳ ý.
+ Hệ thống phanh dự trữ dùng để dừng xe trong trƣờng hợp hƣ hỏng hệ thống
phanh công tác.
+ Hệ thống phanh phụ dùng để giữ tốc độ chuyển động của ô tô không đổi trong
thời gian dài hoặc để điều chỉnh tốc độ của ô tô ở giới hạn nào đấy khác không.
Ngoài ra, các xe đời mới còn có thể có hệ thống phanh tƣ động.
Trên hình 1.1 là sơ đồ khối của hệ thống phanh thủy lực

18


Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống phanh thủy lực
Hệ thống phanh sử dụng phƣơng pháp truyền năng lƣợng thủy tĩnh với áp suất
lớn nhất trong khoảng (60÷120) bar. Áp suất đƣợc hình thành khi ngƣời lái đạp bàn
đạp phanh, thực hiện tạo áp suất trong xilanh phanh chính. Chất lỏng (dầu phanh) đƣợc
dẫn theo các đƣờng ống tới các xilanh bánh xe (nằm trong cơ cấu phanh). Với áp suất
dầu, các pít-tông trong xilanh thực hiện tạo lực ép má phanh vào tang trống (hoặc đĩa
phanh), thực hiện sự phanh tại các cơ cấu phanh bánh xe. Sơ đồ cấu tạo phanh thủy lực
điển hình đƣợc thể hiện nhƣ trên hình 1.5.

1.Bànđạp; 2.Xi lanh phanh chính; 3.Đường dẫn dầu;
4.Xi lanh phanh bánh xe ; 5.Má phanh
Hình 1.5. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực

Cấu tạo chung của hệ thống phanh thủy lực gồm có: Xilanh phanh chính, xilanh
phanh bánh xe, đƣờng dẫn dầu, má phanh.
Dẫn động phanh thủy lực có ƣu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do
dầu không bị nén). Nhƣợc điểm của nó là: tỉ số truyền của dẫn động không lớn, nên

19


không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Vì vậy, hệ thống dẫn động phanh
thủy lực thƣờng đƣợc sử dụng trên ô tô con hoặc ô tô tải.
1.4. Dẫn động thủy lực một dòng
Hệ thống phanh sử dụng hƣơng pháp truyền năng lƣợng thủy tĩnh vói áp suất
lớn nhất trong khoảng 60 bar đến 120 bar. Áp suất đƣợc hình thành khi ngƣời lái đạp
bàn đạp phanh 5, thực hiện tạo áp suất trong xy lanh chính 4. Chất lỏng (dầu phanh)
đƣợc dẫn theo các đƣờng ống tới các xy lanh bánh xe 6. Với áp suất dầu, các pit tông
trong xy lanh thực hiện tạo lực ép má phanh vào tang trống (hoặc phanh đĩa), thực hiện
sự phanh tại các cơ cấu phanh bánh xe.

1.Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xilanh bánh trước; 4. Xilanh chính;
5. Bàn đạp; 6. Xilanh bánh sau; 7. Má phanh sau.
Hình 1.6. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng
Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính chỉ có một đƣờng
duy nhất dẫn đến tất cả các xilanh công tác của các bánh xe. Dẫn động một dòng có kết
cấu đơn giản nhƣng độ an toàn không cao và tỉ số truyền của dẫn động không lớn. Vì
một lý do nào đó bất kỳ một đƣờng ống dẫn dầu tới các xilanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu

20


trong hệ thống phanh cũng bị mất áp suất và tất cả các bánh xe đều bị mất phanh. Vì

vậy, hệ thống dẫn động phanh thủy lực thƣờng đƣợc sử dụng trên ô tô con hoặc xe tải nhỏ.
1.5. Dẫn động thủy lực 2 dòng
1.5.1. Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt không có trợ lực

1. Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xilanh bánh trước; 4. Xilanh chính;
5. Bàn đạp; 6. Xilanh bánh sau; 7. Má phanh.
Hình 1.7. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng
Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xilanh có hai đƣờng dầu độc lập
dẫn tới các bánh xe ô tô. Để có hai đầu ra độc lập ngƣời ta có thể sử dụng một xilanh
chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xilanh chính kép (loại tăng đem)
1.5.2. Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không
Ưu điểm: Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh đƣợc ở cầu
xe của dòng còn lại.
Nhược điểm: Nếu nhƣ hỏng đƣờng dẫn động cầu trƣớc thì có thể xảy ra hiện
tƣợng quay ngang xe khi phanh. Nếu hỏng đƣờng dầu dẫn động cầu sau thì có thể mất
tính ổn định khi phanh gấp.

21


1.Bánh xe; 2.Đĩa phanh ; 3.Xilanh bánh trước; 4. Xilanh chính;
5. Bàn đạp; 6. Xilanh bánh sau ; 7. Má phanh sau; 8. Trợ lực phanh
Hình 1.8. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ lực
1.5.3. Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không

1.Bánh xe ;2.Đĩa phanh ;3.Xilanh bánh trước; 4. Xilanh chính ;
5. Bàn đạp;6. Xilanh bánh sau; 7. Má phanh sau; 8. Trợ lực phanh
Hình 1.9. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

22

Ưu điểm: Khi bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng thì ô tô vẫn đƣợc phanh ở một
bánh trƣớc và một bánh sau ở phía so le. Chất lƣợng phanh vẫn đƣợc đảm bảo tốt cả
khi trên đƣờng có hệ số bám dọc ở hai vết bánh xe khác nhau nhiều.
Nhược điểm: Khi một dòng bị hƣ hỏng thì có thể làm quay ngang xe hoặc mất
ổn định hƣớng khi phanh xe.
1.6. Cấu tạo của một số bộ phận chính
1.6.1. Cấu tạo xilanh chính loại tăng đem hai buồng
a) Cấu tạo

1. Công tắc điện, 2. Phao mức dầu, 3. Lỗ bù dầu, 4. Pit tông sơ cấp, 5. Phớt che bụi,
6,10,17. Phớt kín, 7. Phớt hồi dầu, 8. Lò xo, 9. Pit tông giữa, 11. Pit tông thứ cấp, 12.
Chốt chặn, 14. Van bù dầu, 15. Thân xy lanh, 16. Lò xo, 18. Bình dầu 2 ngăn.
Hình 1.10. Cấu tạo xy lanh chính hai buồng
Xy lanh chính hai buồng sử dụng trên hầu hết các hệ thống phanh thủy lực hiện
nay, cấu tạo của xy lanh chính hai buồng đƣợc thể hiện trên hình 1.10.
Trong xy lanh chính hai buồng bố trí hai pit tông: pit tông sơ cấp 4, pit tông thứ
cấp 11. Pít tông 4 ngăn cách với pit tông 11 bởi lò xo 8, pit tông 11 ngăn cách với thân
xy lanh bởi lò xo 16. Các vùng ngăn cách này đƣợc bố trí các phớt bao kín dầu 7, 10,
17 và tạo nên các khoang làm việc (I, II) có thể tích thay đổi. Mỗi khoang đều bố trí

23


các lỗ cấp dầu và van bù dầu 3, 14. Bình dầu 18 đặt trên thân xy lanh chính 15 cấp dầu
tới khoang làm việc của hai pit tông phanh. Pit tông sơ cấp 4 đƣợc chặn bởi vòng chặn
12 trên thân xy lanh 15. Ở cuối các khoang làm việc bố trí các lỗ cấp dầu tới các xy
lanh bánh xe.
b) Nguyên lý làm việc

- Ở trạng thái ban đầu, hai pit tông đều nằm ở vị trí tận cùng bên phải, các lỗ bù
dầu và nạp dầu của hai pit tông đều thông với các khoang trƣớc và sau của mỗi pit tông.
- Khi đạp phanh, trƣớc hết pit tông 4 dịch chuyển sang trái, che lỗ bù dầu 3, áp
suất dầu ở khoang I tăng dần và cùng lò xo 8 đẩy pit tông 11 dịch chuyển. Khi pit tông
11 đóng van bù dầu 14, khoang II đƣợc làm kín, áp suất trong khoang II tăng. Từ hai
cửa của xy lanh chính, dầu đƣợc dẫn tới các xy lanh bánh xe. Các pit tông của xy lanh
bánh xe đẩy các guốc phanh áp sát vào tang trống phanh, áp suất dầu trong hệ thống
phanh bắt đầu tăng cao, tạo ra lực phanh ở các guốc phanh.
- Khi nhả bàn đạp phanh, dƣới tác dụng của các lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh, bàn
đạp phanh và các lò xo hồi vị pit tông 8, 16 trong xy lanh chính, các pit tông 4, 11
đƣợc trở về vị trí ban đầu. Dầu từ xy lanh bánh xe đƣợc hồi về các khoang của xy lanh
chính, kết thúc quá trình phanh.
- Nếu hở một dòng, hệ thống phanh vẫn còn khả năng phanh ở dòng còn lại.
- Khi dòng dầu nối với khoang I bị mất áp suất, pit tông 4 dịch chuyển dƣới tác
dụng của lực bàn đạp phanh cho đến khi tỳ vào pit tông 11, tiếp tục đẩy pit tông 11
dịch chuyển. Dầu ở khoang II vẫn tiếp tục tăng áp suất và dẫn đến các xy lanh bánh xe
của dòng này để thực hiện phanh. Ngƣợc lại, nếu dòng dầu nối với khoang II bị mất áp
suất, pit tông 11 đƣợc pit tông 4 và lò xo 8 đẩy chạy tự do sang trái. Đuôi pít tông 11 bị
chặn bởi thân xy lanh 15 tạo nên điểm tựa cố định, pit tông 4 tiếp tục dịch chuyển và
nén dầu ở khoang I cấp cho các xy lanh bánh xe.
Nhƣ vậy phanh vẫn đƣợc thực hiện ở các bánh xe trên dòng không sự cố, tuy
nhiên hiệu quả phanh sẽ giảm.

24


1.6.2. Cấu tạo bộ trợ lực phanh
Hệ thống dẫn động phanh điều khiển phanh đòi hỏi làm việc thƣờng xuyên để
điều khiển tốc độ và dừng ô tô, các bộ truyền thủy tĩnh không cho phép có tỉ số truyền
dẫn động lớn, do vậy cần thiết giảm nhẹ lực bàn đạp phanh. Bộ trợ lực phanh sử dụng

trong hệ thống phanh thủy lực với các nguồn năng lƣợng trợ lực khác nhau: chân
không, khí nén, thủy lực, điện,…Trên ô tô con và ô tô tải nhẹ phổ biến sử dụng trợ lực
chân không cho hệ thống thủy lực.

1 Bàn đạp phanh, 2 bộ trợ lực, 3 Xy lanh chính, 4 Đĩa phanh,
5,9 Xy lanh chính, 6 Má phanh, 7 Tang trống, 8 Guốc phanh.
Hình 1.11. Hệ thống dẫn động phanh thủy lực
 Nguyên lý làm việc
Trạng thái không đạp phanh: van nối 17 đƣợc nối với cần điều khiển van và bị
kéo sang phải do lò xo hồi van khí 13, van điều khiển 16 bị đẩy sang trái bởi van điều
khiển 15 do đó van khí 17 sẽ tiếp xúc với van điều khiển 16 vì vậy khí từ bên ngoài
qua lọc khí và bị chặn lại không vào đƣợc buồng thay đổi áp suất D. Lúc này van chân
không bị tách ra khỏi van điều khiển 16 làm thông các cửa thông khí giữa buồng thay
đổi áp suất D với buồng áp suất không đổi A, do đó không có sự chênh lệch áp suất
giữa buồng A và D. Vì vậy piston trợ lực đẩy sang phải bởi lò xo màng.
Trạng thái đạp phanh: khi đạp phanh cần điều khiển van đẩy van khí 17 dịch
chuyển sang trái, van điều khiển 16 bị ép vào van khí bởi lò xo van điều khiển 15 và ép

25