CHƯƠNG 9 HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ

Chương IX : HỆ THỐNG PHANH
9.1. CHỨC NĂNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI
Phanh là hệ thống an toàn chủ động hết sức quan trọng nên luôn được
các nhà thiết kế ôtô quan tâm, không ngừng nghiên cứu hoàn thiện và nâng
cao hiệu quả.
Khởi đầu, hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực (phanh dầu) sử dụng trên
các xe ôtô con chỉ là loại đơn giản, trong đó lực phanh các bánh xe tỷ lệ
thuận với lực tác động lên bàn đạp phanh. Hệ thống phanh này đến nay gần
như không còn được sử dụng vì hiệu quả kém, không bảo đảm đủ lực phanh.
Để tăng lực phanh, người ta sử dụng các cơ cấu trợ lực. Phổ biến với
các xe con là loại trợ lực bằng chân không, sử dụng độ chênh lệch giữa áp
suất khí quyển và độ chân không trong đường nạp của động cơ để tạo ra lực
bổ trợ phanh. Trợ lực chân không có thể tác động trực tiếp lên piston của xilanh phanh chính hoặc tác động gián tiếp (có thêm một xi-lanh phụ trợ để
tăng áp suất dầu phanh). Tuy vậy, các dạng trợ lực chân không cũng chỉ tăng
áp suất dầu phanh lên được khoảng gấp 2 lần. Phanh dầu còn có thể được trợ
lực bằng khí nén giúp đạt được áp suất dầu phanh khá cao, nhưng do cấu tạo
phức tạp, nên chủ yếu áp dụng cho các xe tải.
Còn để tránh hiện tượng bó cứng các bánh xe khi phanh, dẫn đến rê xe
và mất điều khiển, ở một số xe người ta sử dụng cơ cấu điều chỉnh lực
phanh, nhằm thay đổi lực phanh ở các bánh xe tỷ lệ với lực bám của các
bánh xe đó. Cơ cấu điều chỉnh này được liên kết bằng cơ khí với thân xe và
cầu sau. Tuỳ thuộc vào vị trí tương đối của thân xe với cầu xe (tương ứng là
trọng lượng xe tác động lên cầu sau), cơ cấu sẽ làm thay đổi áp lực của dầu
phanh trong các xi-lanh phanh bánh xe sau. Khi trọng lượng đè lên cầu sau
nhỏ thì lực phanh các bánh sau sẽ nhỏ và ngược lại.
Việc ứng dụng các thiết bị điện tử trong các bộ phận, hệ thống của
xe ôtô nói chung và hệ thống phanh nói riêng, thể hiện ở sự kết hợp những
thành phần cơ học, điện và điện tử để thực hiện các chức năng cơ học theo
sự điều khiển của các modul (hoặc bộ vi xử lý) điện tử. Đối với hệ thống
phanh, ứng dụng thiết bị cơ - điện tử đầu tiên có thể kể đến là hệ thống
81

chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking System) xuất hiện năm 1978,
ban đầu là trên các xe thể thao đắt tiền, còn ngày nay đã trở thành không thể
thiếu ở một số mác xe trung và cao cấp. ABS là thiết bị hỗ trợ cho hệ thống
phanh, ngăn chặn hiện tượng trượt của các bánh xe khi phanh gấp mà không
phụ thuộc vào xử trí của người lái, nhưng đồng thời vẫn bảo đảm lực phanh
đạt giá trị cực đại ứng với khả năng bám của bánh xe với mặt đường.
Bước tiếp theo là sự ra đời của hệ thống phân phối lực phanh điện tử
EBD (Electronic Brakeforce Distribution). Hệ thống hỗ trợ phanh gấp BAS
(Brake Assist System) có tác dụng tăng tức thì lực phanh đến mức tối đa
trong thời gian ngắn nhất khi phanh khẩn cấp, xuất hiện cũng nhằm mục
đích tăng cường hiệu quả cho hệ thống phanh. Bên cạnh đó, một số hệ thống
khác như: ổn định điện tử ESP (Electronic Stability Program), chống trượt
ETS (Electronic Traction System),... đều có tác dụng gián tiếp nâng cao hiệu
quả phanh bằng các biện pháp như tăng thêm các xung lực phanh đến các
bánh xe khi cần thiết (ESP), hoặc phân phối lại lực kéo giữa các bánh xe khi
xuất hiện trượt lúc phanh (ETS).
9.1.1. Chức năng của hệ thống phanh
Hệ thống phanh có nhiệm vụ làm giảm tốc độ của ôtô hoặc làm dừng
hẳn sự chuyển động của ôtô.
Hệ thống phanh còn đảm
bảo giữ cố định xe trong
thời gian dừng. Đối với ôtô
hệ thống phanh là một trong
những hệ thống quan trọng
nhất vì nó đảm bảo cho ôtô
chuyển động an toàn ở chế
độ cao, cho phép người lái
có thể điều chỉnh được tốc

độ chuyển động hoặc dừng
xe trong tình huống nguy hiểm.
Hình 9.1. Hệ thống phanh
9.1.2. Phân loại hệ thống phanh
82


- Phân loại theo tính chất điều khiển chia ra phanh chân và phanh tay.
-Phân loại theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra: phanh ở bánh xe và phanh
ở trục chuyển động.
- Phân loại theo kết cấu của cơ cấu phanh: phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa
- Phân loại theo phương thức dẫn động có: Dẫn động phanh bằng cơ khí,
chất lỏng, khí nén hoặc liên hợp.
9.1.3. Yêu cầu của hệ thống phanh .
- Phải nhanh chóng dừng xe trong bất khì tình huống nào, khi phanh đột
ngột xe phải được dừng sau quãng đường phanh ngắn nhất, tức là có gia tốc
phanh cực đại.
- Hiệu quả phanh cao kèm theo sự phanh êm dịu để đảm bảo phanh
chuyển động với gia tốc chậm dần đều giữ ổn định chuyển động của xe.
- Lực điều khiển không quá lớn, điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng cả bằng
chân và tay.
- Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi
giữa các lần phanh.
- Đảm bảo tránh hiện tượng trượt lết của bánh xe trên đường, phanh chân
và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng đến nhau.
- 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, phải dễ
dàng điều chỉnh thay thế

chi tiết hư hỏng.
9.2. Cơ cấu phanh guốc
92.1. Cơ cấu phanh dầu
a. Cấu tạo
Cơ cấu phanh dầu
gồm có trống phanh quay
cùng với các bánh xe, các
Hình 9.2. Cấu tạo cơ cấu phanh dầu
83


guốc phanh lắp với phần không quay là mâm phanh, trên guốc có lắp các má
phanh, một đầu của guốc phanh quay quanh chốt tựa, đầu còn lại tỳ vào
piston của xilanh. Áp suất chất dầu trong xilanh tác dụng lên các piston và
đẩy các guốc phanh ép vào tang trống thực hiện quá trình phanh. Khe hở
giữa các guốc phanh được điều chỉnh thường xuyên trong quá trình sử dụng.
b. Các loại cơ cấu phanh
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng trục
Nguyên lý hoạt động: Cơ
cấu phanh đặt trên giá đỡ là
mâm phanh. Mâm phanh được
bắt cố định trên mặt bích của
dầm cầu. Các guốc phanh được
đặt trên các trục lệch tâm, dưới
tác dụng của lò xo hồi vị, các
má phanh luôn ép chặt hai
piston của xy lanh phanh làm
việc gần nhau. Các má phanh
luôn tỳ sát vào cam lệch tâm.
Cam lệch tâm cùng với trục lệch

tâm có tác dụng điều chỉnh khe
Hình 9.3. Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh
hở giữa má phanh và trống phanh.
guốc đối xứng trục
Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các tấm ma sát. Giữa các piston của xy
lanh có lò xo để ép các piston luôn tỳ sát vào các guốc phanh.
Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các má phanh, để cho các má
phanh mòn đều nhau thì guốc phanh phía trước có má phanh dài hơn.
Khi tác dụng vào bàn đạp chất lỏng với áp suất cao truyền đến xy lanh
tạo nên áp lực ép trên piston đẩy các guốc phanh, các má phanh được ép vào
trống phanh tạo nên sự phanh. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị trên cơ
cấu phanh và lò xo giữa các piston sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban
đầu. Quá trình phanh kết thúc.

84


Trong quá trình sử dụng phanh, các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe
hở giữa má phanh và trống phanh sẽ tăng lên. Muốn cơ cấu phanh hoạt động
hiệu quả, phải điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh bằng cách
xoay cam lệch tâm và xoay chốt lệch tâm.
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng tâm
+ Đặc điểm
Mỗi guốc phanh
quay quanh một chốt
lệch tâm, bố trí đối
xứng với đường trục
của cơ cấu phanh.
+ Nguyên lý hoạt động
Khi đạp bàn đạp

phanh, dầu được dẫn
động từ xy lanh tổng
qua các đường dẫn đi
tới các xy lanh bánh xe.
Hình 9.4. Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh
Dưới tác dụng của áp
guốc đối xứng tâm
suất dầu, hai piston dịch chuyển đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh
do đó quá trình phanh được thực hiện. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị
trên cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở về vị trí ban đầu. Khe hở giữa
má phanh và trống phanh xuất hiện nên kết thúc quá trình phanh. Điều chỉnh
khe hở giữa trống phanh và má phanh được thực hiện bằng cách xoay cam
lệch tâm.
+ Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm: Do bố trí xy lanh làm việc và chốt lệch tâm đối xứng nên hiệu
quả phanh của hai má phanh sẽ bằng nhau khi trống phanh quay bất kì chiều
nào. Khi trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ, thì hiệu quả phanh tốt.
Nhưng khi trống phanh quay theo chiều kim đồng hồ thì hiệu quả phanh

85


thấp hơn khoảng 2 lần. Cơ cấu phanh loại này có hiệu quả phanh cao hơn do
cả hai guốc phanh đều là guốc xiết khi xe tiến.
- Nhược điểm này không quan trọng lắm với những ôtô có tải trọng nhỏ.
Khi ôtô lùi thì tốc độ thấp do đó mômen phanh đòi hỏi nhỏ, phức tạp hơn do
phải bố trí thêm đường ống dẫn động thủy lực vào cụm xilanh công tác và
mòn không đều do giữa hai đầu má phanh.
* Cơ cấu phanh guốc dạng bơi
Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Đặc điểm của loại cơ cấu

phanh này là guốc phanh có 2 bậc tự do và không có điểm tựa cố định. Cơ
cấu phanh dạng bơi hai xy lanh làm việc đều tác dụng lên đầu trên và đầu
dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh sẽ dịch chuyển theo chiều
ngang và ép sát vào trống phanh. Nhờ sự áp sát giữa trống phanh và má
phanh cho nên khi ép sát vào trống phanh thì má phanh bị cuốn theo chiều
quay của trống phanh. Mỗi má
phanh lúc đó sẽ tác dụng vào
piston và đẩy ống xy lanh làm
việc tỳ sát vào điểm tựa cố định,
lúc đó hiệu quả phanh sẽ tốt hơn
và lực tác dụng lên bàn đạp giảm
đi nhiều.
Hiệu quả phanh khi ôtô
tiến hoặc lùi là bằng nhau nhưng
sự kết hợp của cơ cấu phanh là
rất
phức
tạp.
Hình 9.5. Sơ đồ cấu tạo cơ cấu
Qua phân tích một số kết cấu
phanh guốc loại bơi
phanh guốc, chúng ta thấy tùy theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ
được hiệu quả phanh khác nhau, mặc dù kích thước guốc phanh như nhau.
Hiện nay xu hướng sử dụng phanh guốc loại bình thường với các điểm tựa ở
một phía. Nếu cần thiết thì làm thêm bộ phận cường hóa ở truyền động
phanh.
86


* Cơ cấu phanh tự cường hoá

Cơ cấu phanh tự cường hoá có hai guốc tựa trên hai xilanh công tác,
khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên
guốc phanh thứ hai làm tăng hiệu quả phanh vì lực ép từ dầu có áp suất đẩy
cả hai đầu ép sát vào tang
trống. Tuy nhiên do sử
dụng hai xilanh công tác
và piston có khả năng tự
dịch chuyển lên piston
này có khả năng ảnh
hưởng đến piston bên
kia. Kết cấu phanh dễ
gây lên dao động mômen
phanh ảnh hưởng xấu
đến chất lượng ổn định
chuyển động.
Hình 9.6. Các dạng bố trí phanh tang trống
c.Các chi tiết của cơ cấu
Trống phanh: Là chi tiết quay và chịu lực ép của guốc phanh từ trong
ra vì vậy trống phanh cần có độ bền cao, ít bị biến dạng, cân bằng tốt và dễ
truyền nhiệt. Bề mặt làm việc có độ bóng
cao, bề mặt lắp ghép với moay ơ có độ chính
xác để định vị và đồng tâm. Hầu hết trống
phanh chế tạo bằng gang xám có độ cứng
cao và khả năng chống mài mòn tốt. Tuy
nhiên gang có nhược điểm là khá nặng, dễ
nứt vỡ.
Do vậy phần vành và bề mặt ma sát
bằng gang, phần ở giữa bằng thép dập
Hình 9.7. C ấu tạo tang trống
Guốc phanh: hầu hết guốc phanh được chế tạo từ thép dập hoặc bằng

nhôm, guốc phanh có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau theo độ cong và
chiều rộng. Ngoài ra guốc phanh còn có hình dạng gân và cách bố trí các lỗ
87


khác nhau. Các kiểu đa dạng của guốc phanh được nhận dạng bằng các số
hiệu theo một tiêu chuẩn chung.

Hình 9.8. Cấu tạo
Guốc phanh

Má phanh: má phanh được gắn vào guốc phanh bằng cách dán
hoặc tán rivê, đối với các xe tải nặng thì má phanh và guốc phanh có thể liên
kết bằng bulông.

Hình 9.9. C ấu tạo má
phanh
Má phanh dán được gắn chặt vào guốc phanh bằng keo bền nhiệt, trên
các xe tải lớn má phanh được khoan sẵn lỗ và gắn bulong điều này cho phép
thay thế má phanh dễ dàng và thuận tiện.
Má phanh tán rive được gắn chặt nhờ các rive làm bằng đồng thau hoặc
bằng nhôm. Chúng xuyên qua lỗ khoan và được làm loe trên má phanh. Khi
má phanh tán rive bị mòn rive có thể tiếp xúc với bề mặt tang trống gây trầy
xước.
9.2.2. Cơ cấu phanh hơi kiểu tang trống
a. Kết cấu
Hệ thống phanh với cơ cấu phanh hơi gồm các bộ phận hãm bánh xe
và cơ cấu dẫn động bằng hơi.

88

Hình 9.10. Cơ cấu phanh bánh xe kiểu
tang trống
Gồm guốc phanh bằng gang, đầu trên nhờ tác dụng của lò xo kéo tỳ sát
vào quả đào hãm, đầu dưới lắp ở chốt lệch tâm. Mỗi guốc phanh các tán hai
má phanh. Quả đào liền với trục đầu ngoài của trục lắp cần hãm, trong cần
hãm có lắp bánh răng vớt. Cần hãm nối với màng mỏng qua cần đẩy và áp
chặt giữa vỏ bầu phanh và bầu phanh.

Hình 9.11. Các dạng trống phanh
+ Trống phanh: Là chi tiết quay chịu lực áp của các guốc phanh từ trong ra
bởi vậy tang trống phải có.
- Độ bền cao và ít biến dạng, cân bằng tốt dễ truyền nhiệt.
- Bề mặt làm việc của trống phanh là mặt phía trong có độ cứng cao, bề mặt
lắp ghộp với moay ơ có độ chính xác cao để định vị và đồng tâm mặt đầu
trống phanh cho lọt vào vừa tạo đường gấp khúc tránh bụi, nước rơi trực tiếp

89


vào bề mặt ma sát, vừa che kín gờ má phanh. Vật liệu chế tạo thường làm
bằng gang để tăng độ dẫn nhiệt và đảm bảo hệ số ma sát với má phanh.
+ Guốc phanh:
- Bao gồm xương và má phanh. Xương được chế tạo bằng đúc.Tiết diện
các dạng chữ T.
- Xương và má phanh liên kết với nhau nhờ đinh tán hoặc keo dán, chiều
dầy của má phanh ban đầu từ 5 - 8 mm.
- Má phanh được chế tạo từ atbet hoặc atbet đồng, hệ số ma sát ổn định
từ 0,3 -0,5. Đinh tán thường làm bằng hợp kim nhôm hoặc đồng.

b. Nguyên lý hoạt động
Khi đạp bàn đạp phanh không khí nén từ bình chứa tới tổng van phanh
và được đưa tới bầu phanh của bánh xe. Tại đây áp suất cao áp màng của
bầu phanh thắng được sức căng lò xo và tác động vào cần đẩy, cần hãm làm
cho bánh răng vớt quay, quả đào cũng quay theo và tác động vào guốc
phanh, làm cho guốc phanh áp vào trống phanh. Quá trình hãm phanh diễn
ra.
Khi nhả bàn đạp phanh tổng van phanh ngắt đường khí nén tới bầu
phanh và mở thông với khí quyển. Lúc này áp suất trong bầu phanh giảm
không thắng được sức căng lò xo, lò xo đẩy màng và cần đẩy bánh răng về
vị trí ban đầu. Quả đào thôi tác động vào guốc phanh, dưới tác dụng của lò
xo buộc guốc phanh tách khỏi trống phanh. Quá trình phanh kết thúc.

9.3. Cơ cấu phanh đĩa
Phanh đĩa thường được sử
dụng phổ biến trên các xe có vận
tốc cao và hay gặp ở cầu
trước.Phanh đĩa ngày nay được sử
dụng rộng dãi cho cả cầu trước và
cầu sau .
9.3.1. Đặc điểm của cơ cấu
phanh đĩa
Hình 9.12. Cấu tạo phanh đĩa
90


- Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn, tổng khối lượng các chi tiết
không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và bám đường của xe.
- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường dễ dàng.
- Dễ dàng trong sủa chữa và thay thế tấm ma sát.

- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát thay
đổi, điều này gúp cho các bánh xe làm việc ổn định nhất là ở tốc độ cao.
- Dễ dàng bố trí cơ cấu tự điều chỉnh khe hở má phanh.
9.3.2. Nguyên lý hoạt động chung
Phanh đĩa đẩy piston bằng áp suất thuỷ lực truyền qua đường dẫn dầu
phanh từ xilanh chính làm cho các má phanh đĩa kẹp cả hai bên rôto phanh
đĩa làm cho bãnh xe dừng lại. Trong quá trình phanh do má phanh và rôto
phanh ma sát phát sinh nhiệt nhưng do rôto phanh và than phanh để hở lên
nhiệt dễ dàng triệt tiêu.
9.3.3. Phân loại càng phanh đĩa
a. Loại càng phanh cố định: gồm hai xilanh
công tác đặt hai bên, số xilanh có thể là bốn đặt đối
xứng nhau hoặc ba xilanh trong đó hai xilanh bé một
bên và một xilanh lớn một bên.

Hình 9.13 . Càng phanh cố định
b. Loại càng phanh di động: sử dụng một
xilanh, giá đỡ xilanh được di động trên trục dẫn
hướng. Khi phanh má phanh bị đẩy càng phanh trượt
theo chiều ngược lại và đẩy rôto phanh từ cả hai bên.
Cấu tạo bao gồm:
Hình 9.14 . Càng phanh di động

91


c. Các loại đĩa phanh: Cũng giống như trống phanh, đĩa phanh tạo ra
bề mặt ma sát với má phanh và được làm bằng thép đúc. Tùy theo điều kiện
sử dụng của từng xe mà ta có các loại đĩa phanh khác nhau
9.3.4. Má phanh

Hầu hết các má phanh có lưng đỡ là một tấm đệm phẳng bằng kim loại.
Các má phanh của loại cố định và má phanh phía trong của của loại di động
thường được thiết kế để giảm khe hở giữa các mặt tiếp giáp. Khe hở chỉ vừa
đủ cho sự chuyển động khi phanh hoặc nhả.
Má phanh ở phanh đĩa cơ bản giống má phanh ở phanh tang trống.
Thông thường, ở các xe dẫn động bằng bánh trước thì má phanh có trộn bột
kim loại để tăng nhiệt độ làm việc. Má phanh được gắn với lưng đế bằng
cách tán rivê, dán hoặc kết dính bằng cách đúc. Bề mặt các má phanh phẳng,
đầu trước má phanh theo chiều quay rô to hay còn gọi là đầu dẫn hướng sẽ
luôn nóng hơn đầu bên kia, vì thế sẽ mòn nhanh hơn.

Hình 9.15 . Các loại má đĩa phanh
9.4. DẪN ĐỘNG PHANH
9.4.1. Dẫn động phanh cơ khí
Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thồn các thanh, đòn, dây cáp,…Trên
ôtô hiện nay thường dùng dẫn động phanh cơ khí điều khiển bằng tay ở hệ
thống phanh dừng gọi là phanh tay.
Phanh tay được sử dụng khi xe đỗ, chúng khóa một cách cơ khí các
Cầnđường
tay phanh
bánh sau để đảm bảo cho xe đứng yên khi đỗ trên mặt
dốc hoặc
những nơi có độ ma 1sát giữa lốp xe và mặt3đường kém. Cáp tay phanh
Cơ cấu phanh
2

92

Hình 9.16. Hệ thống
phanh tay

* Cấu tạo

* Các loại cần phanh tay
Hình 4.26: Các loại cần phanh
tay
1. Loại cần
2. Loại thanh kéo
3. Loại bàn đạp.

1

2

3

* Các dạng thân phanh tay
1

3

2

4

Hình 9.17. Các loại thân phanh
9.4.2. Dẫn động phanh dầu
Hệ thống phanh dẫn động bằng dầu thường dùng trên các xe du lịch và
xe tải có tải trọng nhỏ và trung bình. Dẫn động bằng dầu có ưu điểm là

phanh êm dịu, dễ bố trí, có độ nhạy cao. Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm
là tỷ số truyền của dẫn động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều
khiển trên cơ cấu phanh. Trong hệ thống phanh dẫn động bằng dầu tuỳ theo
sơ đồ của mạch dẫn động mà người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn
động hai dòng.
93


Dẫn động một dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính chỉ có một
đường dầu duy nhất dẫn đến các xilanh bánh xe, dẫn động một dòng có kết
cấu đơn giản nhưng độ an
toàn không cao. Vì vậy trong
thực tế dẫn động phanh một
dòng ít được sử dụng.
Dẫn động hai dòng nghĩa
là từ đầu ra của xilanh chính
có hai đường dầu độc lập đến
các xilanh bánh xe.
Do hai dòng hoạt động
độc lập nên xilanh chính phải
có hai ngăn độc lập do đó khi
một dòng bị rò rỉ thì dòng còn Hình 9.18. Sơ đồ nguyên lý hệ thống
lại vẫn có tác dụng. Vì vậy
phanh thủy lực dẫn động hai dòng
phanh hai dòng có độ an toàn cao, nên được sử dụng nhiều trong thực tế.
Dưới đây là các sơ đồ dẫn động thuỷ lực hai dòng thường gặp:
- Một dòng dẫn động ra
hai bánh xe cầu trước, còn
một dòng dẫn tới các bánh
xe cầu sau.

- Một dòng dẫn động cho
bánh xe trước ở một phía và
bánh xe sau ở phía khác,
còn một dòng dẫn động cho
các bánh xe chéo còn lại.
- Hai kiểu dẫn động trên
Hình 9.19. Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh
được dùng cho các xe con thông
thủy lực dẫn động một dòng
thường vì kết cấu đơn giản và giá thành hạ.
- Một dòng dẫn động cho ba bánh xe.

94


- Ba kiểu dẫn động trên được dùng ở các xe có yêu cầu cao về độ tin vậy
và về chất lượng phanh. Khi xảy ra hư hỏng một dòng thì hiệu quả phanh
giảm không nhiều, do đó đảm bảo được an toàn chuyển động.
+ Cấu tạo

Hình 9.20. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai dòng
+ Hoạt động
- Khi đạp phanh, lực đạp được truyền từ bàn đạp qua cần đẩy vào xilanh
chính để đẩy piston trong xilanh.
- Lực của áp suất thuỷ lực bên trong xilanh chính được truyền qua các
đường ống dẫn dầu đến các xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh.
- Khi nhả phanh, người lái bỏ chân khỏi bàn đạp phanh lúc này piston
xilanh chính trở lại vị trí không làm việc và dầu từ các xilanh bánh xe theo
đường ống hồi về xilanh chính vào buồng chứa, đồng thời tại các bánh xe lò
xo hồi vị kéo hai guốc phanh tách khỏi trống phanh và kết thúc quá trình

phanh.
9.4.3. Phanh dầu điều khiển bằng khí nén
Phanh dầu điều khiển bằng khí nén là hệ thống phanh có xy lanh điều
khiển phanh ở bánh xe là xy lanh thủy lực, phần điều khiển và tạo áp lực dầu
phanh thực hiện phanh bánh xe bằng khí nén. Loại hệ thống phanh này có
mặt trên rất nhiều loại ô tô tải và đặc biệt là ô tô buýt có tải trọng toàn bộ
trên 7,5 tấn trở lên.
a. Đặc tính tổng quát
- Hệ thống phanh trợ lực khí nén- Thuỷ lực áp dụng nguyên lý của phanh
thuỷ lực để ấn càng phanh vào tăng trống hãm xe. Tuy nhiên áp suất thuỷ lực
95


cung cấp cho các xi lanh con không suất phát từ xi lanh con. Hệ thống này
có hai mạch dầu.
- Mạch dầu thứ nhất từ xi lanh con làm mở tổng van cho khí nén chui vào
xi lanh trợ lực đẩy vào piston không khí di chuyển.
- Mạch dầu thứ hai , piston không khí đẩy piston thuỷ lực bơm dầu xuống
các xi lanh con.
b. Kết cấu
- Xi lanh con; 2, P1.
piston và màng điều
khiển: 3. Xi lanh thủy
lực; 4. ống thoát; 5. ống
dẫn khí nén; P2. Piston
lực; P3 piston thủy lực;
S1, S2. Van khí nén; R1,
R2, R3, R4. lò xo
+ Xi lanh con kết cấu giống
Hình 9.21 . Bộ trợ lực khí nén thủy lực

hệ thống phanh thuỷ lực,các cụng dụng mở van khí nén nơi tổng van khí
điều khiển.
+ Xi lanh khí nén thuỷ lực các 3 bộ phận:
- Một piston không khí đường kính lớn.
- Một piston thuỷ lực nhỏ các cung đẩy với piston không khí.
- Một tổng van điều khiển hoạt động nhờ áp suất thuỷ lực từ xi lanh con.
c. Nguyên lý hoạt động
+ Trường hợp bình chứa khí nén đầy.
- Ấn bàn đạp phanh, xy lanh cái dồn dầu xuống tổng van điều khiển. Tại
đây áp suất thuỷ lực đẩy piston p1và màng 2 qua phải. Màng 2 ép lên van S1
làm mở van khí nén S2. Khí nén từ bình chứa chui qua van theo ống dẫn 5
vào mặt sau của piston không khí. P2 có đường kính lớn để nhận một lực rất
mạnh đẩy piston P3 bơm dầu qua van liên hợp xuống các xi lanh con.
- Khi thôi phanh, bàn đạp xi lanh cái được buông ra, áp suất thuỷ lực mất,
piston P1 trở lại, lò xo R1 đẩy màng 2 tách khỏi xupáp S1. Lò xo R4 ấn van
96


khí nén S2 đóng chặn buồng khí nén từ bình chứa. Lúc này lò xo R3 đẩy
piston không khí P2 lui, số khí nén phía sau P2 theo ống dẫn 5 vào van điều
khiển chui qua các lỗ nơi màng 2 thoát ra ngoài theo lỗ 4. Đồng thời R2 ấn
P3 lui, dầu phanh từ các xi lanh con chui qua lỗ giữa của cúp pen và piston
P3 rồi trở về xi lanh cái.
+ Trường hợp bình chứa hết khí nén.
- Hệ thống phanh vẫn hoạt động được để phanh xe tuy nhiên người lái
dận chân rất mạnh lên bàn đạp phanh,áp suất thuỷ lực từ xi lanh dồn dầu
phanh chui qua lỗ giữa cúppen và piston P3 qua van liên hợp xuống các xi
lanh con.
d. Ưu nhược điểm của nó như sau
- Ưu điểm

+ Lực bàn đạp nhỏ do không trực tiếp tạo áp suất dầu,
+ Hành trình bàn đạp nhỏ, nhưng áp suất dầu khi làm việc lớn nhất có thể
đạt đến 18¸24 MPa,
+ Kết cấu gọn,
+ Độ tin cậy cao với hai dòng điều khiển riêng biệt,
+ Có khả năng dễ dàng đồng hóa kết cấu với các hệ thống phanh khí nén,
+ Phanh êm dịu, ít bị giật phanh đột ngột.
- Nhược điểm
+ Kết cấu phức tạp, giá thành cao,
+ Chiếm không gian lớn,
+ Bảo dưỡng, sửa chữa và chẩn đoán phức tạp.
9.4.4. Dẫn động phanh trợ lực
Để giảm nhẹ lực tác động của người lái trong quá trình sử dung phanh,
đồng thời tăng hiệu quả sử dụng phanh trong trường hợp phanh gấp ở hệ
thống phanh trang bị thêm bộ trợ lực phanh.Trợ lực phanh có hai dạng cơ
bản là trợ lực bằng chân không và trợ lực bằng thuỷ lực (trợ lực dầu).
Bộ trợ lực chân không: hoạt động dựa vào độ chênh lệch chân không

97


của động cơ và của áp suất khí quyển để tạo ra một lực mạnh tỉ lệ thuận với
lực ấn của bàn đạp phanh. Nguồn chân không có thể lấy ở đường nạp động
cơ hoặc dùng bơm chân không riêng làm việc nhờ động cơ.
Bộ trợ lực thuỷ lực dùng một bơm có môtơ để tạo ra một áp suất thuỷ
lực đủ lớn để giảm lực đạp phanh cần thiết.
a. Bộ trợ lực chân không.
* Hoạt động
Hầu hết bộ trợ lực chân
không có ba trạng thái hoạt

động là: nhả phanh, đạp phanh
và duy trì phanh. Những trạng
thái này được xác định bởi độ
lớn của áp suất trên thanh đẩy.
Hình 9.22. Sơ đồ cấu tạo bộ trợ lực chân không
+ Khi không phanh:

Hình 9.23. Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái không phanh)
Khi không đạp phanh, cửa chân không mở và cửa không khí đóng. Áp
suất giữa hai buông A và B cân bằng nhau, lò xo hồi vị đẩy piston về bên
phải, không có áp suất trên thanh đẩy.
98


+ Đạp phanh:
Khi phanh, cần đẩy
dịch sang trái làm cửa chân
không đóng, cửa khí quyển
mở. Buồng A thông với
buồng khí nạp động cơ,
buồng B có áp suất bằng áp
suất khí quyển. Buồng A
thông với buồng khí nạp
động cơ, buồng B có áp suất
bằng áp suất khí quyển.
Hình 9.24. Hoạt động của bộ trợ lực chân không
+ Giữ phanh.
(trạng thái đạp phanh)
Ở trạng thái giữ phanh,
cả hai cửa đều đóng, do đó

áp suất ở phía phải của màng
không đổi, áp suất trong hệ
thống được duy trì.
Khi nhả phanh lò xo hồi vị
đẩy piston và màng ngăn về vị
trí ban đầu. Trong trường hợp
bộ trợ lực bị hỏng, lúc này cần
đẩy sẽ làm việc như một trục
liền. Do đó
khi phanh người lái cần
phải tác động một lực lớn hơn
để thắng lực đẩy của lò xo và
Hình 9.25. Hoạt động của bộ trợ lực chân không (trạng thái
lực ma sát của cơ cấu.
giữ phanh)
b. Bộ trợ lực thuỷ lực
Bộ trợ lực thuỷ lực gồm có xilanh chính, bộ chấp hành phanh, bình
99


chứa, bơm, môtơ bơm và bộ tích năng.

Đĩa phản lực

Van trung tâmPiston xilanh
chính
Piston bộ điều
chỉnh

Piston tăng lực

Cần phản lực

Cần đẩy
1

2

3

Hình 9.26. Xilanh chính và bộ trợ lực phanh
1. Phần bộ trợ lực phanh, 2. Phần của xi lanh chính, 3. Phần của bộ điều chỉnh
+ Xilanh phanh chính và bộ trợ lực phanh
- Phần của bộ trợ lực phanh gồm có một cần điều khiển, piston lực và
buồng của bộ trợ lực
- Phần của xi lanh chính gồm piston của xilanh chính, lò xo phản hồi và
van trung tâm
- Phần của bộ điều chỉnh gồm có piston của bộ điều chỉnh, lò xo phản
hồi, van trượt kiểu piston, cần phản lực và đĩa phản lực bằng cao su.

9.5. Hệ thống chống bó cứng bánh xe(ABS)
9.5.1. Cơ sở lý thuyết về ABS
Khi người lái tác dụng lực vào bàn
đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô
men ma sát còn gọi là mô men phanh M p
nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó ở bánh xe
xuất hiện phản lực tiếp tuyến P p ngược
chiều với chiều chuyển động của ôtô.
Phản lực tiếp tuyến này được gọi là lực
phanh Pp nó được xác định theo biểu thức:

Pp =

Mp
rb
100

Hình 9.27 Sơ đồ lực phanh và
mô men phanh tác dụng lên
bánh xe khi phanh


Trong đó:
M P : Mô men phanh tác dụng lên bánh xe
p p : Lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với

đường.
rb : Bán kính làm việc của bánh xe

Để giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe thì hệ thống
phanh cũ không đảm nhận được vai trò này mà phải thiết kế thêm vào hệ
thống phanh một cơ cấu mới là cơ cấu chống bó cứng bánh xe khi phanh.
Hệ thống ABS (viết tắt của Anti-lock Brake System) 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.
Nhiệm vụ cơ bản của cơ cấu chống bó cứng bánh xe khi phanh là giữ
cho các bánh xe trong quá trình phanh ở độ trượt thay đổi trong một giới hạn
hẹp. Như vậy sẽ bảo đảm hiệu quả phanh, tính ổn định của ôtô khi phanh và
tính dẫn hướng của ôtô khi phanh là tốt nhất.
9.5.2.Các bộ phận của hệ thống phanh ABS

Hình 9.28.
Sơ đồ hệ
thống ABS

+ Hệ thống phanh ABS có các bộ phận chính sau đây:

101


- 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. Đèn báo hệ thống phanh, khi đèn này sáng lên
đồng thời với đèn báo của ABS, nó báo cho người lái biết rằng có
trục trặc ở hệ thống ABS và EBD.
- 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. Trong trường

hợp này, việc điều khiển bắt đầu khi hệ số trượt đã trở nên cao hơn
(các bánh xe có xu hướng khoá cứng) so với khi công tắc đèn phanh
hoạt động bình thường.
- Cảm biến giảm tốc: chỉ có ở một số loại xe. 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.

102


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
Hình 9.29. Sơ đồ điều khiển
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. Khi đạp bàn đạp phanh, áp suất thuỷ lực trong mỗi xilanh
ở bánh xe bắt đầu tăng lên, và tốc độ của bánh xe bắt đầu giảm xuống. Nếu
bất kỳ bánh xe nào dường như sắp bị bó cứng, ECU sẽ giảm áp suất thuỷ lực
trong xilanh của bánh xe đó.
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.
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

103


ngắt và áp suất thuỷ lực của xilanh ở bánh xe tăng lên, giảm xuống
hoặc được giữ để tối ưu hoá mức trượt cho mỗi bánh xe.
9.5.3.Nguyên lý hoạt động của ABS
a.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 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
Hình 9.30. Chế độ giảm áp suất
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.
b.Chế độ giữ:
Tín hiệu điều
khiển từ ECU điều
104


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
Hình 9.31.Chế độ giữ
xe khôngđổi.
c. 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
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.
Trên đây chúng tôi đã
hướng dẫn các bạn sơ qua về hoạt
Hình 9.32. Chế độ tăng áp suất
động của các bộ phận chính trong hệ thống phanh ABS. Bài viết tới chúng ta
sẽ tìm hiểu thêm về các hệ thống phanh ABS có hỗ trợ EBD và ABS có BA.
9.6. Tính toán dẫn động phanh
9.6.1. Tính toán dẫn động phanh dầu
a. Tính toán xy lanh phanh bánh xe
+ Số liệu cho trước
- Lực dẫn động phanh P (N)
[p]: Áp suất dầu cho phép trong đường ống (MN/m2) thường [p] =
(5÷8)MN/m2 có trường hợp đặc biệt [p] = (10÷20)MN/m2.
+ Số liệu cần tính:
πd 2
P
⇒d =
Đương kính xy lanh bánh xe P = [ p ]
4
π [ p]
105