Nghiên cứu hệ thống phanh dầu sử dụng trên xe du lịch bằng phương pháp mô phỏng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

DƯƠNG NGỌC SƠN

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH DẦU SỬ DỤNG TRÊN XE DU LỊCH BẰNG
PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CƠ KHÍ ƠTƠ

Hà Nội – 2004


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

DƯƠNG NGỌC SƠN

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH DẦU SỬ DỤNG TRÊN XE DU LỊCH BẰNG
PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CƠ KHÍ ƠTƠ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS.

TRẦN VĂN NGHĨA

Hà Nội - 2004


Phần mở đầu
Ngành ôtô máy kéo đà ra đời từ lâu và hiện đang giữ một vị trí quan trọng
trong nền kinh tế quốc dân. Tr-ớc đây, ở Việt nam, ngành ôtô máy kéo chủ yếu
mang tính chất sử dụng và sửa chữa. Trong thập kỷ cuối của thế kỷ XX, hơn m-ời
liên doanh hoạt động lắp ráp ôtô tại Việt nam đà đ-ợc thành lập. Vấn đề tăng tỷ
lệ nội địa hoá trong sản xuất là mục tiêu quan trọng của ngành ôtô Việt nam
trong giai đoạn tới. Chính vì vậy, việc nghiên cứu sâu hơn để hiểu rõ các quá
trình xảy ra bên trong các hệ thống cũng nh- để can thiệp sâu hơn vào các quá
trình đó nhằm thu đ-ợc những kết quả tối -u đà và đang đ-ợc đặt ra. Bên cạnh
việc sử dụng các phép đo bằng thực nghiêm, việc tính toán và mô phỏng trên máy
tính đem lại kết quả nhanh chóng và khá chính xác.
Trong các hệ thống trên ôtô, hệ thống phanh ®ang thu hót ®-ỵc nhiỊu sù
chó ý do xu h-íng ngày nay là chế tạo các loại xe cao tốc. Do đó, việc đảm bảo
an toàn chuyển động cho các đối t-ợng tham gia giao thông đ-ợc đặt ra hết sức
cấp thiết. Trên xe du lịch, hệ thống phanh dầu đ-ợc sử dụng phổ biến nhất.
Xuất phát từ những yêu cầu trên, chúng tôi đà chọn đề tài ứng dụng mô
phỏng trong nghiên cứu hệ thống phanh dấu lắp trên xe du lịch .
Đề tài gồm 6 ch-ơng:
ã Ch-ơng 1: Tổng quan
ã Ch-ơng 2: Đặc điểm kết cấu của hệ thống phanh dầu sử dụng trên xe du
lịch
ã Ch-ơng 3: Mô phỏng hệ dẫn động phanh dầu sử dụng trên xe du lịch
ã Ch-ơng 4: Mô phỏng quá trình phanh


ã Ch-ơng 5: Ví dụ mô phỏng trên xe cụ thể và các kết quả nghiên cứu

ã Ch-ơng 6: Kết luận
Trong khi thực hiện đồ án này, với trình độ và thời gian hạn chế, chắc chắn
không tránh khỏi những sai sót, vậy tôi rất mong sẽ nhận đ-ợc sự đóng góp, giúp
đỡ của các thầy cô giáo trong Hội đồng và các bạn đồng nghiệp để hoàn thiện đồ
án tốt nghiệp này. Cuối cùng, xin chân thành cám ơn PSG.TS Trần Văn Nghĩa đÃ
tận tình h-ớng dẫn để tôi hoàn thành tốt đồ án.

Hà nội, tháng 12 năm 2004


Mục lục
Lời nói đầu..........................I
Mục lục.............................III
Ch-ơng I: Tổng quan
I.
Giới thiệu về mô phỏng và phần mềm mô phỏng.1
II.
Mô phỏng hệ thống phanh ôtô..3
III. Hạn chế của đề tài....5
Ch-ơng II: Đặc điểm kết cấu của các hệ thống phanh dầu sử dụng trên xe
du lịch
I.
Bố trí dẫn động phanh..6
1.1
Dẫn động phanh một dòng.6
1.2
Dẫn động phanh hai dòng..7
II.
Tổng phanh...9
2.1

Tổng phanh dẫn động 1 dòng....9
2.2
Tổng phanh dẫn động hai dòng....10
2.3
Trợ lực.12
III. Điều hòa lực phanh.14
3.1
Van cân bằng...14
3.2
Bộ điều hoà theo tải kiểu pit-tông -vi sai.15
3.3
Bộ điều hoà theo gia tốc (DSPV) ....15
IV. Hệ thống ABS.17
4.1
Phân loại hệ thống ABS...17
4.2
Hệ thống phanh ABS....17
V.
Cơ cấu phanh..19
5.1
Phanh guốc...19
5.2
Phanh đĩa.20
Ch-ơng III: Mô phỏng hệ dẫn động phanh dầu sử dụng trên xe du lịch
I.
Mô phỏng các phần tử cơ bản của hệ thống dẫn động...21
1.1
Mô phỏng đ-ờng ống dẫn dầu.21
1.2
Mô phỏng chia nhánh chữ T trên đ-ờng ống..24

1.3
Mô pháng tỉn hao do tiÕt l-u.………………………………………….25
1.4
M« pháng cơm pit-t«ng - lò xo tổng phanh.27
1.5
Mô phỏng cơ cấu phanh..39
II.
Mô phỏng hệ thống dẫn động.42
2.1
Hệ dẫn động 1 dòng.43


2.2

Hệ dẫn động 2 dòng.44

Ch-ơng IV: Mô phỏng quá trình phanh
I.
Quan hệ vật lý của bánh xe đàn hồi chịu lực bên (Mô hình lốp) ..46
1.1
Các đặc tính bám của lốp xe....46
1.2
Lực dọc và hệ số bám theo ph-ơng dọc.49
1.3
Mô hình lốp Pacejka....51
II.
Mô hình xe.53
2.1
Cân bằng của các bánh xe....53
2.2

Cân bằng của cả xe..56
2.3
Hệ ph-ơng trình mô tả quá trình phanh.…………………..……………57
III. HƯ thèng phanh th-êng.………………………………….………………59
IV. HƯ thèng phanh dïng ®iỊu hoà lực phanh......62
V.
Hệ thống phanh sử dụng ABS.....66
Ch-ơng V: Ví dụ mô phỏng trên xe cụ thể và các kết quả nghiên cứu
I.
Kết quả mô phỏng hệ dẫn động phanh.......68
1.1
Thông số dẫn động xe UAZ 469B.......68
1.2
Thông số dẫn động xe UAZ 3610........71
1.3
Kết quả mô phỏng dẫn động xe UAZ 469B.....75
1.4
Kết quả mô phỏng dẫn động xe UAZ 3610.....76
1.5
Kết quả nghiên cứu ảnh h-ởng của khe hở......77
II.
Kết quả mô phỏng quá trình phanh................78
2.1
Thông số cơ bản của xeUAZ 469B......78
2.2
Kết quả nghiên cứu trên hệ thống phanh đơn giản..78
2.3
Kết quả nghiên cứu khi lắp bộ điều hoà lực phanh..84
2.4
Hiệu quả phanh khi dùng ABS.....................87

Ch-ơng VI: Kết luận
I.
Tóm tắt các kết quả thu đ-ợc từ đề tài89
II.
H-ớng phát triển của đề tài............................89
Tài liệu tham kh¶o.…………………..………….................................................91


-1-

Ch-ơng I: Tổng quan
I.

Giới thiệu về mô phỏng và phần mềm mô phỏng

Ngày nay, tin học đ-ợc ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực, làm thay đổi t- duy
cũng nh- ph-ơng pháp thực hiện trong các lĩnh vực đó. Việc tính toán thiết kế
của một số ngành kỹ thuật, nhờ ứng dụng tin học, không những tốc độ tính toán
đ-ợc cải thiện rõ rệt mà độ tin cậy cũng nh- tính chính xác của kết quả cũng
đ-ợc nâng lên. Mô phỏng hệ thống là một trong những công cụ đ-ợc sử dụng
rộng rÃi nhất trong xà hội hiện đại, kể từ những công việc nh- dự báo thời tiết,
hoạt hình vi tính, phân tích kinh tế đến các công việc kỹ thuật nh- ng-ời máy
Mô phỏng đà trở thành công cụ chung dùng cho công việc phân tích, thiết kế ở
nhiều lĩnh vực khác nhau.
Mô phỏng trong máy tính là việc giải quyết bằng ph-ơng pháp số các hệ
ph-ơng trình vi phân mô tả mô hình đ-ợc nghiên cứu. Mặc dù việc mô phỏng
trên máy tính có thể áp dụng với nhiều mô hình khác nhau, nh-ng tất cả các công
việc mô phỏng trên máy tính cần bao hàm những công việc sau:
ã Cấu trúc của mô hình toán học: Điều này đ-ợc hoàn thành bằng hệ ph-ơng
trình vi phân mô tả hệ thống và thể hiện các quy luật chung về vật lý.

ã Các giá trị của thông số mô hình: Các thông số mô hình liên quan tới các hằng
số, thông th-ờng không thay đổi trong quá trình mô phỏng. Các thông số cơ
bản của các hệ cơ khí là khối l-ợng và độ cứng của lò xo. Các thông số này có
thể thay đổi theo thời gian, nh-ng thông th-ờng chúng thay đổi với tốc độ
chậm hơn nhiều với các biến số động lực học đ-ợc tính toán trong quá trình
mô phỏng.


-2-

ã Các điều kiện đầu: Tính quan trọng của điều kiện đầu để giải ph-ơng trình vi
phân đà đ-ợc nói đến nhiều trong các giáo trình toán học và trong mô phỏng
điều kiện đầu vẫn giữ nguyên tính chất quan trọng nh- vậy.
ã Tín hiệu đầu vào: Thông th-ờng các hệ thống phản ứng với 1 hoặc nhiều tín
hiệu đầu vào, việc mô phỏng cũng cần có yêu cầu nh- vậy.
ã Kết quả xuất ra: Việc mô phỏng th-ờng không cần chỉ định các kết quả xuất
ra. Thông th-ờng các kết quả xuất ra là quá trình của các biến vật lý của hệ
thống phụ thuộc vào thời gian.
ã Các thông số điều khiển quá trình mô phỏng: Các thông số điều khiển quá
trình mô phỏng định nghĩa các giá trị và các lựa chọn của ng-ời dùng, các giá
trị này sẽ chỉ ra cách thức thực hiện các ph-ơng pháp số trong quá trình mô
phỏng. Thông th-ờng nó cho phép xác định b-ớc thời gian, khoảng tích phân
và lựa chọn thuật toán tích phân.
Tr-ớc đây, các phần mềm mô phỏng đ-ợc phát triển trên cơ sở định dạng các
th- viện đ-ợc dịch tr-ớc của các thuật toán tích phân, cho phép ng-ời dùng nối
kết với các ch-ơng trình FORTRAN mô tả các hệ ph-ơng trình. Những phần
mềm này thông th-ờng cung cấp các "đầu - cuối" và bộ hậu xử lý làm giảm nhẹ
gánh nặng cho ng-ời lập trình, cung cấp điều khiển việc thực thi và đồ hoạ. Các
phần mềm CSMP và ACSL thuộc loại này.
Với sự xuất hiện của giao diện đồ hoạ, một ph-ơng pháp tiếp cận mới của các

phần mềm mô phỏng đà làm đơn giản nhiều đi việc xây dựng quá trình mô phỏng
trên máy tính. Trong ph-ơng pháp tiếp cận này việc mô phỏng đ-ợc xây dựng
bằng việc phát triển các sơ đồ khối mô phỏng, sử dụng các th- viện đà định nghĩa
của các khối ví dụ nh- khối tích phân, khối tổng, khối nhân hệ số... Các sơ đồ


-3-

khối chứa đựng các dữ liệu định nghĩa các ph-ơng trình vi phân của hệ thống.
Các phần mềm này cung cấp bộ rộng rÃi các dạng khối chứa đựng các đặc tính
phi tuyến chung, các hàm nhiều biến và đặc biệt là các hàm do ng-ời dùng định
nghĩa. Ng-ời dùng cũng có thể chọn các thuật toán tích phân từ danh sách đ-ợc
xác định và có thể điều khiển nhiều khía cạnh của ph-ơng pháp giải. Cuối cùng
nó bao hàm cả các công cụ đồ hoạ để cho phép hiển thị dễ dàng kết quả nhận
đ-ợc. Ngày nay có rất nhiều các phần mềm kiểu này ví dụ MatrixX, EASY5 và
Matlab với công cụ SIMULINK. Các phần mềm này đều có các khả năng t-ơng
đ-ơng, tuy nhiên tính thuận tiện cho việc dùng nó tuỳ thuộc vào lĩnh vực nghiên
cứu và sở thích của từng ng-ời.
Trong những năm gần đây mô phỏng hệ thống là một trong những công cụ
đ-ợc sư dơng hÕt søc réng r·i trong nhiỊu lÜnh vùc đặc biệt là việc phân tích, thiết
kế. Với các khối chức năng rất đa dạng trong các công cụ mô phỏng chúng ta có
thể giải quyết đ-ợc các vấn đề hết sức phức tạp nh- các đặc tính phi tuyến của
các phần tử của hệ thống, tính ngẫu nhiên của các lực tác dụng lên hệ thống... do
đó mô hình tính toán sẽ gần với mô hình thực tế hơn.

II.

Mô phỏng hệ thống phanh ôtô

Trong quá trình thiết kế, cải tạo cũng nh- kiểm định chất l-ợng ôtô, do hạn

chế của các công cụ tính toán, tr-ớc kia nhiều thông số chỉ có thể xác định đ-ợc
bằng thực nghiệm. Ngày nay, ở những công ty hàng đầu trong lĩnh vực ôtô, ứng
dụng máy tính đà tự động hoá nhiều khâu trong quá trình thiết kế, giảm thời gian
và tiền bạc cho việc chế tạo các mẫu thử. Trong các hệ thống trên ôtô, hệ thống
phanh đang thu hút đ-ợc nhiều sù chó ý do xu h-íng ngµy nay lµ chÕ tạo các loại
xe cao tốc. Nhờ hệ thống phanh, tốc độ chuyển trung bình của xe có thể đ-ợc


-4-

nâng cao, đảm bảo an toàn cho ng-ời tham gia giao thông và giảm căng thẳng
cho ng-ời lái.
Hiện nay mạng giao thông đ-ờng bộ ở Việt Nam đang phát triển mạnh nh-ng
vẫn ch-a đáp ứng kịp với sự phát triển của ph-ơng tiện đ-ờng bộ. Hơn nữa cùng
với sự phát triển kinh tế nhu cầu chung chuyển hàng hoá, số l-ợng ôtô ngày càng
tăng vì vậy dẫn đến việc gia tăng tai nạn giao thông do không đảm bảo các yêu
cầu kĩ thuật. Theo thống kê của cục đ-ờng bộ cho thấy 50%60% tổng số các tai
nạn ôtô là do nguyên nhân từ hệ thống phanh. Do đó, việc đảm bảo an toàn
chuyển động cho các đối t-ợng tham gia giao thông đ-ợc đặt ra hết sức cấp thiết.
Trên xe du lịch, hệ thống phanh dầu đ-ợc sử dụng phổ biến nhất. Đề tài này xin
đ-ợc đề cập tới việc sử dụng ph-ơng pháp mô phỏng để nghiên cứu hệ thống
phanh dầu lắp trên xe du lịch. Đề tài có 2 phần chính: mô phỏng hệ dẫn động
phanh và mô phỏng quá trình phanh.
Mô phỏng hệ dẫn động phanh
Trên thế giới, việc xây dựng th- viện các khối mô phỏng cơ bản mô phỏng
từng đơn vị nhỏ của một hệ thống - để từ đó kết hợp mô phỏng một hệ thống
hoàn chỉnh đà không còn mới mẻ. Các th- viện với các khối chuyên mô phỏng hệ
thống thuỷ-khí cũng có rất nhiều. Tuy nhiên, sử dụng những th- viện này phải chi
trả một khoản tiền khá lớn. Hơn nữa, hệ dẫn động thuỷ lực trên ôtô và đặc biệt là
dẫn động phanh có rất nhiều bộ phận đặc thù, th-ờng không có trong các th- viện

kiểu này. Chính vì vậy, đề tài này, với tham vọng đặt nền tảng cho việc phát triển
một th- viện các khối mô phỏng cho hệ dẫn động phanh ôtô, đà tiến hành xây
dựng cơ sở lý thuyết, mô hình toán học cũng nh- các khối mô phỏng một số
thành phần cơ bản của hệ thống dẫn động phanh dầu lắp trên xe du lịch: xi-lanh
tổng phanh 1-2 dòng, xi-lanh bánh xe, đ-ờng èng, tiÕt l-u….


-5-

Mô phỏng quá trình phanh
Quá trình phanh ôtô là một quá trình hết sức phức tạp với sự ảnh h-ởng của
nhiều yếu tố phi tuyến nh- cản gió, sự phân bố lại tải trọng... Trong đề tài này,
quan điểm mới về t-ơng tác giữa bánh xe và mặt đ-ờng (xây dựng theo mô hình
Pacejka) đà sử dụng. Tr-ớc đây, trong điều kiện mặt đ-ờng và lốp xe xác định, hệ
số bám đ-ợc coi là hằng số. Theo quan điểm mới, hệ số bám là một hàm của độ
tr-ợt t-ơng đối giữa bánh xe và mặt đ-ờng. Nếu quan tâm đến những yếu tố phi
tuyến nêu trên, việc xác định các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh trở nên hết sức
khó khăn và chỉ có thể thực hiện đ-ợc nhờ ph-ơng pháp mô phỏng. Đề tài đà tiến
hành mô phỏng quá trình phanh với hệ thống phanh th-ờng, hệ thống có điều hoà
lực phanh. Riêng với hệ thống ABS, do không có điều kiện thu thập đủ các thông
số hệ thèng cđa bé chèng h·m cøng ABS, viƯc m« pháng chỉ dừng lại ở mức mô
tả quá trình phanh theo lý thuyết thông qua một hàm truyền tham khảo.

III.

Hạn chế của đề tài

Trong đề tài này, do giới hạn về thời gian cũng nh- các yếu tố khác nh- thiếu
tài liệu tham khảo, thiếu các thông số hệ thống, không có điều kiện tiến hành
thực nghiệm tôi chỉ tiến hành mô phỏng hệ thống dẫn động phanh dầu trên xe

du lịch với các thành phần tiêu biểu và quá trình phanh trên mô hình một dÃy. Mô
hình này chỉ phản ánh đúng thực tế khi lực cản và độ tr-ợt ở các bánh xe bên phải
và bên trái là nh- nhau (khi xe chuyển động thẳng và chất l-ợng mặt đ-ờng đồng
nhất). Tuy nhiên, hy vọng việc áp dụng ph-ơng pháp mô phỏng với các hệ thống
phanh khác cũng nh- việc nghiên cứu trên mô hình không gian sẽ đ-ợc bàn tới
một cách tổng quát khi có điều kiện nghiên cứu sâu hơn.


-6-

Ch-ơng II : Đặc điểm kết cấu của các hệ thống phanh
dầu sử dụng trên xe du lịch
Ch-ơng này sẽ tËp trung nghiªn cøu mét sè kÕt cÊu, nguyªn lý làm việc của
các hệ thống phanh dầu th-ờng gặp trên xe du lịch, tạo tiền đề cho việc mô phỏng
hoạt động của các hệ thống này trong các ch-ơng tiếp theo.
I.

Bố trí dẫn động phanh

1.1 Dẫn động phanh một dòng:

Hình vẽ 2.1: Sơ đồ dẫn động phanh một dòng
a. Phân tích kết cấu
Trên sơ đồ dẫn động: tổng phanh loại th-ờng chỉ có một đ-ờng dầu ra cho cả
cầu tr-ớc và cầu sau.


-7-

b. Nguyên lý hoạt động

Khi ng-ời lái đạp phanh, dầu trong xi-lanh bị nén (tăng áp suất dầu) và chảy
đến các đ-ờng ống dẫn dầu rồi chảy vào các xi-lanh công tác. Dầu có áp suất đẩy
các pit-tông công tác ép các má phanh áp sát vào trống phanh. Khi tất cả các má
phanh đều áp sát vào tang trống, đĩa phanh thì quá trình phanh mới thực sự xảy ra
(phanh đồng thời trên tất cả các cơ cấu).
Đối với loại dẫn động một dòng thì chỉ có một đ-ờng dầu đi ra từ xi-lanh
chính và đ-ợc chia cho cầu tr-ớc và cầu sau.
c. Ưu nh-ợc điểm
ã Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, dễ sửa chữa
ã Nh-ợc điểm: Chỉ cần một đ-ờng ống hay một xi-lanh công tác xảy ra sự cố
thì toàn bộ hệ thống mất ¸p st (mÊt phanh). Do vËy hƯ thèng phanh dÉn
®éng một dòng không an toàn.
1.2 Dẫn động phanh hai dòng:
a. Phân tích kết cấu
Tuỳ theo sơ đồ dẫn động mà có hai dòng dầu độc lập tới các xi-lanh công tác
tại bánh xe phía tr-ớc hay phía sau. Có các dạng sơ đồ dẫn động sau:
-

một dòng dẫn động ra 2 bánh xe cầu tr-ớc, một dòng dẫn động ra bánh
xe cầu sau

-

dẫn động chéo, một dòng dẫn động cho một bánh xe tr-ớc và một bánh
xe sau khác phía, còn một dòng dẫn động cho hai bánh xe chéo còn lại.


-8-

-

một dòng dẫn động cho tất cả các bánh xe ở hai cầu, còn một dòng dẫn
động cho các bánh xe cầu tr-ớc

-

mỗi dòng dẫn động cho 3 bánh xe: 2 ở cầu tr-ớc và 1 ở cầu sau.

-

mỗi dòng dẫn động cho cả 4 bánh xe cầu tr-ớc và cầu sau.

Hình vẽ 2.2:Sơ đồ dẫn động phanh hai dòng
b. Nguyên lý hoạt động
Khi ng-ời lái đạp phanh, dầu trong khoang 1 sẽ tăng áp tr-ớc sau đó dầu trong
khoang 2 sẽ tăng áp. Nh-ng quá trình này diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn
nên coi hai khoang tăng áp đồng thời. áp suất này đ-ợc truyền độc lập theo hai
dòng khác nhau đến các xi-lanh công tác. Dầu có áp suất đẩy các pit-tông công
tác ép các má phanh áp sát vào trống phanh, đĩa phanh. Khi tất cả các má phanh


-9-

đà áp sát vào trống phanh, đĩa phanh thì quá trình phanh mới thực sự xảy ra
(phanh đồng thời các bánh xe)
c. Ưu nh-ợc điểm
ã Ưu điểm: Khi phanh, nếu một trong hai dòng có sự cố thì vẫn còn khả
năng phanh. Nh-ng hiệu quả phanh bị giảm và tổn thất hành trình bàn đạp
tăng. Kiểu dẫn động này an toàn hơn kiểu dẫn động một dòng.
ã Nh-ợc điểm: Với sơ đồ đơn giản (1 dòng ra 2 bánh xe), nếu một dòng

phanh nào đó bị hỏng sẽ gây nên chênh lệch lực phanh ở các bánh xe của
dòng còn lại. Với sơ đồ phức tạp (1 dòng ra nhiều hơn 2 bánh xe), khi có
một dòng phanh bị hỏng, thì hiệu quả phanh giảm không nhiều.

II.

Tổng phanh

2.1 Tổng phanh dẫn động 1 dòng

Hình vẽ 2.3: Tổng phanh 1 dòng
a. Nguyên lý hoạt động
Ng-ời lái tác dụng vào bàn đạp phanh thông qua bàn đạp lực đ-ợc truyền qua
thanh đẩy, sau khi khắc phục hết khe hở giữa thanh đẩy và pit-tông, pit-tông bắt


- 10 -

đầu dịch chuyển đẩy dầu trong xi-lanh, khi áp suất thắng đ-ợc sức căng của lò xo
của van, dầu bắt đầu tiết l-u vào đ-ờng ống. Khi tất cả các má phanh đà áp sát
vào trống phanh thì áp suất dầu trong hệ thống phanh bắt đầu tăng cho đến khi
ng-ời lái thôi tăng lực tác dụng vào bàn đạp. Khi nhả bàn đạp phanh, d-ới tác
dụng của áp suất cao trong đ-ờng, dầu đ-ợc hồi về xi-lanh chính, đồng thời lò xo
kéo cần bàn đạp và thanh đẩy về vị trí ban đầu. Nếu tốc độ hồi pit-tông nhanh
hơn tốc độ dầu hồi về xi-lanh thì gây nên một áp suất chân không trong khoang
tr-ớc pit-tông. Khi đó dầu ở bình chứa sẽ bù vào l-ợng hao hụt này. áp suất trong
đ-ờng ống giảm đến một mức nào đó thì lò xo của van hồi dầu đẩy van đóng lại,
giữ trong đ-ờng ống một áp suất d-.
b. Ưu nh-ợc điểm
ã Ưu điểm: kết cấu đơn giản gọn nhẹ, dễ chế tạo, dễ bảo d-ỡng

ã Nh-ợc điểm: Dẫn động phanh một dòng tuy kết cấu đơn giản nh-ng nếu
một đ-ờng ống trong hệ thống phanh bị hỏng thì toàn bộ hệ thống bị mất
áp suất (hệ thống phanh mất tác dụng )
2.2 Tổng phanh dẫn động hai dòng:

Hình vÏ 2.4: Tỉng phanh 2 dßng


- 11 -

a. Nguyên lí hoạt động
Trong dẫn động phanh hai dòng, xi-lanh chính có hai buồng tác dụng độc lập.
Khi có sự cố đ-ờng dầu của một buồng nào đấy, thì buồng thứ hai vẫn có khả
năng tạo áp suÊt, nhê vËy vÉn cho phÐp phanh c¸c b¸nh xe của dòng còn lại.
Khi đạp phanh, pit-tông chính gắn liền với đũa đẩy bị đẩy sang trái, áp suất
trong khoang I bắt đầu tăng lên và dầu đ-ợc đẩy qua cửa 1 đến xi-lanh công tác.
Đồng thời thông qua lò xo ép và do áp suất khoang I tăng, đẩy pit-tông phụ sang
trái, dầu trong khoang II bắt đầu bị ép và tạo áp suất, dầu đ-ợc đẩy đến các xilanh công tác qua cửa 2. Khi tất cả các má phanh áp sát vào trống phanh, đĩa
phanh thì áp suất trong hệ thống tăng cho đến khi ng-ời lái thôi tăng lực tác dụng
vào bàn đạp.
Khi ng-ời lái nhả phanh thì ngay lập tức các lò xo hồi vị đẩy các pit-tông về vị
trí ban đầu, áp suất trong các khoang I và II giảm nên dầu từ đ-ờng ống đ-ợc hồi
về, áp suất trong hệ thống giảm, các lò xo hồi vị của các guốc phanh kéo các
guốc phanh, ép các pit-tông công tác trở về vị trí ban đầu.
b. Ưu nh-ợc điểm :
ã Ưu điểm: Dẫn động phanh hai dòng có -u điểm là dẫn động theo hai dòng
độc lập nên khi một trong hai dòng bị hỏng (vỡ đ-ờng ống, rách phớt làm
kín) hệ thống phanh vẫn còn khả năng hoạt động. Tuy nhiên hiệu quả
phanh sẽ kém đi rất nhiều và có hiện t-ợng mất hành trình.
ã Nh-ợc điểm: Kết cấu phức tạp, khó sửa chữa bảo d-ỡng hơn loại tổng

phanh th-ờng.


- 12 -

2.3 Trợ lực
Trong dẫn động phanh th-ờng có 3 loại trợ lực: trợ lực khí nén, trợ lực chân
không và trợ lực chân không kết hợp thuỷ lực. Nh-ng trên xe du lịch, hệ thống trợ
lực chân không th-ờng đ-ợc áp dụng nhất.

Hình vẽ 2.4: Trợ lực chân không
c. Nguyên lí hoạt động
Khi không phanh hai buồng chân không I và buồng II thông với nhau (buồng
II ch-a thông với khí trời) và có áp suất bằng nhau và bằng áp suất chân không,
không có lực tác dụng lên cần đẩy.

Hình vẽ 2.5: Trợ lực chân không - pha gi÷


- 13 -

Khi phanh d-ới tác dụng của lực bàn đạp, đầu cần đẩy dịch chuyển sang trái
tác dụng lên thanh đẩy pit-tông xi-lanh tổng phanh, đồng thời van buồng II thông
với khí trời mở ra, còn van thông giữa 2 buồng I, II đóng lại. Khi đó áp suất của
buồng II bằng áp suất khí trời, còn áp suất buồng chân không bằng áp suất đ-ờng
ống nạp (0,5 kG/cm2). Do đó giữa 2 buồng có sự chênh áp suất (0,5 kKG/cm2).
Do sự chênh lệch áp suất này mà cần đẩy đ-ợc tác dụng một lực cùng chiều với
lực bàn đạp của ng-ời lái.

Hình vẽ 2.6: Trợ lực chân không - pha đạp

d. Ưu nh-ợc điểm :
ã Ưu điểm: Tận dụng đ-ợc độ chênh áp giữa khí trời và đ-ờng ống nạp khi
động cơ làm việc mà không ảnh h-ởng đến công suất của động cơ, vẫn
đảm bảo đ-ợc trọng tải chuyên chở và tốc độ khi ôtô chuyển động. Ng-ợc
lại, khi phanh có tác dụng làm cho công suất của động cơ có giảm vì hệ số
nạp giảm, tốc độ của ôtô lúc đó sẽ chậm lại một ít làm cho hiệu quả phanh
cao. So với ph-ơng án dùng trợ lực phanh bằng khí nén, thì kết cấu bộ
c-ờng hoá chân không đơn giản hơn nhiều, kích th-ớc gọn nhẹ, dễ chế tạo,
giá thành rẻ, dễ bố trí trên xe.


- 14 -

ã Nh-ợc điểm : Độ chân không khi thiết kế lấy là 0,5 kG/cm2, áp suất khí
trời là 1 kG/cm2 , do đó độ chênh áp giữa hai buồng của bộ c-ờng hoá
không lớn. Muốn có lực c-ờng hoá lớn thì phải tăng tiết diện của màng, do
đó kích th-ớc của bộ c-ờng hoá tăng lên. Ph-ơng án này chỉ thích hợp với
phanh dầu loại xe du lịch và xe tải, hành khách có trọng tải nhỏ và trung
bình, chỉ dùng với động cơ xăng.

III.

Điều hòa lực phanh

3.1 Van cân bằng
Trạng thái không điều chỉnh, nhờ lực F (tuỳ thuộc vào trọng l-ợng tác dụng,
thông qua hệ đàn hồi) pit-tông luôn đ-ợc đẩy mở ra. Khi áp suất tăng đến một giá
trị nhất định làm cho pit-tông dịch sang trái (do diện tích hai mặt của pit-tông
khác nhau) tì lên phớt, đóng kín đ-ờng dầu dẫn đến bánh sau. Do vậy p2 không
tăng trong khi p1 vẫn tiếp tục tăng => bánh sau không bị bó cứng.

p2

0ab : đ-ờng điều chỉnh khi xe đầy tải

Đ-ờng đặc tính thực tế

0cd : đ-ờng điều chỉnh khi xe không tải

Đ-ờng đặc tính lý t-ởng

b
a

c

0

Hình 2.7:Đồ thị đặc tính điều
chỉnh của van hạn chế áp suất

d

p1


- 15 -

3.2 Bộ điều hoà theo tải kiểu pit-tông -vi sai
Thân van đ-ợc gắn trên giá xe có lò xo cảm biến tải tì vào một đầu của pittông. Tuỳ theo mức tải trọng của xe mà lực tác dụng lên pit-tông nhiều hay ít.

Khi ch-a hoạt động, lò xo đẩy pit-tông lên trên và không tiếp xúc với phớt nên
đ-ờng dầu thông từ xi-lanh chính ra xi-lanh bánh sau, lúc này p1 = p2. Khi áp
suất dầu tăng cao, lực do áp suất dầu tác dụng lên pit-tông sẽ cân p1, p2 : áp suất
dầu ở xi-lanh chính và xi-lanh bánh sau bằng với lực đẩy lên => pit-tông tiếp xúc
với phớt ngăn không cho dầu ra bánh sau p2 đ-ợc hạn chế. Sau đó, nếu tiếp tục
đạp phanh, áp suất dầu vào p1 tăng làm sự cân bằng trên bị phá vỡ => pit-tông
mở ra p2 tăng lên cho đến khi đạt đ-ợc sự cân bằng mới. Do lực tác dụng từ lò
xo cảm biến tải phụ thuộc vào tải trọng nên áp suất p2 cũng thay đổi theo tải
trọng xe.

p2
Đ-ờng đặc tính thực tế

0ab : đ-ờng điều chỉnh khi xe đầy tải

Đ-ờng đặc tính lý t-ởng

b
a

c

0

0cd : đ-ờng điều chỉnh khi xe không tải

Hình 2.8:Đồ thị đặc tính điều chỉnh
bộ điều hoà kiểu pit-tông - vi sai

d

p1

3.3 Bộ điều hoà theo gia tốc (DSPV)
DSPV đ-ợc gắn trên khung xe, đầu hơi nghiêng lên phía trên một góc khoảng
10 đến 13 độ.


- 16 -

Tr-ờng hợp xe không tải: khi đạp phanh, lúc gia tốc của xe đạt đến một giá trị
nhất định thì bi 2 lăn về phía tr-ớc,chạm vào phớt bi 3, bịt đ-ờng dầu thông giữa
khoang I và II. Vì vậy, p1 tăng, p2 cố định (ứng với đoạn ab trên đồ thị). Khi sự
chênh lệch áp suất p1, p2 đạt đến một giá trị nhất định thì van nhánh mở làm cho
p2 tăng (ứng với đoạn bx).
Tr-ờng hợp xe có tải: khi đạp phanh, do lực quán tính của xe lớn hơn so với
khi không tải nên áp suất p1 cũng lớn hơn vì thời gian đạt đến sự giảm tốc định
tr-ớc dài hơn. áp suất này tác dụng lên pit-tông A, B thắng lực lò xo 5 đẩy A,B
về bên phải. Khi sự giảm tốc của xe đạt đến giá trị nhất định, bi 2 lăn về phía
tr-ớc bịt đ-ờng dầu giữa khoang I và II, p1 tăng trong khi cửa khoang I, II bịt kín
nên pit-tông A, B bị đẩy về phía tr-ớc làm p2 tăng (đoạn de). Sau khi A, B trở về
vị trí ban đầu thì p2 không tăng trong khi p1 vẫn tiếp tục tăng (đoạn ec). Khi sự
chênh lệch áp suất đạt giá trị nhất định, van nhánh 4 mở làm p2 tăng tới p1=p2.

p2
Đ-ờng đặc tính thực tế

x

Đ-ờng đặc tính lý t-ởng

e
d

0abcx : đ-ờng điều chỉnh khi xe không tải
0decx : đ-ờng điều chỉnh khi xe đầy tải

c

Hình 2.9:Đồ thị đặc tính

a
0

b

điều chỉnh bộ điều hoà theo gia
tốc

p1


- 17 -

IV.

Hệ thống ABS

4.1 Phân loại hệ thống ABS
a. Phân loại theo số trục xe hoặc bánh xe có tác động ABS

-

Hệ thống ABS trục sau ( ABS 2 b¸nh sau)

-

HƯ thèng ABS 2 trơc

-

HƯ thèng ABS 4 b¸nh 3 kênh

-

Hệ thống ABS 4 bánh 4 kênh

b. Phân loại theo nguyên lý điều chỉnh:
-

Theo gia tốc chậm dần của bánh xe đ-ợc phanh

-

Theo giá trị độ tr-ợt cho tr-ớc

-

Theo giá trị tỷ số vận tốc góc bánh xe với gia tốc chậm dần của nó.

c. Phân loại theo kiểu van ®iƯn tõ trong bé thủ lùc:

-

2 van ®iƯn tư 3 vị trí

-

3 van điện tử 3 vị trí

-

4 van điện tử 3 vị trí

4.2 Hệ thống phanh ABS
ABS làm việc khi công tắc máy đ-ợc mở và sự kiểm soát khả năng khoá cứng
bánh xe sẽ chỉ bắt đầu ë mét tèc ®é tèi thiĨu ( th-êng tõ 8-12 km/giờ). ABS chỉ
làm việc khi nào công tắc Stop báo hiệu cho tổ hợp điều khiển rằng pedan phanh
đà đ-ợc nhấn xuống. Dẫn động phanh từ xi-lanh chính đ-ợc nối đến bộ thuỷ lực
và từ đây tiếp tục dẫn động đến cơ cấu phanh của từng bánh xe. Bộ thuỷ lực đ-ợc


- 18 -

điều khiển bởi tổ hợp điều khiển ABS (ECM). Các cảm biến tốc độ bánh xe đ-ợc
gắn ở mỗi bánh xe liên tục truyền thông tin tốc độ của từng bánh xe cho tổ hợp
điều khiển ABS.
Trong tình huống phanh khẩn cấp nhờ thông tin của cảm biến tốc độ tổ hợp
điều khiển sẽ phát hiện ra sự thay đổi đột ngột tốc độ quay của bánh xe (giảm
nhanh), nó phát tín hiệu cho bộ thuỷ lực để điều chỉnh hoặc điều hoà áp suất dầu
phanh cho bánh xe đó.
Bộ thuỷ lực hoạt động theo sự điều khiển của tổ hợp ECM tăng, giảm hoặc giữ

cố định áp suất dầu phanh tại một bánh xe nào đó nhằm đảm bảo yêu cầu duy trì
độ tr-ợt nằm trong phạm vi 10-30 % để có đ-ợc hiệu quả phanh tối đa và chống
sự khoá cứng bánh xe.
1

2

3

P

4

Bộ chấp hành ABS
5
6
Cửa A

Cửa B
Cửa C

ABS ECU

Cảm biến
tốc độ
bánh xe

7
Cơ cấu phanh

Hình vẽ 2.10: Sơ đồ hệ thống ABS 4 bánh 4 kªnh


- 19 -

V.

Cơ cấu phanh

5.1 Phanh guốc
a. Nguyên lí hoạt động :
Khi ng-ời lái đạp phanh, dầu có áp suất cao đ-ợc dẫn vào xi-lanh công tác,
các pit-tông công tác dịch chuyển ra ngoài, ép guốc phanh sát vào tang trống tạo
lực ma sát hÃm chuyển động quay của tang trống.
Khi ng-ời lái nhả phanh, áp suất trong đ-ờng ống và áp suất trong xi-lanh
công tác giảm, các lò xo hồi vị kéo các guốc phanh về vị trí ban đầu.
4

3
5

G
2

D
G

11

12

13
14

1:mâm phanh
2:Má phanh
3:guốc phanh
4:xi-lanh công tác

11:thanh chống
12:cam lệch tâm
13:dây phanh tay
14:càng phanh tay

Hình vẽ 2.11 :Cơ cấu phanh một xi-lanh công tác
b. Ưu nh-ợc điểm :
ã Ưu điểm : Kết cấu đơn giản dễ sử dụng, sửa chữa
ã Nh-ợc điểm: Nếu hai má tr-ớc và sau có cùng góc ôm thì độ mòn giữa
má tr-ớc và sau không đều.