Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................4
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH ...............................................5
1.1.

Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh ..................................5

1.1.1. Công dụng......................................................................................................5
1.1.2. Yêu cầu ..........................................................................................................5
1.1.3. Phân loại ........................................................................................................5
1.2.

Cấu tạo chung của hệ thống phanh ................................................................6

1.3.

Cơ cấu phanh .................................................................................................7

1.3.1. Cơ cấu phanh guốc ........................................................................................8
1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa .........................................................................................11
1.3.3. Cơ cấu phanh dừng ......................................................................................16
1.4.

Dẫn động phanh ...........................................................................................17

1.4.1. Dẫn động phanh chính bằng cơ khí .............................................................17
1.4.2. Dẫn động phanh chính bằng thủy lực ..........................................................17

1.4.3. Dẫn động phanh chính bằng khí nén ...........................................................17
1.4.4. Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp .............................................20
1.5.

Bộ cường hóa lực phanh ..............................................................................21

1.6.

Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh – ABS...........................................22

CHƢƠNG II: LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ ......................................25
2.1.

Giới thiệu về xe tham khảo ..........................................................................25

2.2.

Lựa chọn cơ cấu phanh ................................................................................27

2.2.1. Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định .....................................................27
2.2.2. Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động ....................................................27
2.3.

Lựa chọn phương án dẫn động ....................................................................28

2.3.1. Phương án 1: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt ..............28
2.3.2. Phương án 3: Dẫn động thủy lực hai dòng chéo ........................................30
2.3.3. Phương án 4: Dẫn động thủy lực hai dòng có một dịng hồn chỉnh ..........31

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

2.3.4. Phương án 4: Dẫn động thủy lực hai dịng hồn chỉnh ...............................32
2.4.

Bộ trợ lực phanh ..........................................................................................34

2.5.

Bộ điều hịa lực phanh .................................................................................35

2.5.1. Đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh...................................35
2.5.2. Các phương án thiết kế bộ điều hịa lực phanh ...........................................38
CHƢƠNG III: THIẾT KẾ TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH .......................44
3.1.

Thiết kế tính tốn cơ cấu phanh ...................................................................44

3.1.1. Xác định momen phanh cần thiết tại các bánh xe .......................................44
3.1.2. Tính tốn cơ cấu phanh................................................................................46
3.1.3. Xác định các kích thước má phanh..............................................................49
3.2.

Tính tốn dẫn động phanh ...........................................................................52

3.2.1. Đường kính xi lanh cơng tác .......................................................................52
3.2.2. Đường kính xi lanh chính ............................................................................53
3.2.3. Hành trình làm việc của pít tơng xi lanh bánh xe ........................................53
3.2.4. Hành trình của bàn đạp phanh .....................................................................53
3.2.5. Xác định hành trình pít tơng xi lanh lực ......................................................54
3.2.6. Tính bền đường ống dẫn động phanh ..........................................................56
3.3.

Tính tốn thiết kế bộ trợ lực phanh .............................................................56

3.3.1. Hệ số cường hóa của trợ lực ........................................................................57
3.3.2. Xác định kích thước màng cường hố .........................................................58
3.3.3. Tính tốn các lị xo ......................................................................................59
a.

Tính lị xo màng cường hố .........................................................................59

b. Tính lị xo van khí ........................................................................................59
3.4 tính tốn bộ điều hịa lực phanh………………………………………………65
3.4.1 Xây dựng đồ thì quan hệ áp suất……….…….……………………………65
3.4.2 Chọn đường đặc tính điều chỉnh……………………….………………….69
3.4.3 Xác định hệ số đạt hiệu quả phanh cao nhất………………….…………..70
3.4.4 Xác định hệ số Kd…………………...……………………..………………72
SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

3.4.5 Phương trình quan hệ áp suất P1-P2……………………………………...72
3.4.6 Chọn và xác định các thông số kết cấu…………………………………...73
3.4.7 Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và lực
phanh…………………………………………………………………………..75
3.4.8 Kiểm tra lại đường đặc tính D của piton vi sai…………………………...77
3.4.9 Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hòa lực phanh…………………78
CHƢƠNG IV: CÁC HƢ HỎNG CHÍNH THƢỜNG GẶP VÀ, PHƢƠNG
PHÁP BẢO DƢỠNG SỬA CHỮA, QUY TRÌNH THÁO LẮP, ĐIỀU CHỈNH
HỆ THƠNG PHANH ..............................................................................................79
4.1.

Các hư hỏng chính thường gặp và cách khắc phục .....................................79

4.2.

Phương pháp bảo dưỡng sửa chữa...............................................................80

4.3.

Kiểm tra dẫn động .......................................................................................80

4.4.

Tháo lắp xilanh chính và trợ lực ..................................................................82

4.5.

Xả khí khỏi mạch dầu ..................................................................................84

4.6.

Xả khí ra khỏi xilanh chính .........................................................................85

4.7.

Kiểm tra hoạt động của trợ lực phanh .........................................................86

KẾT LUẬN CHUNG ..............................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................89

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

LỜI NĨI ĐẦU
Ơ tơ là một phương tiện vận tải quan trọng trong hệ thống giao thơng đường
bộ. Có thể nói rằng mạng lưới giao thơng vận tải là mạch máu của một quốc gia,
một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận
tải.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày càng phát triển
hơn. Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ, hiện nay ngành công nghiệp ôtô đã có sự
phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con người. Những chiếc ôtô ngày

càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn để theo kịp với xu thế
của thời đại.
Song song với việc phát triển nghành ơtơ thì vấn đề bảo đảm an toàn cho
người và xe càng trở nên cần thiết. Do đó trên ơtơ hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ
cấu bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an tồn, túi khí…trong đó cơ cấu
phanh đóng vai trò quan trọng nhất. Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm
bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao, để nâng cao
được năng suất vận chuyển người và hàng hố là điều rất cần thiết.
Đề tài này có nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ” dựa trên xe
tham khảo là xe TOYOTA INNOVA. Sau 16 tuần nghiên cứu thiết kế dưới sự
hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Trương Đặng Việt Thắng và tồn thể các
thầy trong bộ mơn ơtơ đã giúp em hồn thành được đồ án của mình. Mặc dù vậy
cũng khơng tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy giúp em tìm ra những
thiếu sót đó để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Trương Đặng Việt Thắng cùng toàn thể các
thầy trong bộ mơn đã giúp em hồn thành đồ án tốt nghiệp của mình.

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

1.1.

Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh

1.1.1.

Công dụng

 Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe, dừng hẳn
hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định;
 Đối với ơtơ hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì
nó bảo đảm cho ơtơ chạy an tồn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng
suất vận chuyển (tức là tăng được tốc độ trung bình của xe).
1.1.2.

Yêu cầu

 Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng
đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm;
 Phanh êm dịu trong mọi trường hợp đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh;
 Điều khiển nhẹ nhàng,
 Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao và phải có hai dịng độc lập đối với
phanh chính;
 Phân bố mô men phanh phải hợp lý dể đảm bảo tận dụng tối đa trọng lượng
bám tại các bánh xe và không xảy ra hiện tượng trượt lết khi phanh;
 Không có hiện tượng tự xiết khi phanh;
 Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;
 Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lực
phanh trên bánh xe;
 Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện
sử dụng.
1.1.3.

Phân loại

a. Theo cơng dụng:
 Hệ thống phanh chính (phanh chân);
 Hệ thống phanh dừng (phanh tay);

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

 Hệ thống phanh dự phòng;
 Hệ thống phanh rà hay chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện
từ) sử dụng trên các xe cỡ lớn và trên các dốc dài.
b. Theo kết cấu của cơ cấu phanh:
 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc;
 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.
c. Theo dẫn động phanh:
 Hệ thống phanh dẫn động cơ khí;
 Hệ thống phanh dẫn động thủy lực;
 Hệ thống phanh dẫn động khí nén;
 Hệ thống phanh dẫn động kết hợp thủy lực-khí nén;
 Hệ thống phanh điện đây đang là xu thế của thời đại.
d. Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh:
Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ

thống phanh với bộ điều hòa lực phanh.
e. Theo trợ lực
 Hệ thống phanh có trợ lực;
 Hệ thống phanh khơng có trợ lực.
f.

Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:
Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh

với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS).
1.2.

Cấu tạo chung của hệ thống phanh
Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ô tơ được mơ tả trên hình 1.1
Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần

chính:
-

Cơ cấu phanh:
Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh

xe khi phanh ô tô.

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Các cơ cấu phanh thường dùng trên cơ sở tạo ma sát giữa phần quay và phần
cố định.Trên hình 1.1 là ba cơ cấu phanh điển hình trên ơ tô: cơ cấu phanh đĩa, cơ
cấu phanh guốc và cơ cấu phanh tay phanh dừng.

Hình 1.1: Hệ thống phanh trên ô tô
-

Dẫn động phanh:
Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp

phanh đến cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết
hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ nếu dẫn
động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh địn cơ khí. Nếu là
dẫn động thủy lực thì dẫn động phan bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh),
xi lanh cơng tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn.
1.3.

Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận sinh ra mô men phanh và chuyển động năng của ô

tô thành dạng năng lượng khác (thường chuyển thành nhiệt năng).
Trên ô tô chủ yếu sử dụng ma sát để tạo cơ cấu phanh và các loại cơ cấu
phanh thường dùng trên ô tô là cơ cấu phanh tang trống, cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu
phanh dải.

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Cơ cấu phanh guốc

1.3.1.

Cơ cấu phanh guốc được sử dụng khá phổ biến trên ô tô. Trong cơ cấu phanh
guốc sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ trong của tang
trống quay cùng bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa
bề mặt tang trống và các má phanh. Cơ cấu phanh tang trống có các loại sau:
a. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
2
1

5
3

4

b

1: guốc phanh; 2: cam; 3:má phanh; 4: xy lanh; 5:trống phanh.
Hình 1.2: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối
xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên Hình 1.2.

Trong đó sơ đồ Hình1.2.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống
phanh, sử dụng trên ơtơ tải lớn; sơ đồ Hình 1.2.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực để
ép guốc phanh vào trống phanh, thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
Cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều
chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được điều
chỉnh bằng trục cam ép (Hình 1.2.a) hoặc bằng cam lệch tâm (Hình 1.2.b).
Trên hai guốc phanh có tán (hoặc dán) các tấm ma sát. Các tấm này có thể
dài liên tục (Hình 1.2.b) hoặc phân chia thành một số đoạn (Hình 1.2.a).Ở hình

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

1.2.b trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc
xiết, guốc bên phải là guốc nhả. Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc
nhả, mục đích để hai má phanh có sự hao mịn như nhau trong q trình sử dụng do
má xiết chịu áp suất lớn hơn.
Còn đối với cơ cấu phanh được mở bằng cam ép (Hình 1.2.a) áp suất tác
dụng lên hai má phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau.
b. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.3. Sự đối
xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh,
hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với
nhau qua tâm.
Mỗi guốc phanh lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch

tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh. Một phía của
pittơng ln tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má
phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp
trong pittông của xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có
dẫn động bằng thủy lực và được bố trí ở cầu trước của ơtơ du lịch hoặc ơtơ tải nhỏ.

Hình 1.3 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

1- Ống nối; 2- vít xả khí; 3- xi lanh bánh xe; 4- má phanh; 5- phớt làm kín;
6- piston; 7- lò xo guốc phanh; 8- tấm chặn; 9- chốt guốc phanh; 10- mâm phanh.
c. Cơ cấu phanh guốc loại bơi
Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt
quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (hình 1.4.b).
Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.4.a);
loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4.b).
-

Loại hai mặt tựa tác dụng đơn:
Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần

vỏ xi lanh, đầu cịn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pít tơng. Cơ cấu phanh loại này

thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ;
-

Loại hai mặt tựa tác dụng kép:
Ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittơng và cả hai đầu của mỗi

guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông. Cơ cấu phanh loại này được
sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ơtơ tải nhỏ.

a
b

Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi
d. Cơ cấu phanh guốc loại tự cƣờng hóa:
Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc
phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn
(hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.5.b).
-

Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh

được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động.
Hai đầu cịn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi
lanh bánh xe cịn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe. Cơ
cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai
guốc phanh. Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô
du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình;
-

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép:
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh

được tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ cấu
phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến
trung bình.

Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá
1.3.2.

Cơ cấu phanh đĩa

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6.Các bộ
phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:
2

1

3

5

4

a) loại giá đỡ cố định

6

b) loại giá đỡ di động

Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

1: giá đỡ cố định; 2: piston; 3: má phanh; 4: giá đỡ di động; 5: đĩa phanh; 6:
piston.
-

Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe;

-

Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh phanh;

-

Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn

động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe.
Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.
 Loại giá đỡ cố định (hình 1.7.a):
Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh
bánh xe ở hai đĩa của đĩa phanh. Trong các xi lanh có pittơng, mà một đầu của nó
ln tì vào các má phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi
lanh bánh xe;

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Hình 1.7.a Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định
 Loại giá đỡ di động (hình 1.7.b):

Hình 1.7.b Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động
Ở loại này giá đỡ khơng bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một
số chốt bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi
lanh bánh xe với một pittơng tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được

gá trực tiếp lên giá đỡ. Khi phanh xi lanh đẩy piston ép má phanh vào đĩa phanh,
sau đó đẩy giá đặt xi lanh trượt trên trục dẫn hướng để ép nốt má phanh bên kia vào
đĩa phanh.
 Một số chi tiết trong cơ cấu phanh đĩa
 Má phanh
SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Má phanh gồm các tấm ma sát và xương má phanh. Tấm ma sát dầy khoảng
9 đến 10 mm, xương má phanh là thép tấm, dày khoảng 2 đến 3 mm. Chúng được
tán vào nhau và được lắp trên giá xi lanh công tác bằng rãnh hướng tâm và được
định vị bằng các chốt định vị hoặc bằng các mảnh hãm. Trên mỗi má phanh đều có
chốt báo hết má phanh. Khi má phanh mòn hết đến chiều dày từ 1 đến 4 mm thì
chốt báo hết sẽ tiếp xúc với đĩa phanh và báo hết má phanh.
Cơ cấu báo mịn hết má phanh

Hình 1.8: Cơ cấu báo mịn hết má phanh
 Đĩa phanh
Đĩa phanh thường được chế tạo bằng gang cầu hoặc gang xám, bề mặt làm
việc được mài phẳng, khơng được có vết xước.
Dạng đĩa phẳng chế tạo đơn giản hơn nhưng ít được dùng vì bề mặt ma sát ở gần ổ
lăn của moay ơ bánh xe, gây nóng ổ lăn này làm cho việc bơi trơn ổ này khó khăn
hơn.
Dạng đĩa khơng phẳng được dùng nhiều hơn vì bề mặt ma sát được bố trí xa

ổ lăn của moay ơ bánh xe, hạn chế nung nóng ổ này và dễ dàng bố trí xi lanh công
tác.

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Dạng đĩa khơng phẳng có tạo các lỗ hướng kính được dùng phổ biến vì ngồi
các ưu điểm của đĩa khơng phẳng ra thì đĩa phanh được làm mát tốt hơn;
 Xi lanh công tác
Cụm xi lanh công tác của cơ cấu phanh đĩa có cấu tạo như trên Hình 1.9
gồm xi lanh được chế tạo liền với giá đỡ hoặc chế tạo rời, pít tơng, phớt làm kín và
vành chắn bụi. Phía trên xi lanh có lỗ xả khơng khí trong hệ thống dẫn động. Khi
phanh chất lỏng đẩy piston ra phía ngồi tạo nên lực ép lên các tấm má phanh. Khi
thôi phanh do khe hở của các ổ bi bánh xe tạo nên rung lắc đĩa phanh theo phương
dọc trục, đẩy tẩm ma sát và piston chuyển động ngược lại. Khe hở giữa má phanh
và đĩa phanh rất nhỏ (0.05 đến 0.1 mm);

Hình 1.9: Xy lanh công tác
 Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh
Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh thường sử
dụng sự biến dạng của gioăng làm kín dầu. Gioăng làm kín nằm trong rãnh của
xilanh làm nhiệm vụ bao kín khoang dầu có áp suất khi phanh. Khi đạp phanh dưới
tác dụng của áp suất dầu pít tơng bị đẩy dịch chuyển, lực ma sát giữa gioăng làm
kín (vành khăn) và pít tơng lớn kéo vành khăn bị biến dạng trong rãnh của vành

khăn. Khi thôi phanh áp lực dầu giảm, vành khăn kéo pít tơng về vị trí ban đầu và
hết biến dạng. Nếu khe hở giữa má phanh và đĩa phanh lớn, lực đẩy của dầu lớn hơn
lực ma sát vành khăn bị biến dạng hết mức và pít tơng dịch trượt so với vành khăn.
SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Khi thơi phanh, pít tơng chỉ trở về bằng đúng độ biến dạng của vành khăn nên pít
tơng có vị trí mới so với xi lanh, đảm bảo khe hở giữa má phanh và đĩa phanh ln
khơng đổi.

Hình 1.10: Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh
1.3.3.

Cơ cấu phanh dừng

Hình 1.11: Sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phanh dừng
Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng.
Nói chung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không
di chuyển trên các loại đường khác nhau.

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

16

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn
động phanh.
Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía
sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số.
Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí được
bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay,
vì vậy cịn gọi là phanh tay.
1.4.

Dẫn động phanh

1.4.1.

Dẫn động phanh chính bằng cơ khí

Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có ưu điểm kết cấu đơn giản nhưng không
tạo được mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của người lái, thường chỉ sử
dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay).
1.4.2.

Dẫn động phanh chính bằng thủy lực

Dẫn động phanh bằng thủy lực tức là dùng chất lỏng để tạo và truyền áp suất
đến các xi lanh công tác của cơ cấu phanh để tạo lực ép má phanh vào trống\đĩa
phanh.Dẫn động bằng thủy lực có đặc điểm là độ nhạy cao, kết cấu đơn giản nhưng

nếu khơng có cường hóa dẫn động lực người lái cần để điều khiển phanh lớn hơn so
với dẫn động bằng khí nén. Vì vậy hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thường được
sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.
Ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp lên cơ cấu phanh qua chất lỏng (chất lỏng
được coi như không đàn hồi khi ép).

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực
SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bàn đạp
phanh, xi lanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xi lanh công tác (xi lanh bánh
xe).
Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của
mạch dẫn động người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dịng.
 Dẫn động một dịng (hình 1.12):
Dẫn động một dịng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường
dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe. Dẫn động một
dịng có kết cấu đơn giản nhưng độ an tồn khơng cao. Vì một lý do nào đó, bất kỳ
một đường ống dẫn dầu nào đến các xi lanh bánh xe bị rị rỉ thì dầu trong hệ thống
bị mất áp suất và tất cả các bánh xe đều bị mất phanh.
Vì vậy trong thực tế người ta hay sử dụng dẫn động thuỷ lực hai dòng.
 Dẫn động hai dịng (hình 1.13):

a

b

Hình 1.13 Dẫn động hai dịng
Dẫn động hai dịng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầu
độc lập dẫn đến các bánh xe của ơtơ. Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử
dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dịng hoặc sử dụng xi lanh
chính kép (loại "tăng đem").
Có nhiều phương án bố trí hai dịng độc lập đến các bánh xe, ở đây giới thiệu hai
phương án tiêu biểu thường được sử dụng hơn cả, đó là sơ đồ trên Hình 1.13.a và
1.13.b.
SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Ở sơ đồ Hình 1.13.a thì một dịng được dẫn động ra hai bánh xe cầu trước
còn một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu sau. Với cách bố trí này một trong
hai dịng bị rị rỉ dịng cịn lại vẫn có tác dụng. Ví dụ trên hình vẽ khi dịng dầu ra
cầu trước bị rị rỉ thì dịng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn xuất
hiện ở hai bánh sau khi phanh. Tuy nhiên nếu như hỏng đường dẫn động cầu trước
thì có thể xảy ra hiện tượng quay ngang xe khi phanh. Nếu hỏng đường dầu dẫn
động cầu sau thì có thể mất tính ổn định khi phanh gấp.
Ở sơ đồ Hình 1.13.b thì một dịng được dẫn tới một bánh xe phía trước và
một bánh xe phía sau so le nhau, còn một dòng được dẫn tới hai bánh xe so le còn

lại. Trong trường hợp này khi một dịng bị rị rỉ thì dịng cịn lại vẫn có tác dụng và
lực phanh vẫn sinh ra ở hai bánh xe so le trước và sau, chất lượng vẫn được đảm
bảo tốt cả khi trên đường có hệ số bám dọc ở hai vết bánh xe khác nhau nhiều.
Dẫn động phanh chính bằng khí nén

1.4.3.

Hình 1.14: Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén
1 - máy nén khí; 2 - bầu lọc khí; 3 - bộ điều chỉnh áp suất; 4 - đồng hồ áp suất;
5 - bàn đạp phanh; 6 - van an tồn; 7 - bình chứa khí; 8 - van phân phối (tổng
phanh); 9 - bầu phanh; 10 - cam phanh; 11 - lò xo cơ cấu phanh; 12 - guốc
phanh.
SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Dẫn động phanh bằng khí nén tức là sử dụng năng lượng của nguồn khí nén
để tạo nên áp lực ép các guốc phanh vào trống phanh. Trong dẫn động phanh bằng
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. Đặc điểm của dẫn động phanh bằng khí nén là độ nhạy
thấp hơn, phức tạp hơn nhưng do sử dụng năng lượng của nguồn khí nén để thực
hiện điều khiển cơ cấu phanh nến lực điều khiển của người lái là không cần lớn lắm
mà chỉ cần đủ để mở các van điều khiển phân phối khí nén. Vì vậy nó thường dùng
trên các ơ tơ cỡ lớn.

Hệ dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén thường gồm các bộ phận chính
sau: máy nén khí, bình chứa khí nén, van phân phối, đường ống dẫn khí nén, các xi
lanh cơng tác (bầu phanh), bộ phận chia khí nén đến các bình chứa của các dịng
dẫn động khác nhau và các van an toàn của hệ thống.
Để giảm thời gian chậm tác dụng của cơ cấu phanh ở xa, người ta có thể bố
trí các van gia tốc.
1.4.4.

Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp
Van phanh
Bình khí
Xả ra ngồi

Bình
chứa
dầu

Xi lanh
chính
Xi lanh bánh
xe

Trống
phanh

Guốc
Bánh xe trước

Bình
chứa

dầu

Máy nén khí

Xi lanh bánh
xe
Xi lanh
chính
Đường khí
Đường dầu

phanh

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

Bánh xe sau

Trống
phanh

Guốc
phanh

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Hình 1.15 Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết hợp
Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng hạn chế là lực điều
khiển trên bàn đạp còn lớn. Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén lại có ưu điểm
là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn
do khí bị nén khi chịu áp suất).
Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống
dẫn động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén (Hình 1.15).
Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các ôtô tải trung bình và lớn.
Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động:
-

Dẫn động thủy lực: có hai xi lanh chính dẫn hai dịng dầu đến các xi lanh
bánh xe phía trước và phía sau;

-

Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối
khí và các xi lanh khí nén;
Phần máy nén khí và van phân phối hồn tồn có cấu tạo và nguyên lý làm

việc như trong hệ thống dẫn động bằng khí nén;
Phần xi lanh xi lanh chính loại đơn và các xi lanh bánh xe có kết cấu và
nguyên lý làm việc như trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực;
Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dịng nên van phân phối khí là loại van
kép, có hai xi lanh chính và hai xi lanh khí.
1.5.

Bộ cƣờng hóa lực phanh
Bộ cường hóa lực phanh là một cụm chi tiết lấy năng lượng từ một nguồn có

sẵn phụ thêm vào công do người điều khiển sản ra để điều khiển hệ thống phanh
nhờ đó giảm được lực cần thiết để điều khiển, điều khiển được nhẹ nhàng hơn.
Nguồn năng lượng có sẵn thường lấy từ động cơ và có thể là ở dạng khí nén
hoặc chân khơng. Trên ơ tơ thường cường hóa dẫn động bằng khí nén (sử dụng
nguồn khí nén có sẵn thường là trên các ô tô tải lớn hoặc ô tô buýt lớn) và cường
hóa chân khơng ( sử dụng nguồn chân khơng sẵn có thường gặp trên các loại ơ tơ cỡ

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

nhỏ). Nguồn chân khơng cấp cho bộ cường hóa có thể lấy trên đường ống nạp của
động cơ xăng dùng chế hịa khí hoặc được tạo bằng bơm chân khơng.
Cần phân biệt cường hóa phanh bằng khí nén với dẫn động phanh bằng khí
nén. Nếu có sự cố về làm kín của hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén thì hệ
thống khơng thể làm việc được trong khi nếu có sự cố trong hệ thống cường hóa
bằng khí nén thì vẫn có thể điều khiển phanh được tuy nhiên lực điều khiển lúc này
lớn hơn nhiều.
1.6.

Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh – ABS

Hình 1.16: Bố trí hệ thống phanh trên xe
Trong quá trình phanh xe, nếu các bánh xe bị trượt lết thì khả năng bám
đường của bánh xe giảm rất nhiều so với khả năng bám khi bánh xe ở giới hạn trượt

lết nên hiệu quả phanh giảm nhiều. Mặt khác, khi bánh xe bị trượt lết thì mất khả
năng điều khiển hướng chuyển động của xe nên chất lượng phanh giảm.
Bộ ABS thực hiện điều chỉnh áp suất ra các cơ cấu phanh của các bánh xe
theo độ trượt của các bánh xe khi phanh, đảm bảo điều chỉnh chính xác để bánh xe

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

khơng bị trượt khi phanh do đó nâng cao được hiệu quả và chất lượng phanh xe.
Hiện nay ở các nước tiên tiến chỉ cho phép nhập các loại ơ tơ có lắp đặt bộ ABS.
.

Hình 1.17: Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS trong dẫn động thuỷ lực trên
ôtô được thể hiện trên Hình 1.17.
Hệ thống hoạt động như sau: Khi lái xe tác động lên bàn đạp, chất lỏng công
tác được dồn từ xi lanh chính qua van điều áp 1 tới xi lanh công tác tại bánh xe thực
hiện quá trình phanh. Cảm biến 5 có nhiệm vụ đo vận tốc góc của bánh xe và gửi tín
hiệu này tới bộ xử lý trung tâm (ECU) 4. Khi vận tốc góc gần bằng 0, nghĩa là bánh
xe sắp bị trượt lết, ECU sẽ phát lệnh cho van điều áp giảm áp suất tại xi lanh cơng
tác, nhờ đó mơmen phanh tại bánh xe giảm xuống và vận tốc góc bánh xe tăng lên.
Khi vận tốc góc đạt tới một giá trị xác định ECU lại ra lệnh cho van điều áp tiếp tục
tăng áp suất tại xi lanh công tác. Cứ như vậy quá trình được lặp lại và bánh xe luôn
được phanh ở mức độ tối đa mà không bị trượt lết.

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

Hình 1.19: đồ thị quan hệ giữa hệ số bám với hệ số trượt

SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống phanh đĩa xe 7 chỗ

CHƢƠNG II: LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1.

Giới thiệu về xe tham khảo

Hình 2.0: Xe tham khảo TOYOTA INNOVA
Hệ thống phanh trên xe TOYOTA INNOVA

Hình 2.1: Bố trí hệ thống phanh trên xe

THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA XE TOYOTA INNOVA
SVTH: Lê Khắc Thiện – MSSV: 20100672

25