Dẫn động bằng thủy khí kết hợp

17



19



18



20



21



22



1



2



3



4



5

6



16



7



15



14



13



12



11



10



9



8



Hình 1.19: Sơ đồ cơ cấu dẫn động phanh.

1,5- Ống nối;6-Thân van xả;13- Thanh đẩy

2- Bu lông;7- Xi lanh thủy lực;14- Lò xo thanh đẩy

3- Lò xo; 8- Ống cách;18- pít tông màng.

4-Vòng đệm;12- Thân bầu khí.

Nguyên lý làm việc:

Khi chưa làm việc thì pít tông (21) chịu tác dụng của lực lò xo đẩy lên

trên không chạm vào van lúc này van được đóng lại và khoang trước của pít

tông (18) được thông với khí quyển nhờ cửa xả của van xả (6). Và pít tông

màng (18) ở vị trí bên trái và khoang trái của pít tông màng (18) thông vào

bàn đạp phanh thì khí nén được đưa từ van phân phối đi qua ống nối (1) vào

và đẩy piston (21) xuống mở van lúc này khí nén từ bình khí nén được cung

cấp đi qua ống dẫn khí tác dụng vào pít tông màng (18) khi chưa làm việc thì

pít tông màng ở vị trí bên trái khi làm việc thì khí nén tác dụng làm cho pít

26



tông màng dịch chuyển sang bên phải tác dụng vào pít tông thủy lực sang bên

phải lúc này dầu được cung cấp trong xi lanh dưới tác dụng của pít tông thủy

lực đẩy dầu tới các xy lanh bánh xe. Dưới tác dụng của áp suất dầu tác dụng

vào pít tông bánh xe guốc phanh ép vào trống phanh tiến hành quá trình

phanh.

Khi giữ bàn đạp phanh ở một vị trí nào đó thì mặt đáy của pít tông (18)

dính với bề mặt của van và dưới tác dụng của lò xo và dòng khí tác dụng dưới

đáy van đẩy van đi lên và đóng cửa van lại không cung cấp khí nén vào trong

hệ thống và áp suất này ta có sự cân bằng giữa lực tác dụng của khí nén từ

van phân phối tới tác dụng lên trên bề mặt trên của piston và lực tác dụng của

lò xo ở phía dưới van và dòng khí nén đi từ bình khí nén tới. Khi ta tăng lực

bàn đạp thêm một chút thì phá vỡ sự cân bằng trên dòng khí nén được cung

cấp tiếp vào trong hệ thống và lực phanh được tăng lên ở cơ cấu phanh bánh

xe.

2.2.3 Bộ điều hòa lực phanh

Khi thiết kế hệ thống phanh người ta luôn mong muốn có được hiệu quả

phanh cao nhất, nhưng lực phanh cực đại có thể phát huy tại các bánh xe thì

lại giới hạn bởi lực bám. Vì khi lực phanh đạt được giá trị của lực bám thì

bánh xe bắt đầu trượt và không còn khả năng truyền lực lớn hơn nữa. Do vậy,

trong thiết kế tính toán hệ thống phanh cần phải tận dụng tối đa khả năng bám

tại các bánh xe để có được hiệu quả phanh cao nhất, nhưng đồng thời cũng

phải tránh xảy ra hiện tượng trượt lết gây mất ổn định và mất an toàn chuyển

động. Để thỏa mãn các yêu cầu trên, trong khi tính toán lực phanh tại các

bánh xe người ta lấy:



Pp max = P = ϕ Gϕ

ϕ



27



Tuy nhiên, trong quá trình phanh do có sự phân bố lại tải trọng trên các

cầu, nên lực bám trên các cầu cũng thay đổi theo. Vì vậy trong công tính mô

men phanh thiết kế tại các cầu người ta đã đưa vào các hệ số phân bố lại tải

trọng khi phanh: m1 và m2. Nhưng do mức độ phân bố lại tải trọng phụ thuộc

vào cường độ phanh, thể hiện qua gia tốc chậm dần j, nên các hệ số này có giá

trị thay đổi. Trong quá trình thiết kế người ta chỉ có thể chọn một giá trị để

tính, chẳng hạn j = jT môn men phanh trên các cầu được tính như sau:

- Ở cầu trước là :

M



 G.b

÷

ϕ.r

bx

÷ 2L





M



- Ở cầu sau là



j hg



= 1 + T

p1 

g.b



j hg



= 1 − T

p2 

g.a





 G.a

÷

ϕ.r

bx

÷ 2L





:



Hệ thống phanh được thiết kế tính toán trên cơ sở các công thức trên đảm

bảo tận dụng tối đa khả năng bám tại các bánh xe và không gây trượt lết với

điều kiện ô tô được phanh với gia tốc chậm dần đúng bằng jT.

Tuy nhiên, trong thực tế ô tô có thể được phanh với cường độ khác với

cường độ tính toán ( jP ≠ jT ), khi đó sự phân bố lại trọng lượng lên các cầu

khi phanh sẽ khác với điều kiện thiết kế. Trong trường hợp này mô men bám

tại các cầu có thể được tính như sau :

- Ở cầu trước là :

j hg



= 1 + P

ϕ1 

g.b





 G.b

÷

ϕ.r

bx

÷ 2L





j hg



= 1 − P

ϕ2 

g.a





 G.a

÷

ϕ.r

bx

÷ 2L





M

- Ở cầu sau là



:

M



Có thể xảy ra hai trường hợp sau đây:

Trường hợp 1: ô tô được phanh với cường độ lớn hơn tính toán jP > jT

So sánh các mô men phanh và mô men bám trong trường hợp này ta thấy:



28



M P1 < M ϕ 1

M P2 > Mϕ 2

Điều này có nghĩa là, tại bánh trước khả năng bám của bánh xe không

được tận dụng hết do mô men phanh có được theo thiết kế nhỏ hơn mô men

bám. Nhưng tại cầu sau mô men phanh có được trên cầu lớn hơn mô men

bám. Vì vậy, trong trường hợp này các bánh xe cầu sau sẽ bị trượt lết.

Trường hợp 2 : ô tô được phanh với cường độ nhỏ hơn tính toán jP < jT

Trong trường hợp này ta có :



M P1 > M ϕ1

M P2 < Mϕ 2

Như vậy, tại cầu trước mô men phanh có được trên cầu theo thiết kế lớn

hơn mô men bám, có nghĩa là, trong trường hợp này các bánh xe cầu trước sẽ

bị trượt lết. Ngược lại, ở cầu sau mô men phanh trên cầu theo tính toán nhỏ

hơn mô men bám và khả năng bám của các bánh xe không được tận dụng hết.

Để tránh hiện tượng trượt lết các bánh xe sau khi phanh với cường độ lớn,

trong hệ thống dẫn động phanh thường có bố trí bộ điều hòa lực phanh tại

dòng dẫn động phanh cầu sau. Bộ điều hòa có nhiệm vụ thay đổi áp suất trong

dẫn động phanh cầu tương ứng với tải trọng phân bố lên cầu.

Tương tự như vậy, để tránh trượt lết các bánh xe cầu trước khi phanh ở

cường độ trung bình hoặc thấp ( jP < jT ), trong dẫn động cầu trước có thể bố

trí van giảm áp. Van này có nhiệm vụ hạn chế áp suất dẫn tới các cơ cấu

phanh cầu trước để giới hạn mô men phanh không vượt quá mô men bám.



29



Van điều hòa lực phanh được đặt giữa xi lanh chính của đường dẫn dầu

phanh và xi lanh phanh của bánh xe.



Hình 1.20: Cách bố trí bộ điều hòa lực phanh trên xe.

Tuy nhiên, các loại van trên đều không thể phản ứng với điều kiện mặt

đường. Chẳng hạn, nếu mặt đường có hệ số bám khác với hệ số bám đã chọn

để tính toán hoặc hệ số bám tại các bánh xe không giống nhau thì van giảm áp

30



và bộ điều hòa lực phanh không tránh cho các bánh xe khỏi trượt lết. Vì vậy,

trên các ô tô hiện đại, người ta sử dụng hệ thống tự động điều khiển lực phanh

tại các bánh xe để tránh trượt lết, gọi là hệ thống chống hãm cứng bánh xe

ABS.



2.2.4 Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS

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 không 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 ô tô có lắp

đặt bộ ABS.



31



Hình 1.21: Đồ thị quan hệ giữa hệ số bám với hệ số trượt.



32



CHƯƠNG II

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Chương này sẽ đi phân tích để lựa chọn ra phương án thiết kế cho hệ

thống phanh bao gồm các bộ phận sau: cơ cấu phanh, dẫn động phanh và bộ

điều hòa lực phanh.

I. CƠ CẤU PHANH

So sánh cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh guốc ta có những nhận xét sau:

Đặc điểm



Cơ cấu phanh đĩa



Cơ cấu phanh guốc



- Áp suất phân bố đều trên má - Áp suất phân bố không đều

phanh, chính vì thế má phanh trên má phanh vì thế má phanh

mòn rất đều.

Áp suất

của cơ cấu



mòn không đều.



- Áp suất tác dụng từ má phanh - Áp suất tác dụng từ má phanh

lên đĩa phanh là lớn. Làm cho lên tang trống là không lớn.

má phanh nhanh mòn dẫn đến Làm cho má phanh lâu mòn

vật liệu chế tạo phải tốt. Dẫn dẫn đến vật liệu làm má phanh

đến giá thành của cơ cấu này không cần quá tốt. Giá thành

sẽ cao lên.

của cơ cấu thấp.

- Khe hở giữa má phanh và đĩa - Khe hở giữa má phanh và

phanh nhỏ cho nên tác dụng tang trống là tương đối lớn (0,



Khe hở



của cơ cấu là nhanh, giảm thời 2 ÷ 0, 3 mm) dẫn đến thời gian



giữa má



gian chậm tác dụng, tăng tỉ số chậm tác dụng là lớn.



phanh với truyền của cơ cấu dẫn tới giảm - Phải thường xuyên điều chỉnh

đĩa/tang

trống



lực bàn đạp trên cơ cấu phanh.



khe hở giữa má phanh và tang



- Cơ cấu phanh có khả năng tự trống khi trong cơ cấu không

động điều chỉnh khe hở giữa có cơ cấu tự động điều chỉnh

đĩa phanh và má phanh.



khe hở.

33



- Do cơ cấu phanh này thì tiếp

xúc trực tiếp với môi trường

bên ngoài cho nên khả năng

Tiếp xúc

môi

trường



thoát nhiệt của cơ cấu này là

rất tốt.

- Do tiếp xúc trực tiếp với môi

trường bên ngoài cho nên bụi

bẩn cũng sẽ thường xuyên bám

vào làm nhanh mòn má phanh.



- Do cơ cấu phanh thì không

tiếp xúc với môi trường bên

ngoài cho nên khả năng thoát

nhiệt của cơ cấu là rất kém.

- Do má phanh được bao kín

bằng tang trống cho nên ít bụi

bẩn bám vào, vì vậy má phanh

sẽ lâu mòn do bụi bẩn.



- Yêu cầu đối với cơ cấu phanh - Yêu cầu không cần cao về độ

là đòi hỏi độ chính xác cao.

Giá thành

sản phẩm



chính xác trong chế tạo.



- Vật liệu chế tạo má phanh - Vật liệu làm má phanh cũng

phải là vật liệu tốt.



không cần phải quá tốt.



⇒ Giá thành của cơ cấu phanh ⇒ Giá thành của cơ cấu là

đĩa sẽ cao hơn so với cơ cấu thấp hơn so với cơ cấu phanh

phanh guốc.



đĩa.



Kết luận: Từ những so sánh đặc điểm của hai cơ cấu phanh ta thấy việc

chọn cơ cấu phanh guốc trên xe tải là rất khả thi. Chính vì vậy mà trong đồ

án này em chọn cơ cấu phanh cho cả cầu trước và sau đều là cơ cấu phanh

guốc. Và dạng cơ cấu phanh guốc thiết kế ở đây là cơ cấu phanh guốc đối

xứng qua trục.



34



II. DẪN ĐỘNG PHANH

2.1. DẪN ĐỘNG BẰNG CƠ KHÍ

• Ưu điểm:

- Dẫn động phanh bằng cơ khí có độ tin cậy làm việc cao, độ cứng vững dẫn

động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài.

• Nhược điểm:

- Dẫn động phanh cơ khí thì hiệu suất truyền lực không cao, thời gian phanh

lớn.

- Việc sử dụng các dây cáp trong dẫn động phanh cơ khí làm cho hệ thống

phanh rất hay bị kẹt do các dây cáp bằng kim loại sắt thì hay bị gỉ sét.

- Dẫn động bằng cơ khí khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe vì độ

cứng vững của các thanh dẫn động phanh không như nhau, khó đảm bảo sự

phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu.

Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không sử dụng ở hệ thống

phanh chính mà chỉ sử dụng ở hệ thống phanh dừng.

2.2. DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC

Dẫn động phanh thuỷ lực được áp dụng rộng rãi trên hệ thống phanh

chính của các loại ô tô du lịch, trên ô tô vận tải nhỏ và trung bình.

• Ưu điểm:

- Dễ bố trí hơn so với dẫn động cơ khí.

- Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo

đúng yêu cầu thiết kế.

- Có hiệu suất cao.

- Tác động tới cơ cấu phanh là nhanh vì dầu được coi là không bị nén.

- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ.

- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu

phanh.

• Nhược điểm:

35



- Khó bố trí tự động điều khiển.

- Độ tin cậy trong hệ thống là kém vì hệ thống hay bị rò gỉ dầu.

- Dẫn động phanh hoạt động theo nguyên lý thủy tĩnh: xi lanh chính tiếp nhận

và biến đổi lực điều khiển của người lái thành áp suất chất lỏng truyền tới các

xi lanh công tác tại các bánh xe. Với nguyên lý hoạt động như vậy, toàn bộ

năng lượng dùng để phanh ô tô đều do người lái sinh ra, nên nếu yêu cầu về

lực phanh lớn thì người lái sẽ không đáp ứng được hoặc chóng mệt mỏi. Vì

vậy, dẫn động thủy lực chỉ sử dụng trên các ô tô con và ô tô tải loại nhỏ. Để

giảm nhẹ lực tác động của người lái, trong hệ thống dẫn động thường có bố trí

bộ trí bộ phận trợ lực bằng chân không.

- Không thể tạo được tỷ số truyền lớn, vì thế phanh dầu không có cường hoá

chỉ dùng ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ.

- Lực tác dụng lên bàn đạp lớn.

- Đối với dẫn động phanh 1 dòng khi có chỗ nào bị ròi (chảy dầu) thì tất cả hệ

thống phanh đều không làm việc, để khắc phục khuyết điểm này người ta

dùng loại dẫn động hai dòng, loại này cơ ưu điểm là khi 1 dòng bị hỏng thì

dòng còn lại vẫn làm việc bình thường tuy nhiên hiệu quả phanh có giảm,

đảm bảo an toàn khi chuyển động.

2.3. DẪN ĐỘNG PHANH BẰNG KHÍ NÉN

• Ưu điểm:

- Điều khiển nhẹ nhàng vì lực này chỉ dùng để mở van ( hay lực này chính là

lực điều khiển) , kết cấu đơn giản, tạo được lực phanh lớn.

- Dễ bố trí tự động điều khiển ( có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô

tô).

- Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống treo

loại khí.

• Nhược điểm:



36