Chúc các bác thượng lộ bình an:lx:lx:lx:lx
SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH
I. NHIỆM VỤ, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU
1.1. Nhiệm vụ
Hệ thống phanh được trang bị trên ô tô để làm giảm tốc độ của ôtô cho đến khi ngừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết (phanh chân) và đồng thời giữ cho ôtô đứng yên trên dốc (phanh tay).
1.2. Phân loại
* Theo cách bố trí cơ cấu phanh
- Phanh bánh xe
- Phanh ở trục hệ thống truyền lực.
* Theo cơ cấu phanh
- Phanh guốc
- Phanh đai.
- Phanh đĩa.
* Theo dẫn động phanh
- Phanh cơ khí.
- Phanh thủy lực.
- Phanh khí nén.
- Phanh điện.
- Phanh liên hợp.
* Theo kết cấu bộ cường hóa
- Phanh trợ lực bằng khí nén.
- Phanh trợ lực bằng áp thấp.
1.3. Yêu cầu
- Hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đôt ngột, lúc gặp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để bảo đảm ổn định ôtô khi phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng, lực tác dụng lên pedal không lớn.
- Dẫn động phanh có độ nhạy cảm lớn.
- Bảo đảm việc phân bố momen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám.
- Không có hiện tượng tự siết phanh.
- Thoát nhiệt tốt.
- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao, ổn định trong sử dụng.
- Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên pedal với lực phanh bánh xe.
- Có khả năng phanh ôtô trong thời gian dài.
II. CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH
Hệ thống phanh ôtô gồm có
Phanh chính (phanh bánh xe, phanh chân) và phanh phụ (phanh truyền lực, phanh tay). Phanh chính và phanh phụ có thể sử dụng chung cơ cấu phanh hoặc sử dụng riêng cơ cấu phanh, nhưng dẫn động phanh hoàn toàn riêng rẽ.
Hệ thống phanh gồm hai phần chính: Cơ cấu phanh và dẫn động phanh.
* Các hệ thống phanh thường gặp
- Phanh cơ khí: thường dùng ở phanh phụ.
- Phanh thủy lực: dẫn động bằng chất lỏng (dầu).
- Phanh khí: dẫn động bằng khí.
- Phanh thủy khí: dẫn động bằng chất lỏng và chất khí.
Dùng phanh dầu thì lực tác dụng lên pedal lớn hơn so với phanh khí, do đó phanh dầu chỉ dùng ở ôtô con, tải nhỏ, tải trung bình. Còn phanh khí thường sử dụng trên ôtô tải trung bình và tải lớn.
1. Cơ cấu phanh
1.1. Phanh guốc (trang trống)
- Cơ cấu loại phanh guốc có hai guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm và đặt đối xứng với xilanh làm việc.
- Phanh guốc có kết cấu đơn giản, điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh bằng cam quay và chốt lệch tâm.
- Để đảm bảo độ mòn đồng đều ở hai má phanh thì má của guốc phanh có hiệu quả cao (tự siết) được làm dài hơn.
- Trên hình trình bày cơ cấu phanh với xilanh làm việc có đường kính piston khác nhau. Lực tác dụng lên hai guốc phanh trong trường hợp này sẽ khác nhau, má phanh bên phải làm việc thuận lợi hơn vì có hiện tượng tự siết, vì thế má phanh bên phải cần ít lực ép hơn nên đường kính piston nhỏ hơn.
- Ưu điểm của loại này là má phanh mòn đều, cơ cấu này làm việc tốt khi quay theo chiều hình vẽ (chiều tiến ôtô) và làm việc không tốt khi theo chiều ngược lại (chiều lùi ôtô).
- Trên hình trình bày cơ cấu có hai xilanh làm việc ở hai guốc phanh. Mỗi guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm, bố trí đối xứng với đường trục của cơ cấu phanh nhằm tăng hiệu quả khi ôtô chạy tiến, nhưng lại giảm thấp hiệu quả khi chạy lùi. Vì vậy loại phanh này dùng cho ôtô nhỏ và thường dùng ở cầu trước. Hiệu quả phanh tăng 1,6 ¸1,8 so với cơ cấu phanh một xilanh khi chạy tiến.
- Các guốc phanh trên các cơ cấu phanh trình bày trên đây đều có một điểm tựa cố định (chốt lệch tâm) nghĩa là guốc phanh chỉ có một bậc tự do.
- Cơ cấu phanh loại bơi, guốc phanh ở cơ cấu này có hai bậc tự do và không có điểm tựa cố định. Ở cơ cấu phanh loại bơi, hai xilanh làm việc đều tác dụng lên đầu trên và đầu dưới của guốc phanh. Khi phanh các guốc phanh sẽ chuyển dịch theo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh. Nhờ ma sát má phanh bị cuốn theo ống xilanh làm việc tỳ sát vào điểm tựa cố định, lúc đó hiệu quả phanh sẽ tốt hơn.
- Hiệu quả phanh của ôtô khi tiến hay lùi đều bằng nhau. Cơ cấu phanh loại này có khuyết điểm là có kết cấu phức tạp.
- Đối với cơ cấu phanh tự cường hóa dùng lực ma sát giữa má phanh trước và trống phanh để cường hóa hiệu quả phanh cho má phanh sau (vì guốc phanh trước được nối với guốc phanh sau nhờ thanh trung gian (1)).
- Khi trống phanh quay theo chiều nào đó sẽ có một guốc phanh tựa vào một điểm tựa cứng (2). Đặc điểm của cơ cấu phanh này là hiệu quả của phanh tiến và phanh lùi đều như nhau. Tuy nhiên các piston của cơ cấu phanh này có đường kính khác nhau. Một piston tác dụng trực tiếp lên guốc phanh trước, còn piston có đường kính nhỏ tác dụng lên guốc phanh sau qua đòn (1). Đầu dưới của đòn (1) được nối với guốc phanh trước qua thanh (2). Nhờ có tỷ số truyền của đòn (1) cho nên lực của piston nhỏ tác dụng lên guốc phanh sau được tăng lên. Do đó khi thiết kế chọn tỷ số truyền của dòn (1) như thế nào để bù lại sự khác nhau giữa đường kính của hai piston, nhờ thế mà lực tác dụng lên hai guốc phanh bằng nhau.
- Khi ôtô tiến, cả hai guốc phanh muốn quay cùng chiều với trống phanh để tựa vào điểm tựa (3) và (4). Khi ôtô lùi, guốc phanh trái bị trống phanh cuốn theo rời điểm tựa (3), (4) tỳ vào điểm tựa (5). Cho nên cơ cấu phanh này hiệu quả phanh khi ôtô tiến tới lớn hơn ôtô lùi.
- Ở trường hợp các piston của cơ cấu phanh đối xứng nhau thì lực ma sát guốc phanh trước truyền sang guốc phanh sau nhờ thanh (4) và guốc phanh sau sẽ tỳ vào điểm tựa (3) khi phanh.
1.2. Phanh đĩa
- Phanh đĩa hiện nay được sử dụng khá rộng rãi trên các ôtô. Phanh đĩa được chia làm hai loại: loại đĩa quay và loại vỏ quay.
* Phanh đĩa loại đĩa quay
- Đĩa phanh ở phía ngoài có trọng lượng nhỏ, thường được sử dụng ở phanh trước hoặc phanh tay ở ôtô tải. Nhược điểm của loại này là rất dễ bị hư hỏng do bụi bẩn rơi vào khi chạy trên đường đất.
* Phanh đĩa loại vỏ quay
Khi phanh các piston ở xilanh con (3) sẽ đẩy các đĩa (1) dịch chuyển tương đối với nhau trong mặt phẳng quay của bánh xe theo hướng ngược chiều nhau. Nhờ có rãnh nghiêng ở đĩa (1) nên các hòn bi (2) chạy theo rãnh để ép các đĩa ma sát sát vào vỏ và tiến hành phanh.
1.3. Ưu điểm của phanh đĩa so với phanh guốc
- Áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều do đó má phanh ít mòn và mòn đều.
- Điều kiện làm mát tốt, bảo đảm momen phanh như nhau khi tiến và lùi.
- Lực chiều trục tác dụng lên đĩa cân bằng.
- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ nên giảm được thời gian chậm tác dụng phanh.
- Cấu tạo đơn giản: Phanh đĩa có cấu tạo rất đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng.
- Thoát nước tốt: Do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được hồi phục trong một thời gian phanh rất ngắn.
- Không cần điều chỉnh phanh: Do khe hở phanh được điều chỉnh tự động bởi phớt piston (cao su) nên khe hở phanh không cần phải điều chỉnh bằng tay.
2. Dẫn động phanh
2.1. Dẫn động phanh dầu
Khi đạp phanh, thông qua cơ cấu điều khiển, sẽ đẩy piston trong xilanh chính, nén dầu trong xilanh, dầu dịch chuyển trong ống dầu với áp suất cao và cung cấp dầu đến từng mỗi xilanh con ở bánh xe.
Áp lực dầu tại các xilanh con sẽ đẩy các piston trong xilanh con đi ra về hai phía và tiếp tục đẩy các guốc phanh dịch chuyển ra ngoài làm cho tấm ma sát trên mỗi guốc phanh tì vào trống phanh đang quay, tạo lực ma sát và giảm tốc độ trống phanh đang quay lại hoặc dừng hẳn nếu cần thiết.
Khi buông bàn đạp các lò xo hồi vị trong cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở lại, piston trong xilanh con trở về trạng thái ban đầu, hồi dầu từ các xilanh con trở về xi lanh chính và chấm dứt quá trình phanh.
2.2. Dẫn động phanh khí
Khi đạp phanh, thông qua cơ cấu điều khiển sẽ tác động lên van phân phối để mở van và cho khí nén từ bình chứa khí qua van phân phối qua các ống dẫn khí đến mỗi bầu phanh của bánh xe đó, tác động lên màng da của bầu phanh và đẩy thanh đẩy trong bầu phanh di chuyển và làm xoay cam sai tâm, nó sẽ làm 2 guốc phanh bung ra làm cho tấm ma sát trên mỗi guốc phanh tì vào trống phanh đang quay, tạo lực ma sát và giảm tốc độ quay trống phanh hoặc dừng hẳn nếu cần thiết.
Khi buông bàn đạp, các lò xo hồi vị trong cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở lại piston trong xi lanh con trở về trạng thái ban đầu, khí nén từ bầu phanh theo các ống dẫn khí trở về van phân phối và thoát ra khí trời chấm dứt quá trình phanh.
2.3. Các chi tiết của dẫn động phanh dầu
2.3.1. Xi lanh phanh chính
a. Xi lanh chính hai dòng
Xilanh chính 2 dòng điều khiển của một hệ thống phanh dầu trên ô tô bao gồm hai nhánh. Nó được thiết kế sao cho nếu một nhánh bị hỏng thì nhánh kia vẫn hoạt động bình thường để tạo ra một lực phanh tối thiểu. Đó là một trong những thiết bị an toàn quan trọng nhất của xe.
Nếu đường dầu xe FF bố trí giống như xe FR thì khi có hư hỏng ở đường dầu bánh trước thì sẽ gây ra hiện tượng bánh sau bị bó cứng quá sớm. Sở dĩ có hiện tượng này là do sức cản ma sát giữa lốp và mặt đường của bánh sau nhỏ hơn bánh trước (trọng lượng phân bố lên cầu sau kiểu FF cũng nhẹ hơn kiểu FR). Ma sát nhỏ hơn sẽ tạo ra lực phanh nhỏ hơn (quãng đường phanh sẽ dài hơn) mạch chéo được sử dụng để ngăn cản hiện tượng này.
a. Cấu tạo
Hoạt động
Hoạt động bình thường
- Khi không đạp phanh, cuppen của piston số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào và cửa bù làm cho xilanh và bình dầu thông nhau.
- Piston số 2 bị lực của lò xo hồøi vị số 2 đẩy sang phải, nhưng không thể chuyển động hơn nữa do có bu lông hãm.
- Khi đạp phanh, piston số 1 dịch sang trái, cupben của nó đóng kín cửa hồi, như vậy đóng kín đường dẫn thông giữa xilanh và buồng chứa. Nếu piston bị đẩy tiếp, nó làm tăng áp suất dầu bên trong xilanh. Áp suất này tác dụng lên các xilanh bánh sau. Do cũng có một áp suất dầu như thế tác dụng lên piston số 2. Piston số 2 hoạt động giống hệt như piston số1 và tác dụng lên các xilanh bánh trước.
- Khi nhả bàn đạp phanh, các piston bị áp suất dầu và lực lò xo hồi vị đẩy về vị trí ban đầu. Tuy nhiên do dầu không chảy từ xilanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suất dầu trong xilanh chính giảm nhanh trong một thời gian ngắn (tạo ra độ chân không). Kết quả là, dầu trong bình chứa sẽ chảy vào xilanh qua cửa vào, qua nhiều khe trên đỉnh piston và quanh chu vi của cupben.
- Sau khi piston trở về vị trí ban đầu, dầu từ xilanh bánh xe dần dần hồi về bình chứa qua xilanh chính và các cửa bù.
- Các cửa bù cũng điều hòa sự thay đổi thể tích dầu trong xilanh mà nó có thể xảy ra bên trong xilanh do nhiệt độ thay đổi. Vì vậy nó tránh cho áp suất dầu tăng lên trong xilanh khi không đạp phanh.
Nếu dầu rò rỉ tại một nhánh của hệ thống phanh:
a. Rò rỉ phía sau xilanh chính:
- Khi đạp phanh, piston số 1 dịch sang trái nhưng không sinh ra áp suất dầu ở phía sau của xilanh. Vì vậy piston số 1 nén lò xo hồi vị để tiếp xúc với piston số 2 và đẩy piston số 2 sang trái. Piston số 2 làm tăng áp suất dầu phía trước xilanh, vì vậy làm hai phanh nối với phía trước xilanh hoạt động.
b. Rò rỉ dầu phía trước xilanh chính:
- Do áp suất dầu không sinh ra ở phía trước xilanh, piston số 2 bị đẩy sang trái đến khi nó chạm vào thành xilanh.
- Khi piston số 1 bị đẩy tiếp sang trái, áp suất dầu phía sau xilanh tăng cho phép hai phanh nối với phía sau xilanh hoạt động.
Xi lanh con (xi lanh bánh xe)
Xi lanh con hay còn gọi là xilanh bánh xe được bắt bằng bulông vào đĩa đỡ phanh (đĩa đỡ phanh là chi tiết không quay của phanh trống).
Cấu tạo:
Hoạt động:
Không phanh:
- Các piston bên trong xilanh con luôn bị đẩy vào trong do lò xo hồi kéo các guốc phanh. Nó bị đẩy vào đến điểm cần đẩy chạm vào guốc phanh.
- Lò xo nén bên trong xilanh con được lắp làm sao cho piston và guốc phanh luôn tiếp xúc với nhau, vì vậy, ngăn cản việc gây ra các tiếng ồn khác thường từ hệ thống phanh.
Khi phanh:
Khi đạp phanh, áp suất dầu bên trong xilanh phanh chính tác dụng lên các xilanh con, đẩy các guốc phanh sang hai bên làm các má phanh tỳ lên trống phanh, vì vậy dừng được xe. Áp suất dầu bên trong xilanh con cũng tác dụng lên miệng cupben. Nó ấn miệng cupben tỳ lên thành xilanh để tránh sự rò rỉ dầu.
HỆ THỐNG PHANH TRỢ LỰC KHÍ NÉN
Cấu tạo của hệ thống phanh trên bao gồm những cụm chi tiết chính như:
Máy nén khí, Bình chứa khí nén, Đồng hồ áp suất, Bộ trợ lực phanh (servo), Xi lanh chính, Cơ cấu phanh tại các bánh xe.....
Khi đạp phanh, thông qua cơ cấu điều khiển đẩy piston trong cylinder chính, nén dầu trong cylinder, dầu được dịch chuyển trong ống dẫn với áp suất cao đến bộ trợ lực khí nén. Trong bộ trợ lực khí nén dầu được chia làm 2 hướng:
Hướng thứ nhất tác dụng lên piston thuỷ lực phụ làm tăng áp suất dầu đến các cylinder con, nhưng áp lực chưa cao nên lực đẩy càng thắng không lớn.
Hướng thứ hai tác dụng lên piston van điều khiển phía trên và đẩy piston điều khiển này, khí nén từ bình chứa sẽ đi vào bộ trợ lực tác dụng lên piston trợ lực đồng thời tạo lực đẩy phụ tác dụng lên piston thủy lực phụ nhằm tăng áp lực dầu đến các xi lanh con bánh xe (Bộ trợ lực đã làm việc)
Khi buông pedal các lò xo hoàn lực trong cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở lại, piston trong cylinder con sẽ trở về trạng thái ban đầu và nén dầu từ cylinder con trở về cylinder thuỷ lực phụ, ép piston thủy lực phụ trở về phía bên tay trái đẩy dầu về cylinder chính, hoàn tất quá trình phanh.
Cấu tạo bộ trợ lực phanh khí nén
Bộ trợ lực phanh dầu loại khí nén gồm có 3 phần: Xilanh thuỷ lực phụ, van điều khiển và xilanh trợ lực.
- Trong xilanh thuỷ lực phụ gồm có: piston, cuppen và lò xo hồi vị
- Trong van điều khiển gồm có các chi tiết như: van nạp, van xả, van piston, piston điều khiển
- Trong xilanh trợ lực gồm có: piston chuyển động trong lòng xilanh và được làm kín bởi cupen hoặc vòng phớt.
Khi chưa có khí nén vào buồng trợ lực, lò xo đẩy piston về phía bên trái đồng thơì khi chưa đạp phanh thì buồng A và B được thông với không khí.
Nguyên lý hoạt động:
- Khi đạp bàn đạp, áp lực dầu từ xilanh chính đến bộï trợ lực sẽ tăng, một phần tác dụng lên piston thuỷ lực phụ nhưng áp lực chưa cao nên lực đẩy càng thắng không lớn, một phần tác dụng lên piston điều khiển, van piston đi lên đẩy van nạp lên theo, khi đó van nạp được mở ra, khí nén từ bình chứa khí đến qua van nạp và vào phòng trợ lực A, tác dụng lên piston trợ lực, đuôi của piston trợ lực tác dụng lên piston thủy lực phụ, làm tăng áp suất dầu trong xilanh thuỷ lực phụ nghĩa là áp suất dầu đến xilanh con được tăng lên.
- Khi buông bàn đạp, áp suất dầu từ xilanh chính đến sẽ giảm, lò xo của van piston điều khiển sẽ đẩy piston điều khiển về vị trí ban đầu. Khi đó, van nạp và van xả đóng lại, các phòng A,B,C,D được thông với nhau và thông với khí trời. Aùp suất phòng A,B,C,D bằng nhau, lò xo hồi vị đẩy màng da về vị trí ban đầu.
- Khi chưa có khí nén vào phòng trợ lực, lò xo đẩy piston trợ lực này về phía bên tay trái, đồng thời khi chưa đạp phanh thì phòng A và B được thông với không khí.
HỆ THỐNG PHANH DẦU TRỢ LỰC BẰNG CHÂN KHÔNG
Khi đạp phanh, thông qua cơ cấu điều khiển đẩy piston trong cylinder chính nén dầu trong cylinder, dầu dịch chuyển trong ống dẫn với áp suất cao đến bộ trợ lực áp thấp, trong bộ trợ lực áp thấp dầu được chia làm 2 hướng:
Hướng thứ nhất dầu tác dụng lên piston thuỷ lực phụ làm tăng áp suất dầu đến các cylinder con, nhưng chưa cao nên lực đẩy càng thắng không lớn.
Hướng thứ hai tác dụng lên piston van điều khiển đẩy van áp thấp, van không khí được mở, khi đó khí trời qua van không khí đến phòng D vàA, trong khi đó phòng B và C thông với ống góp hút, do sự chênh lệch áp suất giữa 2 phòng nên màng da bị đẩy về phía bên tay phải,làm cho thanh đẩy tác dụng lên piston thuỷ lực phụ, dẫn đến áp suất dầu trong cylinder thuỷ lực phụ tăng lên khi đó áp suất dầu đến các cylinder con sẽ tăng theo.
Khi buông pedal các lò xo hoàn lực trong cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở lại bình thường, piston trong cylinder con sẽ trở về trạng thái ban đầu và nén dầu từ cylinder con trở về cylinder thuỷ lực phụ, ép piston thuỷ lực phụ dịch chuyển về phía bên tay trái đẩy dầu về cylinder chính, hoàn tất quá trình phanh.
Cấu tạo bộ trợ lực phanh dầu bằng chân không
Bộ trợ lực phanh dầu kiểu chân không gồm có 3 phần: Cylinder thủy lực phụ, van điều khiển và cylinder trợ lực.
- Trong cylinder thuỷ lực phụ gồm có: piston thủy lực phụ, van piston, vít xả gió, chốt và lò xo hoàn lực
- Trong van điều khiển gồm có các chi tiết như: van không khí, van áp thấp, màng da, các lò xo hoàn lực.
- Trong cylinder trợ lực gồm có màng da được gắn trên cần đẩy, lò xo hoàn lực. Khi chưa có áp thấp lò xo đẩy piston này về phía bên tay trái đồng thời khi chưa đạp phanh các phòng A, B, C, D thông với ống góp hút của động cơ (nghĩa là thông với áp thấp).
Nguyên lý hoạt động:
Khi đạp bàn đạp, áp lực dầu từ cylinder chính đến bộ trợ lực sẽ tăng, một phần tác dụng lên piston thuỷ lực phụ nhưng áp lực chưa cao nên lưc đẩy càng thắng không lớn. Một phần tác dụng lên piston điều khiển đẩy van áp thấp đi lên làm mở van không khí. Khi đó khí trời qua van không khí đến phòng D, phòng D thông với phòng A, trong khi đó phòng B và C thông với ống góp hút nên áp suất trong phòng B và C là áp thấp. Do sự chênh lệch áp suất giữa 2 phòng A và B nên màng da bị đẩy về phía bên tay phải, làm cho đuôi thanh đẩy tác dụng lên piston thuỷ lực phụ làm tăng áp suất dầu đến cylinder con.
Khi buông pedal áp suất dầu từ cylinder chính đến sẽ giảm, lò xo hồi vị của van piston điều khiển sẽ đẩy piston về vị trí ban đầu. Khi đó van không khí đóng lại, phòng A,B,C,D thông với nhau. Aùp suất phòng A,B,C,D bằng nhau và lò xo hoàn lực đẩy màng da về vị trí ban đầu.
HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ CÓ RƠMOÓC
Hệ thống bao gồm các chi tiết chính sau đây:
Ø Máy nén khí.
Ø Bình chứa khí ôtô.
Ø Van phân phối ôtô remorque.
Ø Bàn đạp phanh.
Ngoài ra trên rơ-moóc còn có 2 cụm chi tiết chính như sau:
Ø Van điều khiển phanh rơ-moóc.
Ø Bình chứa khí nén rơ-moóc.
Hoạt động của hệ thống
Khi đạp phanh, thông qua các cơ cấu điều khiển sẽ kéo thanh đẩy ở van phân phối ôtô remorque, khí nén sẽ qua van phân phối này đến các bầu phanh ôtô và thực hiện phanh. Nhưng lúc này khí nén đi về phía rơ-moóc sẽ không còn nữa do thoát ra khí trời cho nên việc thực hiện phanh ở rơ-moóc là do khí nén từ bình chứa rơ-moóc qua van điều khiển phanh rơ-moóc, và đến bầu phanh rơ-moóc để phanh.
Van phân phối phanh ôtô rơ-moóc:
Van gồm 2 phần riêng biệt: khoang trên là rơ-moóc khoang dưới là ôtô.
Bình thường van nạp 1 phía trên mở ra và van nạp 2 đóng lại. Khi chưa phanh, khí nén từ bình chứa khí nén ôtô qua van 1 và đến van điều khiển phanh rơ-moóc phía sau (lúc này bình chứa khí của ô tô và rơ-moóc đang thông với nhau). Trong khi đó van nạp 2 phía dưới vẫn đang đóng, lúc này bầu phanh của ôtô đang thông với khí trời. Giai đoạn này máy nén khí đang nạp khí nén cho 2 bình chứa khí ôtô và rơ-moóc.
Khi đạp phanh điểm A dịch chuyển về trái, đầu B dịch chuyển theo làm cho van nạp 1 đóng lại, van xả 1 được mở ra, khí nén ở trong khoang rơ-moóc sẽ thoát ra khí trời qua van xả 1. Tiếp tục đạp phanh, điểm B bị giới hạn do vis 2, thế nên điểm C dịch chuyển qua phải làm cho điểm D đẩy piston 2 về phải và van nạp 2 được mở ra, khí nén sẽ đươc đến bầu phanh ôtô qua van nạp 2 thực hiện quá trình phanh trên ôtô. Lưu ý rằng, lúc này rơ-moóc cũng đồng thời được phanh là do khí nén từ bình chứa rơ-moóc tác động lên các bầu phanh rơ-moóc thông qua van điều khiển rơ-moóc.
Khi trả phanh, thanh đẩy ABCDE trở về trạng thái ban đầu nhờ lò xo hồi vị, lúc này van nạp 1 mở, van nạp 2 đóng, khí nén tiếp tục vào khoang của rơ-moóc và lúc này khí nén trong bầu phanh ôtô sẽ về khoang ôtô và thoát ra khí trời.
Van điều khiển phanh rơ-moóc
sử dụng với servo phanh khí nén)
Bình thường khiù nén luôn luôn đi qua van 5 và đến bình chứa khí của rơ-moóc, lúc này bầu phanh đang được thông với khí trời qua van 4 lỗ O củavan 2.
Khi phanh ôtô, khí nén từ bình chứa sẽ đến cửa van 1 làm cho van 1 được mở ra và van 2 bị đóng lại, lúc này van 3 được mở ra cho nên khí nén từ bình chứa khí của rơ-moóc sẽ qua van 3 đến van 4 đang mở và đến bầu phanh rơ-moóc để thực hiện việc phanh cho rơ-moóc.
Khi buông bàn đạp phanh, thì van 1 tiếp tục đóng lại do không còn khí nén đến, khí nén trong bầu phanh của rơ-moóc sẽ qua van 4 qua lỗ O của van 2 và thoát ra khí trời như ban đầu.
Khi đứt rơ-moóc khíù nén không còn đến nữa, trọng lượng của van 5 sẽ rơi xuống đóng kín lỗ vào và van 4 đóng lại, lúc này khíù nén từ bình chứa khí rơ-moóc sẽ tiếp tục đến van 5 và đến bầu phanh của rơ-moóc thực hiện việc phanh cho rơ-moóc đảm bảo an toàn khi đứt rơ-moóc.
Van điều khiển phanh rơ-moóc: (sử dụng với van phân phối ôtô- rơ-moóc)
Van này bao gồm 4 phòng: A,B,C,D. Bình thường khí nén luôn có ở phòng A và tác dụng lên màng da làm màng da cong lại, để khí nén vào phòng B và nạp khí nén cho bình chứa khí remorque. Khi đạp phanh khí nén vào phòng A bị cắt, nghĩa là khí nén từ phòng A thoát ra khí trời, lúc này khí nén từ phòng B do được thông với bình chứa khí remorque nên sẽ đẩy màng da đi lên vàlàm cho van 1 được mở ra, van 2 đóng lại.Khí nén từ phòng B đến phòng C và đến bầu phanh của remorque tiến hành phanh.
Khi buông bàn đạp phanh, phòng A tiếp tục có khí nén và nạp vào phòng B, van 1 đóng lại và khí nén từ bầu phanh của rơ-moóc sẽ qua van 2 và thoát ra khí trời.
Khi đứt rơ-moóc khí nén không vào phòng A nữa, hiện tượng tự phanh rơ-moóc được xảy ra giống như phanh bình thường.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH:
* Phanh có hiệu quả nhất thì lực phanh ở các bánh xe trước và sau Pp1, Pp2 phải tuân theo
* Nếu bán kính bánh xe trước và sau bằng nhau thì quan hệ Momen phanh giữa các bánh xe trước vàsau như nhau:
* Kết hợp hai biểu thức trên ta được:
* Mp1 ,Mp2 Momen phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước và sau.
* Như vậy, muốn bảo đảm hiệu quả phanh tốt nhất phải thỏa biểu thức trên.
* Các giá trị a, b, hg có thể thay đổi tùy theo mức độ và vị trí chất tải.
* Momen phanh xác định từ điều kiện bám.
* Ôtô chất tải cố định thì a, b, hg cố định. Thay đổi j có thể vẽ đồ thị Mp1 = f1(j), và Mp2 = f2(j).
* Hình sau đây trình bày quan hệ giữa Momen phanh Mp1,Mp2 theo hệ số bám j. Đường đậm nét ứng với ôtô đầy tải, đường nét đứt ứng với ôtô không tải.
* Từ đồ thị trên có thể vẽ quan hệ giữa Mp1với Mp2 ( gọi là đường đặc tính lý tưởng của ôtô).
* Hiện nay ôtô thường dùng dẫn động phanh thủy lực hoặc khí nén, quan hệ Momen phanh sinh ra ở bánh xe và áp suất sinh ra trong dẫn động phanh biểu thị như sau: Mp1= k1.p1dd và Mp2 = k2.p2dd
p1dd, p2dd áp suất trong dẫn động phanh trước và sau k1, k2 hệ số tỉ lệ tương ứng phanh trước và phanh sau.
* Quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh trước và sau:
* Hình sau đây trình bày quan hệ giữa áp suất p1dd và p2dd khi quan hệ giữa các Momen phanh Mp1, Mp2 tuân theo đường đặc tính phanh lý tưởng.
* Đảm bảo phanh lý tưởng thì quan hệ giữa p1dd và p2dd phải tuân theo đồ thị trên (gọi la đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hoà lực phanh).
* Muốn đảm bảo đường đặc tính P2=f(P1) theo đúng đồ thị trên thì bộ điều hoà lực phanh có kết cấu phức tạp. Thực tế chỉ đảm bảo gần đúng với đường đặc tính lý tưởng.
* Hình dưới đây trình bày đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh loại piston bậc.
* Xét trường hợp khi ôtô đầy tải:
- Giai đoại đầu, áp suất p ở dẫn động ra phanh trước và sau bằng nhau, OA nghiêng góc 45o, lúc này bộ điều hoà lực phanh chưa làm việc.
- Khi áp suất trong xilanh chính đạt giá trị Pđch (áp suất điều chỉnh ) thì lúc đó bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc. Thời điểm này áp suất p2 < p1 và đường đặc tính điều chỉnh đi theo đường thẳng AB gần sát với đường cong lý tưởng.
* Xét trường hợp khi ôtô không tải:
- Giai đoại đầu đường đặc tính đi theo đường thẳng OC (lúc đó bộ điều hòa lực phanh chưa làm việc).
- Áp suất pđch ứng với điểm C là áp suất ở dẫn động phanh trước ở thời điểm mà bộ điều hòa lực phanh bắt đầu làm việc.
- Tiếp đó đường đặc tính theo đường thẳng CD. (CD là đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh khi ôtô không tải).
* Như vậy ứng với mỗi tải trọng khác nhau ta có đường đặc tính lý tưởng khác nhau (các đường cong khác nhau), đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh ở các tải trọng khác nhau sẽ làm một chùm đường nghiêng.
* Áp suất p2 diễn tiến theo đường OAB nằm dưới đường cong lý tưởng 1. Nghĩa là áp suất p2 luôn nhỏ hơn áp suất lý tưởng cho nên không xảy ra hiện tượng bó cứng bánh xe sau khi phanh.
* Nhận xét: - Bộ điều hoà lực phanh bảo đảm áp suất p2 ở dẫn động phanh sau gần với áp suất lý tưởng và nhỏ hơn để tránh bó cứng bánh sau.
- Khi bánh sau bó cứng thì hiệu quả phanh sẽ giảm do hệ số bám j giảm bởi bánh xe bị trượt lê đồng thời làm mất tính ổn định khi phanh.
P.VAN (VAN ĐIỀU HÒA LỰC PHANH)
1. Mô tả:
* Tải tác dụng lên lốp trước và lốp sau:
- Lực phanh, gây ra bởi ma sát lốp – đường sẽ tăng theo tải. Với những xe động cơ đặt trước thì phía trước sẽ nặng hơn phía sau, khi đạp phanh, trọng tâm xe có xu hướng dịch về phía trước do quán tính. Vì vậy lại tăng thêm tải tác dụng lên cầu trước và giảm tải trọng tác dụng lên cầu sau. Do trọng tâm càng dịch về phía trước khi lực phanh lớn nên tải trọng tác dụng lên cầu sau lại càng giảm nhiều.
* Sự nguy hiểm của việc sớm bó cứng bánh sau:
- Giả thiết rằng bánh trước và bánh sau cùng chịu một lực phanh như nhau trong điều kiện trên, các bánh sau chịu tải nhỏ sẽ có xu hướng bị bó cứng sớm. Nó sẽ làm cho bánh sau bị trượt lết.
- Khi bánh sau bị trượt, ma sát giữa lốp và mặt đường trở nên đặc biệt nhỏ và các lốp sẽ không đảm bảo đủ lực bám với đường. Trong điều kiện này, trừ khi xe chuyển động thẳng, còn không nó sẽ bị xoay ngang rất nguy hiểm.
• Giải pháp chống bó cứng bánh sau:
- Lực phanh bánh sau phải giảm xuống nhỏ hơn bánh trước để chống việc bó cứng sớm. Điều đó được thực hiện nhờ van điều hòa (P.van).Van được thiết kế để tự động giảm áp suất dầu (áp suất tỷ lệ với lực đạp phanh) đi từ xilanh phanh chính đến các xilanh bánh sau.
* Đường áp suất dầu lý tưởng:
- Đồ thị dưới đây chỉ ra đường áp suất dầu lý tưởng cho các bánh trước và bánh sau (giá trị thực tế thay đổi đối với từng kiểu xe). P.van được thiết kế để tạo ra đường áp suất thực tế gần nhất với đường lý tưởng trong phạm vi kỹ thuật cho phép.
* Các loại P.van:
- Có các loại P.van sau, chúng đều được thiết kế để ngăn cản sự bó cứng sớm các bánh xe sau.
+ P.van
+ P & BV
+ LSPV
+ DSPV
2. Nguyên lý họat động:
* Khi áp suất trong xilanh phanh chính bằng không:
- Piston bị đẩy sang phải bởi lò xo, làm mở van C.
* Khi áp suất trong xilanh phanh chính thấp:
- Áp suất dầu từ xilanh phanh chính truyền đến buồng A rồi qua van C đến buồng B. Vì vậy buồng A và buồng B có cùng áp suất.
- Mặc dù áp suất như nhau nhưng diện tích bề mặt (mà áp suất tác dụng) của piston ở buồng A và buồng B khác nhau nên piston có xu hướng bị đẩy sang trái. Tuy nhiên, chuyển động này bị cản bởi lò xo nên piston sẽ dừng lại tại một điểm mà lực lò xo cân bằng với áp suất dầu.
* Khi áp suất trong xilanh chính cao:
- Do diện tích bề mặt (mà áp suất tác dụng) của piston buồng A và buồng B khác nhau, piston bị đẩy tiếp sang trái đến khi nó đóng van C. Nó ứng với điểm gãy (a) trên đồ thị.
- Điểm (a) trên đồ thị có thể dịch chuyển bằng cách thay đổi độ căng của lò xo.
- Nếu áp suất dầu trong buồng A tăng hơn nữa, piston bị đẩy sang phải và mở van C. Khi áp suất trong buồng B tăng, piston lại dịch sang trái do sự khác nhau về diện tích tiếp xúc làm van C đóng. Quá trình này lặp lại liên tục để điều chỉnh áp suất tác dụng lên xilanh bánh xe.
3. Hoạt động của P.van:
P.van có cấu tạo như hình vẽ dưới
* Áp suất xilanh chính thấp:
- Như hình vẽ dưới, Piston bị đẩy sang phải bởi lò xo. Dòng dầu từ xilanh chính qua khe hở giữa cupben xilanh và piston vào các xilanh phanh bánh xe sau.
* Áp suất xilanh chính cao:
- Piston bị đẩy sang phải bởi lò xo. Tuy nhiên, do áp suất tác dụng lên phía đầu bên phải piston (mặt cắt A1), piston dịch sang trái khi áp suất tăng. Khi áp suất tăng đến một giới hạn nhất định, piston tiếp xúc với cupben xilanh và đóng các cửa dầu giữa xilanh phanh chính và các xilanh phanh bánh xe sau.
- Lúc này, áp suất dầu được chỉ ra ở điểm gãy trong đồ thị trên.
- Tại thời điểm piston tiếp xúc với cupben xilanh làm đóng cửa dầu, dầu ở hai phía cupben có cùng áp suất.
+ Lực đẩy piston và cupben xilanh sang phải: Áp suất xilanh chính x diện tích áp suất tác dụng (A3) + lực lò xo.
+ Lực đẩy piston và cupben xilanh sang trái: Áp suất xilanh bánh xe x diện tích áp suất tác dụng (A2).
- Khi đạp bàn đạp phanh sâu hơn nữa, áp suất xilanh chính tăng, nên piston bị đẩy sang phải và tách khỏi cupben xilanh. Khi đó áp suất trong xilanh bánh xe cũng tăng, piston lại bị đẩy sang trái (do sự chênh lệch diện tích bề mặt mà áp suất tác dụng) làm đóng cửa dầu. Quá trình này lặp lại liên tục để điều chỉnh áp suất xilanh bánh xe.
* Nhả phanh:
- Khi áp suất trong xilanh chính giảm, piston dịch sang trái do sự chênh lệch áp suất. Nó làm giảm áp suất trong xilanh phanh bánh xe sau.
- Khi áp suất xilanh chính giảm hơn nữa và trở nên thấp hơn áp suất trong xilanh bánh xe sau, dầu phanh ở các xilanh bánh xe sau chảy qua khe hở giữa cupben và thành trong xilanh về xilanh chính. Nó triệt tiêu sự chênh áp giữa hai phía của piston (phía xilanh chính và phía xilanh bánh xe), làm piston dịch sang phải do lực lò xo.
Van P & BV (VAN NHÁNH VÀ VAN ĐIỀU HÒA)
* Chức năng:
- P & BV có hai chức năng.
Thứ nhất: Nó hoạt động như một P.van bình thường. Thêm vào đó nếu mạch dầu phanh trước bị hỏng do lý do nào đó, nó sẽ làm P.van (làm giảm áp suất tác dụng lên các bánh sau) ngừng hoạt động.
* Tầm quan trọng của van P & BV:
- Nếu mạch phanh trước bị hỏng do một lý do nào đó, chỉ có phanh sau thực hiện việc phanh xe, nên lực phanh sẽ giảm. Vì vậy, sự dịch chuyển trọng tâm xe về phía trước sẽ ít hơn và mức độ giảm tải trọng tác dụng lên bánh sau cũng nhỏ hơn, nên tải trọng tác dụng lên bánh sau sẽ lớn hơn khi tất cả các phanh cùng hoạt động.
- Nếu chỉ có mình P.van thì nó sẽ vẫn giảm áp suất tác dụng lên xilanh bánh sau ngay cả khi tải trọng tác dụng lên bánh sau tăng như đã trình bày ở trên, nên lực phanh sẽ không tăng.
- Vì lý do đó, P & BV làm ngưng hoạt động của P.van ở điều kiện trên để giảm quãng đường phanh.
* Cấu tạo:
- P & BV gần giống như P.van nhưng có thêm piston số 2. Nó có cấu tạo như hình vẽ dưới, áp suất dầu tác dụng tác dụng lên các bánh trước đẩy piston số 2 sang trái.
* Hoạt động:
- Điều khiển áp suất đến các xilanh bánh sau:
Bước 1:
- Áp suất dầu Pr (từ phía sau của xilanh chính), được truyền tới các xilanh bánh xe qua cửa như hình vẽ dưới.
- Lúc này lực đẩy piston số 1 sang bên phải như sau:
+ Lực đẩy piston số 1 sang trái là Pr x A1
+ Lực đẩy piston số 1 sang phải là F (lực lò xo)
- Khi áp suất dầu Pr thấp, piston số 1 bị đẩy sang phải bởi lực lò xo F và áp suất dầu đến các xilanh bánh sau không được điều khiển.
Bước 2:
- Khi tăng và Pr x A1 trở nên lớn hơn F, piston số 1 bị đẩy sang trái làm đóng cửa dầu. Lúc này áp suất dầu được biểu diễn tại điểm gãy trên đồ thị trên.
Bước 3:
- Sau khi cửa dầu bị đóng, áp suất Pr tăng cao hơn nữa. Khi Pr tăng đến một giá trị nhất định so với Pw. piston số 1 bị đẩy sang phải và cửa dầu lại mở.
Bước 4:
- Áp suất đến xilanh bánh sau được điều khiển và tính năng phanh được ổn định lại do lặp lại các bước (2) và (3) như trên.
Bước 5:
- Khi mạch phanh trước hoạt động bình thường Pr = Pf và piston số 2 không hoạt động (piston số 2 bị đẩy sang trái bởi lò xo).
* Mạch phanh trước hỏng:
- Khi dầu rò rỉ từ mạch phanh trước sẽ dẫn đến các hậu quả sau: Pf sẽ giảm xuống bằng 0 nên sự chênh lệch áp suất dầu đẩy piston số 2 sang bên phải và bên trái sẽ tăng tại phần A2 của piston số 2.
- Vì vậy piston số 2 bị đẩy sang phải, đẩy piton số 1 sang phải và mở cửa dầu.
- Sau đó lực tác dụng lên piston số 1 là:
+ Lực đẩy piston số 1 sang trái là: Pr x A1
+ Lực đẩy piston số 1 sang phải là: Pr x A2
- Vì A2 lớn hơn A1 nên piston số 1 liên tục bị đẩy sang phải và áp suất dầu vẫn tăng theo đường thẳng như đồ thị trên, vì vậy áp suất từ xilanh chính không được điều khiển mà được truyền trực tiếp đến các xilanh bánh sau.
LSPV (VAN ĐIỀU HÒA THEO TẢI)
* Chức năng của LSPV:
- LSPV sử dụng chủ yếu ở các xe thương mại, nó đóng vai trò như một P.van. Ngoài ra, nó tự động điều chỉnh áp suất tác dụng lên bánh sau theo sự thay đổi của tải.
* Sự cần thiết phải thay đổi áp suất dầu tác dụng lên bánh sau theo tải:
- Khi xe tải không chở hàng, chỉ có một tải trọng nhỏ tác dụng lên các bánh sau nên bánh sau có xu hướng bị bó cứng dễ dàng. Vì vậy phải giảm áp suất dầu tác dụng lên các bánh sau.
- Khi chất tải, một tải trọng lớn tác dụng lên các bánh sau, nên nó ít có khả năng bị bó cứng. Vì vậy việc giảm áp suất dầu đến các bánh sau phải được giảm tối thiểu để rút ngắn quãng đường phanh.
* Sự nhận biết tải:
- Tải được nhận biết nhờ lò xo cảm biến tải gắn giữa vỏ cầu sau và khung (hay vỏ xe).
- Khi xe không có tải, thì nhíp chỉ cong một ít và khe hở nhỏ được tạo ra tại A.
- Khi xe có tải, nhíp bị cong nhiều và khe hở tại A giảm tới 0. Kết quả là, piston của LSPV dịch lên phía trên bởi lò xo cảm biến tải.
- Van cảm biến tải nhận biết tải bởi kích thước của khe hở tại A và độ lớn của lực đẩy piston LSPV lên phía trên.
* Cấu tạo:
- Trong LSPV, phần dưới của piston P.van, được kéo dài xuống tận dưới của thân van. Đầu dưới của piston bị đẩy lên phía trên bởi lò xo cảm biến tải bằng một lực thay đổi theo độ lớn của tải.
* Sự khác nhau giữa LSPV và LSP & BV (van nhánh):
- LSP & BV chứa thêm một P & BV ngoài P.van trong thân van so với LSPV. Vì vậy có ba hệ thống dầu nối với van, bao gồm cả ống dầu đến mạch phanh trước.
- Đường đặc tính của van như đồ thị dưới.
2. Hoạt động:
Hoạt động của LSP & BV mô tả như sau:
a. Xe không tải:
- Do lò xo cảm biến tải và piston không tiếp xúc với nhau, nên lực F1 = 0 (là lực của lò xo cảm biến tải đẩy piston số 1 lên phía trên).
- Vì vậy nó họat động giống như P & BV
b. Khi có tải:
- Khi tải tăng, khung xe sẽ bị dìm xuống dưới và lò xo cảm biến tải sẽ sinh ra lực F1 đẩy piston số 1 lên phía trên.
- Khi áp suất dầu Pr thấp, piston số 1 bị đẩy lên phía trên bởi lực lò xo F2 và lực của lò xo cảm biến tải F1 nên áp suất dầu đến xilanh bánh sau sẽ không giảm.
- Khi Pr tăng, và lực hướng xuống (Pr x A1) của piston số 1 trở nên lớn hơn.
- Lực lò xo hướng lên (F1 + F2), piston số 1 bị đẩy xuống, bịt cửa dầu. Như vậy điểm gãy sẽ cao hơn khi xe không tải, như đồ thị trên.
- Lực F1 thay đổi theo tải trọng xe, và vì vậy áp suất dầu đến phanh sau cũng thay đổi theo tải trọng xe.
* Mạch phanh trước hỏng:
- Khi mạch phanh trước hoạt động bình thường Pr = Pf và piston số 2 (piston van nhánh) bị đẩy và giữ ở dưới bởi lò xo.
- Tuy nhiên, nếu Pf giảm xuống tới 0, sự chênh lệch áp suất đẩy lên và xuống trên piston số 2 sẽ tăng tại phần A2 của nó.
- Vì vậy piston số 2 bi đẩy lên phía trên, đẩy piston số 1 lên phía trên và mở cửa dầu. Các lực tác dụng lên piston số 1 sẽ là:
+ Lực đẩy piston xuống dưới = Pr x A1
+ Lực đẩy piston lên trên = Pr x A2
- Ngay cả khi F1 = 0 thì Pr x A2 vẫn lớn hơn Pr x A1 nên piston số 2 sẽ tiếp tục bị đẩy lên trên và áp suất dầu sẽ không bị giảm nhưng sẽ được truyền đến xilanh bánh xe sau.
DSPV (VAN ĐIỀU HÒA THEO SỰ GIẢM TỐC)
Cấu tạo:
- DPSV được gắn phía bên trong khung sau cho đầu phía trước của nó hơi nghiêng lên trên.
- DPSV bao gồm hai piston A và B, một bi G và một van nhánh. Khi đạp phanh và sự giảm tốc của xe đạt đến giá trị nhất định, bi G di chuyển vì vậy điều khiển được áp suất đến các xilanh bánh sau.
- Piston A và B cũng điều khiển áp suất đến các xilanh bánh sau.
- Kết quả là tránh được việc các bánh sau sớm bị bó cứng.
Sự cần thiết phải thay đổi áp suất dầu đến các bánh sau theo sự giảm tốc độ:
- Khi tải trên xe nhỏ, cần lực phanh nhỏ để giảm tốc độ cho xe đến giá trị yêu cầu, nhưng sẽ cần lực phanh lớn hơn khi tải lớn hơn.
a. Xe không tải:
- Khi xe không tải, lực quán tính nhỏ.Vì vậy, chỉ cần một lực phanh nhỏ để giảm tốc độ xe và đạt được sự giảm tốc độ cần thiết. Hơn nữa, các bánh sau có xu hướng bị bó cứng dễ hơn ở trạng thái này khi phanh do tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh sau nhỏ.
b. Xe có tải:
- Ở trạng thái này, xe có lực quán tính lớn hơn. Vì vậy, khi đạp phanh trong khi xe đang chuyển động thì cần lực phanh lớn hơn để xe có thể đạt được sự giảm tốc yêu cầu. Ngoài ra do tải thẳng đứng tác dụng lên các bánh sau lớn, các bánh sau không bị bó cứng sớm trong quá trình phanh.
2. Hoạt động:
a. Xe không tải:
- Nếu đạp phanh trong khi xe đang chạy, áp suất trong xilanh chính (Pm) tác dụng thẳng lên các xilanh
phanh bánh sau (Pw) và sinh ra lực phanh. Ở trạng thái này: Pm = Pw
- Khi sự giảm tốc của xe đạt đến giá trị nhất định do phanh, bi G lăn về phía trước và chạm vào phớt bi vì vậy bịt đường dầu thông giữa buồng A và buồng B. Mặc dù piston B có tiết diện lớn hơn piston A nhưng cả hai piston đều bị đẩy về phía trước do lực lò xo F và bị giữ ở vị trí này đến tận khi xe đạt đến một mức độ giảm tốc nhất định trong khi Pm (Pw) vẫn nhỏ.
- Khi đạp phanh, bi G cắt đường thông giữa buồng A và buồng B và vì vậy Pm tăng. Tuy nhiên, Pw không tăng đến tận khi sự chênh áp giữa Pm và Pw đạt đến một giá trị định trước. Lúc này Pm lớn hơn Pw và Pw vẫn không đổi.
- Khi Pm tăng và sự chênh áp giữa Pm và Pw tăng lớn hơn một giá trị xác định, van nhánh mở làm cho Pw tăng.
b. Xe có tải:
- Nếu đạp phanh khi xe đang chạy, áp suất trong xilanh chính (Pm) tác dụng trực tiếp lên các xilanh bánh sau (Pw) và sinh ra lực phanh. Do lực quán tính của xe lớn so với khi xe không tải, Pm cũng lớn hơn nhờ thời gian xe đạt đến sự giảm tốc xác định dài hơn. Do piston B có tiết diện lớn hơn piston A và Pm (Pw) cao, piston A và B thắng lực lò xo (F) và dịch chuyển về phía sau. Lúc này Pm = Pw.
- Khi sự giảm tốc của xe lớn hơn một giá trị xác định do lực phanh, bi G lăn về phía trước và chạm vào phớt bi. Vì vậy bịt cửa thông buồng A với buồng B.
- Khi Pm tăng trong khi cửa thông giữa buồng A và buồng B vẫn bị bịt bởi bi G, piston A và piston B dịch chuyển về phía trước vì vậy làm Pw tăng.
- Sau khi piston A và B trở về vị trí ban đầu, Pw không tăng khi đạp phanh tiếp và Pm vẫn tăng đến khi sự chênh lệch áp suất giữa Pm và Pw đạt đến giá trị nhất định.
- Khi Pm tăng và sự chênh áp giữa Pm và Pw đạt đến giá trị nhất định, van nhánh mở, cho phép Pw tăng.
HỆ THỐNG PHANH ABS
* Chức năng của hệ thống phanh thông thường là để giảm tốc độ hay dừng xe bằng cách sử dụng hai loại lực cản. Loại thứ nhất là lực cản giữa má phanh và đĩa phanh (hay giữa má phanh và trống phanh) và loại thứ hai là giữa lốp và mặt đường. Phanh có thể điều khiển ổn định nếu mối liên hệ giữa lực cản trong hệ thống phanh và lực cản giữa lốp và mặt đường xảy ra.
* Kết quả là, nếu các bánh xe trước bị bó cứng, nó sẽ làm cho xe không lái được. Nếu các bánh xe sau bị bó cứng, do sự khác nhau giữa hệ số ma sát giữa bánh xe bên phải và bánh xe bên trái với mặt đường nên sẽ là cho đuôi xe bị lạng.
* ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xilanh bánh xe để ngăn không cho nó bị bó cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp. Nó cũng đảm bảo tính ổn định dẫn hướng trong quá trình phanh, nên xe vẫn có thể lái được.
* Khi xe chuyển động ở tốc độ không đổi, tốc độ của xe và bánh xe là như nhau (nói cách khác, các bánh xe không trượt). Tuy nhiên, khi người lái đạp phanh để giảm tốc độ xe, tốc độ của các bánh xe sẽ giảm từ từ và không thể bằng tốc độ của thân xe lúc này đang chuyển động nhờ quán tính của nó. (tức là, có thể xảy ra trượt nhẹ giữa các lốp xe với mặt đường).
* Sự khác nhau giữa tốc độ thân xe và tốc độ bánh xe được biểu diễn bằng một hệ số gọi là “hệ số trượt”.
* Khi sự khác nhau giữa tốc độ bánh xe và tốc độ xe trở nên quá lớn, sự trượt sẽ xảy ra giữa lốp và mặt đường. Nó cũng sinh ra ma sát và kết quả là có thể tác dụng như một lực phanh và giảm tốc độ của xe.
* Đồ thị dưới đây, có thể dễ dàng thấy được mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số trượt.
* Lực phanh không nhất thiết phải tỷ lệ thuận với hệ số trượt và nó đạt cực đại khi hệ số trượt trong khoảng 10 ¸ 30 %. Khi hệ số trượt vượt quá 30%, lực phanh giảm từ từ. Vì vậy, để đảm bảo lực phanh lớn nhất, phải luôn giữ hệ số trượt trong khoảng 10 ¸ 30 %.
* Thêm vào đó, cũng cần phải giữ lực quay vòng ở mức cao để đảm bảo tính ổn định dẫn hướng. Nhằm thực hiện mục đích này, ABS được thiết kế để tạo ra tính năng phanh tối ưu bằng cách lợi dụng hệ số trượt 10 ¸ 30 % mà không phụ thuộc vào điều kiện đường xá, trong khi cũng giữ lực quay vòng ở mức cao nhất có thể để đảm bảo tính ổn định dẫn hướng.
NGUYÊN LÝ CƠ BẢN
* Cảm biến tốc độ bánh xe phát hiện tốc độ góc của bánh xe và gửi tín hiệu đến ABS ECU.
* ABS ECU theo dõi tình trạng các bánh xe bằng cách tính tốc độ xe và sự thay đổi tốc độ bánh xe từ tốc độ góc của bánh xe.
* Khi phanh gấp, ABS ECU điều khiển các bộ chấp hành để cung cấp áp suất tối ưu cho mỗi xilanh phanh bánh xe.
* Cụm điều khiển thủy lực của hệ thống phanh hoạt động theo mệnh lệnh từ ECU, tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu khi cần, để đảm bảo hệ số trượt tốt nhất (10 ¸ 30 %), tránh bó cứng bánh xe.
LỊCH SỬ CỦA ABS
Hệ thống phanh chống bó cứng của TOYOTA được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1971 cho các xe tại Nhật Bản. Đây là hệ thống bánh xe sau (ABS hai bánh) nhằm mục đích giảm hiện tượng mất tính ổn định dẫn hướng trong quá trình phanh trên bề mặt trơn. Hệ thống này đã được cải tiến thành ABS bốn bánh vào năm 1983. Ngày nay ABS trở thành tiêu chuẩn hay tùy chọn cho hầu hết các xe du lịch và xe tải nhẹ.
Cảm biến tốc độ bánh xe:
* Cấu tạo:
- Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu, cuộn dây và lõi từ. Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay roto cảm biến cũng như số lượng răng của roto cảm biến thay đổi theo kiểu xe.
- Hình vẽ dưới chỉ ra vị trí của cảm biến và roto cảm biến
* Hoạt động:
- Vành ngoài của các roto có các răng, nên khi roto quay, sinh ra một điện áp xoay chiều có tần số tỷ lệ với tốc độ quay của roto.
- Điện áp AC này báo cho ABS ECU nhận biết tốc độ của bánh xe.
Lưu ý:
ABS sẽ họat động không tốt nếu khe hở A nằm ngoài giá trị tiêu chuẩn.
Cảm biến giảm tốc (chỉ ở một vài kiểu xe):
* Việc sử dụng cảm biến giảm tốc cho phép ABS ECU đo trực tiếp sự giảm tốc của xe trong quá trình phanh. Vì vậy cho phép nó biết rõ hơn trạng thái của mặt đường. Kết quả là, mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng.
* Cảm biến giảm tốc còn được gọi là “cảm biến G” .
* Cấu tạo:
- Cảm biến giảm tốc bao gồm hai cặp đèn LED (diod phát quang) và phototransistor (transistor quang), một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu.
- Cảm biến giảm tốc nhận biết mức độ giảm tốc độ của xe và gửi các tín hiệu về ABS ECU.
- ECU dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đường và thực hiện các biện pháp điều khiển thích hợp.
* Hoạt động:
- Khi mức độ giảm tốc độ của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với giảm tốc độ. Các rãnh trên đĩa cắt ánh sáng từ đèn led đến phototransistor và làm phototransistor đóng, mở. Người ta sử dụng 2 cặp đèn led và phototransistor. Tổ hợp tạo bởi các phototransistor này tắt và bật, chia mức độ giảm tốc thành 4 mức và gửi về ECU ABS dưới dạng tín hiệu.
---------- Post added at 10:49 PM ---------- Previous post was at 10:47 PM ----------
các bác đọc và cho ý kiến
SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH
I. NHIỆM VỤ, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU
1.1. Nhiệm vụ
Hệ thống phanh được trang bị trên ô tô để làm giảm tốc độ của ôtô cho đến khi ngừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết (phanh chân) và đồng thời giữ cho ôtô đứng yên trên dốc (phanh tay).
1.2. Phân loại
* Theo cách bố trí cơ cấu phanh
- Phanh bánh xe
- Phanh ở trục hệ thống truyền lực.
* Theo cơ cấu phanh
- Phanh guốc
- Phanh đai.
- Phanh đĩa.
* Theo dẫn động phanh
- Phanh cơ khí.
- Phanh thủy lực.
- Phanh khí nén.
- Phanh điện.
- Phanh liên hợp.
* Theo kết cấu bộ cường hóa
- Phanh trợ lực bằng khí nén.
- Phanh trợ lực bằng áp thấp.
1.3. Yêu cầu
- Hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đôt ngột, lúc gặp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để bảo đảm ổn định ôtô khi phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng, lực tác dụng lên pedal không lớn.
- Dẫn động phanh có độ nhạy cảm lớn.
- Bảo đảm việc phân bố momen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám.
- Không có hiện tượng tự siết phanh.
- Thoát nhiệt tốt.
- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao, ổn định trong sử dụng.
- Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên pedal với lực phanh bánh xe.
- Có khả năng phanh ôtô trong thời gian dài.
II. CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH
Hệ thống phanh ôtô gồm có
Phanh chính (phanh bánh xe, phanh chân) và phanh phụ (phanh truyền lực, phanh tay). Phanh chính và phanh phụ có thể sử dụng chung cơ cấu phanh hoặc sử dụng riêng cơ cấu phanh, nhưng dẫn động phanh hoàn toàn riêng rẽ.
Hệ thống phanh gồm hai phần chính: Cơ cấu phanh và dẫn động phanh.
* Các hệ thống phanh thường gặp
- Phanh cơ khí: thường dùng ở phanh phụ.
- Phanh thủy lực: dẫn động bằng chất lỏng (dầu).
- Phanh khí: dẫn động bằng khí.
- Phanh thủy khí: dẫn động bằng chất lỏng và chất khí.
Dùng phanh dầu thì lực tác dụng lên pedal lớn hơn so với phanh khí, do đó phanh dầu chỉ dùng ở ôtô con, tải nhỏ, tải trung bình. Còn phanh khí thường sử dụng trên ôtô tải trung bình và tải lớn.
1. Cơ cấu phanh
1.1. Phanh guốc (trang trống)
- Cơ cấu loại phanh guốc có hai guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm và đặt đối xứng với xilanh làm việc.
- Phanh guốc có kết cấu đơn giản, điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh bằng cam quay và chốt lệch tâm.
- Để đảm bảo độ mòn đồng đều ở hai má phanh thì má của guốc phanh có hiệu quả cao (tự siết) được làm dài hơn.
- Trên hình trình bày cơ cấu phanh với xilanh làm việc có đường kính piston khác nhau. Lực tác dụng lên hai guốc phanh trong trường hợp này sẽ khác nhau, má phanh bên phải làm việc thuận lợi hơn vì có hiện tượng tự siết, vì thế má phanh bên phải cần ít lực ép hơn nên đường kính piston nhỏ hơn.
- Ưu điểm của loại này là má phanh mòn đều, cơ cấu này làm việc tốt khi quay theo chiều hình vẽ (chiều tiến ôtô) và làm việc không tốt khi theo chiều ngược lại (chiều lùi ôtô).
- Trên hình trình bày cơ cấu có hai xilanh làm việc ở hai guốc phanh. Mỗi guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm, bố trí đối xứng với đường trục của cơ cấu phanh nhằm tăng hiệu quả khi ôtô chạy tiến, nhưng lại giảm thấp hiệu quả khi chạy lùi. Vì vậy loại phanh này dùng cho ôtô nhỏ và thường dùng ở cầu trước. Hiệu quả phanh tăng 1,6 ¸1,8 so với cơ cấu phanh một xilanh khi chạy tiến.
- Các guốc phanh trên các cơ cấu phanh trình bày trên đây đều có một điểm tựa cố định (chốt lệch tâm) nghĩa là guốc phanh chỉ có một bậc tự do.
- Cơ cấu phanh loại bơi, guốc phanh ở cơ cấu này có hai bậc tự do và không có điểm tựa cố định. Ở cơ cấu phanh loại bơi, hai xilanh làm việc đều tác dụng lên đầu trên và đầu dưới của guốc phanh. Khi phanh các guốc phanh sẽ chuyển dịch theo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh. Nhờ ma sát má phanh bị cuốn theo ống xilanh làm việc tỳ sát vào điểm tựa cố định, lúc đó hiệu quả phanh sẽ tốt hơn.
- Hiệu quả phanh của ôtô khi tiến hay lùi đều bằng nhau. Cơ cấu phanh loại này có khuyết điểm là có kết cấu phức tạp.
- Đối với cơ cấu phanh tự cường hóa dùng lực ma sát giữa má phanh trước và trống phanh để cường hóa hiệu quả phanh cho má phanh sau (vì guốc phanh trước được nối với guốc phanh sau nhờ thanh trung gian (1)).
- Khi trống phanh quay theo chiều nào đó sẽ có một guốc phanh tựa vào một điểm tựa cứng (2). Đặc điểm của cơ cấu phanh này là hiệu quả của phanh tiến và phanh lùi đều như nhau. Tuy nhiên các piston của cơ cấu phanh này có đường kính khác nhau. Một piston tác dụng trực tiếp lên guốc phanh trước, còn piston có đường kính nhỏ tác dụng lên guốc phanh sau qua đòn (1). Đầu dưới của đòn (1) được nối với guốc phanh trước qua thanh (2). Nhờ có tỷ số truyền của đòn (1) cho nên lực của piston nhỏ tác dụng lên guốc phanh sau được tăng lên. Do đó khi thiết kế chọn tỷ số truyền của dòn (1) như thế nào để bù lại sự khác nhau giữa đường kính của hai piston, nhờ thế mà lực tác dụng lên hai guốc phanh bằng nhau.
- Khi ôtô tiến, cả hai guốc phanh muốn quay cùng chiều với trống phanh để tựa vào điểm tựa (3) và (4). Khi ôtô lùi, guốc phanh trái bị trống phanh cuốn theo rời điểm tựa (3), (4) tỳ vào điểm tựa (5). Cho nên cơ cấu phanh này hiệu quả phanh khi ôtô tiến tới lớn hơn ôtô lùi.
- Ở trường hợp các piston của cơ cấu phanh đối xứng nhau thì lực ma sát guốc phanh trước truyền sang guốc phanh sau nhờ thanh (4) và guốc phanh sau sẽ tỳ vào điểm tựa (3) khi phanh.
1.2. Phanh đĩa
- Phanh đĩa hiện nay được sử dụng khá rộng rãi trên các ôtô. Phanh đĩa được chia làm hai loại: loại đĩa quay và loại vỏ quay.
* Phanh đĩa loại đĩa quay
- Đĩa phanh ở phía ngoài có trọng lượng nhỏ, thường được sử dụng ở phanh trước hoặc phanh tay ở ôtô tải. Nhược điểm của loại này là rất dễ bị hư hỏng do bụi bẩn rơi vào khi chạy trên đường đất.
* Phanh đĩa loại vỏ quay
Khi phanh các piston ở xilanh con (3) sẽ đẩy các đĩa (1) dịch chuyển tương đối với nhau trong mặt phẳng quay của bánh xe theo hướng ngược chiều nhau. Nhờ có rãnh nghiêng ở đĩa (1) nên các hòn bi (2) chạy theo rãnh để ép các đĩa ma sát sát vào vỏ và tiến hành phanh.
1.3. Ưu điểm của phanh đĩa so với phanh guốc
- Áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều do đó má phanh ít mòn và mòn đều.
- Điều kiện làm mát tốt, bảo đảm momen phanh như nhau khi tiến và lùi.
- Lực chiều trục tác dụng lên đĩa cân bằng.
- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ nên giảm được thời gian chậm tác dụng phanh.
- Cấu tạo đơn giản: Phanh đĩa có cấu tạo rất đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng.
- Thoát nước tốt: Do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được hồi phục trong một thời gian phanh rất ngắn.
- Không cần điều chỉnh phanh: Do khe hở phanh được điều chỉnh tự động bởi phớt piston (cao su) nên khe hở phanh không cần phải điều chỉnh bằng tay.
2. Dẫn động phanh
2.1. Dẫn động phanh dầu
Khi đạp phanh, thông qua cơ cấu điều khiển, sẽ đẩy piston trong xilanh chính, nén dầu trong xilanh, dầu dịch chuyển trong ống dầu với áp suất cao và cung cấp dầu đến từng mỗi xilanh con ở bánh xe.
Áp lực dầu tại các xilanh con sẽ đẩy các piston trong xilanh con đi ra về hai phía và tiếp tục đẩy các guốc phanh dịch chuyển ra ngoài làm cho tấm ma sát trên mỗi guốc phanh tì vào trống phanh đang quay, tạo lực ma sát và giảm tốc độ trống phanh đang quay lại hoặc dừng hẳn nếu cần thiết.
Khi buông bàn đạp các lò xo hồi vị trong cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở lại, piston trong xilanh con trở về trạng thái ban đầu, hồi dầu từ các xilanh con trở về xi lanh chính và chấm dứt quá trình phanh.
2.2. Dẫn động phanh khí
Khi đạp phanh, thông qua cơ cấu điều khiển sẽ tác động lên van phân phối để mở van và cho khí nén từ bình chứa khí qua van phân phối qua các ống dẫn khí đến mỗi bầu phanh của bánh xe đó, tác động lên màng da của bầu phanh và đẩy thanh đẩy trong bầu phanh di chuyển và làm xoay cam sai tâm, nó sẽ làm 2 guốc phanh bung ra làm cho tấm ma sát trên mỗi guốc phanh tì vào trống phanh đang quay, tạo lực ma sát và giảm tốc độ quay trống phanh hoặc dừng hẳn nếu cần thiết.
Khi buông bàn đạp, các lò xo hồi vị trong cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở lại piston trong xi lanh con trở về trạng thái ban đầu, khí nén từ bầu phanh theo các ống dẫn khí trở về van phân phối và thoát ra khí trời chấm dứt quá trình phanh.
2.3. Các chi tiết của dẫn động phanh dầu
2.3.1. Xi lanh phanh chính
a. Xi lanh chính hai dòng
Xilanh chính 2 dòng điều khiển của một hệ thống phanh dầu trên ô tô bao gồm hai nhánh. Nó được thiết kế sao cho nếu một nhánh bị hỏng thì nhánh kia vẫn hoạt động bình thường để tạo ra một lực phanh tối thiểu. Đó là một trong những thiết bị an toàn quan trọng nhất của xe.
Nếu đường dầu xe FF bố trí giống như xe FR thì khi có hư hỏng ở đường dầu bánh trước thì sẽ gây ra hiện tượng bánh sau bị bó cứng quá sớm. Sở dĩ có hiện tượng này là do sức cản ma sát giữa lốp và mặt đường của bánh sau nhỏ hơn bánh trước (trọng lượng phân bố lên cầu sau kiểu FF cũng nhẹ hơn kiểu FR). Ma sát nhỏ hơn sẽ tạo ra lực phanh nhỏ hơn (quãng đường phanh sẽ dài hơn) mạch chéo được sử dụng để ngăn cản hiện tượng này.
a. Cấu tạo
Hoạt động
Hoạt động bình thường
- Khi không đạp phanh, cuppen của piston số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào và cửa bù làm cho xilanh và bình dầu thông nhau.
- Piston số 2 bị lực của lò xo hồøi vị số 2 đẩy sang phải, nhưng không thể chuyển động hơn nữa do có bu lông hãm.
- Khi đạp phanh, piston số 1 dịch sang trái, cupben của nó đóng kín cửa hồi, như vậy đóng kín đường dẫn thông giữa xilanh và buồng chứa. Nếu piston bị đẩy tiếp, nó làm tăng áp suất dầu bên trong xilanh. Áp suất này tác dụng lên các xilanh bánh sau. Do cũng có một áp suất dầu như thế tác dụng lên piston số 2. Piston số 2 hoạt động giống hệt như piston số1 và tác dụng lên các xilanh bánh trước.
- Khi nhả bàn đạp phanh, các piston bị áp suất dầu và lực lò xo hồi vị đẩy về vị trí ban đầu. Tuy nhiên do dầu không chảy từ xilanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suất dầu trong xilanh chính giảm nhanh trong một thời gian ngắn (tạo ra độ chân không). Kết quả là, dầu trong bình chứa sẽ chảy vào xilanh qua cửa vào, qua nhiều khe trên đỉnh piston và quanh chu vi của cupben.
- Sau khi piston trở về vị trí ban đầu, dầu từ xilanh bánh xe dần dần hồi về bình chứa qua xilanh chính và các cửa bù.
- Các cửa bù cũng điều hòa sự thay đổi thể tích dầu trong xilanh mà nó có thể xảy ra bên trong xilanh do nhiệt độ thay đổi. Vì vậy nó tránh cho áp suất dầu tăng lên trong xilanh khi không đạp phanh.
Nếu dầu rò rỉ tại một nhánh của hệ thống phanh:
a. Rò rỉ phía sau xilanh chính:
- Khi đạp phanh, piston số 1 dịch sang trái nhưng không sinh ra áp suất dầu ở phía sau của xilanh. Vì vậy piston số 1 nén lò xo hồi vị để tiếp xúc với piston số 2 và đẩy piston số 2 sang trái. Piston số 2 làm tăng áp suất dầu phía trước xilanh, vì vậy làm hai phanh nối với phía trước xilanh hoạt động.
b. Rò rỉ dầu phía trước xilanh chính:
- Do áp suất dầu không sinh ra ở phía trước xilanh, piston số 2 bị đẩy sang trái đến khi nó chạm vào thành xilanh.
- Khi piston số 1 bị đẩy tiếp sang trái, áp suất dầu phía sau xilanh tăng cho phép hai phanh nối với phía sau xilanh hoạt động.
Xi lanh con (xi lanh bánh xe)
Xi lanh con hay còn gọi là xilanh bánh xe được bắt bằng bulông vào đĩa đỡ phanh (đĩa đỡ phanh là chi tiết không quay của phanh trống).
Cấu tạo:
Hoạt động:
Không phanh:
- Các piston bên trong xilanh con luôn bị đẩy vào trong do lò xo hồi kéo các guốc phanh. Nó bị đẩy vào đến điểm cần đẩy chạm vào guốc phanh.
- Lò xo nén bên trong xilanh con được lắp làm sao cho piston và guốc phanh luôn tiếp xúc với nhau, vì vậy, ngăn cản việc gây ra các tiếng ồn khác thường từ hệ thống phanh.
Khi phanh:
Khi đạp phanh, áp suất dầu bên trong xilanh phanh chính tác dụng lên các xilanh con, đẩy các guốc phanh sang hai bên làm các má phanh tỳ lên trống phanh, vì vậy dừng được xe. Áp suất dầu bên trong xilanh con cũng tác dụng lên miệng cupben. Nó ấn miệng cupben tỳ lên thành xilanh để tránh sự rò rỉ dầu.
HỆ THỐNG PHANH TRỢ LỰC KHÍ NÉN
Cấu tạo của hệ thống phanh trên bao gồm những cụm chi tiết chính như:
Máy nén khí, Bình chứa khí nén, Đồng hồ áp suất, Bộ trợ lực phanh (servo), Xi lanh chính, Cơ cấu phanh tại các bánh xe.....
Khi đạp phanh, thông qua cơ cấu điều khiển đẩy piston trong cylinder chính, nén dầu trong cylinder, dầu được dịch chuyển trong ống dẫn với áp suất cao đến bộ trợ lực khí nén. Trong bộ trợ lực khí nén dầu được chia làm 2 hướng:
Hướng thứ nhất tác dụng lên piston thuỷ lực phụ làm tăng áp suất dầu đến các cylinder con, nhưng áp lực chưa cao nên lực đẩy càng thắng không lớn.
Hướng thứ hai tác dụng lên piston van điều khiển phía trên và đẩy piston điều khiển này, khí nén từ bình chứa sẽ đi vào bộ trợ lực tác dụng lên piston trợ lực đồng thời tạo lực đẩy phụ tác dụng lên piston thủy lực phụ nhằm tăng áp lực dầu đến các xi lanh con bánh xe (Bộ trợ lực đã làm việc)
Khi buông pedal các lò xo hoàn lực trong cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở lại, piston trong cylinder con sẽ trở về trạng thái ban đầu và nén dầu từ cylinder con trở về cylinder thuỷ lực phụ, ép piston thủy lực phụ trở về phía bên tay trái đẩy dầu về cylinder chính, hoàn tất quá trình phanh.
Cấu tạo bộ trợ lực phanh khí nén
Bộ trợ lực phanh dầu loại khí nén gồm có 3 phần: Xilanh thuỷ lực phụ, van điều khiển và xilanh trợ lực.
- Trong xilanh thuỷ lực phụ gồm có: piston, cuppen và lò xo hồi vị
- Trong van điều khiển gồm có các chi tiết như: van nạp, van xả, van piston, piston điều khiển
- Trong xilanh trợ lực gồm có: piston chuyển động trong lòng xilanh và được làm kín bởi cupen hoặc vòng phớt.
Khi chưa có khí nén vào buồng trợ lực, lò xo đẩy piston về phía bên trái đồng thơì khi chưa đạp phanh thì buồng A và B được thông với không khí.
Nguyên lý hoạt động:
- Khi đạp bàn đạp, áp lực dầu từ xilanh chính đến bộï trợ lực sẽ tăng, một phần tác dụng lên piston thuỷ lực phụ nhưng áp lực chưa cao nên lực đẩy càng thắng không lớn, một phần tác dụng lên piston điều khiển, van piston đi lên đẩy van nạp lên theo, khi đó van nạp được mở ra, khí nén từ bình chứa khí đến qua van nạp và vào phòng trợ lực A, tác dụng lên piston trợ lực, đuôi của piston trợ lực tác dụng lên piston thủy lực phụ, làm tăng áp suất dầu trong xilanh thuỷ lực phụ nghĩa là áp suất dầu đến xilanh con được tăng lên.
- Khi buông bàn đạp, áp suất dầu từ xilanh chính đến sẽ giảm, lò xo của van piston điều khiển sẽ đẩy piston điều khiển về vị trí ban đầu. Khi đó, van nạp và van xả đóng lại, các phòng A,B,C,D được thông với nhau và thông với khí trời. Aùp suất phòng A,B,C,D bằng nhau, lò xo hồi vị đẩy màng da về vị trí ban đầu.
- Khi chưa có khí nén vào phòng trợ lực, lò xo đẩy piston trợ lực này về phía bên tay trái, đồng thời khi chưa đạp phanh thì phòng A và B được thông với không khí.
HỆ THỐNG PHANH DẦU TRỢ LỰC BẰNG CHÂN KHÔNG
Khi đạp phanh, thông qua cơ cấu điều khiển đẩy piston trong cylinder chính nén dầu trong cylinder, dầu dịch chuyển trong ống dẫn với áp suất cao đến bộ trợ lực áp thấp, trong bộ trợ lực áp thấp dầu được chia làm 2 hướng:
Hướng thứ nhất dầu tác dụng lên piston thuỷ lực phụ làm tăng áp suất dầu đến các cylinder con, nhưng chưa cao nên lực đẩy càng thắng không lớn.
Hướng thứ hai tác dụng lên piston van điều khiển đẩy van áp thấp, van không khí được mở, khi đó khí trời qua van không khí đến phòng D vàA, trong khi đó phòng B và C thông với ống góp hút, do sự chênh lệch áp suất giữa 2 phòng nên màng da bị đẩy về phía bên tay phải,làm cho thanh đẩy tác dụng lên piston thuỷ lực phụ, dẫn đến áp suất dầu trong cylinder thuỷ lực phụ tăng lên khi đó áp suất dầu đến các cylinder con sẽ tăng theo.
Khi buông pedal các lò xo hoàn lực trong cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở lại bình thường, piston trong cylinder con sẽ trở về trạng thái ban đầu và nén dầu từ cylinder con trở về cylinder thuỷ lực phụ, ép piston thuỷ lực phụ dịch chuyển về phía bên tay trái đẩy dầu về cylinder chính, hoàn tất quá trình phanh.
Cấu tạo bộ trợ lực phanh dầu bằng chân không
Bộ trợ lực phanh dầu kiểu chân không gồm có 3 phần: Cylinder thủy lực phụ, van điều khiển và cylinder trợ lực.
- Trong cylinder thuỷ lực phụ gồm có: piston thủy lực phụ, van piston, vít xả gió, chốt và lò xo hoàn lực
- Trong van điều khiển gồm có các chi tiết như: van không khí, van áp thấp, màng da, các lò xo hoàn lực.
- Trong cylinder trợ lực gồm có màng da được gắn trên cần đẩy, lò xo hoàn lực. Khi chưa có áp thấp lò xo đẩy piston này về phía bên tay trái đồng thời khi chưa đạp phanh các phòng A, B, C, D thông với ống góp hút của động cơ (nghĩa là thông với áp thấp).
Nguyên lý hoạt động:
Khi đạp bàn đạp, áp lực dầu từ cylinder chính đến bộ trợ lực sẽ tăng, một phần tác dụng lên piston thuỷ lực phụ nhưng áp lực chưa cao nên lưc đẩy càng thắng không lớn. Một phần tác dụng lên piston điều khiển đẩy van áp thấp đi lên làm mở van không khí. Khi đó khí trời qua van không khí đến phòng D, phòng D thông với phòng A, trong khi đó phòng B và C thông với ống góp hút nên áp suất trong phòng B và C là áp thấp. Do sự chênh lệch áp suất giữa 2 phòng A và B nên màng da bị đẩy về phía bên tay phải, làm cho đuôi thanh đẩy tác dụng lên piston thuỷ lực phụ làm tăng áp suất dầu đến cylinder con.
Khi buông pedal áp suất dầu từ cylinder chính đến sẽ giảm, lò xo hồi vị của van piston điều khiển sẽ đẩy piston về vị trí ban đầu. Khi đó van không khí đóng lại, phòng A,B,C,D thông với nhau. Aùp suất phòng A,B,C,D bằng nhau và lò xo hoàn lực đẩy màng da về vị trí ban đầu.
HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ CÓ RƠMOÓC
Hệ thống bao gồm các chi tiết chính sau đây:
Ø Máy nén khí.
Ø Bình chứa khí ôtô.
Ø Van phân phối ôtô remorque.
Ø Bàn đạp phanh.
Ngoài ra trên rơ-moóc còn có 2 cụm chi tiết chính như sau:
Ø Van điều khiển phanh rơ-moóc.
Ø Bình chứa khí nén rơ-moóc.
Hoạt động của hệ thống
Khi đạp phanh, thông qua các cơ cấu điều khiển sẽ kéo thanh đẩy ở van phân phối ôtô remorque, khí nén sẽ qua van phân phối này đến các bầu phanh ôtô và thực hiện phanh. Nhưng lúc này khí nén đi về phía rơ-moóc sẽ không còn nữa do thoát ra khí trời cho nên việc thực hiện phanh ở rơ-moóc là do khí nén từ bình chứa rơ-moóc qua van điều khiển phanh rơ-moóc, và đến bầu phanh rơ-moóc để phanh.
Van phân phối phanh ôtô rơ-moóc:
Van gồm 2 phần riêng biệt: khoang trên là rơ-moóc khoang dưới là ôtô.
Bình thường van nạp 1 phía trên mở ra và van nạp 2 đóng lại. Khi chưa phanh, khí nén từ bình chứa khí nén ôtô qua van 1 và đến van điều khiển phanh rơ-moóc phía sau (lúc này bình chứa khí của ô tô và rơ-moóc đang thông với nhau). Trong khi đó van nạp 2 phía dưới vẫn đang đóng, lúc này bầu phanh của ôtô đang thông với khí trời. Giai đoạn này máy nén khí đang nạp khí nén cho 2 bình chứa khí ôtô và rơ-moóc.
Khi đạp phanh điểm A dịch chuyển về trái, đầu B dịch chuyển theo làm cho van nạp 1 đóng lại, van xả 1 được mở ra, khí nén ở trong khoang rơ-moóc sẽ thoát ra khí trời qua van xả 1. Tiếp tục đạp phanh, điểm B bị giới hạn do vis 2, thế nên điểm C dịch chuyển qua phải làm cho điểm D đẩy piston 2 về phải và van nạp 2 được mở ra, khí nén sẽ đươc đến bầu phanh ôtô qua van nạp 2 thực hiện quá trình phanh trên ôtô. Lưu ý rằng, lúc này rơ-moóc cũng đồng thời được phanh là do khí nén từ bình chứa rơ-moóc tác động lên các bầu phanh rơ-moóc thông qua van điều khiển rơ-moóc.
Khi trả phanh, thanh đẩy ABCDE trở về trạng thái ban đầu nhờ lò xo hồi vị, lúc này van nạp 1 mở, van nạp 2 đóng, khí nén tiếp tục vào khoang của rơ-moóc và lúc này khí nén trong bầu phanh ôtô sẽ về khoang ôtô và thoát ra khí trời.
Van điều khiển phanh rơ-moóc
sử dụng với servo phanh khí nén)Bình thường khiù nén luôn luôn đi qua van 5 và đến bình chứa khí của rơ-moóc, lúc này bầu phanh đang được thông với khí trời qua van 4 lỗ O củavan 2.
Khi phanh ôtô, khí nén từ bình chứa sẽ đến cửa van 1 làm cho van 1 được mở ra và van 2 bị đóng lại, lúc này van 3 được mở ra cho nên khí nén từ bình chứa khí của rơ-moóc sẽ qua van 3 đến van 4 đang mở và đến bầu phanh rơ-moóc để thực hiện việc phanh cho rơ-moóc.
Khi buông bàn đạp phanh, thì van 1 tiếp tục đóng lại do không còn khí nén đến, khí nén trong bầu phanh của rơ-moóc sẽ qua van 4 qua lỗ O của van 2 và thoát ra khí trời như ban đầu.
Khi đứt rơ-moóc khíù nén không còn đến nữa, trọng lượng của van 5 sẽ rơi xuống đóng kín lỗ vào và van 4 đóng lại, lúc này khíù nén từ bình chứa khí rơ-moóc sẽ tiếp tục đến van 5 và đến bầu phanh của rơ-moóc thực hiện việc phanh cho rơ-moóc đảm bảo an toàn khi đứt rơ-moóc.
Van điều khiển phanh rơ-moóc: (sử dụng với van phân phối ôtô- rơ-moóc)
Van này bao gồm 4 phòng: A,B,C,D. Bình thường khí nén luôn có ở phòng A và tác dụng lên màng da làm màng da cong lại, để khí nén vào phòng B và nạp khí nén cho bình chứa khí remorque. Khi đạp phanh khí nén vào phòng A bị cắt, nghĩa là khí nén từ phòng A thoát ra khí trời, lúc này khí nén từ phòng B do được thông với bình chứa khí remorque nên sẽ đẩy màng da đi lên vàlàm cho van 1 được mở ra, van 2 đóng lại.Khí nén từ phòng B đến phòng C và đến bầu phanh của remorque tiến hành phanh.
Khi buông bàn đạp phanh, phòng A tiếp tục có khí nén và nạp vào phòng B, van 1 đóng lại và khí nén từ bầu phanh của rơ-moóc sẽ qua van 2 và thoát ra khí trời.
Khi đứt rơ-moóc khí nén không vào phòng A nữa, hiện tượng tự phanh rơ-moóc được xảy ra giống như phanh bình thường.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH:
* Phanh có hiệu quả nhất thì lực phanh ở các bánh xe trước và sau Pp1, Pp2 phải tuân theo
* Nếu bán kính bánh xe trước và sau bằng nhau thì quan hệ Momen phanh giữa các bánh xe trước vàsau như nhau:
* Kết hợp hai biểu thức trên ta được:
* Mp1 ,Mp2 Momen phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước và sau.
* Như vậy, muốn bảo đảm hiệu quả phanh tốt nhất phải thỏa biểu thức trên.
* Các giá trị a, b, hg có thể thay đổi tùy theo mức độ và vị trí chất tải.
* Momen phanh xác định từ điều kiện bám.
* Ôtô chất tải cố định thì a, b, hg cố định. Thay đổi j có thể vẽ đồ thị Mp1 = f1(j), và Mp2 = f2(j).
* Hình sau đây trình bày quan hệ giữa Momen phanh Mp1,Mp2 theo hệ số bám j. Đường đậm nét ứng với ôtô đầy tải, đường nét đứt ứng với ôtô không tải.
* Từ đồ thị trên có thể vẽ quan hệ giữa Mp1với Mp2 ( gọi là đường đặc tính lý tưởng của ôtô).
* Hiện nay ôtô thường dùng dẫn động phanh thủy lực hoặc khí nén, quan hệ Momen phanh sinh ra ở bánh xe và áp suất sinh ra trong dẫn động phanh biểu thị như sau: Mp1= k1.p1dd và Mp2 = k2.p2dd
p1dd, p2dd áp suất trong dẫn động phanh trước và sau k1, k2 hệ số tỉ lệ tương ứng phanh trước và phanh sau.
* Quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh trước và sau:
* Hình sau đây trình bày quan hệ giữa áp suất p1dd và p2dd khi quan hệ giữa các Momen phanh Mp1, Mp2 tuân theo đường đặc tính phanh lý tưởng.
* Đảm bảo phanh lý tưởng thì quan hệ giữa p1dd và p2dd phải tuân theo đồ thị trên (gọi la đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hoà lực phanh).
* Muốn đảm bảo đường đặc tính P2=f(P1) theo đúng đồ thị trên thì bộ điều hoà lực phanh có kết cấu phức tạp. Thực tế chỉ đảm bảo gần đúng với đường đặc tính lý tưởng.
* Hình dưới đây trình bày đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh loại piston bậc.
* Xét trường hợp khi ôtô đầy tải:
- Giai đoại đầu, áp suất p ở dẫn động ra phanh trước và sau bằng nhau, OA nghiêng góc 45o, lúc này bộ điều hoà lực phanh chưa làm việc.
- Khi áp suất trong xilanh chính đạt giá trị Pđch (áp suất điều chỉnh ) thì lúc đó bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc. Thời điểm này áp suất p2 < p1 và đường đặc tính điều chỉnh đi theo đường thẳng AB gần sát với đường cong lý tưởng.
* Xét trường hợp khi ôtô không tải:
- Giai đoại đầu đường đặc tính đi theo đường thẳng OC (lúc đó bộ điều hòa lực phanh chưa làm việc).
- Áp suất pđch ứng với điểm C là áp suất ở dẫn động phanh trước ở thời điểm mà bộ điều hòa lực phanh bắt đầu làm việc.
- Tiếp đó đường đặc tính theo đường thẳng CD. (CD là đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh khi ôtô không tải).
* Như vậy ứng với mỗi tải trọng khác nhau ta có đường đặc tính lý tưởng khác nhau (các đường cong khác nhau), đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh ở các tải trọng khác nhau sẽ làm một chùm đường nghiêng.
* Áp suất p2 diễn tiến theo đường OAB nằm dưới đường cong lý tưởng 1. Nghĩa là áp suất p2 luôn nhỏ hơn áp suất lý tưởng cho nên không xảy ra hiện tượng bó cứng bánh xe sau khi phanh.
* Nhận xét: - Bộ điều hoà lực phanh bảo đảm áp suất p2 ở dẫn động phanh sau gần với áp suất lý tưởng và nhỏ hơn để tránh bó cứng bánh sau.
- Khi bánh sau bó cứng thì hiệu quả phanh sẽ giảm do hệ số bám j giảm bởi bánh xe bị trượt lê đồng thời làm mất tính ổn định khi phanh.
P.VAN (VAN ĐIỀU HÒA LỰC PHANH)
1. Mô tả:
* Tải tác dụng lên lốp trước và lốp sau:
- Lực phanh, gây ra bởi ma sát lốp – đường sẽ tăng theo tải. Với những xe động cơ đặt trước thì phía trước sẽ nặng hơn phía sau, khi đạp phanh, trọng tâm xe có xu hướng dịch về phía trước do quán tính. Vì vậy lại tăng thêm tải tác dụng lên cầu trước và giảm tải trọng tác dụng lên cầu sau. Do trọng tâm càng dịch về phía trước khi lực phanh lớn nên tải trọng tác dụng lên cầu sau lại càng giảm nhiều.
* Sự nguy hiểm của việc sớm bó cứng bánh sau:
- Giả thiết rằng bánh trước và bánh sau cùng chịu một lực phanh như nhau trong điều kiện trên, các bánh sau chịu tải nhỏ sẽ có xu hướng bị bó cứng sớm. Nó sẽ làm cho bánh sau bị trượt lết.
- Khi bánh sau bị trượt, ma sát giữa lốp và mặt đường trở nên đặc biệt nhỏ và các lốp sẽ không đảm bảo đủ lực bám với đường. Trong điều kiện này, trừ khi xe chuyển động thẳng, còn không nó sẽ bị xoay ngang rất nguy hiểm.
• Giải pháp chống bó cứng bánh sau:
- Lực phanh bánh sau phải giảm xuống nhỏ hơn bánh trước để chống việc bó cứng sớm. Điều đó được thực hiện nhờ van điều hòa (P.van).Van được thiết kế để tự động giảm áp suất dầu (áp suất tỷ lệ với lực đạp phanh) đi từ xilanh phanh chính đến các xilanh bánh sau.
* Đường áp suất dầu lý tưởng:
- Đồ thị dưới đây chỉ ra đường áp suất dầu lý tưởng cho các bánh trước và bánh sau (giá trị thực tế thay đổi đối với từng kiểu xe). P.van được thiết kế để tạo ra đường áp suất thực tế gần nhất với đường lý tưởng trong phạm vi kỹ thuật cho phép.
* Các loại P.van:
- Có các loại P.van sau, chúng đều được thiết kế để ngăn cản sự bó cứng sớm các bánh xe sau.
+ P.van
+ P & BV
+ LSPV
+ DSPV
2. Nguyên lý họat động:
* Khi áp suất trong xilanh phanh chính bằng không:
- Piston bị đẩy sang phải bởi lò xo, làm mở van C.
* Khi áp suất trong xilanh phanh chính thấp:
- Áp suất dầu từ xilanh phanh chính truyền đến buồng A rồi qua van C đến buồng B. Vì vậy buồng A và buồng B có cùng áp suất.
- Mặc dù áp suất như nhau nhưng diện tích bề mặt (mà áp suất tác dụng) của piston ở buồng A và buồng B khác nhau nên piston có xu hướng bị đẩy sang trái. Tuy nhiên, chuyển động này bị cản bởi lò xo nên piston sẽ dừng lại tại một điểm mà lực lò xo cân bằng với áp suất dầu.
* Khi áp suất trong xilanh chính cao:
- Do diện tích bề mặt (mà áp suất tác dụng) của piston buồng A và buồng B khác nhau, piston bị đẩy tiếp sang trái đến khi nó đóng van C. Nó ứng với điểm gãy (a) trên đồ thị.
- Điểm (a) trên đồ thị có thể dịch chuyển bằng cách thay đổi độ căng của lò xo.
- Nếu áp suất dầu trong buồng A tăng hơn nữa, piston bị đẩy sang phải và mở van C. Khi áp suất trong buồng B tăng, piston lại dịch sang trái do sự khác nhau về diện tích tiếp xúc làm van C đóng. Quá trình này lặp lại liên tục để điều chỉnh áp suất tác dụng lên xilanh bánh xe.
3. Hoạt động của P.van:
P.van có cấu tạo như hình vẽ dưới
* Áp suất xilanh chính thấp:
- Như hình vẽ dưới, Piston bị đẩy sang phải bởi lò xo. Dòng dầu từ xilanh chính qua khe hở giữa cupben xilanh và piston vào các xilanh phanh bánh xe sau.
* Áp suất xilanh chính cao:
- Piston bị đẩy sang phải bởi lò xo. Tuy nhiên, do áp suất tác dụng lên phía đầu bên phải piston (mặt cắt A1), piston dịch sang trái khi áp suất tăng. Khi áp suất tăng đến một giới hạn nhất định, piston tiếp xúc với cupben xilanh và đóng các cửa dầu giữa xilanh phanh chính và các xilanh phanh bánh xe sau.
- Lúc này, áp suất dầu được chỉ ra ở điểm gãy trong đồ thị trên.
- Tại thời điểm piston tiếp xúc với cupben xilanh làm đóng cửa dầu, dầu ở hai phía cupben có cùng áp suất.
+ Lực đẩy piston và cupben xilanh sang phải: Áp suất xilanh chính x diện tích áp suất tác dụng (A3) + lực lò xo.
+ Lực đẩy piston và cupben xilanh sang trái: Áp suất xilanh bánh xe x diện tích áp suất tác dụng (A2).
- Khi đạp bàn đạp phanh sâu hơn nữa, áp suất xilanh chính tăng, nên piston bị đẩy sang phải và tách khỏi cupben xilanh. Khi đó áp suất trong xilanh bánh xe cũng tăng, piston lại bị đẩy sang trái (do sự chênh lệch diện tích bề mặt mà áp suất tác dụng) làm đóng cửa dầu. Quá trình này lặp lại liên tục để điều chỉnh áp suất xilanh bánh xe.
* Nhả phanh:
- Khi áp suất trong xilanh chính giảm, piston dịch sang trái do sự chênh lệch áp suất. Nó làm giảm áp suất trong xilanh phanh bánh xe sau.
- Khi áp suất xilanh chính giảm hơn nữa và trở nên thấp hơn áp suất trong xilanh bánh xe sau, dầu phanh ở các xilanh bánh xe sau chảy qua khe hở giữa cupben và thành trong xilanh về xilanh chính. Nó triệt tiêu sự chênh áp giữa hai phía của piston (phía xilanh chính và phía xilanh bánh xe), làm piston dịch sang phải do lực lò xo.
Van P & BV (VAN NHÁNH VÀ VAN ĐIỀU HÒA)
* Chức năng:
- P & BV có hai chức năng.
Thứ nhất: Nó hoạt động như một P.van bình thường. Thêm vào đó nếu mạch dầu phanh trước bị hỏng do lý do nào đó, nó sẽ làm P.van (làm giảm áp suất tác dụng lên các bánh sau) ngừng hoạt động.
* Tầm quan trọng của van P & BV:
- Nếu mạch phanh trước bị hỏng do một lý do nào đó, chỉ có phanh sau thực hiện việc phanh xe, nên lực phanh sẽ giảm. Vì vậy, sự dịch chuyển trọng tâm xe về phía trước sẽ ít hơn và mức độ giảm tải trọng tác dụng lên bánh sau cũng nhỏ hơn, nên tải trọng tác dụng lên bánh sau sẽ lớn hơn khi tất cả các phanh cùng hoạt động.
- Nếu chỉ có mình P.van thì nó sẽ vẫn giảm áp suất tác dụng lên xilanh bánh sau ngay cả khi tải trọng tác dụng lên bánh sau tăng như đã trình bày ở trên, nên lực phanh sẽ không tăng.
- Vì lý do đó, P & BV làm ngưng hoạt động của P.van ở điều kiện trên để giảm quãng đường phanh.
* Cấu tạo:
- P & BV gần giống như P.van nhưng có thêm piston số 2. Nó có cấu tạo như hình vẽ dưới, áp suất dầu tác dụng tác dụng lên các bánh trước đẩy piston số 2 sang trái.
* Hoạt động:
- Điều khiển áp suất đến các xilanh bánh sau:
Bước 1:
- Áp suất dầu Pr (từ phía sau của xilanh chính), được truyền tới các xilanh bánh xe qua cửa như hình vẽ dưới.
- Lúc này lực đẩy piston số 1 sang bên phải như sau:
+ Lực đẩy piston số 1 sang trái là Pr x A1
+ Lực đẩy piston số 1 sang phải là F (lực lò xo)
- Khi áp suất dầu Pr thấp, piston số 1 bị đẩy sang phải bởi lực lò xo F và áp suất dầu đến các xilanh bánh sau không được điều khiển.
Bước 2:
- Khi tăng và Pr x A1 trở nên lớn hơn F, piston số 1 bị đẩy sang trái làm đóng cửa dầu. Lúc này áp suất dầu được biểu diễn tại điểm gãy trên đồ thị trên.
Bước 3:
- Sau khi cửa dầu bị đóng, áp suất Pr tăng cao hơn nữa. Khi Pr tăng đến một giá trị nhất định so với Pw. piston số 1 bị đẩy sang phải và cửa dầu lại mở.
Bước 4:
- Áp suất đến xilanh bánh sau được điều khiển và tính năng phanh được ổn định lại do lặp lại các bước (2) và (3) như trên.
Bước 5:
- Khi mạch phanh trước hoạt động bình thường Pr = Pf và piston số 2 không hoạt động (piston số 2 bị đẩy sang trái bởi lò xo).
* Mạch phanh trước hỏng:
- Khi dầu rò rỉ từ mạch phanh trước sẽ dẫn đến các hậu quả sau: Pf sẽ giảm xuống bằng 0 nên sự chênh lệch áp suất dầu đẩy piston số 2 sang bên phải và bên trái sẽ tăng tại phần A2 của piston số 2.
- Vì vậy piston số 2 bị đẩy sang phải, đẩy piton số 1 sang phải và mở cửa dầu.
- Sau đó lực tác dụng lên piston số 1 là:
+ Lực đẩy piston số 1 sang trái là: Pr x A1
+ Lực đẩy piston số 1 sang phải là: Pr x A2
- Vì A2 lớn hơn A1 nên piston số 1 liên tục bị đẩy sang phải và áp suất dầu vẫn tăng theo đường thẳng như đồ thị trên, vì vậy áp suất từ xilanh chính không được điều khiển mà được truyền trực tiếp đến các xilanh bánh sau.
LSPV (VAN ĐIỀU HÒA THEO TẢI)
* Chức năng của LSPV:
- LSPV sử dụng chủ yếu ở các xe thương mại, nó đóng vai trò như một P.van. Ngoài ra, nó tự động điều chỉnh áp suất tác dụng lên bánh sau theo sự thay đổi của tải.
* Sự cần thiết phải thay đổi áp suất dầu tác dụng lên bánh sau theo tải:
- Khi xe tải không chở hàng, chỉ có một tải trọng nhỏ tác dụng lên các bánh sau nên bánh sau có xu hướng bị bó cứng dễ dàng. Vì vậy phải giảm áp suất dầu tác dụng lên các bánh sau.
- Khi chất tải, một tải trọng lớn tác dụng lên các bánh sau, nên nó ít có khả năng bị bó cứng. Vì vậy việc giảm áp suất dầu đến các bánh sau phải được giảm tối thiểu để rút ngắn quãng đường phanh.
* Sự nhận biết tải:
- Tải được nhận biết nhờ lò xo cảm biến tải gắn giữa vỏ cầu sau và khung (hay vỏ xe).
- Khi xe không có tải, thì nhíp chỉ cong một ít và khe hở nhỏ được tạo ra tại A.
- Khi xe có tải, nhíp bị cong nhiều và khe hở tại A giảm tới 0. Kết quả là, piston của LSPV dịch lên phía trên bởi lò xo cảm biến tải.
- Van cảm biến tải nhận biết tải bởi kích thước của khe hở tại A và độ lớn của lực đẩy piston LSPV lên phía trên.
* Cấu tạo:
- Trong LSPV, phần dưới của piston P.van, được kéo dài xuống tận dưới của thân van. Đầu dưới của piston bị đẩy lên phía trên bởi lò xo cảm biến tải bằng một lực thay đổi theo độ lớn của tải.
* Sự khác nhau giữa LSPV và LSP & BV (van nhánh):
- LSP & BV chứa thêm một P & BV ngoài P.van trong thân van so với LSPV. Vì vậy có ba hệ thống dầu nối với van, bao gồm cả ống dầu đến mạch phanh trước.
- Đường đặc tính của van như đồ thị dưới.
2. Hoạt động:
Hoạt động của LSP & BV mô tả như sau:
a. Xe không tải:
- Do lò xo cảm biến tải và piston không tiếp xúc với nhau, nên lực F1 = 0 (là lực của lò xo cảm biến tải đẩy piston số 1 lên phía trên).
- Vì vậy nó họat động giống như P & BV
b. Khi có tải:
- Khi tải tăng, khung xe sẽ bị dìm xuống dưới và lò xo cảm biến tải sẽ sinh ra lực F1 đẩy piston số 1 lên phía trên.
- Khi áp suất dầu Pr thấp, piston số 1 bị đẩy lên phía trên bởi lực lò xo F2 và lực của lò xo cảm biến tải F1 nên áp suất dầu đến xilanh bánh sau sẽ không giảm.
- Khi Pr tăng, và lực hướng xuống (Pr x A1) của piston số 1 trở nên lớn hơn.
- Lực lò xo hướng lên (F1 + F2), piston số 1 bị đẩy xuống, bịt cửa dầu. Như vậy điểm gãy sẽ cao hơn khi xe không tải, như đồ thị trên.
- Lực F1 thay đổi theo tải trọng xe, và vì vậy áp suất dầu đến phanh sau cũng thay đổi theo tải trọng xe.
* Mạch phanh trước hỏng:
- Khi mạch phanh trước hoạt động bình thường Pr = Pf và piston số 2 (piston van nhánh) bị đẩy và giữ ở dưới bởi lò xo.
- Tuy nhiên, nếu Pf giảm xuống tới 0, sự chênh lệch áp suất đẩy lên và xuống trên piston số 2 sẽ tăng tại phần A2 của nó.
- Vì vậy piston số 2 bi đẩy lên phía trên, đẩy piston số 1 lên phía trên và mở cửa dầu. Các lực tác dụng lên piston số 1 sẽ là:
+ Lực đẩy piston xuống dưới = Pr x A1
+ Lực đẩy piston lên trên = Pr x A2
- Ngay cả khi F1 = 0 thì Pr x A2 vẫn lớn hơn Pr x A1 nên piston số 2 sẽ tiếp tục bị đẩy lên trên và áp suất dầu sẽ không bị giảm nhưng sẽ được truyền đến xilanh bánh xe sau.
DSPV (VAN ĐIỀU HÒA THEO SỰ GIẢM TỐC)
Cấu tạo:
- DPSV được gắn phía bên trong khung sau cho đầu phía trước của nó hơi nghiêng lên trên.
- DPSV bao gồm hai piston A và B, một bi G và một van nhánh. Khi đạp phanh và sự giảm tốc của xe đạt đến giá trị nhất định, bi G di chuyển vì vậy điều khiển được áp suất đến các xilanh bánh sau.
- Piston A và B cũng điều khiển áp suất đến các xilanh bánh sau.
- Kết quả là tránh được việc các bánh sau sớm bị bó cứng.
Sự cần thiết phải thay đổi áp suất dầu đến các bánh sau theo sự giảm tốc độ:
- Khi tải trên xe nhỏ, cần lực phanh nhỏ để giảm tốc độ cho xe đến giá trị yêu cầu, nhưng sẽ cần lực phanh lớn hơn khi tải lớn hơn.
a. Xe không tải:
- Khi xe không tải, lực quán tính nhỏ.Vì vậy, chỉ cần một lực phanh nhỏ để giảm tốc độ xe và đạt được sự giảm tốc độ cần thiết. Hơn nữa, các bánh sau có xu hướng bị bó cứng dễ hơn ở trạng thái này khi phanh do tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh sau nhỏ.
b. Xe có tải:
- Ở trạng thái này, xe có lực quán tính lớn hơn. Vì vậy, khi đạp phanh trong khi xe đang chuyển động thì cần lực phanh lớn hơn để xe có thể đạt được sự giảm tốc yêu cầu. Ngoài ra do tải thẳng đứng tác dụng lên các bánh sau lớn, các bánh sau không bị bó cứng sớm trong quá trình phanh.
2. Hoạt động:
a. Xe không tải:
- Nếu đạp phanh trong khi xe đang chạy, áp suất trong xilanh chính (Pm) tác dụng thẳng lên các xilanh
phanh bánh sau (Pw) và sinh ra lực phanh. Ở trạng thái này: Pm = Pw
- Khi sự giảm tốc của xe đạt đến giá trị nhất định do phanh, bi G lăn về phía trước và chạm vào phớt bi vì vậy bịt đường dầu thông giữa buồng A và buồng B. Mặc dù piston B có tiết diện lớn hơn piston A nhưng cả hai piston đều bị đẩy về phía trước do lực lò xo F và bị giữ ở vị trí này đến tận khi xe đạt đến một mức độ giảm tốc nhất định trong khi Pm (Pw) vẫn nhỏ.
- Khi đạp phanh, bi G cắt đường thông giữa buồng A và buồng B và vì vậy Pm tăng. Tuy nhiên, Pw không tăng đến tận khi sự chênh áp giữa Pm và Pw đạt đến một giá trị định trước. Lúc này Pm lớn hơn Pw và Pw vẫn không đổi.
- Khi Pm tăng và sự chênh áp giữa Pm và Pw tăng lớn hơn một giá trị xác định, van nhánh mở làm cho Pw tăng.
b. Xe có tải:
- Nếu đạp phanh khi xe đang chạy, áp suất trong xilanh chính (Pm) tác dụng trực tiếp lên các xilanh bánh sau (Pw) và sinh ra lực phanh. Do lực quán tính của xe lớn so với khi xe không tải, Pm cũng lớn hơn nhờ thời gian xe đạt đến sự giảm tốc xác định dài hơn. Do piston B có tiết diện lớn hơn piston A và Pm (Pw) cao, piston A và B thắng lực lò xo (F) và dịch chuyển về phía sau. Lúc này Pm = Pw.
- Khi sự giảm tốc của xe lớn hơn một giá trị xác định do lực phanh, bi G lăn về phía trước và chạm vào phớt bi. Vì vậy bịt cửa thông buồng A với buồng B.
- Khi Pm tăng trong khi cửa thông giữa buồng A và buồng B vẫn bị bịt bởi bi G, piston A và piston B dịch chuyển về phía trước vì vậy làm Pw tăng.
- Sau khi piston A và B trở về vị trí ban đầu, Pw không tăng khi đạp phanh tiếp và Pm vẫn tăng đến khi sự chênh lệch áp suất giữa Pm và Pw đạt đến giá trị nhất định.
- Khi Pm tăng và sự chênh áp giữa Pm và Pw đạt đến giá trị nhất định, van nhánh mở, cho phép Pw tăng.
HỆ THỐNG PHANH ABS
* Chức năng của hệ thống phanh thông thường là để giảm tốc độ hay dừng xe bằng cách sử dụng hai loại lực cản. Loại thứ nhất là lực cản giữa má phanh và đĩa phanh (hay giữa má phanh và trống phanh) và loại thứ hai là giữa lốp và mặt đường. Phanh có thể điều khiển ổn định nếu mối liên hệ giữa lực cản trong hệ thống phanh và lực cản giữa lốp và mặt đường xảy ra.
* Kết quả là, nếu các bánh xe trước bị bó cứng, nó sẽ làm cho xe không lái được. Nếu các bánh xe sau bị bó cứng, do sự khác nhau giữa hệ số ma sát giữa bánh xe bên phải và bánh xe bên trái với mặt đường nên sẽ là cho đuôi xe bị lạng.
* ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xilanh bánh xe để ngăn không cho nó bị bó cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp. Nó cũng đảm bảo tính ổn định dẫn hướng trong quá trình phanh, nên xe vẫn có thể lái được.
* Khi xe chuyển động ở tốc độ không đổi, tốc độ của xe và bánh xe là như nhau (nói cách khác, các bánh xe không trượt). Tuy nhiên, khi người lái đạp phanh để giảm tốc độ xe, tốc độ của các bánh xe sẽ giảm từ từ và không thể bằng tốc độ của thân xe lúc này đang chuyển động nhờ quán tính của nó. (tức là, có thể xảy ra trượt nhẹ giữa các lốp xe với mặt đường).
* Sự khác nhau giữa tốc độ thân xe và tốc độ bánh xe được biểu diễn bằng một hệ số gọi là “hệ số trượt”.
* Khi sự khác nhau giữa tốc độ bánh xe và tốc độ xe trở nên quá lớn, sự trượt sẽ xảy ra giữa lốp và mặt đường. Nó cũng sinh ra ma sát và kết quả là có thể tác dụng như một lực phanh và giảm tốc độ của xe.
* Đồ thị dưới đây, có thể dễ dàng thấy được mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số trượt.
* Lực phanh không nhất thiết phải tỷ lệ thuận với hệ số trượt và nó đạt cực đại khi hệ số trượt trong khoảng 10 ¸ 30 %. Khi hệ số trượt vượt quá 30%, lực phanh giảm từ từ. Vì vậy, để đảm bảo lực phanh lớn nhất, phải luôn giữ hệ số trượt trong khoảng 10 ¸ 30 %.
* Thêm vào đó, cũng cần phải giữ lực quay vòng ở mức cao để đảm bảo tính ổn định dẫn hướng. Nhằm thực hiện mục đích này, ABS được thiết kế để tạo ra tính năng phanh tối ưu bằng cách lợi dụng hệ số trượt 10 ¸ 30 % mà không phụ thuộc vào điều kiện đường xá, trong khi cũng giữ lực quay vòng ở mức cao nhất có thể để đảm bảo tính ổn định dẫn hướng.
NGUYÊN LÝ CƠ BẢN
* Cảm biến tốc độ bánh xe phát hiện tốc độ góc của bánh xe và gửi tín hiệu đến ABS ECU.
* ABS ECU theo dõi tình trạng các bánh xe bằng cách tính tốc độ xe và sự thay đổi tốc độ bánh xe từ tốc độ góc của bánh xe.
* Khi phanh gấp, ABS ECU điều khiển các bộ chấp hành để cung cấp áp suất tối ưu cho mỗi xilanh phanh bánh xe.
* Cụm điều khiển thủy lực của hệ thống phanh hoạt động theo mệnh lệnh từ ECU, tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu khi cần, để đảm bảo hệ số trượt tốt nhất (10 ¸ 30 %), tránh bó cứng bánh xe.
LỊCH SỬ CỦA ABS
Hệ thống phanh chống bó cứng của TOYOTA được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1971 cho các xe tại Nhật Bản. Đây là hệ thống bánh xe sau (ABS hai bánh) nhằm mục đích giảm hiện tượng mất tính ổn định dẫn hướng trong quá trình phanh trên bề mặt trơn. Hệ thống này đã được cải tiến thành ABS bốn bánh vào năm 1983. Ngày nay ABS trở thành tiêu chuẩn hay tùy chọn cho hầu hết các xe du lịch và xe tải nhẹ.
Cảm biến tốc độ bánh xe:
* Cấu tạo:
- Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu, cuộn dây và lõi từ. Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay roto cảm biến cũng như số lượng răng của roto cảm biến thay đổi theo kiểu xe.
- Hình vẽ dưới chỉ ra vị trí của cảm biến và roto cảm biến
* Hoạt động:
- Vành ngoài của các roto có các răng, nên khi roto quay, sinh ra một điện áp xoay chiều có tần số tỷ lệ với tốc độ quay của roto.
- Điện áp AC này báo cho ABS ECU nhận biết tốc độ của bánh xe.
Lưu ý:
ABS sẽ họat động không tốt nếu khe hở A nằm ngoài giá trị tiêu chuẩn.
Cảm biến giảm tốc (chỉ ở một vài kiểu xe):
* Việc sử dụng cảm biến giảm tốc cho phép ABS ECU đo trực tiếp sự giảm tốc của xe trong quá trình phanh. Vì vậy cho phép nó biết rõ hơn trạng thái của mặt đường. Kết quả là, mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng.
* Cảm biến giảm tốc còn được gọi là “cảm biến G” .
* Cấu tạo:
- Cảm biến giảm tốc bao gồm hai cặp đèn LED (diod phát quang) và phototransistor (transistor quang), một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu.
- Cảm biến giảm tốc nhận biết mức độ giảm tốc độ của xe và gửi các tín hiệu về ABS ECU.
- ECU dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đường và thực hiện các biện pháp điều khiển thích hợp.
* Hoạt động:
- Khi mức độ giảm tốc độ của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với giảm tốc độ. Các rãnh trên đĩa cắt ánh sáng từ đèn led đến phototransistor và làm phototransistor đóng, mở. Người ta sử dụng 2 cặp đèn led và phototransistor. Tổ hợp tạo bởi các phototransistor này tắt và bật, chia mức độ giảm tốc thành 4 mức và gửi về ECU ABS dưới dạng tín hiệu.
---------- Post added at 10:49 PM ---------- Previous post was at 10:47 PM ----------
các bác đọc và cho ý kiến
...Xem thêm