4.3.2.1.1. Bầu phanh
Hình 4.36. Cấu tạo b u phanh
1. Thân 2. Ống đỡ 3. Xéc măng chữ O 4. Ống kẹp Ch thích 1. Boulon nhả 2. Ống hút
3. Dải nẹp bầu phanh 4. Đai ốc lắp ghép 5. Ống dẫn khí 6. Cần đẩy
92 Bầu phanh của ô tô là những bình chứa kim loại hình tròn, được gắn trên mỗi bánh xe. Chức năng của nó là biến áp suất của khí nén thành lực cơ học, có thể điều khiển vòng quay của trục cam phanh và cuối cùng tác động lên cơ cấu phanh trống làm cho xe dừng lại. Bầu phanh gồm có 2 phần: khoang dưới là bầu phanh thông thường, điều khiển bằng khí nén từ hệ thống phanh chính, khoang bên trên của bầu phanh được gọi là buồng lò xo tích năng, điều khiển bằng khí nén qua van phanh dừng.
Khi đạp bàn đạp phanh, khí nén từ tổng van phân phối qua cửa hút gió đi vào bầu tích năng, ép thanh đẩy dịch chuyển sang phải làm xoay cam phanh S và tác dụng lên cơ cấu phanh. Ở trạng thái nhả phanh, màng cao su của bầu tích năng dưới tác dụng của khí nén đi vào khoang tích năng từ van điều khiển phanh dừng bị đẩy qua trái, ép lò xo tích năng lại.
a) Khi nhả phanh b) Khi phanh Hình 4.37. Hoạt động của b u phanh
Bên trong bầu phanh lò xo không chứa bất kỳ bộ phận nào mà người dùng có thể sửa chữa được, vì thế không bao giờ cố gắng tháo rời lò xo trong bầu phanh vì nó có thể gây ra những chấn thương nghiêm trọng do vô tình giải phóng lò xo ở năng lượng cao.
4.3.2.1.2. Phanh trống
Bảng 4.4. Đặc điểm kỹ thuật phanh trống
Mô tả Đặc điểm kỹ thuật
Kiểu phanh Phanh khí nén
Ngoàm hãm (Loại) Kiểu mở
Kích thước phanh (mm) Ø410 Đặt bề dày sơ bộ (mm) 200×20
93 Cam phanh (Loại) Kiểu điều chỉnh (Cam S)
Kiểu điều chỉnh độ chùng Điều chỉnh độ chùng tự động
Hình 4.38. Vị trí phanh trống sau
1. Bầu phanh 3. Trục sau
2. Phanh trống 4. Bộ điều chỉnh độ chùng tự động
Hình 4.39. Cấu tạo phanh trống
1. Chốt lò xo hồi 2. Giá đỡ định vị 3. Trục cam
4. Lò xo hồi A 5. Bộ lắp ráp guốc và lớp bọc 6. Lò xo hồi B 7. Chốt định vị
94
Trạng thái phanh xe
Khi người lái đạp bàn đạp phanh, thông qua ty đẩy làm cho piston điều khiển chuyển động nén lò xo và đẩy van khí nén mở cho khí nén từ bình chứa phân phối đến các bầu phanh bánh xe, nén lò xo đẩy cần đẩy và xoay cam tác động đẩy hai guốc phanh ép chặt má phanh vào tang trống tạo nên áp lực ma sát, làm cho tang trống và moayơ bánh xe giảm dần tốc độ quay hoặc đứng lại theo yêu cầu của người lái.
Trạng thái thôi phanh
Khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh, lò xo của piston điều khiển và van khi nén sẽ hồi vị các van và pistonđiều khiển về vị trí ban đầu làm cho van khí nén đóng kín đường dẫn khí nén từ bình chứa và xả khí nén của bầu phanh bánh xe ra ngoài không khí. Lò xo của bầu phanh hồi vị, đẩy cần đẩy và trục cam tác động về vị trí không phanh và lò xo guốc phanh kéo hai guốc phanh rời khỏi tang trống.
Khi cần điều khiển chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống, tiến hành điều chỉnh xoay hai chốt lệch tâm (hoặc chốt điều chỉnh) của hai guốc phanh và hai cam lệch tâm trên mâm phanh.
4.3.2.1.3. Bộ điều chỉnh độ chùng tự động
Các guốc phanh phải được điều chỉnh theo chu kỳ để giữ cho má phanh phải tương đối sát với bề mặt trống phanh. Nếu khe hở giữa má phanh và bề mặt trống phanh quá lớn sẽ khiến chân phanh phải nhấn một đoạn dài thì phanh mới có tác dụng, điều đó gây nguy hiểm cho chiếc xe.
95
Hình 4.41. Vị trí bộ điều chỉnh độ chùng tự động phía sau
1. Phanh trống (trước) 2. Phanh trống (sau) 3. Bầu phanh 4. Bộ điều chỉnh độ chùng tự động 5. Trục sau
Độ rơ giữa ống lót và tang phanh trở nên rộng trong quá trình phanh. Do đó, độ rơ của lớp lót phanh phải được duy trì đúng nhờ vào việc chỉnh nó. Để làm được điều đó, độ rơ sẽ được chỉnh bằng bộ điều chỉnh độ chùng trong phanh cam "S" khí hoàn toàn. Nhưng hiện tượng phanh kém như trượt phanh sẽ xảy ra do hành trình của bầu phanh bị dài do vượt quá độ hở của lót phanh khi phanh. Trước đây, khe hở má phanh được điều chỉnh bằng tay. Ngày nay hầu hết ô tô sử dụng hệ thống điều chỉnh tự động, có nhiều dạng kết cấu khác nhau tùy theo cấu tạo của guốc phanh và nhà sản xuất.
96 Bộ điều chỉnh độ chùng tự động luôn bảo đảm hiệu suất phanh ổn định và đạt đến sự ổn định bằng cách tự động điều chỉnh lớp lót phanh và duy trì hành trình piston của bầu phanh đúng. Ngoài ra, không cần thiết phải điều chỉnh khe hở của lót phanh do theo thời gian sẽ mòn hoàn toàn sau khi lắp đặt.
Hình 4.43. Cấu tạo bộ điều chỉnh độ chùng tự động
1. Vỏ 2. Ống lót 3. Bánh vít
4. Trục ngắn 5. Vòng chữ O 6. Ổ đỡ kim
7. Nắp chắn trước 8. Bộ điều khiển 9. Lò xo cuộn
10. Vòng đệm chặn 11. Miếng đệm 12. Vòng chữ O
13. Đinh tán 14. Đệm nhựa 15. Bộ bánh răng
97
4.3.3. ABS
4.3.3.1. Tổng quan
Bên cạnh hệ thống phanh của xe được dẫn động thông qua hệ thống khí nén 2 dòng vô cùng hiện đại, xe còn được trang bị thêm hệ thống ABS, giúp tài xế luôn làm chủ được tay lái trong quá trình di chuyển.
Chức năng ABS
Trong trường hợp phanh gấp hoặc đường trơn do mưa hoặc tuyết, phanh xe khi đang chạy có thể gây ra hiện tượng trượt. Sự trượt có thể làm giảm lực phanh dẫn đến tăng quãng đường phanh, gây ra sự quay vòng bằng cách trượt ngang và mất kiểm soát tay lái, dẫn đến tai nạn. Do đó, hệ thống ABS được thiết kế để tránh bị khóa bánh xe và trượt khi phanh để đảm bảo:
1. Ổn định 2. Khả năng lái
3. Hiệu quả phanh và quãng đường phanh tối ưu.
Hình 4.44. Mối liên hệ giữa hệ số bám mặt đường và hệ số trượt bánh e
Hệ số trượt (λ)
98 khóa và xe dừng hẳn.
Hệ số trượt được thể hiện qua công thức:
λ = (Tốc độ xe - Tốc độ bánh xe)/ Tốc độ xe × 100 (%)
Mối quan hệ giữa hệ số trượt (λ) và hệ số ma sát bề mặt (μB) tương ứng như hình minh họa. Hệ số trượt (λ) tại cực đại. μB khác nhau bởi điều kiện mặt đường nhưng phạm vi tối đa là khoảng 8 ~ 30%. Lực quay vòng (lực chống trượt ngang) giảm khi hệ số trượt tăng. Khi các bánh xe bị khóa, hệ số ma sát bề mặt μB giảm xuống và hệ số ma sát trượt μS trở về 0, và bánh xe rất dễ trượt. Trong thực tế, bánh xe sau đã khóa phát sinh lực quay và các bánh trước bị khóa không có khả năng lái. Hệ thống ABS kiểm soát lực phanh để duy trì hệ số trượt trong phạm vi 8 ~ 30%, để phát sinh tối đa hệ số ma sát bề mặt, giúp điều khiển hệ số ma sát trượt ở mức cao hơn, và cung cấp độ ổn định và khả năng lái.
Nguyên lý cơ bản
Hệ thống ABS bao gồm bộ điều khiển điện tử trung tâm (ECU), cảm biến tốc độ bốn bánh, van thủy lực. ECU sẽ làm nhiệm vụ theo dõi tốc độ quay của từ bánh xe. Khi bánh xe quay chậm hơn đáng kể so với tốc độ xe, ECU sẽ kích hoạt các van giảm áp suất thủy lực đến các phanh ở bánh xe, từ đó giảm lực phanh giúp bánh xe quay nhanh hơn. Cơ chế này sẽ được thực hiện ngược lại, nếu ECU phát hiện bánh xe quay nhanh hơn đáng kể so với các bánh xe khác.
Tác động ABS
Hệ thống ABS cung cấp sự phanh ổn định trong cả những điều kiện khắc nghiệt. Ngay cả khi phanh gấp trên đường đóng băng hoặc có tuyết, bánh xe vẫn không bị khóa và duy trì tối đa, ma sát với mặt đường để đạt được quãng đường phanh tối ưu. Hạn chế sức ép trong buồng được khóa tại cạnh bánh xe trên mặt đường, hệ thống đảm bảo chuyển động thẳng về phía trước của xe. Người lái xe có thể điều khiển xe chạy thẳng bằng việc điều chỉnh bánh lái một chút.
Chức năng ASR (điều chỉnh phanh)
Khi một bánh xe bị kẹt trên đường trơn hoặc bề mặt lầy, bánh xe trượt không hoạt động, xe khó chạy và khó truyền động (vi sai, trục lái). Để bù lại tính ổn định thì ASR điều khiển để phanh bánh xe dẫn hướng đúng và truyền lực quay đến bánh kia cho phép xe chạy.
99 Tính năng ASR là kiểm soát lực kéo và là ứng dụng mở rộng của hệ thống ABS. Chỉ các van điều khiển ASR (van điện từ) được tích hợp trên hệ thống ABS để tạo ra đặc tính ASR.
Tác động ASR (điều chỉnh phanh)
Khi bắt đầu tăng tốc xe, một bánh xe có thể không có lực nên lực phân không đều. Khi tốc độ của cả hai bánh xe khác nhau, hệ thống phanh ASR hoạt động đến bánh xe nhanh hơn (bánh xe chạy không tải) để làm cho cả hai bánh xe đều có tốc độ như nhau. Hệ thống không hoạt động ở tốc độ trên 30km/h.
- Khởi động xe trên đường với một bên bánh bị đóng băng (chẳng hạn trạm dừng xe buýt) hoặc tăng ga thì hệ thống này sẽ tối ưu hóa lái xe.
- Bánh xe chạy không tải cũng như bánh xe bị khóa không truyền lực lái, vậy sẽ giảm khả năng lái và khiến phần sau xe đi không đúng hướng. Hệ thống ASR duy trì xe ở tình trạng kiểm soát đựoc.
- Hệ thống giảm sự hao mòn của cơ chế lái xe (vi sai, trục) và lốp xe.
4.3.3.2. Cấu tạo
Hình 4.45. Các bộ phận của hệ thống ABS
1. Bộ điều khiển 2. Van điện từ
100
4.3.3.2.1. Cảm biến tốc độ
4 kênh ABS sử dụng bốn cảm biến tốc độ bánh xe và có một van riêng cho cả bốn bánh. Sự thiết lập của hệ thống ABS này cho phép người dùng giám sát từng bánh xe riêng lẻ để đảm bảo nó đạt được lực phanh tối đa. Nếu bộ điều khiển hệ thống này phát hiện bất kỳ bánh xe nào trong trạng thái bị khóa hoặc sắp khóa, bộ điều khiển có thể đưa ra các chuỗi điều chế phanh cho bất kỳ bánh xe nào để giúp người lái lấy lại quyền kiểm soát.
Hình 4.46. Mô hình 4 kênh ABS điều khiển 4 cảm biến tốc độ
Cảm biến này bao gồm một nam châm vĩnh cửu nối với thanh kim loại, xung quanh quấn cuộn dây. Sự dao động của từ trường quanh bánh xe tạo ra một điện áp xoay chiều trong cảm biến. Tần số của điện thế xoay chiều được gửi đi dưới dạng tín hiệu xung đến bộ điều khiển cho biết tốc độ bánh xe.
4.3.3.2.2. Bộ điều khiển ABS/ASR
Bộ điều khiển giám sát hoạt động của hệ thống và kiểm soát chức năng chống bó cứng khi cần thiết. Bộ điều khiển là đơn vị nhận thông tin từ cảm biến tốc độ bánh xe và phản hồi từ bộ phận thủy lực để xác định xem hệ thống phanh chống bó cứng có hoạt động chính xác không và để xác định khi nào cần chế độ chống bó cứng. Khi một bánh xe mất lực kéo, tín hiệu sẽ được gửi đến bộ điều khiển sau đó bộ điều khiển sẽ thực hiện giới hạn lực phanh và kích hoạt hệ thống ABS.
Bộ điều khiển ABS / ASR được thiết kế theo kiểu kỹ thuật số và sở hữu bộ vi xử lý kép, với bốn tính năng sau:
1. Giai đoạn đầu vào
Bộ phận kiểm tra tín hiệu tốc độ bánh xe 2. Máy tính
101 Máy tính tính toán tín hiệu điều khiển độ trượt độ co của phanh và độ giảm tốc/tăng tốc bánh xe và cung cấp năng lượng cho giai đoạn đầu ra khi bánh xe sắp bị khóa hoặc quay.
3. Giai đoạn đầu ra
Bộ phận này cung cấp năng lượng cho giao diện và đơn vị phân phối trọng lượng trục để điều khiển van điều khiển áp suất, van điện từ và điều khiển động cơ.
4. Cấp điện
Cung cấp điện áp ổn định để vận hành bộ điều khiển. Thiết bị bảo vệ được tích hợp nhằm ngăn chặn sự nhiễu điện áp vào mạch điện của xe.
4.3.3.2.3. Van điều khiển áp suất (1 kênh)
Mỗi bánh xe được điều khiển bởi van điều khiển 1 kênh. Van điều khiển áp suất bao gồm hai loại van màng (để điều chế áp suất và cho đầu ra) được dẫn hướng và điều khiển bởi các van điện từ. Khi phanh bình thường, khí nén tự do đi qua van điều khiển áp suất đến xylanh phanh. Nếu một trong các bánh xe sắp bị khóa, bộ điều khiển ABS/ASR cung cấp năng lượng cho cả hai van điện từ để giảm áp suất trong xylanh phanh. Van điều áp hoạt động để điều chỉnh áp suất. Khi áp suất tăng không có dòng điện nào trong hai van điện từ.
Hình 4.47. Hoạt động của van điều khiển áp suất
1. Từ van phanh chính 2. Đến xylanh phanh 3. Van điều chỉnh áp suất
4. Van xả 5. Van điện từ (điều khiển
van điều chỉnh áp suất)
6. Van điện từ (điều khiển van xả)
7. Môi trường xung quanh
4.3.3.2.4. Van điện từ
102 bánh xe sắp trượt, van cung cấp năng lượng cho xylanh phanh trục được điều khiển bằng khí nén. Hai piston trụ tròn được điều khiển bởi các van điện từ. Khi dòng điện bị gián đoạn, nguồn điện 1 sẽ đóng và các kết nối xylanh được mở ra bên ngoài.
Hình 4.48. Hoạt động của van điện từ
1. Từ bình chứa không khí 2. Van điều khiển nhiên liệu 3. Từ van điều áp 4. Van điện từ 5. Môi trường bên ngoài
4.3.3.3. Hoạt động của bộ điều khiển ABS/ASR
Hình 4.49. Cấu hình ABS
1. Cảm biến tốc độ bánh xe 2. ABS ECU 3. Van điều áp (PCV) 4. Đèn cảnh báo ABS 5. Bầu phanh 6. Van phanh kép
- Bộ điều khiển ABS được thiết kế để phù hợp với tính năng ASR trong việc sửa đổi kích thước của vòng xung, cảm biến tốc độ bánh xe và van điều khiển áp suất được sử dụng
103 cho hệ thống ABS, cũng được sử dụng cho tính năng ASR.
- Bộ điều khiển ABS, vi điện tử được mở rộng để phù hợp với logic ASR. Van điện từ gửi khí nén đến xylanh tương ứng, sau đó gửi đến mạch phanh trục sau khi bánh xe không hoạt động.
- Hai van con thoi giúp cho hệ thống phanh chính và ASR vận hành dễ dàng. Chức năng hạn chế mô-men đứng cũng được tích hợp trong bộ điều khiển ABS / ASR.
Bên cạnh đó, bộ điều khiển ABS / ASR có "tính năng tự chẩn đoán" hoặc "tính năng chẩn đoán trong xe". Trong trường hợp hệ thống bị lỗi trong khi lái xe, tính năng sẽ cho phép sửa chữa sớm. Nhấn nút, đèn chẩn đoán nhấp nháy mã lỗi để cho biết nguyên nhân lỗi.
Điều khiển ABS
- Khi người lái nhấn bàn đạp phanh, áp suất được cung cấp cho xylanh phanh (hoặc bầu phanh) và dẫn đến giảm tốc độ bánh xe. Khi độ trượt của phanh thấp hơn giá trị giới hạn phản ứng của hệ thống ABS, công suất hãm không được kiểm soát. Van ABS / ASR nâng lên. Để cung cấp áp suất phù hợp nhất cho xylanh phanh, áp suất giảm, được duy trì hay tăng tùy theo hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường.
104 Hình minh họa chỉ ra tính năng điều khiển ABS trên bánh xe khi phanh. Tại thời điểm t1, áp suất trong xylanh phanh tăng và tốc độ bánh xe giảm. Tại thời điểm t2, tốc độ giảm tốc của bánh xe và tốc độ trượt tăng vượt quá giới hạn và bánh xe sắp bị khóa. Khi đóng van