Đề cương bài giảng Cấu tạo ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: CẤU TẠO Ô TÔ SỐ TÍN CHỈ: 03 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: CAO ĐẲNG CHÍNH QUY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Hưng Yên, năm 2015 1 Chương 1: HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 1.1. Ly hợp ( côn ) 1.1.1. Chức năng, yêu cầu và phân loại a. Chức năng: Ly hợp nằm ở giữa động cơ và hộp số có nhiệm vụ truyền và cắt mômen từ trục khuỷu động cơ tới hệ thống truyền lực. Đồng thời ly hợp đóng vai trò như một cơ cấu an toàn nhằm tránh quá tải cho hệ thống truyền lực và động cơ khi chịu quá tải lớn. Ly hợp có khả năng dập tắt hiện tượng cộng hưởng trong truyền động nhằm nâng cao chất lượng truyền lực. b. Phân loại ly hợp - Theo cách truyền mômen động cơ đến trục sơ cấp hộp số chia ra: ly hợp ma sát, ly hợp thủy lực, ly hợp điện từ, ly hợp liên hợp thường xuyên đóng hoặc mở. - Theo hình dạng và số lượng của đĩa ma sát: ly hợp một hay nhiều đĩa, ly hợp hình nón, ly hợp hình trống, ly hợp hình côn. - Theo hình thức phát sinh lực ép trên đĩa ép: ly hợp dùng lò xo trụ đặt xung quanh, lò xo trụ đặt ở giữa, lò xo màng. c. Yêu cầu đối với ly hợp - Phải nối hộp số và động cơ một cách êm dịu. - Đóng ngắt nhanh và chính xác, đảm bảo an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải. Ở trạng thái đóng ly hợp phải truyền hết được mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào. - Ly hợp điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ. - Kết cấu ly hợp đơn giản, dễ điều chỉnh, chăm sóc, các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, có tuổi thọ cao. 1.1.2. Ly hợp ma sát khô 1 đĩa thường đóng a. Cấu tạo 1. Vỏ ly hợp. 2. Càng mở ly hợp. 3. Trục ly hợp. 4. Bi tỳ. 5. Lò xo ép (lò xo màng). 6. Cơ cấu đòn bẩy. 7. Đĩa ép. 8. Đĩa ma sát. 9. Đầu trục khuỷu. 10. Mặt ma sát. 11. Bánh đà. Hình 1.1 Cấu tạo ly hợp ma sát 2 Cấu tạo của ly hợp ma sát được chia làm các phần sau: Phần chủ động, phần bị động và cơ cấu dẫn động. - Phần chủ động gồm: bề mặt bánh đà và nắp ly hợp. Nắp ly hợp bắt với bánh đà bằng bulông. - Phần bị động gồm: trục bị động và đĩa ma sát. Đĩa ma sát đặt giữa bánh đà và đĩa ép, được lắp với trục bằng then hoa. - Cơ cấu dẫn động ly hợp gồm: đòn mở, vòng bi tỳ, càng mở, bàn đạp ly hợp và bộ dẫn động cơ khí hay thủy lực. * Cụm đĩa ép: Dùng để nối và ngắt công suất động cơ, nó phải được cân bằng động và thoát nhiệt tốt trong khi nối ly hợp. Lò xo được lắp trong cụm đĩa ép để đẩy đĩa ép vào đĩa ma sát, các lò xo này có thể là lò xo trụ hoặc lò xo màng. - Kiểu lò xo màng: Được làm bằng lá thép lò xo, tán bằng đinh tán hoặc bằng bu lông bắt chặt vào nắp ly hợp. Phần phía trong có các rãnh dài xẻ hướng tâm và được kết thúc bằng các lỗ tròn tạo điều kiện cho lò xo có khả năng biến dạng tốt. Đầu trong của lò xo được mài lõm tạo nên rãnh tròn nhằm giảm diện tích tiếp xúc với bi tỳ và tạo điều kiện kiểm tra độ mòn của mép trong lò xo sau một thời gian làm việc nhất định. Ở trạng thái tự do lò xo có dạng hình nón, ở trạng thái lắp lò xo đã bị biến dạng để gây nên lực ép. - Kiểu lò xo trụ được lắp ở giữa đĩa ép và nắp ly hợp nó được bố trí theo đường tròn. Lò xo trụ được định vị trong vỏ ly hợp và được liên kết với đòn bẩy được gắn với cần mở ly hợp. Ngày nay trên ôtô du lịch người ta sử dụng loại lò xo màng là chủ yếu vì những ưu điểm của nó: Lực tác dụng vào bàn đạp ly hợp nhỏ hơn so với cơ cấu ly hợp sử dụng lò xo trụ, khả năng truyền công suất của ly hợp kiểu lò xo màng không bị giảm cho tới giới hạn mòn của đĩa, kết cấu đơn giản. - Đĩa ép được làm bằng gang có khả năng dẫn nhiệt tốt, mặt tiếp giáp với đĩa ma sát được gia công nhẵn, mặt đối diện có các gờ lồi, một số gờ tạo nên các điểm tựa cho lò xo ép, một số tạo nên các điểm truyền mômen xoắn giữa vỏ và đĩa ép. * Đĩa ma sát Đĩa ma sát nằm giữa bánh đà và đĩa ép, được gia công rãnh then hoa để di trượt cùng với trục sơ cấp, xung quanh đĩa ma sát có xẻ rãnh để đảm bảo khả năng tản nhiệt và êm dịu khi đóng, ngắt ly hợp. Cấu tạo của đĩa ma sát được trình bày trên hình vẽ: Hình 1.2. Nắp li hợp 3 - Mặt ma sát: Được làm bằng vật liệu chịu mài mòn và có hệ số ma sát ổn định, được tán vào xương đĩa nhờ 2 hàng đinh tán đồng tâm. Trên bề mặt tấm ma sát có xẻ rãnh hướng tâm để tăng khả năng tiếp xúc, thoát nhiệt ra ngoài. - Xương đĩa: Được làm bằng thép đàn hồi, được uốn lượn sóng nên có thể biến dạng nhỏ dọc trục khi làm việc. Nhờ có kết cấu như vậy xương đĩa có khả năng đàn hồi dọc trục và theo chiều xoắn nên khi đóng mở ly hợp rất êm dịu. - Moayơ : nằm trực tiếp trên xương của đĩa ma sát, có then hoa di trượt trên trục bị động, phần ngoài của moayơ có dạng hoa thị, trên các phần trống có chỗ để lắp lò xo trụ giảm chấn. Ôm ngoài là 2 vành thép lá được tán trên xương đĩa nhờ đinh tán nhưng cho phép nó dịch chuyển nhỏ đối với moayơ. Giữa các vành thép và moayơ có các tấm ma sát bị ép chặt nhờ đinh tán. Trên các vành thép có các ô cửa sổ nhỏ lồng vào đó là các lò xo hoặc cao su giảm chấn. Một đầu của lò xo hoặc cao su giảm chấn tỳ vào moayơ đầu kia tỳ vào ô cửa sổ tác dụng để giảm chấn trong quá trình hoạt động của ly hợp. b. Nguyên lý hoạt động của ly hợp 1. Đinh tán 2. Lò xo giảm chấn 3. Moayơ ly hợp 4.Bề mặt ma sát Hình 1.3. Cấu tạo đĩa ma sát Hình 1.4. Cấu tạo moay ơ Hình 1.5. Hoạt động của ly hợp a. Trạng thái đóng. b. Trạng thái mở 4 - Trạng thái đóng: là trạng thái làm việc thường xuyên của ly hợp. Dưới tác dụng của lò xo ép: đĩa ép, đĩa ma sát và bánh đà của động cơ bị ép sát vào nhau. Khi đó bánh đà, đĩa ma sát, đĩa ép, lò xo ép và vỏ ly hợp quay thành một khối. Mômen xoắn của động cơ được truyền từ bánh đà qua các bề mặt ma sát đến trục của ly hợp. Ly hợp thực hiện chức năng truyền mômen từ động cơ đến trục sơ cấp của hộp số. - Trạng thái mở: là trạng thái làm việc không thường xuyên của ly hợp. Khi người lái xe tác động lên cơ cấu mở ly hợp vòng bi tỳ sẽ nén lò xo ép lại làm cho đĩa ép di chuyển ngược chiều nén của lò xo, các mặt ma sát của đĩa ma sát với bánh đà và đĩa ép được tách ra. Phần chủ động của ly hợp (cụm đĩa ép) quay theo động cơ nhưng do lực ép không tác dụng lên đĩa ép nữa bởi vậy không tạo nên ma sát để truyền mômen xoắn từ động cơ đến trục của ly hợp. c. Cơ cấu dẫn động ly hợp. Có nhiệm vụ truyền lực của người lái từ bàn đạp ly hợp đến các đòn mở để thực hiện việc đóng mở ly hợp. Cơ cấu dẫn động ly hợp được chia ra làm 2 loại chính: Dẫn động bằng cơ khí và dẫn động bằng thủy lực. *Cơ cấu dẫn động bằng cơ khí Cơ cấu dẫn động ly hợp kiểu cơ khí là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn, khớp nối, được lắp đặt theo nguyên lý đòn bẩy, loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuần này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao. Nhược điểm cơ bản của kiểu dẫn động này là yêu cầu lực tác động của người lái lớn khi tác động lên bàn đạp ly hợp, nhất là đối với loại xe ôtô hạng nặng. * Cơ cấu dẫn động bằng thủy lực. Cơ cấu dẫn động ly hợp dẫn động bằng thủy lực được dùng khi vị trí của ly hợp không thuận tiện cho việc dùng cáp hay thanh truyền hoặc ở những động cơ có tính năng kỹ thuật cao. Ưu điểm là việc bố trí của các chi tiết trong hệ thống khá linh hoạt, việc cắt ly hợp êm dịu hơn tuy nhiên lực dẫn động mở ly hợp cũng không được lớn lắm, áp dụng cho các xe du lịch và xe tải nhỏ. * Bàn đạp ly hợp Bàn đạp ly hợp tạo áp suất thủy lực trong xy lanh chính bằng lực ấn vào bàn đạp, áp suất này sẽ tác dụng lên xy lanh cắt ly hợp để đóng, ngắt ly hợp. Hình 1.6 Cơ cấu dẫn động bằng thủy lực 5 Hành trình tự do của bàn đạp ly hợp là khoảng cách mà bàn đạp ly hợp được ấn cho đến khi vòng bi cắt ly hợp tác dụng vào đĩa ép. Khi đĩa ma sát bị mòn hành trình tự do của bàn đạp bị giảm. Nếu đĩa tiếp tục bị mòn, hành trình tự do của bàn đạp ly hợp không còn sẽ gây hiện tượng trượt ly hợp. Do đó cần phải duy trì hành trình tự do của bàn đạp ly hợp. Việc duy trì hành trình tự do của bàn đạp ly hợp tiến hành bằng cách điều chỉnh độ dài của cần đẩy xy lanh cắt ly hợp đối với loại có thể điều chỉnh được. Điều chỉnh độ cao của bàn đạp ly hợp bằng bulông chặn bàn đạp, điều chỉnh độ cao của bàn đạp ly hợp giúp cho quá trình mở ly hợp được diễn ra hoàn toàn (mở hết). * Xy lanh chính của ly hợp: Làm nhiệm vụ tạo áp suất thủy lực cho xy lanh cắt ly hợp điều khiển quá trình đóng mở ly hợp. Vỏ xy lanh chính của ly hợp được chế tạo bằng gang có mặt bích và lỗ khoan để bắt trên giá đỡ. + Nguyên lý hoạt động: - Khi ấn bàn đạp: Piston dưới tác dụng của cần đẩy dịch chuyển về bên trái, dầu trong xy lanh chính qua van nạp chảy đến bình chứa đồng thời chạy đến xy lanh cắt ly hợp. Khi piston tiếp tục dịch chuyển về bên trái thanh nối sẽ tách ra khỏi bộ phận hãm lò xo van nạp bị đóng lại. Do đó hình thành áp suất buồng A và áp suất này truyền đến xylanh cắt ly hợp. - Khi nhả bàn đạp: Khi nhả bàn đạp ly hợp lò xo nén đẩy về bên phải áp suất giảm xuống, piston trở về khi hoàn toàn bộ phận hãm lò xo đẩy thanh nối về bên phải. Như vậy van nạp được mở nối bình A với bình B. Hình 1.8. Xy lanh chính của ly hợp Hình 1.7. Cấu tạo bàn đạp ly hợp a: Hành trình của bàn đạp ly hợp b: Chiều cao của bàn đạp ly hợp 1. Bàn đạp ly hợp 2. Lò xo hồi 3. Vít điều chỉnh 4. Cần đẩy 5. Xy lanh chính của ly hợp. 6 * Xy lanh cắt ly hợp Xy lanh cắt ly hợp tiếp nhận áp suất thủy lực từ xy lanh chính, điều khiển càng cắt ly hợp thông qua cần đẩy. Xy lanh cắt ly hợp có 2 loại: loại tự động điều chỉnh khe hở khi đĩa ma sát mòn, loại phải điều chỉnh bằng tay. - Loại tự động điều chỉnh: lò xo bên trong xy lanh luôn ép cần đẩy vào càng cắt ly hợp giữ cho hành trình tự do của bàn đạp ly hợp không đổi. - Loại có thể điều chỉnh được: ta trực tiếp điều chỉnh độ dài của cần đẩy và càng cắt ly hợp để đảm bảo hành trình tự do của bàn đạp khi đĩa ma sát bị mòn trong quá trình hoạt động. 1.1.3. Ly hợp kép Khi yêu cầu về mô men truyền lớn thì bộ ly hợp kép sẽ được sử dụng trên ô tô. Ly hợp kép thường dùng trên các loại xe tải cỡ lớn vì yêu cầu truyền công suất và mô men cao. §èi víi mét sè «t« vËn t¶i cÇn ph¶i truyÒn m« men lín ng-êi ta sö dông ly hîp ma s¸t kh« hai ®Üa bÞ ®éng. So víi ly hîp ma s¸t kh« mét ®Üa bÞ ®éng, ly hîp ma s¸t kh« hai ®Üa bÞ ®éng cã nh÷ng -u nh-îc ®iÓm sau: - NÕu cïng mét kÝch th-íc ®Üa bÞ ®éng vµ cïng mét lùc Ðp nh- nhau th× ly hîp hai ®Üa truyÒn ®-îc m« men lín h¬n ly hîp mét ®Üa. - NÕu ph¶i truyÒn mét m« men nh- nhau th× ly hîp hai ®Üa cã kÝch th-íc nhá gän h¬n ly hîp mét ®Üa. - Ly hîp hai ®Üa ®ãng ªm dÞu h¬n nh-ng khi më l¹i kÐm døt kho¸t h¬n ly hîp mét ®Üa. - Ly hîp hai ®Üa cã kÕt cÊu phøc t¹p h¬n ly hîp mét ®Üa. a. S¬ ®å cÊu t¹o chung: Hình 1.9. Các loại xy lanh cắt ly hợp 7 Hình 1.10. Ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động 1. B¸nh ®µ; 7. Lß xo Ðp; 13. Thanh kÐo; 2. Lß xo ®Üa bÞ ®éng; 8. Vá ly hîp; 14. Cµng më; 3. §Üa Ðp trung gian; 9. B¹c më; 15. Bi tú; 4. §Üa bÞ ®éng; 10. Trôc ly hîp; 16. §ßn më; 5. §Üa Ðp; 11. Bµn ®¹p ly hîp; 17. Lß xo gi¶m chÊn. 6. Bu l«ng h¹n chÕ; 12. Lß xo håi vÞ bµn ®¹p ly hîp; Nh×n chung cÊu t¹o cña ly hîp hai ®Üa còng bao gåm c¸c bé phËn vµ c¸c chi tiÕt c¬ b¶n nh- ®èi víi ly hîp mét ®Üa. §iÓm kh¸c biÖt lµ ë ly hîp hai ®Üa cã hai ®Üa bÞ ®éng sè 4 cïng liªn kÕt then hoa víi trôc ly hîp 10. V× cã hai ®Üa bÞ ®éng nªn ngoµi ®Üa Ðp 5 cßn cã thªm ®Üa Ðp trung gian 3. ë ly hîp hai ®Üa ph¶i bè trÝ thªm c¬ cÊu truyÒn m« men tõ vá hoÆc b¸nh ®µ sang ®Üa Ðp vµ c¶ ®Üa trung gian. V× nh-îc ®iÓm cña ly hîp hai ®Üa lµ kh«ng më døt kho¸t nªn ë nh÷ng lo¹i ly hîp nµy ng-êi ta ph¶i bè trÝ c¬ cÊu ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho ly hîp më ®-îc døt kho¸t. Nh- trªn h×nh vÏ th× c¬ cÊu nµy ®-îc thùc hiÖn bëi lß xo sè 2 vµ bu l«ng ®iÒu chØnh 6. Khi më ly hîp th× lß xo 2 sÏ ®Èy ®Üa trung gian t¸ch khái ®Üa bÞ ®éng bªn trong vµ khi ®Üa trung gian 3 ch¹m vµo ®Çu bu l«ng ®iÒu chØnh 6 th× dõng l¹i nªn ®Üa bÞ ®éng bªn ngoµi (®Üa bÞ ®éng sè 4) còng ®-îc tù do. 8 b. Nguyªn lý ho¹t ®éng: Nguyªn lý lµm viÖc cña ly hîp hai ®Üa bÞ ®éng còng t-¬ng tù nh- ly hîp mét ®Üa: - Tr¹ng th¸i ®ãng: ë tr¹ng th¸i ®ãng c¸c lß xo Ðp 7 mét ®Çu tùa vµo vá ly hîp 8, ®Çu kia t× vµo ®Üa Ðp 5 Ðp chÆt toµn bé c¸c ®Üa ma s¸t 4 vµ ®Üa trung gian 3 víi b¸nh ®µ t¹o thµnh mét khèi cøng gi÷a c¸c chi tiÕt chñ ®éng vµ bÞ ®éng cña ly hîp, m« men ®-îc truyÒn tõ ®éng c¬ tíi bé phËn chñ ®éng, bÞ ®éng vµ tíi trôc ly hîp. - Tr¹ng th¸i më: Khi cÇn më ly hîp ng-êi ta t¸c dông mét lùc vµo bµn ®¹p 11 th«ng qua ®ßn kÐo 13 cµng më 14 ®Èy b¹c më 9 dÞch chuyÓn sang tr¸i. Khi khe hë  gi÷a bi tú 15 vµ ®Çu ®ßn më 16 ®-îc kh¾c phôc th× bi tú 15 sÏ Ðp lªn ®Çu ®ßn më ®Ó kÐo ®Üa Ðp 5 nÐn lß xo 7 lµm ®Üa Ðp dÞch chuyÓn sang ph¶i ®Ó t¹o khe hë gi÷a c¸c ®Üa bÞ ®éng víi c¸c ®Üa Ðp, ®Üa trung gian vµ b¸nh ®µ. Do ®ã trôc ly hîp ®-îc quay tù do ng¾t ®-êng truyÒn m« men tõ ®éng c¬ tíi . 1.2. Hộp số chính 1.2.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu * Công dụng: - Biến đổi mômen quay của động cơ để tăng, giảm lực kéo ở bánh xe chủ động. - Thay đổi tốc độ của ôtô và thực hiện chuyển động lùi của ôtô. - Truyền hoặc không truyền mômen từ động cơ tới bánh xe chủ động để khi xe dừng mà máy vẫn nổ. * Phân loại hộp số cơ khí: Người ta có thể phân hộp số cơ khí làm các loại cơ bản sau: - Phân loại theo hình dáng kết cấu: loại hộp số ngang, hộp số dọc. - Phân loại theo số lượng trục: loại có 2 trục, loại có 3 trục. - Phân loại theo số tỷ số truyền: loại 3 số truyền, loại 4 số truyền, loại 5 số truyền. * Yêu cầu của hộp số cơ khí: - Phải có các tỉ số truyền đảm bảo tính năng động lực. - Không sinh ra các lực va đập trên các hệ thống truyền lực. - Phải có tay số trung gian để ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực lâu dài. - Thay đổi tốc độ và thực hiện chuyển lùi của ôtô. - Kết cấu đơn giản, điều khiển dễ dàng, bảo quản và sửa chữa thuận tiện. 9 1.2.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc hộp số có khí * Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp số cơ khí + Cấu tạo: Hộp số cơ khí bao gồm: Vỏ hộp số, trục sơ cấp, trục thứ cấp, trục trung gian, trục bánh răng số lùi, các bánh răng và cơ cấu sang số. Đa số hộp số cơ khí sử dụng bốn hoặc năm số tiến và một số lùi. Sơ đồ cấu tạo của một hộp số cơ khí được trình bày trên hình vẽ: - Trục chủ động của hộp số là trục bị động của ly hợp, được đúc liền với bánh răng chủ động, nó được gối trên 2 ổ bi một đặt trong lòng bánh đà, một đặt trên vỏ hộp số. Trên trục chủ động có lỗ để đặt ổ bi cho trục. - Trục bị động của hộp số được đặt trên ổ bi kim gối trong bánh răng chủ động và ổ bi cầu đặt trên vách ngăn. Các bánh răng số được lắp lồng không trên trục nhờ các ổ bi kim. Tâm của trục bị động thẳng hàng với tâm trục chủ động. Hình 1.11. Kết cấu của hộp số 1 2 3 4 5 6 1. Trục trung gian 2.Trục chủ động 3. Bộ đồng tốc 4. Cơ cấu chọn và chuyển số 5. Trục bị động 6.Trục số lùi. Hình 1.12.Cấu tạo hộp số cơ khí 10 - Trục trung gian gồm các bánh răng có đường kính khác nhau, được chế tạo thành 1 khối và bắt trặt trên trục. Khối bánh răng được lắp trên các vòng bi đũa hoặc đúc liền với trục, trục trung gian được đặt trên các ổ bi gối trên vỏ hộp số. - Trục số lùi được lắp cố định trên vỏ hộp số, có bánh răng được lắp trên trục nhờ ổ bi kim. - Cấu tạo bộ đồng tốc: Mỗi số tiến trên trục sơ cấp được vào khớp với bánh răng tương ứng trên trục thứ cấp ở mọi thời điểm. Những bánh răng này luôn luôn quay ngay cả sau khi vào ly hợp vì chúng không cố định trên trục và chỉ chạy lồng không. Các moay ơ đồng tốc ăn khớp với các trục bằng các then bên trong moay ơ đồng tốc. Hơn nữa, ống trượt ăn khớp với then ở vòng ngoài của moayơ đồng tốc và có thể di chuyển dọc trục. Moayơ đồng tốc có ba rãnh theo chiều dọc trục và các khoá chuyển số luồn vào các rãnh này. Lò xo của khoá luôn luôn đẩy khoá chuyển số này vào ống trượt. Khi cần chuyển số ở vị trí số trung gian, phần nhô ra của mỗi khoá chuyển số luồn khít vào trong rãnh then ở ống trượt. Người ta đặt vòng đồng tốc giữa moay ơ đồng tốc và mặt côn của các bánh răng số, và được đẩy ép vào một trong các mặt côn này. Trên toàn bộ khu vực côn bên trong vòng đồng tốc có các rãnh nhỏ để tăng ma sát. Ngoài ra, vòng này còn có 3 rãnh để các khoá chuyển số luồn vào đó. + Nguyên lý hoạt động của hộp số 4 cấp tốc độ Hình 2.1.13. Cấu tạo bộ đồng tốc ĐT(3- 4) ĐT(1- 2) a b c d r Hình 1.14. Sơ đồ hộp số cơ khí 4 cấp 11 - Số 0: Các bộ đồng tốc và bánh răng số lùi được giữ ở ví trí ở vị trí số trung gian, mômen xoắn được truyền từ trục khuỷu động cơ đến cặp bánh răng d làm trục trục sơ cấp và trục trung gian quay trơn. - Số 1: Bộ đồng tốc ĐT(1-2) được dịch chuyển sang bên phải ăn khớp với cặp bánh răng a, bộ đồng tốc ĐT(3-4) và bánh răng số lùi r ở vị trí trung gian, đường truyền công suất được thể hiện trên hình vẽ. - Số 2: Bộ đồng tốc ĐT(1-2) được dịch chuyển sang bên trái ăn khớp với cặp bánh răng b, bộ đồng tốc ĐT(3-4) và bánh răng số lùi r ở vị trí trung gian, đường truyền công suất từ động cơ  trục sơ cấp  cặp bánh răng d  cặp bánh răng b  ĐT(1-2)  trục thứ cấp hộp số. - Số 3: Bộ đồng tốc ĐT(3-4) được dịch chuyển sang bên phải ăn khớp với cặp bánh răng c, bộ đồng tốc ĐT(1-2) và bánh răng số lùi r ở vị trí trung gian, đường truyền công suất từ động cơ  trục sơ cấp  cặp bánh răng d  cặp bánh răng c  ĐT(3-4)  trục thứ cấp hộp số. - Số 4: Bộ đồng tốc ĐT(3-4) được dịch chuyển sang bên trái ăn khớp bánh răng trên trục sơ cấp, bộ đồng tốc ĐT(1-2) và bánh răng số lùi r ở vị trí trung gian, đường truyền công suất từ động cơ  trục sơ cấp  ĐT(3-4)  trục thứ cấp hộp số. - Số lùi: Gạt bánh răng r ăn khớp với cặp bánh răng a, các bộ đồng tốc khác được giữ ở vị trí trung gian, đường truyền công suất từ động cơ đến cặp bánh răng d  cặp bánh răng a và qua bánh răng r trục thứ cấp. 1.3. Hộp số phụ, hộp phân phối 1.3.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại * Chức năng: Hộp số phụ và hộp số phân phối được sử dụng trên xe có tính năng dẫn động cao có từ 2 cầu chủ động trở lên, chúng có nhiệm vụ tăng thêm mômen của động cơ truyền đến các cầu xe và phân phối mômen của động cơ đến các cầu chủ động. * Phân loại hộp số phụ Đối với các xe 4WD, đường truyền công suất từ động cơ đến các bánh xe khác khác nhau giữa xe 4WD loại FF và xe 4WD loại FR. 12 - Xe 4WD thường xuyên loại FF : Trong loại này, công suất được truyền từ hộp số ngang đến bộ vi sai trung tâm, bộ vi sai trước và bộ vi sai sau. Bộ vi sai trung tâm và bộ vi sai trước nằm trong hộp số phụ. - Xe 4WD thường xuyên loại FR: Trong loại này, công suất truyền từ hộp số dọc đến bộ vi sai trung tâm, đến bộ vi sai trước và bộ vi sai sau. - Xe 4WD gián đoạn loại FR: Trong loại này, khi không gài hộp số phụ, công suất được truyền từ hộp số dọc đến bộ vi sai sau. Khi gài hộp số phụ, công suất truyền đến cả hai bộ vi sai trước và sau. * Sơ đồ, kết cấu và hoạt động 1.3.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc Công dụng: tăng tỉ số truyền của hệ thống truyền lực, tăng lực kéo ở bánh xe chủ động. Hộp số phụ được chia ra các loại: Loại hai cấp giảm hoặc loại có một cấp giảm, một cấp tăng và loại có ba cấp. Đặc biệt có hộp số phụ, có số lùi làm tăng lực kéo của bánh xe chủ động và có khả năng lùi với tất cả các tay số. * Cấu tạo hộp số phụ Hình 1.15. Hộp số phụ, hộp phân phối 1. Động cơ; 2. Cầu trước; 3. Hộp số phân phối; 4. Cầu sau. 5. Hộp số phụ; 6. Ly hợp Hình 1.16. Sơ đồ bố trí trên xe nhiều cầu chủ động 13 - Bánh răng 6 liền với trục sơ cấp 7. Trục sơ cấp nối với các đăng trung gian bằng mặt bích của khớp các đăng. Các bánh răng 3, 4, 10 lắp trên trục trung gian. Các bánh răng này được đúc thành liền một khối và quay tự do trên trục. - Bánh răng di động 1 và 2 lắp trên trục thứ cấp và trượt trên trục bằng các rãnh then hoa. Trục thứ cấp 8 nối với các đăng truyền động ra cầu chủ động sau. * Nguyên lý hoạt động: - Khi gài số truyền thẳng: (tức là truyền thẳng mômen quay từ hộp số chính đến cầu chủ động): Gạt bánh răng 1 ăn khớp với vành răng 5. Khi đó mômen sẽ được truyền từ trục sơ cấp 7  bánh răng 6  vành bánh răng 5  bánh răng di động 1  trục thứ cấp của hộp số 8  cầu chủ động. - Khi đi số tăng: Gạt bánh răng 1 về phía sau để ăn khớp với bánh răng 4. Khi đó mômen sẽ được truyền từ trục sơ cấp 7  bánh răng 6  bánh răng 10  trục trung gian 9  bánh răng 4  bánh răng di động 1  trục thứ cấp của hộp số 8  cầu chủ động. - Khi đi số giảm: Gạt bánh răng 2 ăn khớp với bánh răng 3. Khi đó mômen sẽ được truyền từ trục sơ cấp 7  bánh răng 6  bánh răng 10  trục trung gian 9  bánh răng 3  bánh răng di động 2  trục thứ của hộp số 8  cầu chủ động. * Hộp phân phối Hộp phân phối chỉ dùng trên xe nhiều cầu chủ động, dùng để phân phối mômen từ động cơ ra các cầu xe. Trong số phân phối có thể bố trí thêm một số truyền nhằm tăng lực kéo cho bánh xe khi cần thiết. Hộp số phân phối có thể đặt liền ngay sau hộp số chính hoặc tách rời riêng biệt sau hộp số chính. Trong trường hợp tách rời chúng nối với nhau bằng trục các đăng. Hộp phân phối có thể được phân loại như sau: - Theo cấp số truyền: Loại 1 cấp số truyền, loại 2 cấp số truyền. - Theo tỉ lệ phân chia mômen ra các cầu: Loại tỷ lệ phân chia bằng 1, loại tỷ lệ phân chia khác 1. 1,2. Bánh răng di động 3, 4, 10. Bánh răng trên trục trung gian 5. Vành răng trong của bánh răng (6) 6. Bánh răng liền với trục sơ cấp 7. Trục sơ cấp của hộp số phụ 8. Trục thứ cấp của hộp số 9. Trục trung gian. Hình 1.17. Sơ đồ cấu tạo hộp số phụ 3 cấp 14 - Theo phương pháp truyền mômen xoắn: loại nối cứng các trục dẫn ra các cầu, loại có khớp nối mềm. -Theo cấu trúc cơ bản bố trí toàn bộ hệ thống truyền lực: loại 4WD, loại AWD. * Cấu tạo hộp phân phối a. Số truyền thẳng. b. Số truyền tăng. 1. Trục sơ cấp. 2. Bộ đồng tốc số 1. 3. Bộ đồng tốc tốc số 2. * Nguyên lý hoạt động: - Khi ở số 0: Các bộ đồng tốc ở vị trí trung gian, mômen xoắn không được truyền đến các cầu chủ động. - Khi gài số truyền thẳng: Bộ đồng tốc số 1 dịch chuyển về bên trái, bộ đồng tốc số 2 dịch chuyển về bên phải. Thông qua các cặp bánh răng ăn khớp mômen xoắn từ hộp số chính được truyền đến các cầu chủ động. Đường truyền công suất được thể hiện trên hình vẽ. - Khi gài số truyền tăng: Cả 2 bộ đồng tốc dịch chuyển về bên trái, nhờ sự ăn khớp của các bánh răng mômen từ hộp số chính được truyền đến các cầu chủ động. Đường truyền công suất được thể hiện trên hình vẽ. * Điều khiển gài cấp số - Vị trí số trung gian: Mỗi bánh răng số được vào khớp với bánh răng bị động tương ứng và chạy lồng không trên trục. - Bắt đầu quá trình đồng tốc: Khi dịch chuyển cần chuyển số, cần chuyển số nằm trong rãnh trong ống trượt, dịch chuyển theo chiều mũi tên. Vì phần nhô ra ở tâm của khoá chuyển số được gài vào rãnh của ống trượt, khoá chuyển số cũng dịch chuyển theo chiều mũi tên cùng một lúc và đẩy vòng đồng tốc vào mặt côn của bánh răng số, bắt đầu quá trình đồng tốc. - Giữa quá trình đồng tốc: Khi dịch chuyển tiếp cần chuyển số, lực đặt lên ống trượt sẽ thắng lực lò xo của khoá chuyển số và ống trượt trùm lên phần nhô ra của khoá này. - Kết thúc quá trình đồng tốc: Lực đang tác dụng lên vòng đồng tốc trở nên mạnh hơn và đẩy phần côn của bánh răng số. Điều này làm đồng bộ tốc độ của bánh răng số với tốc độ của ống trượt gài số. Khi tốc độ của ống trượt gài số và bánh răng số trở nên Hình 1.18. Hộp phân phối 2 cấp tốc độ 15 bằng nhau, vòng đồng tốc bắt đầu quay nhẹ theo chiều quay này. Do đó, các then của ống trượt gài số ăn khớp với các rãnh then của vòng đồng tốc. - Kết thúc việc chuyển số: Sau khi then của ống trượt gài số ăn khớp với rãnh then của vòng đồng tốc, ống trượt tiếp tục dịch chuyển và ăn khớp với rãnh then của bánh răng số. Khi đó việc chuyển số sẽ kết thúc. - Cơ cấu tránh ăn khớp kép Cơ cấu này để tránh khả năng gài hai số cùng một lúc. Khi đồng thời dịch chuyển hai càng gạt số, chúng sẽ ăn khớp trong khi chọn và các bánh răng bị gài hai số. Kết quả là các bánh răng không quay được, xe như là bị phanh lại, và các lốp bị khoá cứng lại gây ra tình trạng rất nguy hiểm. Một bu lông được bố trí để ngăn không cho tấm khoá càng gạt số quay làm cho trục cần chuyển và chọn số chỉ trượt đi theo chiều được chọn. + Hoạt động của cơ cấu tránh ăn khớp kép: Tấm khoá càng gạt số luôn luôn cài vào hai trong số ba khe ở đầu càng gạt số và khoá tất cả các càng gạt số, trừ bánh răng phải sử dụng. Chẳng hạn như khi đặt cần chuyển số vào bánh răng số 1 hoặc số 2, tấm khoá càng gạt số và cần chuyển số bên trong No.1 dịch chuyển sang bên phải như trình bầy ở sơ đồ bên trái.Tấm khoá càng gạt số ngăn không cho các đầu càng gạt số 3/số 4 và số 5/số lùi dịch chuyển, do đó chỉ có đầu càng gạt số 1/số 2 có thể dịch chuyển. - Cơ cấu tránh gài nhầm số lùi Nếu cài hộp số sang số lùi trong khi xe đang chạy, có thể làm vỡ ly hợp và hộp số ngang kiểu thường và đồng thời khoá cứng các lốp xe, gây ra tình trạng rất nguy hiểm. Hình 1.19. Cơ cấu tránh ăn khớp kép Hình 1.20. Cơ cấu tránh gài nhầm số lùi 16 Do đó, người ta bố trí cơ cấu này để người lái buộc phải chuyển về vị trí số không trước khi gài số lùi. - Cơ cấu gài số lùi một chiều Bánh răng trung gian số lùi chỉ dịch chuyển khi hộp số được chuyển sang số lùi. Khi gài vào số 5, bánh răng trung gian số lùi sẽ bị giữ ở vị trí số trung gian. * Hoạt động của cơ cấu gài số lùi một chiều: - Khi hộp số được chuyển sang số 5, trục càng gạt No.3 dịch chuyển sang bên phải, đẩy các viên bi vào các rãnh xoi của trục càng gạt No.2. - Chuyển số lùi khi hộp số được chuyển sang số lùi, càng gạt số lùi dịch chuyển sang bên trái bằng vòng lò xo được lắp trên trục càng gạt No. 3. - Chuyển từ số lùi sang vị trí số trung gian Tất cả trục càng gạt No. 3, các viên bi và càng gạt số lùi đều dịch chuyển sang bên phải. - Cơ cấu khoá chuyển số Hình 1.22. Cơ cấu khoá chuyển số Hình 1.21. Cơ cấu gài số lùi một chiều 17 Có ba rãnh xoi trên mỗi trục càng gạt số, và lò xo đẩy viên bi khoá vào rãnh khi chuyển số. Điều này không những ngăn chặn hộp số bị nhảy số mà còn làm cho người lái có cảm giác rõ rệt hơn đối với việc chuyển số. 1.4. Các đăng 1.4.1. Chức năng và phân loại a. Chức năng Các đăng là cơ cấu nối và truyền dẫn mômen quay từ hộp số hoặc từ hộp phân phối tới cầu xe trong điều kiện góc nghiêng giữa trục ra của hộp số hoặc hộp phân phối và trục bánh răng quả dứa luân bị thay đổi khi xe chạy. b. Phân loại Người ta có thể phân các đăng ra làm các loại sau: - Theo số lượng khớp các đăng: loại đơn, loại kép, loại nhiều khớp. - Theo đặc điểm động lực học: các đăng đồng tốc, các đăng khác tốc. - Theo kết cấu: các đăng có trục chữ thập, các đăng bi. 1.4.2. Cấu tạo và phương pháp bố trí các đăng a. Trục các đăng khác tốc Trục các đăng là một ống thép nhẹ bằng thép cácbon, đủ khỏe để chống xoắn và cong. Bình thường trục các đăng là một ống liền có hai khớp nối ở hai đầu hình thành các khớp các đăng. Vì có đôi chút rung động ở tốc độ cao, nên ngày nay người ta thường sử dụng trục các đăng loại có 3 khớp nối. * Loại có hai khớp nối Tổng chiều dài của mỗi đoạn của trục các đăng loại hai khớp nối tương đối lớn. Điều này có nghĩa là khi trục các đăng quay ở tốc độ cao, nó có xu hướng cong đi một chút và rung động hơn do độ mất cân bằng dư. * Loại có 3 khớp nối: Chiều dài của mỗi đoạn trục của trục các đăng loại 2 đoạn, 3 khớp ngắn hơn là do đó độ cong do không cân bằng ngắn hơn. Độ rung ở tốc độ cao cũng giảm. * Ổ đỡ giữa: Ổ đỡ giữa đỡ hai phần của trục các đăng ở giữa, và được lắp qua mặt bích vào các rãnh then hoa ở đầu trục trung gian. Bản thân ổ đỡ giữa gồm có ống lót cao su che chắn ổ đỡ, và ổ đỡ này lại đỡ các trục các đăng và được lắp vào thân xe bằng một giá đỡ. Vì người ta tách trục các đăng làm hai đoạn, ống lót cao su sẽ khử độ rung trong trục các đăng để ngăn độ rung này lan đến khung xe. Do đó, độ rung và tiếng ồn từ trục các đăng ở tốc độ cao được giảm tới mức tối thiểu. Hình 1.23. Trục các đăng 18 * Khớp các đăng Mục đích của khớp các đăng là để khử những biến đổi về góc phát sinh từ những thay đổi vị trí tương đối giữa bộ vi sai và hộp số, và nhờ vậy việc truyền công suất từ hộp số đến bộ vi sai được êm dịu. - Khớp các đăng kiểu chữ thập + Khớp các đăng kiểu chữ thập được sử dụng phổ biến vì cấu tạo của chúng đơn giản và làm việc chính xác. Một trong hai chạc đầu trục được hàn vào trục các đăng, còn chạc kia được gắn liền và một bích nối hoặc một đoạn trục rỗng (khớp trượt). + Để tránh cho nắp vòng bi không bị văng ra khi trục các đăng quay ở tốc độ cao, ngườita dùng một phanh hãm hoặc một tấm chặn để giữ chặt nắp vòng bi trong loại vòng bi mềm này. Loại nắp vòng bi cứng không thể tháo được. b. Trục các đăng đồng tốc Dùng cho loại xe FF- động cơ đặt trước, cầu trước chủ động Hình 1.25. Khớp các đăng Hình 1.24.Vị trí ổ đỡ giữa 19 Các dạng các đăng đồng tốc tiêu biểu trên ô tô con - Các đăng kiểu bi Veise - Các đăng kiểu bi Rzeppa - Các đăng kiểu bi Tripod - Các đăng kiểu chữ thập kép - Các đăng kiểu Tracta 20 1.5. Cầu ôtô 1.5.1.Chức năng, yêu cầu và phân loại. a. Chức năng Cầu chủ động là bộ phận cuối cùng trong hệ thống truyền lực, tùy theo kết cấu ta có cầu chủ động đặt phía sau hộp số, nối với hộp số hay hộp phân phối bởi trục truyền động các đăng, hoặc cầu chủ động và hộp số được đặt trong một cụm. Công dụng: - Là giá đỡ và giữ hai bánh xe chủ động. - Phân phối mômen của động cơ đến hai bánh xe chủ động để xe chuyển động tiến hoặc lùi. - Tăng tỷ số truyền để tăng mômen xoắn, tăng lực kéo của bánh xe chủ động. - Cho phép bánh xe chủ động quay với vận tốc khác nhau khi xe quay vòng. - Đỡ toàn bộ trọng lượng của các bộ phận đặt trên xe. b. Yêu cầu - Có tỷ số truyền cần thiết phù hợp với yêu cầu làm việc. - Đảm bảo độ cứng vững và độ bền cơ học cao. - Phải có hiệu suất làm việc cao, làm việc không gây tiếng ồn, kích thước gọn. c. Phân loại - Theo kết cấu truyền lực chính: cầu đơn, cầu kép. - Theo vị trí của cầu chủ động trên xe: cầu trước chủ động, cầu sau chủ động. - Theo số lượng cầu bố trí trên xe: xe có một cầu chủ động, xe có hai cầu chủ động, xe có ba cầu chủ động. - Theo số lượng cặp bánh răng truyền lực chính: một cặp bánh răng, hai cặp bánh răng có tỷ số truyền cố định. 1.5.2. KÕt cÊu vµ nguyªn lÝ lµm viÖc của cầu chủ động a. Truyền lực chính. * Truyền lực chính đơn Truyền lực chính đơn có cặp bánh răng côn truyền mômen xoắn theo đường vuông góc, bánh răng chủ động hình quả dứa được chế tạo liền trục. Phía đỉnh răng của trục có dạng hình trục để lắp ổ bi 5, ổ bi này nằm trên gối đỡ bên trong của vỏ hộp cầu sau. Phía sau chân răng có lắp ổ bi 3, ổ bi này nằm trên gối đỡ của nắp vỏ hộp. Trên trục có rãnh then hoa 2 để lắp với mặt bích của trục các đăng. Phần cuối của trục có các đường ren để bắt đai ốc hãm mặt bích các đăng. Hình 1.26. Truyền lực chính đơn 21 Bánh răng chủ động và bánh răng bị động luân ăn khớp với nhau hình thành bộ truyền lực chính loại đơn. Cặp bánh răng của truyền lực chính có hai loại: loại bánh răng côn xoắn và loại bánh răng hypoit. Sự khác nhau giữa 2 loại bộ truyền này là ở bộ truyền hypoit trục bánh răng chủ động được đặt lệch tâm một khoảng e so với tâm trục bị động nhằm thỏa mãn mục đích: - Nâng hạ trọng tâm cầu xe để tăng tính năng thông qua chướng ngại vật hoặc hạ thấp trọng tâm toàn xe. - Nâng cao độ bền, tăng độ êm cho bộ truyền lực chính. * Truyền lực chính kép Trên các xe tải có công suất lớn, để đủ mômen và đảm bảo độ bền cơ học của các bánh răng, truyền lực chính thường có 2 cặp bánh răng. Ngoài cặp bánh răng côn truyền lực còn có thêm một cặp bánh răng trụ, thường là bánh răng xiên để nâng cao tỷ số truyền lực. Cấu tạo truyền lực chính kép được trình bày trên hình vẽ: Bánh răng quả dứa được chế tạo liền với trục chủ động, trục và bánh răng quả dứa được lắp với vỏ cầu bằng bulông, ở giữa có đệm điều chỉnh. Bánh răng vành chậu luôn ăn khớp với bánh răng quả dứa và lắp chặt với trục trung gian bằng đinh tán. Trục trung gian chế tạo liền với bánh răng trụ trung gian nhỏ. Đây là bánh răng bị động của cặp truyền động trung gian. Trục trung gian quay trơn trên hai vòng bi côn đặt trên vỏ cầu, phía ngoài có nắp và đệm điều chỉnh. Bánh răng trung gian lớn lắp với vỏ bộ vi sai bằng các bulông. Khi bánh răng quả dứa nhận truyền động từ trục các đăng, mômen quay được truyền tới bánh răng vành chậu, bánh răng trung gian nhỏ, bánh răng trung gian lớn và vỏ bộ vi sai. b. Bộ vi sai a. Nhiệm vụ chính của bộ vi sai - Tiếp tục giảm chuyển động quay đã nhận từ hộp số hoặc hộp phân phối để tăng mômen quay truyền tới các bán trục. Hình 1.27. Truyền lực chính kép 1. Bánh răng quả dứa 2. Bánh răng vành chậu 3, 4.Cặp Bánh răng trụ trung gian 5. Trục trung gian. 22 - Tạo sự chênh lệch tốc độ quay giữa các bánh xe phía trong và bánh xe phía ngoài khi xe quay vòng. - Thay đổi lực chuyển động quay từ hộp số theo góc vuông và truyền nó đến các bánh xe dẫn động đối với các xe FR. Bộ vi sai được chia làm 2 loại: loại sử dụng cho các xe FF và loại sử dụng cho các xe FR. b .Cấu tạo Bộ vi sai tiếp tục tăng mômen quay đã truyền qua hộp số dọc và phân phối lực dẫn động tới các bán trục bên trái và bên phải. Ngoài ra, chính truyền lực vi sai tạo ra sự chênh lệch về tốc độ quay giữa bánh xe phía trong và bánh xe phía ngoài khi xe quay vòng và làm cho xe chạy êm trên những đường cong. c. Hoạt động của bộ vi sai - Khi xe chạy thẳng: Khi xe chạy thẳng, một lực cản đều nhau tác động lên cả bánh xe bên phải và bánh xe bên trái, vì vậy bánh răng vành chậu, bánh răng vi sai và bánh răng bán trục đều quay như một khối liền để truyền lực dẫn động đến cả hai bánh xe. - Khi xe chạy trên đường vòng: Khi xe chạy trên đường vòng, tốc độ quay của lốp ngoài và lốp trong sẽ khác nhau. Nói khác đi, bên trong bộ vi sai, bánh răng bán trục B phía trong quay chậm và Hình 1.28. Phân loại cấu tạo bộ vi sai 1. Trục cácđăng 2. Bánh răng chủ động 3. Bánh răng vành chậu 4. Bánh răng vi sai 5. Bánh răng bán trục 6. Bán trục. Hình 1.29. Cấu tạo của bộ vi sai 23 bánh răng vi sai phải quay sao cho bánh răng bán trục A phía ngoài quay nhanh hơn. Đó là cách mà bộ vi sai làm cho xe chạy êm qua các đường vòng. d. Một số loại vi sai đặc biệt - LSD (Bộ vi sai hạn chế trượt) - LSD là một cơ cấu hạn chế bộ vi sai khi một trong các bánh xe bắt đầu trượt để tạo ra một lực dẫn động phù hợp ở bánh xe kia làm cho xe chạy êm. Có các loại LSD khác nhau. * LSD nối khớp thuỷ lực Khớp nối thuỷ lực là một loại khớp (ly hợp) thuỷ lực truyền mômen quay bằng sức cản nhớt của dầu. Nó sử dụng sức cản nhớt này để hạn chế sự trượt vi sai. LSD nối khớp thuỷ lực được sử dụng như một cơ cấu hạn chế vi sai ở bộ vi sai trung tâm của các xe 4WD và một số LSD nối khớp thuỷ lực được sử dụng ở các bộ vi sai của các xe kiểu FF và FR.. * LSD cảm biến mômen kiểu bánh răng xoắn Độ hạn chế trượt được thực hiện chủ yếu nhờ lực ma sát được tạo ra giữa các đỉnh răng của bánh răng hành tinh và vách trong của hộp vi sai, và ma sát được tạo ra giữa mặt đầu của bánh răng bán trục và vòng đệm chặn. Nguyên tắc của bộ hạn chế trượt là làm cho phản lực F1 (được hợp thành từ phản lực ăn khớp của bánh răng hành tinh và bánh răng bán trục, và phản lực ăn khớp của bản thân các bánh răng hành tinh) có thể đẩy bánh răng hành tinh theo chiều của hộp vi sai theo tỷ lệ với mômen đầu vào. Hình 1.30. Vi sai LSD nối khớp thuỷ lực Hình 1.31 .Vi sai LSD cảm biến mômen kiểu bánh răng xoắn 24 Do phản lực F1 lực ma sát m F1 (được tạo ra giữa đỉnh răng của bánh răng hành tinh và vách trong của hộp vi sai) sẽ tác động theo hướng làm bánh răng hành tinh ngừng quay. * LSD cảm nhận mômen quay Lực hạn chế vi sai được tạo ra từ ma sát cạnh răng giữa các bánh răng bán trục và các trục vít, và ma sát giữa vỏ hộp vi sai, các vòng đệm chặn và các bánh răng bán trục.Trong loại LSD cảm nhận mômen quay này, lực hạn chế vi sai thay đổi mạnh và nhanh theo mômen quay tác động vào nó. Do đó, nếu nhả bàn đạp ga trong khi xe đang quay vòng, bộ vi sai sẽ làm việc êm dịu như một bộ vi sai bình thường. Tuy nhiên, trong trường hợp có mômen lớn hơn tác động, thì lực hạn chế vi sai lớn hơn sẽ được tạo ra. Loại nhiều đĩa: Lò xo nén hình ống được lắp giữa các bánh răng bán trục trái và phải để giữ các vòng đệm chặn luôn ép vào các tấm ly hợp qua các vòng cách và các bánh răng bán trục. Do đó, ma sát được tạo ra giữa giữa tấm ly hợp và vòng đệm chặn sẽ hạn chế bộ vi sai. *Điều chỉnh cầu: - Điều chỉnh tải trọng ban đầu của vòng bi bán trục Người ta dùng ổ lăn côn trong vòng bi bán trục, nên cần phải điều chỉnh tải trọng ban đầu của các vòng bi bán trục này. Hình 1.32.Vi sai LSD cảm nhận mômen quay Hình 1.33. Vi sai loại nhiều đĩa 25 - Điều chỉnh tải trọng ban đầu của bánh răng quả dứa: Người ta thường điều chỉnh tải trọng ban đầu của các vòng bi bánh răng quả dứa bằng cách thay đổi khoảng cách các vòng lăn trong của ổ đỡ trước và sau, trong khi cố định các vòng lăn ngoài vào hộp vi sai. Cũng có thể thực hiện việc này bằng cách thay đổi tổng độ dày của các vòng đệm được sử dụng, hoặc đặt áp lực vào vòng cách co giãn (bằng cách vặn chặt đai ốc) để làm thay đổi chiều dài của nó. - Điều chỉnh vết tiếp xúc răng của bánh răng vành chậu Điều chỉnh vết tiếp xúc răng của bánh răng vành chậu bằng cách sử dụng vòng đệm điều chỉnh để dịch chuyển độ lệch giữa bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu. - Điều chỉnh khe hở ăn khớp bánh răng vành chậu Điều chỉnh khe hở ăn khớp là điều chỉnh khe hở của bề mặt tiếp xúc giữa bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu. Khi khe hở ăn khớp lớn, điều chỉnh hộp vi sai về phía bánh răng quả dứa, còn khi he hở ăn khớp nhỏ, điều chỉnh theo hướng ra xa bánh răng quả dứa. Sử dụng đai ốc điều chỉnh để thực hiện việc điều chỉnh này. c. Bán trục a. Bán trục (loại hệ thống treo độc lập) Chúng phải có một cơ cấu để triệt tiêu những thay đổi về chiều dài của các bán trục gây ra do các chuyển động lên xuống của các bánh xe. Trong trường hợp các xe FF, vì các bánh xe được sử dụng vừa để lái vừa để dẫn động, chúng phải duy trì được cùng một góc làm việc trong khi các bánh trước đang được lái, và phải quay các bánh xe với tốc độ đồng đều. Cầu xe (loại hệ thống treo phụ thuộc) Hình 1.34 . Những cách điều chỉnh cầu Hình 1.35 . Bán trục 26 Các bánh xe bên trái và bên phải được nối thẳng với cầu xe. Hộp cầu xe vừa phải đỡ trọng lượng của xem vừa phải chứa bộ vi sai ở tâm của nó. b.Chiều dài của bán trục Ở các xe FF, sự chênh lệch về chiều dài của các bán trục bên trái và bên phải cũng có thể làm cho vô lăng lái bị ngoặt đột ngột về một bên, hoặc xe đổi hướng khi khởi hành nhanh hoặc khi tăng tốc độ đột ngột. Người ta gọi hiện tợng này là “lái có mômen cản”. Vì lẽ này, một số kiểu xe sử dụng một trục trung gian kết hợp với các bán trục bên trái và bên phải có cùng chiều dài để tránh xảy ra hiện tượng lái có mômen cản. d. Moay ơ, bánh xe và lốp Moay ơ bánh xe Loại sử dụng các vòng bi chặn * Cầu trước có bán trục: Các bán trục có thể dịch chuyển lên xuống và sang phải sang trái theo chuyển động của xe trong khi đồng thời truyền công suất từ bộ vi sai trực tiếp đến các bánh xe. Hầu hết các xe hiện đại sử dụng các vòng bi chặn hoặc các vòng bi đũa côn hai dãy làm các vòng bi đũa côn cho cầu xe. * Cầu sau không có bán trục: Cầu sau của các xe kiểu FF chỉ dùng để chịu tải. Hầu hết các xe hiện đại cũng sử dụng các vòng bi chặn làm ổ đỡ cầu xe, như ở cầu trước. Hình 1.37. Các loại moay ơ bánh xe Hình 1.36 . Chiều dài của bán trục 27 * Cầu trước không có bán trục: Các cầu trước của các xe kiểu FR chỉ dùng để đỡ trọng lượng của xe, và là một bộ phận của hệ thống lái. Người ta sử dụng các vòng bi chặn ở các xe chở khách mới nhất. * Cầu sau có bán trục: Trong hệ thống treo độc lập, không có hộp bán trục sau, và bộ vi sai được lắp trực tiếp vào thân xe. Bán trục truyền công suất từ bộ vi sai đến các bánh xe. Loại sử dụng các vòng bi đũa côn. * Cầu trước không có bán trục: Với cam quay được dùng như một trục tâm, tải trọng ở các bánh xe trước được truyền vào hệ thống treo. Người ta lắp mỗi bánh xe vào cam quay của nó qua các vòng bi đũa côn. * Cầu sau không có bán trục: Người ta lắp vòng bi đũa côn vào trục cầu xe qua cổng phanh và vòng bi đũa côn này đỡ trục cầu xe. c. Loại sử dụng các vòng bi cầu hướng kính Cầu sau của xe FR không chỉ đỡ tải trọng trên các bánh sau, mà còn truyền công suất từ động cơ đến các bánh xe. Vành bánh xe Các cỡ của vành bánh xe được chỉ rõ trên mép vành xe. Lốp xe a. Khái quát chung: * Các loại lốp được lắp vào xe cùng với các vành xe. Các xe chạy bằng lốp hơi được bơm không khí có áp suất. Lốp là bộ phận duy nhất của xe tiếp xúc trực tiếp với mặt đường. Nếu áp suất không khí trong lốp không chính xác có thể gây ra độ mòn bất thường và giảm tính năng dẫn động. Hình 1.38. Moay ơ sử dụng các vòng bi đũa côn Hình 1.39. Cấu tạo vành bánh xe 1-Chiều rộng của vành. 2-Hình dạng gờ của vành 3-Độ lệch 4-Đường kính vành 5-Tâm vành bánh xe 6-P.C.D.(Đường kính vòng lăn) 7-Mặt lắp moayơ 28 * Lốp thực hiện các chức năng sau đây: - Lốp đỡ toàn bộ trọng lượng của xe. - Lốp trực tiếp tiếp xúc với mặt đường và do đó truyền lực dẫn động và lực phanh vào đường, do đó chi phối việc chuyển bánh, tăng tốc, giảm tốc, đỗ xe và quay vòng. - Lốp làm giảm chấn động do các mấp mô ở mặt đường gây ra. Cấu tạo lốp xe * Các loại lốp Lốp có các loại lốp có săm và lốp không có săm. Ngoài ra, còn có loại lốp bố tròn và lốp bố chéo, cả hai loại cùng có các bộ phận sau đây: * Cỡ lốp Cỡ, tính năng và cấu tạo của lốp được chỉ rõ ở mặt bên của lốp. Sơ đồ ở bên dưới cho biết tên và các thông số khác nhau của lốp. Hình 1.40. Cấu tạo lốp xe Hình 1.41. Cấu tạo cỡ lốp 29 . Ký hiệu lốp và cách đọc mã lốp d. Đảo lốp Vì tải trọng đặt lên các lốp trước và sau khác nhau, nên mức mòn cũng khác nhau. Do đó cần thường xuyên luân chuyển lốp để chúng mòn đều. Các lốp có chiều quay được xác định không được thay giữa bên phải và bên trái. Lốp xe loại cỡ trước và sau khác nhau thì không được thay thế giữa vị trí trước và vị trí sau. Phương pháp luân chuyển lốp thay đổi theo kiểu xe và khu vực, hãy tham khảo sách hướng dẫn sử dụng. Hình 1.42. Ký hiệu lốp và cách đọc mã lốp Hình 2.47. Các cách đảo lốp 30 1.5.3. KÕt cÊu vµ nguyªn lÝ lµm viÖc của c¬ cÊu khãa vi sai Kết cấu và sơ đồ nguyên lý của bộ khóa cứng vi sai Kết cấu dùng các bộ truyền ma sát trong cao thường có giá thành cao, vì vậy đơn giản hơn có thể dùng khóa vi sai trong một thời gian ngắn ở các dạng: Khóa cứng hai bộ phận với nhau: Khóa vỏ vi sai với một trong hai bánh răng bán trục. Loại này có hệ số khóa vi sai: K =1 Khớp có hành trình tự do: Khóa vỏ vi sai với bánh răng bán trục, khóa hai bánh răng bán trục với nhau. Trong trường hợp này: nt = np Mt ≠ Mp Sự khác nhau của mô men trên các bánh xe của cùng một cầu, khi nối cứng hai bán trục lại, gây nên quá tải cho kết cấu nối cứng và các bán trục, đồng thời rất khó điều khiển vành lái. Vì vậy các xe sử dụng kết cấu này có thêm đèn LOCK-UP hay còi báo hiệu để tránh đánh lái khi sử dụng ở chế độ khóa vi sai. Khi khóa vi sai lâu dài với điều kiện đường ở hai bên bánh xe khác nhau hoặc khi vào quay vòng sẽ gây nên hiện tượng tuần hoàn công suất, do đó khi vượt qua quãng đường xấu phải mở cơ cấu khóa vi sai, nhằm tránh quá tải lâu dài. Hình 1.43: Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý của bộ khóa vi sai Vá vi sai Khíp gµi vi sai B¸n trôc Khãa - Më V 31 Chương 2: HỆ THỐNG PHANH 2.1. Khái niệm chung Phanh là hệ thống an toàn chủ động hết sức quan trọng nên luôn được các nhà thiết kế ôtô quan tâm, không ngừng nghiên cứu hoàn thiện và nâng cao hiệu quả. Khởi đầu, hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực (phanh dầu) sử dụng trên các xe ôtô con chỉ là loại đơn giản, trong đó lực phanh các bánh xe tỷ lệ thuận với lực tác động lên bàn đạp phanh. Hệ thống phanh này đến nay gần như không còn được sử dụng vì hiệu quả kém, không bảo đảm đủ lực phanh. Để tăng lực phanh, người ta sử dụng các cơ cấu trợ lực. Phổ biến với các xe con là loại trợ lực bằng chân không, sử dụng độ chênh lệch giữa áp suất khí quyển và độ chân không trong đường nạp của động cơ để tạo ra lực bổ trợ phanh. Trợ lực chân không có thể tác động trực tiếp lên piston của xi-lanh phanh chính hoặc tác động gián tiếp (có thêm một xi-lanh phụ trợ để tăng áp suất dầu phanh). Tuy vậy, các dạng trợ lực chân không cũng chỉ tăng áp suất dầu phanh lên được khoảng gấp 2 lần. Phanh dầu còn có thể được trợ lực bằng khí nén giúp đạt được áp suất dầu phanh khá cao, nhưng do cấu tạo phức tạp, nên chủ yếu áp dụng cho các xe tải. Còn để tránh hiện tượng bó cứng các bánh xe khi phanh, dẫn đến rê xe và mất điều khiển, ở một số xe người ta sử dụng cơ cấu điều chỉnh lực phanh, nhằm thay đổi lực phanh ở các bánh xe tỷ lệ với lực bám của các bánh xe đó. Cơ cấu điều chỉnh này được liên kết bằng cơ khí với thân xe và cầu sau. Tuỳ thuộc vào vị trí tương đối của thân xe với cầu xe (tương ứng là trọng lượng xe tác động lên cầu sau), cơ cấu sẽ làm thay đổi áp lực của dầu phanh trong các xi-lanh phanh bánh xe sau. Khi trọng lượng đè lên cầu sau nhỏ thì lực phanh các bánh sau sẽ nhỏ và ngược lại. Việc ứng dụng các thiết bị điện tử trong các bộ phận, hệ thống của xe ôtô nói chung và hệ thống phanh nói riêng, thể hiện ở sự kết hợp những thành phần cơ học, điện và điện tử để thực hiện các chức năng cơ học theo sự điều khiển của các modul (hoặc bộ vi xử lý) điện tử. Đối với hệ thống phanh, ứng dụng thiết bị cơ - điện tử đầu tiên có thể kể đến là hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking System) xuất hiện năm 1978, ban đầu là trên các xe thể thao đắt tiền, còn ngày nay đã trở thành không thể thiếu ở một số mác xe trung và cao cấp. ABS là thiết bị hỗ trợ cho hệ thống phanh, ngăn chặn hiện tượng trượt của các bánh xe khi phanh gấp mà không phụ thuộc vào xử trí của người lái, nhưng đồng thời vẫn bảo đảm lực phanh đạt giá trị cực đại ứng với khả năng bám của bánh xe với mặt đường. Bước tiếp theo là sự ra đời của hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brakeforce Distribution). Hệ thống hỗ trợ phanh gấp BAS (Brake Assist System) có tác dụng tăng tức thì lực phanh đến mức tối đa trong thời gian ngắn nhất khi phanh khẩn cấp, xuất hiện cũng nhằm mục đích tăng cường hiệu quả cho hệ thống 32 phanh. Bên cạnh đó, một số hệ thống khác như: ổn định điện tử ESP (Electronic Stability Program), chống trượt ETS (Electronic Traction System),... đều có tác dụng gián tiếp nâng cao hiệu quả phanh bằng các biện pháp như tăng thêm các xung lực phanh đến các bánh xe khi cần thiết (ESP), hoặc phân phối lại lực kéo giữa các bánh xe khi xuất hiện trượt lúc phanh (ETS). a. Chức năng của hệ thống phanh Hệ thống phanh có nhiệm vụ làm giảm tốc độ của ôtô hoặc làm dừng hẳn sự chuyển động của ôtô. Hệ thống phanh còn đảm bảo giữ cố định xe trong thời gian dừng. Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất vì nó đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn ở chế độ cao, cho phép người lái có thể điều chỉnh được tốc độ chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm. Hình 2.1. Hệ thống phanh b. Phân loại hệ thống phanh - Phân loại theo tính chất điều khiển chia ra phanh chân và phanh tay. - Phân loại theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra: phanh ở bánh xe và phanh ở trục chuyển động. - Phân loại theo kết cấu của cơ cấu phanh: phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa - Phân loại theo phương thức dẫn động có: Dẫn động phanh bằng cơ khí, chất lỏng, khí nén hoặc liên hợp. Hình 2.2. Các bộ phận của hệ thống phanh . 33 c. Yêu cầu của hệ thống phanh . - Phải nhanh chóng dừng xe trong bất khì tình huống nào, khi phanh đột ngột xe phải được dừng sau quãng đường phanh ngắn nhất, tức là có gia tốc phanh cực đại. - Hiệu quả phanh cao kèm theo sự phanh êm dịu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần đều giữ ổn định chuyển động của xe. - Lực điều khiển không quá lớn, điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng cả bằng chân và tay. - Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi giữa các lần phanh. - Đảm bảo tránh hiện tượng trượt lết của bánh xe trên đường, phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng đến nhau. - Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh, phải dễ dàng điều chỉnh thay thế chi tiết hư hỏng. 2.2. Hệ thống phanh dầu( phanh thủy lực) Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực thường dùng trên các xe du lịch và xe tải có tải trọng nhỏ và trung bình. Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm là phanh êm dịu, dễ bố trí, có độ nhạy cao. Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là tỷ số truyền của dẫn động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Trong hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động mà người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng. Dẫn động một dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫn đến các xilanh bánh xe, dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao. Vì vậy trong thực tế dẫn động phanh một dòng ít được sử dụng. Dẫn động hai dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính có hai đường dầu độc lập đến các xilanh bánh xe. Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai dòng 34 Do hai dòng hoạt động độc lập nên xilanh chính phải có hai ngăn độc lập do đó khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tác dụng. Vì vậy phanh hai dòng có độ an toàn cao, nên được sử dụng nhiều trong thực tế. Dưới đây là các sơ đồ dẫn động thuỷ lực hai dòng thường gặp: Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh thủy lực dẫn động một dòng - Một dòng dẫn động ra hai bánh xe cầu trước, còn một dòng dẫn tới các bánh xe cầu sau. - Một dòng dẫn động cho bánh xe trước ở một phía và bánh xe sau ở phía khác, còn một dòng dẫn động cho các bánh xe chéo còn lại. - Hai kiểu dẫn động trên được dùng cho các xe con thông thường vì kết cấu đơn giản và giá thành hạ. - Một dòng dẫn động cho ba bánh xe. - Ba kiểu dẫn động trên được dùng ở các xe có yêu cầu cao về độ tin vậy và về chất lượng phanh. Khi xảy ra hư hỏng một dòng thì hiệu quả phanh giảm không nhiều, do đó đảm bảo được an toàn chuyển động. 2.2.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của phanh dầu + Cấu tạo Hình 2.5. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai dòng 35 1: Bµn ®¹p phanh. 2: B×nh ®ùng dÇu. 3: Xylanh chÝnh. 4:èng dÉn dÇu. 5,6: M¸ phanh + Hoạt động - Khi đạp phanh, lực đạp được truyền từ bàn đạp qua cần đẩy vào xilanh chính để đẩy piston trong xilanh. - Lực của áp suất thuỷ lực bên trong xilanh chính được truyền qua các đường ống dẫn dầu đến các xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh. - Khi nhả phanh, người lái bỏ chân khỏi bàn đạp phanh lúc này piston xilanh chính trở lại vị trí không làm việc và dầu từ các xilanh bánh xe theo đường ống hồi về xilanh chính vào buồng chứa, đồng thời tại các bánh xe lò xo hồi vị kéo hai guốc phanh tách khỏi trống phanh và kết thúc quá trình phanh. 2.2.2. CÊu t¹o mét sè côm chi tiÕt chÝnh trong hÖ thèng 2.2.2.1. Cơ cấu phanh tang trống + Cấu tạo Hình 2.6. Cấu tạo cơ cấu phanh tang trống Cơ cấu phanh trống gồm có trống phanh quay cùng với các bánh xe, các guốc phanh lắp với phần không quay là mâm phanh, trên guốc có lắp các má phanh, một đầu của guốc phanh quay quanh chốt tựa, đầu còn lại tỳ vào piston của xilanh công tác nếu là dẫn động thuỷ lực, hoặc là cam ép nếu là dẫn động khí nén. Trong trường hợp dẫn động thuỷ lực áp suất chất lỏng trong xilanh tác dụng lên các piston và đẩy các guốc phanh ép vào tang trống thực hiện quá trình phanh. Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nên lực trên ty đẩy và thông qua đòn dẫn động làm quay cam đẩy các guốc phanh ép vào tang trống. Khe hở giữa các guốc phanh được điều chỉnh thường xuyên trong quá trình sử dụng. Các cơ cấu điều chỉnh sử dụng hiện nay rất phong phú, trong đó có các phương pháp điều chỉnh tự động. 36 Phanh trống có nhiều loại khác nhau tuỳ thuộc vào sự kết hợp của hai guốc phanh và mục đích sử dụng a. Các loại cơ cấu phanh * Cơ cấu phanh guốc đối xứng trục Hình 2.7. Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh guốc đối xứng trục Nguyên lý hoạt động: Cơ cấu phanh đặt trên giá đỡ là mâm phanh. Mâm phanh được bắt cố định trên mặt bích của dầm cầu. Các guốc phanh được đặt trên các trục lệch tâm, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, các má phanh luôn ép chặt hai piston của xy lanh phanh làm việc gần nhau. Các má phanh luôn tỳ sát vào cam lệch tâm. Cam lệch tâm cùng với trục lệch tâm có tác dụng điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh. Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các tấm ma sát. Giữa các piston của xy lanh có lò xo để ép các piston luôn tỳ sát vào các guốc phanh. Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các má phanh, để cho các má phanh mòn đều nhau thì guốc phanh phía trước có má phanh dài hơn. Khi tác dụng vào bàn đạp chất lỏng với áp suất cao truyền đến xy lanh tạo nên áp lực ép trên piston đẩy các guốc phanh, các má phanh được ép vào trống phanh tạo nên sự phanh. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị trên cơ cấu phanh và lò xo giữa các piston sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu. Quá trình phanh kết thúc. Trong quá trình sử dụng phanh, các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa má phanh và trống phanh sẽ tăng lên. Muốn cơ cấu phanh hoạt động hiệu quả, phải điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh bằng cách xoay cam lệch tâm và xoay chốt lệch tâm. * Cơ cấu phanh guốc đối xứng tâm + Đặc điểm 37 Mỗi guốc phanh quay quanh một chốt lệch tâm, bố trí đối xứng với đường trục của cơ cấu phanh. Hình 2.8. Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh guốc đối xứng tâm + Nguyên lý hoạt động Khi đạp bàn đạp phanh, dầu được dẫn động từ xy lanh tổng qua các đường dẫn đi tới các xy lanh bánh xe.Dưới tác dụng của áp suất dầu, hai piston dịch chuyển đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh do đó quá trình phanh được thực hiện. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị trên cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở về vị trí ban đầu. Khe hở giữa má phanh và trống phanh xuất hiện nên kết thúc quá trình phanh. Điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và má phanh được thực hiện bằng cách xoay cam lệch tâm. + Ưu, nhược điểm - Ưu điểm: Do bố trí xy lanh làm việc và chốt lệch tâm đối xứng nên hiệu quả phanh của hai má phanh sẽ bằng nhau khi trống phanh quay bất kì chiều nào. Khi trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ, thì hiệu quả phanh tốt. Nhưng khi trống phanh quay theo chiều kim đồng hồ thì hiệu quả phanh thấp hơn khoảng 2 lần. Cơ cấu phanh loại này có hiệu quả phanh cao hơn do cả hai guốc phanh đều là guốc xiết khi xe tiến. - Nhược điểm này không quan trọng lắm với những ôtô có tải trọng nhỏ. Khi ôtô lùi thì tốc độ thấp do đó mômen phanh đòi hỏi nhỏ, phức tạp hơn do phải bố trí thêm đường ống dẫn động thủy lực vào cụm xilanh công tác và mòn không đều do giữa hai đầu má phanh. * Cơ cấu phanh guốc dạng bơi Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Đặc điểm của loại cơ cấu phanh này là guốc phanh có 2 bậc tự do và không có điểm tựa cố định. Cơ cấu phanh dạng bơi hai 38 xy lanh làm việc đều tác dụng lên đầu trên và đầu dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh sẽ dịch chuyển theo chiều ngang và ép sát vào trống phanh. Nhờ sự áp sát giữa trống phanh và má phanh cho nên khi ép sát vào trống phanh thì má phanh bị cuốn theo chiều quay của trống phanh. Mỗi má phanh lúc đó sẽ tác dụng vào piston và đẩy ống xy lanh làm việc tỳ sát vào điểm tựa cố định, lúc đó hiệu quả phanh sẽ tốt hơn và lực tác dụng lên bàn đạp giảm đi nhiều. Hiệu quả phanh khi ôtô tiến hoặc lùi là bằng nhau nhưng sự kết hợp của cơ cấu phanh là rất phức tạp. Hình 2.9. Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh guốc loại bơi Qua phân tích một số kết cấu phanh guốc, chúng ta thấy tùy theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ được hiệu quả phanh khác nhau, mặc dù kích thước guốc phanh như nhau. Hiện nay xu hướng sử dụng phanh guốc loại bình thường với các điểm tựa ở một phía. Nếu cần thiết thì làm thêm bộ phận cường hóa ở truyền động phanh. * Cơ cấu phanh tự cường hoá Hình 2.10. Các dạng bố trí phanh tang trống 39 Cơ cấu phanh tự cường hoá có hai guốc tựa trên hai xilanh công tác, khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai làm tăng hiệu quả phanh vì lực ép từ dầu có áp suất đẩy cả hai đầu ép sát vào tang trống. Tuy nhiên do sử dụng hai xilanh công tác và piston có khả năng tự dịch chuyển lên piston này có khả năng ảnh hưởng đến piston bên kia. Kết cấu phanh dễ gây lên dao động mômen phanh ảnh hưởng xấu đến chất lượng ổn định chuyển động. b.Các chi tiết của cơ cấu Trống phanh: Là chi tiết quay và chịu lực ép của guốc phanh từ trong ra vì vậy trống phanh cần có độ bền cao, ít bị biến dạng, cân bằng tốt và dễ truyền nhiệt. Bề mặt làm việc có độ bóng cao, bề mặt lắp ghép với moay ơ có độ chính xác để định vị và đồng tâm. Hầu hết trống phanh chế tạo bằng gang xám có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt. Tuy nhiên gang có nhược điểm là khá nặng, dễ nứt vỡ. Do vậy b với phần vành và bề mặt ma sát bằng gang, phần ở giữa bằng thép dập Hình 2.11. Cấu tạo tang trống Guốc phanh: hầu hết guốc phanh được chế tạo từ thép dập hoặc bằng nhôm, guốc phanh có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau theo độ cong và chiều rộng. Ngoài ra guốc phanh còn có hình dạng gân và cách bố trí các lỗ khác nhau. Các kiểu đa dạng của guốc phanh được nhận dạng bằng các số hiệu theo một tiêu chuẩn chung. Hình 2.12. Cấu tạo Guốc phanh Má phanh: má phanh được gắn vào guốc phanh bằng cách dán hoặc tán rivê, đối với các xe tải nặng thì má phanh và guốc phanh có thể liên kết bằng bulông. 40 Hình 2.13. Cấu tạo má phanh Má phanh dán được gắn chặt vào guốc phanh bằng keo bền nhiệt, trên các xe tải lớn má phanh được khoan sẵn lỗ và gắn bulong điều này cho phép thay thế má phanh dễ dàng và thuận tiện. Má phanh tán rive được gắn chặt nhờ các rive làm bằng đồng thau hoặc bằng nhôm. Chúng xuyên qua lỗ khoan và được làm loe trên má phanh. Khi má phanh tán rive bị mòn rive có thể tiếp xúc với bề mặt tang trống gây trầy xước. 2.2.2.2. Cơ cấu phanh đĩa Phanh đĩa thường được sử dụng phổ biến trên các xe có vận tốc cao, đặc biệt hay gặp ở cầu trước. Phanh đĩa ngày nay được sử dụng rộng dãi cho cả cầu trước và cầu sau . a. Đặc điểm của cơ cấu phanh đĩa Hình 2.14. Cấu tạo phanh đĩa - Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn, tổng khối lượng các chi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và bám đường của xe. - Khả năng thoát nhiệt ra môi trường dễ dàng. - Dễ dàng trong sủa chữa và thay thế tấm ma sát. - Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, điều này gúp cho các bánh xe làm việc ổn định nhất là ở tốc độ cao. - Dễ dàng bố trí cơ cấu tự điều chỉnh khe hở má phanh. 41 b. Nguyên lý hoạt động chung Phanh đĩa đẩy piston bằng áp suất thuỷ lực truyền qua đường dẫn dầu phanh từ xilanh chính làm cho các má phanh đĩa kẹp cả hai bên rôto phanh đĩa làm cho bãnh xe dừng lại. Trong quá trình phanh do má phanh và rôto phanh ma sát phát sinh nhiệt nhưng do rôto phanh và than phanh để hở lên nhiệt dễ dàng triệt tiêu. c. Phân loại càng phanh đĩa Loại càng phanh cố định: gồm hai xilanh công tác đặt hai bên, số xilanh có thể là bốn đặt đối xứng nhau hoặc ba xilanh trong đó hai xilanh bé một bên và một xilanh lớn một bên. Hình 2.15 . Càng phanh cố định Hình 2.16 . Càng phanh di động Loại càng phanh di động: sử dụng một xilanh, giá đỡ xilanh được di động trên trục dẫn hướng. Khi phanh má phanh bị đẩy càng phanh trượt theo chiều ngược lại và đẩy rôto phanh từ cả hai bên. Cấu tạo bao gồm: Các loại đĩa phanh: Cũng giống như trống phanh, đĩa phanh tạo ra bề mặt ma sát với má phanh và được làm bằng thép đúc. Tùy theo điều kiện sử dụng của từng xe mà ta có các loại đĩa phanh khác nhau d. Má phanh Hầu hết các má phanh có lưng đỡ là một tấm đệm phẳng bằng kim loại. Các má phanh của loại cố định và má phanh phía trong của của loại di động thường được thiết kế để giảm khe hở giữa các mặt tiếp giáp. Khe hở chỉ vừa đủ cho sự chuyển động khi phanh hoặc nhả. Má phanh ở phanh đĩa cơ bản giống má phanh ở phanh tang trống. Thông thường, ở các xe dẫn động bằng bánh trước thì má phanh có trộn bột kim loại để tăng nhiệt độ làm việc. Má phanh được gắn với lưng đế bằng cách tán rivê, dán hoặc kết dính bằng cách đúc. Bề mặt các má phanh phẳng, đầu trước má phanh theo chiều quay rô to hay còn gọi là đầu dẫn hướng sẽ luôn nóng hơn đầu bên kia, vì thế sẽ mòn nhanh hơn. 42 Hình 2.17 . Các loại đĩa phanh 2.2.3. Các cụm của hệ thống dẫn động phanh 2.2.3.1. Xilanh phanh chính Hình 2.18. Sơ đồ cấu tạo xilanh phanh chính 1.Thanh đẩy, 2.Piston số 1, 3.Lò xo hồi vị, 4.Buồng áp suất số1, 5.Piston số 2, 6.Lò xo hồi vị, 7.Buồng áp suất số 2, 8.Cửa bù số 1, 9.Của bù số 2, 10.Bình dầu phanh. Xilanh chính là một cơ cấu chuyển đổi lực tác động của bàn đạp phanh thành áp suất thuỷ lực sau đó áp suất thuỷ lực này tác động lên các càng phanh đĩa hoặc xilanh phanh của kiểu phanh tang trống thực hiện quá trình phanh. Xilanh phanh chính bao gồm một số kiểu cơ bản là: - Xilanh kiểu đơn - Xilanh kiểu kép - Xilanh kiểu bậc Xilanh phanh chính kép có hai piston số 1 và số 2, hoạt động ở cùng một nòng xilanh. Thân xilanh được chế tạo bằng gang hoặc bằng nhôm, piston số 1 hoạt động do tác động trực tiếp từ thanh đẩy, piston số 2 hoạt động bằng áp suất thủy lực do piston số 1 tạo ra. Thông thường áp suất ở phía trước và sau piston số 2 là như nhau. Ở mỗi đầu ra của piston có van hai chiều để đưa dầu phanh tới các xilanh bánh xe, thông qua các ống dẫn dầu bằng kim loại. * Hoạt động 43 Khi đạp bàn đạp phanh, thanh đẩy của bàn đạp sẽ tác dụng trực tiếp vào piston số 1. Do áp suất dầu ở hai buồng áp suất cân bằng nên áp lực dầu ở phía trước piston số 1 sẽ tạo áp lực đẩy piston số 2 cùng chuyển động. Khi cuppen của piston số 1và số 2 bắt đầu đóng các cửa bù thì áp suất phía trước chúng tăng dần và áp suất phía sau chúng giảm dần. Phía trước dầu được nén còn phía sau chúng dầu được điền vào theo cửa nạp. Khi tới một áp suất nhất định thì áp suất dầu sẽ thắng được sức căng của lò xo van hai chiều bố trí ở hai đầu ra của hai van và đi đến các xilanh phanh bánh xe thông qua các đường ống dẫn bằng kim loại để thực hiện quá trình phanh. Khi nhả phanh, do tác dụng của lò xo hồi vị piston sẽ đẩy chúng ngược trở lại, lúc đó áp suất dầu ở phía trước hai piston giảm nhanh, cuppen của hai piston lúc này cụp xuống, dầu từ phía sau hai cuppen sẽ đi tới phía trước của hai piston. Khi hai cuppen của piston bắt đầu mở cửa bù thì dầu từ trên bình chứa đi qua cửa bù điền đầy vào hai khoang phía trước hai piston cấp để cân bằng áp suất giữa các buồng trong xilanh. Lúc này quá trình phanh trở về trạng thái ban đầu. * Trường hợp xảy ra sự cố + Rò rỉ dầu phanh ở phía sau: Trong trường hợp này piston số 1 có một thanh nối ở phía trước, khi áp lực dầu bị mất ở buồng số 1. Thanh nối này sẽ được đẩy vào tác động lên piston số 2. Lúc này piston số 2 sẽ được vận hành bằng cơ khí và thực hiện quá trình phanh hai bánh trước. Hình 2.19. Nguyên lý hoạt động xilanh phanh chính 44 + Rò rỉ dầu phanh ở phía trước: Tương tự như piston số 1, piston số 2 cũng có một thanh nối ở phía trước. Khi buông áp suất số 2 bị mất áp lực piston số 2 sẽ dịch chuyển cho tới khi thanh nối đi tới chạm vào đầu nòng xilanh, lúc này piston số 1 hoạt động bình thường và thực hiện quá trình phanh hai bánh sau. 2.2.3.2. Xilanh bánh xe Xilanh bánh xe được bắt chặt trên mâm phanh, nó có nhiệm vụ tạo ra lực điều khiển để ép guốc phanh vào tang trống. Hầu hết các xilanh bánh xe đều sử dụng nòng phẳng với cuppen làm kín và piston ở hai đầu, mỗi piston tác dụng lực như nhau lên mỗi guốc phanh. Tuỳ theo loại kết cấu phanh mà xilanh bánh xe sử dụng có thể là kiểu xilanh đơn nghĩa là chỉ có một piston và một cuppen được sử dụng ở một đầu còn đầu kia hàn kín hoặc có một số ít xe sử dụng xilanh bánh xe có đường kính bậc tức là hai piston và hai cuppen có đường kính khác nhau được dùng ở hai đầu xilanh, nó sẽ tạo ra lực tác động khác nhau lên guốc phanh. * Cấu tạo Hình 2.21 . Rò dầu phanh ở đường ống phía trước Hình 2.20. Rò dầu phanh ở đường ống phía sau 45 Hình 2.22. Xilanh bánh xe Piston của xilanh bánh xe được chế tạo bằng nhôm đúc hoặc nhựa dẻo, phía trong của piston phẳng và nhẵn bóng.Thân xilanh được chế tạo bằng nhôm đúc, gang hoặc bằng nhựa dẻo. Áp suất thủy lực truyền từ xilanh chính qua đường dầu vào đẩy piston đi ra tác động vào cần đẩy ép guốc phanh vào trống phanh thực hiện quá trình phanh bánh xe. Khi nhả bàn đạp phanh, áp suất ở buồng áp suất mất đi, lò xo kéo piston về vị trí ban đầu. Hầu hết các xilanh bánh xe đều có dạng nòng phẳng với cuppen làm kín và piston ở hai đầu, mỗi piston tác dụng lực như nhau lên mỗi guốc phanh. Cá biệt có loại chỉ một piston và một cuppen ở một đầu xilanh còn đầu còn lại được hàn kín hoặc có xilanh bánh xe được thiết kế đường kính bậc, nòng xilanh với hai piston và hai cuppen có đường kính khác nhau. 2.3. Hệ thống phanh khí Phanh khí được sử dụng trên xe vận tải có tải trọng lớn nguyên lý làm việc của nó là sử dụng năng lượng của không khí nén để tiến hành phanh. Hệ thống phanh khí có ưu điểm là tạo ra lực phanh lớn, điều khiển nhẹ nhàng, có thể dùng không khí nén vào các mục đích khác như bơm hơi bánh xe, truyền động cho bộ phận gạt nước trên kính. Tuy nhiên hệ thống phanh khí tồn tại những nhược điểm như: khi có sự rò rỉ khí nén do các mối ghép không kín thì việc phục hồi khả năng phanh là khá lâu; kém an toàn, thời gian chậm tác động lớn do không khí chịu nén; kết cấu phức tạp thể hiện ở số lượng chi tiết nhiều, kích cỡ lớn. Ngoài ra hệ thống phanh khí do có sử dụng máy nén khí dẫn đến tiêu hao một phần công suất của động cơ để dẫn động máy nén khí. 46 2.3.1. Sơ đồ, cấu tạo và hoạt động của phanh khí nén Hình 2.23. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh khí Kết cấu của hệ thống phanh khí gồm có cơ cấu phanh và bộ phận dẫn động phanh. Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra sức cản chuyển động của ô tô. Còn bộ phận dẫn động phanh thì làm nhiệm vụ truyền năng lượng cho cơ cấu phanh và điều khiển cơ cấu phanh trong qúa trình phanh. Nguyên lý làm việc: Khi phanh người lái đạp bàn đạp phanh. Thông qua cơ cấu dẫn động, tổng van phanh mở ra cho khí nén từ bình chứa khí nén thông qua ống dẫn khí tới chia cho các bầu phanh để tiến hành phanh bánh xe. Khi thôi phanh người lái thả bàn đạp phanh, tổng van phanh đóng các đường ống thông bình chứa với bầu phanh và mở đường thông bầu phanh với khí trời. Lúc này do không khí được xả ra ngoài cùng với lò xo hồi vị guốc phanh làm chấm dứt quá trình phanh. 1.Máy nén khí, 2.Bộ điều áp, 3.Van bảo vệ, 4.Bình khí, 5.Van xả nước 6.Van phanh ta 7.Tổng van phanh, 8. Van theo tải trọng 9.Bầu phanh. 10.Xilanh phanh, 11. Cụm má phanh Hình 2.24. Sơ đồ nguyên lí hệ thống phanh khí 1 2 3 6 1 1 7 1 0 9 5 4 5 4 1 1 8 9 1 1 1 1 1 0 47 2.3.2. CÊu t¹o mét sè côm chi tiÕt chÝnh trong hÖ thèng 2.3.2.1. Máy nén khí Hình 2.25. Sơ đồ cấu tạo máy nén khí Máy nén khí có công dụng là tạo ra khí nén có đủ áp suất cung cấp cho hệ thống phanh khí để thực hiện việc phanh xe. Ngoài ra còn cung cấp cho một số hệ thống khác có sử dụng khí nén như: lau kính, bơm hơi bánh xe, đóng mở cửa xe. Kết cấu của máy nén khí giống như một động cơ gồm có: Nắp máy, thân máy và đường dầu. Trong thân máy có trục khuỷu, xi lanh , piston, thanh truyền. Trên nắp máy bố trí hai van, van nạp và van xả. Trục khuỷu máy nén khí được dẫn động bằng dây đai từ puly quạt gió của hệ thống làm mát. Máy nén khí được làm mát bằng nước của hệ thống làm mát. Hình 2.26. Cơ cấu triệt áp 2.3.2.2. Các cụm của hệ thống dẫn động phanh a. Bộ điều áp Khi áp suất trong hệ thống lớn hơn giá trị cho phép lúc này bộ điều áp sẽ thông đường dẫn cao áp với khí quyển nhằm ngưng tiếp không khí vào hệ thống. Khi áp suất giảm xuống thì bộ điều áp sẽ đóng lối ra với khí quyển đồng thời máy nén khí lại cung cấp khí nén cho hệ thống * Cấu tạo: 48 Khí nén từ máy nén khí qua cửa số 1 vào bộ lọc khí, qua các ống dẫn khí lên van áp suất dư trong xi lanh của hệ thống phanh, mở van này và tiếp tục chuyển động qua của 21 tới bầu khí cho đến khi đạt được áp suất ngưng. Áp suất ngưng lớn hơn lực của lò xo nén (1) do vậy ép màng chuyển động dòng chảy của khí (2) lên, phớt của van điều khiển (5) được nâng khỏi bệ van điều khiển bằng chốt (3), lúc này khí nén chuyển động qua van điều khiển (5) và đẩy lại piston (6), do vậy piston chuyển động xuống mở van cầm chừng (8), không khí được cung cấp bởi máy nén khí vào bầu khí qua van (8) trong khi đó van áp suất dư trong xi lanh (15) vẫn đóng để tránh cho khí nén ra khỏi bầu khí. Nếu áp suất trong hệ thống phanh tụt xuống do kích hoạt hệ thống phanh cho đến khi đạt được áp suất vào, lực của lò xo khí nén (1)tác động vào màng (2)lớn hơn lực tác động của khí nén từ dưới lên. Do vậy màng (2) chuyển động xuống và lò xo (4) ép phớt (5) đóng van điều khiển lại. Khí nén đọng trên piston (6) thoát vào bầu khí qua chốt rỗng (3) và lỗ thoát khí trên đỉnh, piston (6) được đẩy lên bởi lực của lò xo (16) và van cầm chừng đóng lại lúc này máy nén cung cấp khí vào bầu khí trở lại. Áp suất của khí được cung cấp bởi máy nén khí lúc này vẫn ở giữa áp suất ngắt và áp suất vào, khi đạt tới áp suất ngắt van cầm chừng ngay lập tức mở. b. Van bảo vệ bốn dòng Dùng để chia khí nén đi từ máy nén khí đến hai đường khí chính cho bầu tích khí và một đường cho van phanh tay. Van bảo vệ sẽ tự động ngắt một đường khí nào đó khi nó bị hở và đảm bảo hoạt động của các đường còn lại Hình 2.27. Cấu tạo bộ điều áp 1.Lò xo nén, 2.Màng, 3.Trục bộ kẹp phanh, 4.Lò xo nén, 5.Phớt làm kín, 6.Piston 7.Lọc khí, 8.Tấm ngăn thân van(van chạy cầm chừng), 9Ống xả khí, 10.Con đội xu páp, 11.Van côn, 12,13,14. Ống dẫn khí(kênh dẫn khí), 15.Van kiểm tra. 16. Lò xo 49 Khí nén từ máy nén khí đi vào qua của số 1, ngay sau khi áp suất của khí nén đạt được áp suất mở quy định các van I và II mở khí nén chuyển động qua cửa 21 và 22 vào các mạch phanh để thực hiện quá trình phanh. Khi một trong các ống dẫn khí bị hở, áp suất trong thân van giảm xuống, khi đó van của đường dây còn lại và van phanh tay sẽ đóng lại để ngăn ngừa áp suất trong các đường này cũng giảm theo. Giả sử đường phanh I bị hỏng và áp suất giảm xuống lúc này van của đường I đóng lại và khí nén chỉ vào đường còn lại và van phanh tay qua van một chiều số. c.Van khí nén ( tổng van khí) Tổng van khí là một chi tiết rất quan trọng trong hệ thống. Tổng van khí thực hiện việc điều khiển dòng khí nén vào buồng của các bánh xe thông qua các van và lực tác dụng lên bàn đạp của người lái. Với công dụng điều khiển dòng khí nén vào buồng của các bánh xe, các chi tiết của tổng van phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật một cách chính xác như: các lò xo phải đảm bảo độ đàn tính, sức căng để đảm bảo áp suất khí trong hệ thống. Các van phải đảm bảo độ kín khít không bị dò khí gây sụt áp trong hệ thống, gây ảnh hưởng tới quá trình. Dựa vào số buồng khí người ta phân tổng van ra làm: tổng van đơn và tổng van kép. Trong loại tổng van đơn có các loại như: tổng van đơn kiểu màng, tổng van đơn kiểu pittông và tổng van đơn kiểu lò xo tấm. Dưới đây trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của loại tổng van được sủ dụng phổ biến hiện nay . Cấu tạo Hình 2.28. Tổng van phanh 1. Con đội, 2.lò xo giới hạn hành trình , 3. piston đáp ứng phanh, 4,6,15,16. lò xo nén cong, 5,12. điểm dừng, 7,14. phớt làm kín, 8,13. xu pap nạp, 9,11. xu pap xả, 10. piston đẩy. 50 Khi không phanh: phớt (7) và (14 )tiếp xúc với xu pap nạp( 8) và (13), do vậy khí nén không thể vào được các mạch phanh thông qua các cửa 21 và 22. Các cửa 21 và 22 được nối thông với lỗ thông khí 3. Khi rà phanh(ứng dụng phanh từng phần): khi đạp bàn đạp phanh con đội số (1) đẩy piston đáp ứng phanh (3 )xuống bằng lò xo giới hạn hành trình số( 2), cho đến khi xu pap xả(9 )đóng lại. Piston số (10) được đẩy xuống bằng lò xo số (6) sao cho xu pap xả (11) cũng đóng và sau đó xu pap nạp (8) và(13)mở ra. Xu pap nạp vẫn mở cho đến khi khí nén vào theo cửa 11 tạo được một áp lực vừa đủ phía dưới piston số (3) và đẩy được piston lên phía trên và đóng xu pap nạp số (8) lại, nạp và xả của các mạch phanh cũng đóng , lúc này các van ở vào vị trí trung tâm. Cùng với piston số (3), piston số (10)cũng chuyển động lên phía trên và đóng xu páp nạp (13) để áp suất phanh trong các mạch phanh cân bằng. Khi phanh hoàn toàn: trong quá trình phanh bàn đạp phanh được đạp tối đa và ở mực thấp nhất, con đội xu pap được đẩy xuống sâu thắng lực của lò xo có giới hạn di chuyển (2), piston số (3) được đẩy xuống bởi các lò xo nén cong(4)và(6) cho đến khi đạt đến điểm dừng. Trong quá trình chuyển động xuống của hai piston này hai xu pap (9) và (11) đóng trước sau đó hai xu pap (8 )và (13)mở và tiếp tục mở cho đến khi bàn đạp phanh hoàn toàn giảm xuống, trong xuốt quá trình phanh hoàn toàn áp suất phanh trong hai mạch phanh cân bằng với áp suất cung cấp vào. d. Bầu phanh + Cấu tạo của bầu phanh bao gồm + Công dụng của bầu phanh Hình 2.29. Cấu tạo bầu phanh 1. Thanh đẩy, 2.lò xo nén, 3. màng ngăn, 4. piston 51 - Dùng để biến đổi năng lượng của khí nén thành thành cơ năng thực hiện việc phanh xe ở cơ cấu phanh bánh trước. - Khi phanh không khí từ tổng van phanh qua ống dẫn tạo áp lực tác động lên màng ngăn và thắng sức căng lò xo, piston dịch chuyển làm thanh đẩy cùng dịch chuyển tác động lên cơ cấu phanh đẩy hai guốc phanh bung ra do đó sự hãm phanh được tiến hành. - Khi thôi phanh, do không khi nén không được cấp tới bầu phanh nữa nên lò xo sẽ đàn hồi đẩy piston dịch chuyển ép không khí thoát ra ngoài thông qua tổng van phanh cùng với lò xo hồi vị guốc phanh kết thúc quá trình phanh. e.Van xả nước Dùng để xả cưỡng bức nước ra khỏi bình chứa hoặc là dùng để xả khí nén khi cần thiết. Van xả nước có loại sử dung tay và có loại tự động. f. Bình khí Các bình chứa khí nén để dự trữ không khí nén đảm bảo có thể phanh được 8-10 lần phanh trong trường hợp máy nén khí vì lí do nào đó không cung cấp khí nén được cho bình chứa. Ngoài ra bình chứa khí nén còn có tác dụng làm nguội khí nén, giữ lại nước và hơi dầu có trong không khí (dầu bôi trơn từ các te máy nén khí sục lên). Trên bình chứa có lắp van 1 để xả nước và các chất ngưng tụ lại. Ngoài ra còn có các đầu nối để dẫn khí nén từ máy nén tới bình chứa và từ bình chứa tới các bầu phanh hay cung cấp cho các cơ cấu khác trên xe, đây thường là các đầu chờ có khoá hay ở dạng bu lông, van tách không khí. Bình khí nén được làm bằng thép và được lắp ở xà dọc của xe. Để loại trừ hiện tượng tăng áp suất không khí nén trong hệ thống phanh vượt quá áp suất cho phép và có thể phá huỷ gây nguy hiểm cho một số bộ phận nên bên phải có lắp van an toàn, nó tự động mở để xả bớt không khí ra ngoài khi áp suất trong hệ thống lên tới 9-9,5 kG/cm 2. Trên đường ống còn lắp đường ống thông với đồng hồ báo áp suất để kiểm tra theo dõi áp suất không khí trong hệ thống. g.Van theo tải trọng Van theo tải trọng dùng để tự động điều chỉnh áp suất áp suất khí nén đến các cơ cấu phanh của bánh xe sau tùy theo tải trọng tác dụng lên cầu xe 52 Khi tải trọng của xe tăng lên, thân xe được lắp van tải trọng bị hạ thấp xuống. Công tắc khởi động 11 có một đầu được nối với trục xe, được đẩy lên. Để làm được điều này đĩa cam 10 quay ngược chiều kim đồng hồ. Bán kính của đĩa cam tăng lên đẩy con lăn 9 và con đội 6 cao lên. Nếu con đội ở vị trí cao hơn thì áp suất đầu vào tại cửa 4 cân bằng áp suất đầu ra tác động vào xi lanh bánh xe, trong trường hợp xe không tải con đội chuyển động tới vị trí thấp hơn. Trong quá trình phanh, khí nén chuyển động từ tổng van phanh vào buồng I qua cửa 4. Bằng cách mở đế van nạp 14 khí nén chuyển động vào buồng II và đẩy màng chuyển dòng chảy 18 cùng piston điều khiển 3 xuống. Do vậy đế van nạp 5 nâng khỏi tấm chắn van 4 để khí nén có thể chuyển động từ buồng I vào buồng III. Ngay sau khi áp suất ở buồng II đạt tới độ cân bằng với lực của lò xo nén 12, màng 13 cùng với piston 1 chuyển động lên cho đến khi van dẫn hướng ở vào vị trí trung tâm, các van ở vị trí sao cho các không buồng nào được nối với lỗ thông hơi số Hình 2.30. Cấu tạo van theo tải trọng 1. Lỗ piston, 2,4,8. tấm chắn thân van, 3. piston điều khiển, 5,14,20. bệ van nạp, 6. con đội, 7. piston tự động, 9.con lăn, 10. đĩa cam, 11. công tắc khởi động, 12.lò xo nén, 13. màng. 15. má phanh, 16,19. bệ van xả, 17. piston kiểu quạt, 18. màng. 53 2.4.Cơ cấu phanh tay Phanh tay được sử dụng khi xe đỗ, chúng khóa một cách cơ khí các bánh sau để đảm bảo cho xe đứng yên khi đỗ trên mặt đường dốc hoặc những nơi có độ ma sát giữa lốp xe và mặt đường kém. * Cấu tạo * Các loại cần phanh tay * Các dạng thân phanh tay Hình 2.32: Các loại cần phanh tay  1. Cần tay phanh 2. Cáp tay phanh 3. Cơ cấu phanh Hình 2.31. Hệ thống phanh tay 2 3 1 1 2 3 4 Hình 2.33. Các loại thân phanh 54 - Loại thân phanh trống: loại này dùng thân trống phanh để giữ lốp, được sử dụng rộng dãi ở các xe có phanh trống. - Loại phanh đĩa: loại này dùng thân phanh đĩa để giữ lốp, được sử dụng rộng dãi ở các xe trở khách nhỏ gon có trang bị phanh đĩa. - Loại phanh đỗ tách dời: loại này có một phanh đỗ kiểu trống gắn vào giữa đĩa phanh. - Kiểu phanh trung tâm: loại này kết hợp phanh đỗ kiểu trống ở giữa hộp số dọc và trục các đăng và được sử dụng chủ yếu trên xe bus và xe tải. 2.5. Tổng quát về các hệ thống phanh điều khiển điện tử 2.5.1. Cường hóa lực phanh Để giảm nhẹ lực tác động của người lái trong quá trình sử dung phanh, đồng thời tăng hiệu quả sử dụng phanh trong trường hợp phanh gấp ở hệ thống phanh trang bị thêm bộ trợ lực phanh.Trợ lực phanh có hai dạng cơ bản là trợ lực bằng chân không và trợ lực bằng thuỷ lực (trợ lực dầu). Bộ trợ lực chân không: hoạt động dựa vào độ chênh lệch chân không của động cơ và của áp suất khí quyển để tạo ra một lực mạnh tỉ lệ thuận với lực ấn của bàn đạp phanh. Nguồn chân không có thể lấy ở đường nạp động cơ hoặc dùng bơm chân không riêng làm việc nhờ động cơ. Bộ trợ lực thuỷ lực dùng một bơm có môtơ để tạo ra một áp suất thuỷ lực đủ lớn để giảm lực đạp phanh cần thiết. 2.5.1.1. Bộ trợ lực chân không . Hình 2.34. Sơ đồ cấu tạo bộ trợ lực chân không * Hoạt động Hầu hết bộ trợ lực chân không có ba trạng thái hoạt động là: nhả phanh, đạp phanh và duy trì phanh. Những trạng thái này được xác định bởi độ lớn của áp suất trên thanh đẩy. + Khi không phanh: 55 Khi không đạp phanh, cửa chân không mở và cửa không khí đóng. Áp suất giữa hai buông A và B cân bằng nhau, lò xo hồi vị đẩy piston về bên phải, không có áp suất trên thanh đẩy. + Đạp phanh: Khi phanh, cần đẩy dịch sang trái làm cửa chân không đóng, cửa khí quyển mở. Buồng A thông với buồng khí nạp động cơ, buồng B có áp suất bằng áp suất khí quyển. Buồng A thông với buồng khí nạp động cơ, buồng B có áp suất bằng áp suất khí quyển. + Giữ phanh. Hình 2.35. Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái không phanh) Hình 2.36. Hoạt động của bộ trợ lực chân không (trạng thái đạp phanh) 56 Ở trạng thái giữ phanh, cả hai cửa đều đóng, do đó áp suất ở phía phải của màng không đổi, áp suất trong hệ thống được duy trì. Khi nhả phanh lò xo hồi vị đẩy piston và màng ngăn về vị trí ban đầu. Trong trường hợp bộ trợ lực bị hỏng, lúc này cần đẩy sẽ làm việc như một trục liền. Do đó khi phanh người lái cần phải tác động một lực lớn hơn để thắng lực đẩy của lò xo và lực ma sát của cơ cấu. 2.5.1.2. Bộ trợ lực thuỷ lực Bộ trợ lực thuỷ lực gồm có xilanh chính, bộ chấp hành phanh, bình chứa, bơm, môtơ bơm và bộ tích năng. + Xilanh phanh chính và bộ trợ lực phanh - Phần của bộ trợ lực phanh gồm có một cần điều khiển, piston lực và buồng của bộ trợ lực - Phần của xi lanh chính gồm piston của xilanh chính, lò xo phản hồi và van trung tâm - Phần của bộ điều chỉnh gồm có piston của bộ điều chỉnh, lò xo phản hồi, van trượt kiểu piston, cần phản lực và đĩa phản lực bằng cao su. Hình 2.38. Xilanh chính và bộ trợ lực phanh Lò xo phản hồi Hình 2.37. Hoạt động của bộ trợ lực chân không (trạng thái giữ phanh) 3 2 1 Cần đẩy Piston xilanh chính Van trung tâm Piston tăng lực Piston bộ điều chỉnh Đĩa phản lực Cần phản lực 57 1. Phần bộ trợ lực phanh, 2. Phần của xi lanh chính, 3. Phần của bộ điều chỉnh 2.5.1.3. Phanh dầu điều khiển bằng khí nén Phanh dầu điều khiển bằng khí nén là hệ thống phanh có xy lanh điều khiển phanh ở bánh xe là xy lanh thủy lực, phần điều khiển và tạo áp lực dầu phanh thực hiện phanh bánh xe bằng khí nén. Loại hệ thống phanh này có mặt trên rất nhiều loại ô tô tải và đặc biệt là ô tô buýt có tải trọng toàn bộ trên 7,5 tấn trở lên. a. Đặc tính tổng quát - Hệ thống phanh trợ lực khí nén- Thuỷ lực áp dụng nguyên lý của phanh thuỷ lực để ấn càng phanh vào tăng trống hãm xe. Tuy nhiên áp suất thuỷ lực cung cấp cho các xi lanh con không suất phát từ xi lanh con. Hệ thống này có hai mạch dầu. - Mạch dầu thứ nhất từ xi lanh con làm mở tổng van cho khí nén chui vào xi lanh trợ lực đẩy vào piston không khí di chuyển. - Mạch dầu thứ hai , piston không khí đẩy piston thuỷ lực bơm dầu xuống các xi lanh con. b. Kết cấu + Xi lanh con kết cấu giống hệ thống phanh thuỷ lực,các cụng dụng mở van khí nén nơi tổng van khí điều khiển. + Xi lanh khí nén thuỷ lực các 3 bộ phận: - Một piston không khí đường kính lớn. - Một piston thuỷ lực nhỏ các cung đẩy với piston không khí. - Một tổng van điều khiển hoạt động nhờ áp suất thuỷ lực từ xi lanh con. Hình 2.39 . Bộ trợ lực khí nén thủy lực Gồm: - Xi lanh con; 2, P1. piston và màng điều khiển: 3. Xi lanh thủy lực; 4. ống thoát; 5. ống dẫn khí nén; P2. Piston lực; P3 piston thủy lực; S1, S2. Van khí nén; R1, R2, R3, R4. lò xo 58 c. Nguyên lý hoạt động + Trường hợp bình chứa khí nén đầy. - Ấn bàn đạp phanh, xy lanh cái dồn dầu xuống tổng van điều khiển. Tại đây áp suất thuỷ lực đẩy piston p1và màng 2 qua phải. Màng 2 ép lên van S1 làm mở van khí nén S2. Khí nén từ bình chứa chui qua van theo ống dẫn 5 vào mặt sau của piston không khí. P2 có đường kính lớn để nhận một lực rất mạnh đẩy piston P3 bơm dầu qua van liên hợp xuống các xi lanh con. - Khi thôi phanh, bàn đạp xi lanh cái được buông ra, áp suất thuỷ lực mất, piston P1 trở lại, lò xo R1 đẩy màng 2 tách khỏi xupáp S1. Lò xo R4 ấn van khí nén S2 đóng chặn buồng khí nén từ bình chứa. Lúc này lò xo R3 đẩy piston không khí P2 lui, số khí nén phía sau P2 theo ống dẫn 5 vào van điều khiển chui qua các lỗ nơi màng 2 thoát ra ngoài theo lỗ 4. Đồng thời R2 ấn P3 lui, dầu phanh từ các xi lanh con chui qua lỗ giữa của cúp pen và piston P3 rồi trở về xi lanh cái. + Trường hợp bình chứa hết khí nén. - Hệ thống phanh vẫn hoạt động được để phanh xe tuy nhiên người lái dận chân rất mạnh lên bàn đạp phanh,áp suất thuỷ lực từ xi lanh dồn dầu phanh chui qua lỗ giữa cúppen và piston P3 qua van liên hợp xuống các xi lanh con. d. Ưu nhược điểm của nó như sau - Ưu điểm + Lực bàn đạp nhỏ do không trực tiếp tạo áp suất dầu, + Hành trình bàn đạp nhỏ, nhưng áp suất dầu khi làm việc lớn nhất có thể đạt đến 18¸24 MPa, + Kết cấu gọn, + Độ tin cậy cao với hai dòng điều khiển riêng biệt, + Có khả năng dễ dàng đồng hóa kết cấu với các hệ thống phanh khí nén, + Phanh êm dịu, ít bị giật phanh đột ngột. - Nhược điểm + Kết cấu phức tạp, giá thành cao, + Chiếm không gian lớn, + Bảo dưỡng, sửa chữa và chẩn đoán phức tạp. 2.5.2.Hệ thống chống bó cứng bánh xe(ABS) 2.5.2.1. Cơ sở lý thuyết về ABS a. Mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số bám đường Khi người lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men ma sát còn gọi là mô men phanh Mp nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó ở bánh xe 59 xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngược chiều với chiều chuyển động của ôtô. Phản lực tiếp tuyến này được gọi là lực phanh Pp nó được xác định theo biểu thức: Zb Pp Mjb Gb Mf Mp v Pξ r b Hình 2.40. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh Trong đó: PM : Mô men phanh tác dụng lên bánh xe pp : Lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với đường. br : Bán kính làm việc của bánh xe Lực phanh lớn nhất Ppmax bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường: Ppmax = P = Zb. = Gb. Trong đó: Ppmax: lực phanh lớn nhất có thể sinh ra từ khả năng bám của xe với mặt đường. P: Lực bám giữa bánh xe với mặt đường. Zb: Phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe. Gb : Trọng lượng tác dụng lên bánh xe.  : Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường. Thực tế hệ số bám  của bánh xe so với mặt đường ngoài việc phụ thuộc vào điều kiện đường xá và tình trạng mặt đường nó còn phụ thuộc khá nhiều vào độ trượt tương đối giữa bánh xe với mặt đường trong quá trình phanh được thể hiên như đồ thị dưới đây. b p p r M P  60 0 0,2 0,4 0,6 0,8 20 40 60 80 100 λ,% φx φy φxmax φx φy λ0 Hình 2.41. Sự thay đổi hệ số bám dọc x và hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối  khi phanh + Độ trượt tương đối  được xác định theo biểu thức Trong đó: v: là vận tốc ô tô b: vận tốc góc của bánh xe đang phanh Hệ số bám dọc được hiểu là tỷ số của lực phanh tiếp tuyến Pp trên tải trọng Gb tác dụng lên bánh xe: x b P G P  Như vậy thì hệ số bám bằng không khi lực phanh tiếp tuyến bằng không nghĩa là lúc đó chưa phanh. Từ đồ thị trên có thể rút ra một số nhận xét: Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại Max ở giá trị độ trượt đạt tối ưu 0 .Thực nghiệm chứng tỏ rằng ứng với các loại đường khác nhau thì giá trị 0 thường nằm chung trong giới hạn từ (10-30%), ở giá trị tối ưu 0 này, không những đảm bảo hệ số bám dọc x có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang y cũng có giá trị khá cao. Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe quanh giá trị 0 ( 0 nằm trong giới hạn từ (8 – 35%). Thì sẽ đạt được lực phanh cực đại, nghĩa là hiệu quả phanh và tính ổn định của ôtô khi phanh là tốt nhất, đồng thời tính dẫn hướng của ôtô khi phanh cũng đạt giá trị khá cao. Để giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe quanh giá trị 0 thì hệ thống phanh cũ không đảm nhận được vai trò này mà phải thiết kế bổ xung thêm vào hệ thống phanh một cơ cấu mới là cơ cấu chống bó cứng bánh xe khi phanh. v rv bb.   61 Nhiệm vụ cơ bản của cơ cấu chống bó cứng bánh xe khi phanh là giữ cho các bánh xe trong quá trình phanh ở độ trượt thay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị 0 .Như vậy sẽ bảo đảm hiệu quả phanh, tính ổn định của ôtô khi phanh và tính dẫn hướng của ôtô khi phanh là tốt nhất. b. Sự trượt của bánh xe trên mặt đường Sự khác nhau về tỷ lệ giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh xe được gọi là “hệ số trượt”. Khi sự chênh lệch giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh xe trở nên quá lớn, sự quay trượt sẽ xảy ra giữa các lốp và mặt đường. Điều này cũng tạo nên ma sát và cuối cùng có thể tác động như một lực phanh và làm chậm tốc độ của xe. Mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt có thể hiểu rõ hơn qua đồ thị ở trên. Lực phanh không tỷ lệ với hệ số trượt, và đạt được cực đại khi hệ số trượt nằm trong khoảng 10-30%. Vượt quá 30%, lực phanh sẽ giảm dần. Do đó, để duy trì mức tối đa của lực phanh, cần phải duy trì hệ số trượt trong giới hạn 10-30% ở mọi thời điểm. Ngoài ra, cũng cần phải giữ lực quay vòng ở mức cao để duy trì sự ổn định về hướng. Để thực hiện điều này, người ta thiết kế hệ thống ABS để tăng hiệu suất phanh tối đa bằng cách sử dụng hệ số trượt là 10-30% bất kể các điều kiện của mặt đường, đồng thời giữ lực quay vòng càng cao càng tốt để duy trì sự ổn định về hướng. Hình 2.42. Biểu đồ lực phanh và hệ số trượt Trên các mặt đường trơn có hệ số ma sát thấp như đường có nhựa ướt, nước mưa vì quãng đường phanh tăng lên so với các mặt đường có trị số ma sát cao, nên ngay cả khi có ABS tác động, vẫn phải giảm tốc độ khi chạy trên các mặt đường đó. Trên các đường thô nhám, hoặc trên sỏi tác động của ABS có thể dẫn đến quãng đường hãm dài hơn các xe không lắp ABS. Ngoài ra, tiếng động và độ rung phát sinh khi tác động ABS báo cho người lái biết rằng ABS đang hoạt động. 62 2.5.2.2. Công dụng, yêu cầu và phương án bố trí của hệ thống phanh ABS a. công dụng Hệ thống ABS (viết tắt của Anti-lock Brake System) dùng một máy tính để xác định tình trạng quay của 4 bánh xe trong khi phanh qua các cảm biến lắp ở bánh xe và có thể tự động điều khiển đạp và nhả phanh. Hình 2.43. Bố trí chủa hệ thống ABS cụm bánh xe b. Yêu cầu của cơ cấu ABS Một cơ cấu ABS hoạt động tối ưu, đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng phanh của ô tô phải thỏa mãn đồng thời các yêu cầu sau: - Cơ cấu phải đáp ứng được các yêu cầu về an toàn liên quan đến động lực học phanh và chuyển động của ô tô. - Cơ cấu phải làm việc ổn định và có khả năng thích ứng cao, điều khiển tốt trong suốt dải tốc độ của xe và ở bất kỳ loại đường nào (thay đổi từ đường bê tông khô có sự bám tốt đến đường đóng băng có sự bám kém ). - Cơ cấu phải khai thác một các tối ưu khả năng phanh của các bánh xe trên đường, do đó giữ tính ổn định điều khiển và giảm quãng đường phanh. Điều này không phụ thuộc vào việc phanh đột ngột hay phanh từ từ của người lái xe. - Khi phanh xe trên đường có các hệ số bám khác nhau ( ví dụ hai bánh xe bên phải chạy trên đường tuyết và hai bánh bên trái chạy trên đường nhựa khô ) thì mô men xoay xe quanh trục đứng đi qua trọng tâm của xe là luôn luôn xảy ra không thể tránh khỏi, nhưng với sự hỗ trợ của cơ cấu ABS, sẽ làm cho nó tăng rất chậm để người lái xe có đủ thời gian bù trừ mô men này bằng cách điều chỉnh cơ cấu lái một cách dễ dàng. - Cơ cấu phải duy trì độ ổn định và khả năng lái khi phanh trong lúc đang quay vòng. 63 - Cơ cấu phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đoán và an toàn. Một mạch kiểm soát phải liên tục kiểm tra sự hoạt động của cơ cấu một cách đầy đủ. Nếu phát hiện một lỗi nào đó có thể làm hư hỏng việc ứng xử của ABS thì cơ cấu sẽ thông báo cho lái xe biết và khi đó cơ cấu phanh sẽ làm việc như một cơ cấu phanh bình thường. c. Các phương án bố trí cơ cấu điều khiển của ABS. Từ những kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng đối với ABS thì hiệu quả phanh và ổn định khi phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn sơ đồ phân phối các mạch điều khiển và mức độ độc lập hay phụ thuộc của việc điều khiển lực phanh tại các bánh xe. Sự thoả mãn đồng thời hai chỉ tiêu hiệu quả phanh và tính ổn định phanh của xe là khá phức tạp, tuỳ theo phạm vi và điều kiện sử dụng mà chọn các phương án điều khiển khác nhau. Dưới đây trình bầy 6 phương án bố trí cơ cấu điều khiển của ABS tại các bánh xe và những phân tích theo quan điểm hiệu quả và ổn định khi phanh. phương án 1: ABS có bốn kênh với các bánh xe được điều khiển độc lập. ABS có 4 cảm biến bố trí ở 4 bánh xe và 4 van điều khiển độc lập, sử dụng cho cơ cấu phanh bố trí dạng mạch thường (một mạch dẫn động cho hai bánh xe cầu trước, một mạch dẫn động cho hai bánh xe cầu sau). Với phương án này các bánh xe đều được tự động hiệu chỉnh lực phanh sao cho luôn nằm trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh là lớn nhất. Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì mô men xoay xe sẽ rất lớn và khó có thể duy trì ổn định hướng bằng cách hiệu chỉnh vô lăng. Ổn định khi quay vòng cũng giảm nhiều. Vì vậy với phương án này cần phải bố trí thêm cảm biến gia tốc ngang để kịp thời hiệu chỉnh lực phanh ở các bánh xe để tăng cường tính ổn định chuyển động và ổn định quay vòng khi phanh. Phương án 2: ABS có bốn kênh điều khiển và mạch phanh bố trí chéo. Sử dụng cho cơ cấu phanh có dạng bố trí mạch chéo ( buồng của xy lanh chính phân bố cho một bánh tr- ước và một bánh sau chéo nhau). ABS có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van điều khiển. Trong trường hợp này hai bánh trước được điều khiển độc lập, hai bánh sau được điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp, tức là bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau. Phương án này sẽ loại bỏ được mô men quay vòng trên cầu sau, tính ổn định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt. 64 Hình 2.44. Các phương án bố trí cơ cấu phanh ABS Phương án 3: ABS có ba kênh điều khiển. Trong trường hợp này hai bánh xe sau được điều khiển theo ngưỡng trượt thấp, còn ở cầu trước chủ động có thể có hai phương án sau. Đối với những xe có chiều dài cơ sở lớn và mô men quán tính đối với trục đứng đi qua trọng tâm xe cao tức là có khả năng cản trở độ lệch hướng khi phanh, thì chỉ cần sử dụng một van điều khiển chung cho cả cầu trước và một cảm biến tốc độ đặt tại vi sai. Lực phanh trên hai bánh xe cầu trước sẽ bằng nhau và được điều chỉnh theo ngưỡng trượt thấp. Cơ cấu như vậy cho tính ổn định phanh rất cao nhưng hiệu quả phanh lại thấp. - Đối với những xe có chiều dài cơ sở nhỏ và mô men quán tính thấp thì để tăng hiệu quả phanh mà vẫn đảm bảo tính ổn định, người ta để cho hai bánh trước được điều khiển độc lập. Tuy nhiên phải sử dụng bộ phận làm chậm sự ra tăng của mô men xoay xe. Cơ cấu đó sử dụng bốn cảm biến tốc độ đặt tại bốn bánh xe. Phương án 4: Tương tự như phương án 3, tuy nhiên cầu trước chủ động được điều khiển theo phương thức chọn cao, tức là áp suất phanh được điều chỉnh theo ngưỡng của bánh xe bám tốt hơn. Điều này tuy làm tăng hiệu quả phanh nhưng tính ổn định lại kém hơn do mô men xoay xe khá lớn, theo phương án này thì khi phanh trên các loại đường mà hai bên bánh xe có hệ số bám chênh lệch nhau lớn thì xe rất dễ bị quay đầu vì lý do bên bánh có hệ số bám thấp bị bó cứng trước trong khi bánh xe bên kia vẫn còn chuyển động để tận dụng tối đa lực bám . Phương án 5: Trên mỗi cầu chỉ có một cảm biến đặt tại hai bánh xe chéo nhau để điều khiển áp suất phanh chung cho cả cầu. Cầu trước được điều khiển theo ngưỡng trượt cao, còn cầu sau được điều khiển theo ngưỡng trượt thấp. Phương án 6: Sử dụng cho loại mạch chéo. Với hai cảm biến tốc độ đặt tại cầu sau, áp suất phanh trên các bánh xe chéo nhau sẽ bằng nhau. Ngoài ra các bánh xe cầu sau được điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp. Cơ cấu này tạo độ ổn định cao nhưng hiệu quả phanh thấp. 65 2.5.2.3.Các bộ phận của hệ thống phanh ABS Hình 2.45. Sơ đồ hệ thống ABS + Hệ thống phanh ABS có các bộ phận chính sau đây - ECU điều khiển trượt: Bộ phận này xác định mức trượt giữa bánh xe và mặt đường dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến, và điều khiển bộ chấp hành của phanh. Gần đây, một số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắp trong bộ chấp hành của phanh. - Bộ chấp hành của phanh: Bộ chấp hành của phanh điều khiển áp suất thuỷ lực của các xilanh ở bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điều khiển trượt. - .Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt. + Ngoài ra, trên táp lô điều khiển còn có: - Đèn báo táp-lô: Đèn báo của ABS, khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở ABS hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái. Đèn báo hệ thống phanh, khi đèn này sáng lên đồng thời với đèn báo của ABS, nó báo cho người lái biết rằng có trục trặc ở hệ thống ABS và EBD. - Công tắc đèn phanh: Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp xuống và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt. ABS sử dụng tín hiệu của công tắc đèn phanh. Tuy nhiên dù không có tín hiệu công tắc đèn phanh vì công tắc đèn phanh bị hỏng, việc điều khiển ABS vẫn được thực hiện khi các lốp bị bó cứng. Trong trường hợp này, việc điều khiển bắt đầu khi hệ số trượt đã trở nên cao hơn (các bánh xe có xu hướng khoá cứng) so với khi công tắc đèn phanh hoạt động bình thường. - Cảm biến giảm tốc: chỉ có ở một số loại xe. Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức giảm tốc của xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt. Bộ ECU đánh giá chính xác các điều kiện của mặt đường bằng các tín hiệu này và sẽ thực hiện các biện pháp điều khiển thích hợp. 66 Hình 2.46. Sơ đồ điều khiển Dựa vào tín hiệu của các cảm biến tốc độ, ECU điều khiển trượt cảm nhận tốc độ quay của các bánh xe cũng như tốc độ của xe. Trong khi phanh, mặc dù tốc độ quay của các bánh xe giảm xuống, mức giảm tốc sẽ thay đổi tuỳ theo cả tốc độ của xe trong khi phanh và các tình trạng của mặt đường, như mặt đường nhựa khô, ướt hoặc có nước . Nói khác đi, ECU đánh giá mức trượt giữa các bánh xe và mặt đường từ sự thay đổi tốc độ quay của bánh xe trong khi phanh và điều khiển các van điện từ của bộ chấp hành của phanh theo 3 chế độ: giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp suất để điều khiển tối ưu tốc độ của các bánh xe. ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ của bánh xe từ 4 cảm biến tốc độ, và ước tính tốc độ của xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe. Khi đạp bàn đạp phanh, áp suất thuỷ lực trong mỗi xilanh ở bánh xe bắt đầu tăng lên, và tốc độ của bánh xe bắt đầu giảm xuống. Nếu bất kỳ bánh xe nào dường như sắp bị bó cứng, ECU sẽ giảm áp suất thuỷ lực trong xilanh của bánh xe đó. Nếu ECU điều khiển trượt phát hiện một sự cố trong hệ tín hiệu hoặc trong rơle, dòng điện chạy đến bộ chấp hành từ ECU sẽ bị ngắt. Do đó, hệ thống phanh vẫn hoạt động mặc dù ABS không hoạt động, nhờ vậy đảm bảo được các chức năng phanh bình thường. Bộ chấp hành của phanh gồm có van điện từ giữ áp suất, van điện từ giảm áp suất, bơm, môtơ và bình chứa. Khi bộ chấp hành nhận được tín hiệu từ ECU điều khiển trượt, van điện từ đóng hoặc ngắt và áp suất thuỷ lực của xilanh ở bánh xe tăng lên, giảm xuống hoặc được giữ để tối ưu hoá mức trượt cho mỗi bánh xe. Ngoài ra, mạch thuỷ lực còn thay đổi để đáp ứng yêu cầu của mỗi loại điều khiển. 67 Hình 2.47. Bộ chấp hành thuỷ lực Mạch thuỷ lực trong ABS của các xe FF được chia thành hệ thống của bánh trước bên phải và bánh sau bên trái và hệ thống của bánh trước bên trái và bánh sau bên phải như ở sơ đồ dưới đây. Sau đây chúng tôi chỉ xin đưa ra hoạt động của một hệ thống trong các hệ thống này, vì các hệ thống khác cũng hoạt động như vậy... Trong khi phanh bình thường, tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt không được đưa vào. Vì vậy các van điện từ giữ và giảm ngắt, cửa (a) ở bên van điện từ giữ áp suất mở, còn cửa (b) ở phía van điện từ giảm áp suất đóng. Khi đạp bàn đạp phanh, dầu từ xilanh chính c