Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những cụm cơ cấu quan trọng nhất, giữ vai trò kiểm soát tốc độ và đảm bảo an toàn trong mọi điều kiện vận hành. Từ cơ cấu phanh đĩa, phanh tang trống đến các hệ thống tiên tiến như ABS, EBD hay ESC, tất cả đều hoạt động đồng bộ để mang lại hiệu quả phanh tối ưu. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ cấu tạo cơ bản, nguyên lý làm việc và sự khác biệt giữa các loại hệ thống phanh trên ô tô hiện đại.
1. Tổng quan hệ thống phanh trên ô tô
- Hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất trên một chiếc xe.
- Nó cho phép người lái xe giảm tốc hoặc dừng xe khi cần thiết.
- Trong những tình huống lý tưởng, người lái sẽ có đủ thời gian để dự đoán nhu cầu giảm tốc trước khi xảy ra sự cố, cho phép xe giảm tốc từ từ.
Tuy nhiên, nhiều tình huống yêu cầu việc sử dụng nhanh chóng một hệ thống phanh rất hiệu quả để tránh tai nạn (hình 1). Chúng ta sẽ tìm hiểu cấu tạo và cách vận hành của các hệ thống phanh cơ bản.
Có hai hệ thống phanh trên tất cả các phương tiện gồm phanh chính và phanh đỗ.
- Phanh chính được sử dụng để làm chậm hoặc dừng phương tiện khi đang chuyển động và được điều khiển bởi một bàn đạp chân (hình 2). Phanh chính có thể là phanh tang trống hoặc phanh đĩa. Một số xe có phanh đĩa ở bánh trước và phanh tang trống ở bánh sau, một số khác có phanh đĩa ở cả bốn bánh.
- Phanh đỗ được sử dụng để giữ phương tiện đứng yên khi nó đang ở trạng thái tĩnh. Phanh đỗ thường được điều khiển bằng tay (hình 3), nhưng một số phương tiện sử dụng bàn đạp kích hoạt bằng chân.
2. Phân loại
Bây giờ chúng ta sẽ khám phá các loại phanh khác nhau được sử dụng trên các loại xe khác nhau. Mỗi ứng dụng xe liên quan đến một loại hệ thống phanh cụ thể.
Ví dụ, xe ô tô con và các xe chở khách thông thường sử dụng phanh thủy lực, loại này khá đơn giản và đáng tin cậy. Tuy nhiên, hãy xem xét xe kéo móc. Bởi vì chúng phải có khả năng được kết nối với nhiều toa xe kéo khác nhau, việc kết nối một hệ thống phanh thủy lực trở nên khó khăn một phần do sự rò rỉ của dầu thủy lực cũng như không khí xâm nhập vào đường ống. Do đó, việc sử dụng hệ thống phanh hoạt động bằng khí nén cho cả xe tải hạng nặng và xe kéo là phù hợp. Bằng cách đó, khi kết nối và ngắt kết nối đường ống khí phanh, chỉ có không khí sẽ bị rò rỉ, sẽ an toàn và tiết kiệm chi phí. Chúng ta sẽ tìm về hệ thống phanh thủy lực thường sử dụng cho ô tô con.
3. Cấu tạo của hệ thống phanh trên ô tô
Phanh ma sát hoạt động nhờ tác dụngh của áp lực dầu thủy lực lên 2 bộ cơ cấu phanh trước và phanh sau đặt ở tại mỗi bánh xe, có thể là phanh đĩa hoặc là phanh trống.
- Phanh trống có một trống gắn liền với trục bánh xe và quay cùng với lốp, việc phanh xảy ra nhờ vào guốc phanh cố định mở rộng ép chặt vào trống phanh bên trong, tạo ra ma sát và làm giảm tốc độ xe.
- Phanh đĩa có một rotor phanh đĩa gắn liền với trục bánh xe và quay cùng với lốp xe. Việc phanh xảy ra thông qua các má phanh cố định kẹp chặt bên ngoài đĩa phanh, tạo ra ma sát để làm giảm tốc độ xe.
Trên các phương tiện nhẹ, cả hai hệ thống này đều hoạt động bằng thủy lực, nghĩa là chúng sử dụng dầu thủy lực để truyền lực từ bàn đạp chân phanh khi người lái đạp phanh. Bàn đạp phanh tỳ ép vào ty của xy lanh phanh chính đẩy dầu đến các xi lanh phanh ở bánh xe bằng ác đường ống dẫn dầu phanh.
- Phanh đĩa yêu cầu lực phanh lớn hơn để hoạt động so với phanh trống và thường bao gồm một bộ trợ lực phanh để hỗ trợ người lái bằng cách tăng lực tác động lên xi lanh chính khi phanh được kích hoạt (hình 6).
- Các hệ thống phanh trang bị trên xe ô tô hiện đại thường được trang bị hệ thống phanh chống bó cứng (ABS) theo dõi tốc độ của từng bánh xe và ngăn chặn hiện tượng bó cứng bánh xe khi phanh hoạt động trong điều kiện đạp phanh mạnh, gấp hoặc đường trơn trượt. Điều này cho phép người lái duy trì ổn định lái của chiếc xe. ABS cũng thường giúp giảm quãng đường phanh.
4. Nguyên lý hoạt động
- Khi ta đạp lên bàn đạp phanh, bàn đạp sẽ ép ty xi lanh phanh chính, dầu phanh từ bình chứa sẽ hút vào xi lanh phanh chính, dầu phanh bị piston phanh nén ép, lúc này dầu phanh có áp suất cao khoảng 90 bar và di chuyển trong các ống dầu phanh đến các xi lanh phanh bánh xe thực hiện ép piston phanh vào cụm cơ cấu phanh (má phanh – đĩa phanh hoặc guốc phanh – trống phanh) để giảm tốc độ xe.
- Vận hành của bàn đạp dựa vào nguyên lý đòn bẩy, và biến đổi một lực nhỏ của bàn đạp thành một lực lớn tác động vào xi lanh chính.
- Theo định luật Pascal, lực ép của dầu phanh phát sinh trong xi lanh chính được truyền qua đường ống dẫn dầu phanh đến các xi lanh phanh 4 bánh xe. Nó tác động lên các má phanh để tạo ra lực phanh.
- Theo định luật Pascal, áp suất bên ngoài tác động lên dầu chứa trong không gian kín được truyền đi đồng đều về mọi phía. áp dụng nguyên lý này vào mạch dầu thuỷ lực trong hệ thống phanh áp suất tạo ra trong xi lanh chính được truyền đều đến tất cả các xi lanh phanh.
- Lực phanh thay đổi tuỳ thuộc vào đường kính của các xi lanh phanh. Nên một kiểu xe cần có lực phanh lớn hơn ở các bánh trước, thì người thiết kế sẽ qui định các xi lanh phanh trước lớn hơn.
Khi hoạt động:
- Khi đạp bàn đạp phanh, lực đạp được truyền qua cần đẩy vào xi lanh phanh chính để đẩy piston trong xi lanh phanh chính.
- Lực của áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh phanh chính được truyền qua các đường ống dầu phanh đến từng xi lanh phanh bánh xe.
Khi không tác động vào bàn đạp chân phanh:
- Các cúp pen của piston sơ cấp và piston thứ cấp được đặt giữa cửa vào và cửa bù tạo ra một đường đi của dầu giữa xi lanh phanh chính và bình chứa. Piston thứ cấp được lò xo hồi đẩy sang bên phải và được giới hạn bởi chốt chặn hoặc vít chặn giới hạn.
Khi đạp bàn đạp chân phanh: (hình 7)
Piston sơ cấp dịch chuyển sang bên trái và cúp pen của piston sơ cấp bịt kín cửa bù để chặn đường đi giữa xi lanh phanh chính này và bình chứa. Khi piston sơ cấp bị đẩy dịch chuyển thêm, nó làm tăng áp suất dầu thuỷ lực bên trong xi lanh chính. Dầu phanh áp suất cao được dẫn đến các xi lanh phanh bánh xe phía sau để phanh bánh xe sau. Đồng thời, áp suất dầu phanh do piston sơ cấp tạo ra cũng đẩy piston thứ cấp dịch chuyển về bên trái, piston thứ cấp cũng hoạt động giống hệt như piston sơ cấp tạo ra áp suất dầu tăng lên và đẩy dầu cao áp theo đường ống dẫn dầu phanh đến các xi lanh phanh bánh xe phía trước để phanh bánh xe trước.
Khi nhả bàn đạp chân phanh: (hình 8)
Các piston bị đẩy trở về vị trí ban đầu của chúng do áp suất thuỷ lực và lực của các lò xo hồi trên cụm cơ cấu phanh. Tuy nhiên do dầu phanh từ các xi lanh phanh không chảy về ngay, áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh chính sẽ giảm xuống. Do đó, dầu phanh ở bên trong bình chứa chảy vào xi lanh chính qua cửa vào, và nhiều lỗ ở đỉnh piston và quanh chu vi của cúp pen piston.
Sau khi piston đã trở về vị trí ban đầu của nó, dầu phanh dần dần chảy từ xi lanh phanh bánh xe về xi lanh phanh chính rồi chảy vào bình chứa qua các cửa bù (lỗ hiệu chỉnh). Cửa bù (lỗ hiệu chỉnh) này còn triệt tiêu chênh lệch về thể tích dầu phanh do các thay đổi về thể tích của dầu phanh có thể xảy ra ở bên trong xi lanh do nhiệt độ dầu thay đổi. Điều này tránh cho áp suất thuỷ lực tăng lên khi không sử dụng các phanh.
Trên đây là toàn bộ thông tin về chủ đề cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh trên ô tô mà trung tâm VATC muốn gửi đến bạn. Hy vọng bài viết này sẽ bổ ích và hữu dụng với bạn.
Nếu bạn có đang đam mê hoặc muốn tìm hiểu về các khóa học trong ngành ô tô thì liên hệ ngay với trung tâm VATC theo thông tin dưới đây để được tư vấn chi tiết nhất nhé!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
Xem thêm:
