Cấu tạo và nguyên lý xi lanh phanh chính của bàn đạp phanh ô tô

1. Khái quát chung
Xi lanh chính là một cơ cấu chuyển đổi lực tác động của bàn đạp phanh thành áp suất thuỷ lực. Hiện nay, xi lanh chính kiểu hai buồng có hai pit tông tạo ra áp suất thuỷ lực trong đường ống phanh của hai hệ thống.

Sau đó áp suất thuỷ lực này tác động lên các càng phanh đĩa hoặc các xi lanh phanh của phanh kiểu tang trống.
Bình chứa dùng để loại trừ sự thay đổi lượng dầu phanh do nhiệt độ dầu thay đổi.
Bình chứa có một vách ngăn ở bên trong để chia bình thành phần phía trước và phía sau như thể hiện ở hình bên trái. Thiết kế của bình chứa có hai phần để đảm bảo rằng nếu một mạch có sự cố rò rỉ dầu, thì vẫn còn mạch kia để dừng xe.
Cảm biến mức dầu phát hiện mức dầu trong bình chứa thấp hơn mức tối thiểu và sau đó báo cho người lái bằng đèn cảnh báo của hệ thống phanh.
2. Cấu tạo
Xi lanh phanh chính thuộc sơ đồ phanh ô tô có các bộ phận sau đây.

(1) Pít tông số 1

(2) Lò xo hồi số 1

(3) Pít tông số 2

(4) Lò xo hồi số 2

(5) Các cúppen

(6) Bình chứa dầu

(7) Cảm biến mức dầu 

3. Nguyên lý

Khi ta đạp lên bàn đạp phanh, xi lanh chính sẽ biến đổi lực đạp này thành áp suất thuỷ lực. 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 thuỷ lực phát sinh trong xi lanh chính được truyền qua đường ống dẫn dầu phanh đến các xi lanh phanh riêng biệt. 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 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 như trình bầy ở bên trái tuỳ thuộc vào đường kính của các xi lanh phanh.

Nếu 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. 

4. Các loại đường ống dẫn dầu phanh

Nếu đường ống dẫn dầu phanh bị nứt và dầu phanh rò rỉ ngoài, các phanh sẽ không làm việc được nữa. Vì lý do này, hệ thống thuỷ lực của phanh được chia thành hai hệ thống đường dẫn dầu phanh.

Áp suất thuỷ lực truyền đến hai hệ thống này từ xi lanh chính được truyền đến các cành phanh đĩa hoặc các xi lanh phanh. Sự bố trí đường ống dẫn dầu phanh ở các xe FR khác ở các xe FF.

Ở các xe FR các đường ống dầu phanh được chia thành hệ thống bánh trước và hệ thống bánh sau, nhưng ở xe FF sử dụng đường ống chéo.

Vì ở các xe FF, tải trọng tác động vào các bánh trước lớn nên lực phanh tác động vào các bánh trước lớn hơn các bánh sau. Vì vậy, nếu sử dụng cùng các đường ống dầu phanh của xe FR cho xe FF thì lực phanh sẽ quá yếu nếu hệ thống phanh bánh trước bị hỏng, do đó người ta dùng một hệ thống đường ống chéo cho bánh trước bên phải và bánh sau bên trái và một hệ thống cho bánh trước bên trái và bánh sau bên phải để nếu một hệ thống bị hỏng, thì hệ thống kia vẫn duy trì được một lực phanh nhất định.

Hoạt động

 Khi đạp bàn đạp phanh, lực đạp được truyền qua cần đẩy vào xi lanh chính để đẩy pít tông trong xi lanh này.

Lực của áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh chính được truyền qua các đường ống dầu phanh đến từng xi lanh phanh.

1. Hoạt động bình thường

(1) Khi không tác động vào các phanh.

Các cúppen của pit tông số 1 và số 2 được đặt giữa cửa vào và cửa bù tạo ra một đường đi giữa xi lanh chính và bình chứa.

Pit tông số 2 được lò xo hồi số 2 đẩy sang bên phải, nhưng bu lông chặn không cho nó đi xa hơn nữa.

 (2) Khi đạp bàn đạp phanh

Pít tông số 1 dịch chuyển sang bên trái và cúppen của pit tông này bịt kín cửa bù để chặn đường đi giữa xi lanh này và bình chứa.Khi pit tông bị đẩy thêm, nó làm tăng áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh chính. áp suất này tác động vào các xi lanh phanh phía sau. Vì áp suất này cũng đẩy pit tông số 2, nên pit tông số 2 cũng hoạt động giống hệt như pit tông số 1 và tác động vào các xi lanh phanh của bánh trước. 

(3) Khi nhả bàn đạp phanh.

Các pittông bị đẩy trở về vị trí ban đầu của chúng do áp suất thuỷ lực và lực của các lò xo phản hồi.Tuy nhiên do dầu phanh từ các xi lanh phanh không chảy về ngay, áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh chính tạm thời giảm xuống (độ chân không phát triển). Do đó, dầu phanh ở bên trong bình chứa chảy vào xi lanh chính qua cửa vào, và nhiều lỗ ở đỉnh pit tông và quanh chu vi của cúppen pittông. Sau khi pittông đã trở về vị trí ban đầu của nó, dầu phanh dần dần chảy từ xi lanh phanh về xi lanh chính rồi chảy vào bình chứa qua các cửa bù. Cửa bù này còn khử các thay đổi về thể tích của dầu phanh có thể xảy ra ở bên trong xi lanh do nhiệt độ thay đổi. Điều này tránh cho áp suất thuỷ lực tăng lên khi không sử dụng các phanh.

2. Nếu dầu bị rò rỉ ở một trong các hệ thống này. 

(1) Rò rỉ dầu phanh ở phía sau

Khi nhả bàn đạp phanh, pittông số 1 dịch chuyển sang bên trái nhưng không tạo ra áp suất thuỷ lực ở phía sau. Do đó pittông số 1 nén lò xo phản hồi, tiếp xúc với pittông số 2, và đẩy pittông số 2 làm tăng áp suất thuỷ lực ở đầu trước của xi lanh chính, tác động vào hai trong các phanh bằng lực từ phía trước của xi lanh chính 

 (2) Dầu phanh rò rỉ ở phía trước

Vì áp suất thuỷ lực không được tạo ra ở phía trước, pittông số 2 dịch chuyển ra phía trước cho đến khi nó tiếp xúc với vách ở đầu cuối của xi lanh chính.

Khi pittông số 1 bị đẩy tiếp về bên trái, áp suất thuỷ lực ở phía sau xi lanh chính tăng lên làm cho hai trong các phanh bị tác động bằng lực từ phía sau của xi lanh chính.