Van cân bằng phanh hoạt động như thế nào?

Van điều chỉnh phanh có tác dụng gì - Câu trả lời ngắn gọn

Van cân bằng phanh giới hạn áp suất thủy lực truyền tới phanh sau so với phanh trước. Khi bạn đạp phanh mạnh, trọng lượng sẽ chuyển về phía trước, làm giảm lực bám của bánh sau. Nếu không kiểm soát áp suất, bánh sau sẽ bị bó cứng trước bánh trước khiến xe quay vòng hoặc đuôi cá. Van cân bằng ngăn chặn điều này bằng cách giới hạn áp suất phanh sau ở ngưỡng đã hiệu chỉnh - thường ở khoảng giữa 30% và 50% tổng áp suất hệ thống , tùy thuộc vào thiết kế và phân bổ trọng lượng của xe.

Bộ phận này nằm trong đường phanh thủy lực giữa xi lanh chính và kẹp phanh sau hoặc xi lanh bánh xe. Nó không ảnh hưởng đến phanh trước. Phanh trước xử lý phần lớn lực dừng - ở hầu hết các xe chở khách, trục trước hấp thụ giữa 60% và 80% tổng năng lượng phanh khi dừng cứng. Phanh sau hỗ trợ nhưng phải được kiểm tra để tránh bị bó cứng sớm.

Hiểu cách thức hoạt động của van cân bằng phanh có nghĩa là hiểu được vật lý truyền tải. Van điều chỉnh tỷ lệ không phải là một hạn chế thụ động - nó là một thiết bị nhạy cảm với áp suất phản ứng với áp suất đường phanh thực tế trong thời gian thực.

Cơ chế bên trong: Áp suất được kiểm soát như thế nào

Bên trong van định lượng tiêu chuẩn có một piston chịu lực bằng lò xo với điểm phân chia đã được hiệu chỉnh. Dưới ngưỡng áp suất đã đặt - thường được gọi là "điểm đầu gối" hoặc "điểm phân chia" - van sẽ truyền toàn bộ áp suất tới phanh sau. Khi áp suất đường vượt quá ngưỡng này, pít-tông sẽ di chuyển để hạn chế áp suất tăng thêm ở mạch phía sau.

Đây là những gì xảy ra từng bước trong quá trình sử dụng phanh:

1. Người lái nhấn bàn đạp phanh, tạo áp suất trong xi lanh chính.
2. Áp suất ban đầu chảy như nhau về phía cả mạch phía trước và phía sau.
3. Khi áp suất mạch phía sau đạt tới điểm đầu gối (thường 400 đến 600 psi ở nhiều ô tô chở khách), piston của van điều chỉnh tỷ lệ sẽ dịch chuyển.
4. Van làm giảm tốc độ tăng áp suất ở mạch phía sau, cho phép áp suất phía trước tiếp tục tăng mà không bị cản trở.
5. Với nỗ lực đạp tối đa, phanh trước có thể nhận được 1.200 psi trở lên trong khi phía sau được giữ ở một phần nhỏ của điều đó.

Tỷ lệ áp suất phía sau và áp suất phía trước trên điểm đầu gối được gọi là tỷ lệ độ dốc. Ví dụ, tỷ lệ độ dốc 0,3 có nghĩa là cứ tăng 100 psi áp suất phía trước vượt quá điểm phân chia, áp suất phía sau chỉ tăng 30 psi. Tỷ lệ này được thiết kế để phù hợp với trọng lượng, chiều dài cơ sở và trọng tâm của xe.

Các loại Van phanh ô tô Được sử dụng để cân đối áp suất

Không phải tất cả các van phanh ô tô điều khiển áp suất phía sau đều hoạt động theo cùng một cách. Một số thiết kế đã được sử dụng trên các loại xe và thời đại khác nhau:

Van tỷ lệ cố định

Đây là thiết kế đơn giản nhất. Điểm phân chia và tỷ lệ độ dốc được cố định khi sản xuất. Nó không tính đến những thay đổi về tải trọng của xe. Một chiếc xe bán tải nửa tấn trống cần cân bằng phanh sau khác với khi nó chở hàng nặng 800 pound - một van cố định không thể thích ứng. Đây là những điều phổ biến ở những chiếc xe chở khách cũ và những chiếc xe nhẹ hơn, nơi có sự thay đổi tải trọng tối thiểu.

Van tỷ lệ cảm biến tải (LSPV)

Van điều chỉnh tải trọng kết nối cơ học với hệ thống treo sau thông qua một thanh liên kết. Khi xe được chất tải và hệ thống treo nén lại, liên kết sẽ điều chỉnh tải trước lò xo của van, nâng điểm đầu gối lên. Điều này cho phép áp lực phanh sau nhiều hơn khi trục sau mang nhiều trọng lượng hơn - đó chính xác là lúc phanh sau an toàn hơn. Thiết kế này được sử dụng rộng rãi trên xe tải, xe tải và SUV. Một chiếc xe bán tải chở đầy tải có thể thấy giới hạn áp suất phanh phía sau thay đổi theo 200 đến 400 psi so với trạng thái không tải của nó.

Van kết hợp

Nhiều phương tiện từ những năm 1970 đến những năm 1990 đã sử dụng van kết hợp tích hợp ba chức năng vào một vỏ duy nhất: van đo sáng, công tắc chênh lệch áp suất và van cân bằng. Van đo sáng làm chậm quá trình tác động của phanh đĩa trước một chút để cho phép phanh tang trống phía sau tác động trước khi phanh nhẹ, mang lại cảm giác cân bằng. Công tắc chênh lệch áp suất sẽ kích hoạt đèn cảnh báo phanh nếu một mạch bị mất áp suất. Phần cân đối xử lý giới hạn áp suất phía sau như mô tả ở trên. Thiết kế này tiết kiệm không gian và đơn giản hóa việc cài đặt.

Phân phối lực phanh điện tử (EBD)

Các xe hiện đại được trang bị ABS thường thay thế việc cân đối cơ khí bằng Phân bổ lực phanh điện tử. EBD sử dụng cảm biến tốc độ bánh xe, bộ điều khiển thủy lực ABS và ECU của xe để điều chỉnh linh hoạt áp suất phanh sau. Nó xem xét độ trượt bánh xe thực tế chứ không chỉ áp suất đường. EBD có thể phản hồi trong một phần nghìn giây và thích ứng đồng thời với các bề mặt đường, đầu vào lái và điều kiện tải khác nhau. Trong hệ thống này, van điều chỉnh cơ khí bị loại bỏ hoặc chỉ được giữ lại như một phương án dự phòng an toàn.

Van điều chỉnh tỷ lệ nằm ở đâu trong hệ thống phanh

Van cân bằng được đặt thẳng hàng trên đường phanh dẫn động tới trục sau. Trên các xe có mạch phanh chia chéo (trong đó mỗi mạch điều khiển một phía trước và một phía sau đối diện), chức năng cân đối có thể được tích hợp vào chính xi lanh chính hoặc nhân đôi cho mỗi dòng phía sau. Trên các hệ thống phân chia trước/sau cũ hơn, một van duy nhất xử lý toàn bộ mạch phía sau.

Trong xe tải và xe thương mại, LSPV thường được gắn trên vỏ hoặc khung trục sau gần hệ thống treo sau, với một tay liên kết được nối trực tiếp với trục. Việc đo hành trình của hệ thống treo cung cấp cho van thông tin theo thời gian thực về tải trọng phía sau mà không cần bất kỳ cảm biến hoặc thiết bị điện tử nào.

Mối quan hệ giữa van cân bằng và các van phanh ô tô khác trong hệ thống là tuần tự:

• Xi lanh chính - tạo ra áp suất thủy lực từ đầu vào bàn đạp
• trợ lực phanh - khuếch đại lực bàn đạp trước khi chạm tới xi lanh chính
• Van định lượng - làm chậm quá trình gắn đĩa trước vào các điểm dừng đèn (trong van kết hợp)
• Van tỷ lệ - giới hạn áp suất mạch phía sau trên điểm phân chia
• Bộ điều biến ABS - can thiệp ở cấp độ bánh xe riêng lẻ trong điều kiện khóa

Mỗi van và bộ phận phanh ô tô này thực hiện một chức năng riêng biệt nhưng chúng phải tương thích và phù hợp với đặc tính phanh của xe.

Dấu hiệu Van điều chỉnh phanh bị hỏng

Van điều chỉnh tỷ lệ bị lỗi tạo ra các triệu chứng dễ nhận biết. Vì nó kiểm soát sự cân bằng phanh sau nên các vấn đề chủ yếu xuất hiện trong quá trình phanh:

Khóa bánh sau khi phanh vừa phải

Nếu van bị hỏng ở vị trí mở, nó sẽ truyền áp suất không hạn chế tới phanh sau. Kết quả là bánh sau bị bó cứng ngay cả khi dừng xe thông thường — không chỉ khi phanh gấp. Đây là một trong những chế độ hư hỏng nguy hiểm hơn vì có thể khiến phần đuôi xe văng ra ngoài. Trên bề mặt ẩm ướt hoặc lỏng lẻo, điều này xảy ra ở tốc độ thấp hơn.

Phanh sau yếu hoặc không hiệu quả

Nếu van bị kẹt ở vị trí đóng hoặc bị hạn chế nhiều, áp suất phanh sau sẽ bị cắt hoàn toàn hoặc giảm xuống gần bằng 0. Phanh sau hầu như không đóng góp gì. Khoảng cách dừng xe tăng lên và lực phanh bị phai nhanh hơn do toàn bộ tải trọng nhiệt được dồn lên phanh trước. Kết quả là các cánh quạt phía trước có thể bị quá nóng và cong vênh sớm.

Má phanh và guốc phanh không đều

Sự phân chia không cân đối giữa lực phanh trước và sau gây ra hiện tượng mòn không đồng đều. Các kỹ thuật viên thực hiện kiểm tra phanh phát hiện các miếng đệm phía trước bị mòn nghiêm trọng cùng với các miếng đệm hoặc guốc sau hầu như không được sử dụng - trên một chiếc xe không có vấn đề về ABS - nên nghi ngờ trục trặc về van cân bằng.

Đèn cảnh báo phanh

Trên xe có van phối hợp, công tắc chênh lệch áp suất sẽ kích hoạt đèn cảnh báo phanh nếu có sự mất cân bằng đáng kể giữa mạch trước và mạch sau. Điều này không phải lúc nào cũng chỉ ra cụ thể van điều chỉnh tỷ lệ bị hỏng, nhưng nó là điểm khởi đầu để chẩn đoán.

Rò rỉ chất lỏng ở thân van

Các vòng đệm bên trong van có thể bị hỏng theo thời gian, đặc biệt là ở những xe không được xả dầu phanh đúng lịch. Dầu phanh có tính hút ẩm - nó hấp thụ độ ẩm từ không khí. Sau vài năm không xả, chất lỏng bị nhiễm ẩm sẽ ăn mòn lỗ khoan và piston bên trong của van, gây ra hỏng phốt và rò rỉ bên ngoài. Dầu phanh nên được thay thế sau mỗi 2 năm hoặc 30.000 km ở hầu hết các phương tiện để ngăn chặn điều này.

Quy trình chẩn đoán và xét nghiệm

Việc kiểm tra van cân bằng yêu cầu đo đồng thời áp suất thủy lực ở mạch phía trước và phía sau trong ứng dụng phanh được điều khiển. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng bộ đồng hồ đo áp suất phanh có khớp nối chữ T được lắp ở đường phanh trước và sau.

Quy trình thường tuân theo các bước sau:

1. Lắp đặt đồng hồ đo áp suất ở cổng ra phía trước và phía sau của van điều chỉnh hoặc tại điểm kiểm tra trong mỗi mạch.
2. Khi động cơ đã tắt và bộ trợ lực phanh đã cạn kiệt, hãy tăng áp lực đều đặn lên bàn đạp phanh.
3. Ghi lại đồng thời áp suất ở cả hai đồng hồ đo khi lực đạp tăng.
4. Dưới điểm phân chia, áp suất phía trước và phía sau phải bằng nhau hoặc rất gần nhau.
5. Phía trên điểm phân chia, thước đo phía sau sẽ hiển thị tốc độ tăng giảm so với phía trước.
6. So sánh các số đọc với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất xe về điểm phân chia và tỷ lệ độ dốc.

Nếu áp suất phía trước và phía sau vẫn giống nhau ở tất cả các lực đạp thì van không hoạt động. Nếu áp suất phía sau thấp một cách không tương xứng ở tất cả các lực bàn đạp, van có thể bị giữ ở vị trí hạn chế. Cả hai tình trạng đều cần phải thay van.

Đối với các van cân bằng cảm biến tải, việc điều chỉnh liên kết cũng phải được kiểm tra. Nhiều LSPV có chiều dài thanh điều chỉnh được để đặt vị trí cơ bản của van. Nếu liên kết bị điều chỉnh sai - ví dụ, sau khi sửa chữa hệ thống treo sau - hiệu suất phanh sau sẽ không chính xác ngay cả khi bản thân van vẫn hoạt động. Nhà sản xuất xe chỉ định phép đo không tải cho chiều dài liên kết.

Những cân nhắc thay thế và những sai lầm thường gặp

Thay thế van cân bằng là một công việc thủy lực đơn giản nhưng có một số lỗi thường gặp trong thực tế:

Lắp đặt sai thông số kỹ thuật của van

Van tỷ lệ không phải là phổ quát. Van có điểm phân chia hoặc tỷ lệ độ dốc sai sẽ tạo ra độ lệch phanh không phù hợp với xe. Ngay cả những khác biệt nhỏ cũng quan trọng - điểm phân chia quá cao 100 psi sẽ cho phép áp lực phanh sau quá mức khi dừng cứng trên một chiếc ô tô hạng nhẹ. Luôn sử dụng số bộ phận được chỉ định cho chính xác chiếc xe, không chỉ một chiếc xe tương tự trong cùng một dòng xe.

Bỏ qua hiện tượng chảy máu phanh sau khi thay thế

Bất cứ khi nào mạch thủy lực phanh được mở, không khí có thể lọt vào. Không khí có thể nén được còn dầu phanh thì không. Ngay cả một bong bóng khí nhỏ ở mạch sau cũng sẽ khiến bàn đạp bị xốp và phản ứng phanh sau không nhất quán. Việc chảy máu phanh hoàn toàn, bắt đầu từ bánh xe xa xi lanh chính nhất, là điều bắt buộc sau khi thay van.

Không giải quyết nguyên nhân gốc rễ

Van bị kẹt hoặc rò rỉ thường là triệu chứng của việc dầu phanh bị bỏ quên. Việc thay van mà không xả chất lỏng cũ, chứa nhiều hơi ẩm sẽ để lại chất lỏng ăn mòn trong hệ thống. Van mới sẽ bị hỏng theo cơ chế tương tự trong một thời gian ngắn. Bất kỳ việc thay van nào cũng phải đi kèm với việc xả toàn bộ dầu phanh bằng dầu DOT 3 hoặc DOT 4 mới theo quy định.

Bỏ qua Van tỷ lệ để xây dựng hiệu suất

Một số ứng dụng về hiệu suất và đua xe cố tình loại bỏ hoặc bỏ qua van cân bằng của nhà máy để sử dụng thanh thiên vị phanh có thể điều chỉnh được. Điều này cho phép người lái kiểm soát trực tiếp việc phân chia phanh trước sau. Trên đường đua với những người lái xe có kinh nghiệm và các điều kiện được kiểm soát, đây là một thiết lập hợp pháp. Trên đường công cộng, thật nguy hiểm. Việc tháo van điều chỉnh khỏi phương tiện giao thông đường phố mà không có thiết bị thay thế được hiệu chỉnh phù hợp sẽ loại bỏ cơ chế an toàn quan trọng và có thể cấu thành hành vi vi phạm pháp luật ở nhiều khu vực pháp lý.

Tỷ lệ tương tác với ABS và hệ thống phanh hiện đại như thế nào

Trên xe được trang bị ABS, cần phải hiểu rõ mối quan hệ giữa van cân bằng và bộ điều biến ABS. ABS ngăn chặn hiện tượng bó cứng bánh xe bằng cách tăng áp lực phanh nhanh chóng - nó có thể giải phóng và tái tạo áp suất lên một bánh xe nhất định lên đến 15 đến 20 lần mỗi giây . Điều này khiến cho việc khóa tổng phía sau ít xảy ra hơn ở một chiếc xe được trang bị ABS, điều này đặt ra câu hỏi: liệu van cân bằng có còn quan trọng không?

Câu trả lời là có, vì nhiều lý do:

• ABS chỉ kích hoạt sau khi bánh xe bắt đầu trượt. Hoạt động của van cân đối có tính ưu tiên - nó ngăn chặn áp suất quá mức phía sau trước khi xảy ra hiện tượng trượt.
• Trên các bề mặt trơn trượt, ABS và tỷ lệ phối hợp với nhau. Van cân bằng giúp giảm khả năng ABS cần can thiệp vào bánh sau, giúp giảm khoảng cách dừng trên các bề mặt có lực kéo thấp.
• Một số hệ thống ABS kết hợp Phân phối lực phanh điện tử như một chức năng bổ sung cho van cơ học chứ không phải là một sự thay thế hoàn toàn. Van cơ khí cung cấp hành vi an toàn nếu mô-đun ABS hoặc hệ thống dây điện bị lỗi.

Ở những xe mà EBD thay thế hoàn toàn van cân bằng cơ học, lỗi trong hệ thống ABS/EBD có thể ảnh hưởng đến cân bằng phanh sau. Đây là một lý do tại sao không nên bỏ qua đèn cảnh báo ABS - lỗi ABS có thể làm mất cân bằng phanh ngay cả khi không có triệu chứng phanh rõ ràng. Khi mô-đun ABS bị hỏng trên những loại xe như vậy, hệ thống thường mặc định cung cấp áp suất phanh đầy đủ, không điều chỉnh cho tất cả các bánh xe, dựa vào các giới hạn an toàn khác để ngăn chặn hiện tượng bó cứng phanh.

Thông số kỹ thuật van cân đối giữa các loại xe

Các loại xe khác nhau yêu cầu hiệu chuẩn van tỷ lệ khác nhau đáng kể. Bảng dưới đây minh họa các thông số thiết kế khác nhau tùy theo loại xe:

Những con số này khác nhau đáng kể giữa các nhà sản xuất và các mô hình cụ thể. Các giá trị này nhằm mục đích minh họa phạm vi các thông số thiết kế hơn là dùng làm thông số kỹ thuật tham chiếu cho bất kỳ loại xe cụ thể nào.

Tại sao cân bằng phanh sau thích hợp lại quan trọng để đảm bảo an toàn

Khóa bánh sau khi phanh là một trong những hiện tượng gây mất ổn định nhất mà người lái xe có thể gặp phải. Khi bánh sau ngừng quay trong khi bánh trước tiếp tục lăn, xe sẽ mất khả năng ổn định hướng. Phần đuôi xe đi theo một con đường độc lập với đầu vào của tay lái - nó đi theo bất cứ nơi nào có động lượng. Ở tốc độ đường cao tốc, điều này có thể dẫn đến chuyển động quay hoàn toàn trong chưa đầy một giây.

Nghiên cứu của các tổ chức an toàn giao thông đã liên tục chỉ ra rằng bó cứng phía sau do phanh gây ra là một yếu tố góp phần gây ra một tỷ lệ đáng kể các vụ tai nạn mất kiểm soát. Van điều chỉnh tỷ lệ là một biện pháp bảo vệ thụ động, cơ học chống lại dạng hư hỏng cụ thể này. Nó không yêu cầu kỹ năng của người lái để kích hoạt, không cần thiết bị điện tử để hoạt động và tăng thêm độ phức tạp không đáng kể cho hệ thống phanh.

Đây là lý do tại sao van cân bằng - mặc dù là một bộ phận không mấy hấp dẫn mà hầu hết người lái xe không bao giờ nghĩ tới - lại là một trong những phần cứng quan trọng hơn về mặt an toàn trong mạch van phanh ô tô. Giữ cho nó hoạt động tốt, cùng với việc bảo dưỡng dầu phanh thường xuyên, sẽ tốn rất ít chi phí so với khả năng bảo vệ mà nó mang lại.

Đối với bất kỳ ai sửa đổi hệ thống phanh của xe - thay đổi tổ hợp má phanh, chuyển từ tang trống sang đĩa ở phía sau, thay đổi đáng kể trọng lượng xe - việc hiệu chỉnh van tỷ lệ phải được xem lại. Ví dụ, việc chuyển đổi đĩa sau trên một chiếc xe vốn có tang trống phía sau đòi hỏi một van điều chỉnh tỷ lệ khác vì phanh đĩa tạo ra nhiều lực kẹp hơn cho cùng một áp suất thủy lực so với phanh tang trống. Việc sử dụng van hiệu chỉnh tang trống ban đầu với đĩa sau sẽ dẫn đến hiện tượng khóa phanh sau khi dừng gấp ngay cả khi mọi bộ phận khác đều hoạt động bình thường.