MỤC LỤC

MỤC LỤC.............................................................1

MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS

1.1  Cấu tạo chung của hệ thống phanh……………………………………………3

1.2  Các phần tử chính trong hệ thống phanh………………………………………4

1.2.1 Cơ cấu phanh……………………………….………………………..4

1.2.2 Dẫn động phanh…………………………..……………………….….6

1.2.3 Hệ thống chống bó cứng phanh ABS……………………………….9

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH ABS

2.1 Phân tích kết cấu dẫn động phanh……………………………………………11

2.1.1 Dẫn động phanh thủy lực 1 dòng…………………………………...11

2.1.2 Dẫn động phanh thủy lực 2 dòng…………………………………...11

2.1.3 Ưu nhược điểm của hệ thống phanh thủy lực…………………….…12

  2.1.4 Phân tích kết cấu các phần tử chính………………………………..13

2.1.4.1 Xy lanh chính kép………………………………………….….13

2.1.4.2 Bầu trợ lực chân không……………………………………….16

2.2 Phân tích kết cấu cơ cấu phanh……………………………………………..19

2.2.1 Cơ cấu phanh tang trống…………………………………………..19

2.2.1.1 Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực đẩy bằng nhau..19

2.2.1.2 Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy bằng nhau….21

2.2.1.3 Cơ cấu phanh tự cường hóa…………………………………..23

2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa…………………………………………………...24

2.3 Hệ thống chống bó cứng phanh ABS

2.3.1 Cấu tạo và nguyên lí làm việc………………………………………..27

 2.3.1.1 Cảm biến tốc độ bánh xe………………………………………29

2.3.1.2 Hộp điều khiển điện tử (ECU)……………………………….31

2.3.1.3 Bộ chấp hành thủy lực……………………………………….31

2.3.1.4 Ưu nhược điểm của hệ thống phanh ABS…………………….40

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH ABS

3.1 Sơ đồ bố trí chung và thông số kỹ thuật của xe Toyota Camry 2.5Q……..41

3.2 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh……………………………………..42

3.2.1 Xác định mô men cần sinh ra ở cơ cấu phanh…………………….42

3.2.2 Xác định mô men các cơ cấu phanh có thể sinh ra………………..47

3.2.3 Tính toán các chỉ tiêu phanh…………………………………….…50

3.2.3.1 Gia tốc chậm dần khi phanh…………………………….….51

3.2.3.2 Thời gian phanh………………………………………….…..51

3.2.3.3 Quãng đường phanh…………………………………………52

CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH CÓ HỖ TRỢ ABS TRÊN XE DU LỊCH

4.1 Công tác kiểm tra, bảo dưỡng trong quá trình khai thác……………………55

4.1.1 Kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên………………………………...55

4.1.2 Bảo dưỡng cấp 1……………………………………………………55

4.1.3 Bảo dưỡng cấp 2……………………………………………………56

4.2 Kiểm tra điều chỉnh đối với hệ thống phanh……………………………….56

4.2.1 Kiểm tra điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp………………..56

4.2.2 Điều chỉnh khe hở má phanh và tang phanh ……………………..56

4.2.3 Xả khí trong dẫn động thủy lực……………………………………57

4.3 Kiểm tra hệ thống ABS……………………………………………………..57

4.3.1 Kiểm tra hệ thống chẩn đoán……………….………………………57

4.3.2 Kiểm tra bộ chấp hành…………………….………………………..65

4.3.3 Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe…………………………………..66

KẾT LUẬN……………………………………………………………………….67

TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………….68

MỞ ĐẦU     

   Sản xuất ô tô trên thế giới  ngày nay tăng trưởng vượt bậc, ô tô trở thành phương tiện vận tải hàng hóa, hành khách quan trọng cho nền kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Ở nước ta, số ô tô tư nhân cũng đang phát triển, cùng với sự phát triển kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao.

   Do mật đô ô tô trên đường lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao nên vấn đề tai nạn giao thông là vấn đề cấp thiết của toàn xã hội. Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ, 60-70% là do con người gây ra, 10-15% là do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật và 20-30% là do đường sá quá xấu. Trong nguyên nhân do con người gây ra thì 10% số vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mất lái. Ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất đã bắt tay vào việc nghiên cứu, chế tạo hệ thống chống hãm cứng bánh xe Anti-lock Braking System với những tính năng ưu việt như chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng,.. nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc xảy ra. ABS được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong khoảng 15 năm trở lại đây và hiện nay giữ vai trò quan trọng trong danh mục thiết bị tiêu chuẩn của xe hơi. ABS là hệ thống an toàn chủ động của ô tô, góp phần giảm thiểu tai nạn khi vận hành vì nó điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu. Tìm hiểu hệ thống phanh ABS cho phép người sử dụng bảo dưỡng, sửa chữa, tư vấn và kiểm định làm việc tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống này. Đó là lí do em chọn đề tài “Khai thác hệ thống phanh có hỗ trợ bộ chống bó cứng ABS trên xe du lịch”.

   Với đề tài như trên, chương 1 của đồ án sẽ giới thiệu chung về hệ thống phanh trên xe du lịch cũng như trình bày công dụng, bố trí chung của bộ ABS. Phân tích kết cấu sẽ là nội dung chính của chương 2, từ đó có thể nắm vững các đặc điểm kết cấu, ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng và các chú ý trong khai thác sử dụng của cụm, hệ thống đó. Trọng tâm của đồ án được tập trung ở chương 3 với các phần tính toán và kiểm nghiệm hệ thống. Cuối cùng, một hệ thống muốn làm việc tốt, hiệu quả, hạn chế những hư hỏng đáng tiếc xảy ra sẽ không thể thiếu phần hướng dẫn khai thác, bảo dưỡng hệ thống. Đó chính là nội dung cơ bản của chương cuối.

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS

          Ngay từ khi những chiếc ô tô đầu tiên ra đời, phanh đã trở thành hệ thống quan trọng, không thể thiếu trên mỗi chiếc xe. Nó giúp đảm bảo an toàn cho người và phương tiện khi tham gia giao thông. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, hệ thống phanh cũng không ngừng cải tiến để đáp ứng yêu cầu của người sử dụng. Và bộ chống bó cứng bánh xe ABS là một trong số đó. Vai trò chủ yếu của ABS là giúp tài xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong tình huống phanh gấp.

1.1. Cấu tạo chung của hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên ô tô được bố trí như sau:

Hình 1.1: Hệ thống phanh trên ô tô

           Hiện nay tất cả các loại xe du lịch đều sử dụng hệ thống phanh thủy lực với các cải tiến kỹ thuật nhằm phát huy ưu điểm, khắc phục nhược điểm của hệ thống phanh nguyên thủy. Do đó phần này chỉ tập trung giới thiệu cấu tạo của hệ thống phanh thủy lực. Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh gồm hai phần chính:

           - Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm cho bánh xe khi phanh trên ô tô.

           - Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp lên cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau

1.2. Các phần tử chính trong hệ thống phanh

1.2.1. Cơ cấu phanh

a) Cơ cấu phanh guốc

           Dựa vào phương pháp bố trí chốt tựa và tạo lực ép guốc phanh, cơ cấu phanh tang trống được chia thành 3 loại với các đặc điểm như sau:

                                                              a)

                                                           b)                             c)

Hình 1.2: Các sơ đồ bố trí phanh tang trống

           - Phanh tang trống chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau (hình 1.2a): guốc phanh bên phải xuất hiện lực tự siết khi tang phanh quay theo chiều kim đồng hồ và ngược lại, hiệu quả phanh với cả hai chiều quay là như nhau, nhưng do ô tô chuyển động tiến là chủ yếu nên má phanh phía trước có xu hướng mòn nhanh hơn

           - Phanh tang trống chốt tựa khác phía lực đẩy bằng nhau (hình 1.2b): một chiều quay của tang phanh xuất hiện lực tự xiết ở cả hai guốc phanh cho hiệu quả phanh tốt hơn chiều ngược lại.

           - Phanh tang trống tự cường hóa  (hình 1.2c): tăng lực dẫn động các guốc phanh cho hiệu quả cao, hiệu quả phanh từ hai chiều như nhau nhưng quá trình phanh lại không êm dịu, các tấm ma sát mòn không đều.

b) Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh đĩa được dùng phổ biến trên ô tô du lịch, có thể ở cả cầu trước và cầu sau. Cơ cấu phanh đĩa được chia làm hai loại: Phanh đĩa có giá xy lanh di động và phanh đĩa có giá xy lanh cố định.

        a) Loại giá đỡ cố định                        b) Loại giá đỡ di động

                                 Hình 1.3: Cơ cấu phanh đĩa

            - Phanh đĩa loại giá đỡ cố định: có hai xylanh công tác đặt ở hai bên đĩa phanh. Khi phanh cả hai piston đẩy vào hai bên má phanh

            - Phanh đĩa loại giá đỡ di động bố trí một xylanh gắn vào một bên má phanh. Giá xylanh được di chuyển trên các trục dẫn hướng. Khi phanh piston ép má phanh vào một bên đĩa phanh đồng thời đẩy càng phanh theo chiều ngược lại đồng kéo má phanh còn lại ép vào mặt bên kia của đĩa phanh.

1.2.2. Dẫn động phanh

          Trên ô tô hiện nay có rất nhiều kiểu dẫn động như: dẫn động cơ khí, dẫn động thủy lực, dẫn động khí nén và dẫn động thủy lực kết hợp khí nén. Trong phần này tập trung giới thiệu cấu tạo của dẫn động phanh thủy lực.

          Hệ thống phanh dẫn động thủy lực là hệ thống phanh dựa vào tính chất không chịu nén của chất lỏng để dẫn động. Đặc điểm quan trọng của hệ thống phanh thủy lực là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ổng chỉ bắt đầu tăng lên khi các má phanh ép sát vào các trống phanh, không phụ thuộc vào đường kính xy lanh công tác và khe hở giữa trống phanh và má phanh. Lực trên các má phanh phụ thuộc đường kính piston ở các xy lanh làm việc. Muốn các mô men phanh ở bánh trước khác bánh sau chỉ cần làm đường kính làm việc của các piston khác nhau.

          Hệ thống phanh thủy lực được chia là hai loại: hệ thống phanh thủy lực một dòng và hệ thống phanh thủy lực nhiều dòng. Và trong hệ thống phanh thủy lực nhiều dòng (cụ thể ở đây là hai dòng) có nhiều cách phân dòng khác nhau

Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực 1 dòng

1: Bàn đạp phanh           2: Xylanh phanh chính         3,5: Xy lanh công tác                4, 6: Guốc phanh          7: Lò xo kéo           8: Chốt tựa      9: Đường ống dẫn dầu

Hình 1.5:  Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực hai dòng

1: Bàn đạp phanh         2: Trợ lực phanh            3: Xy lanh chính         

4: Bình chứa dầu         5: Cơ cấu phanh trước   6: Đường ống       7: Cơ cấu phanh sau          

Hình 1.6: Sơ đồ phân dòng phanh thủy lực

-         Hình 1.6.a: Một dòng dẫn động hai bánh xe cầu trước, dòng còn lại dẫn động hai bánh xe cầu sau.

-         Hình 1.6.b: Dẫn động chéo, bánh trước bên phải cùng dòng với bánh sau bên phải và ngược lại.

-         Hình 1.6.c: Dẫn động hỗn hợp, một dòng cho tất cả các bánh xe và một dòng cho bánh xe cầu trước.

-         Hình 1.6.d: Mỗi dòng dẫn động cho hai bánh trước và một bánh sau.

-         Hình 1.6.e: Hai dòng song song cho cả bốn bánh xe

          Thường sử dụng nhất là sơ đồ hình 1.6.a. Đây là sơ đồ đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầu trước. Khi dùng sơ đồ 1.6.b, c, d thì hiệu quả phanh giảm ít hơn. Hiệu quả phanh đảm bảo không thấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó. Tuy vậy khi sử dụng sơ đồ hình 1.6.b và d lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng. Sơ đồ hình 1.6.e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất

1.2.3. Hệ thống chống bó cứng phanh ABS

           Dưới đây là sơ đồ cấu tạo hệ thống ABS

Hình 1.7: Cấu tạo hệ thống ABS

a) Cảm biến tốc độ

           Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu, cuộn dây và lõi từ. Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay rô to cảm biến cũng như số lượng răng của rô to cảm biến thay đổi theo kiểu xe

Hình 1.8: Cảm biến tốc độ

1: Dây cáp cảm biến                 2: Đuôi lõi từ                     3: Bệ lõi từ  

4: Cuộn dây                              5: Đầu lõi từ                       6: Rô to gắn bán trụ

b) Bộ chấp hành ABS

           Bộ chấp hành cấp hay ngắt áp suất dầu từ xy lanh chính đến mỗi xy lanh phanh  theo tín hiệu từ ECU để điều khiển tốc độ bánh xe.

c) ECU của ABS

           Trên cơ sở tín hiệu từ cảm biến tốc độ của các bánh xe, ECU biết được tốc độ góc của các bánh xe cũng như tốc độ xe. Trong khi phanh, mặc dù tốc độ góc của bánh xe giảm, mức độ giảm tốc sẽ thay đổi phụ thuộc vào cả tốc độ xe khi phanh và tình trạng mặt đường.

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH ABS

       Như đã trình bày ở chương 1 tổng quan về hệ thống phanh trên xe du lịch nói chung , chương 2 sẽ đi vào phân tích kết cấu của hệ thống phanh ABS trên xe du lịch, từ đó thấy rõ được ưu nhược điểm của từng kết cấu trong thống phanh đó

2.1 Phân tích kết cấu dẫn động phanh

2.1.1 Dẫn động phanh thủy lực một dòng

      Cơ cấu chỉ sử dụng một đường ống dẫn dầu đến cơ cấu phanh, do đó khi thực hiện quá trình phanh các cơ cấu phanh cùng thực hiện quá trình phanh dẫn đến khó điều hòa lực phanh và xe mất ổn định. Mặt khác khi hệ thống phanh một dòng bị rò rỉ do chảy dầu thì ảnh hưởng đến hoạt động của cả hệ thống. Do đó ngày nay hệ thống phanh này ít được sử dụng

Hình 2.1: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng

1: Bàn đạp               2: Xy lanh chính      3: Ống dẫn        4: Cơ cấu phanh

2.1.2 Dẫn động phanh thủy lực hai dòng

         Ngày nay dẫn động phanh thủy hai dòng được sử dụng rộng rãi với những ưu điểm vượt trội so với phan thủy lực một dòng

Hình 2.2: Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

1: Bàn đạp phanh     2: Trợ lực phanh     3,9: Xy lanh phanh    4: Càng phanh đĩa  5: Má phanh đĩa     6: Đĩa phanh         7: Phanh tang trống  8: Guốc phanh

        Do sử dụng hai đường ống dẫn riêng biệt nên khi một mạch nào đó bị hỏng, ô tô vẫn được phanh bởi mạch phanh còn lại để đảm bảo an toàn chuyển động, mặc dù hiệu quả phanh sẽ giảm nhưng còn khả năng phanh xe để không gây tai nạn. Sự độc lập của hai mạch dẫn động có thể được tạo ra bởi một xy lanh chính loại kép có 2 piston hoặc hai xy lanh chính loại 1 piston dẫn động cho hai mạch phanh khác nhau.

2.1.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống phanh thủy lực

Ưu điểm:

- Độ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ

- Hiệu suất cao

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ nên giá thành thấp

- Có thể sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

Nhược điểm:

- Yêu cầu độ kín khít cao

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực để làm giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu phức tạp

- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động và mô men phanh không ổn định

- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt cao

2.1.4 Phân tích kết cấu các phần tử chính

2.1.4.1 Xy lanh chính kép

a) Nhiệm vụ, yêu cầu

           Nhiệm vụ của xy lanh chính là nhận lực từ bàn đạp và bầu trợ lực chân không ép dầu có áp suất cao vào đồng thời cả hai đường dẫn động thủy lực truyền tới các xy lanh bánh xe. Các buồng dầu của xy lanh phanh chính được cung cấp dầu phanh từ hai bình dầu riêng biệt bố trí trên thân xy lanh.

b) Cấu tạo và nguyên lí làm việc

     Cấu tạo xylanh chính kép được trình bày trên hình 2.3:

Hình 2.3: Cấu tạo xy lanh phanh chính kép

1: Nắp bảo vệ; 2: Đệm chống tràn dầu; 3: Lưới lọc; 4: Thân bình; 5: Đoạn ống lồng   6,8,16: Đệm;7: Nút; 9: Cữ chặn; 10: Lò xo; 11, 19: Vòng đệm; 12: Bát cao su; 13: Piston thứ hai; 14, 22: Đệm làm kín; 15: Vít xả; 17: Ống lót hạn chế; 18: Vít hãm; 20: Tấm van; 21: Piston thứ nhất

          Cấu tạo:

           Xy lanh phanh chính là loại xy lanh kép (tổng phanh), tức là trong xy lanh có hai piston, tương ứng với chúng là hai khoang chứa dầu riêng biệt. Mỗi khoang được nối bằng đường dẫn tương ứng tới các xy lanh bánh xe. Thân xy lanh được đúc bằng gang, trên thân xy lanh có gia công các lỗ bù, lỗ thông qua, đồng thời đây cũng là chi tiết để gá đặt các chi tiết khác.

           Piston: Mỗi buồng của xy lanh chính có một piston, mỗi piston có một lò xo hồi vị riêng. Piston được chế tạo bằng nhôm đúc, phía đầu làm việc có gờ cố định gioăng làm kín. Trên mỗi piston có khoan tám lỗ và có khoang chứa dầu để bù dầu trong hành trình trả. Phía đuôi piston khoang thứ nhất có hốc để chứa đầu cần đẩy. Vị trí tương đối của piston được đảm bảo nhờ ống lót vị trí và vít hãm.

           Vòng chặn và vòng hãm làm bằng thép, nằm trong rãnh của xy lanh có chức  năng hạn chế hành trình của piston

           Đệm làm kín (cupen): Làm bằng cao su, được cố định tương đối với piston, dùng để làm kín dầu trong xy lanh phanh chính

           Bát cao su: Làm bằng cao su chịu dầu, dịch chuyển trong xy lanh cùng với piston có tác dụng làm kín khi dầu áp suất cao ở hành trình nén

          Tấm van: Được làm bằng thép có hình hoa thị, có khả năng đàn hồi cao dùng để bịt kín các lỗ trên piston ở quá trình phanh và mở lỗ ở quá trình nhả chân phanh.

          Nguyên lí làm việc:

          Xylanh phanh chính kép làm việc ở ba trạng thái: Khi không phanh, đạp phanh và nhả phanh.

          Khi không phanh, dưới tác dụng của lò xo đẩy các piston về phía bên phải, piston (21) tỳ sát vào vòng chặn (23). Vị trí của piston được thiết kế nhờ sự cân bằng của hai lò xo. Khi đó các khoang của xy lanh chính thông với bình chứa dầu. Áp suất  trong dẫn động phanh bằng áp suất dư trong hệ thống.

           Khi người lái đạp bàn đạp phanh, qua cơ cấu thanh đòn tác dụng lên piston (21), đẩy piston này dịch chuyển sang trái. Tương tự, áp suất ở khoang thứ hai tăng. Vì lò xo hồi vị ở hai khoang giống nhau do đó áp suất ở hai khoang luôn bằng nhau. Các piston tiếp tục dịch chuyển  sang trái dồn dầu phanh từ xy lanh phanh chính tới xy lanh bánh xe thông qua các đường dẫn. Đồng thời áp suất dầu trong hệ thống cũng tăng dần.

           Khi nhả phanh, dưới tác dụng của áp suất và lò xo hồi vị, các piston dịch chuyển sang phải. Dưới tác dụng của lò xo ở cơ cấu phanh, dầu ở cơ cấu phanh được đẩy ngược trở lại xy lanh chính. Dưới tác dụng của các lỗ trên xy lanh phanh chính và các tấm van đàn hồi, dầu từ khoang ở thân piston được điền thêm vào các khoang của xy lanh chính làm cho quá trình trả được nhanh hơn.

2.1.4.2 Bầu trợ lực chân không

a) Nhiệm vụ, yêu cầu

          Bầu trợ lực chân không dùng để nâng cao hiệu quả quá trình phanh và cải thiện điều kiện làm việc của người lái xe khi động cơ hoạt động. Bộ trợ lực phải đảm bảo tạo ra tác dụng trợ lực mà không làm mất đi cảm giác lên bàn đạp phanh của người lại, độ nhạy cao, có tính tùy động

b) Cấu tạo và nguyên lí làm việc

     Cấu tạo của bầu trợ lực chân không được trình bày như hình dưới:

Hình 2.4. Bầu trợ lực chân không

1: Nắp buồng thứ 2; 2: Piston buồng thứ 2; 3: Van ngược; 4: Lò xo; 5: Đai ốc; 6: Cữ chặn; 7: Thanh nối; 8: Vòng đệm; 9: Đệm làm kín thanh nối; 10, 13, 37: Đệm chắn;   11: Vòng bích; 12, 26: Vòng chặn; 14: Màng ngăn; 15: Nắp vòng bích; 16: Nắp khoang thứ nhất; 17: Vách ngăn giữa khoang thứ  nhất và khoang thứ hai; 18: Màng cao su của ngăn thứ hai; 18: Ống dẫn hướng; 19: Ống dẫn hướng; 20: Đệm cao su giảm va đập rung; 21: Lò xo van điều khiển chân không; 22: Màng cao su của ngăn thứ nhất; 23: Thân; 24: Piston; 25: Thân van chân không; 27: Vòng đỡ thân van; 28: Vòng bích làm kín thân van; 29: Piston van; 30: Lọc không khí; 31: Chụp bảo vệ; 32: Thanh đẩy; 33: Chốt chẻ; 34: Ốc lót lò xo; 35: Lò xo van; 36: Vòng bích van điều khiển; 38: Màng ngăn của van; 39: Vít;

          Cấu tạo:

          Cấu tạo gồm hai khoang ngăn cách nhau bằng vách ngăn (18), mỗi khoang được chia là hai ngăn nhờ piston kiểu màng (2) và (24). Các piston được liên kết với nhau qua thanh nối (7). Hai ngăn (I) và (II) khi phanh thông với khí trời, hai ngăn (III) và (IV) thông với cổ hút động cơ. Đồng thời các ngăn đó được thông với nhau qua van chân không (25), việc đóng mở van chân không được tiến hành nhờ thanh đẩy (32) và lò xo van, lò xo (4) có xu hướng đẩy piston về vị trí tận cùng bên phải, thanh nối (7) được nối trực tiếp với tổng phanh.

          Nguyên lý làm việc:

          Bầu trợ lực chân không làm việc ở bốn trạng thái: chưa làm việc, đạp phanh, giữ phanh và nhả phanh

          Khi người lái chưa tác dụng lực vào bàn đạp phanh, van chân không mở các khoang thông với nhau và thông với cổ hút động cơ. Màng ngăn (38) đóng làm cho khoang I và II không thông với khí trời. Cả hai mặt của piston thông với nhau và thông với cổ hút động cơ. Cả hai mặt của piston kiểu màng ở hai khoang đều có áp suất bằng nhau, lò xo (4) đẩy vị trí piston về tận cùng bên phải.

           Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh, lực này truyền qua thanh đẩy (32) đến piston của van (29), đến thanh nối (7) và đến tổng phanh để điều khiển quá trình phanh xe. Đồng thời khi lực bàn đạp được truyền đến piston của van (29) sẽ thực hiện việc đóng các van chân không, ngắt hai ngăn I và II với ngăn III và IV thông với cổ hút động cơ có áp suất thấp tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai bề mặt của màng piston, nhờ sự chênh lệch áp suất mà các màng piston ở hai khoang sẽ dịch chuyển về phía trái bộ trợ lực, làm cho thanh nối (7) dịch chuyển theo trợ lực cho người lái để điều khiển tổng phanh.

           Nếu giữ chân phanh thì thanh đẩy (32) sẽ dừng lại, còn các piston vẫn tiếp tục di chuyển sang trái do chênh áp. Cho đến khi màng ngăn (39) tỳ vào thân van (25), do lực đẩy của lò xo màng (39) tỳ vào thân van (25) ngắt khoang I và II với khí trời. Khi đó, hai ngăn I và II thông với hai ngăn III và IV bằng nhau các piston kiểu màng sẽ dừng lại và thanh nối (7) dừng lại. Khi đó, khoang I và II, III và IV không thông với nhau và không thông với khí trời. Piston xy lanh chính dừng lại tại vị trí mà người lái giữ bàn đạp chân phanh.

          Khi nhả phanh: Dưới tác dụng của lò xo tổng van, bàn đạp phanh trở về vị trí ban đầu, van chân không mở ra, các khoang thông với nhau và không thông với khí trời, lò xo (4) cùng với thanh nối (7) đẩy các màng piston về vị trí ban đầu.

c. Ưu nhược điểm.

          * Ưu điểm

           - Tận dụng được độ chênh áp giữa khí trời và đường ống nạp khi động cơ làm việc mà không ảnh hưởng đến công suất của động cơ, vẫn đảm bảo được trọng tải chuyên chở và tốc độ ô tô chuyển động.

            - Bầu trợ lực chân không kiểu hai piston có ưu điểm : Tạo lực đẩy lớn, độ nhạy cao.

          * Nhược điểm

           - Bầu trợ lực chân không kiểu hai piston chế tạo phức tạp.

           - Muốn có lực trợ lực lớn thì phải tăng tiết diện của màng, do đó kích thước của bộ trợ lực cũng tăng lên.

2.2 Phân tích kết cấu cơ cấu phanh

2.2.1 Cơ cấu phanh tang trống

2.2.1.1. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực đẩy bằng nhau.

a) Cấu tạo, nguyên lí làm việc

          Cấu tạo

Đặc điểm của cơ cấu này là có hai xy lanh phanh bánh xe đặt riêng rẽ cho từng guốc và chốt tựa riêng rẽ được bố trí khác phía. Mômen ma sát sinh ra ở guốc trước và guốc sau bằng nhau. Kích thước xy lanh của chúng bằng nhau nên tạo ra lực đẩy lên guốc bằng nhau. Trên hình (2.5) là sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau.

Hình 2.5: Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía  lực đẩy

lên các guốc bằng nhau

1: Xy lanh phụ     2: lò xo      3: Cam quay      4: Trống phanh    5: Chốt lệch tâm

Cơ cấu phanh có hai ống xy lanh bố trí riêng rẽ ở hai guốc phanh. Mỗi guốc phanh được quay quanh chốt tựa, bố trí đối xứng với nhau. Dầu được cung cấp đến các xy lanh và giữa các xy lanh có đường ống dẫn thông qua ống nối. Cơ cấu phanh loại này có sự làm kín để loại trừ khả năng văng dầu, nước, bụi bẩn lên bề mặt làm việc của guốc phanh và tang phanh bảo đảm tăng được độ tin cậy làm việc, tăng tuổi thọ và giữ chất lượng phanh ổn định trong quá trình sử dụng.

Nhờ việc bố trí các xy lanh làm việc và chốt tựa đối xứng cho nên hiệu quả phanh của hai má phanh sẽ bằng nhau khi trống phanh quay bất kỳ chiều nào. Hiệu quả phanh khi xe chuyển động tiến cao hơn so với khi xe chuyển động lùi, do cơ cấu phanh có hiện tượng tự xiết.

          Nguyên lí làm việc:

   Cơ cấu phanh chốt tựa khác phía lực đẩy bằng nhau làm việc ở hai trạng thái là đạp phanh và nhả phanh:

 Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh chất lỏng (dầu phanh) với áp suất cao truyền đến xy lanh công tác tạo lên lực ép trên các piston và đẩy các guốc phanh ép sát vào tang phanh thực hiện quá trình phanh.

Khi người lái nhả bàn đạp phanh, lò xo kéo sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, khi đó giữa các má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc.

b) Ưu điểm, nhược điểm

* Ưu điểm

+ Cơ cấu phanh loại này thuộc loại cân bằng.

+ Cường độ hao mòn của các tấm ma sát là như nhau, do đó chế độ làm việc của hai guốc phanh là như nhau.

+ Hiệu quả phanh theo chiến tiến đạt chất lượng cao do có hiện tượng tự xiết của cả hai guốc phanh.

* Nhược điểm

+ Hiệu quả phanh sẽ giảm mạnh khi xe chuyển động lùi.

+ Kết cấu cơ cấu phanh là phức tạp do phải bố trí hai xy lanh công tác.

2.2.1.2 Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy bằng nhau

a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc

  Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau được thể hiện trên hình 2.5 là loại sử dụng xi lanh thuỷ lực để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.

Hình 2.6:  Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau

1. Xy lanh phanh bánh xe    2. Mâm phanh                        3. Lò xo kéo                  

4. Guốc phanh                     5. Tấm ma sát                        6. Đệm tỳ dẫn hướng

7. Bu long lệch tâm             8. Lò xo bu lông lệch tâm     9. Chốt lệch tâm

10. Đệm lệch tâm                11. Chốt tựa

Cấu tạo:

Mâm phanh 2 được kẹp chặt lên dầm cầu. Các guốc phanh 4 được quay xung quanh chốt tựa 11, đầu kia tỳ vào piston ở xy lanh công tác dưới tác dụng của lò xo kéo 3. Các chốt tựa 11 có thể quay trong lỗ của mâm phanh2. Trên chốt tựa lắp đệm 1o lệch tâm với tâm quay của chốt. Các đệm này không thể quay xung quanh chốt nhưng có thể cùng với chốt quay xung quanh lỗ của guốc phanh

Lò xo hồi vị: Mỗi bánh xe có một lò xo hồi vị chung cho cả guốc trước và guốc sau. Mâm phanh được gắn trên mặt bích của dầm cầu. Các guốc phanh được đặt trên các chốt tựa. Dưới tác dụng của lò xo kéo các guốc phanh được ép chặt vào các cam điều chỉnh và ép các đầu tựa vào piston trong xy lanh công tác, làm cho các piston trong xy lanh sát gần nhau. Xy lanh phanh bánh xe được gắn chặt trên mâm phanh. Giữa các piston của xy lanh phanh bánh xe có lò xo côn để gối tựa luôn ép sát vào guốc phanh.

Má phanh và guốc phanh trước giống như cơ cấu phanh trước. Má phanh và guốc phanh sau của cơ cấu phanh sau có 8 lỗ để tán đinh tán. Góc ôm sau  β= 80^o

Chốt tựa : Cả hai chốt tựa cùng nằm phía dưới. Ở chốt tựa có mặt vát để lắp đệm lệch tâm điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang phanh.

Nguyên lý làm việc.

    Cơ cấu phanh chốt tựa cùng phía lực đẩy lên guốc bằng nhau làm việc ở hai trạng thái là đạp phanh và nhả phanh:

 Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh chất lỏng (dầu phanh) với áp suất cao truyền đến xy lanh công tác tạo lên lực ép trên các piston và đẩy các guốc phanh ép sát vào tang phanh thực hiện quá trình phanh.

Khi người lái nhả bàn đạp phanh, lò xo kéo sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, khi đó giữa các má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc.

b) Ưu nhược điểm

          Ưu điểm: Hiệu quả phanh của cơ cấu phanh tạo ra sẽ là như nhau khi xe tiến và xe lùi.

          Nhược điểm: Đây là cơ cấu phanh không cân bằng do các ổ bánh xe sẽ chịu các tải trọng phụ phát sinh khi phanh xe.

2.2.1.3. Cơ cấu phanh tự cường hóa

Hình 2.7: Cơ cấu phanh tự cường hóa

1,3: Lò xo                    2: Xy lanh                       4: Ốc điều chỉnh

a) Nguyên lí làm việc

      Cơ cấu phanh tự cường hóa làm việc ở hai trạng thái: đạp phanh và nhả phanh 

      Khi người lái đạp phanh, guốc phanh bên trái dưới tác dụng lực của piston ở xylanh làm việc sẽ được áp sát trước vào trống phanh vì lò xo 1 yếu hơn lò xo 3. Khi đó guốc phanh này được trống phanh cuốn theo và ép lên guốc phanh bên phải qua thanh nối, guốc phanh bên phải cũng quay theo chiều trống phanh đến tì vào chốt cố định

      Khi nhả phanh, dầu từ xy lanh sẽ về bình dầu, piston kéo guốc phanh về vị trí ban đầu, quá trình phanh kết thúc.

b) Ưu, nhược điểm

Ưu điểm:

   -   Kết cấu phanh đơn giản

    -   Hiệu quả phanh cao và như nhau cả khi tiến và lùi

Nhược điểm:

     -   Khi lực phanh tăng mạnh có thể dẫn tới trượt lết các bánh xe

     -   Giảm chất lượng phanh khi phanh xe liên tục do giảm hệ số ma sát khi bị đốt nóng và các tấm ma sát bị mòn không đều

2.2.2. Cơ cấu phanh đĩa.

2.2.2.1 Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định

            Cấu tạo

             Phanh đĩa có giá đặt xy lanh cố định gồm hai xy lanh công tác đặt hai bên đĩa phanh. Số lượng xy lanh công tác có thể là hai, bốn đặt đối xứng nhau, hoặc ba xy lanh với  hai xy lanh nhỏ một bên còn một bên kia là xy lanh lớn

Hình 2.8: Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định

      Nguyên lý làm việc.

       Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định làm việc ở hai trạng thái: đạp phanh và nhả phanh

       Khi có lực phanh, dầu cao áp từ đường ống dẫn dầu sẽ dồn đến xy lanh đẩy hai piston ép các má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.

Khi người lái ngừng tác dụng, dầu phanh ở xy lanh sẽ hồi về bình chứa dầu ở xy lanh phanh chính thông qua ống dẫn dầu, hai má phanh sẽ ngừng tác dụng lên đĩa phanh kết thúc quá trình phanh

2.2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động.

         Cấu tạo:

          Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động chỉ bố trí xy lanh thuỷ lực một bên. Giá xy lanh có thể di động  được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ

Hình 2.9: Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động

          Nguyên lí làm việc:

          Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động làm việc ở hai trạng thái đạp phanh và nhả phanh:

          Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh, dòng dầu có áp suất cao được truyền từ xy lanh phanh chính tới xy lanh bánh xe, áp suất của dầu làm piston đẩy sát má phanh vào đĩa phanh. Khi đó do giá xy lanh không cố định nên dòng dầu đẩy nó chuyển động ngược chiều với piston làm má phanh còn lại áp sát vào đĩa phanh. Áp suất dầu vẫn tăng, má phanh áp sát và đĩa phanh lắp trên moay ơ thực hiện quá trình phanh.

          Khi nhả phanh, dầu hồi về bình chứa và xy lanh phanh chính nên lực tác dụng lên piston và giá xy lanh giảm dần, quá trình chuyển động của piston và giá xy lanh ngược chiều khi đạp phanh. Khi đó đĩa phanh đĩa phanh được tự do và kết thúc quá trình phanh.

          Ngày nay ở trên xe dùng chủ yếu phanh đĩa có giá di động vì chất lỏng chỉ đưa vào một xy lanh, bởi vậy tăng diện tích cho không khí luồn vào làm mát đĩa phanh  và má phanh tránh hiện tượng “sôi” dầu phanh khi phanh liên tục.  Kết cấu đơn giản hơn, tạo điều kiện hạ giá thành của cụm chi tiết cơ cấu phanh.

2.2.2.3 Ưu nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa

           Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng.

- Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong sản xuất.

- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định hơn so với cơ cấu phanh kiểu tang trống khi hệ số ma sát thay đổi. Điều đó giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở tốc độ cao.

- Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn nên tổng các khối lượng các chi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe.

- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài là dễ dàng. Thoát nước tốt do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được phục hồi trong một thời gian ngắn..

           Nhược điểm:

           -Khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không được che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ôtô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa đĩa phanh và má phanh khi phanh, phanh sẽ kém hiệu quả.

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn. Phanh đĩa có tiếng kêu rít do sự tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh.

2.3 Hệ thống chống bó cứng phanh ABS

2.3.1 Cấu tạo và nguyên lí làm việc

a) Cấu tạo

            Hệ thống phanh của ABS được bố trí cho dẫn động phanh thủy lực và dẫn động phanh khí nén với các nguyên lý tổng quát như nhau.

Hình 2.10: Sơ đồ đơn giản mạch điều khiển phanh ABS

          ABS trong hệ thống phanh thủy lực là một hệ thống tự động điều chỉnh áp suất dầu đưa vào xy lanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn của bánh xe nhằm loại trừ khả năng trượt lết của bánh xe khi phanh.Một mạch điều khiển phanh ABS cho một bánh xe bao gồm: xy lanh chính 4, xy lanh bánh xe 2, cơ cấu phanh (giống như mạch bố trí phanh thông thường), và bố trí thêm: bộ điều khiển điện tử 5 (ECU); cảm biến đo tốc độ góc bánh xe 1 (Sensor), van thủy lực điện từ 3 điều chỉnh áp lực dầu phanh (Actuator).

Nguyên lý làm việc

          Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ quay giảm dần, nếu bánh xe đạt tới giá trị gần bó cứng, tín hiệu của cảm biến chuyển về bộ điều khiển trung tâm. ECU-ABS lựa chọn chế độ, đưa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất (giữ hay cắt đường dầu từ xy lanh chính tới xy lanh bánh xe), lực phanh ở cơ cấu phanh không tăng được nữa, bánh xe có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu từ cảm biến lại đưa về ECU-ABS. ECU-ABS cung cấp lệnh điều khiển cụm van thủy lực điện từ, giảm áp lực phanh, sao cho bánh xe không bó cứng.

        Nếu vận tốc góc của bánh xe lại tăng cao, cảm biến tiếp nhận thông tin này đưa về bộ điều khiển điện tử và lại tăng tiếp áp lực điều khiển, nhờ đó bánh xe lại bị phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bó cứng. Quá trình xảy ra được lặp lại theo chu kỳ liên tục, tới khi bánh xe dừng hẳn. Cứ như vậy, hệ thống điện tử kiểm soát chế độ lăn có trượt của bánh xe, trong lúc vị trí bàn đạp phanh không thay đổi.

      Một chu kỳ điều khiển thực hiện khoảng chừng 1/10 s, do vậy ABS làm việc rất hiệu quả, giúp cho bánh xe luôn nằm trong trạng thái phanh với độ trượt tối ưu, tránh được hiện tượng bó cứng bánh xe. Quá trình này có thể coi như sự nhấp phanh liên tục của người lái khi phanh, nhưng mức độ chuẩn xác cao hơn và tần số lớn hơn nhiều so với người lái xe có kinh nghiệm.

      Trong kết cấu thực tế hệ thống được tổ hợp là nhiều mạch (kênh) điều khiển khác nhau cho từng bánh xe hay một số bánh xe. Để giữ cho các bánh xe làm việc ở vùng có hệ số trượt l0 với lực phanh tối ưu và không xảy ra sự khóa cứng các bánh xe cần phải điều chỉnh áp suất dầu dẫn đến cơ cấu phanh.

2.3.1.1. Cảm biến tốc độ bánh xe

a) Nhiệm vụ

             Cảm biến tốc độ bánh xe được gắn ở gần bánh xe, có nhiệm vụ nhận biết về tốc độ góc của bánh xe trong quá trình ô tô hoạt động và báo về cho bộ xử lý trung tâm ABS ECU

b) Cấu tạo và nguyên lí làm việc

            Cấu tạo:

            Cảm biến bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây và lõi từ

            Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay roto cảm biến, số lượng răng của roto cảm biến phụ thuộc vào từng loại xe và đời xe. Thông thưởng cảm biến tốc độ bánh trước được lắp vào cam quay còn cảm biến tốc độ bánh sau được lắp vào mâm cầu sau. Roto cảm biến được lắp trên trục trước chủ động và trục bánh xe sau, cùng quay với bánh xe

            Nguyên lí làm việc:

            Khi bánh xe quay, vành răng quay theo, khe hở A giữa đầu lõi từ và vành răng thay đổi, từ thông biến thiên làm xuất hiện trong cuộn dây một sức điện động xoay chiều dạng hình sin có biên độ và tần số thay đổi tỉ lệ theo tốc độ góc của bánh xe. Tín hiệu này được liên tục gửi về ECU. Tùy theo cấu tạo cảm biến, vành răng và khe hở giữa chúng, các xung điện áp có thể nhỏ hơn 100mV ở tốc độ rất thấp của xe, hoặc cao hơn 100mV ở tốc độ cao.

           Khe hở không khí giữa lõi từ và đỉnh răng của vành răng cảm biến chỉ khoảng 1mm và độ sai lệch phải nằm trong giới hạn cho phép. Hệ thống ABS sẽ không làm việc tốt nếu khe hở nằm ngoài giá trị tiêu chuẩn.

Hình 2.11: Cấu tạo cảm biến tốc độ bánh xe

2.3.1.2. Hộp điều khiển điện tử (ECU)

a) Nhiệm vụ

           Nhận biết thông tin về tốc độ góc các bánh xe, từ đó tính toán ra tốc độ bánh xe và sự tăng giảm tốc độ của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡng trượt để nhận biết nguy cơ hãm cứng bánh xe

Cung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thủy lực

Thực hiện chế độ kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mà code hư hỏng và chế độ an toàn

b) Cấu tạo và nguyên lí làm việc

           Cấu tạo:

            Cấu tạo của ECU là một tổ hợp các vi xử lí, được chia thành bốn cụm chính đảm nhận các vai trò khác nhau:

-         Phần xử lí tín hiệu

-         Phần logic

-         Phần an toàn

-         Bộ chẩn đoán và lưu giữ mã lỗi

           Nguyên lí làm việc:

            Trên cơ sở tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe. ABS ECU biết được tốc độ góc của các bánh xe cũng như tốc độ xe. Trong khi phanh, mặc dù tốc độ góc của bánh xe giảm, mức độ giảm tốc sẽ phụ thuộc cả vào tốc độ xe khi phanh và tình trạng mặt đường. Từ đó ABS ECU điều khiển bộ chấp hành để cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xy lanh bánh xe nhằm điều khiển tốt nhất tốc độ các bánh xe theo ba chế độ: giảm áp, giữ áp và tăng áp.

2.3.1.3. Bộ chấp hành thủy lực

          a) Nhiệm vụ

           Bộ chấp hành thủy lực dùng để cấp hay ngắt áp suất dầu từ xy lanh chính đến mỗi xy lanh phanh bánh xe theo tín hiệu điều khiển từ ABS ECU để điều khiển tốc độ bánh xe tránh cho bánh xe không bị bó cứng

          b) Cấu tạo

               Cấu tạo của một bộ chấp hành thuỷ lực gồm có các bộ phận chính sau: các van điện từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu và bình tích áp, rơ le bơm, rơ le van điện từ.

Hình 2.12: Bộ chấp hành thuỷ lực.

1. Vít;  2- Tấm chắn; 3. Rơ le động cơ bơm; 4. Rơ le solenoid;  5. Động cơ bơm

      Motor điện và bơm dầu

      Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bởi một motor điện có chức năng đưa ngược dầu từ bình tích áp về xylanh chính trong các chế độ giảm và giữ áp. Bơm được chia ra làm hai buồng làm việc độc lập thông qua hai piston trái và phải được điều khiển bằng cam lệch tâm, các van một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xylanh chính.

      Bình hồi dầu.

      Bình tích áp chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe.

      Van điện từ.

      Cấu tạo chung của một van điện từ gồm một cuộn dây điện, lõi van, các cửa van và van một chiều. Van điện từ có chức năng đóng mở các cửa van theo sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đến các xylanh bánh xe. Mỗi kênh điều khiển của xe bố trí các mô đun điều khiển theo hai dạng:

- Mỗi kênh sử dụng 1 van 3 vị trí (mô đun 3 vị trí)

- Mỗi kênh sử dụng 2 van 2 vị trí (mô đun 2 van 2 vị trí)

2.3.1.3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc môđun 3 vị trí:
                Toàn bộ các cụm van được bố trí trong block thủy lực. Tách riêng một mạch điều khiển của van 3 vị trí được mô tả trên hình 2.9

Hình 2.13: Sơ đồ một mạch điều khiển sử dụng van 3 vị trí ở trạng thái phanh trước giới hạn điều chỉnh

            Mô đun (3a) là cụm van thủy lực điện từ 3 vị trí, đặt nằm giữa xy lanh chính (4) và xy lanh bánh xe (2). Môđun làm việc gắn liền với bơm và van điều tiết áp suất (3c), bầu tích năng (3b). Môtơ bơm có nhiệm vụ cung cấp dầu có áp suất cao (120 – 130) bar cho van khi cần thiết, cuộn dây của van được điều khiển nhờ tín hiệu điều khiển của ECU-ABS. Mạch thủy lực của bơm dầu nối song song với mạch thủy lực điều khiển xy lanh bánh xe và cung cấp dầu hay chuyển dầu qua hai van một chiều. Bầu tích năng bố trí song song với bơm làm nhiệm vụ ổn áp đường dầu trong quá trình điều khiển và là nơi tích trữ năng lượng khi xy lanh bánh xe giảm áp. Điện áp điều khiển cuộn dây ở 3 mức (0; 2; 5A).

            Cụm van (3a) bao gồm: cuộn dây điện (4) bố trí trong vỏ của cụm van, cuộn dây 4 tạo nên từ trường khi cho dòng điện đi qua, lõi thép từ (5) đặt trong cuộn dây có khả năng di chuyển theo cường độ từ trường tạo ra, lõi thép từ luôn chịu tác động của lò xo định vị các van A, van B bố trí nằm trong lõi thép từ, liên kết với nhau thông qua các lò xo nhỏ. Van A có nhiệm vụ đóng mở mạch cấp dầu cho xy lanh bánh xe, van B có nhiệm vụ đóng mở mạch thoát dầu sang bình tích dầu (3b). Trong lõi thép từ có một cửa dầu C cấp dầu thông qua lõi thép (2).

            Các trạng thái điều khiển cho một bánh xe bao gồm: chế độ phanh trước điều chỉnh, chế độ giữ áp, chế độ giảm áp, chế độ tăng áp trở lại.

a) Chế độ phanh trước điều chỉnh (phanh bình thường)

             Ở trạng thái phanh bình thường (hình 2.69) khi bánh xe được phanh chưa tới giới hạn của độ trượt tối ưu ECU-ABS không gửi dòng điện đến cuộn dây của các van điện. Do vậy các cuộn dây chưa bị điều khiển. Khi đó lõi thép 5 bị đẩy xuống dưới tác dụng lò xo nén, van A mở, van B đóng. Khi tác động lên bàn đạp phanh, dầu có áp suất từ xilanh phanh chính (7) qua van A đến cửa C và đưa tới xilanh bánh xe (2) thực hiện tăng áp phanh bánh xe. Dầu phanh không đi qua bơm bởi van một chiều đóng kín. Bơm không hoạt động.

             Khi thôi phanh, dầu hồi từ xilanh bánh xe (2) về xilanh phanh chính (7) thông qua cửa C và van A. Lúc này môđun đóng vai trò như đường thông dẫn dầu.

             Khi xe chuyển động với tốc độ cao, thực hiện phanh với cường độ phanh lớn hơn, ECU-ABS được đưa vào hoạt động, quá trình tăng áp xảy ra theo mạch bình thường. Bơm làm việc ở chế độ không tải. Nếu bất kỳ bánh xe nào có độ trượt gia tăng tới giới hạn trượt trong khoảng định sẵn (thông qua ECU-ABS) van thủy lực điện từ sẽ được điều khiển giữ áp suất dầu phanh tác dụng lên xy lanh của bánh xe đó

b) Chế độ giữ áp

          Khi áp suất bên trong xilanh công tác tăng, cảm biến nhận thông tin về tốc độ bánh xe đạt giá trị mong muốn. ECU-ABS cấp dòng điện 2A đến cuộn dây van điện từ để điều khiển van giữ áp suất dầu không đổi đến xilanh công tác.
          Điện áp của cuộn dây do ECU-ABS ở mức 2A, lực điện từ sinh ra trong cuộn dây giữ lõi thép ở vị trí giữa, đóng van A, van B chưa được mở (vẫn đóng). Van A đóng giúp cho mạch dẫn động dầu ngăn cách giữa xilanh chính và xilanh bánh xe. Cửa C sẽ không chịu ảnh hưởng của áp suất dầu từ xilanh chính do van A đóng. Áp suất dầu trong xilanh bánh xe không gia tăng được nữa.

Hình 2.14 : Chế độ giữ áp (ABS hoạt động)

c) Chế độ giảm áp

            Khi một bánh xe có xu hướng bị tăng độ trượt vượt quá giới hạn định trước, ECU-ABS sẽ cấp tín hiệu dòng điện 5A đến cuộn dây. Lực điện từ sinh ra trong cuộn dây giữ lõi thép ở vị trí trên cùng, đóng van A, van B được mở. Van A đóng giúp cho mạch dẫn động dầu ngăn cách giữa xilanh chính và xilanh bánh xe. Dầu phanh từ xilanh công tác qua cửa B hồi về bầu tích (3b), áp suất dầu trong xilanh bánh xe giảm.

Hình 2.15: Chế độ giảm áp (ABS hoạt động)

       Nếu áp suất dầu từ xilanh bánh xe còn lớn, ban đầu chất lỏng san bằng với áp suất trong bầu (3b), sau đó được bơm chuyển qua van một chiều quay trở về xilanh chính. Do cửa A đóng, dầu không vào được van điện từ nên không ảnh hưởng tới quá trình giảm áp suất của xilanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bị khóa cứng. Mức độ giảm áp suất dầu được điều chỉnh bằng cách lặp lại các chế độ giảm áp và giữ.

       Van điện từ ở vị trí này cho tới khi bánh xe chuyển động tới giá trị độ trượt cho phép. Tiếp theo van điện từ quay trở lại chế độ “giữ áp” hay “tăng áp” tùy thuộc theo tín hiệu nhận được từ bánh xe, và chu kỳ điều khiển lại lặp lại.

d) Chế độ tăng áp trở lại

            Khi độ trượt giảm nhỏ cần tăng áp trong xilanh công tác để tạo nên lực phanh lớn. ECU ngắt dòng điện cấp cho van điện. Lực từ trường không còn, nhờ lực hồi vị của lò xo mà van phía trên dịch chuyển xuống mở van A, van B đóng. Dầu từ xilanh chính chảy qua cửa C đến xilanh công tác, thực hiện gia tăng áp suất, mômen trên bánh xe. Mức độ tăng áp được điều khiển nhờ lặp lại chế độ tăng áp và giữ áp. Môtơ bơm hoạt động. Đồng thời sự tăng hay giảm áp suất chất lỏng có thể xảy ra liên tục bằng phương pháp tương tự mà không bị xảy ra mạch động. Sơ đồ trạng thái như trên hình 2.9

2.3.1.3.2 Cấu tạo, nguyên lí làm việc của mô đun 2 van 2 vị trí

           Ngày nay trên ôtô con phần lớn chuyển sang sử dụng cấu trúc mô đun điều chính áp suất dạng 2 van 2 vị trí. Cấu trúc của van 2 vị trí khác với van 3 vị trí. Sơ đồ cấu tạo của các van dùng trong các tài liệu kỹ thuật hiện nay trình bày trên hình 2.12.

Hình 2.16: Sơ đồ biểu diễn cấu trúc van

        Sơ đồ bố trí một mạch điều khiển thủy lực cơ sở và các trạng thái làm việc được trình bày trên các hình 2.12. Hai van 2 vị trí bố trí với các nhiệm vụ khác nhau: van A đảm nhận việc cấp dầu và ngắt đường dầu cho xylanh bánh xe, van B – ngắt dầu và thông mạch dầu về bơm. Tổ hợp 2 van 2 vị trí tạo nên các trạng thái tăng, giữ, giảm áp suất dầu của xilanh bánh xe.

         Nguồn năng lượng sử dụng khi phanh (cấp dầu có áp suất) được thực hiện từ lực bàn đạp và bộ trợ lực phanh. Khi cần bổ sung dầu có áp suất cho mạch điều khiển ABS năng lượng có thể được cấp từ bơm (6). Bơm dầu làm việc nhờ môtơ điện 1 chiều với điện áp 12V. Môtơ điện được làm việc bởi sự kiểm soát của ECU-ABS. Khi phanh xe, áp suất dầu được cung cấp bởi xilanh chính tăngđem đi qua van dầu (A) đến từ xilanh bánh xe và một phần được cấp cho bầu tích năng qua một van tiết lưu.

a)                                b)                                      c)

Hình 2.17: Các trạng thái hoạt động

a) Chế độ tăng áp dầu    b) Chế độ giữ áp dầu     c) Chế độ giảm áp dầu

a. Chế độ phanh trước giới hạn điều chỉnh:

           Khi phanh bình thường (hình 2.17a), tín hiệu điều khiển không được đưa vào ECU-ABS. ECU-ABS không cấp điện cho các van điện từ A và van điện từ B, van A mở, còn van B đóng.

            Dầu từ xilanh chính qua van A truyền trực tiếp tới xilanh bánh xe, van B ngắt đường dầu về bơm, thực hiện đưa dầu tăng áp đến bánh xe, tạo sự phanh trước giới hạn điều chỉnh ở cơ cấu phanh. Bánh xe đang lăn trơn trên đường được phanh bởi cơ cấu phanh và xuất hiện sự trượt lết bánh xe trên nền đường với độ trượt tăng dần theo sự gia tăng của áp suất dầu trong xilanh bánh xe. Độ trượt bánh xe trên nền đường tăng dần tới giới hạn cần thiết phải điều chỉnh, ECU-ABS xuất tín hiệu điện, van B chuyển sang chế độ đóng, ngắt dầu cắp tới xilanh, kết thúc chế độ tăng áp, chuyển sang chế độ giữ áp.

b. Chế độ giữ áp (hình 2.17b):

          Nếu bánh xe bị phanh tới giới hạn độ trượt cần điều chỉnh (gia tốc phanh hoặc độ trượt giới hạn), thông tin từ cảm biến về tốc độ bánh xe gửi về ECU-ABS. ECU-ABS thực hiện duy trì áp suất dầu bằng cách: chuyển tín hiệu đến van A và ngắt mạch cấp dầu, trong lúc van B vẫn đóng kín đường thoát dầu. Áp suất dầu trong xilanh bánh xe không thay đổi tạo nên chế độ giữ áp suất dầu.  Mômen phanh không tăng được, duy trì độ trượt của bánh xe.

            Trong thực tế quan hệ lăn của bánh xe trên đường liên tục biến đổi, độ trượt bánh xe cũng thay đổi và dẫn tới các trạng thái:

           - Nếu độ trượt giảm nhỏ hơn độ trượt giới hạn, mạch điều khiển cần chuyển về chế độ tăng áp suất dầu trong xilanh chính.

           - Nếu độ trượt tăng cao hơn độ trượt giới hạn, mạch điều khiển cần chuyển về chế độ tăng áp suất dầu trong xilanh chính.

            Các cảm biến tốc độ quay của bánh xe tiếp nhận các tín hiệu này, chuyển về bộ vi xử lý (ECU-ABS) và ECU đưa ra các tín hiệu điều khiển các van điện từ thích hợp. Quá trình giữ áp có thể duy trì với một khoảng thời gian dài hay ngắn tùy thuộc vào sự biến đổi độ trượt của bánh xe trên nền đường.

c. Chế độ giảm áp (hình 2.17c):

            Nếu độ trượt (hoặc gia tốc) bánh xe đột ngột gia tăng vượt quá giới hạn cho phép, mạch điều chỉnh thực hiện giảm áp suất dầu bằng cách: ECU-ABS chuyển tín hiệu đến van A và ngắt mạch cấp dầu, chuyển tín hiệu đến van B mở đường thoát dầu sang bình dự trữ (7). Áp suất dầu trong xilanh bánh xe và mômen phanh giảm, giảm độ trượt của bánh xe với nền.

           Khi giảm áp suất dầu:

           - Nếu áp suất dầu sau van B cao, dầu được chuyển vào bình dự trữ (7) và đẩy van một chiều chảy vào bơm. Bơm hút dầu chuyển về bình tích năng (4), chuẩn bị đáp ứng điều kiện khi cần thay đổi chế độ làm việc tiếp sau.

          - Nếu áp suất dầu sau van B thấp, dầu chứa vào bình dự trữ.

d. Chế độ tăng áp trở lại:

           Nếu độ trượt của bánh xe đột ngột giảm quá giới hạn tối ưu cho phép, thông tin tốc độ bánh xe từ cảm biến gửi về ECU-ABS, ECU-ABS thực hiện tăng áp suất dầu bằng cách: cắt tín hiệu đến van A và đóng mạch cấp dầu, cắt tín hiệu đến van B ngắt đường thoát dầu sang bình dự trữ. Chế độ làm việc của mạch điều chỉnh áp suất thực hiện như trên hình 2.13a. Áp suất dầu trong xilanh bánh xe được tăng dần, mômen phanh trong cơ cấu phanh tăng, độ trượt lại tăng tới giới hạn yêu cầu.

           Sự tăng áp trong trạng thái điều chỉnh này của mạch ABS không có sự gia tăng áp lực từ bàn đạp phanh, mà thực hiện cấp năng lượng (qua áp suất dầu) từ bơm dầu. Nhờ tác dụng cấp năng lượng từ bơm dầu thông qua bình tích năng nên người lái không cảm thấy sự thay đổi lực trên bàn đạp.

          Trong suốt quá trình điều chỉnh ABS, các van được điều khiển bằng cuộn dây từ trường chuyển trạng thái tắt hay mở trong một khoảng thời gian rất nhanh bởi hệ điều khiển điện tử. Sự đóng ngắt mạch cấp dầu điều chỉnh theo sự quay của bánh xe với giới hạn độ trượt tối ưu.

2.3.1.4. Ưu, nhược điểm của hệ thống phanh ABS

Ưu điểm:

-         Quãng đường phanh ngắn, có tính an toàn cao, ổn định lái, ổn định hướng

-         Xe chạy trên đường trơn trượt có thể ổn định trong khi phanh

Nhược điểm:

-         Kết cấu phức tạp, khó bảo quản, sửa chữa, lắp ráp

-         Các bộ phận thay thế phải đúng loại theo nhà sản xuất

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH ABS

        Trong chương 3 của đồ án sẽ tiến hành tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên một xe cụ thể. Trong đồ án sẽ lấy thông số kỹ thuật của xe Toyota Camry 2.5Q để kiểm nghiệm

3.1 Sơ đồ bố trí chung và thông số kỹ thuật xe Toyota Camry 2.5Q

Hình dáng kỹ thuật của xe được mô tả như hình dưới đây

Hình 3.1: Sơ đồ bố trí chung của xe

3.2 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh

3.2.1 Xác định mô men cần sinh ra ở cơ cấu phanh

Sơ đồ khảo sát động lực học quá trình phanh xe được đưa ra như hình dưới đây:

Hình 3.2. Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô

Trong đó:

        P_p1, P_p2: lực phanh tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe cầu trước và cầu sau với mặt đường

      P_j: lực quán tính đặt tại trọng tâm ô tô, cùng chiều với chiều chuyển động của ô tô

      G: trọng lượng toàn bộ đặt tại trọng tâm ô tô

      R_k1, R_k2: phản lực tiếp tuyến của đường, tương ứng đặt tại bánh xe cầu trước, cầu sau với đường

      M_f1, M_f2: mô men cản lăn ở các bánh xe cầu trước, cầu sau của ô tô

      P_w: lực cản không khí

      Trong quá trình phanh, lực cản lăn và lực cản không khí có giá trị nhỏ, có thể bỏ qua.

Tải trọng phân bố lên cầu trước và cầu sau: m₁, m₂.

m₁ = ; m₂ =

Trong đó: m₁, m₂: Hệ số phân bố tải trọng.

                G₁, G₂ :Trọng lượng phân bố lên cầu trước và sau.

                G_a : Trọng lượng không tải của xe.

                a, b : Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc.

Theo sơ đồ trên hình 3.1 ta quy ước chiều dương là chiều ngược chiều kim đồng hồ.

Xác định tọa độ trọng tâm của ôtô: (Theo hình 3.1)

                       a, b, h_g      - Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc.                        

Lấy mô men tại điểm O₁  ta có:

G_a.a – Z₂.L₀ = 0      Z₂ =                                                                              (3.1)

Mặt khác Z₂ = G₂      a =                                                                  (3.2)

Thay số vào ta  được:  a = = 940,16 [mm]

            Từ sơ đồ hình 3.1 ta thấy:

 b  = L₀ – a = 2080 – 940,16  = 1139,84 [mm]

Phương trình cân bằng mô men như sau:

+ Đối với cầu trước:       Z₂.L₀ – G_a.a + P_j.h_g = 0                                           (3.3)

  + Đối với cầu sau:        Z₁.L₀ – G_a.b - P_j.h_g = 0                                                    (3.4)

Mặt khác ta có: P_j  =  J_p.m_a = J_p.                                                                      (3.5)

        Trong đó:    P_j – Lực quán tính.

                           m_a – Khối lượng của ôtô.

                           g – Gia tốc trọng trường.

        Thay (3.3) vào (3.4) và (3.5) ta được:

                                    Z₁ =                                                    (3.6)

                                    Z₂ =                                                            (3.7)

        + Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước:

                                    P_p1 = φ.                                                                (3.8)

        + Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau:                                         

                                    P_p2 = φ.                                                               (3.9)

        Trong đó: φ là hệ số bám giữa lốp và mặt đường.

Thay (3.6) vào (3.8) ta được lực bám của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường là:

                 P­_p1 = φ.  = φ.                                    (3.10)

Thay (5.7) vào (5.9) ta được lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu:                                          P_p2 = φ.  = φ.                                   (3.11)

Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước:

                                                                                     (3.12)

                                                                            (3.13)

Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau:

                                                                                    (3.14)

                                                        (3.15)

         Trong đó:

  M_p1 - Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước.

  P_p1  - Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước.

  M_p2 - Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau.

  P_p2  - Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau.

  Z₁   - Phản lực của mặt đường tác dụng lên cầu trước.

  Z₂   - Phản lực của mặt đường tác dụng lên cầu sau.

  r_bx   - Bán kính làm việc của bánh xe, r_bx = λ.r₀  [mm].

                         r₀   - Bán kính thiết kế của bánh xe,   r₀ = B + .25,4   [mm].

   d    - Đường kính của vành bánh xe được tính theo đơn vị Anh [inch].

                B    - Bề rộng của lốp được tính theo đơn vị [mm]

                Ta có kí hiệu lốp: 215/55R17.

    λ    - Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp.

Đối với xe du lịch ta chọn lốp có áp suất thấp λ = 0.93 ÷ 0.935.

Chọn λ = 0,93

               Do vậy: r_bx = (B+ .25,4).λ

                  r_bx = (215 + .25,4).0,93 = 400,737 [mm]

 h_g   - Tọa độ trọng tâm theo chiều cao.

S    - Chiều rộng cơ sở

                           h_g = 0,5.S với S = 1535 (mm).         

                 Vậy:            h_g = 0,5.1525 = 762,5 (mm)

        Mô men phanh của mỗi bánh xe cầu trước M_p1:

        Thay giá trị vào các công thức (5.13) ta được:

          M_P1 = .(1,5207 + .0,787). 0,400737                         

      => M_φ1 = 2929,811j + 1516,25.j²                                                                                                (3.17)             

        Mô men phanh của mỗi bánh xe cầu sau M_p2:

        Thay các giá trị trên vào công thức (3.15) ta được:

                   M_P2 = .(1,254 - .0,787). 0,400737

                => M_φ2 = 2415,98.j - 1516,25.j²                                           (3.18)

        Từ hai phương trình (3.17) và (3.18) ta thấy mô men bám của các bánh xe ở cầu trước và cầu sau là một hàm số bậc hai theo hệ số bám φ.

        Thay giá trị vào các công thức (3.17) và (3.18) ứng với các giá trị hệ số bám giữa lốp với mặt đường j = (0,7 - 1) ta có quan hệ mô men phanh lý thuyết giữa cầu trước và sau được cho ở bảng 3.2 và biểu diễn trên đồ thị đặc tính phanh xe Toyota Camry 2.5Q  như trên hình 3.3.

Bảng 3.2: Quan hệ mômen phanh cầu trước, cầu sau với hệ số bám mặt đường.

Nhận xét:

- Hệ số bám bánh xe với đường tỷ lệ thuận với mômen phanh sinh ra ở các cầu.

- Mô men phanh sinh ra tỷ lệ thuận với lực phanh trên các cầu.

Hình 3.3: Đồ thị quan hệ giữa mômen phanh và hệ số bám.

3.2.2 Xác định mômen phanh các cơ cấu phanh có thể sinh ra.

a) Đối với cơ cấu phanh trước.

        Giả sử rằng có lực P tác dụng lên vòng ma sát với bán kính trong là R₁ và bán kính ngoài là R₂. Lúc đó áp suất trên vòng ma sát sẽ là:

                       q =

Trên bề mặt ma sát ta xét một phân tố vòng nằm cách tâm bán kính R, chiều dày dR giới hạn góc dα (hình 3.4).

          - Lực ma sát tác dụng lên phân tố vòng: dT = μ.dN = μ.q.dS.

 Trong đó: μ  Hệ số ma sát, μ = 0,3.

                q  Áp suất tác dung lên bề mặt ma sát.

                dS = R.dα.dR: Diện tích phân bố.

                α  Góc ôm, α = 30⁰  hay α = [rad].

Hình 3.4: Sơ đồ để tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát

- Mômen tác dụng lên toàn bề mặt ma sát là:

                     M_ms = μ.q.

        Cuối cùng ta có mô men phanh mà cơ cấu phanh trước có thể sinh ra là:

M_ms= μ.q. =                                   (3.19)

Trong đó:

                R₁ - bán kính trong của đĩa ma sát, R₁ = 0,11875 [m]. 

                R₂ - bán kính ngoài của đĩa ma sát, R₂ = 0,15 [m].

                P - lực ép lên đĩa má phanh [N].

Xác định lực ép lên đĩa má phanh:

                             P =                                                                       (3.20)

Với :               d - đường kính xi lanh bánh xe, d = 54 [m]  = 0,054[m] .

                p - áp suất dầu. [N/m²].

Vậy mô men phanh mà cơ cấu phanh trước có thể sinh ra là :

                       M_pt   =2.

                       Þ  M_pt   = 2. .           

                       Þ  M_pt   =  1,85.10^-4.p[N.m]                                                           (3.21)

b) Đối với cơ cấu phanh sau.

        Tương tự ta có công thức tính momen đối với cơ cấu phanh sau như sau:

                       M_ps   =

Trong đó:   

μ- Hệ số ma sát, μ = 0,3.

R₁- bán kính trong của đĩa ma sát, R₁ = 0,1064 [m].

R₂- bán kính ngoài của đĩa ma sát, R₂ = 0,14 [m].

i- số lượng xi lanh, i = 1.

d- đường kính xi lanh bánh xe, d = 30 [mm] = 0,03 [m]

p- áp suất dầu.  [N/m²]

Vậy mô men phanh mà cơ cấu phanh sau c.ó thể sinh ra là:

                                M_ps   = 2.  .

                       Þ     M_ps   = 0,525.10^-4.p [N.m]                                            (3.22)

Từ công thức (5.1) và (5.22) ta có:

                             = = 0,284

Mặt khác:

                             =  

Suy ra         = 0,284

Giải phương trình ta được:

               =>  = 0,9.

Xác định áp suất dầu khi phanh:

          Ta có: M_P2 =  1888,3.j - 1065.j² = 0,525.10^-4.p

                  =>   p = 13,9.10⁶ [N/m²]

                      M_P1 =  1775,1.j + 1065.j²  = 1,85.10^-4.p

                   =>   p = 13,9.10⁶ [N/m²]

Vậy mômen phanh sinh ra thực tế :

Cơ cấu phanh trước : M_pt = 1,85.10^-4. 13,9.10⁶    = 2589 [N.m]

Cơ cấu phanh sau :    M_ps = 0,525.10^-4. 13,9.10⁶    = 734[N.m]

3.2.3 Tính toán các chỉ tiêu phanh.

Giản đồ phanh nhận được bằng thực nghiệm và qua giản đồ phanh có thể phân tích và thấy được bản chất của quá trình phanh.

Hình 5.6: Giản đồ phanh

Trong đó :

      t₁: là thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh tức là từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào đĩa phanh.

         Thời gian này đối với phanh dầu là t₁ = 0,3s.

          t₂: thời gian tăng lực phanh hoặc tăng gia tốc chậm dần. Thời gian này đối với phanh dầu  t₂ = (0,5 – 1,0)s. Ta chọn t₂ = 0,5 s

          t_pmin: thời gian phanh hoàn toàn ứng với lực phanh cực đại. Trong thời gian này lực phanh hoặc gia tốc chậm dần không đổi

3.2.3.1 Gia tốc chậm dần khi phanh.

          Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ôtô. Ta có:

                                      j_pmax =                                                                       (3.23)

          Trong đó: - hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ôtô. Ta chọn  ~1.

          Thay các số liệu vào (3.23) ta được :

                             j_pmax =  = 0,9 .9,81 = 8,9 [m/s²]

3.2.3.2 Thời gian phanh.

          Thời gian phanh cũng là một trong các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh. Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt. Ðể xác định thời gian phanh ta có:                         j_pmax =  =       Þ  dt =

          Tích phân trong giới hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v₁ tới thời điểm ứng với vận tốc v₂ ở cuối quá trình phanh :

                     t_pmin = =

Khi phanh ôtô đến lúc dừng hẳn thì v₂ = 0. do đó :

                     t_pmin =                                                                                (3.24)

Trong đó : v₁ - Vận tốc của ôtô ứng với thời điểm bắt đầu phanh.

Mặt khác ta có:

                     dv = j.dt

                      v₁ - v_o =

                                                                 (3.25)

                         v_o = 30 [km/h] = 8,33 [m/s]

                 Thay các số liệu vào (3.25 ) ta được :

              v₁ = =5,11 [m/s]

              Thay các số liệu vào (3.24) ta được :

                         t_pmin =  = 0,69 [s]

                  Thời gian phanh thực tế là :

                       t_p = t₁ + t₂ + t_pmin = 0,3 + 0,5 + 0,69 = 1,49 [s]

               Vậy thời gian phanh thực tế là: 1,49 [s].

3.2.3.3 Quãng đường phanh

          Quãng đường phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ôtô. Cũng vì vậy mà trong tính năng kỹ thuật của ôtô. các nhà chế tạo thường cho biết quãng đường phanh của ôtô ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định.

          Quãng đường phanh ứng với vận tốc từ v_o đến v₁.

          Ta có :       

Tích phân hai vế ta được :

                              s₁ - s_o =

                       s₁ = s_o + v_o.t₂ -

                              s₁ = v_o.t₁ + v_o.t₂ -                                                (3.26)

Thay các số liệu vào ta được :

                              s₁ = 8,33.0,3 + 8,33.0,5 -

                               s₁ = 5,18 [m]

          Quãng đường phanh ứng với vận tốc từ v₁ đến thời điểm ứng với vận tốc cuối quá trình phanh : v₂ = 0.

          Tương tự như quãng đường phanh ứng với vận tốc v_o đến v₁ ta được :

                       s₂ =   =   = 2   [m]

          Quãng đường phanh thực tế là :

                       s_p = s₁ + s₂ = 5,18 + 2

                              s_p = 7,18 [m]

           So với bảng tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ô tô lưu hành trên đường       (Bộ Giao thông vận tải quy định, 1995) đối với ô tô con và các loại ô tô khác thiết kế trên cơ sở ô tô con thì quãng đường phanh không lớn hơn 7,2 m. Từ những kết quả trên ta nhận thấy quãng đường phanh của xe Toyota Camry 2.5Q là 7,18m nằm trong giới hạn cho phép nên đảm bảo chỉ tiêu đối với ô tô con

CHƯƠNG 4

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH CÓ HỖ TRỢ ABS TRÊN XE DU LỊCH

        Trên cơ sở các đặc điểm đã tìm hiểu, phần cuối cùng của đồ án tập trung vào quá trình sử dụng của hệ thống phanh ABS trên ô tô du lịch trong điều kiện thực tế, nhằm đưa ra phương pháp khai thác hiệu quả nhất

4.1. Công tác kiểm tra bảo dưỡng trong quá trình khai thác

        Trong quá trình khai thác, để đảm bảo các cụm, hệ thống luôn trong điều kiện làm việc tốt nhất, người quản lí sử dụng xe cần phải thực hiện tốt công tác kiểm tra bảo dưỡng bao gồm: kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên, bảo dưỡng cấp 1, cấp 2 với các nội dung sau:

4.1.1 Kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên

         Công tác kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên do ngưởi sử dụng thực hiện sau mỗi hành trình dài của xe

Thưởng xuyên kiểm tra lượng dầu phanh trong bình, tránh để dầu phanh tiếp xúc với không khí và tạp chất. Kiểm tra độ kín khít của các mối nối và đường ống dẫn dầu bằng mắt thường

4.1.2 Bảo dưỡng cấp 1

         Bảo dưỡng cấp 1 được tiến hành ở trạm bảo dưỡng sao 10000km hoạt động của xe hoặc 6 tháng sử dụng. Đối với hệ thống phanh, công tác bảo dưỡng cấp 1 gồm các nội dung sau:

     Bằng cách lái thử xe trên đường kiểm tra, chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của hệ thống phanh thông qua lực bàn đạp, thời gian phanh và quãng đường phanh

     Kiểm tra và bổ sung dầu phanh nếu cần. Kiểm tra toàn bộ đường ống và các mối nối. Tiến hành xả khí trong dẫn động phanh. Kiểm tra, điều chỉnh cơ cấu phanh

4.1.3 Bảo dưỡng cấp 2

         Bảo dưỡng cấp 2 tiến hành sau 30000km hoạt động của xe. Ngoài các nội dung bảo dưỡng cấp 1, bảo dưỡng cấp 2 cần tiến hành các công việc sau:

          Tháo xy lanh chính khỏi xe để tiến hành bảo dưỡng. Tháo rời, làm vệ sinh và kiểm tra tình trạng kỹ thuật của từng chi tiết, thay mới cupen

          Tháo và làm vệ sinh cơ cấu phanh, thay thế má phanh, kiểm tra sức kéo của lò xo hồi vị, thay thế cu-pen của xy lanh công tác

         Thay mới dầu phanh, kiểm tra xiết chặt đường ống dẫn

4.2 Kiểm tra điều chỉnh đối với hệ thống phanh

         Công tác kiểm tra điều chỉnh đối với hệ thống phanh cần chú ý các nội dung sau:

       Kiểm tra điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh

       Điều chỉnh khe hở má phanh và tang phanh

       Xả khí trong dẫn động thủy lực

4.2.1 Kiểm tra điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp

          Hành trình tự do của bàn đạp phụ thuộc vào kích thước, vị trí của ngồi của từng loại xe, được nhà sản xuất quy định cụ thể trong hướng dẫn khai thác

Việc điều chỉnh được tiến hành thông qua các ốc hạn chế. Khi điều chỉnh cần chú ý giữa đũa đẩy và đáy của piston luôn có khe hở tự do, nhằm đảm bảo phanh được nhả an toàn

4.2.2 Điều chỉnh khe hở má phanh và tang phanh

          Thông thường trên xe du lịch sử dụng hai kết cấu điều chỉnh là cam lệch tâm và cẩn đẩy

           Đối với cam lệch tâm, bánh xe được kích khỏi mặt đất, xoay đều hai cam cho tới khi bánh xe bị bó cứng. Sau đó nhả đều cả hai cam cho tới khi bánh xe quay tự do. Tương tự với kết cấu cần đẩy, xoáy ốc điều chỉnh thay đổi chiều dài cần đẩy cho tới khi bánh xe bị hãm cứng, sau đó nhả dần để bánh xe có thể quay tự do

4.2.3 Xả khí trong dẫn động thủylực

         Đối với hệ thống phanh dẫn động thủy lực, nếu trong đường ống có lẫn các bọt khí sẽ ảnh hưởng đến lực phanh, cần tiến hành xả khí đúng quy trình

4.3 Kiểm tra hệ thống ABS.

4.3.1. Kiểm tra hệ thống chẩn đoán

         * Chức năng kiểm tra ban đầu.

          Kiểm tra tiếng động làm việc của bộ chấp hành.

          - Nổ máy và lái xe với tốc độ lớn hơn 6 km/h.

          - Kiểm tra xem có nghe thấy tiếng động làm việc của bộ chấp hành không.

         * Chức năng chuẩn đoán:

          - Đọc mã chẩn đoán.

           +  Kiểm tra điện áp ắc quy: kiểm tra điện áp ắc quy khoảng 12 V.

       -  Kiểm tra đèn báo bật sáng:

           +  Bật khoá điện.

           +  Kiểm tra rằng đèn ABS bật sáng trong 3 giây, nếu không kiểm tra và sửa chữa hay thay thế cầu chì, bóng đèn báo hay dây điện.

       - Đọc mã chẩn đoán:

             + Bật khoá điện ON.

             + Rút giắc sửa chữa. 

             + Dùng SST, nối chân Tc và E1 của giắc kiểm tra.

            + Nếu hệ thống hoạt động bình thường (không có hư hỏng), đèn báo sẽ nháy 0,5 giây 1 lần

            + Trong trường hợp có hư hỏng , sau 4 giây đèn báo bắt đầu nháy. Đếm số lần nháy xem mã chẩn đoán (số lần nháy đầu tiên sẽ bằng chữ số đầu của chẩn đoán hai số. Sau khi tạm dừng 1,5 giây đèn lại nháy tiếp.Số lần nháy ở lần thứ hai sẽ bằng chữ số sau của mã chẩn đoán. Nếu có hai mã chẩn đoán hay nhiều hơn, sẽ có khoảng dừng 2,5 giây giữa hai mã và việc phát mã lại lặp lại từ đầu sau 4 giây tạm dừng).

            + Sửa chữa hệ thống.

            + Sau khi sửa chữa chi tiết bị hỏng, soá mã chẩn đoán trong ECU

            + Tháo SST ra khỏi cực Tc và E1 của giắc kiểm tra.

            + Nối giắc sửa chữa.

            + Bật khoá điện ON. Kiểm tra rằng đèn ABS tắc sau khi sáng trong 3 giây.

      -  Xoá mã chẩn đoán:

             + Bật khoá điện ON.

             + Dùng SST, nối chân Tc với E1 của giắc kiểm tra.

            +Xoá mã chẩn đoán chứa trong ECU bằng cách đạp phanh 8 lần hay nhiều hơn trong vòng 3giây.

             + Kiểm tra rằng đèn báo chỉ mã bình thường .

             + Tháo SST ra khỏi cực Tc và E1 của giắc kiểm tra.

             + Kiểm tra rằng đèn báo ABS tắc.

Hình 4.1: Đèn báo ABS

Hình 4.2: Giắc kiểm tra

Bảng 4.1 Mã chẩn đoán

*  Chức năng kiểm tra cảm biến:

         - Chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ.

           + Kiểm tra ắc quy kiểm tra rằng điện áp ắc quy khoảng 12V.

         - Kiểm tra đèn báo ABS.

           + Bật khoá điện ON:

           + Kiểm tra rằng đèn báo ABS sáng trong vòng 3 giây. Nếu không kiểm tra và sửa chữa hay thay cầu chì, bóng đèn hay dây điện.

           + Kiểm tra rằng đèn ABS tắc.

                                                                                                               + Tắc khoá điện.

           + Dùng SST, nối chân E1 với chân Tc và Ts của giắc kiểm tra.

             + Kéo phanh tay và nổ máy.      

             + Kiểm tra rằng đèn ABS nháy trong khoảng 4 lần /giây.

         - Kiểm tra mức tín hiệu cảm biến.

            + Lái xe chạy thẳng ở tốc độ 4÷6 km/h và kiểm tra đèn ABS bật sáng sau 1 giây không.

               + Nếu đèn sáng nhưng không nháy khi tốc độ xe không nằm trong khoảng tiêu chuẩn, dừng xe và đọc mã chẩn đoán, sau đó sửa các chi tiết hỏng.

            + Nếu đèn bật sáng trong khi tốc độ 4÷6 km/h, việc kiểm tra đã hoàn thành. Khi tốc độ xe quá 6 km/h, đèn ABS nháy lại. Ở trạng thái này cảm biến tốc độ tốt.

        - Kiểm tra sự thay đổi tín hiệu cảm biến ở tốc độ thấp.

            + Lái xe chạy thẳng với tốc độ  45÷55 km/h và kiểm tra xem đèn ABS có sáng sau khi tạm ngừng 1 giây không.

            + Nếu đèn báo bật sáng mà không nháy khi tốc độ xe nằm ngoài  khoảng tiêu chuẩn. Dừng xe và đọc mã chẩn đoán. Sau đó sửa các chi tiết hỏng.

            + Nếu đèn báo bật sáng mà không nháy khi tốc độ xe nằm trong khoảng tiêu chuẩn, việc kiểm tra đã hoàn thành. Khi tốc độ xe nằm trong dải tiêu chuẩn, đèn ABS lại nháy. Ở trạng thái này roto cảm biến tốc độ tốt.

          - Kiểm tra sự thay đổi tín hiệu cảm biến ở tốc độ cao.

          - Đọc mã chẩn đoạn.

          +Dừng xe, đèn báo sẽ bắt đầu nháy.        

           + Đếm số lần nháy (Xem mã chẩn đoán).

         - Sửa các chi tiết hỏng.

           Sửa hay thay thế các chi tiết bị hỏng.

         - Đưa hệ thống về trạng thái bình thường.

           + Tắc khoá điện OFF.

           + Tháo SST ra khỏi cực E1, Tc và Ts của giác kiểm tra.

Bảng 4.2 Mã chẩn đoán

4.3.2 Kiểm tra bộ chấp hành.

         - Kiểm tra điện áp ắc quy: kiểm tra điện áp ắc quy khoảng 12V.

         - Tháo vỏ bộ chấp hành.

         - Tháo các giắc nối: Tháo 4 giắc nối ra khỏi bộ chấp hành và rơ le điều khiển.

         - Nối thiết bị kiểm tra bộ chấp hành (SST) vào bộ chấp hành.

           + Nối thiết bị kiểm tra bộ chấp hành  (SST) vào rơ le điều khiển bộ chấp hành và dây điện phía thân xe qua dây điện phụ (SST).

           + Nối dây đỏ của thiết bị kiểm tra với cực dương ắc qui và dây đen với cực âm. Nối dây đen của bộ dây điện phụ vào cực âm ắc qui hay mát thân xe.

           + Đặt phiếu A (SST) lên thiết bị kiểm tra.

  - Kiểm tra sự hoạt động của bộ chấp hành

           + Nổ máy và cho chạy với tốc độ không tải

           + Bật công tắc lựa chọn thiết bị kiểm tra đến vị trí “FRONT RH”.

           + Nhấn và giữ công tắc môtơ trong vài dây.

           + Đạp phanh và giữ nó đến khi hoàn thành bước.

           + Nhấn công tắc POWER và kiểm tra rằng bàn đạp phanh không đi xuống.

(không nên giữ công tắc lâu hơn 10 giây).

           + Nhả công tắc POWER và kiểm tra rằng bàn đạp phanh  đi xuống.

           + Nhấn và giữ công tắc motor trong vài giây sau đó kiểm tra rằng chân phanh đã về vị trí cũ.

           + Nhả chân phanh.

           + Nhấn và giữ công tắc motor trong vài giây.

                + Đạp phanh và giữ nó trong khoảng 10 giây. Khi đang giữ chân phanh, ấn công tắc  motor trong vài giây. Kiểm tra rằng chân phanh không bị rung.

   - Kiểm tra các bánh xe khác.

           + Xoay công tắc lựa chọn đến vị trí “FRONT LH”.

           + Kiểm tra các bánh sau với công tắc lựa chọn ở vị trí “REAR RH” và “REAR LH” theo quy trình tương tự.

         - Nhấn công tắc motor.

          + Nhấn và giữ công tắc motor trong vài giây.

         - Tháo thiết bị kiểm tra ( SST ) ra khỏi bộ chấp hành.

         - Nối các giắc bộ chấp hành.

           Nối 4 giắc vào bộ chấp hành và rơle điều khiển .

         - Lắp các giắc nối.

         - Lắp các giắc nối lên giá đỡ bộ chấp hành.

         - Lắp võ bộ chấp hành.

         - Xoá mã chẩn đoán.

4.3.3 Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe.

        - Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe.

           + Tháo giắc cảm biến tốc độ.

           + Đo điện trở giữa các điện cực.

     Điện trở: 0,8 ÷ 1,3 k (cảm biến tốc độ bánh trước).

     Điện trở: 1,1 ÷ 1.7 k (cảm biến tốc độ bánh sau).

           + Nếu điện trở không như tiêu chuẩn, thay cảm biến.

           + Không có sự thông mạch giữa mỗi chân của cảm biến và thân cảm biến. Nếu có thay cảm biến.

           + Nối lại các giắc cảm biến tốc độ.

          - Kiểm tra sự lắp cảm biến.

           + Chắc chắn rằng bu lông lắp cảm biến được xiết đúng.

KẾT LUẬN

     Sau thời gian làm đồ án với đề tài: “Khai thác hệ thống phanh có hỗ trợ bộ chống bó cứng ABS trên xe du lịch” em đã cơ bản hoàn thành đề tài với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. ……….….. và các thầy trong Khoa động lực.

    Trong đề tài này em đi sâu tìm hiểu tính năng hoạt động của các cơ cấu trong hệ thống phanh được sử dụng trên ô tô du lịch. Phần đầu đồ án giới thiệu chung về hệ thống phanh trên ô tô du lịch cũng như trình bày công dụng, bố trí chung của bộ chống bó cứng phanh ABS. Phần sau của đồ án đi sâu nghiên cứu, phân tích kết cấu của hệ thống phanh trên ô tô du lịch và các phần tử trong hệ thống, từ đó có thể nắm vững các đặc điểm kết cấu, ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng và các chú ý trong khai thác sử dụng của cụm, hệ thống đó. Phần tiếp theo của đồ em tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh ô tô với những chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh như gia tốc chậm dần khi phanh, thời gian phanh và quãng đường phanh. Phần cuối cùng là những nội dung cơ bản trong quá trình khai thác và sử dụng hệ thống phanh trên ô tô du lịch.       

     Tuy nhiên do thời gian hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, tài liệu tham khảo hạn chế và chưa cập nhật đầy đủ các tài liệu về xe nên không tránh khỏi những thiếu sót mong các thầy cô chỉ dẫn thêm. Qua đề tài này em đã bổ sung thêm nhiều kiến thức chuyên nghành về các hệ thống ôtô và đặc biệt là hệ thống phanh ABS. Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em cũng nâng cao được những kiến thức về công nghệ thông tin như Word, Excel, AutoCAD phục vụ cho công tác sau này. Ðồng thời qua đó bản thân em cần phải cố gắng học hỏi tìm tòi hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của người cán bộ kỹ thuật ngành động lực.

      Em xin chân thành cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Vũ Đức Lập, Lý thuyết ô tô quân sự, Học viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội  - 2002

[2]. Vũ Đức Lập (1998), Hướng dẫn thiết kế môn học “Kết cấu tính toán ô tô quân sự” (Tập V: Hệ thống phanh), Học viện kỹ thuật quân sự.

[3]. Phạm Đình Vy – Vũ Đức Lập, Cấu tạo ôtô quân sự (tập 2), Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội 1995.

[4] TEAM 21

[5] http://www.toyota.com.vn/

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"