MỤC LỤC

MỤC LỤC....1

LỜI NÓI ĐẦU.. 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.. 4

1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài. 4

1.2. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh trên xe ô tô. 5

1.2.1. Công dụng. 5

1.2.2. Yêu cầu. 5

1.2.3. Phân loại hệ thống phanh. 7

1.3. Cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh trang bị ABS. 8

1.3.1. Chức năng nhiệm vụ và nguyên lý làm việc. 8

1.3.2. Phân loại ABS. 14

1.3.3. Một số sơ đồ điển hình. 17

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XE CƠ SỞ VÀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE CƠ SỞ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. 20

2.1. Giới thiệu tổng quan về xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. 20

2.1.1. Các thông số kỹ thuật chính. 21

2.1.2. Một số hệ thống chính. 22

2.2. Hệ thống phanh trên xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. 26

2.2.1.  Sơ đồ và nguyên lý làm việc. 26

2.2.2. Kết cấu và các bộ phận chính. 30

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. 43

3.1. Các thông số dùng để tính toán. 43

3.2. Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau. 43

3.2.1. Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ: 48

3.2.2. Xây dựng họa đồ lực phanh: 50

3.3. Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra. 52

3.3.1. Đối với cơ cấu phanh trước. 52

3.3.2. Đối với cơ cấu phanh sau. 55

3.3.3. Quan hệ áp suất phanh trước và sau. 59

3.4. Lực tác dụng lên bàn đạp phanh. 60

3.5. Tính toán các chỉ tiêu phanh. 62

3.5.1. Gia tốc chậm dần khi phanh. 62

3.5.2. Thời gian phanh. 63

3.5.3. Quãng đường phanh. 64

CHƯƠNG 4: CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. 66

4.1. Những công việc bảo dưỡng cần thiết. 67

4.2. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, bộ phận chính. 67

4.3. Kiểm tra hệ thống ABS. 68

4.4. Kiểm tra hệ thống chuẩn đoán. 70

4.5. Kiểm tra bộ phận chấp hành. 76

4.6. Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe. 77

KẾT LUẬN CHUNG.. 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 79

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người. Do đó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn. Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, … trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hang đầu. Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt: chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra.

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của Thầy: TS…………….., em quyết định thực hiện đề tài: “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA CORROLA ALTIS 2.0".

Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy: TS…………….. cùng các Thầy Cô giáo trong bộ môn ô tô Trường Đại Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

                                                                                Vĩnh Phúc, ngày..........tháng.........năm 20…

                                                                                     Sinh viên thực hiện 

                                                                                  ………………….

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài.

Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và vận chuyển hàng hoá cho các ngành 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 người sử dụng ô tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, giao thông vận tải, cho nên mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao dẫn đến tai nạn giao thông ngày càng nhiều. 

Ðối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc tính toán, thiết kế, nghiên cứu về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn. Ðó là lý do em chọn đề tài “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA CORROLA ALTIS 2.0”. Ðể giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh. Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả chuyển động của ô tô.

Hệ thống phanh xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 là hệ thống phanh dẫn động thủy lực sử dụng ABS, hiện nay đang sử dụng rộng rải cho các đời xe hiện nay.

1.2. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh trên xe ô tô.

1.2.1. Công dụng.

Hệ thống phanh dùng để:

- Giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho dến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó.

- Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.

Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng:

- Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc.

- Nhờ đó ô tô máy kéo mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển của xe máy.

1.2.2. Yêu cầu.

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Làm việc bền vững, tin cậy.

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm.

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa.

- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế.

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô máy kéo khi phanh.

- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng.

- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn dịnh trong mọi điều kiện sử dụng.

- Có khả năng thoát nhiệt tốt.

1.2.3. Phân loại hệ thống phanh.

- Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: phanh bánh xe và phanh truyền lực.

- Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: phanh guốc, phanh đĩa và phanh dải.

 - Theo loại dẫn động, phân chia ra: phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh khí nén, phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau).

1.3. Cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh trang bị ABS.

1.3.1. Chức năng nhiệm vụ và nguyên lý làm việc.

1.3.1.1. Chức năng nhiệm vụ.

Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn động phanh các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:

- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám và tránh quay xe khi phanh).

- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước  >>  trước (để đảm bảo điều kiện ổn định).

- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.

- Theo độ trượt cho trước.

- Theo tỷ số vận tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó.

Như vậy hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong các hệ thống an toàn chủ động của một ôtô hiện đại. Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu.

Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe đã đuợc nghiên cứu nhiều ở Đức ngay từ những năm đầu thế kỷ XX. Tiếng Đức lúc đó gọi là AntiBlockier System và viết tắt là A.B.S, sau này tiếng Anh gọi là Antilock Braking System cũng viết tắt là A.B.S hay ABS.

1.3.1.2. Nguyên lý làm việc.

Hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS) thực chất là một bộ điều chỉnh lực phanh có mạch liên hệ ngược. Sơ đồ khối điển hình của một ABS có dạng như trên hình vẽ 1-4 dưới đây, gồm:

- Bộ phận cảm biến 1, bộ phận điều khiển 2, bộ phận chấp hành hay cơ cấu thực hiện 3 và nguồn năng lượng 4.

- Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi của các thông số được chọn để điều khiển (thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh xe hoặc giá trị độ trượt) và truyền tín hiệu đến bộ điều khiển 2. Bộ phận 2 sẽ xử lý tín hiệu và truyền lệnh đến cơ  cấu thực hiện 3 để tiến hành giảm hoặc tăng áp suất trong dẫn động phanh.

Sự thay đổi M_p, M_φ, và ε_b theo độ trượt được thể hiện trên hình 1-6.

- Đoạn O - 1 - 2 biểu diễn quá trình tăng M_p khi đạp phanh. Hiệu (M_p - M_φ) tỷ lệ với gia tốc chậm dần ε_b của bánh xe. Hiệu trên tăng nhiều khi đường M­_φ đi qua điểm cực đại. Do đó sau thời điểm này, gia tốc ε_b bắt đầu tăng nhanh. Sự tăng đột ngột của gia tốc ε_b chứng tỏ bánh xe sắp bị hãm cứng và được sử dụng làm tín hiệu vào thứ nhất để điều khiển làm giảm áp suất trong dòng dẫn động. 

- Do M_p giảm, ε_b giảm theo và bằng không ở điểm 3 (khi M_p - M_φ). Vào thời điểm tương ứng với điểm 4 - mô men phanh có giá trị cực tiểu không đổi.

- Trên đoạn từ điểm 3 đến điểm 6, mô men phanh nhỏ hơn mô men bám, nên xảy ra sự tăng tốc bánh xe. Sự tăng gia tốc góc bánh xe được sử dụng làm tín hiệu vào thứ hai để điều khiển tăng áp suất trong hệ thống phanh (điểm 5).

1.3.2. Phân loại ABS.

- Theo phương pháp điều khiển, ABS có thể chia thành hai nhóm lớn: điều khiển bằng cơ khí và điều khiển điện tử.

Hình 1-10 dưới đây là sơ đồ phân loại hệ thống ABS đã được các hãng trên thế giới chế tạo:

- Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiển điện tử chia ra:

• Loại dùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cổ điển (còn gọi là loại không tích hợp).

• Loại bán tích hợp.

• Loại tích hơp.

- Theo phương pháp điều chỉnh (giảm) áp suất, chia ra:

• Dùng bình tích năng và bơm hồi dầu.

• Dùng van xả dầu về bình chứa.

1.3.3. Một số sơ đồ điển hình.

Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ ABS phổ biến dùng với dẫn động thủy lực, điều khiển bằng điện tử.

ABS 1 kênh - RWAL (Rear Wheel Antilock) hay RABS (Rear Antilock Braking System) là những hệ thống chống hãm cứng hai bánh sau, điều khiển áp suất dòng dẫn động đi đến đồng thời cả hai phanh bánh sau, nó chỉ là những hệ thống đơn giản được thiết kế cho các loại xe thể thao, xe tải nặng, vì các loại xe này rất dễ bị hãm cứng bánh sau khi phanh trong trường hợp non hoặc không tải.

ABS 4 kênh điều khiển phanh 4 bánh xe một cách riêng biệt. Đây là hệ thống hoàn chỉnh nhưng đắt tiền nhất và yêu cầu mỗi bánh xe phải có một cảm biến tốc độ riêng.

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XE CƠ SỞ VÀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE CƠ SỞ

TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

2.1. Giới thiệu tổng quan về xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.

- Corolla Altis 2.0 là một trong ba mẫu sedan chủ lực của hảng Toyota: Camry, Altis, Vios.

- Toyota Corolla Altis 2.0 mang phong cách thiết kế của dòng Corolla thế hệ thứ 10, được sản xuất vào năm 2008. Corolla Altis 2.0 được trang bị động cơ xăng 3ZR-FE, dung tích 2 lít, đi kèm với hộp số tự động 4 cấp và ứng dụng nhiều công nghệ mới nên tăng cường cho xe khả năng vận hành mạnh mẽ những lúc cần bức phá tốc độ, và vẫn đảm bảo độ êm dịu tiện nghi cho người ngồi trên xe.

- Dưới đây là một số hình ảnh giới thiệu xe Toyota Corolla Altis 2.0 Hình 2-1 là sơ đồ tổng thể chung của xe và hình 2-2 là hình ảnh thực tế của xe.

2.1.1. Các thông số kỹ thuật chính.

Dưới đây là bảng các thông số kỹ thuật chính của xe Toyota Corolla Altis 2.0 như bảng 2.1.

So với các dòng Corolla trước thì Corolla Altis 2.0 mới được trang bị thêm rất nhiều tính năng nổi bật, tiện nghi hơn, an tòan hơn rất nhiều. Và dưới đây là bảng giới thiệu các hệ thống trang bị của xe Toyota Corolla Altis 2.0.

Bảng giới thiệu các trang thiết bị hệ thống của xe Toyota Corolla Altis 2.0 như bảng 2.2.

2.1.2. Một số hệ thống chính.

2.1.2.1. Hộp số tự động.

- Trên hệ thống truyền lực của xe được trang bị hộp số tự động. Cho phép xe hoạt động tối ưu nhất theo điều kiện đường xá và tốc độ động cơ, với bốn số tự động. Hình 2-3 dưới đây mô tả cấu tạo chung của hộp số tự động trên xe Toyota Corolla Altis 2.0.

- Ưu điểm của hộp số tự động so với hộp số thường.

+ Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên chuyển số.

+ Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe.

2.1.2.2. Hệ thống treo.

Hệ thống gầm bệ của Toyota Corolla Altis 2.0 vẫn thừa kế từ thế hệ trước, đó là hệ thống treo trước kiểu Macpherson hệ thống treo sau kiểu thanh xoắn.

- Hệ thống treo trước: là hệ thống treo độc lập kiểu Mac Pherson

+ Giảm chấn trước: kết cấu mới gọn nhẹ do chỉ  nối với thân xe bằng một điểm.

+ Giảm chấn điều khí thấp áp N₂ ,van điều khiển dầu giảm chấn tuyến tính nhiều lớp cho tính ổn định lái cao.

+ Hình 2-4 dưới đây là hình ảnh hệ thống treo trước độc lập kiểu Mac Pherson.

2.1.2.3. Hệ thống lái.

- Hệ thống lái trên xe Toyota Corolla Altis là loại bánh răng, thanh răng có trợ lực thuỷ lực.

- Tay lái có thể điều chỉnh theo 4 hướng: gật gù và xa gần làm tăng sự thoải mái cho người lái.

2.2. Hệ thống phanh trên xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.

2.2.1. Sơ đồ và nguyên lý làm việc.

2.2.1.1. Sơ dồ cấu tạo.

Dưới đây là sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis.  [6]

2.2.1.2. Nguyên lý làm việc.

Trên hình 2-7 là sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh ABS (tài liệu tham khảo [6]). Chu trình điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh khi ABS làm việc có 3 giai đoạn chính: tăng áp suất, duy trì áp suất; giảm áp suất.

2.2.2. Kết cấu và các bộ phận chính.

2.2.2.1. Cơ cấu phanh.

Hệ thống phanh xe Toyota Corolla Altis gồm:

- Hệ thống phanh chính (phanh chân): Phanh trước và phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệ thống chống hãm cứng ABS.

- Phanh dừng (phanh tay): phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau.

- Dầu phanh: DOT 3 hoặc DOT 4.

Qua phân tích nguyên lý làm việc và đặc điểm kết cấu, ta thấy phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống - guốc như sau:

- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,05 ¸ 0,15 mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động.

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều.

- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở.

2.2.2.2. Xy lanh chính.

Là loại xy lanh kép được thiết kế sao cho nếu một mạch dầu bị hỏng thì mạch dầu khác vẫn tiếp tục làm việc nhằm cung cấp một lượng dầu tối thiểu để phanh xe. Đây là một trong những thiết bị an toàn nhất của xe.

- Ở vị trí chưa làm việc, các piston bị đẩy về vị trí ban đầu bởi các lò xo hồi vị, các khoang phía trước piston được nối thông với bình chứa qua lỗ cung cấp dầu (6).

- Khi phanh piston bị đẩy sang trái ép dầu phía trước piston đi đến xy lanh bánh xe.

2.2.2.3. Các cảm biến.

Là 4 cảm biến riêng biệt cho từng bánh xe, nhận và truyền tín hiệu tốc độ của bánh xe về cho khối điều khển điện tử ECU.

Cảm biến tốc độ bánh xe thực chất là một máy phát điện cỡ nhỏ. Cấu tạo của nó gồm:

- Rô to: Có dạng vòng răng, được dẫn động quay từ trục bánh xe hay trục truyền lực nào đó.

- Stato: Là một cuộn dây quấn trên thanh nam châm vĩnh cửu.

2.2.2.4. Khối điều khiển điện tử ECU.

ECU là não bộ, trung tâm điều khiển của hệ thống, gồm hai bộ vi xử lý và các mạch khác cần thiết cho hoạt động của nó.

ECU nhận biết được tốc độ quay của bánh xe, cũng như tốc độ chuyển động tịnh tiến của xe nhờ tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ bánh xe. Trong khi phanh sự giảm tốc độ xe tùy theo lực đạp phanh, tốc độ xe lúc phanh, và điều kiện mặt đường. ECU giám sát điều kiện trượt giữa bánh xe và mặt đường nhờ bộ kiểm tra sự thay đổi tốc độ bánh xe trong khi phanh.

2.2.2.5. Khối điều khiển điện tử.

Khối điều khiển điện tử là một cụm độc lập không thể sửa chữa, bao gồm 2 bộ vi xử lý và các mạch khác cần thiết cho hoạt động của nó. Hình 2-16 dưới đây là hình ảnh giới thiệu khối điều khiển điện tử của ABS.

2.2.2.7. Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD).

Khi xe được trang bị ABS có nghĩa là chức năng EBD cũng có sẵn. Chức năng này thay thế van điều tải trọng (LAV) được dùng thay trong các hệ thống phanh thường.

Chức năng EBD là phần mềm được đưa thêm vào chương trình ABS truyền thống. Không đòi hỏi thêm bộ phận nào.

2.2.2.8. Trợ lực phanh.

Trợ lực phanh được dùng là loại trợ lực chân không. Nó là bộ phận rất quan trọng, giúp người lái giảm lực đạp lên bàn đạp mà hiệu quả phanh vẫn cao. Trong bầu trợ lực có các piston và van dùng để điều khiển sự làm việc của hệ thống trợ lực và đảm bảo sự tỉ lệ giữa lực đạp và lực phanh. Hình 2-18 dưới đây là hình ảnh giới thiệu kết cấu bầu trợ lực chân không sử dụng trên xe Toyota Corolla Altis 2.0.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

3.1. Các thông số dùng để tính toán.

Khi xe đầy tải:

- Trọng lượng toàn bộ          : G_a = 1675 [kg]    =   16750 [N]

- Phân bố cầu trước              : G1 = 900 [kg]     =   9000 [N]

- Phân bố cầu sau                 : G2 = 775 [kg]     =   7750 [N]

- Chiều dài cơ sở                  : Lo = 2600 [mm]

- Chiều rộng cơ sở                : S   =  1520 [mm]

3.2. Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau.  

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

Thay số vào ta  được:    a = 14 (mm) = 1,4 (m)

Từ sơ đồ hình 3-1 ta thấy:

a + b = L₀

b = L₀ – a = 2600 – 1400= 1200 (mm)

Từ sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh như hình  3-1 ta viết được 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)

M_φ1 - Mômen bám của mỗi bánh xe ở cầu trước.

P_φ1 - Lực bám của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường.

M_φ2 - Mômen bám của mỗi bánh xe ở cầu sau.

P_φ2 - Lực bám của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường.

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.

Theo tài liệu [1] ta có: r_bx = λ.r₀  [mm].

Do vậy:

r_bx = 397,626 [mm].

hg - Tọa độ trọng tâm theo chiều cao. Theo tài liệu [2] ta có:

hg = 0,5.S. Với S = 1520 [mm].             

Vậy:hg = 0,5.1520 = 760 [mm].

Thay các giá trị vào các công thức (3.13) và (3.15) ta được:

Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước M_φ1:

M_φ1 =  1467,4j + 929,35.j²                                   (3.16)

Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu sau M_φ2:

M_φ2 = 1711,97.j - 929,35.j²                                 (3.17)

Từ hai phương trình (3.16) và (3.17) 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.

Để lập được mối quan hệ giữa mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau theo độ trượt λ, dựa vào đồ thị giả sử các giá trị của hệ số bám dọc φ_x theo độ trượt tương đối λ như trong bảng 3.1.

Ứng với các giá trị của φ_x ta xác định được mô men bám M_φ trên các cầu như trong bảng 3-2, và đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men bám M_φ và độ trượt λ khi phanh như hình 3-3.

3.2.1. Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ:

*) Xác định góc ở các cơ cấu phanh:

Khi đã chọn trước thông các số kết cấu (β₁, β₂, β₀, r₁) ta tính được góc và bán kính ρ.Do đó ta xác định được hướng và điểm đặt lực N₁ (lực N₁ hướng vào tâm O).

Gọi R là lực tổng hợp của hai lực N và T.

Xác định bán kính r₀:

* Đối với má trước: r₀ = 43,10 mm

* Đối với má sau: r₀​ = 42,53 mm

3.2.2. Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai piston dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:

P_t = P_s = P

Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh.

- Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P.

- Tính góc và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R.

- Tính góc và vẽ phương của lực R. Kéo dài phương của R_t và P cắt nhau tại O^’, kéo dài phương của P và R_s cắt nhau tại O^’’.

Ta có hệ PT:

 0,0431.R’+0,04253.R” = 477,32

R’ – 2,18.R” =0

Ta tính được giá trị các lực :  

P ≈ 2186,4 (N) 

U’ ≈ 5524,50 (N)     

U’’≈ 1634,8 (N

3.3. Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra.   

3.3.1. Đối với cơ cấu phanh trước.

Từ hình 6-4 dưới ta có. Trên vòng ma sát ta xét một vòng phần tử nằm cách tâm O bán kính R với chiều dày dR. Mômen lực ma sát tác dụng trên vòng phần tử đó là

dM_ms = m.q.u.p.R.dR.R =u.m.q.p .R².dR

m - hệ số ma sát. m = 0,35 .

R₁- bán kính trong của đĩa ma sát. R₁ = 0,075 [m]

R₂- bán kính ngoài của đĩa ma sát. R₂ = 0,143 [m]

P - lực ép lên đĩa má phanh [N]

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

M_pt = 1.2.10^-4.p                                      (3.20)

Từ phương trình (3.20) ta thấy M_pt tỷ lệ bậc nhất với áp suất dầu làm việc trong hệ thống. Để các bánh xe không bị hãm cứng khi phanh thì mô men phanh ở mỗi cơ cấu phanh luôn thay đổi tùy thuộc vào sự thay đổi áp suất trong dòng dẫn động theo chu trình đóng mở các cửa van của van điện từ được điều khiển từ ECU.

Trong khi phanh mô men phanh thay đổi tương ứng với độ trượt λ. Giả sử các giá trị mô men ở các giai đoạn tăng áp suất, giảm áp suất, giữ áp suất, và tăng áp suất tiếp theo tương ứng với độ trượt λ như trong bảng 3-3, 3-4, 3-5, và được biểu diễn trên đồ thị ở hình 3-5.

Áp suất giảm từ giá trị p₂=14,6.10⁶ đến giá trị cực tiểu không đổi p₄= 9,3.10⁶. Giai đoạn này được biểu diễn bằng đoạn 2-3-4 trên đồ thị hình 3-5.

3.3.2. Đối với cơ cấu phanh sau.

Tương tự như cơ cấu phanh trước:

dM_ms = m.q.u.p.R.dR.R =u.m.q.p .R².dR

m - hệ số ma sát . m = 0,35.

R₁- bán kính trong của đĩa ma sát. R₁ = 0,08 [m]

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

P_s - lực ép lên đĩa má phanh [N]

M_ps = 1,115.10^-4.p_’                                                               (3.23)

Giả sử các giá trị mô men ở các giai đoạn tăng áp suất, giảm áp suất, giữ áp suất, và tăng áp suất tiếp theo tương ứng với độ trượt λ như trong bảng 3-7, 3-8, 3-9, 3-10 và được biểu diễn trên đồ thị ở hình 3-7.

Khi đạp phanh áp suất tăng lên đến giá trị p’₁=7,4.10⁶(N/m²) thì ECU điều khiển giảm áp suất, do có độ chậm tác dụng của hệ thống nên áp suất vẫn còn tăng đến giá trị p’₂=7,5.10⁶ (N/m²) mới thật sự giảm xuống. Giai đoạn tăng áp suất được biễu diễn bằng đoạn O’-1’-2’ trên đồ thị hình 3-7.

3.3.3. Quan hệ áp suất phanh trước và sau.

Từ (3.16) ta có :M_p1 =  1467,4j + 929,35.j²         

Từ (3.20) ta có: M_pt = 1,2.10^-4.p  =12228333,33.φ+7744583.j²   ( 3.24) 

Từ hai phương trình (3.24) áp suất của các bánh xe ở cầu trước là một hàm số bậc hai theo hệ số bám φ.        

Từ đó ta bảng số liệu về sự thay đổi áp suất theo hệ số bám

3.4. Lực tác dụng lên bàn đạp phanh.

Ðể tạo ra áp suất dầu trong xilanh công tác dẫn động phanh dầu xe Toyota Corolla Altis 2.0 sử dụng xilanh chính kép dùng trợ lực chân không. Kết cấu đã được giới thiệu ở phần trước.

Từ (3.26) ta suy ra: P_bđ = 2805 [N]

Thay số vào ta được: P_tl =2052,355       [N]       

Lực đạp phanh khi có trợ lực:

P_btl = P_bđ- P_tl = 332 [N]

Theo [2], [P_bđl] < 500[N]

Từ các khảo sát trên ta nhận thấy khi bộ trợ làm việc tốt thì lực đạp phanh chỉ cần nhỏ, giúp người lái đỡ mất sức trong việc điều khiển phương tiện mà hiệu quả phanh lại cao hơn so với khi bộ trợ lực không làm việc.

3.5. 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.

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)s. Ta chọn t₂ = 0,7 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.

3.5.1. Gia tốc chậm dần khi phanh.

Thay các số liệu vào (3.28) ta được: j_pmax = j.g = 0,8.9,81/1 = 7,848   [m/s²]

3.5.2. Thời gian phanh.

Thay các số liệu vào (6.31) ta được: t_pmin = 0,6668  [s]

Thời gian phanh thực tế là:

t_p = t₁ + t₂ + t_pmin = 0,3 + 0,7 + 0,6668

=> t_p = 1,6668  [s]

3.5.3. 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.

Thay các số liệu vào ta được: s₁ = 5,365 [m]

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

Quãng đường phanh thực tế là:

s_p = s₁ + s₂

s_p = 5,365 + 1,744

=> s_p = 7,109 [m]

So với bảng tiêu chuẩn về hiệu phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường (Bộ GTVT Việt Nam qui định 1995) đối với xe du lịch có số chỗ ngồi nhỏ hơn 8 thì quãng đường phanh không lớn hơn 7,2[m], [2].

Từ những kết quả trên ta nhận thấy quãng đường phanh của xe Toyota Corolla Altis 2.0 là 7,109[m] nằm trong giới hạn cho phép nên đảm bảo được những chỉ tiêu đối với xe du lịch.

CHƯƠNG 4: CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

4.1. Những công việc bảo dưỡng cần thiết.

- Hàng ngày cần phải kiểm tra trình trạng và độ kín khít các ống dẫn,kiểm tra hành trình tự do và hành trình làm việc của bàn đạp phanh nếu cần thiết phải điều chỉnh. Kiểm tra cơ cấu truyền động và hiệu lực của phanh tay xả cặn bẩn khỏi các bầu lọc khí.

- Kiểm tra sự hoạt động của xilanh chính.

- Kiểm tra mức dầu ở bầu chứa của xy lanh chính. Kiểm tra và nếu cần thì điều chỉnh khe hở giữa đĩa phanh và má phanh.

4.2. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, bộ phận chính.

Các công việc sửa chữa, bảo dưỡng phanh bao gồm:

- Châm thêm dầu phanh.

- Làm sạch hệ thống thủy lực.

- Tách khí khỏi hệ thống thủy lực.

- Sửa chữa hoặc thay thế xylanh chính hay các xilanh bánh xe.

- Thay má phanh.

4.3. Kiểm tra hệ thống ABS.

- Trước khi sửa chữa ABS, đầu tiên phải xác định xem hư hỏng là trong ABS hay là trong hệ thống phanh. Về cơ bản, do hệ thống ABS được trang bị chức năng dự phòng, nếu hư hỏng xảy ra trong ABS, ABS ECU dừng hoạt động của ABS ngay lập tức và chuyển sang hệ thống phanh thông thường.

- Do ABS có chức năng tự chuẩn đoán, đèn báo ABS bật sáng để báo cho người lái biết khi có hư hỏng xảy ra. Nên sử dụng giắc sữa chửa để xác định nguồn gốc của hư hỏng.

- Nếu hư hỏng xảy ra trong hệ thống phanh, đèn báo ABS sẽ không sang nên tiến hành những thao tác kiểm tra như sau.

4.4. Kiểm tra hệ thống chuẩn đoán.

* Chức năng kiểm tra ban đầu:

Kiểm tra tiếng động làm việc của bộ chấp hành.

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

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

Lưu ý: ABS ECU tiến hành kiểm tra ban đầu mổi khi nổ máy và tốc độ ban đầu vượt qua 6 km/h. Nó cũng kiểm tra chức năng của van điện 3 vị trí và bơm điện trong bộ chấp hành. Tuy nhiên, nếu đạp phanh, kiểm tra ban đầu sẽ không được thực hiện nhưng nó xẽ bắt đầu khi nhả chân phanh.

f) Sửa chửa hệ thống.

g) Sau khi sửa chửa chi tiết bị hỏng, xoá mã chẩn đoán trong ECU.

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

i) Nối giắc sửa chửa.

j) Bật khoá diện ON. Kiểm tra rằng đèn ABS tắc sau khi sáng trong 3 giây.

4.5. Kiểm tra bộ phận chấp hành.

1. Kiểm tra điện áp ắc quy: Điện áp ắc quy khoảng 12 V.

2. Tháo vỏ bộ chấp hành.

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

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

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

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

4.6. Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe.

1. Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe.

a) Tháo giắc cảm biến tốc độ.

b) Đo điện trở giữa các điện cực.

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

- Điện trở: 1,1 ÷ 1.7 kQ (cảm biến tốc độ bánh sau)

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

KẾT LUẬN CHUNG

Qua việc phân tích nguyên lý và tính toán phanh ABS ta thấy quá trình phanh của các xe có trang bị ABS đạt hiệu quả tối ưu, có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với các xe không trang bị ABS, nó đảm bảo đồng thời hiệu quả phanh và tính ổn định cao, ngoài ra còn giảm mài mòn và nâng cao tuổi thọ cho lốp.

Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS (Anti-lock Braking System) ngày càng trở nên phổ biến. Nó là hệ thống an toàn chủ động của ôtô, góp phần giảm thiểu tai nạn nguy hiểm có thể xảy ra khi vận hành vì nó điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu.

Tìm hiểu hệ thống phanh ABS của xe con cho phép người sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, tư vấn và kiểm định làm việc một cách tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng. “Lý thuyết ôtô máy kéo”. NXB khoa học và kỹ thuật - Hà Nội; 1998.

 [2]. Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Ðình Kiên. “Thiết kế và tính toán ôtô máy kéo” NXB Ðại học và trung học chuyên nghiệp - Hà Nội; 1985.

 [3]. http://www.TOYOTA.com.

[4]. http://www.autoshop101.com.

[5]. http://www.antilock braking system.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"