Khai thác hệ thống phanh, lái, treo xe Toyota Hilux 2.4G. Thiết kế mô hình dẫn động động cơ với hệ thống truyền lực ô tô con

Ngành ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ phát triển của nền kinh tế của một quốc gia. Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càng phát triển hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ôtô đã có những vượt bậc đáng kể. Các thành tựu kỹ thuật mới như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ôtô. Cùng với đó các hệ thống phanh, lái, treo của ô tô ngày càng hiện đại hơn. Bài luận văn này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về kết cấu, nguyên lý hoạt động cũng như sửa chữa bảo dưỡng cho các hệ thống phanh, lái, treo và cách thiết kế mô hình dẫn động động cơ với hệ thống truyền lực ô tô con. Bố cục luận văn được chia làm 8 chương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH

VIỆN CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KHAI THÁC HỆ THỐNG PHANH, LÁI, TREO XE TOYOTA HILUX 2.4G THIẾT KẾ MÔ HÌNH DẪN ĐỘNG ĐỘNG CƠ VỚI HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

Ô TÔ CON

Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Chuyên ngành: CƠ KHÍ Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Văn Thắng

Sinh viên thực hiện : Phạm Thành Đạt

MSSV: 1951080303 Lớp: CO19D

Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2023

Mặc dù đã cố gắng hoàn thành luận văn trong phạm vi và khả năng cho phép nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự thông cảm, góp

ý và tận tình chỉ bảo của quý thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2023

Sinh viên thực hiện

Phạm Thành Đạt

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Ngành ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ phát triển của nền kinh tế của một quốc gia Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càng phát triển hoàn thiện

và hiện đại, đặc biệt là ngành ôtô đã có những vượt bậc đáng kể Các thành tựu kỹ thuật mới như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ôtô Cùng với đó các hệ thống phanh, lái, treo của ô tô ngày càng hiện đại hơn Bài luận văn này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về kết cấu, nguyên lý hoạt động cũng như sửa chữa bảo dưỡng cho các hệ thống phanh, lái, treo

và cách thiết kế mô hình dẫn động động cơ với hệ thống truyền lực ô tô con Bố cục luận văn được chia làm 8 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về xe Toyota Hilux 2.4G

Chương 2: Kết cấu, nguyên lý hoạt động hệ thống phanh xe Toyota Hilux 2.4G Chương 3: Kết cấu, nguyên lý hoạt động hệ thống lái xe Toyota Hilux 2.4G

Chương 4: Kết cấu, nguyên lý hoạt động hệ thống treo xe Toyota Hilux 2.4G

Chương 5: Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống phanh xe Toyota Hilux 2.4G

Chương 6: Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lái xe Toyota Hilux 2.4G

Chương 7: Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống treo xe Toyota Hilux 2.4G

Chương 8: Thiết kế mô hình dẫn động động cơ với hệ thống truyền lực ô tô con

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA HILUX 1

1.1 Giới thiệu chung về xe Toyota Hilux 2.4G 1

1.2 Tính năng kỹ thuật của xe TOYOTA Hilux 1

1.2.1 Động cơ 1

1.2.2 Hệ thống phanh trên xe 2

1.2.3 Hệ thống lái 3

1.2.4 Hệ thống treo 3

1.2.5 Hệ thống truyền lực 3

1.2.6 Các thông số cơ bản 4

CHƯƠNG 2 KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH XE TOYOTA HILUX 2.4G 5

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống phanh trên xe Toyota Hilux 2.4G 5

2.2 Kết cấu hệ thống phanh xe Toyota Hilux 2.4G 5

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 5

2.2.2 Nguyên lý hoạt động 7

2.3 Cấu tạo hệ thống phanh 11

2.3.1 Xi lanh chính 11

2.3.2 Bộ chia 15

2.3.3 Bộ trợ lực chân không 16

2.3.4 Van phân phối lực phanh theo tải trọng 18

2.4 Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS (Antilock Breaking System) 19

2.4.1 Giới thiệu về cấu tạo và chức năng của ABS 19

2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các bộ phận 19

2.4.3 Nguyên lý làm viêc hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA Hilux 21

CHƯƠNG 3 KẾT CẤU, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI XE

TOYOTA HILUX 2.4G 26

3.1 Công dụng, yêu cầu hệ thống lái Toyota Hilux 2.4G 26

3.1.1 Công dụng 26

3.1.2 Yêu cầu 26

3.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái xe Toyota Hilux 26

3.3 Nguyên lý làm việc 27

3.4 Các chi tiết 28

3.4.1 Vô lăng 28

3.4.2 Bơm thủy lực 29

3.4.3 Hình thang lái 29

3.4.4 Trợ lực lái 30

CHƯƠNG 4 KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO TRÊN XE TOYOTA HILUX 2.4G 35

4.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 35

4.1.1 Công dụng 35

4.1.2 Yêu cầu 35

4.2 Tổng quan về hệ thống treo 35

4.2.1 Hệ thống treo trước 36

4.2.2 Hệ thống treo sau xe 37

4.3 Các chi tiết chính của hệ thống treo 37

4.3.1 Lá nhíp 37

4.3.2 Bộ phận giảm chấn 38

4.3.4 Bộ phận dẫn hướng hệ thống treo 41

CHƯƠNG 5: BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH XE TOYOTA

HILUX 2.4G 42

5.1 Bảo dưỡng hệ thống phanh xe Hilux 42

5.1.1 Bảo dưỡng hàng ngày 42

5.1.2 Bảo dưỡng theo số km 42

5.1.3 Bảo dưỡng các chi tiết 45

5.2 Sửa chữa các chi tiết 56

CHƯƠNG 6: BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HILUX. 58

6.1 Bảo dưỡng hệ thống lái xe Hilux 58

6.1.1 Bảo dưỡng hằng ngày 58

6.1.2 Bảo dưỡng định kì 58

6.1.3 Bảo dưỡng các chi tiết hệ thống lái 58

6.2 Sửa chữa các chi tiết của hệ thống lái 59

CHƯƠNG 7: BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG TREO XE TOYOTA HILUX 62

7.1 Bảo dưỡng hệ thống treo xe Toyota Hilux 62

7.1.1 Bảo dưỡng hằng ngày 62

7.1.2 Bảo dưỡng định kì 62

7.1.3 Bảo dưỡng các chi tiết 62

7.2 Sửa chữa các chi tiết của hệ thống treo 67

CHƯƠNG 8 : THIẾT KẾ MÔ HÌNH DẪN ĐỘNG ĐỘNG CƠ VỚI HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ CON 68

8.1 Mục đích: 68

8.2 Chuẩn bị vật tư: 68

8.3 Phương pháp cắt: 68 8.4 Các bước tiến hành hoàn thiện mô hình dẫn động động cơ với hệ thống truyền lực ô tô con 68 8.5 Qua mô hình thực tế thấy được rõ hơn cấu tạo, nguyên lý làm việc của động

cơ với hệ thống truyền lực ô tô con 73 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Các thông số cơ bản của xe Toyota Hilux 4

Bảng 5 1 Các lỗi hư hỏng và nguyên nhân 56

Bảng 5 2 Một số hư hỏng thường gặp và khắc phục 57

Bảng 7 1 Một số âm thanh lạ của hệ thống treo 62

Bảng 7 2 Sửa chữa một số chi tiết của hệ thống treo 67

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Động cơ và đồ thị vận hành xe Toyota Hilux 2021 2

Hình 2 1 Sơ đồ hệ thống phanh 6

Hình 2 2 Cấu tạo phanh bánh trước 8

Hình 2 3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động phanh bánh sau 9

Hình 2 4 Kết cấu xi lanh phanh chính 12

Hình 2 5 Tổng quan xi lanh phanh chính 13

Hình 2 6 Trạng thái đạp phanh 14

Hình 2 7 Trạng thái nhả phanh 15

Hình 2 8 Bầu trợ lực chân không 16

Hình 2 9 Van phân phối 18

Hình 2 10 ECU điều khiển 20

Hình 2 11 Cảm biến tốc độ bánh xe 21

Hình 2 12 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động) 22

Hình 2 13 Khi phanh gấp (ABS hoạt động) Chế độ giảm áp 23

Hình 2 14 Khi phanh gấp (ABS hoạt động) Chế độ giữ 24

Hình 2 15 Khi phanh gấp (ABS hoạt động) Chế độ tăng áp 25

Hình 3 1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái 26

Hình 3 2 Nguyên lý làm việc của trợ lực lái 27

Hình 3 3 Vô lăng xe Hilux 28

Hình 3 4 Bơm trợ lực lái 29

Hình 3 5 Xilanh lực 30

Hình 3 6 Cấu tạo van xoay 31

Hình 3 7 Vị trí trung gian của van xoay 32

Hình 3 8 Quay vòng phải 33

Hình 3 9 Quay vòng trái 34

Hình 4 1 Tổng quan hệ thống treo 35

Hình 4 2 Sơ đồ hệ thống treo trước 36

Hình 4 3 Kết cấu hệ thống treo sau 37

Hình 4 4 Kết cấu của nhíp 37

Hình 4 5 Kết cấu bộ phận giảm chấn 39

Hình 4 6 Các kiểu thanh ổn định 41

Hình 5 1 Kiểm tra đường ống dầu phanh 45

Hình 5 2 Bình chứa dầu của xi lanh phanh chính 47

Hình 5 3 Ốc xả gió ở xi lanh bánh sau 48

Hình 5 4 Ốc xả gió ở xi lanh bánh trước 48

Hình 5 5 Công tắc đèn phanh 49

Hình 5 6 Ốc điều chỉnh độ cao bàn đạp phanh 49

Hình 5 7 Ốc điều chỉnh đèn phanh 49

Hình 5 8 Kiểm tra hành trình bàn đạp phanh 50

Hình 5 9 Cụm phanh trước sau khi tháo bánh xe 51

Hình 5 10 Cụm phanh trước sau khi tháo cụm xi lanh 51

Hình 5 11 Đo độ dày má phanh 52

Hình 5 12 Đo độ dày đĩa phanh 52

Hình 5 13 Đo độ đảo của phanh 53

Hình 5 14 Tháo ốc giữ trống phanh 53

Hình 5 15 Phanh sau khi tháo trống phanh 54

Hình 5 16 Phanh sau khi được vệ sinh và lắp lại 55

Hình 5 17 Xiết lực lại các bánh xe 55

Hình 7 1 Xiết lại các bu lông dầm chữ A 64

Hình 7 2 Xiết các bu lông gầm xe 64

Hình 7 3 Tra mỡ vào bạc đòn treo trước 65

Hình 7 4 Thay mỡ vào các vị trí ở gầm xe ô tô 65

Hình 7 5 Thay mỡ vào các vị trí ở gầm xe ô tô 66

Hình 7 6 Tra mỡ vào trục các đăng 66

Hình 7 7 Tra mỡ vào chốt treo nhíp, chốt quang treo 66

Hình 8 1 Động cơ 69

Hình 8 2 Piston và xupap sau khi cắt 70

Hình 8 3 Hệ thống khởi động sau khi cắt 70

Hình 8 4 Hộp số sau khi cắt 71

Hình 8 5 Mô hình động cơ và hộp số 72

Hình 8 6 Sơ đồ hệ thống làm mát 73

Hình 8 7 Ly hợp sau khi cắt 74

Hình 8 8 Cấu tạo của ly hợp 75

Hình 8 9 Cấu tạo của hộp số 75

DANH MỤC VIẾT TẮT

1 ABS (Anti-lock Brake System)

2 ECU (Electronic Control Unit)

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA HILUX

1.1 Giới thiệu chung về xe Toyota Hilux 2.4G

TOYOTA HILUX là một loại xe bán tải được sản xuất và quảng bá bởi các nhà sản xuất Nhật Bản, hầu hết các nước sử dụng cái tên Hilux theo cách gọi của Bắc Mỹ Hàng loạt các xe Hilux bắt đầu được sản xuất hàng loạt vào tháng 3 năm 1968 với động cơ 1,5L tại thị trường Nhật Bản

Tới năm 1975 sự cải tiến vượt trội nhằm hướng tới các tiêu chuẩn quốc tế để phục vụ cho thị trường toàn cầu đã được áp dụng vào giai đoạn này sự thay đổi cải tiến đang kể về động cơ là một điểm nhấn đang kinh ngạc Trải qua 9 giai đoạn cải tiền TOYOTA Hilux bây giờ đã là một mẫu xe hoàn hảo trên cả mong đợi TOYOTA Hilux 2.4G được ra mắt vào năm 2021

TOYOTA Hilux là loại xe bán tải với công thức bánh xe là 4x4 được Động cơ dầu 2GD-FTV, 4 xi lanh thẳng hàng sản sinh công suất cực đại 147 mã lực tại 3400 vòng/phút,

mô men xoắn cực đại đạt 400Nm tại dải vòng tua 1600 vòng/phút

1.2 Tính năng kỹ thuật của xe TOYOTA Hilux

Động cơ diesel 1GD-FTV dung tích 2.755cc, 4 xi lanh thẳng hàng, phun nhiên liệu trực tiếp sử dụng đường ống dẫn chung, tăng áp biến thiên, cho công suất tối đa 174 mã lực tại 3.400 vòng/phút và mo-men xoắn cực đại 450 Nm tại 1.600 - 2.400 vòng/phút

Hình 1 1 Động cơ và đồ thị vận hành xe Toyota Hilux 2021

Cả hai động cơ này đều tích hợp hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp sử dụng đường ống dẫn chung, tăng áp biến thiên Ngoài ra, tùy phiên bản Toyota Hilux 2021 mà động cơ trên được kết hợp với hệ thống dẫn động cầu sau hoặc hệ thống dẫn động 2 cầu bán thời gian với tính năng gài cầu điện tử

1.2.2 Hệ thống phanh trên xe

Hệ thống phanh có phanh trước là phanh đĩa, phanh sau là tang trống điều khiển bằng thủy lực có trợ lực chân không và có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS

Hệ thống phanh chính (phanh chân): Phanh trước và phanh sau là 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

1.2.3 Hệ thống lái

Trợ lực lái thủy lực : bộ trợ lực thuỷ lực là bộ trợ lực sử dụng một phần công suất của động cơ để tạo ra áp suất dầu thuỷ lực hỗ trợ cho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng để chuyển hướng chuyển động của ô tô

1.2.4 Hệ thống treo

Là cơ cấu nối giữa khung xe và bánh xe Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống treo là giảm các va đập làm ô tô chuyển động êm dịu khi đi qua các mặt đường gồ ghề không bằng phẳng Hệ thống treo xe TOYOTA Hilux là cơ cấu nối giữa khung xe với bánh xe

1.2.6 Các thông số cơ bản

Bảng 1 1 Các thông số cơ bản của xe Toyota Hilux

Chiều rộng cơ sở (trước/sau) 1540/1550

Kích thước khoang chở hàng

(D x R x C) (mm)

1512 x 1524 x 482

Loại động cơ Động cơ dầu, 2GD-FTV, 4 xi lanh thẳng

hàng/Diesel, 2GD-FTV, 4 cylinders in-line

Hệ thống treo trước Tay đòn kép/Double wishbone

Hệ thống treo sau Nhíp lá/Leaf spring

CHƯƠNG 2 KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH XE TOYOTA HILUX 2.4G 2.1 Giới thiệu chung về hệ thống phanh trên xe Toyota Hilux 2.4G

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định

Bảo đảm cho ô tô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển

Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh

2.2 Kết cấu hệ thống phanh xe Toyota Hilux 2.4G

Trên xe Toyota Hilux 2.4G là loại xe động cơ đặt phía trước, dẫn động cầu sau Xe được trang bị hệ thống phanh thủy lực, trợ lực chân không hai dòng, một dòng được dùng cho dẫn động cầu trước với cơ cấu phanh đĩa, một dòng dẫn động cầu sau sử dụng phanh tang trống đảm bảo khả năng giảm tốc an toàn

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2 1 Sơ đồ hệ thống phanh.

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

Khi không phanh: lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống

Khi người lái tác dụng vào bàn đạp, qua thanh đẩy sẽ tác động vào piston nằm trong xilanh, ép dầu trong xilanh đi đến các đường ống dẫn Chất lỏng với áp suất cao (khoảng 5-8 Mpa) sẽ tác dụng vào các piston ở xilanh bánh xe và piston ở cụm má phanh Hai piston này thắng lực lò xo đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh thực hiện phanh, hay ép sát

má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

- Ưu nhược điểm của hệ thống phanh

a Ưu điểm

- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má theo yêu cầu

- Hiệu suất cao

- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản

b Nhược điểm

- Không thể làm tỷ số truyền lớn hơn được vì thế phanh dầu không có cường hóa chỉ dùng cho ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ, lực tác dụng lên bàn đạp lớn

- Khi có chỗ nào bị hư hỏng thì cả hệ thống phanh đều không làm việc được

2.2.2.1 Cơ cấu phanh bánh trước

a Cấu tạo

Hình 2 2 Cấu tạo phanh bánh trước

Đĩa phanh được chế tạo bằng gang có xẻ rãnh thông gió và có bề dày 25 [mm]

Má kẹp: Được đúc bằng gang rèn

Xilanh thuỷ lực: Được đúc bằng hợp kim nhôm Để tăng tính chống mòn và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xilanh được mạ một lớp crom

Tấm ma sát của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát khoảng 12-16

% diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi

Cơ cấu ép bằng xilanh thủy lực còn gọi là xilanh con hay xilanh bánh xe, có kết cấu đơn giản, dễ bố trí Thân của xilanh được chế tạo bằng gang xám, bề mặt làm việc được mài bóng Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm

b Nguyên lý làm việc

Khi phanh người lái đạp bàn đạp, dầu được đẩy từ xilanh chính đến bộ trợ lực, một phần trực tiếp đi đến các xilanh bánh xe để tạo lực phanh, một phần theo ống dẫn đến mở

van không khí của bộ trợ lực tạo độ chênh áp giữa hai khoang trong bộ trợ lực Chính sự chênh áp đó nó sẽ đẩy màng của bộ trợ lực tác dụng lên piston trong xilanh thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp của người lái

c Ưu, nhược điểm

Với kết cấu như vậy thì điều kiện làm mát tốt hơn, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh thấp Tuy nhiên kết cấu như vậy có độ cứng vững không cao

2.2.2.2 Cơ cấu phanh bánh sau,

Cơ cấu phanh sau xe Toyota Hilux là cơ cấu phanh tang trống

a Cấu tạo

Hình 2 3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động phanh bánh sau.

- Guốc phanh: Được chế tạo bằng thép, có hai guốc là loại chốt tựa cùng phía đầu trên dựa vào cơ cấu nhả, đầu dưới dựa vào cơ cấu điều chỉnh, trên mặt có gia công các lỗ để gá

lò xo hồi vị của guốc phanh và cơ cấu điều chỉnh

- Má phanh: Có độ cong theo độ cong của guốc phanh Được chế tạo bằng vật liệu ma sát Má phanh được gắn với guốc phanh bằng một loại keo đặc biệt

Cơ cấu phanh sử dụng loại một xilanh con có hai piston

Cơ cấu phanh bánh sau là cơ cấu phanh loại tang trống kiểu tự tăng tăng cường với

cơ cấu tự điều chỉnh khe hở guốc phanh và tang trống Các guốc phanh được đặt trên các chốt lệch tâm Trên guốc phanh có dán các má phanh và được ép vào các piston trong xilanh bánh xe nhờ lò xo hồi vị guốc

b Nguyên lý hoạt động

Khi người lái xe đạp bàn đạp phanh, thông qua cơ cấu dẫn động, đầu của guốc phanh

tì vào xilanh phanh chuyển động gần về phía tang phanh Khi các bề mặt tấm ma sát của guốc phanh sát vào mặt của tang phanh, lực ma sát xuất hiện Nếu bánh xe chuyển động thì lực ma sát này sinh ra mô men chống lại chiều chuyển động của bánh xe, như vậy quá trình phanh thực hiện

c Ưu nhược điểm

Cần điều khiển trên buồng lái thông qua các đòn và dây cáp dẫn tới cơ cấu phanh đặt tại bánh xe, các cơ cấu điều khiển từ phanh tay đặt trong cơ cấu phanh nhận chuyển dịch nhờ dây cáp lồng vào cơ cấu phanh

Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh dừng

- Khi chưa phanh: Người lái không tác dụng vào cần kéo phanh, chốt điều chỉnh nằm

ở vị trí bên phải, đế bi chưa tác dụng vào các viên bi, dưới tác dụng của lò xo kéo guốc phanh và má phanh cách tang trống phanh một khoảng nhất định

- Khi phanh xe: Người lái kéo cần phanh, dây cáp dịch chuyển sang trái kéo theo chạc điều chỉnh thông qua đòn bẩy làm đế bị dịch chuyển đẩy các viên bi tì sát vào guốc phanh,

2.3 Cấu tạo hệ thống phanh

*Cấu tạo

Hình 2 4 Kết cấu xi lanh phanh chính.

* Nguyên lý làm việc

Trong xi lanh chính của loại này bố trí hai piston: piston số 1(piston sơ cấp), pít tông

số 2(piston thứ cấp) Ứng với mỗi khoang của piston trên xi lanh đều có hai lỗ dầu: lỗ bù dầu và lỗ nạp dầu Một bình chứa dầu chung đặt trên xi lanh chính và có hai đường dẫn tới hai khoang làm việc của hai piston Hai lò xo hồi vị số 1 và số 2 có tác dụng đẩy piston về

vị trí tận cùng bên phải khi ở trạng thái chưa làm việc Piston số 1 được chặn bởi vòng chặn

và vòng hãm, còn piston số 2 được chặn bởi bulông bắt từ vỏ xi lanh Để đảm bảo sự hoạt động chính xác của hệ thống phanh hai dòng mạch chéo, áp suất dầu phải được tạo ra như nhau ở cả hai piston số 1 và số 2 Để đạt được điều này thường lò xo hồi vị pít tông số 1 được đỡ bởi cốc chặn lò xo, cốc này được bắt vào pít tông qua một bu lông nối gọi là cần

đẩy Sở dĩ phải có cấu tạo như vậy bởi vì lò xo của pít tông số 1 yêu cầu độ cứng lắp ghép lớn hơn lò xo pít tông số 2 để thắng được sức cản ma sát lớn hơn của pít tông số 2

Hình 2 5 Tổng quan xi lanh phanh chính

Ở trạng thái chưa làm việc cả pít tông số 1 và số 2 đều nằm ở vị trí tận cùng phía bên phải, lúc này các lỗ bù dầu và nạp dầu của cả hai piston đều thông với các khoang trước và sau của mỗi piston

- Khi đạp phanh: Trước hết piston số 1 dịch chuyển sang trái khi đó đi qua lỗ bù dầu

thì áp suất dầu ở khoang phía trước của piston số 1 sẽ tăng để cùng lò xo hồi vị số 1 tác dụng lên piston thứ cấp số 2 cùng dịch chuyển sang trái Khi piston số 2 đi qua lỗ bù dầu thì khoang phía trước của piston số 2 cũng được làm kín nên áp suất bắt đầu tăng Từ hai cửa ra của xi lanh chính, dầu được dẫn tới các xi lanh bánh xe Sau khi các piston trong các

xi lanh bánh xe đã đẩy các má phanh khắc phục khe hở để áp sát vào dĩa phanh thì áp suất dầu trong hệ thống bắt đầu tăng để tạo ra lực phanh ở các má phanh.

Hình 2 6 Trạng thái đạp phanh

- Khi nhả bàn đạp phanh : Dưới tác dụng của các lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh, ở bàn

đạp phanh và các lò xo hồi vị pít tông trong xi lanh chính thì các pít tông 1 và 2 được đẩy trả về vị trí ban đầu Dầu từ xi lanh bánh xe được hồi về xi lanh chính, kết thúc quá trình phanh

Đối với xi lanh chính dẫn động hai dòng loại "tăng đem", nếu một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có khả năng làm việc để thực hiện phanh các bánh xe của dòng còn lại Ví

dụ dòng thứ hai (được tạo áp suất bởi pít tông số 2) bị rò rỉ, khi đó pít tông số 2 sẽ được pít tông số 1 tác dụng để chạy không sang trái Khi đuôi pít tông số 2 bị chặn bởi vỏ xi lanh thì dừng lại lúc đó pít tông số 1 tiếp tục dịch chuyển và dầu ở khoang trước của pít tông số 1 vẫn được bao kín và tăng áp suất để dẫn đến các xi lanh bánh xe Như vậy mômen phanh vẫn được thực hiện ở các bánh xe này tuy nhiên hiệu quả phanh chung của ôtô sẽ giảm

Ngược lại, nếu dòng dầu thứ nhất (được tạo áp suất bởi piston số 1) bị rò rỉ thì piston

số 1 sẽ chạy không đến khi cần đẩy chạm vào piston số 2 sẽ tiếp tục đẩy piston số 2 làm việc Dầu ở khoang trước của piston số 2 tiếp tục tăng áp suất để dẫn đến các bánh xe của nhánh này thực hiện phanh các bánh xe

áp suất dầu trong bộ chia sẽ thắng lực lò xo 4 đẩy piston 5 đến đóng dòng dẫn đó lại nhưng vẫn cung cấp dầu đến dòng dẫn động còn lại

2.3.3 Bộ trợ lực chân không

Xilanh phanh phanh chính là một cơ cấu chuyển đổi lực tác động của bàn đạp phanh

thành áp suất thủy lực

*Cấu tạo

Cấu tạo của bộ cường hóa chân không được thể hiện trên hình vẽ:

Hình 2 8 Bầu trợ lực chân không.

Nguyên lý làm việc

Động cơ làm việc, khi người lái không tác dụng lực vào bàn đạp phanh, van chân không mở, các khoang I và II, III và IV thông với nhau qua van chân không (24) Van khí trời đóng nên cả 4 khoang I, II, III, IV đều là môi trường chân không nên cả hai mặt piston kiểu màng ở hai khoang đều có áp suất bằng nhau Lò xo (4) đẩy piston về vị trí tận cùng bên phải

Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh, lực bàn đạp được truyền qua thanh đẩy (31), đến piston của van (28), đến thanh nối (7) và đến xi lanh phanh chính để điều khiển quá trình phanh xe Đồng thời khi lực bàn đạp được truyền đến piston (28), sẽ thực hiện việc đóng van chân không ngắt hai ngăn I và II với hai ngăn III và IV; mở van khí trời nghĩa là hai ngăn I và II thông với khí trời, hai ngăn III và IV thông với cổ hút động cơ áp suất thấp Tạo 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 bên trái, trợ lực cho thanh nối (7) điều khiển xi lanh phanh chính

Nếu giữ chân phanh thì thanh đẩy (31) sẽ dừng lại, còn các piston vẫn tiếp tục di chuyển sang trái do chênh áp Cho đến khi màng ngăn (38) tỳ vào thân van (24), do lực đẩy của lò xo màng ngăn (38) tỳ vào thân van (24) ngắt khoang I và II với khí trời Khi đó, hai ngăn I và II thông với hai ngăn III và IV và thông với cổ hút động cơ Áp suất giữa các khoang I và II, khoang III và IV bằng nhau, các piston kiểu màng sẽ dừng lại và thanh nối (7) dừng lại Khi đó khoang I và II, khoang III và IV không thông với nhau và không thông với khí trời Piston xi lanh chính dừng lại tại vị trí mà người lái giữ bàn đạp chân phanh Khi nhả phanh: Dưới tác dụng của lò xi lanh phanh chính, bàn đạp phanh trở về vị trí ban đầu, van chân không mở ra, các khoang thông với nhau, lò xo (4), cùng với thanh nối (7) đẩy các màng piston về vị trí ban đầu (tận cùng bên phải)

2.3.4 Van phân phối lực phanh theo tải trọng

Van điều hòa theo tải trọng được thiết kế để điều chỉnh áp suất ở các cơ cấu phanh phía sau theo áp suất sau xi lanh chính và theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên các bánh

xe Đường đặc tính của van điều hòa này gần sát với đường đặc tính lý tưởng hơn so với các van điều hóa khác Van điều hòa này được gắn trên phần khung của gầm phía sau Nguyên lý hoạt động:

Thanh đàn hồi (6) tựa vào piston (4) và dẫn động piston dịch chuyển trong vỏ van điều hòa (1) Piston bậc có diện tích chịu áp suất dầu phía trên lớn hơn phía dưới Do đó lực tạo nên bởi áp suất dầu ở phía trên của piston (F2) lớn hơn lực tạo nên bởi áp suất tác dụng lên vành dưới của piston (F1) Lực (F2) đẩy piston xuống dưới còn lực (F1) đẩy piston lên trên Lò xo (3) tạo ra lực căng (Flx) đẩy piston lên phía trên

Khi người lái đạp vào bàn đạp phanh, dầu từ xi lanh chính đi đến van qua khe hở giữa phớt cao su (2) và piston (4) để đến các cơ cấu phanh phía sau ép má phanh vào trống phanh Khi áp suất trong toàn hệ thống tăng lên và lực tổng cộng lúc này hướng xuống dưới (F2 – F1 > F + Flx) thì piston van đi xuống đóng van lại, cắt đường dầu đến các cơ cấu phanh phía sau, làm cho áp suất ở các cơ cấu phanh phía sau không tăng lên nữa

Như vậy van điều hòa LSPV hoạt động phụ thuộc vào áp suất phía sau xi lanh chính

và phụ thuộc vào tải trọng của xe do đó tránh được hiện tượng khóa cứng các bánh sau LSPV được sử dụng phổ biến trên các loại xe của hãng Toyota

Hình 2 9 Van phân phối.

2.4 Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS (Anti-lock Breaking System)

2.4.1 Giới thiệu về cấu tạo và chức năng của ABS

ABS là một hệ thống phanh điều khiển áp suất dầu xilanh phanh của tất cả 4 bánh xe khi phanh đột ngột và phanh trên đường trơn trượt, để ngăn cản việc hãm cứng các bánh

xe

Các thành phần cơ bản của hệ thống ABS

Hệ thống ABS có các bộ phận sau đây

- Cảm biến tốc độ bánh xe: Được đặt tại các bánh xe, thu nhận và gửi các tín hiệu về tình trạng của bánh xe đến bộ điều khiển trung tâm Ngoài ra còn có một số thiết bị cảm biến khác như: cảm biến gia tốc, cảm biến trọng lực…

- Bộ Điều Khiển Trung Tâm: Tiếp nhận, xử lý thông tin từ các thiết bị cảm biến và ra lệnh tăng hoặc giảm áp lực phanh (bộ điều khiển này ngày nay là điện tử)

- Bộ điều khiển thuỷ lực: Thực hiện các lệnh do bộ điều khiển trung tâm gửi đến (bộ điều khiển trung tâm thường là thuỷ lực - điện từ)

2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các bộ phận

a Bộ điều khiển trung tâm ECU (Electronic Control Unit)

Hình 2 10 ECU điều khiển.

Dựa vào tín hiệu của các cảm biến tốc độ, ECU điều khiển trượt cảm nhận tốc độ quay của các bánh xe cũng như tốc độ của xe Trong khi phanh, mặc dù tốc độ quay của các bánh

xe giảm xuống, mức giảm tốc sẽ thay đổi tuỳ theo cả tốc độ của xe trong khi phanh và các tình trạng của mặt đường, như mặt đường nhựa khô, ướt hoặc có nước, …

Nếu ECU điều khiển trượt phát hiện một sự cố trong hệ tín hiệu hoặc trong rơle, dòng điện chạy đến bộ chấp hành từ ECU sẽ bị ngắt Do đó, hệ thống phanh vẫn hoạt động mặc

dù ABS không hoạt động, nhờ vậy đảm bảo được các chức năng phanh bình thường

b Cảm biến tốc độ bánh xe

Hình 2 11 Cảm biến tốc độ bánh xe.

- Nhiệm vụ

Cảm biến tốc độ bánh xe có nhiệm vụ nhận biết sự thay đổi của tốc độ bánh xe và gửi tín hiệu về ECU, từ đó ECU nhận biết, xử lý thông tin và điều khiển các bộ phận chống hãm cứng bánh xe

- Nguyên lý làm việc

Nam châm vĩnh cửu (2) tạo ra từ trường khép kín qua các cuộn dây, khi các bánh xe quay thì vòng răng cũng quay cùng tốc độ Các răng trên vòng răng cắt các từ trường của châm làm thay đổi từ trường qua các cuộn dây Do đó từ thông qua các cuộn dây cũng thay đổi làm xuất hiện dòng điện tự cảm trong cuộn dây

2.4.3 Nguyên lý làm việc hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA Hilux

 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)

Hình 2 12 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động).

Trong trạng thái bình thường, ABS ở chế độ “tĩnh”, ECU không truyền điện tới cuộn dây của van Vì vậy, vị trí ấn xuống bởi lò xo hồi vị và cửa “A” vẫn mở còn cửa “B” vẫn đóng

Khi nhấn phanh, áp suất dầu trong xi-lanh phanh chính tăng, dầu phanh chảy từ cửa

“A” qua “C” trong van điện 3 vị trí rồi tới xi-lanh Dầu phanh bị cản lại vào bởi van một chiều gắn trong mạch bơm

Khi nhả phanh, dầu phản hồi về từ xi-lanh bánh xe về xi-lanh chính qua cửa “C” đến cửa “A”, van một chiều số 3 trong van điện 3 vị trí

 Khi phanh gấp (ABS hoạt động)

ABS điều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xi-lanh bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU nếu nhận thấy bánh xe nào đang bị bó cứng lại khi phanh gấp

Chế độ "giảm" áp

Hình 2 13 Khi phanh gấp (ABS hoạt động) Chế độ giảm áp.

Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU truyền dòng điện 5A cho cuộn dây của van điện, tạo ra một lực từ mạnh Van 3 vị trí chuyển động lên phía trên, cửa A đóng, cửa B

không cho vào van điện 3 vị trí và van một chiều số 1 và 3 bởi tại cửa “A” Vì vậy, áp suất dầu bên trong xi-lanh bánh xe giảm làm cho bánh xe không bị bó cứng Áp suất dầu được điều chỉnh cân bằng bằng cách lập lại chế độ “giữ áp” và “giữ”

Chế độ “Giữ”

Hình 2 14 Khi phanh gấp (ABS hoạt động) Chế độ giữ

Khi có sự thay đổi áp suất bên trong xi-lanh bánh xe, cảm biến tốc độ phát tín hiệu báo tốc độ bánh xe đạt giá trị mong mong, ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để duy trì áp suất trong xi-lanh bánh xe

Khi dòng điện trong cuộn dây từ 5A (theo chế độ giảm áp) giảm xuống còn 2A (theo chế độ giữ), lượng từ trong cuộn dây cũng giảm theo Van điện 3 vị trí giữ nhờ lực của lò

xo hồi vị làm đóng cửa “B”

Chế độ “Tăng áp”

Hình 2 15 Khi phanh gấp (ABS hoạt động) Chế độ tăng áp

Để tạo lực phanh lớn, áp suất trong xi-lanh cần tăng, ECU sẽ ngưng cấp điện cho cuộn dây van điện Khi đó, cửa “A” của van điện 3 vị trí mở, còn cửa “B” đóng Nó cho phép dầu xi-lanh phanh chính chảy qua cửa “C” trong van điện 3 vị trí đến xi-lanh bánh xe Mức

độ áp suất dầu thay đổi được điều khiển nhờ chế độ lặp lại các chế độ “Tăng áp” và “Giữ”