Hệ thống phanh trên ô tô gồm các bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh.. Yêu cầu Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau: Trang 9 - Điều khiển nhẹ nhàng và th
CÔNG D Ụ NG, YÊU C Ầ U, PHÂN LO Ạ I VÀ C Ấ U T Ạ O CHUNG C Ủ A HỆ THỐNG PHANH
Công d ụ ng
Hệ thống phanh dùng để:
- Giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến 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 thế ô tô máy kéo mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển
Hệ thống phanh trên ô tô gồm các bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh còn được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh
Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mô men hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh
Dẫn động phanh: bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu phanh Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từcơ cấu điều khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh.
Yêu c ầ u
Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cảcác bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm
- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người
- Đảm bảo sự ổn định của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực bàn đạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu phanh trong mọi điều kiện sử dụng
- Hạn chế tối đa hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường độ lực bàn đạp khác nhau
- Có khả năng giữô tô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên nền đường dốc
- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong mọi trường hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng.
Phân lo ạ i h ệ th ố ng phanh
a Theo đặc điểm điề u khi ể n
- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động, hoặc dừng hẳn xe
- Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng
- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ), dùng để tiêu hao bớt một phần động năng của ôtô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trên dốc dài, …). b Theo k ế t c ấ u c ủa cơ cấ u phanh
- Cơ cấu phanh tang trống
- Cơ cấu phanh dải c Theo d ẫn độ ng phanh
- Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực
- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén
- Hệ thống phanh dẫn động liên hợp: cơ khí, thủy lực, khí nén, …
- Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực d Theo m ức độ hoàn thi ệ n c ủ a h ệ th ố ng phanh
Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ôtô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộđiều chỉnh lực phanh:
- Bộđiều chỉnh lực phanh (bộđiều hòa lực phanh)
- Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS)
Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh: hạn chế trượt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiện khả năng cơ động, ổn định của ô tô khi không điều khiển phanh.
C ấ u t ạ o chung c ủ a h ệ th ố ng phanh
Hình 1.10 Cấu tạo chung hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh còn được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh
- Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mômen hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh
- Dẫn động phanh: bao gồm các bộ phận liên kết từcơ cấu điều khiển (bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu phanh Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ cơ cấu điều khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh.
SƠ ĐỒ C Ấ U T Ạ O VÀ NGUYÊN LÝ HO ẠT ĐỘ NG C Ủ A
SƠ ĐỒ H Ệ TH Ố NG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS 2017
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios 2017
1- Các cảm biến tốc độ 2- Đường dầu 3- Xilanh phanh chính 4- Bầu trợ lực chân không 5- Công tắc đèn phanh 6- Bàn đạp phanh
7- Cơ cấu phanh sau 8- Bảng táp lô 9- Cơ cấu phanh trước
C Ấ U T Ạ O VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VI Ệ C C Ủ A H Ệ TH Ố NG PHANH
PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS 2017
Cấu tạo của hệ thống ABS gồm các phần tử sau:
+ Cảm biến tốc độbánh xe: đo tốc độ bánh xe của mỗi bánh trong 4 bánh xe, có 4 cảm biến tốc độ bánh xe
+ Bộđiều khiển ABS : điều khiển hoạt động của bộ chấp hành ABS theo các tín hiệu nhận được từ cảm biến tốc độ bánh xe và các công tắc áp suất
+ Bộ chấp hành ABS: bộ chấp hành ABS cấp hay ngắt áp suất dầu từ xi lanh phanh chính và trợ lực phanh đến mỗi xi lanh phanh bánh xe theo tín hiệu điều khiển từ ABS – ECU để điều khiển tốc độ bánh xe
Khi không phanh, không có lực tác dụng lên bàn đạp phanh nhưng cảm biến tốc độluôn đo tốc độ bánh xe và gửi về khối điều khiển ECU khi xe hoạt động
2.2.2.2 Khi phanh phanh thườ ng(ABS không ho ạt độ ng)
Hình 2.2 Khi phanh bình thường
Khi người lái đạp phanh, rà phanh mà lực phanh chưa đủ lớn để xảy ra hiện tượng trượt bánh xe quá giới hạn cho phép, dầu phanh với áp suất cao sẽ đi từ tổng phanh đến lỗ nạp thường mở của van nạp để đi vào và sau đó đi ra mà không hề bị cản trở bởi bất kỳ một chi tiết nào trong bộ chấp hành ABS
Dầu phanh sẽ được đi đến các xilanh bánh xe hoàn toàn giống với hoạt động của phanh thường không có ABS
Khi phanh các xilanh bánh xe sẽ ép các má phanh vào đĩa phanh hay đĩa phanh tạo ra lực ma sát phanh làm giảm tốc độ của bánh xe và của xe Ở chếđộ này bộ điều khiển ECU không gửi tín hiệu đến bộ chấp hành ABS, mặc dù cảm biến tốc độ vẫn luôn hoạt động và gửi tín hiệu đến ECU
2.2.2.3 Khi phanh kh ẩ n c ấ p (ABS làm vi ệ c)
Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh đủ lớn sẽ gây nên hiện tượng trượt Khi hệ số trượt vượt quá giới hạn quy định (10 30%) thì ABS sẽ bắt đầu làm việc và chế độ làm việc của ABS gồm các giai đoạn sau: a Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất:
Khi phát hiện thấy sự giảm nhanh tốc độ của bánh xe từ tín hiệu của cảm biến tốc độ gửi đến, bộ điều khiển ECU sẽ xác định xem bánh xe nào bị trượt quá giới hạn quy định
Sau đó, bộđiều khiển ECU sẽ gữi tín hiệu đến bộ chấp hành hay là cụm thuỷ lực, kích hoạt các rơle điện từ của van nạp hoạt động để đóng van nạp (13) lại, cắt đường thông giữa xilanh chính và xilanh bánh xe Như vậy áp suất trong xilanh bánh xe sẽ không đổi ngay cả khi người lái tiếp tục tăng lực đạp Sơ đồ làm việc của hệ thống trong giai đoạn này như trên hình 2.3
Hình 2.3 Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất 1- Tổng phanh 2- Ống dẫn dầu 3- Van điện 4- Cuộn dây
5- Van điện 6- Bơm dầu 7- Van điện 8- Bình chứa dầu 9- Cơ cấu phanh 10- Cảm biến tốc độ 11- Roto cảm biến 12- Nguồn điện
13- Van nạp 14- Van xả 15- Khối ECU
119 b Giai đoạn giảm áp suất:
Hình 2.4 Giai đoạn giảm áp 1- Tổng phanh 2- Ống dẫn dầu 3- Van điện 4- Cuộn dây
5- Van điện 6- Bơm dầu 7- Van điện 8- Bình chứa dầu
9-Cơ cấu phanh 10-Cảm biến tốc độ 11-Roto cảm biến 12- Nguồn điện 13-Van nạp 14-Van 15-Khối ECU
Nếu đã cho đóng van nạp mà bộđiều khiển nhận thấy bánh xe vẫn có khả năng bị hãm cứng (gia tốc chậm dần quá lớn), thì nó tiếp tục truyền tín hiệu điều khiển đến rơle van điện từ của van xả (14) để mở van này ra, để cho chất lỏng từ xilanh bánh xe đi vào bộ tích năng (8) và thoát về vùng cóáp suất thấp của hệ thống, nhờđó áp suất trong hệ thống được giảm bớt (hình 2.4)
133 c Giai đoạn tăng áp suất:
Khi tốc độ bánh xe tăng lên (do áp suất dòng phanh giảm), khi đó cần tăng áp suất trong xilanh để tạo lực phanh lớn, khối điều khiển điện tử ECU ngắt dòng điện cung cấp cho cuộn dây của các van điện từ, làm cho van nạp mở ra vàđóng van xả lại, bánh xe lại giảm tốc độ (hình 2.5)
Hình 2.5 Giai đoạn tăng áp 1- Tổng phanh 2- Ống dẫn dầu 3- Van điện 4- Cuộn dây
5- Van điện 6- Bơm dầu 7- Van điện 8- Bình chứa dầu 9- Cơ cấu phanh 10- Cảm biến tốc độ 11- Roto cảm biến 12- Nguồn điện
13- Van nạp 14- Van xả 15- Khối ECU
Chu trình giữáp, giảm áp vàtăng áp cứ thế được lặp đi lặp lại, giữ cho xe được phanh ở giới hạn trượt cục bộ tối ưu mà không bị hãm cứng hoàn toàn
K Ế T C Ấ U CÁC B Ộ PH Ậ N CHÍNH C Ủ A H Ệ TH Ố NG
CƠ CẤ U PHANH
Hình 3.1 Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió 1- Đĩa phanh 2- Giá đỡ 3- Piston 4- Má phanh
5- Xương má phanh 6- Cupben 7- Vành chắn bụi
3.1.1.2 Nguyên lý ho ạt độ ng
Khi phanh: Người lái đạp bàn đạp, dầu được đẩy từ xylanh chính đến bộ trợ lực, một phần trực tiếp đi đến các xylanh 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 xylanh thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp của người lái Khi đó lực bàn đạp của người lái cộng với lực trợ lực sẽ tác dụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đến xylanh an toàn, rồi theo các đường ống dẫn độc lập đến các xylanh bánh xe trước và sau Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong xilanh bánh xe ép má phanh vào má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh
Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ đàn hồi của vòng làm kín và độ đảo chiều trục của đĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ cách mặt đĩa một khe hở nhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở
Sử dụng phanh đĩa với đĩa phanh đặc với hệ thống phanh tay được dùng chung với cơ cấu phanh đĩa
Phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệ thống chống hãm cứng ABS
Hình 3.2 Cơ cấu phanh sau
1- Đĩa phanh 2- Giá đỡ 3- Piston 4- Má phanh 5- Lò xo 6- Ê cu trục khóa 7- Trục khóa 8- Đệm làm kín 9- Chốt đẩy 10- Trục xoay nối cáp 11- Vỏ che bụi 12- Cupben 13- Vành chắn bụi
3.1.2.2 Nguyên lý ho ạt độ ng Đối với cơ cấu phanh chính làm việc tương tự so với cơ cấu phanh trước
Cơ cấu phanh tay: Khi đòn quay quay nhờ dây cáp nó làm cho trục đẩy quay do sự chuyển động của viên làm cho bulông điều chỉnh dịch chuyển sang trái làm cho đai ốc điều chỉnh cũng dịch chuyển sang trái, khi đai ốc điều chỉnh này tiếp xúc với piston 3 nó sẽ đẩy piston và má phanh cùng dịch chuyển lại gần đĩa phanh và tạo ra lực phanh Khi nhả phanh tay, nhờ lò xo hồi thì bulông điều chỉnh và đai ốc ống chở lại vị trí ban đầu.
XY LANH CHÍNH
Hình 3.3 Xilanh phanh chính 1- Lò xo hồi vị 2 2- Phớt kín 3- Piston 2 4- Lò xo hồi vị 1 5- Piston 1 6- Phớt hồi dầu 7- Bình chứa 8- Cốc chặn lò xo 9- Xilanh
3.2.2 Nguyên lý hoạt động a Khi không đạp phanh
Hình 3.4 Sơ đồ xilanh phanh chính khi không đạp phanh
Khi không đạp phanh, cupben của piston số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào và cửa bù làm cho xilanh và bình dầu thông nhau Piston số 2 bị lực của lò xo hồi vị số 2 đẩy sang phanh, nhưng không thể chuyển động hơn nữa do có bu lông hãm b Khi đạp phanh
Hình 3.5 Sơ đồ xilanh phanh chính khi đạp phanh
Khi đạp phanh piston số 1 dịch sang trái, cupben của nó bịt kín cửa hồi như vậy bịt đường dẫn thông giữa xilanh và bình chứa Nếu piston đẩy tiếp, nó làm tăng áp suất dầu bên trong xilanh Áp suất này tác dụng lên các xilanh bánh sau Do cũng có một áp suất dầu như thế tác dụng lên piston số 2, piston số 2 hoạt động giống hệt như piston số 1 và tác dụng lên các xilanh bánh trước. c Khi nhả phanh
Khi nhả bàn đạp phanh, các piston bị áp suất dầu và lực lò xo hồi vị đẩy về vị trí ban đầu Tuy nhiên do dầu không chảy từ xilanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suất dầu trong xilanh chính giảm nhanh trong một thời gian ngắn (tạo ra độ chân không) Kết quả là, dầu trong bình chứa sẽ chảy vào xilanh qua cửa vào, qua rất nhiều khe trên đỉnh piston và quanh chu vi của cupben.
Hình 3.6 Sơ đồ xilanh phanh chính khi nhả phanh
Sau khi piston trở về vị trí ban đầu, dầu từ xilanh bánh xe dần dần hồi về bình chứa qua xilanh chính và các cửa bù.
Các cửa bù cũng điều hoà sự thay đổi thể tích dầu trong xilanh ma nó có thể xảy ra bên trong xilanh do nhiệt độ thay đổi Vì vậy nó tránh cho áp suất dầu tăng lên trong xilanh khi không đạp phanh.
TR Ợ L Ự C PHANH
Trên xe Vios được sử dụng bầu trợ lực chân không 2 buồng (trợ lực phanh kép)
Hình 3.7 Cấu tạo bầu trợ lực chân không
1- Ống cấp chân không 2- Thân trước trợ lực 3- Cần đẩy trợ lực 4- Lò xo hồi piston 5- Đĩa tiếp lực 6- Thân hãm van 7-Bu lông 8-Van khí 9-Vỏ lọc
10- Lò xo hội van khí 11- Cần điều khiển van 12- Lọc khí
13- Thân van 14- Van điều khiển 15- Van chân không 16- Thân van trợ lực 17- Piston số 1 18- Piston số 2
3.3.2 Nguyên lý làm việc a Khi không đạp phanh
Hình 3.8 Sơ đồ bầu trợ lực khi không đạp phanh
Khi không đạp phanh, không có lực tác dụng lên cần điều khiển van Vì vậy, van khí và cần điều khiển van bị đẩy sang phải bởi sức căng của lò xo hồi van khí và chúng dừng lại khi van khí chạm vào tấm chặn van Lúc này, do van khí đẩy van điều khiển sang phải cửa thông với khí quyển qua lọc khí vào trợ lực bị đóng Mặt khác, van chân không và van điều khiển không tiếp xúc với nhau nên cửa A được nối thông với cửa B
Vì vậy, chân không tác dụng lên cả buồng áp suất không đổi lẫn buồng áp suất thay đổi nên không có sự chênh áp giữa các buồng ở cả hai phía của piston. b Khi đạp phanh
Khi đạp phanh, cần điều khiển van và van khí cùng bị đẩy sang trái Vì vậy, van điều khiển và van chân không tiếp xúc với nhau, bịt đường thông giữa cửa A và cửa B (buông áp suất thay đổi và buồng áp không thay đổi) Tiếp đó, van khí tách ra khỏi van điều khiển và không khí từ lọc khí, qua cửa B vào buồng áp suất thay đổi Nó sinh ra sự chênh áp giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi làm piston dịch chuyển sang trái
Hình 3.9 Sơ đồ bầu trợ lực khi đạp phanh
4-Buồng áp xuất thay đổi 5-Buồng áp xuất không đổi
Lực tác dụng lên piston sinh ra bởi sự chênh áp được truyền tới đĩa phản lực qua thân van rồi tới cần đẩy trợ lực trở thành lực đầu ra của trợ lực Diện tích tiếp xúc với áp suất của piston số 1 và số 2 nhân với sự chênh áp giữa buồng áp suất thay đổi và buồng áp suất không đổi sẽ bằng lực đầu ra của trợ lực. c Khi giữ chân phanh
Nếu chỉ đạp một nửa hành trình bàn đạp phanh thì cần điều khiển van và van khí sẽ dừng nhưng piston tiếp tục dịch chuyển sang trái do sự chênh áp Van điều khiển vẫn tiếp xúc với van chân không nhờ lò xo van điều khiển nhưng nó di chuyển cùng với piston Do van điều khiển dịch sang trái và tiếp xúc với van khí nên không khí bị ngăn không cho vào buồng áp suất thay đổi vì vậy áp suất trong buồng áp suất thay đổi được giữ ổn định Kết quả là có sự chênh áp không đổi giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi Vì vậy, piston không dịch chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh hiện tại. d Trợ lực cực đại
Nếu đạp bàn đạp phanh hết hành trình, van khí sẽ tách hoàn toàn ra khỏi van điều khiển Trong điều kiện này, buồng áp suất thay đổi được điền đầy không khí và sự chênh áp giữa buồng áp suất thay đổi và buồng áp suất không đổi đạt đến mức cực đại Vì vậy tạo ra kết quả trợ lực lớn nhất tác dụng lên piston Ngay cả khi tác dụng thêm lực lên bàn đạp phanh thì mức độ trợ lực tác dụng lên piston vẫn không đổi và lực tác dụng thêm này sẽ được truyền qua cần đẩy trợ lực đến xilanh phanh chính. f Khi nhả phanh
Khi nhả bàn đạp phanh, cần điều khiển van và van khí bị đẩy sang phải nhờ lò xo hồi van khí và phản lực của xilanh phanh chính Nó làm cho van khí tiếp xúc với van điều khiển, đóng đường thông với khí trời với buồng áp suất thay đổi Cùng lúc đó van khí cũng nén lò xo van điều khiển lại Vì vậy van điều khiển bị tách ra khỏi van chân không làm thông cửa A với cửa B Nó cho phép không khí từ buồng áp suất thay đổi chạy sang buồng áp suất không đổi làm triệt tiêu sự chênh áp giữa 2 buồng Piston bị đẩy lại sang bên phải bởi lò xo hồi piston và trợ lực về vị trí không hoạt động. g Khi không có chân không
Nếu vì một lý do nào đó mà chân không không tác dụng lên trợ lực phanh thì sẽ không có sự chênh áp giữa buồng áp suất không đổi và buông áp suất thay đổi (cả hai buồng được điền đầy không khí) Khi piston ở trạng thái không hoạt động, piston bị đẩy sang phải bởi lò xo hồi piston Tuy nhiên khi đạp phanh, cần điều khiển van bị đẩy sang trái và đẩy vào van khí, đĩa phản lực và cần đẩy trợ lực Vì vậy lực từ bàn đạp phanh được truyền tới piston xilanh phanh chính để tạo ra lực phanh Cùng lúc đó, van khí đẩy vào tấm chặn van Vì vậy, piston cũng thắng được sức cản của lò xo hồi piston để dịch sang trái Như vậy, phanh vẫn có tác dụng ngay cả khi không có chân không tác dụng lên trợ lực phanh Tuy nhiên do trợ lực phanh không hoạt động lên chân phanh cảm thấy nặng.
CÁC C Ả M BI Ế N
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
Hình 3.10 Cảm biến tốc độ bánh xe trước 1- Nam châm vĩnh cửu 2- Cuộn dây điện 3- Rôto cảm biến 4- Rôto cảm biến 5- Cảm biến tốc độ
Hình 3.11 Cảm biến tốc độ bánh xe sau
1- Nam châm vĩnh cửu 2- Cuộn dây điện 3- Cảm biến tốc độ 4- Cảm biến tốc độ 5- Rôto cảm biến
Bộ cảm biến làm việc như sau :
- Khi mỗi răng của vòng răng đi ngang qua nam châm thì từ thông qua cuộn dây sẽ tăng lên và ngược lại, khi răng đã đi qua thì từ thông sẽ giảm đi
Sự thay đổi từ thông này sẽ tạo ra một suất điện động thay đổi trong cuộn dây và truyền tín hiệu này đến bộđiều khiển điện tử
- Bộđiều khiển điện tử sử dụng tín hiệu là tần số của điện áp này như một đại lượng đo tốc độ bánh xe Bộ điều khiển điện tử kiểm tra tần số truyền về của tất cả các cảm biến và kích hoạt hệ thống điều khiển chống hãm cứng nếu một hoặc một số cảm biến cho biết bánh xe có khả năng bị hãm cứng
- Tần sốvà độ lớn của tín hiệu tỷ lệ thuận với tốc độ bánh xe Khi tốc độ của bánh xe tăng lên thì tần số và độ lớn của tín hiệu cũng thay đổi theo và ngược lại Ở tốc độ thấp 0
Hình 3.12 Đồ thị tín hiệu của cảm biến tốc độ bánh xe
1- Rôto cảm biến 2- Cuộn dậy 3- Nam châm vĩnh cửu.
KH ỐI ĐIỀ U KHI ỂN ĐIỆ N T Ử ECU
Hình 3.13 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 sựthay đổi tốc độ bánh xe trong khi phanh Nó xử lý và phát tín hiệu điều khiển cho khối thuỷ lực cung cấp những giá trị áp suất tốt nhất trong xi lanh bánh xe đểđiều chỉnh tốc độ bánh xe, duy trì lực phanh lớn nhất từ 10 ÷ 30% tỷ lệ trượt
Ngoài ra ECU còn thực hiện chức năng tự kiểm tra và cho ngừng chức năng ABS nếu phát hiện hệ thống có trục trặc (như: thiếu dầu, không đủ áp suất trợ lực hoặc mất tín hiệu từ các cảm biến tốc độ, …)lúc đó hệ thống điều khiển điện tửngưng hoạt động nó cho phép hệ thống phanh tiếp tục làm việc như một hệ thống phanh bình thường, không có ABS Những trục trặc trong hệ thống sẽ được cảnh báo bằng đèn ABS trên bảng điều khiển Việc xác định chính xác vị trí và tình trạng hư hỏng sẽ được tiến hành thông qua mã chẩn đoán theo tần suất và thời gian thể hiện ởđèn cảnh báo Các tín hiệu vào đến bộ vi xửlý được xử lý một cách độc lập Chỉ khi nào kết quảcó tính đồng nhất thì ECU mới điều khiển khối thủy lực - điện tử Nếu các tín hiệu vào không đồng nhất - chẳng hạn khi hệ thống khóa cứng bánh xe bị lỗi thì các cầu chì và phanh đảm bảo hoạt động theo phanh bình thường Đồng thời, đèn cảnh báo trên táp-lô sẽ sáng lên đểbáo cho người lái biết
Các tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ đến ECU được chuyển đổi thành tín hiệu sóng vuông bằng bộ khuyếch đại trên đường vào
Tần số của các tín hiệu này cung cấp phù hợp với giá trị tốc độ, sự gia tốc hoặc sự giảm tốc của mỗi bánh xe đến ECU Khi người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh, các bánh xe có thể giảm tốc đến giá trị khác nhau: Bằng việc so sánh tốc độ mỗi bánh xe với tốc độ tham khảo (reference speed) hệ thống có thể luôn luôn kiểm tra độtrượt của mỗi bánh xe
Nếu lực phanh là nguyên nhân làm một bánh xe trượt đối với bánh xe khác, ECU điều khiển van điện từ của khối thủy lực - điện tử làm giảm lực phanh trên bánh trượt Hệ thống ABS can thiệp bằng việc tính toán ngưỡng giảm tốc, gia tốc và trượt của các bánh xe Ngay khi mối liên hệ ngưỡng gia tốc/giảm tốc và trượt vượt quá giới hạn, ECU điều khiển các van điện từ của khối thủy lực - điện tử bằng cách điều chỉnh áp suất phanh theo 3 giai đoạn là gia tăng, duy trì và giảm áp suất ECU điều khiển các giai đoạn khác nhau ứng với cung cấp xung cường độđiện thếkhác nhau đến các van điện từ
Trong điều kiện giảm lực phanh và phân chia mômen không đúng (trượt- aquaplaning), ECU nhận biết nhờ các cảm biến số vòng quay trên mỗi bánh xe với điều kiện bất thường, như sự truyền động và bánh xe chủđộng có khuynh hướng quay ở tốc độ khác nhau
ECU được trang bị mạch an toàn hệ thống kiểm soát có hiệu lực khi khởi động và vận hành
Mạch an toàn hoạt động theo nguyên tắc tự kiểm tra
1 Khi bật khóa, hệ thống kiểm tra ECU, van điều khiển điện từ và sự kết nối của các cảm biến: Nếu kết quảOK, đèn cảnh báo ABS sáng lên trên bảng tap-lô và tắt đi sau 4 giây.
2 Sau khi khởi động động cơ, hệ thống chạy van điện từ và bơm hồi để kiểm tra ngay sau khi đạt tốc độứng với 6 km/h
3 Khi đạt vận tốc 24km/h thì hệ thống kiểm tra tín hiệu tốc độ của 4 bánh xe
4 Khi di chuyển, hệ thống thường xuyên kiểm tra vận tốc chu vi (peripheral speed) của các bánh xe so với tốc độ tham khảo (reference speed), các điều kiện bộ nhớ và điều khiển hoạt động của hai rơle.
5 Khi di chuyển, hệ thống thường xuyên kiểm tra điện áp bình ắc quy.
BỘ CHẤP HÀNH ABS
Gồm có 2 hai phần gắn liền nhau: Khối điện tử và khối thủy lực-điện tử ECU điều khiển khối thủy lực-điện tử theo các tín hiệu truyền về từ các cảm biến và được so với các bản đồmà chương trình đã được nạp sẵn trong bộ nhớ của nó Khối thủy lực được nối đến xy lanh chính và các chi tiết hệ thống phanh ABS bằng các ống dẫn chính của hệ thống phanh Như vậy, khối thủy lực-điện tử có nhiệm vụđiều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo tín hiệu điều khiển của ECU, tránh cho các bánh xe khỏi bị hãm cứng khi phanh
Hệ thống bơm hồi dầu gồm có rơle và mô tơ bơm, hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU bơm dầu đến pittông xy lanh chính để bù lại lượng dầu xả về bình chứa khi ABS làm việc
Van điện từ trong bộ chấp hành có hai loại, loại 2 vị trí và có van điều khiển tăng áp Cấu tạo chung của một van điện gồm có 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 sựđiều khiển của ECU đểđiều chỉnh áp suất dầu đến các xylanh bánh xe
3.6.2 Motor điện và bơm dầu
Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bỡi 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 từbơm về xylanh chính
Chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe.
B Ộ PHÂN PH Ố I L ỰC PHANH ĐIỆ N T Ử (EBD)
Khi xe được trang bị ABS có nghĩa là chức năng EBD cũng có sẵn Chức năng này thay thếvan 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
Chức năng EBD cho phép kiểm soát nhạy hơn các bánh xe sau Điều này cũng có thể có hiệu quả trong khi phanh ở trạng thái bình thường không có kiểm soát ABS
Ngược lại với LAV, với kiểm soát EBD lực phanh được quyết định bởi sự trượt bánh xe chứ không phải do áp lực phanh hay tải trọng xe
Phân phối lực phanh điện tử cho phép giảm áp lực phanh cho phanh của bánh sau phụ thuộc vào sự trượt của bánh xe này Điều này cải thiện tình trạng ổn định khi lái so với hệ thống truyền động
Việc giảm áp lực phanh cho các bánh sau được quy định bởi cách thức của các pha giữ áp lực nào đó Sự bó cứng các bánh xe sau được ngăn ngừa với sự trợ giúp của việc điều chỉnh điện tửđặc biệt Động cơ bơm không chạy khi EBD hoạt động Tuy nhiên, nếu bánh xe có liên quan vẫn có khuynh hướng bị bó cứng thì kiểm soát ABS được khởi động và mô-tơ bơm hoạt động
Trong khi kiểm soát EBD hoạt động thì mạch dầu phanh sau được kích hoạt cùng nhau Đèn cảnh báo của hệ thống phanh EBD sẽ sáng lên trong trường hợp có sự cố hệ thống EBD Kiểm soát EBD không được còn tác dụng
Kiểm soát EBD bị hỏng không có nghĩa là chức năng EBD cũng bị hỏng.
QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG CƠ CẤ U PHANH TRÊN XE
QUY TRÌNH THÁO VÀ B ẢO DƯỠNG CƠ CẤ U PHANH TAY
Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và nơi làm việc
- Kích nâng, giá nâng cầu xe và gỗ kê chèn lốp xe
- Khay đựng dụng cụ, chi tiết
- Bộ dụng cụ tay nghề tháo lắp cơ cấu phanh
- Đồng hồ số, đồng hồ áp suất, thiết bị kỉêm tra áp lực phanh
- Pan me, thước cặp, căn lá.
Bước 2: Làm sạch bên ngoài cơ cấu phanh
- Dùng bơm nước áp suất cao và phun nước rửa sạch cặn bẩn bên ngoài gầm ô tô.
- Dùng bơm hơi và thổi khí nén làm sạch cặn bẩn và nước bám bên ngoài cụm cơ cấu phanh.
Bước 3: Tháo truyền động các đăng
- Tháo các đai ốc hãm.
Bước 4: Tháo cần điều khiển và các đòn dẫn động
- Tháo các đòn dẫn động
Bước 5: Tháo cụm phanh tay
- Tháo các bu lông hãm
Bước 6: Tháo rời cụm phanh tay
Bước 7: Làm sạch chi tiết và kiểm tra
- Kiểm tra các chi tiết.
QUY TRÌNH THAY TH Ế MÁ PHANH
- Kẹp chữ C hoặc dụng cụ cân chỉnh bộ kẹp phanh khác
- Tháo bu lông định vị bộ kẹp phanh(dùng cle nới lỏng buloong định vị bộ kẹp phanh rồi tháo chúng ra) Lưu ý: quay clê ngược chiều kim đồng hồ.
- Nhấc bộ kẹp phanh ra khỏi giá của nó (nhẹ nhàng nhấc bộ kẹp phanh ra khỏi giá).
- Tháo các chi tiết ra khỏi càng phanh đĩa.
- Tiếp tụcdùng clê nới lỏng và tháo hẳn bu lông giá bộ kẹp và nhấc giá bộ kẹp phanh ra khỏi vị trí của nó.
- Tháo hẳn vít định vị đĩa phanh đồng thời gõ nhẹ vào rô to đĩa phanh để cho các rỉ sét bám giữa rô to va may-ơ rơi ra Sau đó nâng đĩa phanh khỏi may-ơ một các nhẹ nhàng, bạn phải sử dụng cả 2 tay và cận thận tránh để rơi đĩa phanh.
- Lắp đĩa phanh mới, kiểm ta đĩa phanh mới xem đúng tiêu chuẩn chưa, dựa vào đĩa phanh cũ để đảm bảo rằng chúng cùng kích cỡ với nhau
Làm sạch các bề mặt tiếp giáp trên moay ơ trước khi lắp đĩa phanh mới Sau đó lắp lại vít định vị đĩa phanh.
- Trước khí lắp má phanh mới bạn phải cân chỉnh lại bộ kẹp Sau đó dùng dụng cụ cân chỉnh để đẩy piston co lại đến vị trí má phanh mới sẽ vừa khít.
QUY TRÌNH THAY DẦU, XẢ KHÍ
Ta có trình tự xả như sau:
- Tháo mũ (nắp) cao su ra khỏi van thông của cơ cấu xy lanh bánh xe rồi chụp lên van một ống cao su còn đầu kia của ống thì đặt vào một hộp hay một chai chứa dầu phanh không ít hơn 0,2 lít.
- Đạp bàn phanh cho đến khi nào có cảm giác phanh có tác động thì vặn van xả ra khoản 1/2-3/4 vòng ren (chú ý vặn từ từ) làn như thế nhiều lần cho đến khi không khí trong hệ thống được xả hết thì thôi
- Trong khi xả khí ra khỏi hệ thống thì ta đạp bàn đạp phanh nhanh còn khi nhả bàn đạp phanh thì nhả từ từ
- Đạp phanh xong ta giữ nguyên chân phanh lúc xiết chặt van xả tháo ống ra sau đó đậy nắp lại
- Ta xả không khí ra khi hệ thống qua van xả với tất cả cá bánh xe theo một nguyên tắc là xảcác cơ cấu phanh bánh xe vị trí xa nhất rồi tiến hành với cơ cấu phanh bánh xe gần xy lanh chính
- Khi xả không khí ra khi hề thống cần đổ thêm dầu vào bình cha và mức dầu cách gờ của lỗ rót 10-20mm.
M Ộ T S Ố HƯ HỎNG THƯỜ NG G Ặ P VÀ CÁCH KH Ắ C PH Ụ C TRONG
Hiện tượng Nguyên nhân Khắc phục
Hiện tượng: khi đạp phanh độ cao cực tiểu của bàn đạp phanh quá nhỏ và bàn bàn đạp phanh cạm vào sàn xe, có cảm giác khi đạp bàn đạp phanh bị hẫng, không đủ để tạo ra lực phanh cần thiết
- Độ cao bàn quá nhỏ
- Hành trình tự do của bàn đạp quá lớn
- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh quá lớn do: má phanh mòn, điều chỉnh không đúng
- Xilanh chính bị hỏng, hoạt động không tốt do: cupben bị thủng rách mép; thành xilanh bị rỗ xước; có khí trong hệ thống dầu phanh lúc này đạp bàn đạp phanh thấy “hẫng”; đĩa phanh đảo: nếu độ đảo của đĩa phanh quá lớn, má phanh sẽ bịđẩy một khoảng tương ứng nên sinh ra khe hở giữa má phanh với đĩa phanh khi đó hành trình bàn đạp sẽtăng lên một khoảng; hóa hơi: khi phanh liên tục làm đĩa phanh quá nóng và nhiệt bị truyền đến dầu phanh do vậy dầu bị sôi và
- Điều chỉnh lại chiều cao và hành trình của bàn đạp phanh
- Thay má phanh mới kiểm tra điều chỉnh lại
- Thay cupben mới, mài lại hoặc thay mới xilanh chính
- Xả air khỏi hệ thống phanh
- Kiểm tra gia công lại đĩa phanh hoặc thay mới
- Dùng phanh bằng động cơ để kiểm tra chất lượng dầu, nếu không đạt thay dầu mới tạo bọt trong hệ thống phanh làm giảm lực phanh
Cảm thấy lực cản lớn khi xe đang chạy, bánh xe không lăn trơn, nhiệt độ cơ cấu phanh cao khi chạy một đoạn đường mà không dùng phanh
- Hành trình tự do của bàn đạp không có
- Lò xo hồi vị của bàn đạp phanh bị tuột, rão, bàn đạp phanh bị kẹt
- Phanh tay bị bó không nhả hết, các thanh dẫn động bị kẹt hoặc điều chỉnh không đúng
- Áp suất dư trong mạch dầu quá lớn, van một chiều ở cửa ra xilanh chính bị hỏng, xilanh chính bị kẹt, phớt cao su bị hỏng
- Các thanh dẫn động bị cong hay guốc phanh bị biến dạng: má phanh bị gãy, kẹt, chốt trượt của phanh đĩa bị kẹt, ổ bi bánh xe hỏng, tang trống bị méo
Kiểm tra điều chỉnh, sửa chữa hoặc thay mới
Khi đạp phanh xe bị lệch sang một bên hay đuôi xe bị lắc
- Áp suất lốp hoặc do độ mòn của lốp trái và lốp phải không đều nhau
- Góc đặt bánh trước và bánh sau không đúng.
- Cơ cấu phanh giữa các bên bánh xe mòn không đều hoặc một bên nào đó bị hỏng
Kiểm tra các cơ cấu điều chỉnh lại hoặc thay thế
Phanh quá ăn - Đĩa phanh đảo
Lau trùi vệ sinh má phanh, kiểm tra sửa chữa hoặc thay mới
Phanh nặng nhưng không ăn
- Má phanh sị dính dầu mỡ
- Má phanh quá mòn hoặc bị trai cứng
- Có chi tiết chuyển động của cơ cấu phanh bị kẹt
- Trợ lực phanh hỏng: mạch chân không bị hở hoặc nguồn chân không hỏng
- Phanh quá nhiều và liên tục dẫn tới cơ cấu phanh quá nóng dẫn tới hệ số ma sát má phanh và đĩa phanh bị giảm
- Kiểm tra vệ sinh, bảo dưỡng sửa chữa hoặc thay mới
- Sử dụng kết hợp phanh bằng động cơ để giảm cường độ làm việc của hệ thống phanh chính
Sau thời gian 7 tuần nghiên cứu, hoàn thành đồ án chuyên ngành , em đã cố gắng thực hiện và đến nay bản đồ án “ Nghiên cứu hệ thống phanh trên xe Toyota Vios 2017” đã được hoàn thiện
Ngay từ lúc nhận được đề tài tốt nghiệp, em đã tiến hành khảo sát thực tế, tìm tòi các tài liệu tham khảo từ đó làm cơ sở để vận dụng những kiến thức đã học được trong nhà trường cũng như tham khảo các ý kiến chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn đểhoàn thành đồ án
Qua đó em đã nêu ra được:
- Tổng quan về hệ thống phnah trên ô tô
- Các thông sốkĩ thuật cơ bản của xe Toyota Vios 2017
- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh xe Toyota Vios 2017
- Quy trình bảo dưỡng cơ cấu phanh và cách khắc phục một sốhư hỏng thường gặp của hệ thống phanh trên xe Toyota Vios 2017
Mặc dù bản thân em đã cố gắng rất nhiều và nhận được sự hướng dẫn tận tình từ phía giáo viên hướng dẫn nhưng do thời gian cũng như kiến thức của em còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót
Em rất mong nhận được những ý kiến, góp ý của các thầy giáo trong khoa để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Trung Kiên và các thầy cô giáo trong Khoa Ôtô, Trường ĐHCN Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này
[1]- Nguyễn Khắc Trai (2010), Kết cấu ô tô, NXB Bách khoa Hà Nội
[2]- Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phan Minh Thái - Nguyễn Văn Tài
(1996), Lý thuyết ô tô, máy kéo, NXB Khoa học và Kỹ thuật
[3]- Tài liệu đào tạo kỹ thuật viên Toyota – Công ty ô tô Toyota Việt Nam
[4]- Nguyễn Tất Tiến (2007), Giáo trình kỹ thuật sửa chữa ô tô, máy nổ, NXB Khoa học và Kỹ thuật
[5]- Lê Văn Anh - Nguyễn Huy Chiến - Phạm Việt Thành (2015), Giáo trình kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa ô tô, NXB Khoa học và Kỹ thuật
[8] Bộ giao thông vận tải, Sửa chữa ô tô, Nhà xuất bản công nhân kỹ thuật Hà
[9] Trần Huyền Công, 1994 Một số đặc điểm sinh học của cá lóc bông (Channamicropeltes) Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Thủy sản, Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh
[10] National Semiconductor Corporation (2000), LM35, National
[11] Auto Repair for dummies 2nd Edition by Deanna Sclar John O’Dell, Technical Adviso
[12] Bộ Y Tế, 2012 Tình hình tử vong toàn quốc năm 2010
[13] Nguyễn Khắc Trai (2009), Kết cấu ô tô, Nhà xuất bản Bách khoa – Hà
[14] Lê Văn Anh(Ch.b) , 2019 Giáo trình Kết cấu oto, H KHTN&CN
[15] Nguyễn Khắc Trai (2009), Kết cấu ô tô, Nhà xuất bản Bách khoa – Hà