Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh trên ô tô toyota avanza xây dựng mô hình hệ thống treo, phanh, cầu sau ô tô

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã tạo điều kiện cho em được làm việc và học tập trong môi trường chuyên nghiệp, kỷ luật tốt và tác phong làm việc nghiêm chỉnh. Và em cũng xin chân thành cảm ơn tập thể các anh chị trong công ty nói chung và thầy nói riêng đã nhiệt tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để em có thể hoàn thành tốt Luận Văn Tốt Nghiệp.

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠ KHÍ



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ TOYOTA AVANZA

XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG TREO, PHANH, CẦU SAU Ô TÔ

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy, cô Viện Cơ Khí Trường Đại học Giao Thông Vận Tải TP.HCM lời cảm ơn chân thành nhất Để hoàn thành tốt quá

trình học tập tại trường, em đã được các thầy, cô truyền đạt cho những kiến thức rất bổ ích để em có được những vốn kiến thức rất quan trọng Nhờ những kiến thức đó mà em thuận lợi làm luận văn và phục vụ cho công việc sau này của em Luận văn tốt nghiệp

chuyên ngành cơ khí ô tô với đề tài “ Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh trên ô tô Toyota Avanza Xây dựng mô hình hệ thống treo, phanh, cầu sau ô tô.” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng nghỉ của bản thân và nhận

được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô và cùng các bạn bè trong trường

Với 9 tuần thực tập đã giúp em bổ sung thêm rất nhiều kiến thức về ô tô Tuy nhiên để am hiểu tường tận về quy trình bảo dưỡng và sửa chữa các hệ thống trên ô tô là chưa đủ Nên em sẽ tập trung vào bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh của ô tô

Trên hết, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Ths.Phạm Văn Thức là người

trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn tốt nghiệp Thầy đã hỗ trợ và giúp em giải đáp những thắc mắc, thiếu sót trong quá trình làm và cung cấp những tài liệu cần thiết cho luận văn của em

Tuy nhiên với vốn kiến thức còn hạn chế của em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện luận văn Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến từ các thầy, cô để em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình, là kinh nghiệm quý báu để chúng em phục vụ công việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 9 tháng 9 năm 2023

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Hệ thống phanh trên xe là một trong những hệ thống rất quan trọng, có sự liên kết với rất nhiều bộ phận, chi tiết Trong thực tế thì để đảm bảo cho bản thân thì quá trình sử dụng xe phải thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng, theo dõi quá trình hoạt động của hệ thống phanh, để có thể phát hiện và sửa chữa kịp thời hệ thống phanh Dựa trên cơ sở sửa chữa và bảo dưỡng chúng ta nên lập một kế hoạch để khai thác triệt để Từ đó có thể khai thác hiệu quả hơn và gia tăng tuổi thọ của phanh Vì vậy, em quyết định chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là “Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh ô tô Toyota Avanza Xây dựng mô hình hệ thống treo, phanh, cầu sau ô tô’’ Đề tài này tập trung vào việc bảo dưỡng, xây dựng mô hình hệ thống phanh trên ô tô Toyota Avanza Luận văn gồm có 5 chương:

Chương 1 Lời nói đầu

Chương này nói về mục đích chọn đề tài, giới hạn của đề tài và mục tiêu nghiên cứu của đề tài đặt ra

Chương 2 Tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô

Chương này giới thiệu các chức năng, phân loại cũng như yêu cầu của hệ thống phanh trên ô tô

Chương 3 Kết cấu hệ thống phanh trên xe Toyota Avanza

Chương này nêu chi tiết các bộ phận hệ thống phanh trên ô tô, mô tả nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh Cùng với đó là tìm hiểu hệ thống phanh an toàn trên xe Toyota Avanza

Chương 4 Khai thác kỹ thuật hệ thống phanh trên xe Toyota Avanza

Chương này nói về các kiểm tra bảo dưỡng, chẩn đoán tình trạng của hệ thống và các hư hỏng thường gặp cùng với cách khắc phục

Chương 5 Xây dựng mô hình hệ thống treo, phanh, cầu sau trên ô tô

Chương này nói về mục đích của việc thiết kế mô hình, quá trình thực hiện thiết kế mô hình, cách bố trí và vận hành

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 3

iv

2.5.3.6 Cảm biến giảm tốc 16

2.5.4 Ưu và nhược điểm của hệ thống phanh ABS 16

2.6 Hệ thống ABS có EBD 17

CHƯƠNG 3 KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA AVANZA 18 3.1 Thông số kỹ thuật và trang bị xe Toyota Avanza 2018-2019 18

3.2 Phanh đĩa 19

3.2.1 Cấu tạo phanh đĩa 19

3.2.2 Ưu và nhược điểm phanh đĩa 22

3.7 Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh ABS 44

CHƯƠNG 4 KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA AVANZA 46

4.1 Cơ sở lý thuyết 46

4.1.1 Các yêu cầu cơ bản khi kiểm tra hệ thống phanh 46

4.1.2 Kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên 47

4.2 Kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh 47

4.2.1 Quy trình kiểm tra hệ thống phanh 47

4.3 Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống phanh 49

4.3.1 Kiểm tra và điều chỉnh bàn đạp phanh, phanh đỗ 49

4.3.2 Hệ thống dẫn động thủy lực 53

4.3.3 Bảo dưỡng phanh đĩa 57

4.3.4 Bảo dưỡng phanh tang trống 67

4.3.5 Một số hư hỏng thường gặp của hệ thống phanh 77

CHƯƠNG 5 XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG TREO, PHANH, CẦU SAU Ô

vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2 1 Hệ thống phanh trên ô tô 5

Hình 2 2 Sơ đồ hệ thống phanh ABS 7

Hình 2 3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh ABS 8

Hình 2 4 Sơ đồ nguyên lý phanh ABS 8

Hình 2 5 Điều chỉnh tốc độ bánh xe 10

Hình 2 6 Điều chỉnh tốc độ bánh xe 12

Hình 2 7 Cảm biến tốc độ 13

Hình 2 9 Cấu tạo cảm biến 14

Hình 2 10 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe 14

Hình 2 11 Đèn cảnh báo phanh trên taplo 15

Hình 2 12 Cảm biến giảm tốc 16

Hình 3 1 Xe Toyota Avanza 2018 18

Hình 3 2 Phanh đĩa 20

Hình 3 3 Cấu tạo phanh đĩa (1) 20

Hình 3 4 Cấu tạo phanh đĩa (2) 21

Hình 3 5 Sơ đồ hoạt động của phanh đĩa 23

Hình 3 6 Phanh được tác động 23

Hình 3 7 Phanh được nhả ra 24

Hình 3 8 Bộ phận báo mòn má phanh 25

Hình 3 9 Phanh tang trống 25

Hình 3 10 Cấu tạo phanh tang trống 1 26

Hình 3 11 Cấu tạo phanh tang trống 2 26

Hình 3 12 Hoạt động phanh tang trống 27

Hình 3 13 Phanh dừng ( phanh tay) 28

Hình 3 14 Cấu tạo của bộ xy lanh chính 29

Hình 3 15 Sơ đồ khi không tác động vào phanh 30

Hình 3 16 Khi đạp phanh 31

Hình 3 17 Khi thôi phanh 32

Hình 3 18 Bầu trợ lực chân không 33

Hình 3 19 Cấu tạo bầu trợ lực 34

Hình 3 20 Sơ đồ hoạt động khi bầu trợ lực phanh không hoạt động (1) 35

Hình 3 21 Sơ đồ hoạt động khi bầu trợ lực phanh không hoạt động (2) 35

Hình 3 22 Sơ đồ bầu trợ lực phanh khi đạp phanh nhanh (1) 36

Hình 3 23 Sơ đồ bầu trợ lực phanh khi đạp phanh nhanh (2) 37

Hình 3 24 Sơ đồ bầu trợ lực phanh khi giữ phanh 38

Hình 3 25 Sơ đồ nguyên lý của bộ chấp hành 39

Hình 3 26 Nguyên lý của bộ chấp hành ABS khi phanh bình thường 40

Hình 3 27 Nguyên lý của bộ chấp hành ABS - chế độ "giảm áp" 41

Hình 3 28 Nguyên lý của bộ chấp hành ABS - chế độ "giữ áp" 42

Hình 3 29 Nguyên lý của bộ chấp hành ABS - chế độ "tăng áp" 43

Hình 3 30 Sơ đồ mạch điện ABS (1) 44

Hình 3 31 Sơ đồ mạch điện ABS (2) 45

Hình 4 1 Đo khoảng cách ngắn nhất giữa bàn đạp phanh với sàn 50

Hình 4 2 Khe hở công tắc đèn phanh 51

Hình 4 13 Đo độ dày má phanh 57

Hình 4 14 Đo độ dày đĩa phanh 58

Hình 4 15 Đo độ đảo đĩa phanh 58

Hình 4 16 Kiểm tra piston và cuppen 59

Hình 4 33 Tháo đĩa phanh 67

Hình 4 34 Vị trí quan sát độ dày má phanh sau 68

Hình 4 35 Đo đường kính trống phanh 68

Hình 4 36 Đo đường kính guốc phanh 69

Hình 4 37 Đo độ này guốc phanh 69

Hình 4 38 Kiểm tra tình trạng guốc phanh 70

Hình 4 39 Tháo các bánh xe sau 70

Hình 4 40 Vị trí gắn cảo 71

Hình 4 41 Vệ sinh tang trống 71

Hình 4 42 Vệ sinh má phanh sau 72

Hình 4 43 Vệ sinh guốc phanh 72

Hình 4 44 Vị trí tăng giảm phanh đỗ 73

Hình 4 45 Tháo lò xo giữ cần điều chỉnh tự động 73

Hình 4 46 Tháo chốt giữ guốc phanh 74

Hình 4 47 Tháo lò xo hồi 74

Hình 4 48 Tháo cáp phanh tay 74

Hình 4 49 Tháo vòng đệm C 75

Hình 4 50 Tháo xy lanh bánh sau 75

Hình 4 51 Tháo rời các chi tiết xy lanh phanh 76

Hình 4 52 Lắp hoàn chỉnh phanh tang trống 76

Hình 5 1 Các chi tiết đã tháo rời 80

Hình 5 2 Cắt bổ phanh sau 81 Hình 5 3 Cắt bổ phuộc giảm chấn 81 Hình 5 4 Hoàn thiện mô hình 82

x

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4 1 Các hư hỏng thường gặp của hệ thống phanh 78 Bảng 4 2 Các hư hỏng của hệ thống phanh ABS 79

CHƯƠNG 1 LỜI NÓI ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Sau một thời gian dài học tập tại trường Đại học Giao thông vận tải, em đã được học và tìm hiểu các kiến thức về các hệ thống trên ô tô Trong các hệ thống trên ô tô thì hệ thống phanh là một trong những hệ thống rất quan trọng trên ô tô với vai trò đảm bảo tính an toàn chuyển động của ô tô, giúp giảm thiểu đáng kể các tai nạn giao thông Với các lý do đó, nên em đã quyết định chọn hệ thống phanh để tìm hiểu và nghiên cứu khi làm luận văn tốt nghiệp, em sẽ đi sâu vào tìm hiểu hệ thống phanh xe khi làm đề tài tốt nghiệp

Song song với việc ngành công nghiệp ô tô ngày càng phát triển nhanh chóng thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và xe càng trở nên quan trọng Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống rất quan trọng, là sự liên kết với rất nhiều bộ phận, chi tiết với nhau Trong thực tế thì để đảm bảo cho quá trình sử dụng xe phải thường xuyên kiểm tra, theo dõi quá trình hoạt động của hệ thống phanh, để có thể phát hiện các hư hỏng và sửa chữa kịp thời Dựa trên cơ sở sửa chữa và bảo dưỡng chúng ta nên lập một quy trình bảo dưỡng triệt để Từ đó có thể khai thác hiệu quả hơn và gia tăng tuổi thọ của phanh và đảm bảo đến sự an toàn và sức khỏe của người lái xe và người ngồi trên xe

Nhiều dòng xe được cải tiến và phát triển thì trong các dòng xe loại xe 7 chỗ có sự thoải mái, tiện ích và công dụng lớn trong việc sử dụng nhiều mục đích Toyota Avanza là một chiếc xe 7 chỗ còn tuyệt vời hơn cả mong đợi Đây còn là phương tiện đưa đón, chuyên chở đồ dùng, đáp ứng được những chuyến đi xa, và còn hơn thế nữa Với tất cả sự đa nhiệm, Toyota Avanza xứng đáng là một phương tiện đa năng, hoàn hảo xứng tầm Để cạnh tranh khốc liệt với 2 dòng xe bán chạy nhất trên thị trường là

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phanh trên ô tô Toyota Avanza

Với 9 tuần thực tập đã giúp em bổ sung thêm rất nhiều kiến thức về ô tô Tuy nhiên để am hiểu tường tận về quy trình bảo dưỡng và sửa chữa ô tô là chưa đủ Nên em sẽ tập trung vào bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh của ô tô

Do kiến thức còn thiếu sót nên em chỉ nghiên cứu được sơ lược về hệ thống phanh xe Toyota Avanza Giới thiệu về các chi tiết của hệ thống phanh, cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của một số chi tiết quan trọng như: cơ cấu phanh, hệ thống dẫn động, trợ lực phanh và hệ thống phanh ABS về cấu tạo và nguyên lý hoạt động Phân tích cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống phanh của xe Toyota Avanza, quy trình kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa các chi tiết

Vì vậy em sẽ tập trung vào quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh trên ô tô Toyota Avanza

Phần thực hành: Xây dựng mô hình hệ thống treo, phanh, cầu sau ô tô.

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Phân tích cấu tạo của các bộ phận trong hệ thống phanh xe Toyota Avanza và nguyên lý làm việc của các chi tiết trong hệ thống.

- Nghiên cứu phân tích các sơ đồ hệ thống phanh ABS xe Toyota Avanza - Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa và khắc phục hư hỏng của hệ thống - Xây dựng mô hình thực tiễn và hiểu rõ cách thức hoạt động, nguyên lí làm việc của mô hình.

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2.1 Công dụng

Hệ thống phanh dùng để:

- Giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó - Có nhiệm vụ giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang trong thời gian dài

Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt vô cùng quan trọng nó còn có tác dụng:

- Đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn ở mọi lúc mọi nơi

- Nhờ đó ô tô mới có thể phát huy hết khả năng, nâng cao tốc độ và công suất vận chuyển của xe khi hoạt động

2.2 Yêu cầu

Để đảm bảo các chức năng trên thì hệ thống phanh cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất, quãng đường phanh ngắn nhất trong bất kỳ chế độ chuyển động nào

- Phanh êm dịu trong bất kỳ mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh

- Đảm bảo độ tin cậy làm việc cao, điều khiển nhẹ nhàng và có tính tùy động cao - Thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh nhỏ

- Phân bố các mô men phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kỳ trường hợp nào

- Không có hiện tượng tự siết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc khi quay

2.3 Phân loại

a Theo công dụng:

Hệ thống phanh chính (phanh chân);  Hệ thống phanh dừng (phanh tay);  Hệ thống phanh dự phòng;

b Theo kết cấu của cơ cấu phanh:

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc  Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

 Hệ thống phanh kết hợp cả hai loại cơ cấu phanh trên  Hệ thống phanh điện hiện đây đang là xu thế của thời đại d Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh ở cơ cấu phanh:

 Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hòa lực phanh

e Theo trợ lực

 Hệ thống phanh có trợ lực

 Hệ thống phanh không có trợ lực f Theo các cơ cấu bổ trợ cho hệ thống phanh

 Hệ thống phanh có cường hóa

 Hệ thống phanh có điều hòa lực phanh

 Hệ thống phanh có chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock brake system)

 Hệ thống phanh có phân bố lực phanh điện tử EBD (Electronic brake-force distribution)

 Hệ thống phanh có hỗ trợ phanh khẩn cấp BA (Brake assist)

2.4 Hệ thống phanh thủy lực ô tô 2.4.1 Hệ thống phanh ô tô

- Hệ thống phanh chính thường được các nhà sản xuất hay dùng là hệ thống phanh chân

- Để tối ưu hiệu quả phanh và giá cả Xe Toyota Avanza trang bị cả hai kiểu phanh là phanh tang trống ở hai bánh sau và kiểu phanh đĩa ở hai bánh trước, được điều khiển bằng áp suất thủy lực

- Hệ thống phanh đỗ được sử dụng khi đã đỗ xe Phanh đỗ (phanh tay) tác dụng qua các dây kéo để tác dụng vào phanh sau làm xe đứng im, không di chuyển

Hình 2 1 Hệ thống phanh trên ô tô

Cấu tạo gồm 3 phần chính: dẫn động phanh, cơ cấu phanh và trợ lực phanh Dẫn động bố trí trên khung xe gồm: bàn đạp phanh, xy lanh chính, đường dầu phanh Cơ cấu phanh đặt ở bánh xe gồm: xy lanh phanh, guốc phanh, lò xo hồi vị, trống phanh(hoặc đĩa phanh) Bộ trợ lực có tác dụng làm giảm nhẹ lực tác dụng của người lái lên bàn đạp phanh

Do yêu cầu an toàn về chuyển động nên dẫn động phanh thường chia thành hai ống dẫn dầu độc lập Nếu một trong hai đường ống dẫn bị hư hỏng vẫn đảm bảo được an toàn khi phanh Nên xy lanh chính được chia làm hai khoang

2.4.2 Nguyên lý làm việc:

Khi phanh, người lái đạp lên bàn đạp, dầu từ xy lanh chính đi theo đường ống tới các xy lanh bánh trước và điều khiển cơ cấu phanh đĩa, dòng còn lại đi từ khoang còn lại của xy lanh chính đi theo đường ống dẫn dầu đi qua bộ điều hòa lực phanh tới các xy lanh phanh bánh sau điều khiển cơ cấu phanh guốc Dầu bị ép có áp suất cao và được dẫn qua đường ống đưa tới buồng của xy lanh phanh của cơ cấu phanh, dầu đẩy piston chuyển động đẩy hai guốc phanh có mà phanh áp sát vào tang trống (ép má phanh vào đĩa phanh) thực hiện quá trình phanh

Khi thôi phanh, lò xo kéo hai má phanh về vị trí ban đầu , dưới tác dụng của lò xo các piston sẽ trở về lại vị trí ban đầu, ép dầu trở lại bình dầu

2.4.3 Ưu và nhược điểm của hệ thống phanh thủy lực

- Ưu điểm:

+ Có kết cấu, cấu tạo gọn, có hiệu suất cao, độ nhạy tốt nên đảm bảo tính linh hoạt + Sử dụng dễ dàng

- Nhược điểm:

+ Phanh chỉ sử dụng trên các ô tô nhỏ, trọng lượng nhỏ

+ Khi bị hư hỏng, rò rỉ ống dẫn dầu thì hầu như toàn bộ hệ thống phanh không hoạt động

+ Khi ở nhiệt độ thấp phanh có hiệu suất giảm

2.5 Hệ thống phanh ABS

Hình 2 2 Sơ đồ hệ thống phanh ABS

2.5.1 Tổng quan về hệ thống

Tích lũy các kinh nghiệm lái xe, để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng và làm mất khả năng quay vô lăng trong khi phanh khẩn cấp, người điều khiển phải lặp đi lặp lại động tác đạp và nhả bàn đạp phanh nhiều lần Tuy nhiên, trong những trường hợp khẩn cấp thường không có thời gian để thực hiện các động tác đó Người lái xe đạp phanh và xe trượt trên mặt đường trong khi các bánh xe không quay Cuối cùng xe cũng dừng lại do ma sát trượt giữa lốp với mặt đường lớn nhưng xe mất khả năng điều khiển làm cho xe bị mất lái và tai nạn xảy ra là điều khó tránh khỏi Vì vậy để chống lại điều này, người ta chế tạo hệ thống phanh ABS với khả năng chống cho các bánh xe không bị khóa cứng khi phanh khẩn cấp làm cho xe không bị mất lái và giảm thiểu được tai nạn giao thông xảy ra

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 được gửi 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

Hệ thống ABS (viết tắt của Anti-lock Brake System) dùng một máy tính để xác định tình trạng quay của 4 bánh xe trong khi phanh qua các cảm biến lắp ở bánh xe để gửi tín hiệu về ECU và có thể tự động điều khiển đạp và nhả phanh

2.5.2 Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống phanh ABS

Hình 2 3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh ABS

Hình 2 4 Sơ đồ nguyên lý phanh ABS

1 Bộ chấp hành thủy lực 2 Xy lanh phanh chính 3 Xy lanh phanh bánh xe 4 Bộ điều khiển ECU 5 Cảm biến tốc độ bánh xe

Quá trình điều khiển của hệ thống ABS được thực hiện theo một chu trình kín (như hình 2.4 )

* Các cụm của chu trình bao gồm:

- Tín hiệu vào là lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe, thể hiện qua áp suất dầu tạo ra trong xy lanh phanh chính

- Tín hiệu điều khiển bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và hộp điều khiển (ECU) Tín hiệu tốc độ các bánh xe và các thông số nhận được từ nó như gia tốc và độ trượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để xử lý kịp thời

- Tín hiệu tác động được thực hiện bởi bộ chấp hành, thay đổi áp suất dầu cấp đến các xy lanh làm việc ở các cơ cấu phanh bánh xe

- Đối tượng điều khiển: là lực phanh giữa bánh xe và mặt đường ABS hoạt động tạo ra mô men phanh thích hợp ở các bánh xe để duy trì hệ số bám tối ưu giữa bánh xe với mặt đường, tận dụng khả năng bám cực đại để lực phanh là lớn nhất Các nhân tố ảnh hưởng: như điều kiện mặt đường, tình trạng phanh, tải trọng của xe, và tình trạng của lốp (áp suất, độ mòn, )

* Hoạt động

- Các cảm biến tốc độ bánh xe nhận biết tốc độ góc của các bánh xe và gửi tín hiệu về ABS ECU dưới dạng các xung điện áp xoay chiều ABS ECU theo dõi tình trạng các bánh xe bằng cách tính tốc độ xe và sự thay đổi tốc độ bánh xe, xác định mức độ trượt dựa trên tốc độ các bánh xe

- Khi phanh gấp hay phanh trên những đường ướt, trơn trượt có hệ số bám thấp, ECU điều khiển bộ chấp hành thủy lực cung cấp áp suất dầu tối ưu cho mỗi xy lanh phanh bánh xe theo các chế độ tăng áp, giữ áp hay giảm áp để duy trì độ trượt nằm trong

- ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến tốc độ

- ECU đánh giá mức trượt giữa các bánh xe và mặt đường khi phanh - ECU điều khiển các van điện từ của bộ chấp hành theo 3 chế độ

- ABS-ECU theo dõi tình trạng các bánh xe bằng cách tính tốc độ ôtô và sự thay đổi tốc độ của bánh xe từ tốc độ góc của bánh xe Khi phanh ABS-ECU điều khiển các bộ chấp hành để cung cấp áp suất tối ưu cho mỗi xy lanhbánh xe

- Khoảng A :

ECU đặt các van điện từ vào chế độ “giảm áp” theo mức giảm tốc của bánh xe ECU chuyển các van điện từ vào chế độ “giữ” sau khi áp suất hạ xuống để theo dõi sự thay đổi tốc độ bánh xe

ECU sẽ lại giảm áp suất nếu nó cho rằng cần tiếp tục giảm - Khoảng B :

Khi áp suất thủy lực tác động vào bánh xe giảm do giảm áp suất thủy lực trong xy lanh (khoảng A)

ECU đặt các van điện từ lần lượt vào chế độ “tăng áp” và “giữ” để bánh xe sắp bị khóa hồi phục tốc độ

- Khoảng C:

Khi áp suất thủy lực trong xy lanh bánh xe được ECU tăng lên (khoảng B),bánh xe lại có xu hướng bị khóa

ECU lại chuyển các van điện từ về chế độ “giảm áp” - Khoảng D :

Vì áp suất thủy lực trong xy lanh của bánh xe lại giảm (khoảng C),ECU lại bắt đầu tăng áp suất như trong khoảng B

2.5.3.2 Bộ chấp hành ABS

Hình 2 6 Điều chỉnh tốc độ bánh xe

- Bộ chấp hành ABS có nhiệm vụ cấp hay ngắt dầu có áp suất từ xy lanh phanh chính đến mỗi xy lanh phanh bánh xe theo tín hiệu từ bộ ABS-ECU để điều khiển tốc độ bánh xe ôtô khi phanh Bộ chấp hành gồm các van điện từ giữ ,tăng và giảm áp suất, bơm, môtơ và bình chứa

Van điện từ: Van điện từ trong bộ chấp hành có hai loại, loại 2 vị trí và 3 vị trí 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 sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đến các xy lanh bánh xe.

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 xy lanh 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 xy lanh chính.

Bình tích áp: Chứa dầu hồi về từ xy lanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xy lanh phanh bánh xe

- Bộ chấp hành ABS (cụm điều khiển thủy lực) hoạt động theo mệnh lệnh từ ECU để tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu cần thiết đảm bảo hệ số trượt tốt nhất (10%- 30%) chống bó cứng bánh xe

- Khi nhận tín hiệu từ ECU,van điện từ đóng hoặc ngắt,áp suất thủy lực ở xy lanh bánh xe tăng lên,giảm xuống hoặc giữ để tối ưu hóa mức trượt cho mỗi bánh xe

2.5.3.3 Cảm biến tốc độ:

Hình 2 7 Cảm biến tốc độ

* Nhiệm vụ :

- Nhận biết về tốc độ góc của bánh xe trong quá trình ôtô hoạt động và báo về cho bộ xử lý trung tâm ABS ECU

- Có nhiều loại cảm biến tốc độ bánh xe khác nhau, ở đây chỉ tìm hiểu về loại cảm biến điện từ, vì hiện nay loại này đang được sử dụng phổ biến

Hình 2 8 Cấu tạo cảm biến

1 Dây dẫn điện nối giữa cảm biến và ECU 2 Nam châm vĩnh cửu 3 Vỏ cảm biến 4 Cuộn dây 5 Trục cảm biến làm bằng thép từ 6 Vòng răng cảm biến

Cảm biến tốc độ bánh xe (trước và sau) bao gồm một nam châm vĩnh cửu gắn với một lõi thép từ, trên lõi thép có cuộn dây tín hiệu Một rôto cảm biến dạng bánh xe răng, số lượng của các vấu răng trên bánh xe tùy thuộc vào từng kiểu xe

Hình 2 9 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe

* Nguyên lý hoạt động :

- Phía ngoài của roto có các răng, nên khi roto quay từ thông trong cuộn dây biến thiên nó sinh ra một điện áp xoay chiều

- Điện áp xoay chiều này có tần số tỷ lệ với tốc độ quay của roto và trong quá trình hoạt động sẽ báo cho ABS ECU biết tốc độ quay của bánh xe

- Tín hiệu điện áp này sẽ được gửi về ABS-ECU để phân tích và xác định trạng thái của bánh xe ôtô khi phanh

2.5.3.4 Đồng hồ táp lô

Hình 2 10 Đèn cảnh báo phanh trên taplo

- Đèn báo của ABS: đèn này sẽ sáng lên khi ECU phát hiện thấy trục trặc ở ABS hoặc hệ thống hỗ trợ phanh

- Đèn báo hệ thống phanh: đèn này cùng với đèn ABS thông báo cho người lái biết rằng có trục trặc ở hệ thống ABS

- Khi ECU bị hỏng :

Khi ECU hoạt động bình thường,đèn báo này không sáng lên

Nếu ECU bị hỏng và không có tín hiệu,đèn báo ABS,đèn báo hệ thống phanh,đèn báo ngắt TRC luôn bật sáng

2.5.3.5 Công tắc đèn phanh

- Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp xuống và truyền tín hiệu đến

2.5.3.6 Cảm biến giảm tốc

Hình 2 11 Cảm biến giảm tốc

* Nhiệm vụ

Việc sử dụng cảm biến giảm tốc cho phép ABS đo trực tiếp sự giảm tốc của bánh xe trong quá trình phanh.Vì vậy cho phép nó biết rõ hơn trạng thái của mặt đường do đó mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng

Cảm biến giảm tốc còn được gọi là cảm biến “G”

2.5.4 Ưu và nhược điểm của hệ thống phanh ABS a) Ưu điểm

- Cho phép lái xe vòng qua chướng ngại vật một cách an toàn hơn ngay cả khi phanh gấp

- Cho phép dừng xe khi phanh gấp trong khi vẫn đảm bảo được tối đa tính năng ổn định và lái ngay cả trên đường vòng

- Chức năng của ABS giúp xe đảm bảo được tính ổn định về hướng và khả năng lái trong hầu hết điều kiện đường xá Tuy nhiên ABS không thể chống lại sự trượt của bánh xe khi vận tốc quay vòng vượt quá giới hạn cho phép Trong trường hợp nếu có hư hỏng phát sinh, chức năng chẩn đoán và hệ thống dự phòng được gắn kèm với ABS sẽ làm tăng khả năng bảo dưỡng cho hệ thống

- Mang tính hiện đại

- Quãng đường phanh ngắn

b) Nhược điểm

- Kết cấu phức tạp, khó bảo quản, sửa chữa, lắp ráp - Các bộ phận thay thế phải đúng theo nhà chế tạo - Đòi hỏi người thợ phải có tay nghề cao, kinh nghiệm

2.6 Hệ thống ABS có EBD

"EBD" trong hệ thống ABS có EBD là chữ viết tắt của phân phối lực phanh bằng điện tử hoặc điều khiển phân phối lực phanh của hệ thống ABS bằng điện tử Ngoài chức năng thông thường của ABS, lực phanh được phân phối giữa các bánh trước và bánh sau và các bánh bên phải và bên trái một cách phù hợp với trạng thái của xe bằng bộ điều khiển phanh ABS bằng thủy lực

Hoạt động hệ thống EBD

* Phân phối lực phanh của các bánh trước/sau

Nếu tác động các phanh trong khi xe đang chạy tiến thẳng, bộ chuyển tải trọng sẽ giảm tải trọng tác động lên các bánh sau ECU điều khiển trượt xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các cảm biến tốc độ, và điều khiển bộ chấp hành ABS để điều chỉnh tối ưu sự phân phối lực phanh đến các bánh sau Chẳng hạn như, mức tải trọng tác động lên các bánh sau trong khi phanh sẽ thay đổi tùy theo xe có mang tải hay không Mức tải trọng tác động lên các bánh sau cũng thay đổi theo mức giảm tốc

Như vậy, sự phân phối lực phanh đến bánh sau được điều chỉnh tối ưu để sử dụng có hiệu quả lực phanh của các bánh sau theo những điều kiện này

* Phân phối lực phanh giữa các bánh bên phải/bên trái trong khi phanh để qua vòng) Nếu tác động các phanh trong khi xe đang quay vòng, tải trọng tác động vào bánh bên trong sẽ tăng lên ECU điều khiển trượt xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các cảm biến tốc độ và điều khiển bộ chấp hành để điều chỉnh tối ưu sự phân phối của lực phanh đến bánh xe bên trong

CHƯƠNG 3

KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA AVANZA 3.1 Thông số kỹ thuật và trang bị xe Toyota Avanza 2018-2019

Dung tích bình nhiên liệu L 45

Động cơ và vận hành

xy lanh thẳng hàng

+ Giá đỡ xy lanh, đồng thời là xy lanh điều khiển, trên đó bố trí các đường dẫn dầu áp suất cao và ốc xả khí, bên trong xy lanh có các piston

+ Hai má phanh

Hình 3 2 Phanh đĩa

Hình 3 3 Cấu tạo phanh đĩa (1)

8 Đĩa phanh (roto

Hình 3 4 Cấu tạo phanh đĩa (2)

1 Phớt chắn bụi piston 6 Phớt chắn bụi 11 Piston

3.2.2 Ưu và nhược điểm phanh đĩa

* Ưu điểm:

- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mô men phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, điều này giúp cho các bánh xe làm việc ổn định nhất là ở tốc độ cao

- Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế

-Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và đĩa phanh - Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn, nâng cao tính êm dịu và bám đường của xe

- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường dễ dàng * Nhược điểm:

- Bụi bẩn dễ bám vào má phanh và đĩa phanh, nhất là khi xe đi vào chỗ bùn lầy và làm giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh và dẫn đến là làm giảm hiệu quả phanh

- Mòn nhanh

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn

3.2.3 Nguyên lý hoạt động :

Bình thường khi chưa phanh do giá đỡ có thể di trượt ngang trên chốt nên nó tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hở giữa các má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau

Khi đạp phanh (có thêm trợ lực chân không) dầu từ xy lanh chính theo ống dẫn vào xy lanh bánh xe Piston sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩa phanh Do tính chất của lực và phản lực kết hợp với kết cấu tự lựa của giá đỡ nên giá đỡ mang má phanh còn lại cũng tác dụng một lực lên đĩa phanh theo hướng ngược với lực của má phanh do piston tác dụng Kết quả là đĩa phanh được ép bởi cả hai má phanh và quá trình phanh bánh xe được thực hiện

Khi nhả bàn đạp phanh , không còn áp lực lên piston nữa lúc đó vòng cao su hồi vị sẽ kéo piston về vị trí ban đầu, nhả má phanh ra, giữ khe hở tối thiểu quy định (tự điều chỉnh khe hở má phanh)

Phanh đĩa đẩy piston bằng áp suất thủy lực truyền qua đường dẫn dầu phanh từ xy lanh chính làm cho các má phanh đĩa kẹp cả hai bên của rôto phanh đĩa và hãm các lốp dừng quay

Do đó, vì các rôto của phanh đĩa và các má phanh đĩa cọ vào nhau, phát sinh nhiệt do ma sát Tuy nhiên, vì rôto phanh đĩa và thân phanh để hở, nên nhiệt do ma sát sinh ra dễ bị tiêu tán

Hình 3 5 Sơ đồ hoạt động của phanh đĩa

- Điều chỉnh phanh:

1 Hình dạng cuppen pít tông thay đổi khi pít tông chuyển động

- Trong lúc piston dịch chuyển, nó làm cho cuppen piston thay đổi hình dạng Khi nhả phanh, cuppen pít tông trở về hình dạng ban đầu của nó làm cho pít tông rời khỏi đĩa phanh

- Do đó dù lớp đệm của má phanh đã mòn thì khoảng di chuyển trở lại của pít tông luôn bằng nhau, vì vậy khe hở được duy trì ở một khoảng cách nhất định

3.2.4 Má phanh

a) Chỉ báo mòn phanh

Khi má phanh đĩa mòn và cần phải thay thế, chỉ báo mòn má phanh đĩa sẽ phát ra tiếng kêu để báo cho người lái

Hình 3 8 Bộ phận báo mòn má phanh

b) Nguyên lý hoạt động:

Khi độ dày của má phanh giảm xuống mức tối thiểu thì chỉ báo mòn phanh được gắn cố định vào tấm sau của má phanh sẽ tiếp xúc với đĩa phanh và phát ra tiếng kêu rít

Hình 3 10 Cấu tạo phanh tang trống 1

1 - Guốc phanh trước 2 - Lò xo giữ guốc phanh