Thiết kế hệ thống phanh EBD cho xe buýt 17 chỗ ngồi (Link CAD: https://bit.ly/3voqa4c)

mail vangiang

Chơng i: các vấn đề chung về phanh cho ô tô với ebd

i.CấU tạo chung của hệ thống phanh có ebd

1.Vai trò của hệ thống phanh trên ô tô

-Trên ôtô hệ thống phanh có một vai trò rất quan trọng Trên ôtô trang bị

hệ thống phanh nhằm mục đích giảm vận tốc hoặc dừng hẳn xe khi cần thiết Nhờ có hệ thống phanh ôtô mà ngời lái có thể yên tâm về sự an tòan khi ôtô chuyển động

- Ngày nay mạng giao thông đờng bộ phát triển mạnh phù hợp với nhu cầu vận chuyển trong xã hội, ôtô là phơng tiện giao thông chủ yếu Tại Việt Nam cùng với chính sách kinh tế, hoà nhập vào thị trờng chung của thế giới, nhu cầu vận chuyển hàng hoá cũng nh con ngời phát triển nhanh làm tăng trởng lợng ôtô

di chuyển trong mạng giao thông trong khi cha có một cơ sở hạ tầng về gia thông phát triển đầy đủ Do vậy dẫn đến viêc gia tăng các tai nạn trên các mạng giao thông đờng bộ Những phân tích đánh gia nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông

đờng bộ cho thấy 35-80% tổng số các tai nạn ôtô là có nguyên nhân từ hệ thống phanh

2.Công dụng,phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

- Hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực

- Hệ thống phanh có cờng hoá

2.2.2 Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh

Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hoà lực phanh

2.2.3 Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh.

Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS), ABS + liên hợp

2.3 Yêu cầu

Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau:

-Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo

quãng đờng phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm

-Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển

động của ôtô

-Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều

khiển không lớn

-Dẫn động phanh có độ nhạy cao

-Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan

hệ để đảm sử dụng tối đa trọng lợng bám của khi phanh ở các cờng độ khác nhau-Không có hiện tợng tự xiết phanh

-Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

-Có hệ số ma sát giữa đĩa phanh và má phanh cao và ổn định trong

điều kiện sử dụng

-Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe

-Có khả năng phanh khi ôtô đứng trong thời gian dài

3 Cấu tạo chung của hệ thống phanh chính EBD

Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô đợc mô tả trên hình sau:

Hình 1: Hệ thống phanh trên ôtô

1.Nút BTCS và đèn LED 2.Đèn cảnh báo hệ thống phanh EBD

3.Tổng phanh 4.Công tắc đèn phanh 5 Bộ phận điều khiển Bosch 5.3 6.Cảm biến tốc độ bánh trớc 7.Cảm biến tốc độ bánh sau

Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính:

- Cơ cấu phanh:

Cơ cấu phanh đợc bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh trên ôtô

- Dẫn động phanh:

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau Ví dụ nếu là dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí Nếu là dẫn động thuỷ lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn.

II lựa chọn phơng án hệ thống phanh cơ bản

1 Lựa chọn cơ cấu phanh

- Ô tô ngày nay càng ngày càng hiện đại, đặc biệt là với dòng xe con và xe Mini Bus Do đó hệ thống phanh cũng phải hiện đại theo để đáp ứng các yêu cầu

an toàn đòi hỏi ngày càng cao hiện nay Với các hệ thông phanh hiện đại ngày nay chúng ta chủ yếu sử dụng với cơ cấu phanh đĩa

- Cơ cấu phanh đĩa hiên nay chủ yếu sử dụng loại phanh đĩa đĩa quay Loại phanh đĩa có đĩa quay có hai dạng chính đó là: Loại hai pittông và loại một pittông( hình 2) Đĩa phanh đợc bắt chặt với moayơ bánh xe nhờ các bu lông Có hai tấm ma sát (má phanh) đợc lắp vào càng phanh, càng phanh đồng thời là xi lanh phanh Khi ngời lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh thì dầu phanh từ xi lanh chính với áp suất cao đợc đa vào xi lanh chính làm pittông đẩy má phanh ép vào

đĩa phanh, đồng thời với áp suất dầu cao làm cho càng phanh đợc đẩy với chiều lực đẩy ngợc lại, làm càng phanh trợt trên chốt trợt ép má phanh còn lại vào tấm

ma sát và thực hiện quá trình phanh Khi ngời lái nhả phanh làm áp suất dầu trong xi lanh chính giảm dầu phanh từ xi lanh bánh xe hồi về xi lanh chính.Pittông và càng phanh đợc hồi về vị trí ban đầu dới tác dụng của phớt pttông (cao su) Do khe hở phanh đợc điều chỉnh tự động bởi phớt pittông nên khe hở phanh không cần phải điều chỉnh bằng tay

Ưu điểm của phanh đĩa loại đĩa quay: Toả nhiệt tốt do phần lớn đĩa phanh

đợc tiếp xúc với không khí, nên nhiệt sinh ra bởi ma sát dễ dàng toả ra ngoài

không khí nên sự chai bề mặt má phanh khó xảy ra Nó đảm bảo khả năng ổn

định phanh ở tốc độ cao Phanh đĩa có cấu tạo tơng đối đơn giản nên việc kiểm

tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ ràng Phanh đĩa còn có u điểm là có khả

năng thoát nớc tốt, do nớc bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực li tâm

nên tính năng phanh đợc hồi phục trong thời gian ngắn Phanh đĩa còn có u điểm

nữa là không cần phải điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh do khe hở

phanh đợc điều chỉnh tự động bởi phớt cao su giữa píttông với xi lanh.Phanh đĩa

còn có trọng lợng nhỏ hơn so với phanh tang trống Lực chiều trục tác dụng lên

đĩa đợc cân bằng Kết cấu đơn giản nên độ chính xác có thể cao bởi vậy có khả

năng làm việc với khe hở giữa đĩa phanh với má phanh nhỏ nên giảm thời gian

chậm tác dụng và tăng tỉ số truyền cho cơ cấu phanh

Nhợc điểm của phanh đĩa loại đĩa quay: Má phanh phải chịu đợc ma sát

và nhiệt độ lớn hơn do kích thớc của má phanh bị hạn chế, nên cần có áp suất dầu

lớn hơn để tạo đủ lực phanh Do gần nh không có tác dụng tự hãm nên cần có áp

suất dầu rất cao để đảm bảo đủ lực dừng xe cần thiết vì vậy đờng kính pittông

a) loại hai pit tong

Hình 2 : kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

b) loại một pit tong

trong xi lanh bánh xe phải lớn hơn so với pittông phanh tang trống Phanh đĩa hở nên nhanh bẩn các bề mặt ma sát.

- Phơng án lựa chọn cơ cấu phanh đĩa thiết kế cho đề tài ở đây là cơ cấu phanh đĩa đĩa quay loại một pittông với các lý do sau

+ So với cơ cấu phanh đĩa loại hai pittông thì cơ cấu phanh đĩa loại một pittông có kết cấu đơn giản hơn nhng hiệu quả cao

+ Do có kết cấu đon giản nên cơ cấu phanh có đĩa quay loại một pittông chế tạo đơn giản hơn, giá thành hạ hơn và dễ tích hơp hơn

Đó chính là lý do lựa chọn phơng án thiết kế cơ cấu phanh đĩa đĩa quay loại một pittông

2 Lựa chọn dẫn động phanh

Hệ thống phanh EBD(Electronic Brake-Force Distribution) là hệ thống phân phối lực phanh điện tử Do vậy hệ thống dẫn động thuỷ lực của hệ thống phanh EBD đòi hỏi có thể tích hợp điều khiển điện tử một cách đơn giản nhất và hiệu quả nhất Dới đây là một số phơn án bố trí dẫn động cho hệ thống phanh EBD

2.1 Bố trí dẫn động độc lập cho từng cầu kiểu TT.

1 2

1 2

Ký hiệu:

Cảm biến Van điều khiển Xylanh chính hai buồng độc lập Bánh chủ động Bánh bị động

1 2

động độc lập kiểu K loại 4 cảm biến, 4 kênh điều khiển

- Với kiểu dẫn động độc lập từng cầu kiểu TT thờng chỉ dùng cho xe hai cầu chủ động

- Với dẫn động độc lập kiểu K Đây là kiểu dẫn động chủ yếu đợc sử dụng trên các loại xe một cầu chủ động hiện nay

Vậy phơng án lựa chọn thiết kế cho hệ thống phanh EBD ở đây có cơ cấu phanh ở các bánh xe đều là cơ cấu phanh đĩa với hệ dẫn động độc lập kiểu K Và

ta có sơ đồ thuỷ lực lựa chọn thiết kế của hệ thống là:

iii điều kiện sử dụng của hệ thống phanh ebd.

1 Các liên hợp của ABS trong hệ thống phanh EBD

Hệ thống phanh EBD là liên hợp giữa hệ thống phanh ABS( Anti-lock Braking System) cơ bản và các hệ thống hỗ trợ khác Hệ thống phanh EBD khác với hệ thống ABS cơ bản ở chỗ là:

- Với hệ thống ABS cơ bản thì hệ thống hoạt động khi bánh xe bị bó cứng

và trợt lết Hệ thống điều khiển áp suất dầu ở ba chế độ: Tăng áp, giữ áp và giảm

áp Việc điều khiển này tác dụng trực tiếp tới tất cả các bánh xe thông qua việc tác dụng vào chân phanh của ngời lái

- Với hệ thống phanh EBD thì tuỳ vào trờng hợp cụ thể mà hệ thống điều khiển phanh thích hợp ở từng bánh xe Hệ thống cũng điều khiển cho áp suất dầu

ở ba chế độ: Tăng áp, giữ áp, giảm áp Nhng việc điều khiển này không tác động cùng lúc ở tất cả các bánh xe mà ở từng bánh xe riêng biệt với các mức độ phanh khác nhau Với ô tô trang bị hệ thống phanh EBD thì khả năng ổn của ô tô trong quá trình chuyển động là tốt hơn rất nhiều so với hệ thống phanh ABS cơ bản

* Các liên hợp sử dụng trong hệ thống phanh EBD cùng với hệ thống phanh ABS cơ bản là:

- BAS(Brake Assist System): Hệ thống hỗ trợ phamh khẩn cấp.

- TRC(Traction Control): Hệ thống điều khiển lực kéo bánh xe

- VSC(Vehicle Stabilty Control): Kiểm soát ổn định hớng

2 Điều khiển sử dụng

Nh đã nói ở phần trên thống phanh EDB là liên hợp giữa hệ thống phanh ABS cơ bản và các hệ thống hỗ trợ BAS, ASR và VSC nên ta có các điều kiện sử dụng là:

- Với ABS: Hệ thống ABS sẽ kích hoạt khi bánh xe có hiên tợng trợt lết Khi đó nó sẽ giữ cho xe ổn định hớng chuyển động và đạt đợc hiệu quả phanh tốt nhất Và để phục vụ mục đích này ta cần dùng bốn cảm biến tốc độ bánh xe và phím kích hoạt phanh( công tắc bàn đạp phanh)

- Với BAS: Hệ thống sẽ kích hoạt khi nó nhận biêt thấy ngời lái phanh gấp

Để hệ thống nhận biết đợc điều này ngoài các cảm biến của ABS ta cần thêm hai cảm biến nữa( cảm biến hành trình bàn đạp và cảm biến áp suât sau xylanh

chính) Khi có hiện tợng phanh gấp thì lập tức ngắt đờng dầu từ xylanh chính xuống cơ cấu phanh và hệ thống điều khiển bơm để bơm dầu xuống cơ cấu chấp hành

- Với ASR: Dùng cho xe khi đi trên đờng trơn lầy để có thể khởi hành tốt hoặc xe đi trên đờng trơn tuột hay một bên tốt một bên trơn tuột Với ASR ta cần một bộ điều chỉnh chế độ nhiên liệu, một công tắc kích hoạt và bộ phân phối mômen trên các cầu

- Với VSC: Đây là hệ thống ổn định hớng và ta có các tình huống sử dụng

cụ thể là:

+ Khi xe đi trên đờng thẳng có hệ số bám tốt thì không có vấn đề gì, lúc náy hệ thống chỉ có tác dụng khi áp suất lốp hai bên khác nhau nhiều làm cho góc lệch bên của các bánh xe khác nhau Lúc đó cần tiên hành điều chỉnh tăng

phanh cho từng bên sao cho gia tốc bên đo đợc gần về với gia tốc bên lý thuyết

do góc quay vành lái gây lên

+ Khi xe đi trên đờng vòng có hệ số bám bằng nhau nhng cũng do ảnh ởng của góc lệch bên dẫn đến sai lệch gia tốc bên đo đợc với gia tốc bên lý

h-thuyết và lúc đó buộc phải tiến hành điều chỉnh

+ Khi xe đi trên đờng cong có hệ số bám khác nhau Lúc này cần thiết phải

điều chỉnh Có ba mức độ giảm tốc cho các xe là:

Nếu gia tốc bên lớn hơn 0,4g thì tiến hành điều chỉnh ở trạng thái cấp bách( giảm mức nhiên liệu vào động cơ và phanh)

Nếu từ 0,2g - 0,4g thì điều chỉnh không cần giảm tốc, chỉ cần phanh

Nếu nhỏ hơn 0,2g thì tuỳ từng mức độ sang trọng của xe có thể hiệu chỉnh hay không

Chơng ii: tính toán thiết kế hệ thống phanh cơ bản

i Thiết kế cơ cấu phanh

1 Xác định mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh

C¸c th«ng sè kü thuËt cña xe tham kh¶o( Transit 16 chç).

Khèi lîng ph©n bè trªn c¸c cÇu khi kh«ng t¶i 22/78

Khèi lîng ph©n bè trªn c¸c cÇu khi ®Çy t¶i 34/66

100

75 5 , 24 2

Mp’ = bx

g

r b g

h j L

b G

).

.

1

( 2

max

ϕ +

Mp’ = ) 1 0 , 332

275 , 1 10

05 , 1 10 1 ( 750 , 3 2

275 , 1 10

2

.

ϕ

Mp” = 1 0 , 332

750 , 3 2

475 , 2 10 3500

= 3835Nm

ở đây: G - trọng lợng của ôtô khi đầy tải

a, b, hg - tọa độ trọng tâm của ôtô

L - chiều dài cơ sở của ôtô

jmax - gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh;

chọn jmax= 10m/s2

g - gia tốc trọng trờng, g = 10m/s2

φ - hệ số bám của bánh xe với mặt đờng, lấy φ = 1

rbx - bán kính lăn của bánh xe, rbx = rđ = 332mm

2 Xác định lực điều khiển xylanh bánh xe

Mômen phanh Mp của bánh xe đợc xác định theo công thức:

5 ) 35 5 , 24 2

Trong đó: - n: số xylanh trên một cơ cấu phanh, chọn n = 2

- p0: áp suất chất lỏng trong hệ thống( áp suất điều khiển),

po = 130bar = 130.105N/m2 = 1300N/cm2

- d: đờng kính xylanh.

⇒ d =

n p

F p

.

4

0 π

*Với cầu trớc ta có:

d’ =

2 14 , 3 1300

33603 4

V G

.

2

.

2

2 1

2 2

2

π

π π

x R R x

F g

V G

=

03 , 0 10 2

67 , 16

.

F g

V G

=

03 , 0 10 2

67 , 16

67 , 16

35000 2

= 8101852(N/m) ≈ 810,18(J/cm2)

L = 810,18(J/cm2) < [L] = 1000(J/cm2)

Vậy kích thớc má phanh đã chọn thỏa mãn công trợt riêng

4.2 Kiểm tra áp suất bề mặt ma sát.

áp suất trên bề mặt ma sát giữa má phanh và đĩa phnah đợc tính

theo công thức P=

S

F

.Trong đó: - F: lực ép lên má phanh, F =

4

2

0 d

P π

- S: diện tích má phanh

* Kiêm tra má phanh trớc.

Ta có diện tích của một cặp má phanh: S = F1/2 = 0,03/2 = 0,015(m2)

⇒ P =

S

d P

áp suất giới hạn cho phép đối với má phanh xe Mini Bus là [ ]P = 1 , 5 (MN/m2 )

Vậy với má phanh đã chọn thì áp suất riêng trên bề mặt ma sát của má phanh trớc và sau nằm trong giới hạn cho phép

4.3 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.

Khi phanh động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng Một phần năng ợng này làm nóng các cơ cấu, một phần toả ra môI trờng xung quanh Nếu nhiệt lợng làm nóng các cơ cấu lớn có thể dẫn đến làm hang các chi tiết của cơ cấu phanh Nh làm giảm hệ số ma sát giữa má phanh với đĩa phanh, sẽ ảnh hởng tới hiệu quả phanh

l-Phơng trình cân bằng năng lợng trong quá trình phanh là:

v −v =m t C t +F t ∫t K t d t

g

G

0 0

2 2

2

2

do khi phanh đột ngột ở thời gian ngắn nên thời gian t nhỏ có nghĩa lợng nhiệt toả ra ngoài không khí là rất nhỏ

T k d

F nên bỏ qua

nên sự tăng nhiệt độ đợc xác định bằng công thức sau

0

2 2

2

2

.v v m C t g

G

t

=

−

Trong đó: - G: là trọng lợng của xe khi đầy tảI, G = 35000N

- V1: vận tốc ban đầu khi phanh, V1 = 30km/h = 8,33m/s

- V2: vận tốc xe sau khi phanh V2= 0

- mt: khối lợng của các đĩa phanh, chọn mt = 18kg

- g: gia tốc trọng trờng, g = 10m/s2

- C: nhiệt dung riêng của chi tiét bi nung nóng,

C = 500(J/kg.độ)= 500(Nm/kg.độ)Với yêu cầu t0≤ 150C

Ta có: t0 =

C m g

V V G

t 2

) ( 2

33 , 8

35000 2

= 1,6200CVậy cơ cấu phanh đã chọn thoả mãn đảm bảo sự thoat nhiệt theo yêu cầu

II Thiết kế tính toán dẫn động phanh.

'

l l

Với d : Đờng kính xilanh tổng phanh, chọn d = 16 mm = 1,6 cm

l, l’ : Các kích thớc của đòn bàn đạp, l’/l = 44/240

: Hiệu suất dẫn động thuỷ lực,  = 0,92

⇒ Q = .1300

4

6 , 1 2

92 , 0

1 240

44

= 480N

Đối với ôtô Mini Bus ta lấy lực tác động lên ban đạp của ngời lái là: [Q] = 250N

Nh vậy ta phải lắp thêm bộ trợ lực phanh để giảm nhẹ cờng độ lao động cho ngời lái

Với kích thớc d, l, l’ đã chọn trên, ta xác định đợc hành trình bàn đạp phanh theo công thức :

h=  +2 2 + 0 

2 2 1

2

1. 2. . .

x1, x2 : Hành trình piston của các xilanh làm việc ở bánh xe trớc và sau

+Với phanh đĩa: x1 = x2 = 1mm

Vậy hành trình toàn bộ cuẩ bàn đạp:

1 44 2 1 42 2

2

2 2

240/44 = 84 mm

Đồi với ôtô mini bus, hành trình bàn đạp cho phép là : 150 mm

Vậy: h < [h] = 150mm, thoả mãn yêu cầu

* Xác định hành trình của piston xilanh lực:

Hành trình của piston trong xilanh chính phải bằng hoặc lớn hơn yêu cầu đảm bảo thể tích dầu đi vào các xilanh làm việc ở các cơ cấu phanh.

Gọi S1, S2 là hành trình dịch chuyển của piston thứ cấp và sơ cấp thì

S = S1 + S2Với S2 là hành trình dịch chuyển của piston sơ cấp khi ta coi nó có tác dụng độc lập ( không liên hệ với piston thứ cấp )

Tính S1 , S2:

ta có: S1.π d x π d ηb

4

2 4

1 1

2 1

S2.π d x π d ηb

4

2 4

2 2

2 2

Trong đó :

d1 , d2: đờng kính xilanh bánh xe trớc và sau

d1 = 42mm ; d2 = 44 mmd: Đờnh kính xilanh chính , d =16 mm

x1, x2 : Hành trình dịch chuyển của piston bánh xe trớc và sau

x1 = x2 = 1mm

⇒ S1 = 2. 1 , 1

16

42 2

2 = 15,33mm

⇒ S2 = 2. 1 , 1

16

44 2

2 = 16,32 mm

Nh vậy : Pis ton thứ cấp dịch chuyển một đoạn S1 = 15,33mm

Piston sơ cấp dịch chuyển một đoan S2 = 16,32 mm

2 Thiết kế tính toán bộ trợ lực

2.1 Chọn bộ trợ lực.

Ta chọn phơng án cờng hoá chân không cho hệ thống vì bộ cờng hoá chân không đơn giản, dễ tích hợp với hệ thống chung và cho kết quả tốt so với các bộ cờng háo khác.

Cấu tạo bộ cờng hoá chân không

Đặc điểm:

Sử dụng ngay độ chấn không ở đờng ống nạp của động cơ, đa độ chân không này vào khoang A của bộ cờng hóa, còn khoang B khi phanh đợc thông với khí trời

Hình 6 Sơ đồ bộ trợ lực chân không

1 Piston xilanh chính , 2 Vòi chân không , 3 Màng chân không , 4 Van chân không , 5 Van khí , 6 Van điều khiển , 7 lọc khí , 8 Thanh đẩy , 9 Bàn đạp

Nguyên lý làm việc:

- Khi không phanh cần đẩy 8 dịch chuyển sang phải kéo van khí 5 và van

điều khiển 6 sang phải, van khí tì sát van điều khiển đóng đờng thông với khí trời, lúc này buồng A thông với buồng B qua hai cửa E và F và thông với đờng ống nạp Không có sự chênh lệch áp suất ở 2 buồng A, B, bầu cờng hoá không làm việc

- Khi phanh dới tác dụng của lực bàn đạp, cần đẩy 8 dịch chuyển sang trái

đẩy các van khí 5 và van điều khiển 6 sang trái Van điều khiển tì sát van chân không thì dừng lại còn van khí tiếp tục di chuyển tách rời van khí Lúc đó đờng thông giữa cửa E và F đợc đóng lại và mở đờng khí trời thông với lỗ F, khi đó áp suất của buồng B bằng áp suất khí trời, còn áp suất buồng A bằng áp suât đờngg ống nạp ( = 0,5 KG/cm2) Do đó giữa buồng A và buồng B có sự chênh áp suất (= 0,5 KG/cm2) Do sự chênh lệch áp suất này mà màng cờng hoá dịch chuyển sang trái tác dụng lên pittông 1 một lực cùng chiều với lực bàn đạp của ngời lái và ép dầu tới các xi lanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh

- Nếu giữ chân phanh thì cần đẩy 8 và van khí 5 sẽ dừng lại còn piston 1 tiếp tục di chuyển sang trái do chênh áp Van điều khiển 6 vẫn tiếp xúc với van chân không 4 nhờ lò xo nhng di chuyển cùng piston 1, đờng thông giữa lỗ E, F vẫn bị bịt kín Do van điều khiển 6 tiếp xúc với van khí 5 nên không khí bị ngăn không cho vào buồng B Vì thế piston không dịch 1 chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh hiện tại

- Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo 9 kéo đòn bàn đạp phanh về vị trí ban đầu, lúc đó van 5 bên phải đợc mở ra thông giữa buồng A và buồng B qua cửa E và F, khi đó hệ thống phanh ở trạng thái không làm việc

Ưu điểm:

Tận dụng đợc độ chênh áp giữa khí trời và đờng ống nạp khi động cơ làm việc mà không ảnh hởng đến công suất của động cơ, vẫn đảm bảo đợc trọng tải chuyên chở và tốc độ khi ôtô chuyển động Ngợc lại khi phanh có tác dụng làm cho công suất của động cơ có giảm vì hệ số nạp giảm, tốc độ của ôtô lúc đó sẽ chậm lại một ít làm cho hiệu quả phanh cao Bảo đảm đợc quan hệ tỷ giữa lực bàn đạp và với lực phanh So với phơng án dùng trợ lực phanh bằng khí nén, thì kết cấu bộ cờng hoá chân không đơn giản hơn nhiều, kích thớc gọn nhẹ,dễ chế tạo, giá thành rẻ, dễ bố trí trên xe.

Nhợc điểm:

Độ chân không khi thiết kế lấy là 5 N/cm2, áp suất khí trời là 10N/cm2 , do đó

độ chênh áp giữa hai buồng của bộ cờng hoá không lớn Muốn có lực cờng hoá lớn thì phải tăng tiết diện của màng, do đó kích thớc của bộ cờng hoá tăng lên Phơng án này chỉ thích hợp với phanh dầu loại loại xe du lịch , xe vận tải , xe khách có tảo trọng nhỏ và trung bình

2.2 Thiết kế bộ trợ lực.

* Hệ số cờng hoá

Khi có đặt bộ cờng hoá ta chọn lực bàn đạp cực đại của ngời lái khoảng

300 N, kết hợp với lực của cờng hoá sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất cực đại ứng với trờng hợp phanh gấp vào khoảng 1200 – 1300N/cm2

l p

d Q

η

π

= Với Qđ = 250 N ta xác định đợc áp suất pi do ngời lái sinh ra lúc đạp phanh là:

.

'

.

4

.

d i

l

l d

Q

π

=

cm N

Yêu cầu của bộ cờng hóa

thiết kế là luôn phải đảm bảo

c = với F11- diện tích của piston xylanh chính

01 2 4

16 4

pc - áp suất do trợ lực phanh tạo ra , pc = 676N/cm2

η - hiệu suất dẫn động thuỷ lực , η = 0,95

+

=

Vậy ta có đờng kính màng 3 là :

Nh vậy màng 3 của bộ cờng hoá có giá trị đờng kính bằng 200 mm để

đảm bảo áp suất cờng hoá cực đại pc

* Tính lò xo màng cờng hoá

Lò xo piston xilanh chính đợc tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén

*Đờng kính dây lò xo

] [

6 ,

τ

c F k

Trong đó : dlx - đờng kính dây lò xo

Fmax - lực lớn nhất tác dụng lên lò xo (tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu), 180 N

615,0415.4

115.4615,044

14

c k

[τ] - ứng suất giới hạn, với lò xo làm bằng thép 65,

[τ] = 330 MPa

8 , 4 330

15 180 09 , 1 6 ,

.8

min max

c

d G x n

−

=

Trong đó : x - chuyển vị làm việc của lò xo khi ngoại lực tăng đến giá trị

lớn nhất Fmax, từ giá trị lực nhỏ nhất Fmin (lực lắp), x đợc chọn dựa vào hành trình của piston xilanh chính

Ta có tổng hành trình của 2 piston xilanh chính là

S =S1 + S2 = 15,33+ 16,32 = 31,65 mm, với S1 , S2 là hành trình của piston sơ cấp và piston thứ cấp Có thể chọn x bằng hoặclớn hơn tổng số hành trình trên Lấy x = 35

G - môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa

d, c - đờng kính dây lò xo và hệ số đờng kính

c = 15 ,dlx = 4,8 mm,

Fmax, Fmin ( tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu), Fmax = 180 N, Fmin = 80 N

5)80180.(

15.8

8,4.10.8.35

8

4 max 3

max

d G

F n

D tb

=λ

trong đó : Dtb - đờng kính trung bình của vòng lò xo, D = 72 mm

n -số vòng làm việc của lò xo, n =5 vòng

Fmax - lực tác dụng cực đại lên lò xo, Fmax = 180N

G - môđun đàn hồi, G = 8.104 MPa

d - đờng kính dây, d = 4,8 mm

)8,4.(

10.8

180.5.72.8

4 4

)

.(

8

min

3

F P d G

n c

8

min

n c

d G S

trong đó : S - tổng hành trình dịch chuyển của các piston, S = 31,65mm

G - mođun đàn hồi, G = 8.104 MPa

d - đờng kính dây lò xo,d = 4,8mm

8

8,4.10.8.65,31

[

8

k lx

)8,4.(

72.169.09,1.8

=

πτ

Lò xo làm bằng thép 65 có [τ] = 330MPa, so sánh thấy τ < [τ] Vậy điều kiện bền xoắn dợc đảm bảo

1 λ

trong đó : d - đờng kính dây lò xo, d = 4,8mm

n - số vòng làm việc của lò xo, n = 5 vòng

λmax - độ biến dạng cực đại, λmax = 63mm

⇒ t = d + 19,98

5

63.2,1

mm

=

*Chiều cao tự do của lò xo

Ho = Hs + n (t - d ) Trong đó : Chiều cao lò xo lúc các vòng sít nhau

Hs = 31,09mm

n - số vòng làm việc của lò xo, n = 5 vòng

t - bíc cña lß xo, t = 19,98 mm.

H0 = 31,09 + 5 (19,98 - 4,8 ) = 106,7 mm

Ch¬ng iii: c¬ së lý thuyÕt abs vµ c¸c liªn hîp

I hÖ thèng abs c¬ b¶n.

-Nếu khi phanh mà các bánh xe bị bó cứng ngay từ đầu, thì hiệu quả

phanh, tính ổn định và tính dẫn hớng khi phanh sẽ giảm đột ngột

- Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao cần phải điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trợt của bánh

xe với mặt đờng thay đổi quanh giá trị α0 trong giới hạn hẹp căn cớ vào lý thuyết

đó các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh đã sử dụng nguyên lý điều chỉnh theo gia tốc chậm dần

- Đồ thị chỉ thị sự thay đổi một số thông số của hệ thống phanh và chuyển

động của bánh xe khi có trang bị hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh

- Hệ thống ABS cơ bản bây giờ đợc tích hợp thêm hệ thống BAS( Hệ thống hỗ trợ phanh gấp) Khi nói đến hệ thống ABS có nghĩa là trong hệ thống đã

có thêm bộ hỗ trợ phanh gấp BAS

- Bộ hỗ trợ phanh là thiết bị hỗ trợ ngời lái khi phanh gấp (do hoảng hốt) Thiết bị này có thể nâng cao áp suất dầu phanh dới tác động của ngời lái Hệ thống hỗ trợ phanh thực hiện nh sau: yêu cầu phanh của ngời lái đợc kích hoạt (cảm nhận) nhờ lực phanh (hay hành trình) trên bàn đạp phanh, và giá trị tín hiệu

đợc đa về bộ điều khiển điện tử Thiết bị hỗ trợ phanh BAS (Braking Assistant System) có các chức năng sau :

+ Nhận đợc tình trạng phanh gấp, để tăng áp suất phanh đợc theo yêu cầucủa lái xe đến mức áp suất phanh cao ở các bánh xe sao cho tất cả các bánh xe có thể đạt tới giá trị độ trợt giới hạn,

+ Nhận đợc điểm kết thúc của trạng thái phanh gấp để áp lực điều khiển

phanh giảm về trạng thái yêu cầu của ngời lái

- Khi xe chuyển động trên đờng, những tình huống bất ngờ có thể xảy ra và ngời lái tiến hành đạp phanh khẩn cấp với mong muốn phát huy hết hiệu quả Bình thờng, nếu nhấn hết bàn đạp phanh, hệ thống ABS có thể phát huy tối đa tính hiệu quả, nhng nó có thể không đáp ứng nếu áp suất phanh cha đủ lớn Với

xe có trang bị bộ ABS+BAS, các cảm biến nhận đợc tín hiệu yêu cầu của lái xe

và so sánh quá trình biến đổi áp suất với giá trị áp suất định sẵn trong ECU-ABS thực hiện gia tăng nhanh áp suất phanh hỗ trợ lái xe ở chế độ phanh khẩn cấp, nhằm mục đích tăng tính an toàn trong chuyển động và đạt hiệu quả phanh tốt nhất theo yêu cầu của ngời sử dụng

- Bằng cách đó sẽ tạo điều kiện cho ngời lái xe ít kinh nghiệm có đợc quãng

đờng phanh ngắn nhất trong trờng hợp phanh khẩn cấp, lái xe xuống dốc hay khi

xe kéo theo khoang chở hành khách, hàng hoá Tất nhiên trong khi phanh lái xe phải đặt chân lên bàn đạp phanh

ở các kết cấu ABS thông thờng cảm biến bàn đạp phanh, có nhiệm vụ đóng mạch

điều khiển ECU-ABS, còn bộ trợ lực phanh làm việc tùy thuộc vào vị trí bàn đạp phanh Trên hệ thống ABS+BAS

- Sơ đồ khối mạch điều khiển ABS+BAS

- Đặc tính phanh và nguyên tắc hoạt động của BAS

+ Phần cơ khí sử dụng xy lanh có trợ lực chân không tiếp nhận yêu cầu phanh của lái xe Khi lái xe đạp phanh bình thờng, áp suất phanh tăng dần theo quy luật trợ lực do lái xe tác động

áp suất phanh

ở bánh xe

áp suất phanh do lái xe tác động

Thời gian (s)

Hình 10: Đặc tính phanh của BAS

1 Bắt đầu tác động của BAS, 2 Giảm phanh, 3 Ngắt tác

động của BAS

Hỡnh 9: Sơ đồ khối mạch điều khiển ABS cú BAS

Cảm biến hành trỡnh bàn đạp phanh ECU-

ABS+BAS

Ngưỡng ỏp suất định són

Van BAS

Cảm biến ỏp suất sau xy lanh chớnh

Cỏc van ABS

+ Khi lái xe đạp phanh khẩn cấp, áp suất sinh ra sau xy lanh chính có thể không tăng kịp, hệ thống điều khiển nhanh chóng chuyển mạch tới mức áp suất cao hơn Quá trình xảy do sự chậm chễ thực hiện chuyển mạch rất ngắn và áp suất dầu gia tăng nhanh tới ngỡng của giá trị điều chỉnh độ trợt Quá trình giảm

áp giữ áp và tăng áp xảy ra trong một vài chu trình điều chỉnh ở vùng lân cận độ trợt yêu cầu, tốc độ ô tô nhanh chóng giảm xuống, cho tới khi đảm bảo sự tơng thích giữa hành trình bàn đạp và áp suất của hệ thống, kết thúc pha 1 Trong thời gian thực hiện pha này, áp suất phanh đạt ở giá trị cao, độ trợt bánh xe trong giới hạn tối u của ABS nên giảm nhỏ đợc quãng đờng phanh

+ Mỗi khi áp suất đo đợc nhỏ hơn giá trị yêu

cầu (thả chân phanh), hệ thống nhận biết đợc yêu

cầu của lái xe và giảm dần áp suất phanh (pha 2)

Trong trờng hợp đó, ECU-ABS+BAS tác dụng

chuyển mạch điều khiển sang chế độ phanh theo

thông thờng (theo kiểu A hay kiểu B - hình dới) Sự

điều chỉnh đợc chuyển êm dịu theo tín hiệu áp suất

đo đợc và tạo điều kiện Lái xe lại tiếp tục phanh

xe với hệ thống không có thiết bị hỗ trợ

+ ở kết cấu này sự tiếp nhận yêu cầu phanh của lái

xe xảy ra nhờ hành trình bàn đạp phanh và mở đờng dầu kích hoạt hiệu quả của trợ lực phanh

Hình 11: Các dạng chuyển mạch điều khiển

Trong trạng thái điều khiển bình thờng của bàn đạp phanh, lực trợ lực phanh thông thờng xuất hiện Khi sự thay đổi hành trình bàn đạp nhanh hơn các giá trị yêu cầu, thiết bị hỗ trợ đợc kích hoạt làm việc Nếu lái xe hạ thấp lực bàn đạp dới hành trình kích hoạt (3), thiết bị hỗ trợ đợc ngắt Lái xe lại có thể phanh xe không có tác dụng hỗ trợ phụ.

- Sơ đồ hệ thống thuỷ lực ABS+BAS

+ Sơ đồ khối rút gọn một hệ thống phanh ABS+BAS kiểu B mô tả trên hình dới đây Bộ phận chấp hành của hệ thống ABS có thêm một cụm van điện từ chuyển mạch hỗ trợ phanh khẩn cấp đợc điều khiển bởi ECU-ABS Van chuyển mạch BAS đợc đặt trong blok thủy lực nằm giữa xy lanh chính và blok thủy lực

+ Chế độ hoạt động của BAS này thuộc kết cấu kiểu B “Smart Booster” Khi ECU điều khiển trợt xác định ngời lái đang thực hiện chế độ phanh khẩn cấp,

Hình 12: Sơ đồ một nhánh của hệ thống ABS+BAS

Bánh trước

ABS+

áp

Van an toàn BAS Van chuyển mạch BAS

Bơm

ECU-ABS ngắt dòng điện cấp đến van điện từ chuyển mạch hỗ trợ phanh, đóng mạch dầu từ xylanh chính Bơm dầu cung cấp dầu có áp suất cao (130 bar) đẩy trực tiếp đến xylanh các bánh xe tạo nên áp lực dầu lớn để hỗ trợ phanh khẩn cấp + Sau khi máy tính xác định hết thời gian hỗ trợ phanh, ECU gửi dòng điện

đến đóng van chuyển mạch để ngắt dòng thuỷ lực từ bơm đến xylanh bánh xe Trạng thái phanh trở lại nh cha phanh gấp

+ Van an toàn BAS có kết cấu là van điều áp, sẽ mở và phụ thuộc vào quá trình diễn biến của áp suất theo các quá trình giữ, giảm áp yêu cầu, để bảo đảm

áp suất dầu trong xylanh bánh xe không vợt quá mức giới hạn

+ BAS cũng đặt thời gian hỗ trợ và mức hỗ trợ để làm cho cảm giác về phanh càng tự nhiên càng tốt bằng cách điều chỉnh hỗ trợ theo yêu cầu:

1 Trong trờng hợp phanh khẩn cấp (thời gian ngắn) nhng lực phanh ngời lái mong muốn không đủ lớn

2 Trong khoảng thời gian tiếp theo lực phanh có thể giảm đi

3 Khi có hỗ trợ của BAS, dựa trên tốc độ đạp phanh, bộ điều khiển trung tâm tính toán để bộ chấp hành thực hiện tăng lực phanh lớn trong thời gian ngắn

4 Khi BAS đã hoạt động, nếu ngời lái xe nhả bàn đạp chân phanh có chú ý,

hệ thống sẽ giảm mức độ trợ giúp

ii hệ thống abs có trc và vsc.

1 Hệ thống ABS có TRC(Traction Control)

* Ưu việt của hệ thống ABS TRC

- Khái niệm TRC (hay TRAC) là khái niệm về kiểm soát sự quay của bánh xe chủ động Nếu trên xe đã bố trí ABS, sự kiểm soát trợt lết xảy ra với tất cả các bánh xe khi phanh nhờ các thiết bị cảm biến, ECU-ABS, và các van thừa hành

điều khiển áp suất, điều khiển chế độ trợt của các bánh xe bị phanh trong vùng có khả năng bám tối u, còn trên TRC cũng sử dụng các thiết bị đó nhng kiểm soát chế độ trợt quay của bánh xe chủ động

- Mômen kéo hay lực kéo cực đại giúp xe chuyển động đợc quyết định bởi

điều kiện bám giữa bánh xe và mặt đờng Khi mômen kéo vợt quá điều kiện bám, bánh xe bị trợt quay làm tổn thất công suất hữu ích của động cơ, tăng tiêu hao nhiên liệu, tăng độ mài mòn bánh xe và có thể gây mất điều khiển lái

- Ô tô chuyển động trên nền đờng có hệ số bám thấp nh: đờng tuyết, đờng lầy, các bánh xe chủ động có thể quay tại chỗ nhng xe không thể dịch chuyển đ-

ợc Điều này thờng xảy ra khi xe khởi động tại chỗ hoặc khi tăng tốc đột ngột, ngời lái không thể quản lý đúng trạng thái chuyển động và có thể tăng ga quá mạnh dẫn đến bánh xe bị trợt quay Điều này rất hay xảy ra trong thực tế

- Để khắc phục hiện tợng này trên các loại xe hiện đại ngày nay có trang bị ABS thờng đi kèm với bộ điều khiển lực kéo TRC (chống trợt quay bánh xe) TRC sẽ giảm mômen xoắn của động cơ khi bánh xe bắt đầu trợt quay không phụ thuộc vào việc điều khiển của ngời lái xe đồng thời kết hợp với việc phanh bánh

xe để đạt đợc giá trị lực kéo phù hợp với điều kiện bám của mặt đờng Việc sử dụng ABS+TRC sẽ giúp cho việc khởi hành và tăng tốc một cách nhanh chóng và chính xác

Nh vậy u điểm của TRC:

- Điều chỉnh mômen xoắn của động cơ theo điều kiện bám của bánh xe với

mặt đờng Nhờ việc điều chỉnh này mà giảm đợc công suất mất mát, tiết kiệm nhiên liệu.

- Đảm bảo duy trì đợc lực dọc và lực ngang tốt theo điều kiện bám, do

vậy xe có thể khởi hành và tăng tốc một cách nhanh chóng và hiệu quả cũng nh

ổn định hớng chuyển động khi khởi hành hoặc khi tăng tốc

* Khái niệm cơ sở về TRC.

Ngày nay ABS+TRC có thể bao gồm:

- ASR: Bộ điều khiển chống trợt quay,

- EMS: Thiết bị điện tử điều khiển công suất động cơ

- MSR: Bộ điều chỉnh mô men phanh hỗ trợ ASR khi đi ở số truyền thấp

- EDS: Bộ điều khiển khóa vi sai bên trong hệ thống truyền lực,

Sự trợt quay xảy ra khi mômen từ động cơ truyền xuống bánh xe vợt quá giới hạn bám tại bánh xe Sự trợt quay xảy ra tơng tự nh sự trợt lết khi phanh, sự trợt quay cũng có tác động xấu tới khả năng bám của bánh xe, đồng thời gây nên tiêu thụ nhiên liệu vô ích, làm mất khả năng ổn định hớng chuyển động của ô tô và gây mài mòn nhanh lốp Do vậy trên xe trang bị ABS+TRC có khả năng điều chỉnh tức thời mômen chủ động theo khả năng bám của bánh xe với mặt đờng (tức là làm tốt các yếu tố động lực của ô tô), do vậy TRC đợc bố trí trên các bánh

xe chủ động

Nguyên lý làm việc của TRC có thể mô tả đơn giản trên hình

Mô men trên bán trục=100%

Mô men bám=30%

Mô men cần giảm=70%

1 2

Khi ô tô chuyển động, mômen truyền xuống bán trục đợc coi là 100%, khả năng bám trên nền chỉ bằng 30%, bánh xe sẽ bị trợt quay với hệ số trợt lớn, xe không chuyển động bằng công suất từ động cơ truyền xuống, mà chỉ bằng giá trị

do bám tác động Nhờ thiết bị TRC, tại bán trục và cơ cấu phanh, tạo nên sự giảm mômen chủ động bằng 70%, bánh xe sẽ không còn bị trợt lớn

Mô men cần giảm là mômen điều chỉnh, điều này đợc thực hiện trớc hết bằng cách giảm mômen truyền từ động cơ tới bằng thiết bị EMS (Electronic Engine-Management System) và sau đó là tạo lực phanh tại bán trục Trên ô tô ngày nay với xe có ABS, tạo lực phanh tại bán trục bằng hai phơng pháp chính:

- Phanh nhẹ cho bánh xe chủ động tại cơ cấu phanh, với thiết bị có tên gọi là ASR (Anti Spin Regulator)

- Phân chia lại mô men truyền qua cơ cấu vi sai

* Bộ điều khiển ASR.

- Việc hạn chế mô men động cơ truyền tới bánh xe chủ động còn đồng thời kèm theo việc điều chỉnh độ trợt tại các bánh xe này Do vậy cần thiết có thêm khả năng điều chỉnh sự trợt quay riêng rẽ của từng bánh xe chủ động

- ASR có thể tự làm việc khi có yêu cầu (kích hoạt băng phím điều khiển) ASR có thể phân biệt đợc sự khác nhau của trợt quay trên các bánh xe chủ động trong trờng hợp chuyển động trên đờng cong hay đờng trơn Tơng thích với hệ thống khóa vi sai cơ khí nhằm không xảy ra sụ biến dạng quá mức của bánh xe

đàn hồi Nếu ngời lái tăng ga đột ngột, cơ cấu khóa vi sai không kịp bảo vệ bánh

xe khởi sự trợt trơn ASR điều khiển chế độ mômen động cơ sao cho bánh xe không bị trợt trơn hoàn toàn

- Ngời lái đợc hỗ trợ bởi đèn báo ASR và cung cấp thông tin về các trạng thái nằm trong và ngoài các quy luật vật lý