3)
2.6.Hệ thống phanh trang bị ABS:
2.1.13. Chức năng của ABS:
ABS (Anti-lock Braking System) là hệ thống chống bó cứng phanh – một trong những hệ thống an toàn chủ động trên ô tô. ABS có tác dụng làm giảm nguy cơ về tai nạn thông qua việc điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu. Ký hiệu ABS trên ô tô đồng nghĩa với việc chiếc xe được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh.
14
CHƯƠNG III: HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS 3.1. Giới thiệu tổng quan về xe Toyota Vios
Toyota Vios là loại xe 4 cửa được hãng Toyota sản xuất. Mẫu xe này được phát triển dành cho các thị trường Đông Nam Á, Trung Quốc, và Đài Loan.
4300
Hình 3. 1 Sơ đồ bộ trợ lực bằng năng lượng điện tử
Bảng thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios:
STT THỐNG SỐ KỸ THUẬT
1 Chiều dài toàn thể
2 Chiều dài cơ sở
3 Chiều rộng toàn thể
4 Chiều rộng cơ sở
5 Chiều cao xe
6 Khoảng sáng gầm
7 Trọng lượng đầy tải
7 Trọng lượng không tải
8 Sức chở
9 Kiểu động cơ
10 Dung tích xy lanh công tác
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
12 Dung tích bình nhiên liệu 13 Công suất cực đại
14 Momen xoắn cực đại 15 Khoảng sáng gầm
16 Bán kính quay vòng tối thiểu 17 Phanh trước
18 Phanh sau
19 Hệ thống âm thanh 20 Vỏ và mâm xe
21 Dung tích khoang chứa hành lý 22 Tiêu chuẩn khí thải
23 Cửa khóa điều chỉnh từ xa
24 Kính cửa sổ điều chỉnh điện 25 Chất liệu ghế
26 Ghế trước 27 Ghế sau
28 Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
29 Hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD) 30 Hổ trợ lực phanh khẩn cấp (BA)
31 Đèn báo phanh trên cao
32 Túi khí (người lái và hành khách phía trước) 33 Hệ thống chống trộm
3.2. Giới thiệu hệ thống phanh trên xe Toyota Vios:
16
Hình 3. 2 Hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios.
1 Đĩa phanh 2 Xilanh chính
3 Bầu trợ lực chân không 4 Bàn đạp phanh
5 Công tắc khởi động 6 Đĩa phanh
7 Các cảm biến
3.2.1. Nguyên lý làm việca) Khi không phanh: a) Khi không phanh:
Khi không phanh, không có lực tác dụng lên bàn đạp phanh nhưng cảm biến tốc độ luôn đo tốc độ bánh xe và gửi về khối điều khiển ECU khi xe hoạt động.
b) Khi phanh ABS chưa làm việc:
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
17
nạp thường mở của van nạp để đi vào và sau đó đi ra khỏi cụm thủy lực mà không hề bị cản trở bởi bất kỳ một chi tiết nào trong cụm thủy lực.
c) Khi phanh:
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 chế độ này bộ điều khiển ECU không gửi tín hiệu đến bộ chấp hành cụm thủy lực, mặc dù cảm biến tốc độ vẫn luôn hoạt động và gửi tín hiệu đến ECU.
d) Khi phanh ABS làm việc:
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:
[1]. Giai đoaṇ duy trì (giữ) áp suất:
2 4 3 5 13 6 14 9 7 8 10 11 1 15 ECU 12
Hình 3. 3 Giai đoaṇ duy tri (giư) ap suất.
1 2 3 4
5 6 7 8
Khi phát hiện thấy sự giảm nhanh tốc đô ̣của bánh xe từ tiń hiêụ của cảm biến tốc độ vàcảm biến gia tốc gửi đến, bô ̣điều khiển ECU se ̃xác đinḥ xem bánh xe nào bi ̣trươt quágiới haṇ quy đinḥ.
Sau đó, bô ̣điều khiển ECU sẽ gữi tín hiêụ đến bô ̣chấp hành hay làcuṃ thuỷlưc, ̣ kích hoạt các rơle điêṇ từ của van nap ̣ hoatđông ̣ đểđóng van nap ̣ (13) laị--> cắt đường thông giữa xylanh chinhh́ vàxylanh bánh xe. Như vâỵ áp suất trong xilanh bánh xe se ̃không đổi ngay cả khi người lái tiếp tục tăng lưc ̣ đap ̣. Sơ đồlàm viêc ̣ của hê ̣thống trong giai đoaṇ này như trên hinh̀
[2]. Giai đoạn giảm áp suất
1
ECU (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1 2
15
Hình 3. 4 Giai đoạn giảm áp.
Nếu đa ̃cho đóng van nap ̣ màbô ̣điều khiển nhâṇ thấy ham ̃ cứng (gia tốc châṃ dần quálớn), thìnótiếp tuc ̣ truyền tiń
bánh xe vẫn cókhảnăng bi ̣ hiêụ điều khiển đến rơle van
điêṇ từ của van xả (14) đểmởvan này ra, đểcho chất lỏng từ xilanh bánh xe đi vào bô ̣tichh́ năng (8) vàthoát vềvùng cóáp suất thấp của hê ̣thống --> nhờđóáp suất trong hê ̣thống đươc ̣ giảm bớt.
Giai đoaṇ tăng áp suất:
Khi tốc đô ̣bánh xe tăng lên (do áp suất dòng phanh giảm), khi đócần tăng áp suất trong xilanh để taọ lực phanh lớn, khối điều khiển điêṇ tử ECU ngắt dòng điêṇ cung cấp cho cuộn dây của các van điêṇ từ, làm cho van nap ̣ mởra vàđóng van xả laị--> bánh xe laịgiảm tốc đô ̣
1
15 ECU
12
Hình 3. 5 Giai đoạn tăng áp.
Chu trình giữ áp, giảm áp vàtăng áp cứ thếđươc ̣ lăp ̣ đi lăp ̣ lại, giữcho xe đươc ̣ phanh ởgiới haṇ trươt cục bô ̣tối ưu màkhông bi ̣hãm cứng hoàn toàn.
3.3. Kết cấu và bộ phận phính3.3.1. Cơ cấu phanh trước 3.3.1. Cơ cấu phanh trước
Đặc điểm kết cấu các chi tiết và bộ phận chính:
20
3 2 1 A A - A 13 14 Φ 62 15 Φ 320 Hình 3. 6 Kết cấu đĩa phanh có xẽ rãnh thông gió. 1 Má phanh 2 Nắp chặn 3 Vỏ bộ xilanh thắng 4 Tấm chắn 5 Bu lông giữ 6 Vòng chặn dầu 7 Nắp chụp chắn bụi 8 Vít xả khí
Hình 3. 7 Cơ cấu phanh trước.
TIEU LUAN MOI download :
Hệ thống phanh chính (phanh chân): Phanh trước và phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệ thống chống hãm cứng ABS.
J1
3 2 1
b) c)
Hình 3. 8 Biến dạng đàn hồi của vòng làm kín.
a - Biến dạng của vòng làm kín tương ứng với các khe hở J1, J2, J3 khác nhau và áp suất p bằng nhau.
b, c - Trạng thái chưa làm việc và đang chịu áp suất; 1- Piston; 2- Vòng làm kín; 3- Xilanh.
3.3.2. Cơ cấu phanh sau:
Phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệ thống chống hãm cứng ABS.
Phanh dừng (phanh tay): phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau.
3.3.3. Xy lanh chính: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Là loại xy lanh kép được thiết kế sao cho nếu một mạch dầu bị hỏng thì mạch dầu khác vẫn tiếp tục làm việc nhằm cung cấp một lượng dầu tối thiểu để phanh xe. Đây là một trong những thiết bị an toàn nhất của xe.
Ở vị trí chưa làm việc, các piston bị đẩy về vị trí ban đầu bởi các lò xo hồi vị, các khoang phía trước piston được nối thông với bình chứa qua lỗ cung cấp dầu (6).
Khi phanh piston bị đẩy sang trái ép dầu phía trước piston đi đến xy lanh bánh xe. Khi nhả phanh đột ngột dầu phía sau piston chui qua lỗ bù, bù vào khoảng không gian phía trước đầu piston.
22
1 10 11 Hình 3. 9 Kết cấu xilanh chính. 1 Lò xo 2 Lỗbù dầu 3 Piston 4 Nút làm kín
5 Bình chứa dầu phanh 6 Piston
3.3.4. Các cảm biến
Là 4 cảm biến riêng biệt cho từng bánh xe, nhận và truyền tín hiệu tốc độ của bánh xe về cho khối điều khển điện tử ECU.
Cảm biến tốc độ bánh xe thực chất là một máy phát điện cỡ nhỏ. Cấu tạo của nó gồm: Rô to: Có dạng vòng răng, được dẫn động quay từ trục bánh xe hay trục truyền lực
nào đó.
Stato: Là một cuộn dây quấn trên thanh nam châm vĩnh cửu.
23
Hình 3. 10 Cảm biến tốc độ bánh xe trước.
Hình 3. 11 Cảm biến tốc độ bánh xe sau.
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 bộ điều khiển điện tử.
– Bộ điều 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 số và 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.
24
Hình 3. 12 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến
3.3.5. Khối điều khiển điện tử ECU.
ECU là não bộ, trung tâm điều khiển của hệ thống, gồm hai bộ vi xử lý và các mạch khác cần thiết cho hoạt động của nó.
ECU nhận biết được tốc độ quay của bánh xe, cũng như tốc độ chuyển động tịnh tiến của xe nhờ tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ bánh xe. Trong khi phanh sự giảm tốc độ xe tùy theo lực đạp phanh, tốc độ xe lúc phanh, và điều kiện mặt đường. ECU giám sát điều kiện trượt giữa bánh xe và mặt đường nhờ bộ kiểm tra sự thay đổi tốc độ bánh xe trong khi phanh. 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 để điều chỉnh tốc độ bánh xe, duy trì lực phanh lớn nhất từ 10 ÷ 30% tỷ lệ trượt.
3.4. Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD).
Chức năng EBD cho phép kiểm soát nhạy hơn các bánh xe sau. 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.
3.5. Trợ lực phanh của Vios
Trợ lực phanh xe Toyota Vios dùng là loại trợ lực chân không. Nó là bộ phận rất quan trọng, giúp người lái giảm lực đạp lên bàn đạp mà hiệu quả phanh vẫn cao. Trong bầu
25
trợ lực có các piston và van dùng để điều khiển sự làm việc của hệ thống trợ lực và đảm bảo sự tỉ lệ giữa lực đạp và lực phanh.
Hình 3. 13 Bầu trợ lực chân không. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực chân không:
Bầu trợ lực chân không có hai khoang A và B được phân cách bởi piston (hoặc màng).
Van chân không, làm nhiệm vụ: Nối thông hai khoang A và B khi nhả phanh và
cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh.
Van không khí, làm nhiệm vụ: cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi
nhả phanh và mở đường thông của khoang A khi đạp phanh.
Vòng cao su là cơ cấu tỷ lệ: Làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực
phanh.
Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ qua van một chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không.
Khi nhả phanh: van chân không mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B qua van này và có cùng áp suất chân không.
26
Khi phanh: người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần dịch chuyển sang phải làm van
chân không đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí mở ra cho
không khí qua phần tử lọc đi vào khoang A. Ðộ chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực và qua đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xilanh chính, ép dầu theo các ống dẫn đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh.
Khi lực tác dụng lên piston tăng thì biến dạng của vòng cao su cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần, làm cho van không khí đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đổi. Muốn tăng lực phanh, người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần lại dịch chuyển sang phải làm van không khí mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A. Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần, làm cho van không khí đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp. Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại.
Bộ trợ lực chân không có hiệu quả thấp, nên thường được sử dụng trên các ô tô du lịch và tải nhỏ.
27
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH 4.1. Tính toán hệ thống phanh trên xe TOYOTA VIOS
Các thông số cơ bản dùng để tính toán: Trọng lượng toàn bộ
Phân bố cầu trước Phân bố cầu sau Chiều dài cơ sở Chiều rộng cơ sở
4.1.1. Xác định momen phanh yêu cầu:
Mômen phanh cần sinh ra được xác định từ điều kiện đảm bảo hiệu quả phanh lớn nhất, tức sử dụng hết lực bám để tạo lực phanh. Muốn đảm bảo điều kiện đó, lực phanh sinh ra cần phải tỷ lệ thuận với các phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe.
v
Pw
Pj
Ga
Z1
Hình 4. 1 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh.
Tải trọng phân bố lên cầu trước và cầu sau: m1, m2.
1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1=
2
2= Trong đó: m1, m2 – Hệ số phân bố tải trọng.
28
hg
G1, G2: Trọng lượng phân bố lên cầu trước và sau.
Ga : Trọng lượng không tải của xe.
a, b : Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc.
Theo sơ đồ trên hình 4.1 ta quy ước chiều dương là chiều ngược chiều kim đồng hồ.
Lấy mô men tại điểm O1 ta có:
Mặt khác 2 = 2
Thay số vào ta được:
= Từ sơ đồ 4.1 ta thấy:
+ =
⟹ = − = 2550 − 1170 = 1380 ( ) = 1.38( )
Suy ra ta viết được phương trình cân bằng mô men như sau: a) Đối với cầu trước:
2. − . + .ℎ=0
b) Đối với cầu sau:
1. − . + .ℎ=0 Mặt khác ta có: = . = ∙ Trong đó: Pj: Lực quán tính. 29
ma: Khối lượng của ôtô
g: Gia tốc trọng trường
Thay vào và ta được:
Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường:
1
1= ∙
2 Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường:
2
2= ∙2
Trong đó: φ là hệ số bám giữa lốp và mặt đường.
Ta được lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
= ∙
1
Ta được lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường là:
= ∙
2
Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước:
1= 2.
1 .
1= 2 = 2. ( + .ℎ ). Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau:
2= 2. 2 . 2= 2 = 2. ( + .ℎ ). 30
Trong đó:
- Mp1: Mômen phanh mỗi bánh xe ở cầu trước.
- P1: Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường.
- Mp2: Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau.
- P2: Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường. - Z1: Phản lực của mặt đường tác dụng lên cầu trước. - Z2: Phản lực của mặt đường tác dụng lên cầu sau.