1.5.1. Trợ lực phanh khí nén Hình 1.16. Sơ đồ bộ trợ lực khí nén 1- Bàn đạp 7- Piston xilanh chính 2- Lò xo hồi vị 8- Bình chưa khí nén 3,4- Đòn dẫn động 9- Van 5- Piston 10- Piston 6- Lò xo xilanh khí nén 11- Thanh dạng ống Nguyên lý hoạt động
Khi tác dụng một lực lên bàn đạp phanh, qua các đòn dẫn động, ống 11 đẩy van 9 mở ra, khí nén từ bình chứa 8 qua van 9 vào khoang A và B tạo lực đẩy piston 5 của xilanh lực. Piston 5 dịch chuyển tác động piston 7 của xilanh chính làm piston này di chuyển về phía phải ép dầu trong xilanh chính, dầu có áp suất cao sẽ đi tới các xilanh làm việc của bánh xe. Trong khi đó ở khoang A nếu người lái đạp phanh giữ nguyên ở một vị trí thì áp suất khí nén tăng lên tác dụng lên piston 10, đến một giá trị nào đó thì cân bằng với lực đẩy của cánh tay đòn 3. Lúc đó piston 10 sẽ dịch chuyển sang trái làm cho van 9 đóng lại trong khi đó đường nối với khí trời trong ống 10 chưa mở, mômen phanh lúc này có
giá trị không đổi. Khi người lái tiếp tục đạp phanh thì ống 11 lại di chuyển về phía phải làm van 9 lại được mở ra, khí nén lại tác dụng lên piston 5 để piston xilanh chính ép dầu tới các xilanh bánh xe.
Khi nhả bàn đạp phanh, nhờ lò xo hồi vị, piston 10 và ống 11 được kéo trở về vị trí ban đầu làm van 9 đóng lại. Khi ống 11 không tì vào van 9 sẽ mở đường thông với khí trời, khí nén còn lại trong khoang A và B sẽ đi qua ống ra ngoài.
1.5.2. Trợ lực chân không
Hình 1.17. Sơ đồ bộ trợ lực chân không
1-Piston xilanh chính 6- Van điều khiển 2- Vòi chân không 7- Lọc khí
3- Màng chân không 8- Thanh đẩy 4- Van chân không 9- Bàn đạp 5- Van khí
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 đường thông với khí trời, lúc này buồng A thông với buồng B qua hai cửa E và F và thông với đường ống nạp. Không có sự chênh lệch áp suất ở 2 buồng A, B, bầu cường hoá không làm việc.
Khi phanh dưới 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 đường thông giữa cửa E và F được đóng lại và mở đường 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 suất đường 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 cường hoá dịch chuyển sang trái tác dụng lên piston 1 một lực cùng chiều với lực bàn đạp của người 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 nhưng di chuyển cùng piston 1, đường 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 1 không dịch chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh hiện tại. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo kéo đòn bàn đạp phanh về vị trí ban đầu, lúc đó van 5 bên phải được 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.
1.5.3. Trợ lực chân không kết hợp với thủy lực
Hình 1.18. Sơ đồ bộ trợ lực chân không kết hợp với thủy lực 1-Xilanh chính 8’- Lò xo côn
2- Cổ hút động cơ 9- Van màng
3- Van một chiều 10- Piston phản hồi
4- Màng cường hóa 11- Piston xilanh cường hóa 5- Vỏ cường hóa 12- Van bi
6- Lọc khí 13- Vỏ
7- Van không khí 14- Xilanh bánh xe 8- Van điều khiển 15- Đường ống nối
Nguyên lý làm việc
Khi chưa phanh van không khí 7 được đóng lại, van điều khiển 8 mở ra nhờ lò xo côn 8' đẩy màng 9 mang theo piston phản hồi 10 đi xuống. Buồng III thông với buồng II và buồng IIa qua ống 15. Như vậy áp suất buồng IIa, IIb bằng nhau và bằng áp suất chân không ở họng hút của đường ống nạp.
Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp phanh một lực cần thiết qua hệ thống đòn, đẩy piston ở xi lanh chính đi, áp suất phía sau piston xilanh 1 tăng lên qua ống dẫn dầu lên xilanh của bộ cường hoá, qua van bi 12 mở dầu đi đến xilanh bánh xe khắc phục khe hở giữa trống phanh và má phanh. Đồng thời áp suất này tác dụng piston 11 và tác dụng lên piston phản hồi 10. Khi áp suất dầu đạt khoảng 1,3 Mpa sẽ đẩy piston phản hồi 10 thắng được lực lò xo côn 8' và đi lên, nó mở van không khí 7 ra và đóng van điều khiển 8 lại. Lúc này áp suất khí trời là 1 KG/cm2 đi vào ống 15 để vào buồng IIa, còn buồng IIb vẫn là buồng chân không. Do sự chênh áp ở buồng IIa và buồng IIb, piston màng 4 dịch chuyển sang phải qua thanh đẩy, đẩy piston 11 của bộ cường hóa đi sang phải, áp suất sau piston này được tăng lên và dẫn đến các xi lanh bánh xe để tiến hành đẩy các má phanh ra tiếp xúc với trống phanh để hãm bánh xe lại. Khi dừng chân phanh ở vị trí nào đó, piston 11 sẽ tiếp tục dịch chuyển một chút sang phải vì màng cường hoá 4 còn tiếp tục bị uốn. Do vậy mà ở khoang dưới piston phản hồi 10, áp suất sẽ giảm bớt và màng van 9 sẽ hạ xuống cùng pison phản hồi 10 cho đến khi van không khí đóng lại trong khi van điều khiển vẫn đóng. Độ chênh áp giữa 2 khoang IIa và IIb không đổi, màng 4 piston 11 không dịch chuyển nữa, áp suất dầu trong đường ống giữ giá trị không đổi, mômen phanh ở các bánh xe giữ nguyên giá trị. Khi nhả bàn đạp phanh lò xo ở bàn đạp kéo bàn đạp về vị trí ban đầu, lò xo hồi vị màng cường hoá đẩy piston 11 của xi lanh chính về vị trí cũ, lò xo côn 8' đẩy piston của bộ cường hoá về vị trí cũ, van 8 mở ra, van không khí 7 đóng lại, áp suất buồng IIa, IIb lại bằng nhau và bằng áp suất chân không (0,5 KG/cm2). Ở các bánh xe thì các lò xo kéo má phanh về vị ban đầu để nhả má phanh tách ra khỏi trống phanh.
CHƯƠNG 2. SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS 2018
2.1. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS 2018
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios 2018
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 10- Giắc DL C3
2.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS 2018 PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS 2018
2.2.1. Cấu tạo của ABS
Cấu tạo của hệ thống ABS gồm các phần tử sau :
+ Cảm biến tốc độ bánh xe : đo tốc độ bánh xe của mỗi bánh trong 4 bánh xe, có 4 cảm biến tốc độ bánh xe.
+ Bộ điều 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.
2.2.2. Nguyên lý làm việc
2.2.2.1. 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.
2.2.2.2. Khi phanh phanh thường (ABS không hoạt động)
Hình 2.2. Khi phanh bình thường
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
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
15 ECU 4 6 5 1 12 8 7 2 3 13 14 10 11 9
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 chế độ 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 khẩn cấp (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 (1030%) 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, bộ điều 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
13 14 12 8 7 10 15 ECU 5 6 1 4 2 3 11 9
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 bộ điều 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 có áp suất thấp của hệ thống, nhờ đó áp suất trong hệ thống được giảm bớt (hình 2.4).
15 8 ECU 12 6 7 14 10 11 9 1 5 4 2 13 3
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 và đóng 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 giữ áp, giảm áp và tăng 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.
1 5 2 4 15 ECU 12 6 7 8 13 3 14 9 10 11
CHƯƠNG 3. KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS 2018
Hệ thống phanh xe TOYOTA VIOS gồm:
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.
Phanh dừng (phanh tay): phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau.
3.1. CƠ CẤU PHANH 3.1.1. Cơ cấu phanh trước 3.1.1. Cơ cấu phanh trước
3.1.1.1. Cấu tạo
Hình 3.1. Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió 1- Giá đỡ 2- Đĩa phanh 3- Piston 4- Má phanh 5- Xương má phanh 6- Cupben 7- Vành chắn bụi
3.1.1.2. Nguyên lý hoạt động
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.
3.1.2. Cơ cấu phanh sau
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.
3.1.2.1. Cấu tạo
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 hoạt động
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