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 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.
3.2. XY LANH CHÍNH 3.2.1. Cấu tạo 3.2.1. Cấu tạo
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.
3.3. TRỢ LỰC PHANH
Trên xe Vios được sử dụng bầu trợ lực chân không 2 buồng (trợ lực phanh kép)
3.3.1. Cấu tạo
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
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 1- Cửa A 2-không khí 3-Cửa B
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.
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.
Hình 3.10. Cảm biến tốc độ bánh xe trước
1- Nam châm vĩnh cửu 2- Cuộn dây điện 3- Rôto cảm biến
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 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.
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.
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.
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 tử ngưng 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 ở đèn cảnh báo. Các tín hiệu vào đến bộ vi xử lý được xử lý một cách độc lập. Chỉ khi nào kết quả có 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 để báo 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 độ trượt 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 độ điện thế khác 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 chủ động 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