II. HỆ THỐNG PHANH TRấN XE HONDA CIVIC
2.3. BỘ TRỢ LỰC PHANH
Hỡnh 2.2 Kết cấu của bộ cường hoỏ chõn khụng .
1 . Thõn xi lanh , 2 .Loxo Piston thứ cấp , 3 Vành tựa loxo , 4 .phớt , 5 .Chốt hạn chế, 6 .Piston thứ cấp , 7 .Phớt thõn van , 8 . loxo , 9 .Vành tựa loxo , 10 .Phớt , 11.Piston sơ cấp, 12 .Phanh hỏm , 13 .Vành tựa loxo , 14 .Loxo màng trợ lực , 15 .Thõn trước trợ lực, 16 . Màng trợ lực , 17.Địa đỡ màng ,
18. Thõn sau trợ lực .19.Tấm thộp van hóm, 20. Bulụng M12, 21.Phớt thõn trợ lực, 22.Vành đỡ loxo, 23. Loxo hồi van khớ, 24.Vừ bọc, 25.Lọc khớ, 26.Cần
đẩy, 27.Van điều khiển, 28, Loxovan điều khiển, 29, Van khớ, 30, Đĩa phản lực, 31.Van chõn khụng, 32.Thanh đẩy trợ lực, 33.ống dẫn khớ, 34.ống nối,
Nguyờn lý làm việc:
Trạng thỏi khụng đạp phanh : Van khớ 29 được nối với cần điều khiển van và bị kộo sang phải do lũ xo hồi van khớ 23 . Van điều khiển 27 bị đẩy sang trỏi bởi lũ xo van điều khiển 28 . Nú làm cho van khớ 29 tiếp xỳc với van điều khiển 27 . Vỡ vậy khớ bờn ngoài sau khi đi qua lọc khớ 25 bị chặn lại khụng vào được buồng ỏp suất thay đổi B . Lỳc này van chõn khụng 31 bị tỏch ra khỏi van điều khiển 27 làm thụng giữa cửa K và E. Do luụn cú độ chõn khụng trong buồng ỏp suất khụng đổi A , nờn cũng cú độ chõn khụng trong buồng ỏp suất thay đổi B . Kết quả là pittụng trợ lực bị đẩy sang phải bởi lũ xo màng. Trạng thỏi khi đạp phanh : Khi đạp phanh cần điều khiển van , đẩy van khớ 29 làm cho nú dịch chuyển sang trỏi. Van điều khiển 27 bị đẩy ộp vào van khớ 29 bởi lũ xo van điều khiển 28, nờn nú cũng dịch chuyển sang trỏi đến khi nú tiếp xỳc với van chõn khụng 31. Vỡ vậy đường thụng giữa cửa K và E bị bịt kớn lại.
Khi van khớ 29 dịch chuyển tiếp sang trỏi, nú tỏch khỏi van điều 27 . Vỡ vậy khụng khớ từ ngoài qua lọc khớ 25 đi vào buồng ỏp suất thay đổi B qua cửa E. Sự chờnh lệch ỏp suất giữa buồng ỏp suất thay đổi B và buồng ỏp suất khụng đổi A làm pittụng 11 dịch chuyển sang trỏi. Làm cho đĩa lực đẩy cần đẩy trợ lực sang trỏi và làm tăng lực đẩy của cần đõy trợ lực vào pittụng 11 của xi lanh chớnh.
Trạng thỏi giữ chõn phanh : Nếu đạp phanh và dừng bàn đạp ở vị trớ nào đú thỡ cần điều khiển van và van khớ 29 sẽ dừng lại, nhưng pittụng 11 tiếp tục dịch chuyển sang trỏi do sự chờnh ỏp. Van điều khiển 27 vẫn tiếp xỳc với van
nờn khụng khớ bị ngăn khụng cho vào buồng ỏp suất thay đổi B . Vỡ vậy pittụng khụng dịch chuyển nữa và giữ nguyờn lực phanh hiện tại.
Khi nhả phanh: Khi nhả bàn đạp phanh, cần điều khiển van và van khớ 29 bị đẩy sang phải nhờ lũ xo hồi van khớ 28 và phản lực của xi lanh phanh chớnh, nú làm cho van khớ 29 tiếp xỳc với van điều khiển 27 , đúng đường thụng giữa khớ trời và với buồng ỏp suất thay đổi B . Cựng lỳc đú van khớ cũng nộn lũ xo van điều khiển lại, vỡ vậy van van điều khiển bị tỏch ra khỏi van chõn khụng làm thụng cửa K và E. Nú cho phộp khụng khớ từ buồng ỏp suất thay đổi sang buồng ỏp suất khụng đổi làm triệt tiờu sự chờnh ỏp giữa hai buồng. Pittụng trợ lực bị đẩy lại sang phải bởi lũ xo màng và trợ lực trở về trạng thỏi khụng hoạt động.
Khi khụng cú chõn khụng: Khi bộ cường hoỏ bị hỏng, khụng cú sự chờnh ỏp giữa buồng ỏp suất khụng đổi và buồng ỏp suất thay đổi, trợ lực phanh ở trạng thỏi khụng hoạt động, pittụng bị đẩy sang phải bởi lũ xo màng.
Tuy nhiờn khi đạp phanh, cần điều khiển van nị đẩy sang trỏi và đẩy vào van khớ, đĩa phản lực và cần đẩy trợ lực. Vỡ vậy lực từ bàn đạp phanh được truyền đến pittụng xi lanh chớnh để tạo ra lực phanh. Cựng lỳc đú van khớ đẩy vào tấm chặn, vỡ vậy pittụng cũng thắng được sức cản của lũ xo màng để dịch sang trỏi. Như vậy, phanh cũng cú tỏc dụng ngay cả khi khụng cú chõn khụng tỏc dụng lờn trợ lực phanh. Tuy nhiờn do trợ lực phanh khụng hoạt động nờn chõn phanh cảm thấy nặng.
2.4. BỘ ĐIỀU HềA LỰC PHANH
Bộ điều hoà lực phanh lắp trờn xe ụtụ dựng để tự động điều chỉnh ỏp lực phanh ở cỏc bỏnh xe theo sự thay đổi tải trọng tỏc dụng lờn cầu sau. Nhờ vậy sẽ tăng được hiệu quả phanh và đảm bảo được sự chuyển động của ụtụ khi phanh.
Trong quỏ trỡnh phanh, tải trọng tỏc dụng lờn cỏc cầu xe cú sự thay đổi. Do lực quỏn tớnh khi phanh trọng lượng dồn về cầu trước, gia tốc chậm dần của xe càng lớn thỡ tải trọng tỏc dụng lờn cầu trước càng lớn và hệ số bỏm của bỏnh xe với mặt đường cũng lớn, thỡ lực phanh và mụmen phanh thay đổi cũng lớn. Để phanh cú hiệu quả cao cần thiết phải cú bộ phận phõn bố ỏp suất dầu vào cỏc xi lanh làm việc ở cỏc bỏnh xe sao cho phự hợp với trọng lượng bỏm của cỏc bỏnh xe trong qỳa trỡnh phanh.
Bộ điều chỉnh lực phanh cú nhiệm vụ tự điều chỉnh ỏp lực phanh ở cỏc bỏnh xe cho thớch hợp để nõng cao hiệu quả phanh. Nú phụ thuộc vào hai thụng số:
+ Cường độ phanh của ụtụ
+ Sự thay đổi tải trọng tỏc dụng lờn cầu sau làm thay đổi độ vừng của hệ thống treo sau.
Bộ điều hoà lực phanh sẽ tiếp nhận cỏc tớn hiệu trờn để điều khiển ỏp suất đến cỏc bỏnh xe ở cầu sau sao cho phự hợp với trọng lượng bỏm ở cỏc bỏnh xe, và như vậy thỡ hiệu quả phanh sẽ cao hơn nhiều so với khi khụng bố trớ bộ phận này.
Để cú hiệu quả phanh cao nhất thỡ lực phanh sinh ra ở cỏc bỏnh xe trước Pp1 và bỏnh xe sau Pp2 phải tuõn theo:
Pp1 b + jhg =
Pp2 a - jhg (1)
Nếu coi bỏn kớnh bỏnh xe trước rb1 và bỏnh xe sau rb2 bằng nhau trong quỏ trỡnh phanh. Ta cú thể viết quan hệ giữa mụmen phanh ở bỏnh xe sau Mp2 và bỏnh xe trước Mp1 như sau:
Mp2 P .rp2 b2 Pp2 = = Mp1 P .rp1 b1 Pp1 (2) Từ (1) và (2) ta cú: Mp2 a - jhg = Mp1 b + jhg (3) Trong đú:
Mp1 mụmen phanh cần sinh ra ở bỏnh xe trước Mp2 mụmen phanh cần sinh ra ở bỏnh xe sau
Như vậy muốn đảm bảo được hiệu quả phanh tốt nhất thỡ mụmen phanh sinh ra ở cỏc bỏnh xe trước Mp1 và mụmen phanh sinh ra ở bỏnh xe sau Mp2
phải tuõn theo:
Mp2 a - jhg =
Mp1 b + jhg (4)
Mụmen sinh ra ở cỏc bỏnh xe trước Mp1 và ở cỏc bỏnh xe sau Mp2 cú thể xỏc định từ điều kiện bỏm theo biểu thức sau:
Grφb
Mp1=φZ r =1 b L (b + jh )g Grφb
Mp2 =φZ r =2 b L (a - jh )g
(5)
Đối với xe đó chất tải nhất định, ta cú a, b, hg cố định cho cỏc giỏ trị ϕ khỏc nhau vào biểu thức (4) và (5) ta sẽ được cỏc giỏ trị Mp1 và Mp2. Từ đú cú thể vẽ được đồ thị Mp1 = f1(ϕ) và Mp2 = f2(ϕ).
Mp
ϕ Mp1
Mp2
Đồ thị chỉ quan hệ giữa mụmen phanh Mp1 va Mp2 với hệ số bỏm ϕ
1
2 Mp2
Mp1 0
Đường dặc tớnh phanh lý tưởng của ụtụ 1- đầy tải; 2- khụng tải
Mụmen phanh ở cỏc bỏnh xe tỷ lệ thuận với ỏp suất sinh ra trong dẫn động phanh
Mp2 = k2.P2dđ
Trong đú:
P1dđ, P2dđ là ỏp suất dẫn động phanh của cơ cấu phanh trươc và cơ cấu phanh sau
k1, k2 hệ số tỷ lệ tương ứng vúi phanh trước và phanh sau.
Như vậy để đảm bảo phanh lý tưởng thỡ ỏp suất dẫn động ra cơ cấu phanh trước P1dđ và ỏp suất dẫn động ra cơ cấu phanh sau P2dđ phải thoả món điều kiện k M P 1 p2 2dd = P1dd k M2 p1 1 2 0 P2 P1
Đường đặc tớnh lý tưởng của bộ điều hoà lực phanh. 1-Đầy tải; 2 khụng tải
Muốn bảo đảm đường đặc tớnh lý tưởng núi trờn thỡ bộ điều hoà lực phanh phải cú kết cấu rất phức tạp. Cỏc bộ điều hoà lực phanh trong thực tế chỉ bảo đảm được đường đặc tớnh gần đỳng với đặc tớnh lý tưởng.
P2 P1 B A 1 1` D C 0 2 2` P`đ/c Pđ/c Đường đặc tớnh cú dạng gấp khỳc OAB: đầy tải; OCD: khụng tải
Túm lại, bộ điều hoà lực phanh đảm bảo cho ỏp suất dẫn động ra phanh sau và phanh trước theo quan hệ gần sỏt với đường đặc tớnh lý tưởng, làm cho cơ cấu phanh khụng bị bú cứng, do đú tăng được hiệu quả phanh.
2. Cỏc phương ỏn thiết kế bộ điều hũa lực phanh
a, Phương ỏn 1: Điều hoà lực phanh bằng van hạn chế ỏp suất
4 3 2
1
A
p1
1-ụ hạn chế ; 2- piston ; 3- Phớt; 4-Bệ tỡ p1, p2 : ỏp suất dầu xilanh chớnh và ở bỏnh sau
Nguyờn lý hoạt động:
Trạng thỏi khụng điều chỉnh, nhờ lực F (tuỳ thuộc vào trọng lượng tỏc dụng, thụng qua hệ đàn hồi) piston luụn được đẩy mở ra. Lực đàn hồi này phụ thuộc vào khoảng cỏch giữa cầu xe và sàn xe (cú nghĩa là phụ thuộc vào trọng lượng tỏc dụng). Khi ỏp suất tăng đến một giỏ trị nhất định làm cho piston dịch chuyển sang trỏi (do diện tớch hai mặt của piston khỏc nhau) tỡ lờn phớt, đúng kớn đường dầu dẫn đến bỏnh sau. Do vậy p2 khụng tăng trong khi p1 vẫn tiếp tục tăng nờn bỏnh xe sau khụng bị bú cứng.
Khi ỏp suất ở xi lanh phanh chớnh (p1) càng tăng thỡ van càng đúng chặt, vỡ vậy họ đường đặc tớnh làm việc của van giảm ỏp là những đường nằm ngang song song với trục p1.
Đồ thị đặc tớnh điều chỉnh của van hạn chế ỏp suất Oab : Đường điều chỉnh khi xe đầy tải
Ocd : Đường điều chỉnh khi xe khụng tải
- Nõng cao được hiệu quả phanh so với khi khụng lắp bộ điều hoà lực phanh - Kết cấu đơn giản.
- Hiệu quả điều chỉnh khụng cao, chỉ thớch hợp cho xe cú đường đặc tớnh lớ tưởng cong nhiều. Hiệu quả của phanh sẽ kộm khi đi trờn đường cú độ lồi lừm và nhiều ổ gà.
- ỏp suất trong xi lanh làm việc của cỏc cơ cấu phanh ở cầu sau được hạn chế tuỳ theo tải trọng tỏc dụng lờn cầu sau, tải trọng này thể hiện qua lực đàn hồi của lũ xo tỏc dụng lờn cỏc van, do đú ứng với mỗi tải trọng khỏc nhau sẽ cho lực lũ xo khỏc nhau.
Do vậy ta khụng chọn loại này.
Khi lũ xo cảm biến tải tỡ vào một đầu của piston. Tuỳ theo mức độ chở tải mà lực tỏc dụng lờn piston nhiều hay ớt.
Khi chưa hoạt động, lũ xo đẩy piston 1 lờn trờn làm 1 khụng tiếp xỳc với phớt nờn đường dầu thụng từ xilanh chớnh ra xilanh bỏnh sau, lỳc này p2 = pr.
Khi ỏp suất dầu tăng cao, lực do ỏp suất dầu tỏc dụng lờn đầu trờn của piston sẽ cõn bằng với lực đẩy lờn ( lực đẩy của lũ xo cảm biến tải, của lũ xo , của ỏp suất dầu tỏc dụng lờn đầu dưới của piston) nờn piston tiếp xỳc với phớt ngăn khụng cho dầu ra bỏnh sau do đú p2 được hạn chế. Sau đú, nếu tiếp tục đạp phanh, ỏp suất dầu vào p1 tăng làm cõn bằng trờn bị phỏ vỡ khi đú piston mở ra và p2 lại tăng lờn cho đến khi đạt được sự cõn bằng mới.
Quỏ trỡnh van đúng mở được lặp đi lặp lại như vậy, ứng với cỏc ỏp suất dầu thay đổi.
*Khi đường dầu phanh trước bị hỏng:
- Khi đường dầu phanh trước hoạt động bỡnh thường pf = pr và piston 2 bị đẩy suống phớa dưới.
- Khi đường dầu phanh trước bị hỏng sự chờnh lệch ỏp suất đẩy lờn và xuống trờn piston 2 sẽ tăng tại phần A2 của nú.Vỡ piston 2 bị đẩy lờn trờn,đẩy piston 1 lờn trờn và mở cửa dầu nờn ỏp suất dầu đến cầu sau khụng bị giảm nữa.
đ G 0 G 0 d b a c P (KG/cm )2 2 P (KG/cm )1 2 đuờng đặc tính điều chỉnh đuờng đặc tính lý tuởng
Đường đặc tớnh bộ điều hoà piston – vi sai
c, Phương ỏn 3: Dựng bộ điều hoà ỏp suất dạng tia
Cấu tạo bộ điều hoà lực phanh.
ra các bánh xe sau Tù xi lanh chính tới ra các bánh xe truớc p 1 p p2 2 4 3 1 5 6
Sơ đồ bộ điều hoà ỏp suất bằng thuỷ lực
1 – Van cắt; 2,3 - Piston; 4 - Xi lanh; 5 - Đũn nối ; 6 - Con trượt
Nguyờn lớ làm việc:
Khi xe ở trạng thỏi tĩnh con trượt luụn ở trạng thỏi xỏc định. Khi tải trọng tăng lờn độ vừng f sẽ giảm đi con trượt sẽ dịch chuyển sang phải, Lx tăng lờn và khi giảm tải trọng thỡ ngược lại. ở phần trờn của piston 3 cú lắp van cắt 1, van này sẽ đúng kớn đường dầu đến cỏc xi lanh làm việc ở cỏc bỏnh xe sau. Khi khụng phanh van 1 luụn ở trạng thỏi mở.
Khi người lỏi đạp phanh tại xi lanh chớnh sẽ cú ỏp suất p, ỏp suất này sẽ tỏc động lờn hai piston 2, 3. Hai piston này cú đường kớnh phải chọn thớch hợp, ứng với một tải trọng nhất định piston 3 phải xuống trước để đúng van 1 lại, làm giới hạn sự tăng ỏp suất vào cỏc xi lanh ở cỏc bỏnh xe sau. Sự phối hợp của hai lũ xo Lx1, Lx2 và hai piston 2, 3 phải đỳng ở một thời điểm nhất định với tải trọng nhất định.
Khi đạp vào bàn đạp phanh ỏp suất trong xi lanh chớnh tăng lờn đến một giỏ trị nhất định, ỏp suất chất lỏng chỉ tỏc động lờn piston 2 (vỡ van 1 đó đúng). ỏp lực này thụng qua piston, đũn trung gian, thắng lực lũ xo Lx2 tỏc dụng lờn piston 3 di chuyển lờn trờn làm cho van 1 mở ra. Do đú ỏp suất chất lỏng ở bỏnh xe sau tăng lờn nhưng tăng chậm hơn so với ở xi lanh chớnh. Sự tăng chậm hơn này làm cho cỏc bỏnh xe sau khụng bị trượt lờ khi cỏc bỏnh xe trươc đó dừng lại. đuờng đặc tính điều chỉnh đuờng đặc tính thực tế đuờng đặc tính lý tuởng G0 đ G 0 P (KG/cm )1 2 2 2 P (KG/cm )
Ưu- nhược điểm:
- Bộ điều hoà lực phanh theo gia tốc tuy cú kết cấu phức tạp nhưng cho đường đặc tớnh điều chỉnh sỏt với đường đặc tớnh lớ tưởng nờn hiệu quả phanh đạt được khỏ cao.
- Việc chọn cỏc thụng số kết cấu phức tạp và khú bố trớ trờn xe con
- Bộ điều hoà điều chỉnh loại thủy lực thỡ cứ ứng với mỗi chế độ tải trọng sẽ tạo ra một đồ thị tia ỏp suất cú quan hệ với trục p1 một gúc β do vậy phạm vi điều chỉnh của loại này rộng hơn.
Sơ đồ nguyờn lý hoạt động của hệ thống ABS trong dẫn động thuỷ lực trờn ụtụ được thể hiện trờn hỡnh 2.3
Hỡnh 2.3: Sơ đồ nguyờn lý ABS
1- Van điều ỏp; 2-Xi lanh chớnh; 3-Xi lanh cụng tỏc tại; 4- ECU; 5- Cảm biến vận tốc bỏnh xe; 6- Bỏnh xe bỏnh xe.
Hệ thống hoạt động như sau: Khi lỏi xe tỏc động lờn bàn đạp, chất lỏng cụng tỏc được dồn từ xi lanh chớnh qua van điều ỏp 1 tới xi lanh cụng tỏc tại bỏnh xe thực hiện quỏ trỡnh phanh. Cảm biến 5 cú nhiệm vụ đo vận tốc gúc của bỏnh xe và gửi tớn hiệu này tới bộ xử lý trung tõm (ECU) 4. Khi vận tốc gúc gần bằng 0, nghĩa là bỏnh xe sắp bị trượt lết, ECU sẽ phỏt lệnh cho van