3. Sự phỏt triển của ABS: Hệ thống chống trượt quay ASR (Acceleration Slip
3.2. Nguyờn lý làm việc:
Để điều chỉnh lực kéo cờ thể sử dụng hai biện pháp khác nhau và chia thành 3 nhờm nh− sau :
- Can thiệp vào hệ thỉng phanh (hình 3.3)
- Can thiệp vào hệ thỉng đánh lửa (hoƯc hệ thỉng phun nhiên liệu) và đĩ mị b−ớm ga (hình 3.4 và 3.5).
- Kết hợp cả 2 biện pháp trên (hình 3.6).
Khi tác dụng lên bàn đạp ga, ng−ới lái làm tăng mô men đĩng cơ. Nếu mô men này cờ thể truyền toàn bĩ cho mƯt đ−ớng thì xe tăng tỉc bình th−ớng. Ng−ợc lại, nếu mô men này quá lớn và v−ợt quá mô men bám thì bánh xe sẽ bị tr−ợt quay làm giảm tính ưn định và điều khiển của ôtô. Khi đờ ASR sẽ điều chỉnh trong mĩt vài phèn của giây đĩ tr−ợt của bánh xe để nhỊn đ−ợc giá trị hệ sỉ bám max. Nờ cờ thể tác dụng đến
Chuyên đề ôtô -BĐC lực phanh và ABS Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt 115
Hình 3.1. Hệ thỉng ABS/ASR trên xe SAAB 9000 Turbo.
1- Lực kéo; 2- Lực phanh; 3- Lực ngang; 4- Mô men quán tính bánh xe; 5- Mô men quay quanh trục thẳng đứng.
Tín hiệu từ các cảm biến tỉc đĩ bánh xe
Xung điều khiển điện tử để điểu khiển khỉi thụ lực
Điều chỉnh tự đĩng áp suÍt phanh trong tr−ớng hợp ABS/ASR* làm việc Trao đưi dữ liệu giữa ABS/ASR và khỉi điện tử điều khiển đĩng cơ Bĩ tăng tỉc điện tử điềuu khiển mô men đĩng cơ
* Trong tr−ớng hợp ABS : cả 4 bánh xe đ−ợc điều chỉnh Trong tr−ớng hợp ASR : chỉ các bánh xe tr−ớc (chủ đĩng).
Hình 3.2. Hệ thỉng ABS/ASR tích hợp.
1- Khỉi thụ lực với chức năng ABS tích hợp; 2- Khỉi súp páp của ASR; 3- Khỉi điều khiển điện tử ABS/ASR; 4- Các cảm biến ABS (cèu tr−ớc - ABS/ASR); 5- Bĩ điều chỉnh điện tử b−ớm ga; 6- Bĩ kích hoạt bàn đạp; 7- Cèn điều chỉnh b−ớm ga; 8- Đèn báo sự cỉ ABS; 9- Đèn báo sự cỉ ASR; 10- Đèn báo sự làm việc của ASR; 11- Bĩ gia
Chuyên đề ôtô -BĐC lực phanh và ABS Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt 116
vị trí b−ớm ga, đến gờc đánh lửa sớm, đến thới gian phun. Nờ cũng cờ thể làm mÍt các xung đánh lửa và hiệu chỉnh vị trí cèn điều khiển bơm cao áp. Nờ còn cờ thể tạo áp suÍt trong dĨn đĩng phanh bánh xe để phanh bánh xe lại mà không cèn cờ sự tác đĩng của ng−ới lái lên bàn đạp phanh, trong tr−ớng hợp này ABS cèn đ−ợc bư sung thêm mĩt khỉi thụ lực khác dùng cho ASR.
Hình 3.3. ASR với sự can thiệp vào hệ thỉng phanh.
1- Khỉi điều khiển điện tử ABS+ASR; 2- Khỉi thụ lực ABS; Khỉi thụ lực ASR; 4- Cơ cÍu phanh.
Hình 3.4. ASR với sự can thiệp vào hệ thỉng đánh lửa (phun). 1- Khỉi điều khiển điện tử ABS/ASR; 2- Khỉi điều khiển đánh lửa
Sơ đơ thụ lực của hệ thỉng ABS/ASR kết hợp nh− trên hình 3.7.
Chuyên đề ôtô -BĐC lực phanh và ABS Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt 117
+ Quá trình phanh bình th−ớng : chÍt lõng cờ áp từ xi lanh chính đi đến các dòng phanh sau qua van đảo chiều (11) và các van điện từ (7) và (8) ị trạng thái không đ−ợc cung cÍp.
+ Quá trình phanh ABS : 4 van điện từ làm việc theo sự điều khiển t−ơng ứng với 3 giai đoạn : tăng --> giữ --> và giảm áp suÍt trong xi lanh phanh bánh xe.
+ Giai đoạn ASR làm việc : Bĩ tích năng thụ lực (15) đ−ợc cung cÍp bịi bơm cao áp (14) đ−a chÍt lõng cờ áp đi đến dòng phanh sau qua van đảo chiều (11) lúc này đ−ợc cung cÍp điện. Theo tín hiệu lệnh từ khỉi điều khiển điện tử, các van (7) và (8) cờ thể cờ 3 trạng thái quen thuĩc : mị thông đ−ớng cao áp, cắt hoƯc nỉi đ−ớng thông về bình chứa.
Hình 3.7.Sơ đơ thụ lực hệ thỉng ABS/ASR với sự can thiệp vào hệ thỉng phanh. 1- Cảm biến; 2- Bĩ tích năng; 3- Bơm; 4- Giảm chÍn; 5, 6- Van điện từ tr−ớc phải và trái; 7, 8- Van điện từ sau trái và phải; 9- Van điều chỉnh theo tải; 10- Bĩ hạn chế áp suÍt; 11- Van đảo chiều
ABS/ASR; 12- Công tắc áp suÍt; 13- Xi lanh chính; 14- Bơm ASR; 15- Bĩ tích năng và van mĩt chiều.
Hình 3.5. ASR với sự can thiệp vào HT đánh lửa (phun) và vị trí b−ớm ga.
ỉi 3- Khỉi điều khiển điện tử ABS/ASR; 4- Bĩ điều khiển công suÍt đĩng cơ (can thiệp vào b−ớm ga); 5- Bĩ điều khiển phun; 6- B−ớm ga.
Hình 3.6. ASR với sự can thiệp vào HT phanh và vị trí b−ớm ga.
1- Cảm biến tỉc đĩ; 2- Khỉi thụ lực ABS; 3- Khỉi thụ lực ASR; 4- Khỉi điều khiển điện tử ABS/ASR; 5- Bĩ điều khiển vị trí b−ớm ga; 6- B−ớm ga. 1- Cảm biến tỉc đĩ; 2- Kh thụ lực ABS/ASR;
Chuyên đề ôtô -BĐC lực phanh và ABS Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt 118
Bơm đỈy hơi dèu của ABS (3) làm việc liên tục để cho phép giảm nhanh áp suÍt trong các phanh. Trong mạch còn cờ 3 van hạn chế áp suÍt và mĩt bĩ điều chỉnh áp suÍt theo tải trụng.
Khi bĩ điều chỉnh phanh không thể cải thiện đ−ợc tình hình thì bĩ phỊn điều chỉnh đĩng cơ sẽ tham gia làm việc.
+ Nguyên lý làm việc bĩ phỊn điều chỉnh đĩng cơ (hình 3.8) :
- Tuỳ thuĩc vào loại đĩng cơ, bĩ điều khiển điện tử sẽ can thiệp vào đĩ mị b−ớm ga, hệ thỉng đánh lửa và (hoƯc) hệ thỉng phun ngay trong khi ng−ới lái giữ chân trên bàn đạp ga. Thới điểm đánh lửa tr−ớc hết đ−ợc làm muĩn đi. Nếu nguy cơ tr−ợt quay vĨn còn, các xung đánh lửa và sự phun nhiên liệu cũng đ−ợc khử bõ.
- TÍt cả hệ thỉng sẽ trị lại bình th−ớng khi bánh xe cờ tỉc đĩ quay phù hợp với mƯt đ−ớng và tính điều khiển cèn thiết.
Trong tr−ớng hợp sử dụng hệ thỉng điều chỉnh mô men đĩng cơ, khỉi điều khiển điện tử của ABS đ−ợc tích hợp chung với khỉi điều khiển đánh lửa và điều khiển phun. Mạch kiểm tra theo dđi (an toàn) cũng liên tục giám sát các chức năng mới.
Trên hình 3.9 là ảnh chụp khỉi điều khiển điện tử của hệ thỉng ABS/ASR.
Chú ý :
- Khi ASR kích hoạt các phanh hoạt đĩng để điều chỉnh lực kéo, thì các phanh cờ thể bị quá nờng do làm việc liên tục. Vì thế, đơng thới với việc kích hoạt các phanh làm việc hệ thỉng còn truyền tín hiệu để điều khiển giảm ga, cắt sự phun nhiên liệu, làm muĩn thới điểm đánh lửa, ... để giảm công suÍt đĩng cơ bịi vỊy giảm đ−ợc lực kéo.
- ASR chỉ cung cÍp cho các phanh bánh xe mĩt áp suÍt cèn thiết đủ để giảm sự tr−ợt quay của bánh xe. Giá trị áp suÍt này phụ thuĩc điều kiện đ−ớng xá và giá trị công suÍt truyền cho bánh xe chủ đĩng.
- Nếu hệ thỉng phanh bị quá nờng, thì mĩt ch−ơng trình cài đƯt bên trong bĩ điều khiển sẽ cho hệ thỉng điều chỉnh lực kéo bằng phanh ngừng làm việc. Ng−ới lái khi đờ nên chớ cho các phanh nguĩi đi hoƯc sử dụng ga nhõ khi lái xe.
Hình 3.8. Nguyên lý làm việc bĩ phỊn điều chỉnh đĩng cơ.
1- khỉi điều khiển ABS/ASR; 2- Điều khiển phun; 3- Điều khiển b−ớm ga; 4- Đĩng cơ; 5- Truyền lực chính; 6- Khỉi thụ lực ASR; 7- Khỉi thụ lực ABS; 8-
Trợ lực phanh; 9- Phanh bánh xe; 10, 11- Bánh xe; 12-Cảm biến.
Hình 3.9. Bĩ điều khiển điện tử hệ thỉng ABS+ASR.
Chuyên đề ôtô -BĐC lực phanh và ABS Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt 120
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE KHI PHANH (ABS)
1908 :J.E. FRANCIS là ng−ới đèu tiên nghiên cứu bĩ điều chỉnh cơ khí chỉng tr−ợt bánh xe khi khịi đĩng và chỉng hãm cứng bánh xe khi phanh cho ph−ơng tiện làm việc trên đ−ớng ray.
1928 :Karl WESSEL ng−ới Đức, đ−ợc cÍp chứng nhỊn (sỉ 492199) sáng chế ra "Bĩ điều chỉnh lực phanh cho ô tô". Nguyên lý làm việc của bĩ điều chỉnh dựa trên sự sai khác giữa tỉc đĩ của bánh xe và tỉc đĩ của ô tô khi giảm tỉc. Mĩt khỉi l−ợng liên kết với mĩt trục ren sẽ dịch chuyển mĩt van tr−ợt để điều chỉnh áp suÍt trong dĨn đĩng phanh.
1931 : Werner HOHL (ng−ới Đức) đã đề xuÍt "Thiết bị an toàn cho hệ thỉng phanh thụ lực của các ph−ơng tiện cờ đĩng cơ" (chứng nhỊn sỉ 562255). Trong thới gian giảm tỉc, mĩt khỉi l−ợng ly tâm liên kết với bánh xe sẽ điều khiển mĩt van dừng thông qua mĩt cèn đỈy trung gian.
1934 :Richard TRAPPE (Đức) đ−ợc cÍp chứng nhỊn sỉ 669586 do sáng chế ra "Hệ thỉng chỉng tr−ợt cho phanh khí nén và thụ lực". Hệ thỉng này sử dụng đỉi áp cung cÍp từ xi lanh chính.
1936 :Robert BOSCH phát minh ra "Thiết bị chỉng hãm cứng phanh" và đ−ợc cÍp chứng nhỊn sỉ 671925. Sự giảm tỉc đĩ của bánh xe sẽ làm đờng mĩt van điện từ để thay đưi tiết diện cửa l−u thông của chÍt lõng cao áp. Cũng trong thới gian đờ, ị Pháp, PIGANEAU đã thiết kế mĩt hệ thỉng chỉng hãm cứng bánh xe của máy bay, điều khiển bằng cơ khí các guỉc phanh, d−ới tác dụng của lực ly tâm.
1937 :Otto BALK (cũng ng−ới Đức) đã đề xuÍt "Thiết bị phanh cho các ph−ơng tiện trang bị phanh thụ lực" (chứng nhỊn sỉ 681419). Mĩt khỉi l−ợng ly tâm hình vòng khuyên lắp trên trỉng phanh, sẽ dịch chuyển dục trục trong khi xe tăng tỉc hoƯc giảm tỉc, làm mị hoƯc đờng bĩ phỊn điều chỉnh áp suÍt thông qua mĩt thanh đòn.
1939 : Ernst MULLER thiết kế (cho nhà máy chế tạo phanh Knorr) mĩt thiết bị chỉng tr−ợt đèu tiên trang bị cho các ph−ơng tiện làm việc trên ray.
Cũng vào năm đờ, T.J. CARMICHAEL của hãng General Motors USA, đã đăng ký sáng chế sỉ 2225978 (sáng chế sỉ 759521 đ−ợc đăng ký ị Đức với tiêu đề "Thiết bị chỉng hãm cứng bánh xe dùng cho các ph−ơng tiện trang bị phanh thụ lực"). Thiết bị này sử dụng các khỉi l−ợng quán tính đƯt trên bánh xe để làm hoạt đĩng các van điều khiển.
1940 :Fritz OSTWALD giới thiệu với Đại hục kỹ thuỊt Munich mĩt hệ thỉng chỉng hãm cứng bánh xe sử dụng (giỉng hệ thỉng của WESSEL hơn m−ới năm tr−ớc) sự sai khác giữa tỉc đĩ của bánh xe và tỉc đĩ của ô tô khi giảm tỉc làm thông sỉ điều chỉnh. Hệ thỉng chỉ làm việc (điều chỉnh) khi gia tỉc chỊm dèn đạt mĩt gía trị xác định và không nhạy cảm với sự không bằng phẳng của mƯt đ−ớng. OSTWALD đề xuÍt không chỉ các cảm biến tỉc đĩ riêng cho mỡi bánh xe, phụ thuĩc vào mức đĩ và thới gian phanh, mà còn cả các van điện từ để giảm áp suÍt phanh. Sau khi thử nghiệm thực tế, OSTWALD đã đề nghị đ−ợc cÍp chứng nhỊn sáng chế, nh−ng việc này không thành công do bỉi cảnh chính trị ị Châu âu lúc bÍy giớ.
Chuyên đề ôtô -BĐC lực phanh và ABS Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt 121
Sau khi phát xít Đức đèu hàng năm 1945, tÍt cả các đơn xin cÍp chứng nhỊn phát minh sáng chế đều phải tuân thủ sắc lệnh của FIAT (Field Information Agency Technical : Hãng thông tin kỹ thuỊt), nhằm tạo điều kiện cho th−ơng mại Mỹ khai thác miễn phí các phát minh sáng chế của Đức. Nhớ đờ, và cũng nhớ sử dụng các thành tựu mới của công nghệ thông tin, các nhà kỹ thuỊt đã nắm bắt đ−ợc những tiến bĩ công nghệ quan trụng trong lĩnh vực phanh. Trong những năm sau chiến tranh, các bĩ điều chỉnh đ−ợc sử dụng chủ yếu là trên máy bay và trên các ph−ơng tiện chuyển đĩng trên đ−ớng ray, bịi vì những vÍn đề cèn giải quyết trong tr−ớng hợp này ít hơn nhiều. Thực vỊy, trong cả hai tr−ớng hợp, đĩ không bằng phẳng lớn của mƯt đ−ớng gây ra sự tăng tỉc và giảm tỉc các bánh xe không tơn tại trên các đ−ớng băng của máy bay. Hơn nữa, do không cờ chuyển đĩng quay vòng nên quá trình phanh trên đ−ớng cong không cèn tính đến. Nh−ng nếu không cờ các bĩ điều chỉnh thì khi phanh gÍp đoàn tàu cờ thể làm các bánh xe bị mài phẳng, gây ra rung đĩng và những tiếng ơn rÍt khờ chịu. Đỉi với máy bay, khi hạ cánh mà không cờ các bĩ điều chỉnh cờ thể gây ra (trong tr−ớng hợp các bánh xe bị hãm cứng) sự đỉt nờng quá mức bánh xe và mƯt đ−ớng, làm rách vỡ, h− hõng các lỉp bánh và cờ thể dĨn đến hoả hoạn cũng nh− ảnh h−ịng đến tính điều khiển của máy bay. Chính vì những lý do đờ nên các bĩ điều chỉnh lực phanh đã đ−ợc trang bị cho các đoàn tàu và trên máy bay sớm hơn nhiều so với cho ô tô.
1948 :Boeing B47 là các máy bay đèu tiên đ−ợc trang bị hàng loạt ABS.
1950 :Goodyear và Bendix nghiên cứu các hệ thỉng chỉng tr−ợt cho máy bay.
1952 : Dunlop Rubber Co. Ltd. Aviation division (ị Coventry, n−ớc Anh) đã trang bị cho các máy bay của mình hệ thỉng chỉng tr−ợt Maxaret.
1954 : Lắp đƯt hàng loạt cho các đoàn tàu cao tỉc hệ thỉng chỉng tr−ợt của Knorr.
1958 : Dunlop thử nghiệm hệ thỉng chỉng tr−ợt Maxaret cho xe du lịch và xe khách. Mỡi mĩt bánh xe đ−ợc trang bị mĩt cảm biến tỉc đĩ cờ dạng hĩp mà trong đờ lắp mĩt khỉi l−ợng ly tâm tác dụng lên mĩt van thụ lực nhõ. Khi sự chên lệch tỉc đĩ tăng lên, van nhõ này sẽ làm tăng hoƯc giảm áp suÍt phanh. Nguơn năng l−ợng đ−ợc đảm bảo nhớ mĩt bơm và ắc quy thụ lực.
Trong thới gian này, Daimler Benz cũng bắt đèu nghiên cứu ABS.
1959 : Hệ thỉng chỉng tr−ợt Maxaret đ−ợc lắp thử nghiệm trên Jaguar Mark VII.
1960 : Ferguson Research (ị Anh) thiết kế ôtô đua đèu tiên P99, với bỉn bánh chủ đĩng và hệ thỉng chỉng tr−ợt Maxaret. Thử nghiệm hệ thỉng này đ−ợc tiến hành trong nhiêu năm sau đờ.
1963 : Loockheed (USA) nghiên cứu hệ thỉng chỉng hãm cứng cơ khí - khí nén chỉ cho các bánh xe sau.
- Hiệp hĩi Ferodo (Pháp) giới thiệu mĩt hệ thỉng chỉng hãm cứng bánh xe bằng cơ khí do kỹ s− LEPELLETIER thực hiện. Sáng chế này cờ khả năng áp dụng cho phanh kiểu tang trỉng và cũng thích hợp cho cả xe hai hoƯc bỉn bánh chủ đĩng. Tiếc rằng lúc bÍy giớ phanh đĩa đang là "mode" nên hệ thỉng này đã rơi vào quên lãng.
1965 : Mĩt hĩi nhõ cờ tên là Jensen đã đề xuÍt mĩt loại xe modele C.V8F.F. (kiểu Ferguson), trang bị công nghệ cao của Châu âu : mĩt đĩng cơ của Mỹ kiểu V8, bỉn bánh chủ đĩng và bỉn phanh đĩa với hệ thỉng chỉng tr−ợt Maxaret. Chỉ cèn mĩt cảm biến gia tỉc lắp trên hĩp sỉ là đủ. Nờ không chỉ cờ vai trò điều khiển áp suÍt phanh mà còn cờ tác dụng
Chuyên đề ôtô -BĐC lực phanh và ABS Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt 122
chỉng tr−ợt. Cũng trong năm này hĩi Tevs của Đức đã nghiên cứu hệ thỉng chỉng hãm cứng với mĩt khỉi diều khiển điện tử.
1966 : Hĩi Teldix, đ−ợc sáng lỊp bịi hãng Telefunken của Đức và công ty Bendix của Mỹ đã nghiên cứu mĩt thế hệ mới của hệ thỉng chỉng hãm cứng bánh xe mà sự điều khiển đ−ợc thực hiện bằng điện tử. Kết quả của nghiên cứu này là hệ thỉng gụi là A.B.G. đ−ợc