NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS 2018

Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE

Hà Nội, Ngày tháng năm 2022

Giáo viên hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên)

Hà Nội, Ngày tháng năm 2022

Giáo viên phản biện

(Ký, ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2

1.1 Mục đích, ý nghĩa đề tài 2

1.2 Sơ lược hệ thống phanh 3

1.2.1 Công dụng,yêu cầu hệ thống phanh 3

1.3 Tổng quan về hệ thống phanh xe vios 5

1.3.1 Thông số kĩ thuật xe Vios : 5

1.3.2 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS 6

1.4 Cấu tạo phanh ABS 7

1.5 Chức năng nhiệm vụ phanh ABS 7

1.6 .Phân loại ABS 12

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG PHANH XE TOYOTA VIOS 2018 14

2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc 14

2.2 Nguyên lý làm việc trên xe Toyota vios 2018 19

2.2.1 Khi không phanh 19

2.2.2 Khi phanh ABS chưa làm việc 19

2.2.3 Khi phanh ABS làm việc 20

2.3 Kết cấu bộ phận chính trên xe Toyota vios 2018 23

2.3.1 Cơ cấu phanh 23

2.3.2 Xy lanh chính 27

2.3.3 Các cảm biến 30

2.3.4 Khối điều khiển điện tử( ECU) 33

2.3.5 Khối thủy lực-điện tử (ELECTRIC – HYDRAULIC UNIT) 35

2.3.7 Trợ lực phanh 37

CHƯƠNG 3: CÁC SAI HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HỆ THỐNG PHANH CHÍNH XE TOYOTA VIOS 40

3.1 Những công việc bảo dưỡng cần thiết: 40

3.2 Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, bộ phận chính: 40

3.3 Kiểm tra hệ thống ABS 42

3.4 Kiểm tra hệ thống chẩn đoán 43

3.5 Kiểm tra bộ phận chấp hành 52

3.6 Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe 54

3.7 Quy trình thay dầu trợ lực phanh 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

Hình 1-1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS 7

Hình 1-2 Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong 8

Hình 1-3 Sơ đồ biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường 10

Hình 1-4 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS 12

Hình 2-1 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe 14

Hình 2-2 Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh 15

Hình 2-3 Sự thay đổi các thông số khi phanh có ABS 15

Hình 2-4 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động (a) và gia tốc chậm dần của bánh xe (b) khi phanh có ABS 17

Hình 2-5 Quá trình phanh điển hình trên mặt đường trơn không có ABS 18

Hình 2-6 Quá trình phanh điển hình của ôtô có trang bị ABS 19

Hình 2-7 Khi phanh bình thường 20

Hình 2-8 Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất 21

Hình 2-9 Giai đoạn giảm áp 22

Hình 2-10 Giai đoạn tăng áp 22

Hình 2-11 Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió 23

Hình 2-12 Cơ cấu phanh trước 24

Hình 2-13 Biến dạng đàn hồi của vòng làm kín 25

Hình 2-14 xy lanh phanh chính 28

Hình 2-15 Sơ đồ xilanh phanh chính khi không đạp phanh 28

Hình 2-16 Sơ đồ xilanh phanh chính khi đạp phanh 29

Hình 2-17 Sơ đồ xilanh phanh chính khi nhả phanh 30

Hình 2-18 Cảm biến tốc độ bánh xe trước 31

Hình 2-19 Cảm biến tốc độ bánh xe sau 32

Hình 2-20 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe 33

Hình 2-21 Bầu trợ lực 37

Hình 3-1 Đèn báo ABS 45

Hình 3-2 Giắc kiểm tra 46

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do đó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, … trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật

đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt: Chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của

giáo viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS 2018”

Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Em rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất

cả các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Hà nội, ngày 30 tháng 5 năm 2022

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Khiêm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1.1 Mục đích, ý nghĩa đề tài

Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và vận chuyển hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển.Ở nước ta, số người sử dụng ô tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao dẫn đến tai nạn giao thông ngày càng nhiều Do đó để đảm bảo tính an toàn vấn đề tai nạn giao thông là một trong những hướng giải quyết cần thiết nhất,luôn được quan tâm của các nhà thiết kế và chế tạo ôtô mà hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng

Phanh sử dụng ABS là một trong hai công nghệ bổ sung cho hệ thống phanh hữu dụng nhất của ngành công nghiệp ôtô thời gian gần đây Vai trò chủ yếu của ABS là giúp tài xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanh gấp

Ðối với sinh viên ngành công nghệ ô tô thì việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn Ðó là lý do em

chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống phanh trên xe TOYOTA VIOS 2018” Ðể

giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả chuyển động của ô tô

Hệ thống phanh xe TOYOTA VIOS là hệ thống phanh dẫn động thủy

lực sử dụng ABS, hiện nay đang sử dụng rộng rải cho các đời xe hiện nay

1.2 Sơ lược hệ thống phanh

1.2.1 Công dụng,yêu cầu hệ thống phanh

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Làm việc bền vững, tin cậy

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và

an toàn

cho hành khách và hàng hóa

- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh

- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ

Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh:

- Phanh làm việc: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn được gọi là phanh chân

- Phanh dự trữ: dùng phanh ô tô, máy kéo khi phanh chính hỏng

- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ Dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên còn được gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần: trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như: xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách, trọng lượng lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để:

+ Phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc

+ Để giảm dần tốc độ ô tô máy kéo trước khi dừng hẳn

c) Phân loại hệ thống phanh

- Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: phanh bánh xe

và phanh truyền lực

- Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: phanh guốc, phanh đĩa và phanh dải

- Theo loại dẫn động, phân chia ra: phanh cơ khí, phanh thủy lực,

phanh khí nén, phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau)

1.3 Tổng quan về hệ thống phanh xe vios

1.3.1 Thông số kĩ thuật xe Vios :

Bảng 1-1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe TOYOTA VIOS 2018

loa

22 Dung tích khoang chứa hành lý Lít 575

Trượt và ngả Chỉnh độ cao mặt ghế (Ghế người

1.3.2 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS

1,6- Đĩa phanh; 2-Xi lanh chính ; 3-Bầu trợ lực chân không ; 4-Bàn đạp phanh ; 5 –Công tắt khởi động;7,13- Các cảm biến;8-Dòng dẫn động phanh trước;9-Đèn báo phanh;10-Đèn báo ABS;11-Bộ thuỷ lực và máy tính;12-Dòng dẫn động phanh trước

1.4 Cấu tạo phanh ABS

- Phanh chân : là hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực có trợ lực chân không Cơ cấu phanh ở cả bánh trước và sau là cơ cấu phanh đĩa

- Phanh tay : dẫn động cơ khí tác dụng lên bánh sau

- Hệ thống chống bó cứng phanh bằng điện tử ABS

- Các chi tiết trong hệ thống :bàn đạp (phanh chân ) , cần phanh ( phanh tay) , bộ trợ lực chân không ,xi lanh phanh chính ,van phân phối dầu phanh , bơm dầu , đường ống dẫn dầu ,cơ cấu phanh đĩa , ECU điều khiển ABS ,các cảm biến tốc độ bánh xe , roto cảm biến , dây cáp ( dẫn động phanh tay ) …

- Dầu phanh DOT 3 hoặc DOT 4

1.5 Chức năng nhiệm vụ phanh ABS

ABS thực ra là công nghệ điện tử thay thế cho phương pháp phanh hiệu quả nhất (đặc biệt trên mặt đường trơn trượt) là đạp - nhả pê-đan liên tục, cảm nhận dấu hiệu rê bánh để xử lý Do việc thực hiện kỹ thuật này không đơn giản mà các chuyên gia ôtô ở hãng Bosch, Đức, đã nghiên cứu, chế tạo cơ cấu

Đường dầu phanh

Đường dây

Hình 1-1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS

ABS bao gồm các cảm biến lắp trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động);

bộ xử lý điện tử CPU và thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đổi áp suất trong piston phanh)

Trong trường hợp phanh gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh

có tốc độ quay chậm hơn mức quy định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe không bị hãm cứng (hay còn gọi là "bó")

Tương tự, nếu một trong các bánh quay quá nhanh, máy tính cũng tự động tác động lực trở lại, đảm bảo quá trình hãm Để thực hiện được điều này,

hệ thống sẽ thực hiện động tác ép - nhả má phanh trên phanh đĩa khoảng 15 lần mỗi giây, thay vì tác động một lần cực mạnh khiến bánh có thể bị "chết" như trên các xe không có ABS

KHÔNG CÓ ABS

CÓ ABS

Hình 1-2 Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong

Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn động phanh các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:

- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám và tránh quay xe khi phanh)

- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước (để đảm bảo điều kiện ổn định)

Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và

Vì vậy mục tiêu của hệ thống phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị λ0, khi

đó hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt giá trị cực đại do giá trị φmax) đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất (φy đạt giá trị cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút ngắn quảng đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng điều khiển lái của xe trong khi phanh

Tính ổn định chuyển động và tính ổn định hướng: Duy trì khả năng bám ngang trong vùng có giá trị đủ lớn nhờ vậy làm tăng tính ổn định chuyển động và ổn định quay vòng khi phanh “xét theo quan điểm về độ trượt” Tuy nhiên do sự khác biệt thường xuyên của tải trọng và hệ số bám trên các bánh

xe và các bánh xe được điều khiển một cách độc lập với cùng một ngưỡng gia tốc nên lực phanh trên các bánh xe sẽ khác nhau Sự khác biệt lực phanh trên các bánh xe trái phải sẽ tạo ra mô men quay vòng cưỡng bức quanh trục thẳng đứng (trục thẳng đứng đi qua trọng tâm xe nếu tổng lực phanh của các bánh

xe bên trái khác tổng lực phanh của các bánh xe bên phải) Mô men quay vòng cưỡng bức sẽ làm lệch hướng chuyển động của xe khi phanh, làm giảm

ổn định chuyển động Đối với xe du lịch mô men quán tính của khối lượng nhỏ, vận tốc đâm xe lớn có thể gây nguy hiểm khi phanh Ngoài ra trạng thái

trượt của các bánh xe ở các cầu khác nhau cũng làm thay đổi đặc tính quay vòng của xe khi phanh, nếu độ trượt của bánh xe cầu trước lớn hơn cầu sau dẫn đến góc lệch hướng trước lớn hơn góc lệch hướng sau thì xe có xu hướng quay vòng thiếu, nếu độ trượt của bánh xe sau lớn hơn bánh xe trước thì xe có

xu hướng quay vòng thừa

Hình 1-3 Sơ đồ biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường

Mối quan hệ giữa lực phanh và tỉ số trượt được biểu diễn bởi đồ thị Bằng đồ thị ta có thể dễ dàng hiểu được mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số trượt Lực phanh không nhất thiết cân đối với tỷ số trượt Vì vậy để đảm bảo lực phanh lớn nhất thì tỷ số trượt nằm trong vùng dung sai trượt ABS

Từ những kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng đối với ABS thì hiệu quả phanh và ổn định phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa

chọn sơ đồ phân phối các mạch điều khiển và mức độ độc lập hay phụ thuộc của việc điều khiển lực phanh tại các bánh xe Sự thỏa mãn đồng thời hai chỉ tiêu hiệu quả phanh và ổn định khi phanh là khá phức tạp và là vấn đề đã và đang nghiên cứu của các nhà chuyên môn

Các hệ thống hãm cứng bánh xe khi phanh có thể sử dụng nguyên lý điều chỉnh sau đây:

- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh

- Theo giá trị độ trượt cho trước

- Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó

Ở các loại đường nhựa khô, hệ số bám dọc vẫn tương đối cao Tuy nhiên hệ số bám ngang φy nhỏ, do đó không đảm bảo được lực bám ngang, làm cho xe mất tính ổn định hướng khi phanh Vì vậy trang bị ABS trên xe sẽ vẫn rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất Qua thực nghiệm người

ta thấy rằng khi có trang bị hệ thống ABS:

● Đường nhựa khô: hiệu quả phanh đạt khoảng 115% (tăng 15% so với không có ABS)

● Đường đóng băng: hiệu quả phanh đạt khoảng 150% (tăng 50% so với không có ABS)

Tóm lại khi có trang bị hệ thống ABS:

- Lợi về hiệu quả phanh (lực phanh lớn hơn do hệ số bám luôn ở phạm vi giá trị φmax)

- Lợi về tính ổn định ngang do φy còn đủ lớn giúp cho xe ổn định ngang

1.6 .Phân loại ABS

Mặc dù có chung một nguyên lý làm việc, nhưng các ABS có thể được thiết kế theo nhiều sơ đồ kết cấu và biện pháp điều chỉnh áp suất khác nhau

Hệ thống ABS được phân loại theo các phương pháp sau:

-Theo phương pháp điều khiển, ABS có thể chia thành hai nhóm lớn: điều khiển bằng cơ khí và điều khiển điện tử

Hình 1-4 là sơ đồ phân loại hệ thống ABS đã được các hãng trên thế giới chế tạo:

Hình 1-4 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS

- Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiển điện tử chia ra:

•Loại dùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cổ điển (còn gọi là loại không tích hợp)

•Loại bán tích hợp

•Loại tích hơp

- Theo phương pháp điều chỉnh (giảm) áp suất, chia ra:

•Dùng bình tích năng và bơm hồi dầu

•Dùng van xả dầu về bình chứa

•Dùng piston đối áp

- Ngoài ra các ABS còn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng dẫn động điều khiển riêng rẽ

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT

ĐỘNG HỆ THỐNG PHANH XE TOYOTA VIOS 2018

2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc

Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS thực chất là một bộ điều chỉnh lực phanh có mạch liên hệ ngược Sơ đồ khối điển hình của một ABS có dạng như trên hình 2-5 gồm:

5

4 3

2 1

6

Hình 2-1 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe

1-Cảm biến tốc độ; 2- Bộ phận điều khiển; 3- Cơ cấu thực hiện; 4- Nguồn năng lượng; 5- Xilanh chính hoặc tổng van khí nén; 6- Xilanh bánh

xe hoặc bầu phanh

- Bộ phận cảm biến 1, bộ phận điều khiển 2, bộ phận chấp hành hay cơ cấu thực hiện 3 và nguồn năng lượng 4

- Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi của các thông số được chọn để điều khiển (thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh

xe hoặc giá trị độ trượt) và truyền tín hiệu đến bộ phận điều khiển 2 Bộ phận

2 sẽ xử lý tín hiệu và truyền đến cơ cấu thực hiện 3 để tiến hành giảm hoặc

tăng áp suất trong dẫn động phanh

- Chất lỏng được truyền từ xi lanh chính (hay tổng van khí nén) 5 qua 3 đến các xi lanh bánh xe (hay bầu phanh) 6 để ép các guốc phanh và thực hiện quá trình phanh

Để hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh

xe, ta khảo sát quá trình phanh xe như trên hình 2-2

Hình 2-2 Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh

Hình 2-3 Sự thay đổi các thông số khi phanh có ABS

Sự thay đổi Mp, Mφ, và εb theo độ trượt được thể hiện trên hình 2-4

- Đoạn O - 1 – 2 biểu diễn quá trình tăng Mp khi đạp phanh Hiệu (Mp -

Mφ) tỷ lệ với gia tốc chậm dần εb của bánh xe Hiệu trên tăng nhiều khi đường

Mφ đi qua điểm cực đại Do đó sau thời điểm này, gia tốc εb bắt đầu tăng

được sử dụng làm tín hiệu vào thứ nhất để điều khiển làm giảm áp suất trong dòng dẫn động Do có độ chậm tác dụng nhất định nào đó (phụ thuộc vào tính chất hệ thống), sự giảm áp suất thực tế bắt đầu từ điểm 2

- Do Mp giảm, εb giảm theo và bằng không ở điểm 3 (khi Mp - Mφ) Vào thời điểm tương ứng với điểm 4 – mô men phanh có giá trị cực tiểu không đổi

- Trên đoạn từ điểm 3 đến điểm 6, mô men phanh nhỏ hơn mô men bám, nên xảy ra sự tăng tốc bánh xe Sự tăng gia tốc góc bánh xe được sử dụng làm tín hiệu vào thứ hai để điều khiển tăng áp suất trong hệ thống phanh (điểm 5)

- Khi tốc độ góc bánh xe tăng lên, độ trượt giảm và bởi vậy φ và Mφcũng tăng lên

- Tiếp theo, chu trình lặp lại Như vậy, trong quá trình điều khiển, bánh xe lúc thì tăng tốc lúc thì giảm tốc và buộc Mφ phải thay đổi theo chu trình kín

1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 1, giữ cho độ trượt của bánh xe dao động trong giới hạn λ1 ÷ λ2(hình 2-3), đảm bảo cho hệ số bám có giá trị gần với cực đại nhất

Trên hình 2-4 là đồ thị biểu diễn quá trình thay đổi áp suất trong dẫn động và gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh có ABS theo thời gian

Hình 2-4 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động (a) và gia tốc chậm dần của

bánh xe (b) khi phanh có ABS

Hình 2-4a cho thấy, quá trình phanh với ABS nói chung có 3 giai đoạn (3pha): tăng áp suất(1 >2), giảm áp suất (2 >4) và duy trì (giữ) áp suất (4

>5) ABS làm việc với 3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha Một số ABS có thể không có pha duy trì áp suất- gọi là ABS 2 pha

Với các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay, hệ số trượt thay đổi trong khoảng λ1 ÷ λ2 = (15 ÷ 30)% Tần số thay đổi áp suất trong dẫn động khí nén khoảng (3 ÷ 8) Hz còn trong dẫn động thủy lực đến 20Hz

Để thấy rõ vai trò của ABS có thể tham khảo số liệu trong bảng 2-1 nhận được khi thử nghiệm xe du lịch trong hai trường hợp có và không có ABS và đồ thị quá trình phanh trên hình 2-5 , hình 2-6

Bảng 2- 1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ôtô du lịch có trang bị ABS

(mỗi bánh xe có một cảm biến và điều khiển riêng)

Loại đường

Tốc độ bắt đầu phanh V(m/s)

Quảng đường phanh S p (m) Mức tăng

hiệu quả phanh (%)

Có ABS Không ABS

Hình 2-6 Quá trình phanh điển hình của ôtô có trang bị ABS

2.2 Nguyên lý làm việc trên xe Toyota vios 2018

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 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 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 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 cụm thủy lực, mặc dù cảm biến tốc độ vẫn luôn hoạt động và gửi tín hiệu đến ECU

6

5 4

3 2

1

Hình 2-7 Khi phanh bình thường

1,5-Đĩa phanh; 2-Xi lanh chính; 3-Bầu trợ lực; 4-Bàn đạp; 6,9-Các cảm biến;

7-Dòng dẫn dầu phanh sau; 8-Dòng dẫn dầu phanh trước

2.2.3 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:

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 và cảm biến gia tốc 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 xylanh chính và xylanh 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 2-8

Hình 2-8 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

b) Giai đoạn giảm áp suất:

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 2-9)

13

14

12

8 7

3

11 9

Hình 2-9 Giai đoạn giảm áp

1-Tổng phanh; 2-Ống dẫn dầu; 3-Van điện; 4-Cuộn dây; 5-Van điện; 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

6-c) Giai đoạn tăng áp suất:

Hình 2-10 Giai đoạn tăng áp

10 11 9

1

5 4

2

13 3

13 3

14

9

10 11

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 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 2-10)

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

2.3 Kết cấu bộ phận chính trên xe Toyota vios 2018

2.3.1 Cơ cấu phanh

a) Cơ cấu phanh trước

Đặc điểm kết cấu các chi tiết và bộ phận chính:

Hình 2-11 Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió

1-Má Phanh, 2-Nắp chặn, 3-Vỏ bộ xylanh thắng, 4-Tấm chắn, 5-Bu lông giữ,6-Vòng chặn dầu, 7-Nắp chụp chắn bụi, 8-Vít xả khí, 9-Ống dầu, 10-

Bu long khóa, 11-Kẹp đỡ xylanh thắng, 12-Đệm cao su làm kín, 13-Đĩa phanh, 14-Lỗ kiểm tra má phanh, 15-Lỗ tản nhiệt đĩa phanh

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

Dầu phanh: DOT 3 hoặc DOT 4

+ Đĩa phanh: thường được chế tạo bằng gang Đĩa đặc có chiều dày 8  13

nhôm hay đồng còn lớp mặt ma sát - bằng gang xám

Hình 2-12 Cơ cấu phanh trước 1-Má kẹp, 2-Piston, 3-Chốt dẫn hướng, 4-Đĩa Phanh, 5-Má phanh

+ Má kẹp: được đúc bằng gang rèn

+ Các xi lanh thủy lực: được đúc bằng hợp kim nhôm Để tăng tính chống mòn và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xi lanh được mạ một lớp crôm Khi xi lanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt

độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ của dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với guốc phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim

+ Các thân má phanh: chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá

+ Tấm ma sát: của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích bề mặt khoảng 12  16% diện tích bề mặt đĩa, nên điều kiện làm mát đĩa

Trên hình 2-13a, minh hoạ sự biến dạng của vòng làm kín tương ứng với cùng một áp suất p và ba giá trị khe hở J1, J2 và J3 khác nhau: Với khe hở lớn như J3, vòng làm kín có thể bị ép tụt ra khỏi rãnh lắp trên xi lanh Với khe

lớn Khe hở với giá trị J1 là vừa phải, với khe hở này, khi áp suất thôi tác dụng, vòng làm kín sẽ trở về trạng thía ban đầu

Hình 2-13 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

Nhờ độ đàn hồi của các vòng làm kín 7 ( Hình 2.13C) và độ đảo chiều trục của đĩa, khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ lại cách mặt đĩa một khe hở nhỏ Do đó không đòi hỏi phải có cơ cấu tách các má phanh và điều chỉnh khe hở đặc biệt nào Tuy vậy, trên một số xe kích cỡ lớn có thể có trang

bị thêm cơ cấu điều chỉnh khe hở tự động

Ưu nhược điểm:

Qua phân tích nguyên lý làm việc và đặc điểm kết cấu, ta thấy phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống - guốc như sau:

giảm được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều

- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trị của chúng để đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kích thước nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe

- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn

- Điều kiện làm mát tốt hơn

Tuy vậy, phanh đĩa còn một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín