Thiết kế hệ thống Phanh ABS trên xe tải cỡ nhỏ trọng tải 500KG

Đây là Đồ án thiết kế hệ thống phanh ABS trên xe tải cỡ nhỏ trọng tải 500KG, dòng xe khảo sát là xe Suzuki. Hiện tại chưa có ai thực hiện đề tài này, có thể sử dụng các công thức tính toán trong tài liệu này để áp dụng cho các Đồ án thiết kế hệ thống phanh ABS trên xe tải.

SVTH: Đặng Văn Thanh 1 Lớp: 53M - TBLĐ

Mục lục

LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 3

1.1 Công dụng , yêu cầu, phân loại phanh 3

1.2 Các loại dẫn động phanh 7

1.3 Cấu tạo chung của hệ thống phanh thủy lực 8

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ABS 29

2.1 Khái quát về hệ thống ABS 29

2.2 Nhiệm vụ, yêu cầu về phanh ABS 30

2.3 Các phương án bố trí hệ thống điều khiển của ABS 31

2.4 Cấu tạo chung của hệ thống ABS 33

CHƯƠNG III THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH 40

3.1 Tổng quan về xe tải Suzuki 500kg 40

3.2 Tính toán thiết kế hệ thống phanh 41

3.3 Tính toán hệ thống dẫn động phanh 72

CHƯƠNG IV QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ CHUẨN ĐOÁN CÁC SỰ CỐ CƠ BẢN 83

5.1 Các sự cố cơ bản và cách khắc phục 83

5.2 Kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ 85

KẾT LUẬN 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

SVTH: Đặng Văn Thanh 2 Lớp: 53M - TBLĐ

LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Nền công nghiệp ô tô ngày càng phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh, mật độ lưu thông trên đường ngày càng lớn Các xe ngày càng được thiết kế với công suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh hơn thì yêu cầu đặt ra với cơ cấu phanh cũng càng cao và nghiêm ngặt hơn Trong những hệ thống an toàn của xe thì hệ thống phanh là cơ cấu an toàn chủ động của ô tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng và đỗ ô tô Một ô tô có phanh tốt

có độ tin cậy cao thì mới có khả năng phát huy hết công suất, xe mới có khả năng chạy ở tốc độ cao, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tính an toàn và hiệu quả vận chuyển ô tô Mặt khác với sự phát triển chóng mặt của các hệ thống điều khiển thủy lực - điện tử trên xe, hầu hết các loại xe mới được nhập vào thị trường Việt Nam đều được trang bị hệ thống phanh ABS, thiếu sót hệ thống phanh ABS trên xe ô tô tải Suzuki 500kg khiến cho dòng

xe này không đảm bảo đủ an toàn khi đi trong khu vực nội thành và đô thị Nhất là tại những khu vực đông dân cư mà đối với các dòng xe tải lớn lại không được phép lưu thông thì xe tải Suzuki 500kg lại là ưu thế lớn

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

viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: "Thiết kế hệ thống phanh ABS cho xe tải Suzuki 500kg tại thị trường Việt Nam "

Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên 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

Cuối cùng em xin cảm ơn Th.s Trần Triều Dương cùng các thầy cô giáo trong bộ

môn và các bạn đã giúp em hoàn thành đề tài này

Hà Nội, ngày 8 tháng 1 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Đặng Văn Thanh

SVTH: Đặng Văn Thanh 3 Lớp: 53M - TBLĐ

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1 Công dụng , yêu cầu, phân loại phanh

1.1.1 Công dụng

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một

tốc độ cần thiết nào đó Ngoài ra hệ thống phanh còn dùng để giữ ôtô đứng ở các dốc

Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó đảm bảo cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao năng suất vận chuyển

Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đấy của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động các cơ cấu phanh

Hình 1.1 Hoạt động của phanh

SVTH: Đặng Văn Thanh 4 Lớp: 53M - TBLĐ

1.1.2 Yêu cầu

Đối với hệ thống phanh thuộc thế hệ các xe hiện đại hệ thống phanh phải đạt được :

- Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột

- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp, bảo đảm sự ổn định khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng

- Thời gian chậm tác dụng nhỏ

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

- Phân bố mô men phanh ở các bánh xe, phải tuân theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường ở bất kỳ cường độ phanh nào

- Có độ tin cậy cao

- Có hệ thống tự kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng một cách kịp thời Cũng từ những tiêu chuẩn trên, các phương tiện vận tải ô tô cần phải được trang bị các hệ thống phanh bao gồm :

- Hệ thống phanh công tác, có tác dụng trên tất cả các bánh xe

- Hệ thống phanh dự phòng

- Hệ thống phanh dừng và hệ thống phanh phụ trợ (phanh chậm dần) Điểm đặc biệt

về an toàn đối với phanh công tác là dẫn động phanh cần phải có không dưới hai mạch độc lập, ví dụ một mạch dẫn động cho cầu trước, một mạch dẫn động cho cầu sau và một mạch cho dẫn động phanh dừng để lỡ khi hư hỏng một mạch nào đó, mạch còn lại vẫn đảm bảo phanh ôtô với hiệu quả phanh không thấp hơn 30% so với khi hệ thống phanh còn nguyên vẹn

- Đối với hệ thống phanh khí nén, phanh công tác cần có dung tích bình chứa tới mức đủ để phanh có hiệu quả 5 lần liên tiếp khi nguồn năng lượng không làm việc Mỗi mạch dẫn động cần có các bình chứa riêng bịêt khi nguồn năng lượng là chung của toàn

hệ thống Trong trường hợp một mạch dẫn động nào đó bị hư hỏng, nguồn năng lượng chung vẫn tiếp tục cung cấp năng lượng cho các mạch khác còn tốt

- Hệ thống phanh dự phòng cần phải đảm bảo dừng được ô tô trong trường hợp hệ thống phanh chính bị hư hỏng Có thể bố trí hệ thống phanh dự phòng riêng biệt, nếu

- Hệ thống phanh chậm dần đảm bảo duy trì cho ôtô chuyển động ở một tốc độ

ổn định, điều chỉnh tốc độ ô tô một cách độc lập hoặc đồng thời cùng với hệ thống phanh chính, nhằm mục đích giảm tải cho phanh chính

- Khi làm việc với rơ moóc, trên ôtô kéo cần có thiết bị bảo vệ chống tụt áp suất khí nén (hoặc thuỷ lực) để đề phòng trường hợp đường ống nối giữa ô tô kéo và rơ moóc bị phá hủy

- Trường hợp xe đang chuyển động mà bị đứt moóc kéo, yêu cầu hệ thống phanh chính của rơ moóc phải tự động dừng được moóc với hiệu quả không thấp hơn quy định đối với xe đoàn tương ứng

- Trên rơ moóc cũng cần được trang bị cơ cấu phanh dừng để hãm rơ moóc khi tách

nó ra khỏi đầu kéo

- Sự mài mòn của má phanh cần được bù lại bằng hệ thống điều chỉnh bằng tay hoặc

tự động Theo tiêu chuẩn Thụy Điển, mài mòn má phanh cần được bù lại bằng hệ thống điều chỉnh tự động hay phải có bộ phận tín hiệu để cảnh báo về việc tăng khe hở giữa má phanh và tang phanh

- Trong mỗi mạch dẫn động phanh cần phải có các bộ phận giao tiếp với thiết bị kiểm tra, để kiểm tra và thông báo tình trạng kỹ thuật của dẫn động phanh trong quá trình

SVTH: Đặng Văn Thanh 6 Lớp: 53M - TBLĐ

Hình 1.2 Tổng quan hệ thống phanh

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

- Hệ thống phanh chậm dần

1.1.3.2 Theo kết cấu của cơ cấu phanh

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

1.1.3.3.Theo dẫn động phanh

- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí

- Hệ thống phanh dẫn động thủy lực

- Hệ thống phanh dẫn động khí nén

- Hệ thống phanh liên hợp thủy lực - khí nén

1.1.3.4.Theo khả năng điều chỉnh momen phanh ở cơ cấu phanh

- Theo khả năng điều chỉnh momen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hòa lực phanh

SVTH: Đặng Văn Thanh 7 Lớp: 53M - TBLĐ

1.1.3.5 Theo khả năng chống bó cứng của bánh xe khi phanh

- Theo khả năng chống bó cứng của bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS)

1.2 Các loại dẫn động phanh

1.2.1 Phanh thủy lực

Ở phanh thủy lực, lực tác dụng từ bàn đạp đến cơ cấu phanh thông qua dầu thủy lực

ở các đường ống Nếu tác dụng lực lên bàn đạp phanh thì áp suất truyền đến các xilanh làm việc là như nhau Lực trên các má phanh phụ thuộc vào đường kinh piston của các xilanh làm việc Để có momen phanh ở các bánh xe khác nhau chỉ cần làm đường kính piston ở các xilanh làm việc khác nhau

Đặc điểm quan trọng của hệ thống phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh ép vào trống phanh không phụ thuộc vào xilanh làm việc và khe hở giữa trống phanh và má phanh

Ưu điểm của hệ thống phanh thủy lực:

- Phanh đồng thời các bánh xe

- Hiệu suất cao

- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản

- Có khả năng dùng trên nhiều loại ôtô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh Nhược điểm:

- Không thể làm tỉ số truyền lớn vì thế phanh dầu không có cường hóa chỉ dùng trong ôtô có trọng lượng nhỏ, lực tác dụng lên bàn đạp lớn

- Nếu bị rò rỉ thì cả hệ thống không làm việc được

- Hiệu suất truyền động giảm ở nhiệt độ thấp

1.2.2 Phanh khí nén

Phanh khí sử dụng năng lượng của khí nén để tiến hành phanh, người lái không cần mất nhiều lực để điều khiển phanh mà chỉ cần thắng lực lò xo ở van phân phối để điều

Nhược điểm: số lượng các cụm khá nhiều, kích thước chúng lớn và giá thành cao,

độ nhạy thấp nghĩa là thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái tác dụng khá lớn

1.2.3 Phanh thủy - khí

Phanh thủy khí thường dùng trên ôtô tải tải trọng trung bình và lớn Nó phối hợp cả

ưu điểm của phanh khí và phanh dầu cụ thể là lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, độ nhạy cao, hiệu suất lớn và có thể sử dụng cơ cấu phanh nhiều loại khác nhau Phanh thủy khí chưa được sử dụng rộng rãi do phần truyền động thủy lực có nhược điểm: ở nhiệt độ thấp hiệu suất giảm, chăm sóc kĩ thuật phức tạp như kiểm tra mức dầu và thoát không khí khỏi truyền động

1.3 Cấu tạo chung của hệ thống phanh thủy lực

Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính:

- Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra momen hãm trên bánh xe khi phanh trên ôtô

- Dẫn động phanh

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến

cơ cấu phanh Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay dạng kết hợp mà trong hệ dẫn động phanh gồm các phần tử khác nhau Ví dụ nếu dẫn động phanh là cơ khí

SVTH: Đặng Văn Thanh 9 Lớp: 53M - TBLĐ

thì hệ này bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí Nếu là dẫn động thủy lực thì hệ dẫn động bao gồm bàn đạp, xi lanh phanh chính, xilanh bánh xe và các ống dẫn

Hình 1.3 Hệ thống phanh trên ôtô

1.3.1.Cơ cấu phanh guốc (phanh trống)

1.3.1.1 Cấu tạo

Hình 1.4 Cấu tạo phanh guốc

SVTH: Đặng Văn Thanh 10 Lớp: 53M - TBLĐ

- Phanh guốc gồm các bộ phận sau đây:

1 Xilanh bánh xe 5 Trống phanh

2 Guốc phanh 6 Pitton

3 Má phanh 7 Cuppen pitton

SVTH: Đặng Văn Thanh 11 Lớp: 53M - TBLĐ

1.3.1.3 Guốc dẫn và guốc kéo

Khi áp suất thủy lực tác động vào xilanh của bánh xe, các guốc phanh ở cả hai bên trống bị ép vào mặt trong của trống bằng một lực tương ứng với áp suất thủy lực do piston tác động

Lực ma sát làm cho guốc bên trái miết vào trống theo chiều quay, ngược lại guốc bên phải chịu lực đẩy của trống quay làm giảm lực nén

Tác động làm tăng lực ma sát miết vào trống được gọi là chức năng tự cấp năng lượng, guốc nhận chức năng đó gọi là guốc dẫn, guốc còn lại là guốc kéo

1.3.1.4 Phân loại phanh trống

Hình 1.6 Phân loại phanh trống

Phanh trống có các loại khác nhau, tùy theo sự kết hợp của guốc dẫn và guốc kéo Việc sử dụng chính xác phụ thuộc vào mục đích, và đặc điểm do guốc dẫn và kéo tạo ra

- Loại dẫn-và-kéo - Loại có một trợ động

- Loại hai guốc dẫn - Loại trợ động kép

SVTH: Đặng Văn Thanh 12 Lớp: 53M - TBLĐ

1.3.2 Cơ cấu phanh đĩa

1.3.2.1.Cấu tạo

Hình 1.7 Cấu tạo phanh đĩa

Phanh đĩa gồm các bộ phận sau:

1 Càng phanh đĩa 4 Piston

2 Má phanh đĩa 5 Dầu phanh

3 Roto phanh đĩa

1.3.2.2 Hoạt động

Phanh đĩa đẩy piston bằng áp suất thủy lực truyền qua đường dẫn dầu phanh từ xilanh chính làm cho các má phanh đĩa kẹp cả hai bên của roto phanh đĩa và hãm các lốp dừng quay

Do đó, vì các roto của phanh đĩa và má phanh cọ vào nhau, phát sinh nhiệt do ma sát Tuy nhiên, vì roto phanh đĩa và thân phanh để hở nên nhiệt sinh ra dễ bị tiêu tán

SVTH: Đặng Văn Thanh 13 Lớp: 53M - TBLĐ

1.3.2.3 Phân loại càng phanh đĩa

Loại càng phanh cố định: loại này có một cặp piston để đẩy vào cả hai bên của roto đĩa phanh

Loại càng phanh di động: chỉ có piston gắn vào một bên má Piston tác động áp suất thủy lực Nếu má phanh đĩa bị đẩy, càng phanh trượt theo chiều ngược với piston và đẩy roto phanh từ cả hai bên làm bánh xe ngừng quay

Hình 1.8 Các loại càng phanh đĩa

1.3.3 Xilanh phanh chính

1.3.3.1 Khái quát chung

Xilanh là một cơ cấu chuyển đổi lực tác động của bàn đạp phanh thành áp suất thủy lực Hiện nay xilanh chính kiểu hai buồng có hai piston tạo áp suất thủy lực trong đường ống phanh của hai hệ thống

Sau đó áp suất thủy lực này tác động lên các càng phanh đĩa hoặc xilanh phanh của phanh tang trống

SVTH: Đặng Văn Thanh 14 Lớp: 53M - TBLĐ

Bình chứa dùng để loại trừ sự thay đổi lượng dầu phanh do nhiệt độ dầu thay đổi Bình chứa có một vách ngăn ở bên trong để chia bình thành hai phần Thiết kế như vậy nhằm đảm bảo rằng nếu một mạch có sự cố rò rỉ dầu thì mạch kia vẫn có thể dùng để dừng xe

Cảm biến mức dầu phát hiện mức dầu trong bình chứa thấp hơn mức tối thiểu và sau đó báo cho người lái bằng đèn cảnh báo của hệ thống phanh

Hình 1.9 Cấu tạo xilanh chính

1.3.3.2 Cấu tạo

Xilanh phanh chính có các bộ phận sau:

1 Piston số 1 5 Cuppen cao su

2 Lò xo hồi số 1 6 Bình chứa dầu

3 Piston số 2 7 Cảm biến mức dầu

4 Lò xo hồi số 2

1.3.3.3 Hoạt động

-Khi đạp phanh:

SVTH: Đặng Văn Thanh 15 Lớp: 53M - TBLĐ

Khi đạp phanh lực đạp truyền qua cần đẩy vào xilanh chính để đẩy piston trong

xilanh này Lực của áp suất thủy lực bên trong xilanh chính được truyền qua các đường ống dẫn dầu phanh đến từng xilanh phanh

Khi không tác động vào các má phanh Các cuppen của piston số 1 và số 2 được đặt giữa cửa vào và cửa bù tạo ra một đường đi giữa xilanh chính và bình chứa Piston số 2 được lò xo hồi số 2 đẩy sang phải nhưng bulong chặn không cho nó đi xa hơn

SVTH: Đặng Văn Thanh 16 Lớp: 53M - TBLĐ

Hình 1.11.Khi nhả phanh

- Khi nhả bàn đạp phanh:

Các piston bị đẩy về vị trí ban đầu của chúng do áp suất thủy lực và lực của các lò

xo phản hồi Tuy nhiên do dầu phanh từ các xilanh phanh không chảy về ngay, áp suất thủy lực bên trong xilanh chính tạm thời giảm xuống làm tăng độ chân không Do đó dầu

ở trong bình chứa chảy vào xilanh chính qua cửa vào, nhiều lỗ ở đỉnh piston và quanh chu vi của cuppen piston Sau khi piston trở về vị trí ban đầu dầu phanh từ xilanh phanh bắt đầu chảy về xilanh chính rồi về bình chứa qua các cửa bù Cửa bù này còn khử các thay đổi về thể tích của dầu phanh có thể xảy ra ở bên trong xilanh do nhiệt độ thay đổi

Điều này tránh cho áp suất thủy lực tăng lên khi không sử dụng phanh

Nếu dầu bị rò rỉ:

- Rò rỉ dầu phanh phía sau Khi nhả bàn đạp phanh piston số 1 dịch chuyển sang trái nhưng không tạo ra áp suất thủy lực phía sau Do đó piston số 1 nén lò xo phản hồi, tiếp xúc với piston số 2 và đẩy piston này làm tăng áp suất thủy lực ở đầu trước của xilanh chính, tác động vào hai trong các phanh bằng lực từ phía trước của xilanh chính

SVTH: Đặng Văn Thanh 17 Lớp: 53M - TBLĐ

Hình 1.12 Khi bị rò rỉ phía sau

- Khi phanh rò rỉ phía trước Vì áp suất thủy lực không được tạo ra ở phía trước, piston số 2 dịch chuyển ra phía trước cho đến khi nó tiếp xúc với vách ở cuối của xilanh chính Khí piston số 1 được đẩy tiếp về bên trái, áp suất thủy lực phía sau xilanh chính tăng lên làm cho hai trong các xilanh bị tác động bằng lực từ phía sau của xilanh chính

Hình 1.13 Khi bị rò rỉ phía trước

SVTH: Đặng Văn Thanh 18 Lớp: 53M - TBLĐ

1.3.4 Bộ trợ lực phanh

Hình 1.14 Cấu tạo bộ trợ lực chân không 1.3.4.1 Khái quát

Bộ trợ lực phanh là một cơ cấu sử dụng độ chênh lệch giữa chân không của động

cơ và áp suất khí quyển để tạo ra một lực mạnh tỉ lệ thuận với lực ấn của bàn đạp để điều khiển các phanh

1.3.4.2 Cấu tạo

Bộ trợ lực phanh gồm các phần sau:

1 Cần điều khiển van 5 Màng ngăn 9 Bộ lọc khí

2 Cần đẩy 6 Lò xo màng ngăn 10 Phớt thân

3 Piston bộ trợ lực 7 Thân van 11.Buồng áp biến đổi

4 Thân bộ trợ lực 8 Đĩa phản lực 12.Buồng áp không đổi

SVTH: Đặng Văn Thanh 19 Lớp: 53M - TBLĐ

1.3.4.3 Hoạt động

Hình 1.15 Khi không tác động phanh

- Khi không tác động phanh: Van không khí được nối với cần điều khiển van và bị

lò xo phản hồi của van không khí kéo về bên phải Van điều chỉnh bị lò xo của van này đẩy sang trái làm cho van không khí tiếp xúc với van điều chỉnh Do đó không khí bên ngoài đi qua lưới lọc bị chặn lại không vào được buồng áp biến đổi Lúc này van chân không của thân van tách khỏi van điều chỉnh tạo ra lối thông giữa lỗ A và lỗ B Vì luôn

có chân không trong buồng áp không đổi nên cũng có chân không trong buồng áp biến đổi vào thời điểm này Vì vậy lò xo màng ngăn đẩy piston sang phải

- Khi đạp phanh: Khi đạp bàn đạp phanh cần điều khiển đẩy van không khí dịch chuyển sang trái lò xo van điều chỉnh cũng đẩy van không khí dịch chuyển sang trái cho đến khi nó tiếp xúc với van chân không đồng thời bịt kín lối thông giữa lỗ A và B

Khi van không khí tiếp tục dịch chuyển sang trái nó càng rời xa van điều chỉnh làm cho không khí bên ngoài qua lưới lọc đi vào buồng áp biến đổi qua lỗ B Độ chênh áp

SVTH: Đặng Văn Thanh 21 Lớp: 53M - TBLĐ

Hình 1.17 Trạng thái giữ phanh

- Trợ lực tối đa: Nếu đạp bàn phanh xuống hết mức van không khí sẽ dịch chuyển hoàn toàn ra khỏi van điều khiển buồng áp biến đổi được nạp đầy không khí Khi đó độ chênh áp giữa hai buồng là lớn nhất Điều này làm lực lớn nhất tác dụng lên piston Sau

đó dù có thêm lực tác dụng lên bàn đạp phanh, tác dụng cường hóa lên piston vẫn giữ nguyên, lực bổ sung chỉ tác động lên cần đẩy bộ trợ lực và tác động lên xilanh chính

Hình 1.18 Trợ lực tối đa

SVTH: Đặng Văn Thanh 22 Lớp: 53M - TBLĐ

- Khi không có chân không:

Nếu chân không không tác dụng vào bộ trợ lực phanh sẽ không có sự chênh áp giữa hai buồng áp suất biến đổi và không đổi vì cả hai đều được nạp đầy không khí, piston

được lò xo đẩy về bên phải

Khi đạp phanh cần điều khiển sẽ đẩy toàn bộ các van và piston sang trái đồng thời tác động thẳng vào xilanh chính Do đó phanh vẫn hoạt động bình thường khi không có

trợ lực Tuy nhiên vì không có trợ lực phanh nên ta sẽ thấy nặng khi đạp phanh

Lò xo đẩy piston về bên phải Áp suất thủy lực từ xilanh chính đi qua khe hở giữa piston và cuppen xilanh để tác dụng một lực bằng nhau lên xilanh phanh phía trước và sau Lúc này một lực tác động làm piston dịch sang trái bằng cách tận dụng độ chênh diện tích bề mặt nhận áp nhưng không thắng được lực lò xo lên piston đứng yên

SVTH: Đặng Văn Thanh 24 Lớp: 53M - TBLĐ

- Vận hành trước điểm chia

Hình 1.21 Hoạt động trước điểm chia

- Vận hành tại điểm chia: Khi áp suất thủy lực tác dụng vào xilanh bánh sau tăng lên, áp suất này đẩy piston về bên trái thắng lực lò xo làm piston dịch sang trái và đóng mạch dầu

Hình 1.22 Hoạt động tại điểm chia

SVTH: Đặng Văn Thanh 25 Lớp: 53M - TBLĐ

- Vận hành sau điểm chia: Khi áp suất thủy lực từ xilanh chính tăng lên, mức áp suất này đẩy xilanh chính sang phải để mở mạch dầu Khi đó áp suất thủy lực đến xilanh của bánh sau tăng lên, áp suất đẩy piston sang trái cũng tăng, vì vậy trước khi áp suất thủy lực đến xilanh của bánh sau tăng lên hoàn toàn, piston dịch chuyển sang trái và đóng

mạch dầu

Hình 1.23 Hoạt động sau điểm chia

Vận hành của van được lặp đi lặp lại để giữ áp suất thủy lực phía bánh sau không tăng cao hơn áp suất bánh trước

Hình 1.24 Khi nhả bàn đạp

SVTH: Đặng Văn Thanh 26 Lớp: 53M - TBLĐ

-Vận hành khi nhả bàn đạp: Khi áp suất thủy lực phía xilanh chính giảm xuống dầu

ở xilanh bánh xe sau đi qua bên ngoài cuppen xilanh và về xilanh chính

Van P và BV đóng hai vai trò Thứ nhất nó có vai trò như van P bình thường Ngoài

ra nếu mạch thủy lực của các phanh trước bị hỏng nó sẽ làm mất chức năng của van P

Dù áp suất thủy lực của xilanh chính tăng lên , áp suất truyền đến các bánh sau vẫn giữ nguyên như trước

-Van điều phối theo tải trọng (LSPV)

Hình 1.25 Các loại van P

Về cơ bản LSPV là bộ phận giống như van P, nhưng nó có thể điều chỉnh điểm chia của van P cho thích ứng với tải trọng tác dụng lên bánh sau

Van LSPV tránh cho các phanh sau bị quá hãm, bị khóa, bị trượt và cũng làm cho

nó có thể nhận được lực phanh lớn khi tải trọng của bánh sau lớn

SVTH: Đặng Văn Thanh 27 Lớp: 53M - TBLĐ

Loại van này sử dụng rộng rãi ở các loại xe như xe tải mà sự phân bố tải trọng lên các bánh trước và sau khác nhau nhiều khi xe có tải và không tải

Hình 1.26 Van điều phối tải trọng LSPV

Lò xo cảm biến tải trọng đặt giữa vỏ bán trục sau và khung hoặc thân xe sẽ phát hiện tải trọng Có thể điều chỉnh điểm tách bằng cách điều chỉnh lực lò xo Đôi khi người

ta dùng van LSPV kép cho đường ống chéo ở các xe FF

1.3.6 Phanh đỗ xe

Các loại cần phanh đỗ gồm:

1 Loại cần: chủ yếu sử dụng ở xe du lịch và xe thương mại

2 Loại thanh kéo: dùng ở một số mẫu xe thương mại

3 Loại bàn đạp: dùng ở một số xe du lịch và xe cao cấp Ngày nay người ta dùng bàn đạp để nhả phanh đỗ

- Các loại thân phanh đỗ:

Thân phanh đỗ có nhiều loại tùy vào loại phanh bánh sau

1 Loại dùng chung với phanh chân: loại phanh trống và phanh đĩa

2 Loại phanh đỗ tách rời: loại này có một phanh đỗ kiểu trống gắn vào giữa đĩa phanh và cũng giữ lốp Thường dùng ở các xe chở khách tương đối lớn và có phanh đĩa

SVTH: Đặng Văn Thanh 28 Lớp: 53M - TBLĐ

3 Kiểu phanh trung tâm: loại này kết hợp với phanh đỗ kiểu trống ở giữa hộp số dọc và trục các đăng Chúng được dùng chủ yếu ở xe bus và xe tải Thậm chí một thanh cũng tạo ra đủ lực phanh vì hệ thống phanh được đặt ở vị trí trước khi giảm tốc bằng bộ

vi sai

Hình 1.27 Các loại cần phanh đỗ

Hình 1.28 Các loại thân phanh đỗ

SVTH: Đặng Văn Thanh 29 Lớp: 53M - TBLĐ

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ABS

2.1 Khái quát về hệ thống ABS

2.1.1 Khái niệm

Hệ thống phanh là cơ cấu an toàn chủ động của ôtô, dùng để giảm tốc độ hay dừng

và đỗ ôtô trong những trường hợp cần thiết Nó là một trong những cụm chính và đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển ôtô trên đường

Khi ôtô phanh gấp hay phanh trên các loại đường trơn, đường đóng băng, tuyết thì sớm xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứng bánh xe Khi đó quãng đường phanh sẽ dài hơn đồng thời dẫn đến tình trạng mất tính ổn định hướng và khả năng điều khiển của ôtô Nếu các bánh sau bị bó cứng thì sự khác nhau về hệ số bám giữa bánh trái và bánh phải với mặt đường sẽ làm đuôi xe bị lạng, xe bị trượt ngang

2.1.2 Lịch sử phát triển của ABS

Phanh ABS được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1960 trên các máy bay thương mại Điểm bất lợi của máy tính thập niên 60 là rất lớn và cồng kềnh

Năm 1969 hệ thống ABS lần đầu tiên được lắp trên ôtô

Năm 1970 hệ thống ABS đã được nhiều công ty sản xuất ôtô nghiên cứu và đưa vào ứng dụng

Năm 1971 Công ty Toyota sử dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật đây là hệ thống ABS 1 kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau

Năm 1980 hệ thống này phát triển mạnh nhờ hệ thống điều khiển kỹ thuật số, vi xử

lý (digital microprocessors/ microcontrollers) thay cho các hệ thống điều khiển tương tự (analog) đơn giản trước đó

Ngày nay, với sự hỗ trợ rất lớn của kỹ thuật điện tử đã cho phép nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa quá trình điều khiển ABS

SVTH: Đặng Văn Thanh 30 Lớp: 53M - TBLĐ

Lúc đầu hệ thống ABS chỉ được lắp trên các xe du lịch cao cấp, đắt tiền, được trang

bị theo yêu cầu riêng Hiện nay, hệ thống ABS đã giữ một vai trò quan trọng không thể thiếu trong các hệ thống phanh hiện đại, đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc đối với phần lớn các nước có ngành công nghiệp ôtô trên thế giới

Ngoài ra hệ thống ABS còn được thiết kế kết hợp với nhiều hệ thống khác:

+ Hệ thống kiểm soát lực kéo - Traction control (TRC)

+ Hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử EBD

+ Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Brake Assist System)

+ Hệ thống ổn định ôtô bằng điện tử (ESP)

2.2 Nhiệm vụ, yêu cầu về phanh ABS

2.2.1 Nhiệm vụ

Hệ thống ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xy lanh bánh xe để ngăn không cho bánh xe bị bó cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp Đảm bảo tính ổn định dẫn hướng trong quá trình phanh, để xe có thể điều khiển được bình

Khi phanh xe trên đường có các hệ số bám khác nhau thì momen xoay xe quanh trục đứng đi qua trọng tâm của xe là luôn luôn xảy ra không thể tránh khỏi, nhưng với sự

SVTH: Đặng Văn Thanh 31 Lớp: 53M - TBLĐ

hỗ trợ của hệ thống ABS, sẽ làm cho nó tăng rất chậm để người lái xe có đủ thời gian bù trừ momen này bằng cách điều chỉnh hệ thống lái một cách dễ dàng

Phải duy trì độ ổn định và khả năng lái khi phanh trong lúc đang quay vòng

Hệ thống phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đoán và dự phòng, báo cho lái xe biết hư hỏng cũng như chuyển sang làm việc như một hệ thống phanh bình thường

2.3 Các phương án bố trí hệ thống điều khiển của ABS

Việc bố trí sơ đồ điều khiển của ABS phải thỏa mãn đồng thời hai yếu tố:

- Tận dụng được khả năng bám cực đại giữa bánh xe với mặt đường trong quá trình phanh, nhờ vậy làm tăng hiệu quả phanh (giảm quãng đường phanh)

- 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 của xe khi phanh

Kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy: đối với ABS, hiệu quả phanh

và ổn định khi 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 vào việc điều khiển lực phanh tại các bánh xe Sự thỏa mãn đồng thời hai yếu tố trên là khá phức tạp, tùy theo phạm vi và điều kiện sử dụng

mà chon các phương án điều khiển khác nhau

2.3.1 Phương án 1: ABS có 4 kênh với các bánh xe được điều khiển độc lập

ABS có bốn cảm biến bố trí ở bốn bánh xe và bốn van điều khiển độc lập, sử dụng cho hệ thống phanh bố trí dạng mạch thường (một mạch dẫn động cho hai bánh xe cầu trước và một mạch dẫn động hai bánh xe cầu sau) Với phương án này, các bánh xe đều được tự động hiệu chỉnh lực phanh sao cho luôn nằm trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh lớn nhất Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì momen quay xe sẽ rất lớn và khó có thể duy trì ổn định hướng bằng cách điều chỉnh tay lái, ổn định khi quay vòng cũng giảm nhiều Vì vậy với phương án này cần bố trí thêm cảm biến gia tốc ngang để kịp thời hiệu chỉnh lực phanh ở các bánh

xe để tăng cường tính ổn định chuyển động và ổn định quay vòng

SVTH: Đặng Văn Thanh 32 Lớp: 53M - TBLĐ

2.3.2 Phương án 2: ABS có 4 kênh điều khiển và mạch điều khiển chéo

Sử dụng cho hệ thống phanh có dạng bố trí mạch chéo ABS có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van điều khiển Trong trường hợp này, hai bánh trước được điều khiển độc lập, hai bánh sau được điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp, tức là bánh xe nào

có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau Phương án này

sẽ loại bỏ được momen quay vòng trên cầu sau, tính ổn định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt

2.3.3 Phương án 3: ABS có 3 kênh điều khiển

Trong trường hợp này hai bánh xe sau được điều khiển theo ngưỡng trượt thấp, còn

ở cầu trước chủ động có thể có hai phương án sau:

- Đối với những xe có chiều dài cơ sở lớn và momen quán tính đổi với trục đứng đi qua trọng tâm xe cao tức là có khả năng cản trở độ lệch hướng khi phanh, thì chỉ cần sử dụng một van điều khiển chung cho cầu trước và một cảm biến tốc độ đặt tại vi sai Lực phanh trên hai bánh xe cầu trước bằng nhau và được điều chỉnh theo ngưỡng trượt thấp

Hệ thống này cho tính ổn định phanh rất cao nhưng hiệu quả phanh lại thấp

- Đối với xe có chiều dài cơ sở nhỏ và momen quán tính thấp thì để tăng hiệu quả phanh mà vẫn đảm bảo tính ổn định, người ta để cho hai bánh trước điều khiển độc lập Tuy nhiên phải sử dụng bộ làm chậm sự gia tăng momen quay xe Hệ thống khi đó sử dụng 4 cảm biến tốc độ đặt tại 4 bánh xe

SVTH: Đặng Văn Thanh 33 Lớp: 53M - TBLĐ

Phương án 6 sử dụng cho loại mạch chéo Với hai cảm biến tốc độ đặt tại cầu sau,

áp suất phanh trên các bánh xe chéo nhau sẽ bằng nhau Ngoài ra các bánh xe cầu sau được điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp Hệ thống này tạo độ ổn định cao nhưng hiệu quả phanh sẽ thấp

Hình 2.1 Các phương án điều khiển của ABS

2.4 Cấu tạo chung của hệ thống ABS

Hệ thống ABS có các bộ phận sau:

1 ECU điều khiển trượt: Bộ phận này xác định mức trượt giữa các bánh xe và mặt đường dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển bộ chấp hành của phanh Gần đây, một số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắp trong bộ chấp hành của phanh

2 Bộ chấp hành của phanh: Bộ chấp hành điều khiển áp suất thủy lực của các xilanh ở bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điều khiển trượt

3 Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền tín hiệu tới ECU điều khiển trượt

5 Công tắc đèn phanh: Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp xuống

và gửi tín hiệu đến ECU điều khiển trượt

6 Cảm biến giảm tốc: Chỉ có ở một số kiểu xe Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức giảm tốc của xe và gửi tín hiệu đến ECU điều khiển trượt Bộ ECU đánh giá chính xác các điều kiện của mặt đường bằng các tín hiệu này và sẽ thực hiện các điều khiển thích hợp

Hình 2.2 Cấu tạo chung của hệ thống ABS

2.4.1 ECU điều khiển trượt

Nhận biết thông tin về tốc độ góc của các bánh xe từ đó tính toán ra tốc độ bánh xe

và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡng trượt

để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe

Cung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thủy lực

SVTH: Đặng Văn Thanh 35 Lớp: 53M - TBLĐ

Thực hiện chế độ kiểm tra, chuẩn đoán, lưu giữ mã code hư hỏng và chế độ an toàn

Hình 2.3 Sơ đồ điều khiển của hệ thống ABS

- Các giai đoạn điều khiển của ECU:

ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ của bánh xe từ các cảm biến tốc độ và ước tính tốc độ xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe

Khi đạp bàn đạp phanh, áp suất thủy lực trong mỗi xilanh ở bánh xe bắt đầu tăng lên

và tốc độ của bánh xe bắt đầu giảm xuống Nếu có bánh xe nào sắp bị bó cứng, ECU điều khiển giảm áp suất thủy lực trong xilanh của bánh xe đó

Giai đoạn A: ECU điều khiển van điện ở chế độ giảm áp, vì vậy giảm áp suất dầu ở xilanh bánh xe Sau đó ECU chuyển các van điện sang chế độ giữ áp để theo dõi sự thay đổi về tốc độ của bánh xe, nếu thấy cần giảm thêm áp thì ECU sẽ điều khiển giảm áp tiếp Giai đoạn B: Khi áp suất thủy lực trong xilanh bánh xe giảm, lực phanh tác dụng lên bánh xe nhỏ đi, không đủ hãm xe dừng lại nên ECU liên tục điều khiển các van điện sang chế độ tăng áp và giữ áp

SVTH: Đặng Văn Thanh 36 Lớp: 53M - TBLĐ

Hình 2.4 Điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh

Giai đoạn C: Khi áp suất thủy lực tăng lên làm cho bánh xe có xu hướng bị bó cứng thì ECU lại điều khiển van điện từ sang chế độ giảm áp

Giai đoạn D: Do áp suất thủy lực trong xilanh ở bánh xe giảm (giai đoạn C), ECU lại bắt đầu điều khiển tăng áp như giai đoạn B Chu trình được thực hiện cho đến khi xe dừng hẳn

2.4.2 Bộ chấp hành của phanh

Bộ chấp hành thủy lực có chức năng cung cấp một áp suất dầu tối ưu đến các xilanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của ABS ECU, tránh hiên tượng bó cứng bánh xe khi phanh

Bộ chấp hành của phanh gồm có van điện từ giữ, giảm áp suất, bơm, moto, bình chứa Khi bộ chấp hành nhận được tín hiệu từ ECU điều khiển trượt van điện từ đóng hoặc ngắt và áp suất thủy lực ở xilanh bánh xe tăng lên, giảm xuống hoặc giữ để tối ưu

SVTH: Đặng Văn Thanh 37 Lớp: 53M - TBLĐ

hóa mức trượt cho mỗi bánh xe Ngoài ra mạch thủy lực còn thay đổi để phù hợp với mỗi loại điều khiển

Hình 2.5 Cấu tạo bộ chấp hành thủy lực

- Van điện từ: Van điện từ trong bộ chấp hành có hai loại, loại hai vị trí và loại ba vị trí Cấu tạo chung của một van điện từ gồm có một cuộn dây điện, lõi van, các cửa van và van một chiều Van điện từ có chức năng đóng mở các cửa van theo sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đến các xilanh bánh xe

- Motor điện và bơm dầu: Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bởi một motor điện, có chức năng đưa ngược dầu từ bình tích áp về xilanh chính trong các chế độ giảm

và giữ áp Bơm được chia ra hai buồng làm việc độc lập thông qua hai piston trái và phải được điều khiển bằng cam lệch tâm Các van một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xilanh chính

- Bình tích áp: Chứa dầu hồi từ xilanh phanh của bánh xe khi giảm áp

2.4.3 Đồng hồ táp lô

Hệ thống đèn báo cảnh báo cho người lái về tình trạng hoạt động của hệ thống ABS Khi khởi động hệ thống đèn này phát sáng một thời gian ngắn rồi tắt chứng tỏ hệ thống

Dù đƣợc gắn ở bất cứ đâu, nhiệm vụ của các cảm biến là cung cấp thông tin về tốc

độ của bánh xe tới ECU điều khiển trƣợt

Nguyên lý hoạt động của các cảm biến tốc độ dựa trên hiện tƣợng cảm ứng điện từ Đối với loại cảm biến này chúng có một nam châm gắn gần một bánh răng kim loại chuyển động cùng bánh xe (sensor ring) Khi bánh xe quay, bánh răng chuyển động theo

và lúc các răng đi qua nam châm, chúng tạo nên một dòng điện xoay chiều Tín hiệu điện liên tục đƣợc gửi về ECU để xử lý thông tin từ đó đƣa ra các tín hiệu điều khiển

SVTH: Đặng Văn Thanh 40 Lớp: 53M - TBLĐ

CHƯƠNG III THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH

3.1 Tổng quan về xe tải Suzuki 500kg

Hệ thống phanh trên xe tải 500kg gồm có phanh chính(phanh chân) và phanh phụ(phanh tay), do nhu cầu sử dụng xe ngày càng nhiều Tại các thành phố lớn có các cầu đường trên cao cho phép xe tải 500kg đi với tốc độ cao Và hiện nay các dòng xe tải này em thấy chưa có lắp đặt hệ thống ABS, vậy nên để đảm bảo an toàn giao thông em đề xuất phương án thiết kế thêm hệ thống phanh ABS cho xe tải 500kg