Tài liệu về hệ thống phanh ABS Vios

5 Chất lượng của một hệ thống phanh trên ô tô được đánh giá thông qua tính hiệu quả phanh thể hiện qua các chỉ tiêu như quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh và lực phanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ - KHOA CƠ KHÍ

HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS

GVHD: TS NGUYỄN VĂN NHANH SVTH : NGUYỄN VIỆT THÀNH KHÓA: 2009-2014

Tp Hồ Chí Minh, tháng 3/2014

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 2

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN 3

CHƯƠNG 1- KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS 4

1.1 Tổng quan 4

1.2 Lịch sử phát triển 5

1.3 Chức năng nhiệm vụ ABS, phân loại ABS 7

1.3.1 Chức năng ABS 7

1.3.2 Phân loại ABS 11

1.4 Các phương án bố trí của hệ thống phanh ABS 13

1.4.1 Phương án 1 13

1.4.2 Phương án 2 14

1.4.3 Phương án 3 14

1.5 Sơ đồ nguyên lý làm việc 14

1.6 Một số sơ đồ điển hình 19

CHƯƠNG 2- HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS 23

2.1 Giới thiệu xe Toyota Vios 23

2.2 Hệ thống truyền lực 25

2.2.1 Ly hợp 25

2.2.2 Hộp số 26

2.3 Hệ thống phanh 26

2.4 Hệ thống treo 26

2.5 Hệ thống lái 27

2.6 Hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS 28

2.6.1 Nguyên lý làm việc 29

2.6.2 Kết cấu và bộ phận chính 31

2.7 Bảo dưỡng và sữa chữa hệ thống phanh ABS 41

2.7.1 Những công việc bảo dưỡng cần thiết 41

2.7.2 Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, bộ phận chính 43

2.7.3 Kiểm tra hệ thống ABS 44

2.7.4 Kiểm tra hệ thống chẩn đoán 45

2.7.5 Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe 52

CHƯƠNG 3- MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN PHẦN MỀM INVENTOR PRO 53

3.1 Giới thiệu Phần mềm Inventor Pro 53

3.2 Xây dựng mô hình 3D hệ thống phanh ABS 54

3.2.1 Thiết kế cơ cấu phanh 54

3.2.2 Thiết kế trợ lực chân không 59

3.2.3 Thiết kế xy lanh chính 60

3.3 Các phần mềm mô phỏng 61

3.3.1 Khái niệm 61

3.3.2 Các phần mềm mô phỏng 61

3.4 Minh họa quy trình “ Thiết kế và tháo lắp xy lanh chính” 61

3.4.1 Thiết kế xy lanh chính 61

3.4.2 Lắp ráp xy lanh chính 64

3.4.3 Mô phỏng chu trình lắp ráp và xuất phim 66

3.4.4 Xử lý ảnh trên phần mềm “Ulead Gif Animatior” 5.0 68

3.4.5 Trình diễn Macromedia Flash 69

3.5 Mô phỏng hoạt động hệ thống 70

3.5.1 Một số bộ phận được mô phỏng 70

3.5.2 Giới thiệu giao diện mô phỏng 71

KẾT LUẬN 76

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 77

KIẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

1

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 ô tô 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:

“ỨNG DỤNG PHẦN MỀM INVENTOR PRO MÔ PHỎNG ĐẶC ĐIỂM KẾT

CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE

TOYOTA VIOS”

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

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

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Nhanh đã tận tình chỉ

bảo và giúp đỡ em rất nhiều

Cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án

này

TP Hồ Chí Minh, ngày 3 tháng 3 năm 2014

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN VIỆT THÀNH

2

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng 3 năm 2014

Giảng Viên hướng dẫn

TS Nguyễn Văn Nhanh

3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng 3 năm 2014

Giảng Viên chấm phản biện

4

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS 1.1 Tổng quan

Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển hành khách và hàng hoá quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân Ở các nước phát triển, ô tô trở thành phương tiện giao thông cá nhân khá phổ biến Ở nước ta, vì số người sử dụng ô tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế nên 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 ô tô mà hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng

Phanh sử dụng ABS là một trong những công nghệ bổ sung cho hệ thống phanh hữu dụng nhất của ngành công nghiệp ô tô 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 Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến Các tiêu chuẩn

về thiết kế, chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ Ðối với sinh viên ngành cơ khí ô tô việc khảo sát, nghiên cứu và thiết kế hệ thống phanh ABS càng có ý nghĩa thiết thực hơn 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

5

Chất lượng của một hệ thống phanh trên ô tô được đánh giá thông qua tính hiệu quả phanh (thể hiện qua các chỉ tiêu như quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh và lực phanh) và tính ổn định chuyển động của ô tô khi phanh

Khi ô tô phanh gấp hay phanh trên các loại đường có hệ số bám  thấp như đường trơn, đường đóng băng, tuyết thì dễ xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứng bánh

xe, tức hiện tượng bánh xe bị trượt lết trên đường khi phanh Khi đó, quãng đường phanh sẽ dài hơn, tức hiệu quả phanh thấp đi; đồng thời dẫn đến tình trạng mất tính

ổn định hướng và khả năng điều khiển của ô tô Nếu các bánh xe trước sớm bị bó cứng, xe không thể chuyển hướng theo sự điều khiển của tài xế; nếu các bánh sau bị

bó cứng, sự khác nhau về hệ số bám giữa bánh trái và bánh phải với mặt đường sẽ làm cho đuôi xe bị lạng, xe bị trượt ngang Trong trường hợp xe phanh khi đang quay vòng, hiện tượng trượt ngang của các bánh xe dễ dẫn đến các hiện tượng quay vòng thiếu hay quay vòng thừa làm mất tính ổn định khi xe quay vòng

Để giải quyết vấn đề nêu trên, phần lớn các ô tô hiện nay đều được trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh, gọi là hệ thống “Anti-lock Braking System” - ABS Hệ thống này chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe khi phanh trên đường trơn hay phanh gấp Hệ thống ABS sẽ điều khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh ở các bánh xe để ngăn không cho chúng bị hãm cứng, đảm bảo tính hiệu quả và tính ổn định của ô tô trong quá trình phanh

Ngày nay, hệ thống ABS đã giữ một vai trò quan trọng không thể thiếu trong các hệ thống phanh hiện đại và nó đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc đối với phần lớn các nước trên thế giới

1.2 Lịch sử phát triển

Để tránh hiện tượng bánh xe bị bó cứng trong quá trình phanh khi lái xe trên đường trơn, người lái xe đạp phanh bằng cách nhịp liên tục lên bàn đạp phanh để duy trì lực bám, ngăn không cho bánh xe bị trượt lết và đồng thời có thể điều khiển được hướng chuyển động của xe Về cơ bản, chức năng của hệ thống phanh ABS cũng giống như vậy nhưng hiệu quả, độ chính xác và an toàn cao hơn

6

ABS được sử dụng lần đầu tiên trên các máy bay thương mại vào năm 1949, chống hiện tượng trượt ra khỏi đường băng khi máy bay hạ cánh Tuy nhiên, kết cấu của ABS lúc đó còn cồng kềnh, hoạt động không tin cậy và không tác động đủ nhanh trong mọi tình huống Trong quá trình phát triển, ABS đã được cải tiến từ loại cơ khí sang loại điện và hiện nay là loại điện tử

Vào thập niên 1960, kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử (microchip)

ra đời Hệ thống ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969 Sau đó, hệ thống ABS đã được nhiều công ty sản xuất ô tô nghiên cứu và đưa vào ứng dụng từ những năm 1970 Công ty Toyota sử dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật từ năm 1971, đây

là hệ thống ABS 1 kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau Nhưng phải đến thập niên 1980s hệ thống này mới được 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

Lúc đầu hệ thống ABS chỉ được lắp trên các xe du lịch cao cấp, đắt tiền, được trang bị theo yêu cầu và theo thị trường Dần dần hệ thống này được đưa vào sử dụng rộng rãi hơn Đến nay ABS gần như đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại xe tải, một số xe du lịch và cho phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt Hệ thống ABS không chỉ được thiết kế trên các hệ thống phanh thủy lực, mà còn ứng dụng rộng rãi trên các hệ thống phanh khí nén của các xe tải và xe khách lớn

Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động như khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao, khi phanh trong những trường hợp khẩn cấp,… hệ thống ABS còn được thiết kế kết hợp với nhiều hệ thống khác:

+ Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo - Traction control (hay ASR) làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để chống hiện tượng các bánh xe bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột Bởi điều này làm tổn hao vô ích một phần công suất của động cơ và mất tính ổn định chuyển động của

ô tô

7

+ Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử EBD (Electronic Brake force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến các bánh

xe phù hợp với các chế độ tải trọng và chế độ chạy của xe

+ Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Brake Assist System) làm tăng thêm lực phanh ở các bánh xe để có quãng đường phanh là ngắn nhất trong trường hợp phanh khẩn cấp Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống ổn định ô

tô bằng điện tử (ESP), không chỉ có tác dụng trong khi dừng xe, mà còn can thiệp vào cả quá trình tăng tốc và chuyển động quay vòng của ô tô, giúp nâng cao hiệu suất chuyển động của ô tô trong mọi trường hợp

Các công ty như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX là những công ty đi đầu

trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo các hệ thống ABS cho ô tô

1.3 Chức năng nhiệm vụ ABS, phân loại ABS

1.3.1 Chức năng 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 pêđan 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 ô tô ở hãng Bosch(Đức) đã nghiên cứu, chế tạo cơ cấu 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 ECU 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 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:

8

- 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)

Hình 1.1- Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong

Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an toàn nhất vì:

- Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc Các bánh

xe trượt lết trên đường sẽ gây mòn lốp và giảm hệ số bám

- Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp tục nhận lực ngang

và không thể thực hiên quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng

để tránh chướng ngại vật (hình 1.1), đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp Do đó dễ gây ra những tai nạn khi phanh

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

Quảng đường phanh: Trong tính toán động lực học quá trình phanh, quảng đường phanh x được xác định theo phương trình sau:

2 2

0 f p

V V F

m

Trong đó:

x: Quãng đường phanh, [m];

m: Khối lượng của xe, [kg];

V0: Vận tốc ban đầu khi bắt đầu phanh, [m/s];

Vf: Vận tốc cuối cùng, [m/s]

Ta thấy quãng đường phanh đến khi xe dừng hẳn (Vf = 0) phụ thuộc vào vận tốc ban đầu (V0), khối lượng m của xe và lực phanh Fp Khi lực phanh đạt cực đại thì quảng đường phanh là ngắn nhất (xem các nhân tố khác giữ nguyên giá trị) Theo hình 1.2, nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở vùng lân cận λ0 thì sẽ đạt được lực phanh cực đại, khi đó quảng đường phanh là ngắn nhất 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

10

Hình 1.2 - Sơ đồ biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường

 Tỉ số trƣợt: Tỉ số khác biệt giữa tốc độ xe và tốc độ bánh xe

 Tỉ số trượt 0% : Trạng thái bánh xe quay tự do không có lực cản

 Tỉ số trượt 100%: Trạng thái trong đó bánh xe bị bó cứng hoàn toàn và trượt trên mặt đường

 Tỉ số trượt = (tốc độ xe – tốc độ bánh xe).100%/tốc độ xe

 Hay λ=(1-v/v 0 ) 100% (1.2)

Mối quan hệ giữa lực phanh và tỉ số trƣợt đƣợc biểu diễn bởi đồ thị Bằng đồ thị ta

có thể dễ dàng hiểu đƣợc mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số trƣợt Lực phanh không nhất thiết cân đối với tỷ số trƣợt Vì vậy để đảm bảo lực phanh lớn nhất thì tỷ số trƣợt nằm trong vùng dung sai trƣợt 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

11

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

1.3.2 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 Phân loại theo kiểu điều khiển:

- Điều khiển theo ngưỡng trượt thấp (slow mode):

ECU chọn thời điểm bắt đầu bị hãm cứng của bánh xe có khả năng bám thấp, để điều khiển áp suất phanh chung cho cả cầu xe Lúc này, lực phanh ở các bánh xe là bằng nhau, bằng chính giá trị lực phanh cực đại của bánh xe có hệ số bám thấp Bánh

xe bên phần đường có hệ số bám cao vẫn còn nằm trong vùng ổn định của đường đặc

12

tính trượt và lực phanh chưa đạt cực đại Vì vậy, cách này cho tính ổn định cao, nhưng hiệu quả phanh thấp vì lực phanh nhỏ

- Điều khiển theo ngưỡng trượt cao (high mode): ECU chọn thời điểm bánh

xe có khả năng bám cao bị hãm cứng để điều khiển chung cho cả cầu xe Trước đó, bánh xe ở phần đường có hệ số bám thấp đã bị hãm cứng khi phanh Cách này cho hiệu quả phanh cao vì tận dụng hết khả năng bám của các bánh xe, nhưng tính ổn định kém

Trong loại điều khiển độc lập, bánh xe nào đạt tới ngưỡng trượt, tức bắt đầu có xu hướng bị bó cứng thì điều khiển riêng bánh đó

Trong loại điều khiển phụ thuộc, ABS điều khiển áp suất phanh chung cho hai bánh xe trên một cầu hay cả xe theo một tín hiệu chung, có thể theo ngưỡng trượt thấp hay ngưỡng trượt cao

- Loại 1 kênh: Hai bánh sau được điều khiển chung (có ở ABS thế hệ đầu, chỉ trang bị ABS cho hai bánh sau vì dễ bị hãm cứng hơn hai bánh trước khi phanh)

- Loại 2 kênh: Một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe trước, một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe sau

- Loại 3 kênh: Hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh trước, kênh còn lại điều khiển chung cho hai bánh sau

- Loại 4 kênh: Bốn kênh điều khiển riêng rẽ cho 4 bánh

Hiện nay loại ABS điều khiển theo 3 và 4 kênh được sử dụng rộng rãi Ưu và nhược điểm của từng loại được thể hiện qua các phương án bố trí sau

13

1.4 Các phương án bố trí của hệ thống phanh ABS

a-Phương án 1 b-Phương án 2 c-Phương án 3

Hình 1.3 - Sơ đồ các phương án bố trí của hệ thống phanh 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 tức là làm 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 (driving stability) và ổn định quay vòng (steering stability) của

xe khi phanh (xét theo quan điểm về độ trượt)

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 của việc điều khiển lực phanh tại các bánh xe Sự thỏa mãn đồng thời hai chỉ tiêu hiệu quả phanh và tính ổn định phanh của xe là khá phức tạp, tùy theo phạm vi và điều kiện sử dụng mà chọn các phương

án điều khiển khác nhau

1.4.1 Phương án 1

Hệ thống phanh ABS có 4 cảm biến bố trí ở bốn bánh xe và 4 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, một mạch đẫn động cho 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 là lớn nhất Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì moment xoay xe sẽ rất lớn và khó

14

có thể duy trì ổn định hướng bằng cách hiệu chỉnh tay lái Ổn định khi quay vòng cũng giảm nhiều Vì vậy với phương án này cần phải 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 khi phanh

1.4.2 Phương án 2

ABS có 4 kênh điều khiển và mạch phanh bố trí chéo Sử dụng cho hệ thống phanh có dạng bố trí mạch chéo (một buồng của xy lanh chính phân bố cho một bánh trước và một bánh sau chéo nhau) ABS có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van điều khiển Trong trường hợp này, 2 bánh trước được điều khiển độc lập, 2 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

mô men quay vòng trên cầu sau, tính ổn định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt

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

1.5 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

15

hình 1.6 gồm:

Hình 1.4- 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- Xi-lanh chính hoặc tổng van khí nén; 6- Xi-lanh bánh xe hoặc bầu phanh

- 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 1.5

Hình 1.5- Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh

16

Nếu bỏ qua mômen cản lăn rất nhỏ và để đơn giản coi Zbx = const, thì phương trình cân bằng mô men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh, có dạng:

0 )

d

d J M

 (1.3)

Ở đây: Mp - Mômen phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh, [N.m];

Mφ - Mômen bám của bánh xe với đường, [N.m];

Jb - Mômen quán tính của bánh xe, [m/s2];

b - Tốc độ góc của bánh xe, [rad/s]

Từ đó ta có gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh:

b p

t

b b

J

M M d

d ( )

    (1.4)

Hình 1.6 - 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 1.6

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 nhanh

Sự tăng đột ngột của gia tốc εb chứng tỏ bánh xe sắp bị hãm cứng và 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

17

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 Mφ cũng 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, đảm bảo cho hệ số bám

có giá trị gần với cực đại nhất

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

Hình 1.7- Sơ đồ nguyên lý điều khiển của ECU

ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ của bánh xe từ 4 cảm biến tốc độ, và ước tính tốc độ của xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe Khi đạp bàn đạp phanh, áp suất thuỷ lực trong mỗi xi lanh ở bánh xe bắt đầu tăng lên,

18

và tốc độ của bánh xe bắt đầu giảm xuống Nếu bất kỳ bánh xe nào dường như sắp bị

bó cứng, ECU sẽ giảm áp suất thuỷ lực trong xi lanh của bánh xe đó

Điều chỉnh tốc độ của bánh xe

ECU điều khiển trượt đặt các van điện từ vào chế độ giảm áp suất theo mức giảm tốc của các bánh xe, như vậy sẽ giảm áp suất thuỷ lực trong xi lanh của bánh xe Sau khi áp suất hạ xuống, ECU chuyển các van điện từ sang chế độ “giữ” để theo dõi sự thay đổi tốc độ của bánh xe Nếu ECU cho rằng cần tiếp tục giảm áp suất thuỷ lực, nó sẽ lại giảm áp suất này

Khi áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh của bánh xe giảm (khoảng A), áp suất thuỷ lực tác động vào bánh xe này giảm xuống Điều này làm cho bánh xe sắp bị khoá chặt sẽ tăng tốc độ Tuy nhiên, nếu áp suất thuỷ lực giảm xuống, lực phanh tác động vào bánh xe này sẽ trở nên quá thấp Để tránh điều này, ECU đặt các van điện từ lần lượt vào chế độ “tăng áp suất” và chế độ “giữ” để bánh xe sắp bị khoá

19

Bảng 1.1- Kết quả thí nghiệm khi phanh ô tô du lịch có trang bị ABS (mỗi bánh xe có

một cảm biến và điều khiển riêng)

phanh V(m/s)

Quảng đường phanh

Mức tăng hiệu quả phanh (%)

Có ABS Không ABS

Đường bêtông khô

Đường bêtông ướt

13,88 13,88

10,6 18,7

13,1 23,7

19,1 21,1 Đường bêtông khô

Đường bêtông ướt

27,77 27,77

41,1 62,5

50,0 100,0

17,8 37,5

Hình 1.8 - Quá trình phanh điển hình trên mặt đường trơn không có ABS

Hình 1.9- Quá trình phanh điển hình của ô tô có trang bị ABS

1.6 Một số sơ đồ điển hình

Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ ABS phổ biến dùng với dẫn động thủy lực, điều khiển bằng điện tử

20

ABS 1 kênh – RWAL (Rear Wheel Antilock) hay RABS ( Rear Antilock Braking System) là những hệ thống chống hãm cứng hai bánh sau, điều khiển áp suất dòng dẫn động đi đến đồng thời cả hai phanh bánh sau; nó chỉ là những hệ thống đơn giản được thiết kế cho các loại xe thể thao, xe tải nặng vì các loại xe này rất dễ bị hãm cứng bánh sau khi phanh trong trường hợp non hoặc không tải

6 5

lượng; 5- Bơm cao áp; 6- Rơle điện ; 7- Xylanh bánh xe

Sơ đồ hình 1.10 sử dụng một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh răng vành chậu của bộ vi sai cầu sau Sơ đồ này hai bánh sau được điều khiển chung theo modun chọn thấp (select low mode), tức là bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau

Hình 1.11 - Sơ đồ ABS 3 kênh 3 cảm biến

Sơ đồ hình 1.11 sử dụng hai cảm biến tốc độ bánh xe đặt ở các bánh xe cầu trước

và một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh răng vành chậu của bộ vi sai cầu sau

21

Hình 1.12- Sơ đồ ABS 3 kênh 4 cảm biến

Trên hình 1.12 là sơ đồ ABS 3 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van điều khiển Phương án này hai bánh trước được điều khiển độc lập, hai bánh sau được điều khiển chung theo modun thấp (select low mode), 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 mô men quay vòng cưỡng bức trên cầu sau tính ổn định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt Hầu hết các xe có bánh sau chủ động và nhiều xe bánh trước chủ động sử dụng ABS 3 kênh

ABS 4 kênh điều khiển phanh 4 bánh xe một cách riêng biệt Đây là hệ thống hoàn chỉnh nhưng đắt tiền nhất và yêu cầu mỗi bánh xe phải có một cảm biến tốc độ riêng

Hình 1.13- Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến

Trên hình 1.13 là sơ đồ ABS 4 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van điều khiển độc lập (sử dụng phổ biến cho xe động cơ đặt trước bánh trước chủ động) Với phương án này các bánh xe đều được tự động điều chỉnh lực phanh sao cho luôn

22

nằm trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh là lớn nhất Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì mô men quay vòng cưỡng bức lớn tính ổn định giảm

10 Dung tích xy lanh công tác cc 1497

16 Bán kính quay vòng tối thiểu m 4,9

player,MP3,WMA ,6 loa

21 Dung tích khoang chứa hành lý Lít 575

24

24 Kính cửa sổ điều chỉnh điện

Trượt và ngả Chỉnh độ cao mặt ghế (Ghế

32 Túi khí (người lái và hành khách phía trước)

Hình 2.1- Sơ đồ tổng thể xe TOYOTA VIOS

26

-Khi khởi hành ô tô thay đổi từ trạng thái đứng yên sang chuyển động với một quán tính rất lớn Vì thế động cơ không đủ sức kéo ô tô chuyển động ngay mà phải có

ly hợp thực hiện quá trình tăng tốc từ từ

-Khi chuyển số, tốc độ ô tô sẽ thay đổi tương ứng và tỷ số truyền được gài và có

độ chênh lệch tốc độ góc lớn giữa các phần chủ động và bị động của hộp số Nếu không có ly hợp tách động cơ ra khỏi hệ truyền lực thì quá trình chuyển số rất khó khăn, gây tải trọng động và va đập mạnh

-Khi phanh để giảm tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực cũng như ô

tô dừng lại nhanh, cũng cần có ly hợp để cắt dòng công suất từ động cơ truyền đến bánh xe Trong quá trình làm việc của ô tô, ly hợp càng cần thiết để đảm bảo cho ô tô

có thể chuyển động với vận tốc rất nhỏ và động cơ không bị chết máy khi quá tải -Nhờ sự trượt của mình ly hợp còn là cơ cấu an toàn, tránh cho hệ thống truyền lực khỏi những tải trọng động lớn có thể xuất hiện trong vận hành

2.2.2 Hộp số

Trên hệ thống truyền lực được trang bị hộp số tự động cho phép xe hoạt động tối

ưu nhất theo điều kiện đường xá và tốc độ động cơ, với bốn số tự động

Hộp số tự động gồm các bộ phận chính sau:

+ Bộ biến mô

+ Bộ bánh răng hành tinh

+ Bộ điều khiển thuỷ lực

+ Bộ truyền động bánh răng cuối cùng

+ Các thanh điều khiển

2.3 Hệ thống phanh

Hệ thống phanh tay, phanh chân và phanh dự phòng

2.4 Hệ thống treo

 Hệ thống treo trước dạng độc lập thanh giằng Mcperson

 Giảm chấn trước có kết cấu mới gọn nhẹ do chỉ nối với thân xe bằng một điểm

 Giảm chấn điều khí thấp áp N2 , van điều khiển dầu giảm chấn tuyến tính nhiều lớp cho tính ổn định lái cao

27

 Với một loạt ưu điểm là tăng độ võng tĩnh và động của hệ thống treo, tăng độ

êm dịu chuyển động Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng

do hiệu ứng momen con quay; tăng được khả năng bám đường, do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe

Hình 2.3- Bộ phận dẫn hướng loại một đòn của hệ thống treo độc lập

1- Giảm chấn; 2- Dầm cầu; 3- Thanh ổn định

 Hệ thống treo sau kiểu phụ thuộc với dầm cầu xoắn chữ H- Eta beam (không có thanh ổn định)

Hình 2.4- Hệ thống treo phụ thuộc kiểu dầm xoắn chữ H-Eta beam

1-Giảm chấn; 2-Dầm cầu; 3-Phần tử đàn hồi

2.5 Hệ thống lái

Hệ thống lái dùng trục vít bánh vít và bộ trợ lực là động cơ điện trên trục lái Tính kinh tế nhiêu liệu cao do động cơ không phải dẫn động bơm trợ lực lái như trước Dễ bảo dưỡng và sửa chữa do có ít cơ cấu cơ học EMPS ECU sẽ phát hiện lực

2.6 Hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS

Hình 2.6- 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;

mà không hề bị cản trở bởi bất kỳ một chi tiết nào trong cụm thủy lực Dầu phanh sẽ được đi đến các xy lanh bánh xe hoàn toàn giống với hoạt động của phanh thường không có ABS Khi phanh các xy lanh 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

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 tr gi áp suất

Khi ECU 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 gửi 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 xy lanh 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 2-9

11 9

Hình 2.7- 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 iai đoạn giảm áp suất

10

11 9

1

5 4

2

13 3

Hình 2.8- Giai đoạn giảm áp 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

31

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 xy lanh 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 2-10)

c iai đoạn tăng áp suất

Khi tốc độ bánh xe tăng lên (do áp suất dòng phanh giảm), khi đó cần tăng áp suất trong xy lanh 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 tăng tốc độ(hình 2.11)

13 3

biến; 12- Nguồn điện; 13- Van nạp; 14- Van xả; 15- Khối ECU

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

2.6.2 Kết cấu và bộ phận chính

a) Cơ cấu phanh trước

32

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

Hình 2.10- 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-Đĩa phanh;

11-Lỗ kiểm tra má phanh; 12-Lỗ tản nhiệt đĩa phanh

 Má kẹp đƣợc đúc bằng gang rèn

33

 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 rất thuận lợi

Trên hình 2.14 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 hở như J2, vòng làm kín sẽ

hư hỏng sau một thời gian ngắn do biến dạng quá 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

Nhờ độ đàn hồi của các vòng làm kín 7 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

Hình 2.12 - Biến dạng đàn hồi của vòng làm kín 1- Piston; 2- Vòng làm kín; 3- Xy lanh a- Biến dạng của vòng làm kín tương ứng với các khe hở J 1 , J 2 , J 3 khác nhau và áp

suất p bằng nhau; b, c- Trạng thái chưa làm việc và đang chịu áp suất

34

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 tang trống như sau:

- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,05  0,15 [mm] nên rất nhạy, 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

- Các đĩa phanh loại hở dễ bị oxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh

- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt, xước

- Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi động cơ không làm việc, hiệu quả dẫn động phanh thấp và khó sử dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng

b) Cơ cấu phanh sau

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

c) Xy lanh chính

Là loại xy lanh kép được thiết kế sao cho nếu một mạch dầu bị hỏng thì mạch dầu khác vẫn tiếp tục làm việc nhằm cung cấp một lượng dầu tối thiểu để phanh xe Đây là một trong những thiết bị an toàn nhất của xe

35

Ở vị trí chưa làm việc, các piston bị đẩy về vị trí ban đầu bởi các lò xo hồi vị, các khoang phía trước piston được nối thông với bình chứa qua lỗ cung cấp dầu (6) Khi phanh piston bị đẩy sang trái ép dầu phía trước piston đi đến xy lanh bánh xe Khi nhả phanh đột ngột dầu phía sau piston chui qua lỗ bù, bù vào khoảng không gian phía trước đầu piston

8

4 3

9

7 6

5

Hình 2.13- Kết cấu xy lanh chính 1-Lò xo; 2-Lỗ bù dầu; 3- Piston; 4-Nút làm kín; 5-Bình chứa dầu phanh; 6- Piston;

7- Vòng chặn; 8- Chốt tỳ; 9- Lò xo; 10,11-Chốt hãm

d) 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

36

Hình 2.14 - Cảm biến tốc độ bánh xe trước 1-Nam châm vĩnh cửu; 2- Cuộn dây điện; 3- Rôto cảm biến; 4- Rôto cảm biến;

5- Cảm biến tốc độ

Bộ cảm biến làm việc nhƣ sau (hình 2.14):

- Khi mỗi răng của vòng răng đi ngang qua nam châm thì từ thông qua cuộn dây sẽ tăng lên và ngƣợc 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 nhƣ một đại lƣợng 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 ngƣợc lại

Hình 2.15 - Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe

1- Rôto cảm biến; 2- Cuộn dậy; 3- Nam châm vĩnh cửu

37

e) 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 (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