ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH THUỶ LỰC TRÊN Ô TÔ TOYOTA VIOS

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH THUỶ LỰC TRÊN Ô TÔ DU LỊCHĐồ án nghiên cứu hệ thống phanh trên xe Toyota Vios nhằm tìm hiểukỹ về kết cấu và kỹ thuật bảo dưỡng, sửa chữa của hệ thống. Trong quá trìnhlàm đồ án, do trình độ bản thân, tài liệu, kiến thức thực tế và thời gian còn hạnchế nên không thể không có những sai sót. Vì vậy em kính mong sự góp ý chỉbảo của thầy để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Và em xin chân thànhcảm ơn thầy Hoàng Quang Tuấn đã hướng dẫn và giúp đỡ em tận tình để emhoàn thành đồ án này

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Giảng viên hướng dẫn: Hoàng Quang Tuấn

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Ngọc Bảo

MSV : 2018605773

Lớp : 2021AT6009004

Khoá : K13

LỜI NÓI ĐẦU

Nền công nghiệp ô tô trên thế giới ngày nay đã đạt được những thành tựu cao về khoa học kỹ thuật Sự cạnh tranh gay gắt trên thị trường ô tô đã thúc đẩy đầu tư nhiều về nghiên cứu các công nghệ mới cho ô tô Điều này đã làm cho chiếc ô tô hiện đại ngày nay được trang bị nhiều công nghệ tiên tiến dẫn đến mẫu mã kết cấu chất lượng sử dụng rất tốt Và hệ thống pahnh cũng nằm trong sự thay đổi ấy

Đồ án nghiên cứu hệ thống phanh trên xe Toyota Vios nhằm tìm hiểu

kỹ về kết cấu và kỹ thuật bảo dưỡng, sửa chữa của hệ thống Trong quá trình làm đồ án, do trình độ bản thân, tài liệu, kiến thức thực tế và thời gian còn hạn chế nên không thể không có những sai sót Vì vậy em kính mong sự góp ý chỉ bảo của thầy để đề tài của em được hoàn thiện hơn Và em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Quang Tuấn đã hướng dẫn và giúp đỡ em tận tình để em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện NGUYỄN NGỌC BẢO

Mục lục

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống phanh trên ô tô……….4

1.2 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh……….4

1.2.1 Công dụng ……… ……….4

1.2.2 Phân loại……… ……….5

1.2.3 Yêu cầu……… ……… 6

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH 2.1 Cấu tạo chung của hệ thống phanh……… ……… 7

2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh………8

CHƯƠNG 3: KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG PHANH THUỶ LỰC 3.1 Xy lanh chính (Xy lanh tổng phanh)……….……….10

3.2 Cơ cấu phanh đĩa trên xe Toyota Vios……… ………15

3.2.1 Cấu tạo của từng chi tiết trong hệ thống phanh đĩa………… 16

3.2.2 Nguyên lý hoạt động của phanh đĩa……….20

3.3 Bầu trợ lực chân phanh……….21

3.3.1 Cấu tạo bầu trợ lực chân không………22

3.3.2 Nguyên lý hoạt động của bầu trợ lực chân không………23

3.4 Hệ thống ABS trên xe Toyota Vios……… 24

3.4.1 Cấu tạo hệ thống phanh ABS……… 25

3.4.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS………26

CHƯƠNG 4: NHỮNG HƯ HỎNG VÀ CÁCH SỬA CHỮA CỦA HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC TRÊN XE TOYOTAVIOS 4.1 Hư hỏng và cách khắc phục……… 28

4.2 Những điều cần biết về má phanh ô tô……… 31

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống phanh trên ô tô

Hệ thống phanh là một trong những hệ thống không thể thiếu trên xe hơi Nó không những giúp dừng xe mà còn đảm bảo an toàn cho hành khách trên ô tô cũng như người tham gia giao thông

Phanh đĩa được phát minh lần đầu tiên vào năm 1902 bởi một người Anh tên là William Lanchester Tuy nhiên mãi đến cuối thế kỉ 20 phanh đĩa mới được áp dụng thực tế Phanh đĩa được sử dụng rộng rãi từ những năm

1949, sử dụng kẹp phanh (Caliper) thủy lực và má phanh tạo từ vật liệu ma sát cao.Vào những năm 1970 hệ thống phanh ABS ra đời với sự xuất hiện của

bộ điều khiển thủy lực và cảm biến tốc độ bánh xe Hệ thống phanh giờ đây hoạt động hiệu quả và chính xác hơn Ngoài ra còn có các hệ thống an toàn như TCS, EBD, BSA,…giúp cho việc phanh xe trở nên an toàn và chính xác hơn Trong những năm gần đây xe điện phát triển cùng với đó là sự ra đời của

hệ thống phanh tái tạo, khi sử dụng nhiệt của quá trình ma sát để chuyển thành năng lượng cho động cơ điện

1.2 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh

1.2.1 Công dụng

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì

nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển

Trên ôtô sự phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với

má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh Quá trình ma sát trong các cơ cấu phanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, nếu không xác định

kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh

Hư hỏng trong hệ thống phanh thường kèm theo hậu quả nghiêm trọng, làm mất tính an toàn chuyển động của ôtô Các hư hỏng rất đa dạng và phụ thuộc vào kết cấu hệ thống phanh

1.2.2 Phân loại:

Có nhiều cách phân loại hệ thống phanh

a Theo công dụng:

- Hệ thống phanh chính (phanh chân);

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay);

- Hệ thống phanh dự phòng;

- Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ)

b Theo kết cấu của cơ cấu phanh:

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc;

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

- Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa

d Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh:

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

e Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:

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

1.2.3 Yêu cầu:

Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm;

- Phanh êm dịu trong bất kì mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh;

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn;

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao;

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào;

- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh;

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;

- Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lực phanh trên bánh xe;

- Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện

sử dụng;

- Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE

TOYOTA VIOS 2.1 Cấu tạo chung của hệ thống phanh

Sơ đồ hệ thống phanh dầu Toyota Vios cấu tạo gồm các phần chính: Xy lanh chính,xy lanh phụ, cơ cấu phanh, và cơ cấu dẫn động phanh Xy lanh chính được lắp ở trên khung ô tô, bên trong xy lanh có piston và cuppen để tạo áp suất Xy lanh phụ được lắp ở trong cơ cấu phanh, trong xy lanh phụ có hai cuppen và piston Cơ cấu phanh gồm có hai má và lò xo hồi vị má phanh lắp trên đĩa phanh Cơ cấu dẫn động gồm có bàn đạp phanh đi kèm với một bộ trợ lực phanh chân không (bầu trợ lực phanh) để làm giảm sự mệt mỏi cho người lái đồng thời đảm bảo hiệu quả phanh luôn ổn định

Hình 2-1: Sơ đồ hệ thống phanh dầu

2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh

2.2.1 Khi đạp phanh

1 Bàn đạp phanh; 2 Piston xylanh phanh chính; 3 xylanh phanh

chính; 4 5 9 Piston xylanh phanh bánh xe; 6 đường ống dẫn dầu phanh; 7 Xylanh phanh bánh xe ; 8 Dầu phanh

Hình 2-2: Hệ thống phanh khi đạp phanh Khi cần giảm tốc độ xe hoặc dừng hẳn xe lại, người lái tác dụng vào bàn đạp phanh (1), thông qua cơ cầu dẫn động tác động lên piston (2) di chuyển trong xy lanh phanh chính (3) đẩy dầu vào hệ thống các đường ống dẫn (6) và

đi đến các xy lanh bánh xe (7), dưới tác dụng của lực sinh ra do áp suất dầu phanh trong hệ thống tác động lên các piston (4,5,9) xy lanh phanh bánh xe sẽ đẩy ra ngoài theo chiều mũi tên để tác dụng lên cơ cấu phanh (phanh tang trống hoặc phanh đĩa) thực hiện việc giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe Thời gian và quãng đường xe bị giảm hoặc dừng hẳn phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp phanh

2.2.2 Khi nhả phanh:

Hình 2-3: Hệ thống phanh khi nhả phanh Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp phanh, dưới tác dụng của cơ cấu lò xo hồi vị tại các bánh xe hoặc cần điều khiển xy lanh phanh chính sẽ ép piston (4,5,9) xy lanh phanh bánh xe lại và đẩy dầu ngược trở về xy lanh chính (3) như lúc đầu, lúc này phanh sẽ được nhả ra không còn tác dụng hãm hoặc dừng xe lại nữa

CHƯƠNG 3: KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG

PHANH THUỶ LỰC 3.1 Xy lanh chính (Xy lanh tổng phanh)

sẽ không hiệu quả Ví dụ, áp suất có thể là 0 psi trong một mạch và bình thường trong mạch kia Từ đó xy lanh chính hai buồng có hai pit tông ra đời

Xe Toyota Vios sử dụng kiểu xy lanh hai buồng có hai pittông tạo ra áp suất thuỷ lực trong đường ống phanh của hai hệ thống

Khi người lái đạp chân lên bàn đạp phanh, xylanh chính sẽ biến đổi lực đạp này thành áp suất thủy lực Vận hành của bàn đạp dựa vào nguyên lý đòn bẩy để biến đổi một lực nhỏ của bàn đạp thành một lực lớn tác động vào xylanh chính

Theo định luật Pascal, lực thủy lực phát sinh bên trong xylanh chính được truyền qua đường ống dẫn dầu phanh tới các xylanh phanh riêng biệt

Nó tác động lên các má phanh để tạo ra lực phanh Áp suất bên ngoài tác động lên dầu chứa trong không gian kín, được truyền đi đồng đều về mọi phía Áp dụng nguyên lý này vào bên trong mạch thủy lực hệ thống phanh, áp suất tạo ra trong xylanh chính được truyền đều tới tất cả các xylanh phanh

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 3-1: Xy lanh chính

b Cấu tạo xy lanh chính

Xy lanh chính có một piston số 1 và một piston số 2 Piston số 1 nằm ở phía sau của xi lanh, nó được gọi là chính vì nó được đẩy trực tiếp bởi thanh đẩy Pít tông số 2 có một van phía sau chặn chất lỏng trong buồng chính và là thứ cuối cùng đẩy piston số 1 trong quá trình hoạt động bình thường Mỗi nửa của xi lanh có một cổng vào, một cổng ra và bình dầu ở trên để bù đắp

Hình 3-2: Cấu tạo xy lanh chính

Đường bù đắp dầu

Đường bù đắp dầu (Đang mở)

Piston

Đến phanh sau

Đến phanh trước

Khi ta đạp bàn đạp phanh, piston số 1 chuyển động về phía trước và đóng cổng bù của nó Tiếp tục chuyển động của pít tông gây ra áp suất chất lỏng ở phía trước của pít tông số 2 tăng lên, tác động lên piston số 2, di

chuyển nó về phía trước và đóng cổng bù của nó (HÌNH 3-2) Áp lực bây giờ tích tụ như nhau trong cả hai piston của xi lanh chính Cả hai piston tiếp tục di chuyển về phía trước, dịch chuyển chất lỏng vào các xy lanh và làm phanh trên mỗi bánh xe hoạt động

*Nếu như piston số 2 bị lỗi: piston số 1 sẽ đẩy piston số 2 cho đến khi

nó tiếp xúc với phần cuối của lỗ xylanh chính (HÌNH 3-3) Khi điều đó xảy

ra, mạch chính có thể bắt đầu tạo áp suất và hoạt động phanh của xe Trong tình huống này, nó hoạt động, nhưng với hành trình bàn đạp tăng lên

Hình 3-3: Xy lanh chính khi piston số 2 gặp sự cố

* Nếu như piston số 1 bị lỗi: không tạo ra áp suất để di chuyển piston

số 2; do đó một thanh gắn phía trước của piston số 1 sẽ đẩy trực tiếp piston số

2 để nó vẫn có thể tạo ra áp suất để hoạt động phanh (HÌNH 3-4) Điều này cũng dẫn đến bàn đạp phanh thấp hơn bình thường

Một công tắc chênh lệch áp suất trong xi lanh chính hoặc hệ thống thủy lực có thể chiếu sáng đèn cảnh báo phanh trên bảng điều khiển, cảnh báo người lái xe về hệ thống phanh mất áp suất giữa hai mạch thủy lực

Đến phanh sau

Piston Số 2 (chạm đến đáy)

Đến phanh trước

Piston số 1

Hình 3-4: Xy lanh chính khi piston số 1 gặp sự cố

c Nguyên lý hoạt động của xy lanh chính

* Khi không tác động vào các phanh

Hình 3-5: Xy lanh chính khi không tác động vào phanh

-Các cuppen của piston số 1 và số 2 được đặt giữa cửa vào và cửa bù tạo ra một đường đi giữa xi lanh chính và bình chứa

-Piston số 2 được lò xo hồi số 2 đẩy sang bên phải, nhưng bu lông chặn không cho nó đi xa hơn nữa

Đến phanh sau

Piston

Số 2 Đến

phanh trước

Piston số 1(Chạm đáy trên piston số 2)

*Khi đạp bàn đạp phanh

Hình 3-6: Xy lanh chính khi tác động vào phanh -Piston số 1 dịch chuyển sang bên trái và cuppen của piston này bịt kín cửa bù để chặn đường đi giữa xi lanh này và bình chứa Khi piston bị đẩy thêm, nó làm tăng áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh chính áp suất này tác động vào các xi lanh phanh phía sau Vì áp suất này cũng đẩy piston số 2, nên piston số 2 cũng hoạt động giống như piston số 1 và tác động vào các xi lanh phanh của bánh trước

*Khi nhả bàn đạp phanh

Hình 3-7: Xy lanh chính khi nhả bàn đạp phanh

Các piston bị đẩy trở về vị trí ban đầu của chúng vì áp suất thuỷ lực và lực của các lò xo phản hồi Tuy nhiên do dầu phanh từ các xi lanh phanh không chảy về ngay mà áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh chính tạm thời giảm xuống (độ chân không phát triển) Do đó, dầu phanh ở bên trong bình chứa chảy vào xi lanh chính qua cửa vào, và nhiều lỗ ở đỉnh pit tông và quanh chu vi của cuppen pittông Sau khi pittông đã trở về vị trí ban đầu của nó, dầu phanh dần dần chảy từ xi lanh phanh về xi lanh chính rồi chảy vào 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 xi lanh do nhiệt độ thay đổi Điều này tránh cho áp suất thuỷ lực tăng lên khi không sử dụng các phanh

3.2 Cơ cấu phanh đĩa trên xe Toyota Vios

Xe Toyota Vios sử dụng cơ cấu phanh đĩa bao gồm một đĩa thép được gắn cố định bằng bu lông trên moay ơ trục bánh xe, một giá đỡ (hay còn gọi

là caliper hay cùm phanh) và các má phanh (bố thắng) Giá đỡ được gắn trên

vỏ cầu nên nó sẽ cố định, trong khi đó đĩa phanh sẽ quay cùng với bánh xe Trên giá đỡ có bố trí các xy lanh thủy lực và các má phanh

Hình 3-8: Cấu tạo bộ phanh đĩa

3.2.1 Cấu tạo của từng chi tiết trong hệ thống phanh đĩa Toyota Vios

Cấu tạo phanh đĩa ô tô gồm 4 bộ phận chính: đĩa phanh, cùm phanh, má phanh và piston Tổ hợp phanh này được thiết kế hở, các bộ phận phối hợp ăn

ý với nhau, trợ giúp ô tô dừng đỗ xe hoặc giảm tốc độ hiệu quả

a Đĩa phanh (Roto):

Đĩa phanh được gắn trực tiếp lên cụm may-ơ bánh xe Đĩa phanh được đục lỗ hoặc xẻ rãnh để gia tăng khả năng tản nhiệt (giúp làm giảm thiểu tối

đa khả năng mài mòn của đĩa phanh)

Hình 3-9: Đĩa phanh Đĩa phanh thường được làm bằng vật liệu chịu lực rất tốt, có độ bền cao, thường ít bị hư hỏng Đĩa phanh sẽ bị cào xước trong trường hợp má phanh đã quá mòn hoặc má phanh không đạt tiêu chuẩn Đĩa phanh cũng có thể bị cong, vênh, nứt vỡ nếu chịu tác động của 1 lực lớn như tai nạn xe cộ

b Má phanh (Brake pads)

Hệ thống má phanh là 1 khối thống nhất, gồm 2 má phanh kẹp 2 bên mặt của đĩa phanh và kẹp chặt lấy đĩa phanh khi sử dụng Trên má phanh được xẻ rãnh nhằm thoát nhiệt, thoát bụi trong quá trình làm việc Má phanh

có thể chế tạo từ gốm, hợp kim, kevlar, …

Hình 3-10: Má phanh

c Piston (Xy lanh phụ)

Hình 3-11: Xy lanh phụ Phanh đĩa sử dụng piston (dầu) để truyền lực cho má phanh Dầu phanh đĩa thường là loại chuyên dụng Khi piston hoạt động sẽ ép má phanh vào đĩa phanh và do đó, tác động trực tiếp giúp xe dừng lại

Trong bộ kẹp phanh đĩa, pít-tông được làm kín bằng một vòng đệm tiết diện vuông đứng yên, cũng được gọi là một vành tròn chữ O cắt vuông

(HÌNH 4-13) Vòng chữ O này có mặt cắt ngang hình vuông và được lắp vào rãnh gia công trên càng phanh Vòng chữ O được nén giữa piston và vỏ thước cặp, tạo ra một vòng hãm tích cực để giữ cho dầu phanh áp suất cao không bị

rò rỉ ra ngoài Nó cũng ngăn không cho không khí được hút vào hệ thống khi