TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHANH XE TOYOTA FORTUNER

Giới thiệu sơ bộ về xe TOYOTA FORTUNER 2010 Nguyên lý hoạt động : khi đạp bàn đạp phanh, lực đạp được truyền qua cần đẩy vào xy lanh chính để đẩy pít tông trong xilanh này. Lực của áp suất thủy lực bên trong xilanh chính được truyền qua các ống dầu đến các xilanh phanh bánh xe.

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHANH XE TOYOTA FORTUNER 2.1 Giới thiệu sơ bộ về xe TOYOTA FORTUNER 2010

Loại động cơ 2.7L gasoline, 4 xy lanh thẳng hàng, 16

Valve, DOHC

 Xe được trang bị hệ thống phanh thủy lực hai dòng, trợ lực chân không, một dòng dùng cho dẫn động cầu trước với cơ cấu phanh là dạng đĩa, một dòng dẫn động cầu sau sử dụng phanh tang trống Trên xe được trang bị hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS và bộ điều hòa lực phanh cho cụm phanh ở phía sau, được trang bị

hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA và hệ thống phân phối lực phanh EBD giúp

phân phối lực phanh giữa các bánh trước và bánh sau hoặc giữa các bánh xe bên phải và bên trái

2.1.1 Các cơ cấu và bộ phận trong hệ thống phanh của xe

+ Cấu tạo

1 Bàn đạp phanh

2 Bộ trợ lực chân không

3 Xy lanh phanh chính

4 Bình chứa dầu

5 Cơ cấu phanh đĩa

6 Bộ điều hòa lực phanh

7 Cơ cấu phanh trống

+ Hoạt động

- Khi đạp phanh, lực đạp được truyền từ bàn đạp qua cần đẩy vào xilanh chính để đẩy piston trong xilanh

- Lực của áp suất thuỷ lực bên trong xilanh chính được truyền qua các đường ống dẫn dầu đến các xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh

- Khi nhả phanh, người lái bỏ chân khỏi bàn đạp phanh lúc này piston xilanh chính trở lại vị trí không làm việc và dầu từ các xilanh bánh xe theo đường ống hồi về xilanh chính

vào buồng chứa, đồng thời tại các bánh xe lò xo hồi vị kéo hai guốc phanh tách khỏi trống phanh và kết thúc quá trình phanh

 Xy lanh chính

Hình 2.2 Sơ đồ xy lanh chính

Nguyên lý hoạt động : khi đạp bàn đạp phanh, lực đạp được truyền qua cần đẩy vào xy

lanh chính để đẩy pít tông trong xilanh này

Lực của áp suất thủy lực bên trong xilanh chính được truyền qua các ống dầu đến các xilanh phanh bánh xe

 Khi không tác động vào bàn đạp phanh : các cuppen của pít tông số 1 và số 2 được đặt giữa cửa nạp và cửa bù tạo ra 1 đường đi giữa xilanh chính và bình chứa Pít tông số 2 bị lò xo hồi đẩy sang bên phải nhưng bu lông chặn không cho nó đi xa hơn nữa

 Khi đạp bàn đạp phanh : khi pit tông số 1 dịch chuyển sang bên trái và cuppen của pit tông này bịt cửa bù để chặn đường đi giữa bình dầu phanh và xilanh này Khi pit tông bị đẩy thêm nó tăng áp suất thủy lực bên trong xilanh chính Áp suất này tác động vào các xilanh phanh phía sau Vì áp suất này cũng đẩy pit tông số 2 nên pit tông số 2 cũng hoạt động y hệt như pit tông số 1 và tác động vào các xilanh phanh bánh trước

Hình 2.3 Xy lanh chính khi đạp bàn đạp phanh.

 Khi nhả bàn đạp phanh : các pittông bị đẩy về vị trí ban đầu của nó do áp suất thủy lực và lực của lò xo phản hồi Tuy nhiên do dầu phanh không hồi về ngay nên áp suất thủy lực trong xilanh tạm thời giảm xuống ( độ chân không phát triển ) Do đó dầu phanh ở bên trong bình chứa chảy vào xilanh qua cửa vào, và nhiều lỗ ở đỉnh pit tông và quanh chu vi của cuppen pit tông Sau khi pit tông đã trở về vị trí ban đầu của nó, dầu phanh dần dần chảy từ xilanh phanh về xilanh chính rồi chảy 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 do nhiệt độ thay đổi Điều này tránh cho áp suất thủy lực của

hệ thống phanh không tăng lên khi không sử dụng các phanh

Hình 2.1 Xylanh chính khi nhả bàn đạp phanh.

 Bộ trợ lực chân không

Hình 2.2 Sơ đồ bộ trợ lực chân không.

Nguyên lý hoạt động :

 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 van điều chỉnh đẩy sang trái Điều này 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 suất thay đổi

Trong điều kiện này van chân không của thân van bị tách khỏi van điều chỉnh, tạo ra một lối thông giữa lỗ A và lỗ B Vì luôn luôn có chân không trong bình áp suất không đổi nên cũng có chân không trong buồng áp suất thay đổi vào lúc này Vì vậy lò xo mang ngăn đẩy pit tông sang bên phải

Hình 2.3 Bầu trợ lực khi không tác động.

 Đạp phanh : khi đạp bàn đạp phanh, cần điều khiển van đẩy van không khí làm nó dịch chuyển sang bên trái Lò xo van điều chỉnh cũng đẩy van không khí dịch chuyển sang bên trái cho đến khi nó tiếp xúc với van chân không Chuyển động này bịt kín lối thông giữa lỗ A và lỗ B

Khi van không khí tiếp tục dịch chuyển sang bên trái, nó càng xa rời van điều chỉnh, làm cho không khí bên ngoài lọt vào buồng áp suất biến đổi qua lỗ B ( sau khi đi qua lưới lọc không khí ) Độ chênh áp suất giữa buồng áp suất biến đổi và buồng áp suất không biến đổi làm cho pit tông dịch chuyển sang bên trái làm cho đĩa phản lực đẩy cần đẩy bộ trợ lực về bên trái làm tăng lực phanh

Hình 2.4 Bầu trợ lực ở trạng thái đạp phanh.

 Trạng thái giữ : nếu đạp bàn đạp phanh giữa chừng, cần điều khiển van và van không khí ngừng dịch chuyển nhưng pit tông vẫn dịch chuyển sang bên trái do độ chênh áp suất Lò xo van điều khiển làm cho van này vẫn tiếp xúc với van chân không, nhưng nó dịch chuyển theo pit tông

Vì van điều khiển dịch chuyển sang bên trái và tiếp xúc với van không khí, không khí bên ngoài bị chặn không vào được buồng áp suất biến đổi, nên áp suất trong buồng áp suất biến đổi vẫn ổn định Do đó, có 1 độ chênh áp suất không đổi giữa buồng áp suất biến đổi

và buồng áp suất không đổi Vì vậy, pit tông ngừng dịch chuyển và duy trì lực phanh này

Hình 2.5 Bầu trợ lực ở trạng thái giữ.

 Trợ lực tối đa : nếu đạp bàn đạp phanh xuống hết mức, van không khí sẽ dịch chuyển hoàn toàn ra khỏi van điều khiển, buồng áp suất thay đổi được nạp đầy không khí từ bên ngoài, và độ chênh áp giữa buồng áp suất không đổi và thay đổi

là lớn nhất Điều này tạo ra tác dụng cường hóa lớn nhất lên pit tông

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

Hình 2.6 Bầu trợ lực ở trạng thái trợ lực tối đa.

 Khi không có chân không : nếu vì lý do nào đó, chân không sẽ không tác động vào

bộ trợ lực phanh Sẽ không có sự chênh lệch áp suất giữa buồng áp suất không đổi

và buồng áp suất thay đổi Khi bàn đạp phanh ở vị trí off (ngắt) pit tông bị lò xo màng ngăn đẩy về bên phải

Tuy nhiên khi đạp bàn đạp phanh, cần điều khiển tiến về bên trái và đẩy van không khí, đĩa phản hồi và cần đẩy bộ trợ lực Điều này làm cho pit tông của xilanh chính tác động lực phanh lên phanh Đồng thời van không khí đẩy vào chốt chặn van trong thân van Do

đó, pit tông cũng thắng lực của lò xo màng ngăn và dịch chuyển về bên trái Do đó các phanh vẫn duy trì hoạt động kể cả khi không có chân không tác động vào bộ trợ lực phanh Tuy nhiên, vì bộ trợ lực phanh không làm việc, nên sẽ cảm thấy bàn đạp phanh

“nặng”

Hình 2.7 Bầu trợ lực ở trạng thái không có chân không.

 Cơ cấu phanh ở cầu trước.

Hình 2.8 Cơ cấu phanh đĩa.

Cơ cấu phanh đĩa có giá đặt xilanh di động bố trí một xilanh Giá xilanh được bố trí di động trên các giá nhỏ dẫn hướng Khi phanh xilanh đẩy piston và má phanh vào đĩa phanh, sau đó đẩy giá đặt xilanh trượt trên trục dẫn hướng để ép nốt má bên kia vào đĩa phanh.Loại này có kết cấu các tấm má phanh tự lựa được điều khiển bằng một xilanh lực đặt trên giá quay

 Cơ cấu phanh cầu sau.

Hình 2.9 Cơ cấu phanh guốc.

1 Má phanh 2 Guốc phanh 3 Lò xo 4 Nắp chốt định vị 5 Trống phanh 6 Đầu piston 7 Phớt làm kín 8 Piston 9 Phớt chắn dầu 10 Lò xo 11 Xilanh 12 Phớt chắn bụi 13 Lò xo

14 Đinh tán 15 Tấm đệm 16 Chốt phanh 17 Bạc lệch tâm 18 Bulong 19 van xả khí

Cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục nghĩa là gồm hai guốc phanh

bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng Cơ cấu phanh kiểu này dùng xilanh thủy lực

để ép guốc phanh vào tang trống, loại này thường được dùng trên xe tải nhỏ và các loại

xe du lịch Cấu tạo chung của loại này gồm một mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu, trên mâm phanh có hai chốt phanh để lắp ráp đầu dưới của hai guốc phanh Hai chốt

cố phanh này có thể bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở má phanh và tang trống phía dưới Đầu trên của hai guốc phanh được lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với piston xilanh Khe hở của hai má phanh và tang trống phía trên được điều chỉnh bằng cơ cấu điều chỉnh

 Cơ cấu phanh dừng (phanh tay)

Cơ cấu phanh dừng trên xe Toyota Fortuner trùng với cơ cấu phanh sau của xe Trống phanh bắt với moay ơ nhờ các ê cu bánh xe Guốc phanh đặt trên mâm phanh nhờ chốt định vị, chốt phanh, các lò xo hồi vị, chốt và lò xo chống rung Phía dưới chốt phanh có bạc lệch tâm có thể điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh Cáp điều khiển luồn qua mâm phanh móc vào một đầu cần guốc phanh tay Thanh đẩy guốc phanh tay có

lò xo tỳ vào một guốc phanh tay có tác dụng truyền êm lực kéo từ cần guốc phanh tay tới thanh đẩy và giúp cho thanh đẩy luôn ở vị trí đúng (tránh bó phanh)

2.2 Các hệ thống cơ điện tử trong hệ thống phanh trên xe Toyota Fortuner 2.2.1 Hệ thống ABS (Anti-lock brake system)

 Khái quát chung về hệ thống ABS

Hình 2.10 Hệ thống ABS trên xe.

 ECU điều khiển

Bộ phận này xác định mức trượt giữa bánh xe và mặt đường dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến, và điều khiển bộ chấp hành của phanh

Gần đây, một số kiểu xe có ECU trượt lắp trong bộ chấp hành của phanh

 Bộ chấp hành phanh

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

 Cảm biến tốc độ

Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền đến ECU điều khiển trượt

 Đồng hồ táp lô

Đèn báo của ABS dùng để báo cho lái xe biết trục trặc khi ECU phát hiện lỗi ở hệ thống

hỗ trợ phanh và ABS

Đèn báo hệ thống phanh

Đèn này sẽ sáng cùng với đèn ABS để báo cho lái xe biết trục trặc ở hệ thống ABS và EBD

 Công tắc đèn phanh

Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp xuống và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt

 Cảm biến giảm tốc

Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức giảm tốc độ của xe và truyền 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 biện pháp điều khiển thích hợp

Khái quát về ECU điều khiển trượt

Dựa và tín hiệu của các cảm biến tốc độ, ECU điều khiển trượt cảm nhận tốc độ quay của các bánh xe cũng như tốc độ của xe Trong khi phanh, mặc dù tốc độ của các bánh xe giảm xuống, mức giảm tốc sẽ thay đổi tùy theo cả tốc độ của xe trong khi phanh và tình trạng của mặt đường, như mặt đường nhựa khô, ướt hoặc có băng v.v

Nói khác đi, ECU đánh giá mức độ trượt giữa bánh xe và mặt đường từ sự thay đổi tốc độ quay của bánh xe trong khi phanh và điều khiển các van điện từ của bộ chấp hành của phanh theo ba chế độ: giảm áp suât, giữ áp suất, và tăng áp suất để điều khiển tối ưu tốc

độ của các bánh xe

Hình 2.11 Sơ đồ ECU điều khiển trượt.

ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ của các 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 những bánh xe Khi đạp bàn đạp phanh, áp lực thủy lực trong mỗi xilanh của các bánh bắt đầu tăng lên, và tốc độ của bánh xe bắt đầu giảm xuống Nếu bất kì bánh xe nào dường như sắp bị bó cứng thì ECU sẽ điều khiển để giảm áp suất thủy lực trong xilanh bánh xe đó

2.2.2 Hệ thống điều khiển lực phanh EBD (Electronic brake-force distribution)

 Khái quát

Điều khiển EBD dùng ABS để thực hiện việc phân phối lực phanh giữa các bánh xe trước

và sau theo điều kiện chạy xe

Ngoài ra khi phanh để quay vòng nó cũng điều khiển cá lực phanh của bánh bên trái và bên phải giúp duy trì sự ổn định của xe

 Hoạt động

 Phân phối lực phanh của các bánh trước/sau

Nếu tác động các phanh trong khi xe đang chạy tiến thẳng, bộ chuyển tải trọng sẽ giảm tải trọng tác động lên các bánh sau

ECU điều khiển trượt xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các cảm biến tốc độ, và điều khiển bộ chấp hành ABS để điều chỉnh tối ưu sự phân bố lực phanh đến các bánh sau

Chẳng hạn như, mức tải trọng tác động lên các bánh sau trong khi phanh sẽ thay đồi tùy theo xe có mang tải hay không Mức tải trọng tác động lên các bánh sau cũng thay đổi theo mức giảm tốc, như vậy sự phân bố lực phanh đến bánh sau được điều chỉnh tối ưu để

sử dụng có hiệu quả lực phanh của các bánh sau theo những điều kiện này

 Phân phối lực phanh giữa các bánh bên phải và bên trái tróng khi xe quay vòng Nếu tác động các phanh trong khi xe đang quay vòng, tải trọng tác động vào bánh bên trong sẽ tăng lên ECU điều khiển trượt xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các cảm biến tốc độ và điều khiển bộ chấp hành để điều chỉnh tối ưu sự phân phối lực phanh đến các bánh xe bên trong

Hình 2.12 Mô tả hoạt động của EBD.

2.2.3 Hệ thống BA (Brake assist)

 Khái quát

Đôi khi những người chưa quen lái xe hoặc những người dễ bị hoảng hốt mặc dù đã quen lái xe không đạp bàn đạp xe đủ mạnh trong khi phanh khẩn cấp để tận dụng tính năng của

hệ thống phanh

BA là một hệ thống sử dụng cảm biến áp suất ở bên trong bộ chấp hành ABS để phát hiện tốc độ và lực khi đang nhấn phanh để cho phép máy vi tính dự kiến ý định phanh khẩn cấp của người lái để tăng lực phanh nhằm đạt được tính năng tối đa của hệ thống phanh

BA cũng đặt thời gian hổ trợ và mức hổ trợ để cho cảm giác về phanh càng tự nhiên càng tốt bằng cách điều chỉnh hỗ trợ theo yêu cầu như thể hiện ở hình vẽ

Hình 2.13 Sơ đồ hệ thống BA.

 Hoạt động

Khi ECU điều khiển trượt xác định rằng người lái đang phanh khẩn cấp, van điện tử chuyển mạnh hỗ trợ phanh được đóng mạch, tạo thành một đường thống giữa xilanh chính và bình chứa, và chuyển dầu đến bơm

Bơm hút dầu và chuyển đến xilanh bánh xe, van an toàn 4 mở ra để đảm bảo rằng áp suất của xilanh bánh xe không vượt quá áp suất của xilanh chính quá một mức đã đặt trước để duy trì độ chênh áp suất này

Hình 2.14 Bộ chấp hành của hệ thống phanh.