Các bộ phận của ABS

9.10. HỆ THỐNG PHANH CÓ BỘ CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE (ABS) 1. Đặt vấn đề

9.10.3. Các bộ phận của ABS

Hình 9.40: Các bộ phận của hệ thống phanh ABS

a

b

c

d

Các bộ phận và bố trí chung của hệ thống phanh ABS được chỉ ra trên hình 9.40. Và đã được trình bày trong phần sơ đồ cấu tạo và nguyên lý cơ bản.

Dưới đây sẽ phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của các bộ phận chính.

9.10.3.1. Cảm biến tốc độ bánh xe

Hình 9.41: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe

* Cấu tạo: Cảm biến tốc độ bánh xe (trước và sau) bao gồm một nam châm vĩnh cửu gắn với một lõi thép từ, trên lõi thép có cuộn dây tín hiệu. Một rôto cảm biến dạng bánh xe răng, số lượng của các vấu răng trên bánh xe tuỳ thuộc vào từng kiểu xe. Trên hình 9.41.a và 9.41.b thể hiện cấu tạo và bố trí chung của bộ cảm biến tốc độ bánh xe.

* Nguyên lý làm việc: sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ bánh xe được chỉ ra trên hình 9.41.c. Giữa lõi thép từ và các vấu răng của rôto có khoảng cách A. Khi rôto cảm biến gắn cùng bánh xe ôtô quay sẽ làm cho mạch từ của nam châm vĩnh cửu khép kín qua lõi thép và cuộn dây luôn thay đổi về chiều và giá trị. Vì vậy phát sinh trong cuộn dây một sức điện động xoay chiều có đặc tính thể hiện trên hình 9.41.c. Tín hiệu điện áp này sẽ được gửi về ABS-ECU để phân tích và xác định trạng thái của bánh xe ôtô khi phanh.

9.10.3.2. Bộ chấp hành ABS

Bộ chấp hành ABS có nhiệm vụ cấp hay ngắt dầu có áp suất từ xi lanh phanh chính đến mỗi xi lanh phanh bánh xe theo tín hiệu từ bộ ABS-ECU để điều khiển tốc độ bánh xe ôtô khi phanh.

Có nhiều kiểu bộ chấp hành ABS khác nhau, ở đây chúng ta sẽ chỉ mô tả một bộ chấp hành ABS điển hình loại bốn van điện từ ba vị trí.

Cấu tạo chung và hình dáng bên ngoài của bộ chấp hành ABS được thể hiện trên hình 9.42.a.

Hình 9.42.a: Cấu tạo chung của bộ chấp hành ABS

Để có thể dễ dàng nhận biết sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ chấp hành ABS, chúng ta sẽ phân tích trên hình 9.42.b.

Bộ chấp hành ABS loại này có hai van để điều khiển bánh xe trước bên phải và bên trái một cách độc lập với nhau trong khi đó hai van còn lại điều khiển đồng thời bánh xe sau bên phải và bên trái. Vì vậy hệ thống này được gọi là hệ thống ba kênh.

Hoạt động của bộ chấp hành ABS có thể được mô tả như sau:

* Khi phanh bình thường - ABS không hoạt động (hình 9.43):

Khi phanh bình thường, tức là lực cản trong cơ cấu phanh còn nhỏ chưa có nguy cơ làm bánh xe bị trượt, khi này ABS không hoạt động. ABS-ECU không gửi tín hiệu bằng dòng điện đến cuộn dây của van do đó van ba vị trí bị ấn xuống bởi lò xohồi vị và cửa "A" mở còn cửa "B" đóng.

Hình 9.42.b: Sơ đồ nguyên lý của bộ chấp hành ABS

Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanh phanh chính tăng dầu phanh sẽ đi từ cửa "A" đến cửa "C" trong van điện từ ba vị trí rồi tới xi lanh bánh xe.Dầu

phanh không vào được bơm bởi van một chiều số 1 gắn trong mạch bơm. Khi thôi phanh, dầu phanh hồi từ xi lanh bánh xe về xi lanh chính qua cửa "C" đến cửa "A" và van một chiều số 3 trong van điện từ ba vị trí.

Hình 9.43: Nguyên lý của bộ chấp hành ABS khi phanh bình thường

Ở chế độ này trạng thái của bộ chấp hành ABS được tóm tắt trong bảng sau:

Tên chi tiết Hoạt động

Van điện từ ba vị trí Cửa "A" mở Cửa "B" đóng

Môtơ bơm Không hoạt động

* Khi phanh ngặt(phanh gấp) - ABS có hoạt động (hình 9.44):

Khi phanh ngặt nếu có bất kỳ bánh xe nào gần bị bó cứng thì bộ chấp hành ABS điều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xi lanh bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU vì vậy bánh xe không bị bó cứng.

Khi bộ chấp hành ABS hoạt động có thể chia thành ba chế độ sau:

- Chế độ "giảm áp" (hình 9.44):

Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dòng điện (5A) đến cuộn dây của van điện từ tạo ra một lực từ mạnh. Van ba vị trí chuyển động lên phía trên, cửa "A" đóng lại, cửa "B" mở. Dầu phanh từ xi lanh bánh xe qua cửa "C" tới cửa

"B" để chảy về bình chứa. Cùng lúc đó, môtơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh được bơm trả về xi lanh phanh chính từ bình chứa. Mặt khác cửa "A" đóng ngăn không cho dầu phanh từ xi lanh chính vào van điện từ ba vị trí,van một chiều số 1 và số 3. Kết quả là áp suất dầu trong xi lanh bánh xe giảm

xuống làm lực cản trong cơ cấu phanh giảm xuống ngăn không cho bánh xe bị bó cứng. Mức độ giảm áp suất dầu được điều chỉnh bằng cách lặp lại các chế độ

"giảm áp" và "giữ".

Hình 9.44: Nguyên lý của bộ chấp hành ABS - chế độ "giảm áp"

Chế độ giảm áp có thể được tóm tắt trong bảng sau:

Tên chi tiết Hoạt động

Van điện từ ba vị trí Cửa "A" đóng Cửa "B" mở

Môtơ bơm Hoạt động

- Chế độ "giữ" (Hình 9.45):

Hình 9.45: Nguyên lý của bộ chấp hành ABS - chế độ "giữ"

Khi áp suất bên trong xi lanh bánh xe giảm hay tăng làm tốc độ bánh xe thay đổi, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị

mong muốn. Khi này ECU cấp dòng điện (2 A) đến cuộn dây của van điện từ để giữ áp suất trong xi lanh bánh xe không đổi.

Khi dòng điện cấp cho cuộn dây của van điện từ bị giảm từ 5 A (ở chế độ giảm áp) xuống còn 2 A (ở chế độ giữ), lực điện từ sinh ra trong cuộn dây cũng giảm. Kết quả van điện từ ba vị trí dịch chuyển xuống vị trí giữa nhờ lực của lò xo hồi vị làm đóng cửa "B".

Chế độ giữ có thể được tóm tắt trong bảng sau:

Tên chi tiết Hoạt động

Van điện từ ba vị trí Cửa "A" đóng Cửa "B" đóng

Môtơ bơm Hoạt động

* Chế độ "tăng áp" (Hình 9.46):

Khi cần tăng áp suất trong xi lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng điện cấp cho van điện từ. Vì vậy cửa "A" của van điện từ ba vị trí mở và cửa "B" đóng. Nó cho phép dầu trong xi lanh phanh chính đi qua cửa "C" trong van điện từ ba vị trí để đến xi lanh bánh xe. Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế độ "tăng áp" và "giữ".

Hình 9.46: Nguyên lý của bộ chấp hành ABS - chế độ "tăng áp"

Chế độ tăng áp có thể được tóm tắt trong bảng sau:

Tên chi tiết Hoạt động

Van điện từ ba vị trí Cửa "A" mở Cửa "B" đóng

Môtơ bơm Hoạt động

9.11. CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH 9.11.1. Xác định mô men cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh

Mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh của ô tô phải thỏa mãn các yêucầu sau:

- Có thể giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị nào đó hoặc đến lúc cho xe dừng hẳn với gia tốc chậm dần J nằm trong giớihạn cho phép.

- Hiệu quả phanh cao nhất và đảm bảo sự ổn định của xe khi phanh tức là mômen phanh sinh ra phải tỉ lệ thuận với tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cầu cần phanh.

- Sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám với mọi cường độ phanh. Theo "lý thuyết ôtô" tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cầu trước và sau được tính theo biểu thức:

) . sin . cos

. 2 (

1 b hG KhG

L

Z  G   (9-3)

) . sin . cos

. 2 (

2 b hG KhG

L

Z  G   (9-4)

Trong đó:

G: Trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải.

L: Chiều dài cơ sở của ôtô.

- a, b, hG: Tọa độ trọng tâm của ôtô khi chất đầy tải, xem trong "lý thuyết ôtô".

- : Độ dốc của đường.

- g

K  J : Hệ số cường độ phanh.

J: Gia tốc chậm dần khi phanh.

g: Gia tốc trọng trường.

+ Khi phanh xe trên đường bằng ( = 0) ta có

) . 2 (

1 b K hc

L

Z  G  (9-5)

) . 2 (

2 a KhG

L

Z  G  (9-6)

Theo điều kiện bám để đảm bảo cho các bánh xe không bị trượt lê khi phanh, mômen phanh cần thiết sinh ra ở một cơ cấu phanh của cầu trước và cầu sau là:

b KhG rbx L

Mp G ( . . ). .

1  2   (9-7)

bx

G r

h K L a

Mp G ( . ). .

2  2   (9-8)

Trong đó: rbx: Bán kính lăn của bánh xe.

: Hệ số bám giữa lốp bánh xe và mặt đường khoảng 0,7  0,85.

- Đối với hệ thống phanh không có bộ điều hoà lực phanh, hệ số cường độ phanh K chọn trong khoảng 0,4  0,6 (giá trị bé cho xe tải, giá trị lớn cho xe con). Mp1, Mp2có thể xác định theo điều kiện:

Mp = Mp1 + Mp2 = .G.rbx (9-9)

h A a

h b

G

G 



  . . M

M

p2 p1



 (9-10)

Đối với xe con A = 1,3  1,6 xe tải A = 0,5  1

9. 11.2 Các thông số hình học của cơ cấu phanh

9. 11.2.1. Chọn các thông số hình học cơ bản (hình 9.47)

- Bán kính trống phanh r chọn theo kích thước của vành bánh xe.

- Các thông số a, b, c, h, e, 0chọn theo kinh nghiệm.

a = c = 0,8.r ; e = 0,85 r;

0 = 900  1000

 = 0,3  0,35 (: hệ số ma sát)

Bề rộng của má phanh b được tính chọn theo các điều kiện bền của nó, có hai cách.

- Thừa nhận quy luật phân bốđều áp suất:

 q r

b Mp

0 2.

. 

  (9-11)

- Thừa nhận quy luật phân bố áp suất theo hàm số sin:

 q r

b Mp

2 0

2.(cos cos

.  

 

 (9-12)

[q] áp suất cho phép, [q] = (1,5  2) MN/m2 9.11.2.2. Kiểm tra công ma sát riêng L

Chúng ta thừa nhận rằng toàn bộ động năng của ôtô chạy với vận tốc V0

khi bắt đầu phanh đều được má phanh hấp thụ, do đó tất cả các cơ cấu phanh của ôtô phải có đủ diện tích má phanh thỏa mãn điều kiện sau đây:



 g F

V L G

. 6 , 2 . . 2

.

2 2

0  [L] (9-13)

Trong đó: V0: Vận tốc ban đầu khi hãm phanh (Km/h)

Hình 9.47:Các thông số hình học

g: Gia tốc trọng trường (m/s2)

F: Diện tích toàn bộ của má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh của ôtô (m2)

Với trường hợp V0= 60 km/h công ma sát riêng cho phép [L] = ( 4  10).104 J/m.

9.11.2.3. Kiểm tra tỉ số đánh giá thời gian làm việc của má phanh 



 F

 m (9-14)

Trong đó: m: Khối lượng toàn bộ của ôtô khi chất đầy tải (kg)

 - xe con = (1,0  2,0). 104 kg/m2

 - xe khách = (1,5  2,5). 104 kg/m2

 - xe tải = (2,5  3,5). 104 kg/m2 9.11.2.4. Kiểm tra sự tăng nhiệtđộ của trống phanh.

c m g

V V G

p

c 2 . .

) ( 12 22

  (9-15)

Trong đó:

- V1, V2: Tốc độ ban đầu và cuối cùng của quá trình phanh (m/s).

- mp: Khối lượng trống phanh và các chi tiết xung quanh liên quan khi bị nung nóng.

- c: Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, đối với thép và gang C = 500 J/kg.độ

[]: Không quá 150C trong trường hợp V1 = 30km/h, V2 = 0.