Đề tài Phân tích cơ sở lý thuyết và đặc điểm cấu tạo của hệ thống phanh chống trượt lê

Nội dung text: Đề tài Phân tích cơ sở lý thuyết và đặc điểm cấu tạo của hệ thống phanh chống trượt lê

1. ph©n tÝch c¬ së lý thuyÕt vµ ®Æc ®iÓm cÊu t¹o cña hÖ thèng phanh chèng tr­ît lª (Antilock Braking System - ABS) Néi dung : 1) Tæng quan vÒ hÖ thèng phanh cña «t« 2) C¬ së lý thuyÕt cña hÖ thèng phanh chèng tr­ît lª 3) §Æc ®iÓm cÊu t¹o cña ABS Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
2. NHAÄN XEÙT CUÛA CAÙN BOÄ HÖÔÙNG DAÃN Họ và tên sinh viên : Lê Quang Tạo Lớp: 43DLOT Ngành : Cơ khí động lực Ôtô Mãngành: 18.2.10 Tên đề tài : Phân tích cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê(ABS) trên ôtô. –Số trang: 83 Số chương: 3 Số tài liệu tham khảo: 7 Hiện vật: 1 đĩa CD NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Kết luận: Nha Trang, ngày tháng năm 2005 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
3. PHIEÁU ÑAÙNH GIAÙ CHAÁT LÖÔÏNG LVTN Họ và tên sinh viên: Lê Quang Tạo Lớp: 43DLOT Ngành: Cơ khí động lực ôtô Mã ngành: 18.02.10 Tên đề tài: Phân tích cơ sở lý thuyết đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê(ABS) trên ôtô. Số trang: 83 Số chương: 3 Số tài liệu tham khảo: 7 Hiện vật: 1 đĩa CD NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Điểm phản biện Nha Trang, ngày tháng năm 2005 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ, tên) ĐIỂM CHUNG Nha Trang, ngày tháng năm 2005 Bằng số Bằng chữ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký và ghi rõ họ tên) Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
4. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội thì phương tiện giao thông cũng phát triển không ngừng trong đó ôtô là một phương tiện phổ biến. Do nhu cầu cấp thiết của người tiêu dùng, nghành công nghiệp ôtô đã cho ra đời rất nhiều loại ôtô với các tinh năng và công dụng khác nhau. Cũng từ những đòi hỏi của người tiêu dùng về vận tốc của ôtô phải lớn và độ an toàn phải cao. Nhà sản xuất phải nghiên cứu về hệ thống phanh nhiều hơn nhằm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng vì vậy hệ thống phanh chống trượt lê đựơc ra đời là một trong những giải pháp cho vấn đề an toàn. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, điện tử và tin học đã giúp nghành công nghiệp ôtô thiết kế chế tạo thành công các hệ thống phanh chống trượt lê với độ chính xác cao, an toàn, hiệu quả, nhỏ gọn vì vậy mà tính ổn định của ôtô và hiệu quả của ôtô cao hơn nhiều so với hệ thông phanh thường. Ở nước ta nghành ôtô đang đà phát triển mạnh nên trên các xe ôtô thì việc trang bị hệ thống phanh chống trượt lê sẽ dần trở thành một tiêu chuẩn bắt buộc trên các xe ôtô. Với mục đính củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời làm quen với công tác nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phanh trên ôtô. Tôi đã đựơc giao thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Phân tich cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống r tượt lê(ABS) trên ôtô”. Với sự hướng dẫn của thầy PSG-TS. Nguyễn Văn Nhận. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
5. Đề tài bao gồm những nội dung chính sau: Chương1: Tổng quan về hệ thống phanh của ôtô. Chương 2: Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh chống trượt lê của ôtô. Chương 3 : Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống trượt lê của ôtô. Sau một thời gian thực hiện, với sự cố gắng của bản thân cùng với sự giúp đỡ chỉ dẫn của thầy PGS-TS. Nguyễn Văn Nhận, đến nay đề tài của tôi đã được hoàn thành. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy và các bạn để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn. Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy PSG.TS. Nguyễn Văn Nhận người đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này cùng toàn thể các thầy trong bộ môn động lực đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện Nha Trang, tháng 11/2005 Sinh viên thực hiện Lê Quang Tạo Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
6. MỤC LỤC Trang Chương 1Error! Bookmark not defined.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ Error! Bookmark not defined. 1.1 CHỨC NĂNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH CỦA ÔTÔ Error! Bookmark not defined. 1.2 CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG PHANH ÔTÔError! Bookmark not defined. 1.3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔT SÔ PHANH ĐIỂN HÌNH Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH TRƯỢT LÊ Error! Bookmark not defined. 2.1 ĐỘNG LỰC HỌC QUA TRÌNH PHANH ÔTÔ Error! Bookmark not defined. 2.2 PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG LỰC PHANH Error! Bookmark not defined. 2.3 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁH GIÁ TÍNH NĂNG PHANH Error! Bookmark not defined. 2.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG TRƯỢT LÊ Error! Bookmark not defined. Chương 3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO (ABS) TRÊN ÔTÔError! Bookmark not defined. 3.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG ABS Error! Bookmark not defined. 3.2 CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS Error! Bookmark not defined. 3.3 VỊ TRÍ CÁC CẢM BIẾN TỐC ĐỘ TRÊN XE Ô-TÔ Error! Bookmark not defined. 3.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC HCU Error! Bookmark not defined. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
7. 3.5 NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CHUNG CÁC HỆ THỐNG CHỐNG HÃM CỨNG TRÊN ÔTÔ Error! Bookmark not defined. 3.6 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG ABS Error! Bookmark not defined. 3.7 CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ABS . Error! Bookmark not defined. 3.8 ƯU-KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS Error! Bookmark not defined. KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
8. - 5 - Ch­¬ng 1 tæng quan vÒ hÖ thèng phanh «t« 1.1. chøc n¨ng, yªu cÇu vµ ph©n lo¹i hÖ thèng phanh cña «t« HÖ thèng phanh cña «t« cã nh÷ng chøc n¨ng sau ®©y : Gi¶m vËn tèc cña «t« ®Õn mét trÞ sè x¸c ®Þnh hoÆc gi¶m vËn tèc ®Õn khi dõng h¼n. Duy tr× vËn tèc cña «t« ë mét trÞ sè x¸c ®Þnh trong tr­êng hîp xe chuyÓn ®éng xuèng dèc. §¶m b¶o «t« kh«ng chuyÓn ®éng khi ®ang ®øng trªn ®­êng dèc hoÆc khi kh«ng cã mÆt cña ng­êi l¸i. §èi víi xe b¸nh xÝch, hÖ thèng phanh cßn cã chøc n¨ng phèi hîp víi ly hîp chuyÓn h­íng khi quay vßng. Khi «t« ®ang chuyÓn ®éng, nÕu ng­êi l¸i c¾t nguån ®éng lùc ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng, vËn tèc cña «t« sÏ gi¶m dÇn vµ dõng h¼n sau mét thêi gian nhÊt ®Þnh do ®éng n¨ng cña «t« tiªu hao dÇn cho c¸c lo¹i lùc c¶n chuyÓn ®éng nh­ lùc c¶n cña ®­êng (F), lùc c¶n cña kh«ng khÝ (Fw), lùc ma s¸t (Fms) trong c¸c bé phËn chuyÓn ®éng cña «t« (xem môc 2.1). Tuy nhiªn, c¸c lo¹i lùc c¶n tù nhiªn nãi trªn sÏ kh«ng ®ñ lín khi muèn gi¶m nhanh vËn tèc cña «t« hoÆc duy tr× vËn tèc cña «t« khi ®ang ch¹y xuèng dèc. Bëi vËy, «t« ph¶i ®­îc trang bÞ hÖ thèng phanh ®Ó t¹o ra mét lo¹i lùc c¶n nh©n t¹o - lùc phanh (Fp) - trong nh÷ng tr­êng hîp cÇn thiÕt. Qu¸ tr×nh t¹o ra vµ duy tr× lùc phanh ®­îc gäi lµ qu¸ tr×nh phanh. C¨n cø vµo môc ®Ých phanh, cã thÓ ph©n biÖt c¸c qu¸ tr×nh phanh : Phanh chËm dÇn - cßn gäi lµ h∙m «t« - ®­îc sö dông ®Ó dõng xe ë mét vÞ trÝ ®· ®Þnh hoÆc gi¶m tõ tõ vËn tèc cña xe. Trong qu¸ tr×nh phanh chËm dÇn, ®éng n¨ng cña xe ®­îc tiªu hao bëi c¶ 2 lo¹i lùc c¶n : lùc c¶n tù nhiªn (F, Fw, Fms) vµ lùc c¶n nh©n t¹o (Fp). Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
9. - 6 - Qu¸ tr×nh phanh chËm dÇn cã thÓ ®­îc thùc hiÖn nhê hÖ thèng phanh chÝnh hoÆc hÖ thèng phanh h·m chuyªn dông. HÖ thèng phanh h·m chuyªn dông th­êng ®­îc trang bÞ cho c¸c lo¹i xe t¶i cì lín ®Ó h·m «t« khi chuyÓn ®éng xuèng dèc trªn ®o¹n ®­êng dèc dµi nh»m tr¸nh ph¶i sö dông hÖ thèng phanh chÝnh vµ ®¶m b¶o hÖ thèng phanh chÝnh lu«n trong t×nh tr¹ng kü thuËt tèt, s½n sµng cho sö dông trong nh÷ng tr­êng hîp phanh khÈn cÊp. Trªn c¸c lo¹i «t« t¶i träng nhá vµ trung b×nh, th«ng th­êng hÖ thèng phanh chÝnh ®¶m nhiÖm lu«n chøc n¨ng cña hÖ thèng phanh h·m. Ngoµi ra, ng­êi ®iÒu khiÓn cßn cã thÓ sö dông ®éng c¬ vµ hép sè nh­ mét hÖ thèng phanh phô. Ph­¬ng ph¸p phanh «t« b»ng ®éng c¬ ®­îc thùc hiÖn khi kh«ng c¾t ly hîp, lùc phanh ®­îc h×nh thµnh trªn c¸c b¸nh xe lµ do momen phanh cña ®éng c¬, moment ma s¸t trong hÖ thèng truyÒn lùc vµ ë c¸c b¸nh xe sinh ra. Ph­¬ng ph¸p nµy th­êng ®­îc sö dông khi cÇn gi¶m tõ tõ vËn tèc cña «t« hoÆc sö dông khi «t« di chuyÓn ®éng xuèng dèc dµi víi vËn tèc võa ph¶i. Phanh khÈn cÊp - lµ qu¸ tr×nh phanh khi l¸i xe ph¸t hiÖn t×nh huèng ph¶i phanh ®Ó dõng xe trong thêi gian ng¾n nhÊt cã thÓ. Khi phanh cÊp tèc, ®éng n¨ng cña xe bÞ iªu t hao chñ yÕu bëi lùc c¶n nh©n t¹o (kho¶ng 90 %), cßn phÇn ®éng n¨ng bÞ tiªu hao bëi lùc c¶n cña ®­êng vµ cña kh«ng khÝ lµ rÊt nhá. Phanh t¹i chç - ®­îc sö dông ®Ó ng¨n ngõa sù chuyÓn ®éng cña xe khi xe ®ang ®øng t¹i chç. HÖ thèng phanh kh«ng chØ ®¶m b¶o tÝnh an toµn khi vËn hµnh mµ cßn cho phÐp n©ng cao vËn tèc trung b×nh cña «t«, qua ®ã n©ng cao hiÖu qu¶ khai th¸c. Xu h­íng chung lµ vËn tèc cña «t« ngµy cµng ®­îc n©ng cao, bëi vËy viÖc nghiªn cøu hoµn thiÖn hÖ thèng phanh «t« lu«n lµ mét yªu cÇu cÇn thiÕt. HÖ thèng phanh cña «t« cÇn ®¸p øng c¸c yªu cÇu sau ®©y : 1) §¶m b¶o ®¹t ®­îc tÝnh n¨ng phanh cao (xem ch­¬ng 2). 2) Lùc cÇn thiÕt t¸c dông lªn c¬ cÊu ®iÒu khiÓn phanh (pedal phanh) kh«ng qu¸ lín ®Ó viÖc ®iÒu khiÓn nhÑ nhµng. §¶m b¶o tû lÖ thuËn gi÷a lùc t¸c dông lªn c¬ cÊu ®iÒu khiÓn phanh vµ lùc phanh trªn b¸nh xe. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
10. - 7 - 3) Thêi gian ph¶n øng cña hÖ thèng phanh ng¾n. 4) Ho¹t ®éng tin cËy trong thêi gian dµi. B¶ng 1.1. Ph©n lo¹i tæng qu¸t hÖ thèng phanh «t« C¸c lo¹i phanh Tiªu chÝ ph©n lo¹i HÖ thèng phanh chÝnh (phanh ch©n) HÖ thèng phanh phô (phanh tay) Môc ®Ých sö dông HÖ thèng phanh h·m HÖ thèng phanh tù ®éng HÖ thèng phanh c¬ khÝ M«i chÊt vµ c¸ch thøc HÖ thèng phanh thuû lùc truyÒn ®éng phanh HÖ thèng phanh khÝ nÐn Phanh tang trèng §Æc ®iÓm cÊu t¹o Phanh ®Üa cña c¬ cÊu phanh Phanh ®éng c¬ Phanh ®iÖn HÖ thèng phanh kh«ng cã trî lùc ThiÕt bÞ cung cÊp n¨ng HÖ thèng phanh cã trî lùc l­îng cho hÖ thèng phanh HÖ thèng phanh qu¸n tÝnh HÖ thèng phanh träng lùc HÖ thèng phanh c¬ b¶n Møc ®é hoµn thiÖn HÖ thèng cã ®iÒu hoµ lùc phanh HÖ thèng phanh chèng h·m cøng 1) HÖ thèng phanh chÝnh - cßn gäi lµ phanh ch©n - lµ hÖ thèng phanh ®­îc ng­êi l¸i sö dông trong nh÷ng t×nh huèng th«ng th­êng khi thùc hiÖn qu¸ tr×nh phanh. HÖ thèng phanh chÝnh ®­îc sö dông phæ biÕn hiÖn nay lµ lo¹i phanh thuû lùc hoÆc phanh khÝ nÐn. 2) HÖ thèng phanh phô - cßn gäi lµ phanh tay - lµ hÖ thèng phanh cã chøc n¨ng chÝnh lµ gi÷ xe ®øng yªn trªn ®­êng b»ng hay trªn nh÷ng Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
11. - 8 - ®o¹n ®­êng dèc khi xe kh«ng chuyÓn ®éng. Ngoµi ra, hÖ thèng phanh phô cßn cã thÓ ®­îc sö dông trong mét sè t×nh huèng ®Æc biÖt nh­ hÖ thèng phanh chÝnh bÞ sù cè hoÆc hiÖu qu¶ phanh kh«ng ®¹t yªu cÇu. HÖ thèng phanh phô th­êng lµ lo¹i phanh kiÓu truyÒn ®éng c¬ khÝ. 3) HÖ thèng phanh c¬ khÝ - (xem mục 1.3.1) Dùng để dừng ôtô trên những đoạn đường đèo dốc, hay giữ cho ôtô cố định ở một vị trí nào đó trên đoạn đường thẳng mà không cần sự tác động của người điều khiển hoặc dùng để giảm tốc độ hay dừng hẳn khi phanh chân bất ngờ bị mất tác động trong lúc ôtô đang di chuyển và Phanh tay có thể kết hợp cùng với phanh chân cùng tác động để phanh ôtô khẩn cấp - nhằm rút ngắn đi quãng đường phanh và thời gian phanh. 4) HÖ thèng phanh thuû lùc - HÖ thèng phanh sö dông lo¹i chÊt láng (th­êng lµ dÇu thuû lùc) ®Ó t¹o ra momen phanh (xem môc 1.3.2). 5) HÖ thèng phanh khÝ nÐn - HÖ thèng phanh sö dông kh«ng khÝ nÐn ®Ó t¹o ra momen phanh (xem môc 1.3.3). 6) HÖ thèng phanh h∙m - lµ hÖ thèng phanh cã chøc n¨ng gi¶m hoÆc duy tr× tèc ®é xe ë mét trÞ sè nhÊt ®Þnh mµ kh«ng cÇn dõng xe l¹i. HÖ thèng phanh h·m th­êng ®­îc trang bÞ cho nh÷ng xe cã träng t¶i lín vµ ®­îc sö dông trong tr­êng hîp xe ch¹y xuèng dèc trong thêi gian dµi thay v× ph¶i sö dông hÖ thèng phanh chÝnh nh»m ®¶m b¶o t×nh tr¹ng kü thuËt tèt cho hÖ thèng phanh chÝnh. HÖ thèng phanh h·m th­êng dïng lµ phanh ®iÖn hoÆc phanh thuû lùc (xem môc 1.3.4) 7) HÖ thèng phanh tang trèng vµ hÖ thèng phanh ®Üa - HÖ thèng phanh tang trèng lµ hÖ thèng phanh ®­îc trang bÞ c¬ cÊu phanh kiÓu tang trèng. HÖ thèng phanh ®Üa - c¬ cÊu phanh kiÓu ®Üa. 8) HÖ thèng phanh kh«ng cã trî lùc vµ hÖ thèng phanh cã trî lùc - ë hÖ thèng phanh kh«ng cã trî l­c, toµn bé n¨ng l­îng cÇn thiÕt ®Ó t¹o ra lùc phanh lµ do ng­êi l¸i xe ph¸t ra. ë hÖ thèng phanh cã trî lùc, chØ mét phÇn n¨ng l­îng cÇn thiÕt ®Ó t¹o ra lùc phanh lµ xuÊt ph¸t tõ Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
12. - 9 - ng­ßi l¸i xe, phÇn cßn l¹i do bé trî lùc phanh t¹o ra. §a sè « t« hiÖn nay ®­îc trang bÞ hÖ th«ng phanh cã trî lùc. 9) HÖ thèng phanh cã ®iÒu hoµ lùc phanh - Phanh cã bé ®iÒu hoµ lùc phanh lµ hÖ thèng phanh mµ ¸p suÊt trong dÉn ®éng phanh cã bé ®iÒu chØnh nh»m tËn dông träng l­îng b¸m khi t¶i trªn c¸c b¸nh tr­íc vµ c¸c b¸nh sau thay ®æi, viÖc ®iÒu chØnh ®ã nhê bé ®iÒu hoµ lùc phanh. 10) HÖ thèng phanh chèng tr­ît lª - HÖ thèng phanh chèng h·m cøng b¸nh xe lµ hÖ thèng phanh cã nhiÖm vô ng¨n c¶n sù tr­ît lÕt cña b¸nh xe gi÷ cho c¸c b¸nh xe kh«ng bÞ h·m c­ng trong qu¸ tr×nh phanh. Ngµy nay hÖ thèng ABS ®­îc trang bÞ hÇu hÕt trªn c¸c « t« hiÖn ®¹i ®êi míi c¸c « t« cã tÝnh n¨ng cao vµ mét sè « t« 12 chç, hÖ thèng ABS tuy gi¸ thµnh cao nh­ng hiÖu qu¶ nªn kh¸ th«ng dông. 1.2. c¸c bé phËn c¬ b¶n cña hÖ thèng phanh «t« HÖ thèng phanh cña «t« ®­îc cÊu thµnh tõ nh÷ng bé phËn c¬ b¶n sau ®©y : Bé phËn ®iÒu khiÓn phanh Bé phËn cung cÊp n¨ng l­îng phanh DÉn ®éng phanh C¬ cÊu phanh Ngoµi ra, trªn mét sè «t« kÐo remorque, hÖ thèng phanh cßn ®­îc trang bÞ bé phËn phô trî ®iÒu khiÓn phanh trªn remorque. Bé phËn ®iÒu khiÓn C¬ cÊu phanh DÉn ®éng phanh Bé phËn cung cÊp Bé phËn phô trî n¨ng l­îng phanh trªn remorque H. 1.1. S¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng phanh «t« Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
13. - 10 - 1.2.1. Bé phËn ®iÒu khiÓn phanh Parts of a braking system which initiate the operation and control the effect of this braking system. The control signal can be conveyed within the control device by, Ex. mechanical, pneumatic, hydraulic or electronic means, including the use of auxiliary or non-muscular energy. The control device can be operated : by direct action of an individual either by hand or foot, by indirect action of the driver or without any action (only in the case of towed vehicle), by variation of the pressure n i a connecting pipe, or of the electric current in a cable, between the towing and the towed vehicle at the time of operation of one of the braking systems of the towing vehicle, or in the case of a failure, by the inertia of the vehicle or by its weight or that of one of its main constituent elements. 1.2.2. Bé phËn cung cÊp n¨ng l­îng phanh Bé phËn cung cÊp n¨ng l­îng ®­îc bè trÝ tr­íc d·n ®éng phanh. Nguån n¨ng l­îng cung cÊp n¨ng l­îng cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh phanh. Trong tr­êng hîp hÖ thèng phanh khÝ nÐn th× nguån cung cÊp n¨ng l­îng lµ m¸y nÐn kh«ng khÝ; trong tr­êng hîp hÖ thèng phanh kh«ng cã trî lùc th× nguån cung cÊp n¨ng l­îng chÝnh lµ l¸i xe. 1.2.3. DÉn ®éng phanh Dẫn động phanh bằng thủy lực. Xylanh chính. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
14. - 11 - H.1.2. Xylanh chính - một dòng. a. Hình tổng quát b. Hình cắt 1. Vỏ (thân) xylanh chính 2. Pittông 3. Bình dầu 4. Phớt cao su tạo áp suất 5. Van 1 chiều 6. Các lỗ cung cấp dầu từ buồng A -> B 7. Lỗ nạp 8. Lỗ dầu hồi (dầu bù) 9. Lò xo hồi vị A B. Buồng chứa dầu., Khi tác động lên píttông 2, píttông cùng phớt cao su 4 dịch chuyển về phía trước sẽ bịt lại lỗ bù 8, ép lò xo hồi vị 9 tạo áp suất trong buồng B đẩy dầu ép dầu chui qua van 1 chiều dầu chảy đến các xylanh con tại bánh xe. Khi thôi tác động, dưới tác dụng của lực lò xo hồi vị 9 đưa phớt cao su áp suất 4 về vị trí ban đầu. Thể tích buồng B lớn nhanh, do đó tạo một độ chân không trong nó, làm cho dầu phanh ở buồng A chảy qua lỗ cấp 6 bẻ cong vành mép cao su chảy vào buồng B làm điền đầy khoảng chân không vừa tạo nên, đến lúc này dầu từ xylanh con nơi bánh xe mới hồi về lại xylanh chính 1 bằng lực ép của lò xo nơi bánh xe. Vì buồng B kín và đã đầy dầu, cho nên lượng dầu này được trở về bình chứa qua lỗ dầu hồi 8. Kết thúc quá trình phanh. Xylanh chính loại hai dòng. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
15. - 12 - H.1.3. Xylanh chính - hai dòng. a. Hình tổng quát b. Hình cắt. 1. Vỏ xylanh chính 2 dòng 2.Pittông phía trước 3. Buồng dầu phía trước 4. Bình dầu 5. Phớt cao su phía trước 6. Đai ốc 7. Pittông phía sau 8. Phớt cao su phía sau 9. Lò xo phía sau 10 – 15. Các van liên hợp 11 – 12. Ống dẫn dầu đến xylanh con ở bánh xe 13. Buồng dầu phía sau cđa Pittông phía sau 14. Buồng dầu phía trước của Pittông phía trước sau 16. Buồng dầu phía sau của Pittông phía trước 17 – 22 Lỗ nạp 18 – 21. Lỗ bù 19. Lò xo phía trước 20 – 23. Lỗ dầu cung cấp. Để làm việc đạt hiệu quả cao, hệ thống phải kín không có không khí lọt vào. Khi tác động một lực vào Pittông 2. Cụm Pittông (2), Phớt cao su (5) cùng tiến về phía trước đóng lại Lỗ bù (18) làm tăng áp suất trong buồng (16), đẩy dầu trong buồng (16) qua van liên hợp (15) theo đường ống (11) đến các xylanh con nơi bánh xe, đồng thời tạo nên một áp lực tác động vào mặt của Pittông (7) làm cho cụm Phớt cao su (8) và Pittông (7) di chuyển, làm cho Phớt cao su (8) đóng lại lỗ bù (21) tăng áp suất trong buồng (13) mở van liên hợp (10) đưa dầu đến các xylanh con nơi bánh xe. Khi thôi tác động các cụm Pittông, Phớt cao su được trở về vị trí ban đầu nhờ các lò xo (9 – 19) lúc này trong buồng (16) (13) tạo nên độ chân không. Cho nên dầu từ buồng (3) (14) chảy qua các lỗ (20 - 23) vào Buồng (13 – 16) để điền đầy vào khoảng chân không ấy, đồng thời dầu từ các xylanh con cũng trở về các buồng dầu cho nên lượng dầu này Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
16. - 13 - được chảy qua các lỗ dầu hồi (18 – 21) trở về bình chứa. Kết thúc quá trình phanh. Trường hợp đường ống bị hở (vỡ ): Khi đường ống phía trước của xylanh chính bị vỡ (hở), dầu sẽ chảy sạch ra ngoài, do đó bên trong buồng (16) không tạo được áp suất cao, vì vậy mà cụm Pittông (2) phải chạy thêm một đoạn nữa mới tác động trực tiếp vào Pittông (7) và Pittông (7) lúc này làm việc mới hiệu quả. Quá trình cũng giống như trên. Xylanh con. H.1.4. Xylanh con. a. Loại 1 piston b. Loại 2 piston không bằng nhau c. Loại 2 piston bằng nhau. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
17. - 14 - 1. Lò xo 2. Lỗ dầu vào 3. Vít xả gió 4. Đòn bẩy 5. Pittông 6. Phớt cao su 7. Phớt cao su chắn bụi. Tất cả các loại xylanh con như hình trên đều có chung một kết cấu như nhau, đều có: Vỏ xylanh, phớt cao su chắn bụi (7), đòn đẩy (4), píttông (5), phớt cao su làm kín (6), lò xo (1), lỗ lắp ống dẫn dầu (2), lỗ lắp vít xả gió (3). Khi dầu phanh có áp suất cao vào đường ống dẫn (2) làm tăng thể tích giữa hai phớt cao su làm kín (6), đẩy hai đòn đẩy (4) về hai phía. Quá trình phanh tiến hành. Khi đường ống dẫn (2) không còn áp suất cao, thể tích giữa hai phớt cao su làm kín (6) sẽ nhỏ lại như thể tích ban đầu. Quá trình phanh kết thúc . Dẫn động phanh bằng khí nén. Tổng van khí nén. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
18. - 15 - 1 27 2 26 3 4 5 25 6 24 7 23 8 22 9 21 10 20 11 19 12 18 17 13 16 14 15 H.1.5. Tổng van khí nén. Bầu phanh khí nén. · Loại 1 tầng. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
19. - 16 - H. 1.6. Bầu phanh khí nén loại 1 tầng. 1. Nắp trên của bầu phanh 2. Lỗ lắp ống dẫn khí nén đến buồng phía dưới được tạo bởi chi tiết 1 và 3 3. Bát cao su 4. Cây dù 5. Lò xo 6. nắp dưới của bầu phanh 7. Chi tiết chữ U. Khi cung cấp khí nén vào lỗ (2), thể tích được tạo bởi các chi tiết 1 và 3 tăng lên thắng được lực của lò xo (5) dịch chuyển cây dù (4) và chữ U (7) về phía dưới. Phanh được tiến hành. Khi không cung cấp khí nén vào lỗ (2), khí nén bên trong buồng có ở chu kỳ trước sẽ thoát ra ngoài bằng lỗ (2), thể tích giảm nhỏ tối đa, cây dù và chữ U trở về vị trí ban đầu nhờ vào lực tác động của lò xo (5). Kết thúc quá trình phanh. · Loại 2 tầng. Loại này được sử dụng trong các ôtô có tải trọng tương đối lớn. Chức năng: Ôtô sẽ dừng hẳn khi hệ thống cung cấp khí nén bị hỏng, hoặc trong hệ thống của đường ống dẫn khí nén bị hở, không giữ được hơi. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
20. - 17 - H.1.7. Bầu phanh khí nén loại 2 tầng. A. Ngõ khí nén vào thường trực B. Ngõ khí nén vào khi có sự cung cấp của người điều khiển. 1. Nắp trên 3. Bu lông 4. lò xo 5. Bát cao su 6. Cây dù trên 7. Cây dù giữa 8. Cây dù dưới 9. Chữ U 10. Nắp dưới 11. Bát cao su 12. lò xo 13. Thân bầu phanh 14. lò xo. a. Trường hợp 1: Hệ thống cung cấp àm l việc của khí nén tốt, đường ống không bị rò khí quá mức qui định. Lúc này khí nén luôn luôn có trong đường ống A, làm cho thể tích của buồng được tạo bởi bát cao su (5) với thân bầu phanh (13) là lớn nhất làm nén lò xo (4) lại và đẩy cây dù trên (6) lên phía trên. Lúc này, cây dù giữa (7) và cây dù dưới (8) được nâng lên nhờ vào lực của các lò xo (12 – 14) làm cho thể tích của buồng chứa khí nén được tạo bởi bát cao su (11) với thân bầu phanh (13) là nhỏ nhất. Như vậy, hệ thống phanh này không còn bị bó cứng, ôtô hoạt động bình thường. Khi người điều khiển tác động lên bàn đạp phanh, khí nén cung cấp vào ngõ B làm tăng thể tích giữa bát cao su (11) và caây dù (8), tất cả đều dịch chuyển về phía dưới. Quá trình phanh được tiến hành. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
21. - 18 - Khi người điều khiển nhấc chân ra khỏi bàn đạp phanh, thể tích buồng giữa thân bầu phanh (13) và bát cao su (11) giảm nhỏ lại nhờ vào lực đẩy của lò xo (12). Kết thúc quá trình phanh. b. Trường hợp 2: Hệ thống cung cấp của khí nén không làm việc (hư hỏng), đường ống bị rò khí quá mức qui định. Lúc này người điều khiển không còn điều khiển được, lực của lò xo (4) đẩy các cụm chi tiết về vị trí ban đầu. Như vậy, ôtô tự hãm cứng nhờ vào lực rất lớn của lò xo (4). 1.2.4. c¬ cÊu phanh C¬ cÊu phanh lµ bé phËn cã chøc n¨ng trùc tiÕp t¹o ra lùc phanh. Nguyªn lý ho¹t ®éng chung cña c¬ cÊu phanh lµ t¹o ra ngo¹i lùc cã t¸c dông c¶n chuyÓn ®éng cña «t« rong t qu¸ tr×nh phanh trªn c¬ së c¸c nguyªn lý ma s¸t, thuû lùc, ®iÖn tõ, khÝ ®éng, v.v Cho ®Õn nay, ®a sè c¸c c¬ cÊu phanh ®­îc sö dông lµ c¬ cÊu phanh kiÓu ma s¸t, trong ®ã momen phanh ®­îc t¹o ra nhê ma s¸t gi÷a m¸ phanh vµ bé phËn chuyÓn ®éng quay liªn kÕt víi c¸c b¸nh xe cña «t«. C¨n cø vµo nguyªn lý t¹o momen phanh cã thÓ ph©n biÖt : C¬ cÊu phanh ma s¸t C¬ cÊu phanh thuû lùc C¬ cÊu phanh ®iÖn C¨n cø ®Æc ®iÓm kÕt cÊu cÆp ma s¸t cña c¬ cÊu phanh ta cã : C¬ cÊu phanh tang trèng C¬ cÊu phanh ®Üa C¬ cÊu phanh trôc. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
22. - 19 - 1.2.4.1. C¬ cÊu phanh tang trèng C¬ cÊu phanh tang trèng lµ mét lo¹i c¬ cÊu phanh ma s¸t, trong ®ã bé phËn chuyÓn ®éng quay trong cÆp ma s¸t cã h×nh d¸ng cña mét tang trèng. Hình III.33. Kết cấu chung cơ cấu phanh loại tang trống. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
23. - 20 - 1. Má phanh 2. Chốt lệch tâm 3. Cam lệch tâm 4. Tấm kẹp 5. Guốc phanh 6. Lò xo 7. Xylanh con Cơ cấu phanh này gồm có đĩa được gắn lên mặt bích của dầm cầu. Các guốc phanh được đặt trên các cam lệch tâm 3 và một đầu được xoay trên chốt lệch tâm 2. Dưới tác dụng của lò xo 7 các má phanh 1 được lắp bằng các đinh tán vào guốc phanh 5 và chúng được ép chặt vào các cam lệch tâm 3 và ép các chốt tựa làm các píttông ở trong xylanh con 7 sát lại gần nhau để các píttông luôn luôn áp sát vào các guốc phanh, tấm kẹp 4 là để giữ cho các guốc phanh 5 luôn luôn có một hướng. Trong quá trình sử dụng, các má phanh 1 sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa má phanh 1 và trống phanh sẽ tăng lên. Muốn giữ cho khe hở trở lại bình thường phải điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh 1 bằng cách xoay cam lệch tâm 8 và ở phía dưới bằng cách xoay chốt lệch tâm 2. Các chi tiết chủ yếu trong cơ cấu phanh - Guốc phanh. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
24. - 21 - a. Guốc phanh trong hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực. H.1.9. Các loại guốc phanh trên phanh loại tang trống. (1) Má phanh, (2) Đinh tán, (3) Lỗ liên kết với đĩa phanh, (4) Guốc phanh, (5) Lỗ móc lò xo hồi vị, (6) Chốt, (7) Con lăn, (8) thanh đẩy. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
25. - 22 - Guốc phanh (4) được chế tạo bằng phương pháp hàn, dập hoặc đúc, guốc phanh thường chế tạo bằng gang, ít khi chế tạo bằng hợp kim nhôm. Trên bề mặt guốc phanh có đặt má phanh. Nếu guốc phanh nhận lực trực tiếp từ cam quay (đối với truyền động phanh bằng cơ khí hoặc bằng khí) thì một đầu của guốc phanh có con lăn (7) liên kết với guốc phanh bằng chốt (6). Để bề mặt tựa ít bị mòn, người ta có thể đặt tấm thép đặc biệt đầu cuối guốc phanh. Nếu guốc phanh nhận lực từ xylanh con như ở truyền động thủy lực thì đầu cuối dài ra ở guốc phanh để tì vào đáy pittông của xylanh con, có khi giữa pittông và guốc phanh có đặt thanh đẩy. Để guốc phanh áp sát vào mặt tựa của píttông, trong xylanh con thường được nối với guốc phanh cò lại bằng lò xo qua lỗ (5) và lắp guốc phanh đĩa phanh bằng lỗ (3) bằng các chốt lệch tâm. Má phanh (1) được nối ghép với guốc phanh (3) bằng các đinh tán (2) hoặc bằng phương pháp dán. Má phanh chế tạo bằng nguyên liệu giống như để chế tạo các tấm ma sát của ly hợp. Để cho má phanh tì sát vào bề mặt làm việc của trống phanh, cần phải tiến hành gia công bề mặt má phanh sau khi đã gắn nó lên guốc phanh. Các đinh tán (2) phải làm bằng kim loại mềm (đồng, đồng thau) để khi má phanh mòn quá quy định sẽ không làm xước bề mặt làm việc của trống phanh. Một số sơ đồ kết cấu phanh thường gặp. · Sử dụng truyền động phanh bằng thủy lực. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
26. - 23 - H.1.10. Các dạng cơ cấu loại phanh trống. 1. Thanh trung gian 2. Con lăn 3. Cam xoay. 4. Chốt con lăn Loại sử dụng một xylanh con có hai piston. H.1.10.a trình bày các loại guốc phanh được dùng trong truyền động phanh bằng thủy lực. Cơ cấu phanh loại này gồm có đĩa chứa đựng các cụm chi tiết của cơ cấu phanh được gắn lên mặt bích của dầm cầu. Các guốc phanh được đặt trên các chốt lệch tâm. Dưới tác dụng của lò xo, các má phanh được lắp bằng các đinh tán vào guốc phanh và chúng được ép chặt vào Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
27. - 24 - các cam lệch tâm và ép các chốt tựa làm các các píttông ở trong xylanh con sát lại gần nhau để các píttông luôn luôn áp sát vào các guốc phanh, tấm kẹp là để giữ cho các guốc phanh luôn luôn có một hướng. Trong quá trình sử dụng, các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa má phanh và trống phanh sẽ tăng lên. Muốn giữ cho khe hở trở lại bình thường phải điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh bằng cách xoay cam lệch tâm và ở phía dưới bằng cách xoay chốt lệch tâm. Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh, chất lỏng từ xylanh chính với áp suất cao truyền đến xylanh con tạo nên lực ép trên các pittông của xylanh con và đẩy guốc phanh ép sát vào trống phanh, do đó quá trình phanh được tiến hành. Khi người điều khiển nhả bàn đạp phanh, lò xo sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, giữa má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc. Trường hợp cơ cấu phanh với xylanh con có đường kính của các píttông bên trong nó khác nhau, lực tác dụng lên hai guốc phanh trong trường hợp này sẽ khác nhau, trên H.1.10.a với chiều quay của trống phanh ngược chiều kim đồng hồ thì má bên trái làm việc thuận lợi hơn vì có hiện tượng tự siết, vì thế má bên trái cần ít lực ép hơn nghĩa là đường kính píttông ở má bên trái làm nhỏ hơn má bên phải. Ưu điểm của cơ cấu phanh này là đảm bảo các má phanh mòn đều. Nhược điểm là có một má phanh làm việc không thuận lợi, do đó hiệu suất phanh chưa cao. Cơ cấu phanh loại này làm việc tốt khi trống phanh quay theo chiều ở trên hình vẽ (chiều tiến của ôtô), khi quay ngược lại (ôtô lùi). Loại sử dụng hai xylanh con. H.1.10.b trình bày cơ cấu phanh với hai xylanh con hoạt động riêng rẽ. Mỗi guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm, bố trí đối xứng với đường trục của cơ cấu phanh. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
28. - 25 - Nhờ bố trí xylanh con và chốt lệch tâm đối xứng như vậy cho nên hiệu quả phanh của hai má phanh sẽ bằng nhau khi trống phanh quay bất kỳ chiều nào. Khi trống phanh quay theo chiều tiến của ôtô thì hiệu quả phanh tốt, nhưng khi ôtô chạy lùi thì hiệu quả phanh thấp hơn khoảng hai lần. Nhược điểm này không quan trọng lắm đối với ôtô có trọng lượng nhỏ như ôtô du lịch và các ôtô tải nhẹ, hơn nữa khi ôtô chạy lùi tốc độ cũng thấp cho nên yêu cầu mô men phanh ít hơn. So với cơ cấu phanh loại một xylanh có hai píttông bằng nhau thì momen phanh (hiệu quả phanh) của cơ cấu phanh này tăng được từ 1,6 – 1,8 lần khi trống phanh quay theo chiều tiến của ôtô. Loại cơ cấu phanh này thường đặt ở bánh trước của ô tô du lịch khi cần đạt hiệu quả nhanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ. Ở cơ cấu phanh loại hai xylanh con đều tác dụng lên đầu trên và đầu dưới của guốc phanh. Khi phanh, các guốc phanh sẽ chuyển dịch theo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh. Nhờ sự ma sát giữa trống phanh và má phanh cho nên khi ép sát vào trống phanh thì má phanh bị cuốn theo chiều quay của trống phanh. Mỗi má phanh lúc đó sẽ tác dụng vào píttông và đẩy ống xylanh con tì sát vào điểm tựa cố định. Lúc đó, hiệu quả phanh sẽ tốc hơn. Thí nghiệm cho thấy rằng cơ cấu phanh loại này so với cơ cấu phanh loại một xylanh có hai píttông bằng nhau thì đoạn đường khi phanh ngắt sẽ giảm đi 22 – 35% ( tùy theo tốc độ lúc bắt đầu phanh) và lực tác dụng lên bàn đạp cũng giảm đi nhiều. Hiệu quả phanh của ôtô khi tiến và lùi của hai guốc phanh đều bằng nhau. Loại sử dụng một xylanh con có một píttông. (H.1.10.c) Loại cơ cấu này dùng lực ma sát giữa má phanh trước và trống phanh để cường hóa hiệu quả phanh cho má phanh sau vì guốc phanh trước được nối với guốc phanh sau nhờ thanh trung gian (trong trường hợp trống quay ngược theo chiều kim đồng hồ). Khi trống phanh quay theo một chiều nào đó, guốc phanh luôn luôn tựa vào chốt lệch tâm. Theo chiều quay của trống phanh ngược với chiều kim đồng hồ thì hiệu quả phanh của guốc bên trái (guốc phanh được cường hóa và tì sát Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
29. - 26 - vào điểm tựa cứng) sẽ lớn hơn guốc bên phải nhiều. Đặc điểm của cơ cấu phanh này là hiệu quả phanh khi ôtô tiến và lùi đều như nhau. · Sử dụng trong truyền động phanh bằng khí nén (H.1.10.d ). Cơ cấu phanh này gần giống như cơ cấu phanh thủy lực gồm có đĩa chứa đựng các cụm chi tiết của cơ cấu phanh, được gắn lên mặt bích của dầm cầu. Các guốc phanh được đặt trên các chốt lệch tâm. Dưới tác dụng của lò xo, các má phanh được ép chặt vào các cam lệch tâm và ép các đầu tựa có con lăn ở guốc phanh vào cam xoay. Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh khí nén đã được chứa trong bình chứa khí nén qua tổng van khí nén với áp suất cao theo các đường ống dẫn khí nén đến tác động lên màng cao su của bầu phanh tác động cho cam xoay đẩy hai má phanh trên hai guốc phanh ép sát vào trống phanh như vậy quá trình phanh được tiến hành. Khi người điều khiển nhả bàn đạp phanh, khí nén ở bầu phanh và trên các đường ống dẫn sẽ xả nhanh ra ngoài không khí bằng các ngõ xả của các van, lúc này lò xo sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, giữa má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
30. - 27 - 1.2.4.2. C¬ cÊu phanh ®Üa C¬ cÊu phanh ®Üa lµ c¬ cÊu phanh kiÓu ma s¸t, trong ®ã lùc ma s¸t ®­îc h×nh thµnh gi÷a m¸ phanh vµ bÒ mÆt cña 1 hoÆc nhiÒu ®Üa g½n cè ®Þnh vµo bé phËn chuyÓn ®éng quay cña «t«. H. 1.11. Các loại đĩa phanh. 1. Đĩa phanh 2. Tấm đơ má phanh và má phanh 3. Cửa kiểm tra 4. Ống dẫn dầu phanh 5. Vỏ xylanh con 6. Ốc xả gió. Khi người điều khiển tác động lên bàn đạp phanh, dầu phanh phía sau xylanh chính có áp suất cao làm cho dầu chảy đến các xylanh con làm cho píttông áp sát các má phanh vào đĩa phanh làm hạn chế tốc độ quay hoặc cho đĩa phanh ngừng hẳn. Khi người điều khiển nhấc bàn chân ra khỏi bàn đạp phanh, đĩa phanh quay làm cho các má phanh di chuyển ra xa đĩa phanh đẩy các píttông về vị trí ban đầu. Kết thúc quá trình phanh. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
31. - 28 - ­u ®iÓm cña c¬ cÊu phanh ®Üa : - Tho¸t nhiÖt tèt h¬n do ®Üa h«ng t th­êng tiÕp xóc trùc tiÕp víi kh«ng khÝ. - ¸p lùc trªn ®Üa ®Òu h¬n do m¸ phanh cã kh¶ n¨ng tù lµm s¹ch. - Ýt phô thuéc h¬n vµo hÖ sè ma s¸t. Nh­îc ®iÓm : Nh¹y c¶m h¬n víi n­íc vµ bôi bÈn so víi c¬ cÊu phanh tang trèng. ¸p lùc trªn ®Üa lín h¬n. 1.2.5. bé trî lùc phanh H.1.12. Kết cấu của bộ trợ lực. a. Hình tổng quát b. Hình cắt. 1. Đường ống dẫn khí nén 2. Van điều khiển 3.Xylanh chính 4. Mặt bích 5. Trục tròn 6. Lò xo 7. Píttông 8. Vỏ xylanh lực. Kết cấu của bộ trợ lực như H.1.12, bộ trợ lực này gồm ba phần chính: - Xylanh chính (3): Nguyên lý làm việc như xylanh chính loại một dòng. - Xylanh lực: Gồm các chi tiết như Vỏ xylanh lực (8), trục tròn (5) được nối với van đẩy (nằm trong xylanh chính 3) để tác động lên píttông (7) của xylanh chính (3). Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
32. - 29 - - Van điều khiển (2) mở ngõ cho khí nén tác động lên píttông (7) của xylanh lực (8). Lưu ý: Khi mất khí nén, hệ thống phanh vẫn làm việc được nhưng lực tác động từ bàn đạp phanh sẽ lớn hơn nhiều. 1.3. ®Æc ®iÓm cÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña mét sè hÖ thèng phanh ®iÓn h×nh 1.3.1. hÖ thèng phanh c¬ khÝ Dùng để dừng ôtô trên những đoạn đường đèo dốc, hay giữ cho ôtô cố định ở một vị trí nào đó trên đoạn đường thẳng mà không cần sự tác động của người điều khiển hoặc dùng để giảm tốc độ hay dừng hẳn khi phanh chân bất ngờ bị mất tác động trong úc l ôtô đang di chuyển và Phanh tay có thể kết hợp cùng với phanh chân cùng tác động để phanh ôtô khẩn cấp - nhằm rút ngắn đi quãng đường phanh và thời gian phanh. Hệ thống phanh tay trên ôtô có hai bộ phận chính: - Dẫn động phanh: trên ôtô hiện nay, hệ thống phanh tay thường sử dụng dẫn động phanh bằng cơ khí, nhưng trên một số ôtô tải nặng và khách cũng có thể sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén. - Cơ cấu phanh: nó thường lắp đặt ở đầu sau của vỏ hộp số, trống phanh thì được lắp với đầu của trục các đăn bằng các bulông đai ốc liên kết với đầu ra trục thứ cấp hộp số để hoạt động - kết cấu theo kiểu này Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
33. - 30 - thường sử dụng trên các loại ôtô hiện nay - nhưng đối với ôtô du lịch, cơ cấu phanh tay còn có thể đặt ở các bánh xe phía sau. Cơ cấu phanh được sử dụng trong trong hệ thống phanh tay thường là kiểu tang trống hay kiểu đĩa. Kết cấu và nguyên lý hoạt động của phanh tay dẫn động phanh cơ khí. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
34. - 31 - H.1.13. HÖ thèng phanh truyÒn ®éng c¬ khÝ Hai guốc phanh được lắp trên đĩa tỳ cố định và lắp trên vỏ hộp số ở phía đầu ra của trục thứ cấp hộp số. Khi người điều khiển kéo tay phanh, tay phanh liên kết với thanh kéo làm cho cần điều khiển cùng với cơ cấu cam điều chỉnh (Cam xoay - Chốt trượt dọc) làm cho các má phanh cùng guốc phanh ép sát vào trống phanh, làm giảm hoặc ngừng hẳn tốc độ quay của trống phanh. Khi người điều khiển buông tay khỏi tay phanh thì cơ cấu con cóc hãm sẽ ăn khớp với bánh răng rẽ quạt. Như vậy, má phanh luôn ép sát vào trống phanh làm cho ôtô không di chuyển được - Để ôtô có thể di chuyển được, người điều khiển phải tách con cóc hãm và đưa tay phanh về trở lại vị trí ban đầu. Lúc đó phanh tay hết tác dụng. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
35. - 32 - 1.3.2. hÖ thèng phanh thuû lùc 3 3 1 3 2 3 H.1.14. HÖ thèng phanh thuû lùc 1- Bµn ®¹p phanh, 2- §­êng èng dÉn dÇu, 3- C¬ cÊu phanh tr­íc, Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
36. - 33 - H.1.15. Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực của ôtô. Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực H.1.15. của ôtô gồm có hai phần chính: Truyền động phanh và cơ cấu phanh. Truyền động phanh bố trí trên khung xe gồm có: Bàn đạp (1), xylanh chính (2) để tạo ra áp suất cao, các ống dẫn thủy lực (3) đến các cơ cấu phanh. Cơ cấu phanh đặt ở bánh xe gồm có: xylanh con (4), má phanh (5), lò xo kéo (6), trống phanh (7). Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
37. - 34 - H.1.16. Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trên ôtô con MERCEDES-SL-CLASS. Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp 1 qua hệ thống đòn sẽ đẩy píttông nằm trong xylanh 2, do đó dầu bị ép và sinh ra áp suất cao trong xylanh 2 và trong đường ống dẫn 3, chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụng lên bề mặt của các píttông ở xylanh con 4. Các píttông này thắng lực lò xo 6 sẽ đẩy hai má phanh 5 ép sát vào trống phanh 7 và tiến hành phanh ô tô vì trống phanh 7 được gắn liền với mơayơ bánh xe. Khi người điều khiển nhả bàn đạp nghĩa là lúc ngừng phanh, lò xo 6 kéo hai má phanh 5 về vị trí ban đầu, dưới tác dụng của lò xo 6 các píttông trong xylanh con 4 sẽ ép dầu trở lại xylanh chính 2. Sự làm việc của hệ thống phanh thực dựa trên nguyên lý của thủy lực tĩnh lọc. Nếu tác dụng lên bàn đạp phanh thì áp suất truyền đến các xylanh con sẽ như nhau. Lực trên các má phanh phụ thuộc vào đường kính píttông ở các xylanh con. Muốn có mômen phanh ở bánh xe trước khác bánh xe sau chỉ cần làm đường kính píttông của các xylanh con khác nhau. Lực tác dụng trên các má phanh phụ thuộc vào tỷ số truyền của truyền động: Đối với phanh dầu bằng tỷ số truyền của phần truyền động Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
38. - 35 - cơ khí nhân với tỷ số truyền của phần truyền động thuỷ lực. Nếu píttông ở xylanh con với diện tích lớn gấp đôi diện tích của píttông ở xylanh chính thì lực tác dụng lên píttông ở xylanh con sẽ lơn gấp đôi. Như thế tỷ số truyền sẽ tăng lên hai lần, nhưng trong lúc đó hành trình của píttông ở xylanh con sẽ giảm đi hai lần, vì vậy mà chúng có quan hệ theo tỷ lệ nghịch với nhau cho nên làm khó khăn trong khi thiết kế truyền động phanh. Đặc điểm quan trọng của hệ thống phanh thủy lực là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào các trống phanh không phụ thuộc vào đường kính xylanh làm việc và khe hở giữa trống phanh và má phanh. Hệ thống phanh thủy lực có các ưu khuyết điểm sau: · Ưu điểm: Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu. Hiệu suất cao. Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản. Có khả năng dùng trên nhiều loại ôtô khác nhau, chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh. · Khuyết điểm : Không thể làm tỷ số truyền lớn được vì thế phanh dầu không có trợ lực chỉ dùng cho ôtô có trọng lượng toàn bộ nhỏ, lực tác dụng lên bàn đạp phanh lớn. Khi có chỗ nào bị hư hỏng, cả hệ thống phanh đều không làm việc được (ví dụ khi hư hỏng một đường ống nào đấy sẽ ảnh hưởng đến cả hệ thống). Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
39. - 36 - 1.3.3. hÖ thèng phanh khÝ nÐn 3 2 1 4 5 6 7 8 H.1.17. HÖ thèng phanh khÝ nÐn 1 - M¸y nÐn kh«ng khÝ, 2 - B×nh chøa kh«ng khÝ nÐn, 3 - BÇu phanh, 4 - C¬ cÊu phanh sau, 5 - èng dÉn kh«ng khÝ nÐn, 6 - Van phanh, 7 - Bµn ®¹p phanh, 8 - C¬ cÊu phanh tr­íc. Hệ thống phanh khí nén sử dụng năng lượng của khí nén để tiến hành phanh, người điều khiển không cần mất nhiều lực để điều khiển Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
40. - 37 - phanh mà chỉ cần thắng lò xo ở tổng van khí nén để điều khiển cung cấp khí nén hoặc làm thoát khí nén ở các bộ phận làm việc. Nhờ thế mà phanh khi điều khiển nhẹ nhàng hơn. Khi người điều khiển nhấc chân ra khỏi bàn đạp phanh, khí nén từ các bầu phanh và trên các đường ống sẽ xả nhanh ra ngoài khí bằng các van xả nhanh 7- 19 và tại ngõ ra 5 của tổng van khí nén 4, do đó má phanh tách nhanh ra khỏi trống phanh nhờ các lò xo hồi vị 12- 15 trong cơ cấu phanh. Như vậy kết thúc quá trình phanh. Để đề phòng trường hợp áp suất có thể tăng đột ngột trong bình chứa khí nén và trên đường dẫn khí, trong hệ thống có đặt van an toàn . Ưu điểm của hệ thống phanh khí là có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô tô và có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống treo loại khí v.v Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
41. - 38 - Ch­¬ng 2 c¬ së lý thuyÕt cña hÖ thèng phanh chèng tr­ît lª 2.1. ®éng lùc häc qu¸ tr×nh phanh «t« Mp2 Mp2 G G Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
42. - 39 - H. 2.1. Lùc vµ momen t¸c dông lªn «t« khi phanh G - Träng lùc, G - Träng l­îng b¸m, Fg - Lùc c¶n dèc, Z - Lùc ®ì, Ff - Lùc c¶n l¨n, Fw - Lùc c¶n cña kh«ng khÝ, Fj - Lùc qu¸n tÝnh, Fm - Lùc kÐo remorque, Fp - Lùc phanh. 2.1.1. träng lùc (G) - Lùc hót cña tr¸i ®Êt t¸c dông lªn khèi l­îng cña xe. Träng lùc cã ph­¬ng vu«ng gãc víi mÆt ®Êt, chiÒu th¼ng ®øng, ®iÓm ®Æt t¹i träng t©m cña xe. G = m . g (2.1) trong ®ã : G - Träng lùc , [N] m - Khèi l­îng cña xe , [kg] g - Gia tèc träng tr­êng , [m/s2] g = 9,81 m/s2 Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
43. - 40 - T GY T Gb1 Gb2 G  G Gb1 T Gb2 H.2.2 .Ph©n bè träng lùc trªn c¸c trôc cña «t« G b1 - Träng lùc ph©n bè trªn trôc tr­íc, G b2 - Träng lùc ph©n bè trªn trôc sau, G - Träng l­îng b¸m cña xe, G 1 - Träng l­îng b¸m cña c¸c b¸nh xe tr­íc, G 2 - Träng l­îng b¸m cña c¸c b¸nh xe sau, GY - Lùc nghiªng. 2.1.2. lùc c¶n dèc (Fg) - Lùc xuÊt hiÖn khi xe trªn ®­êng dèc. Lùc c¶n dèc cã ph­¬ng song song víi mÆt ®­êng, ng­îc chiÒu tiÕn cña xe khi lªn dèc, cïng chiÒu tiÕn khi xe xuèng dèc, ®iÓm ®Æt t¹i träng t©m cña xe. Fg G sin (2.2) 2.1.3. ph¶n lùc vu«ng gãc (Z) Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
44. - 41 - Trong thùc tÕ, c¶ mÆt ®­êng vµ b¸nh xe ®Òu kh«ng ph¶i lµ nh÷ng vËt cøng tuyÖt ®èi nªn chóng ®Òu biÕn d¹ng d­íi t¸c dông cña träng l­îng cña «t«. MÆt ®­êng vµ b¸nh xe tiÕp xóc víi nhau ë v« sè ®iÓm vµ t¹o nªn vïng tiÕp xóc (tire contact patch). T¹i mçi ®iÓm tiÕp xóc trªn b¸nh xe sÏ cã mét ph¶n lùc thµnh phÇn t¸c dông tõ mÆt ®­êng. Tæng cña tÊt c¶ c¸c lùc thµnh phÇn ®ã ®­îc gäi lµ ph¶n lùc tæng hîp tõ mÆt ®­êng hay gäi t¾t lµ ph¶n lùc cña mÆt ®­êng (reaction of the road). Ph¶n lùc cña mÆt ®­êng cã ®iÓm ®Æt t¹i t©m vïng tiÕp xóc. §Ó tiÖn trong nghiªn cøu, ng­êi ta th­êng ph©n tÝch ph¶n lùc cña mÆt ®­êng thµnh 3 thµnh phÇn : Z, X vµ Y.   Gb1 Gb1 Gb1 Fx Fx Fy X1 X1 Y1 Z1 a1 Z1 Z1 X1 Y1 R1 H.2.3 .Ph¶n lùc tõ mÆt ®­êng t¸c dông lªn b¸nh xe G b1 - Träng lùc ph©n bè trªn trôc tr­íc, G b2 - Träng lùc ph©n bè trªn trôc sau, G - Träng l­îng b¸m cña xe, G 1 - Träng l­îng Ph¶n lùc vu«ng gãc (Z) - cßn gäi lµ Lùc ®ì (Supporting Force) lµ thµnh phÇn cã ph­¬ng vu«ng gãc víi mÆt ®­êng. Z 1 - Lùc ®ì c¸c b¸nh xe tr­íc Z 2 - Lùc ®ì c¸c b¸nh xe sau Z 1 = Gb1 . cos = G 1 (2.3a) Z 2 = Gb2 . cos = G 2 (2.3b) Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
45. - 42 - Ph¶n lùc tiÕp tuyÕn (X) - thµnh phÇn t¸c dông trong mÆt ph¼ng song song víi mÆt ®­êng vµ cã ph­¬ng cïng ph­¬ng chuyÓn ®éng cña «t«. Ph¶n lùc ngang (Y) - thµnh phÇn t¸c dông trong mÆt ph¼ng song song víi mÆt ®­êng vµ theo ph­¬ng ngang. 2.1.4. lùc c¶n l¨n (Ff) - lực xuất hiện do ma sát giữa bánh xe với mặt đường và do biến dạng của bánh xe với mặt đường có phương song song với mặt đường. Ff1=f1.Z1 Ff2=f2.Z2 Trong đó : f1, f2 lực cản lăn ở các bánh xe trước và bánh sau nếu coi f1= f2 Ff=FG =fG.cos 2.1.5. lùc c¶n cña kh«ng khÝ (Fw) - khi «t« chuyển động làm thay đổi áp suất không khí trên bề mặt của nó làm xuất hiện dòng xoáy khi ở phần sau của ô tô và gây ra ma sát giữa không khí với bề mặt của chúng và sinh ra lực cản của không khí, có chiều ngược hoặc cùng chiều chuyển động của xe tùy thuộc vào vận tốc của gió và của xe có phương song song với mặt đường có điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc 2 Fw=0,5Pw.Cw.A(V+V0) (2.5) Trong đó : Fw :mật độ của không khí (kg/m3) Cw : hệ số cản của không khí V : vận tốc của ôtô Vo : vận tốc của gió A : diện tích cản chính diện 2.1.6. lùc qu¸n tÝnh (Fj) - xuất hiện do sự thay đổi vận tốc của ôtô Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
46. - 43 - lực quản tính gồm các thành phần sau -lực quản tính do gia tốc của các khối lượng chuyển động tịnh tiến (Fi’) và các khối lượng chuyển động quay (Fi’’) có chiều cùng chiều hay ng ược chiều tùy thuộc vào chiều chuyển động gia tốc của xe có phương song song với mặt đường điểm đặt tại tâm của xe Fj= jG/g.J (2.6) Trong đó : J : gia tốc của ôtô  j : hệ số quán tính quay( hệ số tính đến ảnh hửơng của gia tốc đến các khối lượng chuyển động quay ) 2.1.7. lùc kÐo remorque (Fm) : khi ôtô có kéo remorque thì lực cản ở remorque kéo được sinh ra gọi là lực remorque có chiều ngược chiều chuyển động của xe có phương song song với mặt đường và được đặt tại tâm của remorque kéo Fm=nQ (2.7) Trong đó : n : số lượng remorque Q : là trọng lượng của một remorque : là hệ số cản tổng cộng của đường 2.1.8. lùc phanh (Fp) Lùc phanh lµ tæng cña c¸c ph¶n lùc cña mÆt ®­êng t¸c dông lªn b¸nh xe ®­îc h×nh thµnh khi xuÊt hiÖn momen phanh. M p Fp (2.8a) rb ' M p.max Fp.max (2.8b) rb trong ®ã : Fp - Lùc phanh, Mp - Momen phanh, Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
47. - 44 - rb - b¸n kÝnh cña b¸nh xe, Mp.max - momen phanh cùc ®¹i, F'p.max - lùc phanh tiÒm n¨ng. Momen phanh lµ momen c¶n chuyÓn ®éng quay cña b¸nh xe xuÊt hiÖn khi m¸ phanh ®­îc Ðp vµo tang trèng hoÆc ®Üa phanh. Trong tr­êng hîp c¬ cÊu phanh tang trèng hoÆc c¬ cÊu phanh ®Üa, momen phanh ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau : Mp = T . rt (2.8c) trong ®ã : T - lùc ma s¸t gi÷a m¸ phanh vµ bÒ mÆt cña tang trèng hoÆc bÒ mÆt cña ®Üa phanh, rt - kho¶ng c¸ch gi÷a ®iÓm ®Æt cña lùc ma s¸t vµ ®­êng t©m cña trôc quay, Mp T v Fpt rb Fp H. 2.4. Momen phanh vµ lùc phanh Lùc phanh tÝnh theo c«ng thøc (2.8b) lµ lùc phanh lín nhÊt mµ hÖ thèng phanh cã thÓ t¹o ra. Tuy nhiªn, nÕu hÖ thèng phanh t¹o ra lùc phanh lín h¬n lùc b¸m th× b¸nh xe sÏ tr­ît lª, tøc lµ xe vÉn chuyÓn ®éng mµ b¸nh xe kh«ng quay. §Ó tr¸nh hiÖn t­îng tr­ît lª, lùc phanh thùc tÕ ®­îc h×nh thµnh t¹i vïng tiÕp xóc chØ cã thÓ nhá h¬n hoÆc b»ng lùc b¸m : Fp.max F (2.9a) Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
48. - 45 - F = . G (2.9b) BiÓu thøc (2.9) ®­îc gäi lµ ®iÒu kiÖn b¸m khi phanh. 2.2. ph­¬ng tr×nh c©n b»ng lùc phanh Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng lùc t¸c dông lªn «t« trong qu¸ tr×nh phanh trong tr­êng hîp tæng qu¸t cã thÓ biÓu diÔn nh­ sau : Ff1 + Ff2 Fg + Fw + Fm + Fms + Fp1 + Fp2 - Fj = 0 (2.10a) hoÆc F + Fw + Fm + Fms + Fp - Fj = 0 (2.10b) §Ó thuËn tiÖn khi ph©n tÝch c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng vµ c¸c biÖn ph¸p n©ng cao tÝnh n¨ng phanh, chóng ta xÐt tr­êng hîp phanh nh­ sau : ¤t« ch¹y trªn ®­êng b»ng ( =0), kh«ng kÐo remorque (Fm = 0). Bá qua ¶nh h­ëng cña lùc c¶n cña ®­êng (F), lùc c¶n cña kh«ng khÝ (Fw) vµ lùc ma s¸t (Fms). Trong tr­êng hîp phanh khÈn cÊp, ®Ó ®¶m b¶o hiÖu qu¶ phanh cao (xem môc 3.1.1), hÖ thèng phanh ph¶i t¹o ra ®­îc lùc phanh lín nhÊt cã thÓ. Trong tr­êng hîp ®ã, c¸c lùc c¶n tù nhiªn (F, Fw, Fms) th­êng rÊt nhá so víi lùc phanh (Fp). Víi nh÷ng gi¶ ®Þnh nªu trªn, ph­¬ng tr×nh c©n b»ng lùc phanh trong tr­êng hîp phanh khÈn cÊp cã d¹ng : Fp.max - Fj.max = 0 (2.10c) G Fj.max  j .  j p.max ThÕ Fp.max = . G g vµo (2.10c) ta cã : G G  .  j j g p.max (2.10d)  g vµ j p.max (2.10e)  j Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
49. - 46 - 2.3. c¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ tÝnh n¨ng phanh TÝnh n¨ng phanh hay chÊt l­îng qu¸ tr×nh phanh ®­îc ®Þnh l­îng th«ng qua 2 nhãm chØ tiªu : HiÖu qu¶ phanh vµ TÝnh æn ®Þnh khi phanh. HiÖu qu¶ phanh ®¸nh gi¸ møc ®é gi¶m tèc ®é cña «t« khi ng­êi l¸i t¸c ®éng lªn c¬ cÊu ®iÒu khiÓn phanh trong tr­êng hîp phanh khÈn cÊp. TÝnh æn ®Þnh khi phanh ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng duy tr× quü ®¹o cña «t« theo ý muèn cña ng­êi l¸i trong qu¸ tr×nh phanh. 2.3.1. c¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ phanh 1) Thêi gian phanh Trong tr­êng hîp tæng qu¸t ta cã : dv dt j p v2 dv t p j v1 p Trong tr­êng hîp phanh khÈn cÊp : dv  j dt  dv j p.max  g 0 dv 0   t j  dv j v p.min j  g  g 1 (2.11) v1 p.max v1 trong ®ã : v1 - vËn tèc cña xe t¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu phanh, v2 - vËn tèc cña xe t¹i thêi ®iÓm kÕt thóc phanh. C«ng thøc (2.11) cho thÊy, thêi gian phanh sÏ dµi khi vËn tèc b¾t ®Çu phanh lín, thêi gian phanh sÏ ng¾n khi hÖ sè b¸m lín. Thêi gian Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
50. - 47 - phanh trong tr­êng hîp ly hîp vÉn ®ãng (j > 1) th× thêi gian phanh sÏ dµi h¬n so víi tr­êng hîp më ly hîp. Thêi gian ph¶n øng cña l¸i xe (t0) - kho¶ng thêi gian tÝnh tõ thêi ®iÓm l¸i xe quyÕt ®Þnh phanh ®Õn thêi ®iÓm ch¹m ®Õn c¬ cÊu ®iÒu khiÓn phanh. Thêi gian ph¶n øng (t0) phô thuéc vµo kh¶ n¨ng vµ kü n¨ng cña l¸i xe vµ th­êng n»m trong kho¶ng 0,4  1,0 s . Thêi gian ph¶n øng cña hÖ thèng phanh (t1) - kho¶ng thêi gian tÝnh tõ thêi ®iÓm c¬ cÊu ®iÒu khiÓn phanh b¾t ®Çu ®­îc t¸c ®éng ®Õn thêi ®iÓm xuÊt hiÖn gia tèc phanh. t1 phô thuéc vµo kiÓu dÉn ®éng phanh vµ t×nh tr¹ng kü thuËt cña nã. t1 = 0,2  0,4 s - dÉn ®éng phanh thuû lùc. t1 = 0,6  0,8 s - dÉn ®éng phanh khÝ nÐn . Thêi gian ph¸t triÓn lùc phanh (t2) - kho¶ng thêi gian tÝnh tõ thêi ®iÓm lùc phanh b¾t ®Çu cã t¸c dông h·m xe ®Õn thêi ®iÓm lùc phanh ®¹t ®Õn mét trÞ sè x¸c ®Þnh. Trong nhiÒu tµi liÖu gi¸o khoa, ®Ó dÔ hiÓu, thêi ®iÓm cuèi cña giai ®o¹n ph¸t triÓn lùc phanh ®­îc quy ­íc lµ thêi ®iÓm lùc phanh ®¹t trÞ sè cùc ®¹i. Thêi gian phanh chÝnh (t3) - Trong thêi gian phanh chÝnh, lùc phanh ®­îc duy tr× ë trÞ sè cùc ®¹i. Thêi gian phanh (tp) - kho¶ng thêi gian tÝnh tõ thêi ®iÓm c¬ cÊu ®iÒu khiÓn phanh b¾t ®Çu ®­îc t¸c ®éng ®Õn thêi ®iÓm lùc phanh ®­îc lo¹i bá. NÕu vËn tèc cña xe gi¶m xuèng b»ng kh«ng tr­íc thêi ®iÓm lùc phanh ®­îc lo¹i bá th× thêi ®iÓm cuèi ®Ó tÝnh thêi gian phanh lµ thêi ®iÓm xe b¾t ®Çu dõng h¼n. 2) Gia tèc phanh Gia tèc phanh (jp) lµ ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho møc ®é gi¶m tèc ®é cña «t« trong qu¸ tr×nh phanh. dv j Gia tèc phanh tøc thêi : p dt Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
51. - 48 - Gia tèc phanh trung b×nh trong qu¸ tr×nh phanh : v1 v2 j p.m t p Trong tr­êng hîp phanh khÈn cÊp (xem môc 2.2) :  g j p.max  j 3) Qu∙ng ®­êng phanh Qu·ng ®­êng phanh (Sp) lµ ®o¹n ®­êng mµ «t« ®i qua tÝnh tõ thêi ®iÓm b¾t ®Çu phanh ®Õn thêi ®iÓm kÕt thóc phanh. dv  g Trong tr­êng hîp phanh khÈn cÊp ta cã : j p.max dt  j Nh©n c¶ 2 vÕ ph­¬ng tr×nh trªn víi dSp ta cã : dv  g  dS p  dS p dt  j  g v  dv dS p  j v2   S j  v  dv j  v2 v2 p.min  g  g 1 2 v1 Khi phanh «t« ®Õn dõng h¼n ta cã :  S j v2 p.min  g 1 (2.12 Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
52. - 49 - Sp [ m ] 120 80 40 0 5,5 11,1 16,6 22,2 v1 [m/s] H. 2.5. §Æc tÝnh ®éng häc qu¸ tr×nh phanh 4) HiÖu suÊt phanh F  p p G (2.13) 2.3.2. c¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ tÝnh æn ®Þnh khi phanh Tính ổn định phanh là khả năng đảm bảo quỹ đạo của ôtô theo ý muốn của người lái trong quá trính phanh. Tính ổn định khi phanh được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu: Góc quay khi phanh (p) và hành lang phanh (Bp). 1) Góc quay khi phanh (p) Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
53. - 50 - Trong quá trình phanh ôtô thì trục dọc của ôtô bị nghiêng đi một góc  nào đấy so với hướng của quỹ đạo đang chuyển động. Đó là do tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên phải khác với tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên trái và tạo thành mômen quay vòng Mq quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm A của ôtô . H. 2.6. Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh mà bị quay ngang Khi phanh mà ôtô bị quay đi một góc quá mức quy định sẽ ảnh hưởng đến an toàn chuyển động trên đường. Vậy tính ổn đinh khi phanh là khả năng ôtô giữ được quỹ đạo chuyển động như ý muốn của người lái trong quá trình phanh. Giả sử ôtô chuyển động theo hướng trục X nhưng sau khi phanh ôtô bị lệch đi một góc . Trong khi phanh thì ở các bánh xe bên phải có các lực phanh Fp.ph1ở trục trước và Fp.ph2 ở trục sau, còn các bánh xe bên trái có các lực phanh Fp.tr1 ở trục trước và Fp.tr2 ở trục sau. Tổng các lực phanh ở các bánh xe bên phải là: Fp.ph = Fp.ph1 + Fp.ph2 (2.14) Tổng các lực phanh ở các bánh xe bên trái là : Fp.tr = Fp.tr1 + Fp.tr2 (2.15) Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
54. - 51 - Giả sử rằng tổng các lực phanh bên phải Fp.ph lớn hơn tổng các lực phanh bên trái Fp.tr thì ôtô quay vòng theo chiều mũi tên như hình vẽ quanh trọng tâm A của ôtô. mômen quay vòng Mq được xác định theo biểu thức: B B B Mq Fp.ph . Fp.tr. (Fp .ph Fp.tr). (2.16) Do có sự ma sát2 giữa bánh2 xe và mặt đường 2cho nên khi xuất hiện mômen quay vòng Mq thì các bánh xe ở trục trước sẽ có phản lực Ry1 tác dụng từ mặt đường theo phương ngang và ở các bánh xe sau sẽ có phản lực Ry2 tác dụng Phương trình chuyển động của ôtô đối với trọng tâm A được viết dưới dạng sau :  Iz.  Mq Ry 1.a Ry 2 .b (2.17) Vì ôtô bị xoay đi một góc  tức là mômen quay vòng lớn hơn rất nhiều so với các mômen do các lực Ry1 và Ry2 sinh ra, để đơn giản bớt ta có thể viết lại như sau:  Iz. Mq hay: (2.18) [1-  Mq tr309]  I z Với: Iz – mômen quán tính của ôtô quanh trục Z đi qua trọng tâm A lấy tích phân hai lần phương trình (2.18) ta được : Mq 2 (2.19)  C 2.Iz t Với: t- thời gian phanh Để tìm giá trị của C ta sử dụng điều kiện ban đầu khi t=0 thì =0 và đưa vào phương trình 2.19) ta có C=0. Từ đó rút ra được biểu thức cuối cùng để xác định góc lệch do mômen quay vòng gây nên. Mà mômen này là do sự chênh lệch lực phanh bên phải và bên trái gây nên: Mq 2  2.Iz t (2.20) Qua biểu thức trên ta thấy  tỷ lệ thuận với Mq, với bình phương thời gian phanh t và tỷ lệ nghịch với mô-men quán tính Iz của ôtô quanh Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
55. - 52 - trục Z đi qua trọng tâm của nó. Theo yêu cầu của nhà chế tạo thì khi ôtô xuất xưởng thì phải bảo đảm lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục là như nhau và độ chênh lệch lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục không vượt quá 15% so với giá trị lực phanh cực đại ở các bánh xe ở trục này. Giả sử rằng các bánh xe ở phái bên phải có lực phanh lớn nhất Fp.phmax theo điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, thì lực phanh thấp nhất giữa các bánh xe ở phái bên trái cho phép là: Fp.trmin=0.85.Fp.phmax (2.21) Lúc này mômen cực đại Mqmax được xác đinh như sau: (2.22) Hay: B Mq max (Fp.ph max Fp.tr min) 2 B (Fp.ph max 0.85Fp.ph max) Từ đó ta có : 2 B B Mq max Fp.ph max. Fp.tr min . 2 2 Lấy giá trị Mqmax từ biểu thức (2.22 thay vào biểu thức (2.20) ta tìm được góc lệch cực đại max: ' 0 .075.B. F p max 2 (2.23)  max t 2.Iz Ở biểu thức (2.21) thành phần F p.max cần phải hiểu là lực phanh cực đại ởmột phía (có thể bên trái hay bên phải) tuỳ theo điều kiện bám. Lực phanh cực đại: ' G (2.24) p max max F 2 Thay giá trị của biểu thức (2.23) vào (2.24) cuối cùng ta biểu thức xác định max sau đây: B.G. 2  max 0.019 t max (2.25) Iz Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
56. - 53 - Góc lệch cực đại max cho phép khi phanh không vượt quá 8 hoặc khi phanh thì ôtô không vượt ra ngoài hành lang có chiều rộng 3,5m. B B Mq max Fp.ph max. Fp.tr min. 2 2 2.3.3. c¸c biÖn ph¸p n©ng cao tÝnh n¨ng phanh §iÒu kiÖn ®Ó cã tÝnh n¨ng phanh cao : 1) T¹o ra lùc phanh lín ®Ó ®¹t hiÖu qu¶ phanh cao. 2) §¶m b¶o lùc phanh t¹i c¸c b¸nh xe trªn cïng mét trôc b»ng nhau ®Ó tÝnh æn ®Þnh khi phanh cao. Cã nhiÒu biÖn ph¸p nh»m tho¶ m·n mét phÇn 2 ®iÒu kiÖn kÓ trªn ë nh÷ng møc ®é kh¸c nhau, vÝ dô : MÆt ®­êng cã hÖ sè b¸m lín Lèp xe cã hÖ sè b¸m lín Bè trÝ c¬ cÊu phanh t¹i tÊt c¶ c¸c b¸nh xe §iÒu hoµ lùc phanh Chèng tr­ît lª Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
57. - 54 - 2.4. c¬ së lý thuyÕt cña hÖ thèng phanh chèng tr­ît lª 2.4.1.ĐẶC TÍNH CỦA MA SÁT Ma sát là sự cản trở chuyển động của hai vật tiếp xúc với nhau. Nó thay đổi tuỳ thuộc vào lực tác dụng lên mặt trượt, độ phẳng của các bề mặt tiếp xúc và vật liệu các bề mặt tiếp xúc. Ma sát tĩnh và ma sát động: Kéo một vật từ trạng thái đang đứng yên sang trạng thái di động cần nhiều sức hơn lúc kéo vật đó tiếp tục di động. Điều này có nghĩa là khi kéo một vật đang đứng yên hay ma sát tĩnh lớn hơn ma sát của vật đang di đông hay ma sát động Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
58. - 55 - H. 2-7. Ma sát tỉnh lớn hơn ma sát động Hệ thống phanh trên ôtô được chế tạo dựa trên 2 lực ma sát: đó là ma sát giữa bố phanh và đĩa phanh (hay trống phanh) và lực ma sát giữa vỏ xe với mặt đường. Nếu lực ma sát của hệ thống phanh nhỏ hơn lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường thì xe không thể giảm tốc một cách nhanh chóng được. Nếu lực ma sát của hệ thống phanh lớn hơn lực ma sát giữa bánh xe với mặt đường thì bánh xe sẽ bị hãm cứng và trượt lết trên mặt đường, do ma sát động nhỏ hơn ma sát tĩnh nên vỏ xe càng bị trượt nhiều hơn sẽ làm giảm hiệu quả phanh và mất ổn định hướng làm khó điều khiển xe Với xe có trang bị hệ thống phanh ABS thì ABS sẽ điều khiển áp lực dầu tác dụng lên các xi-lanh bánh xe làm cho các bánh xe giảm cùng tốc độ và không bị hãm cứng, giúp duy trì ổn định hướng tốt hơn khi phanh gấp. 2.4.2. HỆ SỐ TRƯỢT VÀ HỆ SỐ BÁM Trong tính toán động lực học của quá trình phanh ôtô thường sử dụng giá trị hệ số bám cho trong các bảng. Hệ số bám này được xác định bằng thực nghiệm bánh xe đang chuyển động bị hãm cứng hoàn toàn, nghĩa là khi bánh xe bị trượt lê 100%. Thực tế ra, hệ số bám của bánh xe ôtô với mặt đường ngoài việc phụ thuộc vào tình trạng đường xá và mặt đường còn phụ thuộc khá nhiều bởi độ trượt của bánh xe tương đối với mặt đường trong quá trình phanh Độ trượt tương đối được xác định theo biểu thức: v w  r  b b v (2.26) trong đó: v - vận tốc của ôtô wb - vận tốc góc của bánh xe đang phanh Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
59. - 56 - rb - bán kính làm việc của bánh xe Hệ số bám dọc được hiểu là tỷ số của lực phanh Fp trên tải trọng Gb tác dụng lên bánh xe: Fp x Gb Với khái niệm như trên thì hệ số bám dọc bằng không khi lực phanh tiếp tuyến bằng không, nghĩa là lúc chưa phanh. Theo đồ thị ta thấy hệ số bám dọc có giá trị cực đại xmax ở giá trị độ trượt tối ưu 0. Thực nghiệm chứng tỏ rằng giá trị 0 thường nằm trong giới hạn từ 1525%. Ở giá trị độ trượt tối ưu 0 không những đảm bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang y cũng có giá trị khá cao. Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là 0 thì sẽ đạt được lực phanh cực đại: Fpmax = xmax.Gb nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo ổn định tốt khi phanh. Để độ trượt nằm trong giới hạn hẹp quanh giá trị 0 thì hệ thống phanh thường được gắn thêm hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh, nhờ vậy sẽ đảm bảo hiệu quả phanh, tính ổn định, tính dẫn hướng khi phanh nhờ có giá trị xmax, y đạt giá trị cao. Theo đồ thị thấy rằng nếu phanh mà các bánh xe bị bó cứng ngay từ đầu thì hiệu quả phanh, tính ổn định khi phanh, tính dẫn hướng sẽ giảm đột ngột do x giảm đi một nữa và y giảm đi một vài lần. Hệ thống phanh ABS dựa vào nguyên lý điều chỉnh sau: - Gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh - Giá trị độ trượt cho trước - Giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó mà hệ thống chống hãm cứng ra đời, đảm bảo hiệu quả phanh cao và điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay đổi quanh giá trị 0 trong giới hạn hẹp. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
60. - 57 - H. 2-8. Sự thay đổi hệ số bám dọc x và hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối  của bánh xe khi phanh 2.4.3. TÁC HẠI CỦA TRƯỢT LẾT Trong quá trình hãm bánh xe, sự ma sát của bố phanh và trống phanh (đĩa phanh) sẽ làm chậm dần tốc độ quay của bánh xe, sau đó sự ma sát giữa mặt đuờng và vỏ xe làm xe dừng lại. Khi hãm phanh thật nhanh, nếu các bánh xe bị khoá cứng, lực quán tính của xe đang chuyển động sẽ làm cho các bánh xe bị trượt lết trên mặt đường. Khi bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thì ma sát giữa lốp xe với mặt đường là ma sát động. Ngược lại, nếu hệ thống phanh giảm tốc độ của các bánh xe một cách không quá đột ngột thì các bánh xe vẫn tiếp tục quay chậm dần trên mặt đường thì ma sát giữ lốp xe với mặt đường lúc bấy giờ là ma sát tĩnh. Do ma sát tĩnh giữa lốp xe với mặt đường hãm đứng bánh xe nhanh hơn ma sát động giữa bánh xe với mặt đường nên trượt lê sẽ làm giảm chất lượng phanh, làm mất tính dẫn hướng cũng như làm mất tính ổn định khi phanh. Ngoài ra khi các bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn thì công ma sát giữa trống phanh và má phanh cũng như sự cản lăn hoàn toàn không có nữa, tất cả năng lượng hầu như biến thành nhiệt ở khu vực tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường. Sự trượt lê ngoài việc làm giảm hiệu quả phanh còn làm tăng thêm độ mòn lốp, tăng độ trượt dọc và ảnh hưởng xấu đến tính ổn định ngang của xe. 2.4.4. NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH Để khắc phục hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh nhằm làm tăng tính hiệu quả và ổn định của quá trình phanh, trên ôtô hiện đại thường lắp hệ thống chống hãm cứng bánh xe gọi tắt là ABS (anti-lock brake system). Mục đích của hệ thống này là chống hãm cứng bánh xe trong quá trình phanh, mặt khác còn luôn tạo việc duy trì độ trượt của các Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
61. - 58 - bánh xe nằm trong giới hạn tối ưu để tận dụng được khả năng bám cao nhất. 1) Các Thành Phần Cơ Bản Của Hệ Thống ABS H. 2. 9. Sơ đồ hệ thống phanh ABS 1. Bàn đạp 2. Xi-lanh chính 3. Xi-lanh bánh xe 4. Cảm biến tốc độ bánh xe 5. Bộ điều khiển trung tâm 6. Bộ điều khiển thuỷ lực 7. Bình chứa dầu 8. Rô-tô 9. Trống phanh Hệ thống phanh ABS gồm các phần tử chính sau: - Cảm biến tốc độ bánh xe Được đặt tại các bánh xe,thu nhận và gởi các tín hiệu về tình trạng của bánh xe đến bộ điều khiển trung tâm. Ngoài ra còn có một số thiết bị cảm biến khác như: cảm biến gia tốc, cảm biến trọng lực - Bộ Điều Khiển Trung Tâm Tiếp nhận, xử lý thông tin từ các thiết bị cảm biến và ra lệnh tăng hoặc giảm áp lực phanh (bộ điều khiển này ngày nay là điện tử) - Bộ điều khiển thuỷ lực Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
62. - 59 - Thực hiện các lệnh do bộ điều khiển trung tâm gởi đến (bộ điều khiển trung tâm thường là thuỷ lực –điện từ) 2) Nguyên Lý Điều Chỉnh Hệ thống phanh ABS thường điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe và bánh xe có bố trí các cảm biến tốc độ Chúng ta xem sét sự làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh bằng nguyên lý điều chỉnh theo gia tốc chậm dần H. 2.10. Sự thay đổi các thông số Mp, Fp, j khi phanh có chống hãm cứng Khi bàn đạp phanh được tác động thì áp suất trong dẫn động phanh tăng lên. Tức là mô-men phanh Mp tăng lên làm tăng giá trị gia tốc chậm của bánh xe và làm tăng độ trượt của nó. Sau khi vượt qua điểm cực đại trên đường cong x=f() thì gia tốc chậm dần của bánh xe bắt đầu tăng đột ngột. Điều này báo hiệu bánh xe có thể bị hãm cứng. Giai đoạn này ứng với các đường cong 0–1 trên H. 2.10. Giai đoạn này gọi là pha  (pha bắt đầu tăng hay pha tăng áp suất trong trong dẫn động phanh). Bộ điều khiển trung tâm của hệ thống chống hãm cứng lúc này ghi lại gia tốc tại điểm 1 đạt giá trị tới hạn (đoạn C1 trên hình) và ra lệnh cho bộ điều khiển thuỷ lực phải giảm áp suất trong dẫn động phanh. Sự giảm áp suất này được bắt đầu với độ chậm trễ nhất định do đặc tính của bộ Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
63. - 60 - chống hãm cứng bánh xe khi phanh. Qúa trình này diễn ra từ điểm 1 đến điểm 2 được gọi là pha  (pha giảm áp suất trong dẫn động phanh). Gia tốc của bánh xe lúc này giảm dần và tại điểm 2 gia tốc tiến gần tới giá trị 0. Giá trị gia tốc lúc này tương ứng đoạn C2 trên H. 2-10. Sau khi ghi lại giá trị này bộ điều khiển trung tâm ra lệnh cho bộ điều khiển thuỷ lực ổn định áp suất trong dẫn động. Lúc này bánh xe sẽ tăng tốc trong chuyển động tương đối và vận tốc bánh xe tiến gần tới vận tốc của ôtô, nghĩa là độ trượt sẽ giảm và hệ số bám dọc tăng lên (đoạn 2-3). Giai đoạn này gọi là pha  (pha giữ áp suất ổn định). Như vậy sau điểm 3 lại bắt đầu pha  của chu kì làm việc mới của hệ thống chống hãm cứng của bánh xe khi phanh. Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh khi phanh điều khiển mô-men phanh thay đổi theo chu kì khép kín 1-2-3-1 khi đó bánh xe làm việc ở số bám xmax và hệ số bám ngang y cũng có giá trị khá cao. Trong trường hợp bánh xe bị hãm cứng thì các thông số diễn biến theo đường nét đứt trên H. 2-10a. Đồ thị H. 2.11 ta thấy vận tốc góc b của bánh xe theo chu kì. Ở một số hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh áp suất trong dẫn động thay đổi, có lúc tăng giảm và đồ thi thay đổi áp suất thêo thời gian có dạng hình răng cưa. Hệ thống như vậy gọi là hai pha, nó khác với sự làm việc ở hệ thống được xét ở trên. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
64. - 61 - H. 2.11. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi tốc độ góc b của bánh xe, tốc độ của ôtô và độ trượt  theo thời gian t Chương 3 Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
65. - 62 - ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG (ABS) TRÊN ÔTÔ 3.1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG ABS Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe được viết tắt là hệ thống ABS đã được sử dụng vào những năm cuối thập niên 60, mới đầu chúng chỉ được trang bị trên những xe hiện đại, đến giữa thập niên 80 mới trở thành phổ biến và cho đến ngày nay nó trở thành một trang bị tiêu chuẩn. Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành tin học, ngành điện tử và ngành tự động hoá đã tạo điều kiện cho ngành ôtô thiết kế, chế tạo thành công các hệ thống chống hãm cứng bánh xe ngày càng nhỏ gọn và có độ tin cậy vàhiệu quả cao. Chức năng Hệ thống phanh trống trượt (ABS) là hệ thống phanh được thiết kế để ngăn việc bánh xe bị khóa gây ra trượt và vẫn duy trì sự điều khiển của người lái xe nhờ sử dụng các cảm biến điện tử được gắn ở bốn bánh xe. Yêu cầu Ngoài những yêu cầu như của hệ thống phanh bình thường thì hệ thống ABS cần phải có thêm những yêu cầu sau: - Khi phanh gấp phải đảm bảo tính ổn định phanh và tính ổn định lái cho xe( giữ xe chuyển động đúng quỹ đạo) - Nếu có sự cố thì hệ thống ABS vẫn làm việc được như một hệ thống phanh thường - Thích ứng nhanh áp suất phanh với các giá trị độ bám khác nhau, làm việc ổn định trên mặt đường có hệ số bám thấp - Phải giảm được quãng đường phanh tối ưu nhờ tận dụng được lực bám lớn nhất giữa bánh xe với mặt đường - Khi xe đang chạy ta tác động phanh làm cho các bánh xe bị khoá cứng thì xe sẽ trượt trên mặt đường và xe mất điều khiển. Như vậy rất dễ xảy ra tai nạn. Do vậy hệ thống ABS được thiết kế để ngăn cản sự trượt của xe và duy trì sự điều khiển của người lái. - Đối với mặt đường khô và tốt, khoảng dừng của xe sau khi tác động phanh ở xe có trang bị hệ thống ABS và xe không có trang bị hệ thống Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
66. - 63 - ABS là tương tự nhau. Nhưng khi mặt đường ẩm, ướt có hệ số ma sát nhỏ thì xe có trang bị hệ thống ABS có khoảng dừng xe ngắn hơn và vẫn không mất điều khiển. - Hệ thống ABS cho phép bánh xe quay theo chu kỳ nhưng vẫn tạo ra công suất phanh đầy đủ. - Hệ thống ABS dựa trên một hệ thống phanh tiêu chuẩn và thêm vào 1, 2, 3, hoặc 4 bộ điều tiết hay van điều khiển, 1 đến 4 cảm biến tốc độ và một bộ điều khiển bằng van điện tử. Bộ điều tiết dùng để tạo ra chu kỳ áp suất thuỷ lực ở cụm phanh; cảm biến tốc độ xác định tốc độ quay của bánh xe và bộ điều khiển điện tử kiểm tra tốc độ vỏ xe và vận hành của các van của bộ điều tiết nhằm ngăn cản việc bánh xe bị hãm cứng. - Khi một bánh xe bị hãm cứng và bắt đầu trượt, hệ thống ABS sẽ tạo ra việc nhả phanh theo chu kỳ cho đến khi bánh xe quay ở tốc độ thích hợp. Sau đó nó sẽ tạo ra chu kỳ phanh trở lại. Nếu bánh xe bị hãm cứng, chu kỳ nhả, phanh sẽ được lặp lại. Chu kỳ này sẽ xảy ra rất nhanh, có thể lên đến 5 đến 15 lần trong 1 giây. 3.2. CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS Hệ thống ABS ngày nay bố trí trên xe rất đa dạng, mỗi hãng xe đều có cách thiết kế riêng. Chính vì vậy mà mỗi loại xe có cách bố trí và cấu tạo hệ thống ABS cũng rất khác nhau. Các cụm chính của hệ thống phanh ABS gồm có: Bàn đạp phanh, bộ cường hoá lực phanh, xi-lanh chính, cơ cấu phanh ở bánh xe Đó à l các cụm giống như hệ thống phanh chung. Ngoài ra còn có thêm Cụm điều khiển điện tử (ECU: electronic control unit): Được xem như một bộ não của hệ thống ABS. Tiếp nhận thông tin từ hệ thống các cảm biến tức là xác định được tốc độ của bánh xe hoặc gia tốc chậm dần khi phanh do các cảm biến gởi đến từ đó xử lý thông tin và gởi tín hiệu đến bộ điều khiển thuỷ lực (HCU). Cụm điều khiển thuỷ lực (HCU: hydraulic control unit ) nhận tín hiệu từ ECU gởi đến, HCU đóng mở mạch dầu để tăng, giảm hay giữ áp lực phanh đến các bánh xe cho phù hợp nhằm thực hiện chức năng chống hãm cứng. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
67. - 64 - Hệ thống các cảm biến (sensor): nhận tín hiệu gởi về ECU, từ đó ECU có thông tin để điều khiển quá trình chống hãm cứng. Thông thường trên xe có trang bị một số loại cảm biến sau: - Cảm biến tốc độ bánh xe (wheel speed sensor). - Cảm biến gia tốc khi phanh (acceleration sensor ). - Cảm biến trọng lực G (force sensor). - Cảm biến hành trình pedal phanh (brake pedal travel switch). - Cảm biến mức dầu ( fuild level switch ). Thông thường chỉ cần cảm biến tốc độ bánh xe là đủ nhưng để tăng tính ưu việt của hệ thống phanh một số xe còn trang bị thêm cảm biến gia tốc (acceleration sensor) hay cảm biến trọng lực G (force sensor). H. 3-1.Sơ đồ cấu tạo của hệ thốnh phanh ABS 1. Cảm biến tốc độ bánh xe 2. Bộ điều khiển thuỷ lực 3. Bộ điều khiển trung tâm 4. Xi-lanh chính 5. Đèn báo Trong ABS còn có nguồn năng lượng bổ sung như bình dự trữ dầu thấp áp, bơm dầu, các van an toàn 3.2.1. CỤM ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
68. - 65 - Cụm điều khiển được xem như “bộ não“ của hệ thống phanh ABS tự động điều chỉnh với độ chính xác cao. Nhiệm vụ của ECU nhận biết tình trạng làm việc của của xe từ các cảm biến cung cấp căn cứ vào đó mà tính toán khả năng hãm cứng của bánh xe khi phanh. Từ các thông số tính toán được, ECU so sánh với các thông số có sẵn do nhà chế tạo định trước ở bên trong ECU. Sau cùng ECU quyết định tính năng làm việc của cả hệ thống. Đặc điểm cấu tạo rất phứt tạp, mỗi hãng luôn có một đặc trưng riêng và còn tuỳ thuộc vào từng loại xe. Nguyên Lý Hoạt Động Của ECU Khi có tín hiệu phanh, tín hiệu tốc độ bánh xe, đối với một số xe còn có thêm tín hiệu gia tốc hay tín hiệu trọng lực Từ hệ thống các cảm biến gởi đến thì ECU nhận được bởi mạch điện nhận tín hiệu các tín hiệu này đuợc chuyển sang khối điều khiển để tiến hành tính toán khả năng hãm cứng của bánh xe và tiến hành so sánh với các giá trị có trong ngưỡng bộ nhớ ECU. Sau đó quyết định của cụm vi xử lí chính được đưa tới mạch xuất tín hiệu và được khuyếch đại để đưa tới các bộ phận thi hành chức năng chống hãm cứng theo sơ đồ sau: Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
69. - 66 - Tín hiệu đầu vào Rơ le ABS Tín hiệu đầu ra Cảm biến tốc độ bánh trư ớc, bên ph ải Bộ truyền động thuỷ lưc Cảm biến tốc độ bánh sau, bên phải Khối Cảm biến tốc độ điều Đèn báo ABS bánh trước, bên trái khiển ABS Cảm biến tốc độ bánh sau, bên trái Tín hiệu ra đến Công tắc đèn stop bộ tự kiểm tra H.3.2.Lựơc đồ khối của khối điều khiển ABS với các tín hiệu đầu vào, đầu ra Tất cả các quá trình làm việc ở trên, được kiểm tra theo dõi bởi bộ vi xử lý. Bộ phận vi xử lý tiếp nhận các tín hiệu của quá trình nhập, tính toán cũng như xuất tín hiệu, nên kiểm tra quá trình đó một cách chính xác. Nếu có sai sót bộ phận này sẽ xuất tín hiệu để báo. Ngoài ra: bộ kiểm tra vi xử lý còn có các chức năng tự kiểm tra, kiểm tra lúc bắt đầu nhận tín hiệu và chẩn đoán các bộ phận hư hỏng của toàn bộ hệ thống ABS. Trong ECU còn có bộ ổn định điện áp. Điện áp từ bình đến ECU được ổn định, do đó ECU làm việc ổn định và tăng độ chính xác trong quá trình điều khiển. Đặc biệt các bộ phận vi xử lý trong ECU có mối liên hệ rât chặt chẽ chính vì vậy mà ECU làm việc rất chính xác và hiệu qua. Theo sơ đồ của mạch điều khiển chống hãm cứng thì sau khi mở công tắc điện, ECU được cung cấp điện và tiến hành một số chức năng kiểm tra ban đầu cho hệ thống ABS. Nếu có sai sót thì hệ thống ABS không hoạt động và ngược lại. ECU tiến hành tính toán, kiểm tra khả năng hãm cứng của bánh xe. Qua kết quả nhận được ECU tiến hành lựa chọn: Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
70. - 67 - - Nếu phanh thường thì bánh xe không có khả năng chống hãm cứng nên hệ thống chống hãm cứng bị ngắt. - Nếu bánh xe có khả năng bị hãm cứng bộ vi xử lý chính tiến hành phân tích so sánh với các ngưỡng giá trị cài sẵn trong bộ nhớ của ECU rồi đưa ra quyết định và chuyển đến bộ phận phân tích, bộ phận phân tích đưa tín hiệu đến các bộ phận thi hành chức năng chống hãm cứng như van điện và bơm ABS để thực hiện chức năng chống hãm cứng. Chu trình trên được lặp đi lặp lại liên tục cho đến khi tín hiệu gửi đến từ các cảm biến cho biết tình trạng của bánh xe không còn có khả năng chống hãm cứng thì ECU ngắt tín hiệu cung cấp. Cả hệ thống chống hãm cứng trở trạng thái bình thường không hãm cứng. Với sự trang bị của hệ thống phanh ABS thì hiệu quả phanh, tính ổn định khi phanh được nâng cao. Tuy nhiên tránh lắp lẫn ECU của các loại xe với nhau, điều đó giảm độ chính xác của ECU. 3.3. HỆ THỐNG CÁC CẢM BIẾN 3.3.1. CẢM BIẾN TỐC ĐỘ BÁNH XE Như ta đã biết trên ôtô hiện đại ngày nay một số xe có hê thống phanh ABS được trang bị nhiều cảm biến với chức năng khác nhau nhằm tăng thêm chất lượng của quá trình phanh nhưng cảm biến tốc độ bánh xe là không thể thiếu trong hệ thống phanh ABS. Cảm biến tốc độ bánh xe có nhiệm vụ nhận biết sự thay đổi của tốc độ bánh xe và gởi tín hiệu về ECU, từ đó ECU nhận biết, xử lý thông tin và điều khiển các bộ phận chống hãm cứng bánh xe. Các cảm biến tốc độ được bố trí ở mỗi bánh xe hay trên cầu chủ động để nhận biết tốc độ của bánh xe dựa trên tốc độ quay của cầu xe. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
71. - 68 - H. 3.3. Vị trí các cảm biến tốc độ trên xe ôtô 3.3.2. VỊ TRÍ CÁC CẢM BIẾN TỐC ĐỘ TRÊN XE Ô-TÔ 1) Đặc Điểm Cấu Tạo Của Cảm Biến Tốc Độ Bánh Xe H. 3.4 Cấu tạo cảm biến gia tốc bánh xe 1- Dây dẫn điện nối giữa cảm biến và ECU, 2 - Nam châm vĩnh cửu, 3 - Vỏ cảm biến, 4 - Cuộn dây, 5- Trục cảm biến làm bằng thép từ, 6 - Vòng răng cảm biến có nhiệm vụ thay đổi tư trường qua cuộn dây tạo ra xung điện áp gởi về ECU  Vị Trí Tương Quan Giữa Cảm Biến Và Vòng Răng Lắp đặt theo vị trí chu vi, trục hướng tâm bánh răng Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
72. - 69 - H.3.5a. Trục cảm biến vuông góc trục vòng răng bánh xe Lắp đặt theo vị trí trục song song, đầu cảm biến đối diện với niềng răng H.3.5b. Đầu cảm biến đối diện với niềng răng Lắp đặt cảm biến theo vị trí trục cảm biến song song với trục bánh răng H. 3.5c. Niềng răng nằm bên hông cảm biến Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
73. - 70 - 2) Nguyên Lý Làm Việc Của Cảm Biến Tốc Độ Nam châm vĩnh cửu (2) tạo ra từ trường khép kín qua các cuộn dây, khi các bánh xe quay thì vòng răng cũng quay cùng tốc độ. Các răng trên vòng răng cắt các từ trường của châm làm thay đổi từ trường qua các cuộn dây. Do đó từ thông qua các cuộn dây cũng thay đổi làm xuất hiện dòng điện tự cảm trong cuộn dây. Vì vậy ở hai đầu cuộn dây xuất hiện một điện áp xoay chiều. Điện áp này thay đổi theo tốc độ quay của bánh xe cả về độ lớn và tần số dao động. Nhờ sự thay đổi này mà ECU nhận biết được tốc độ bánh xe. H.3.6. Dạng xung điện áp ở hai đầu cuộn dây cảm biến tốc độ 3.3.2. CẢM BIẾN GIA TỐC Cảm biến gia tốc được trang bị trên một số xe và không nhất thiết phải có nhưng với sự trợ giúp của cảm Cảm biến gia tốc kiểu cảm biến quang bao gồm các phần sau: - Vỏ hộp cảm biến - Phần động của cảm biến: là một phần đĩa tròn có xẽ rãnh và xoay quanh một trục - Phần tĩnh gồm hai cặp đi-ôt phát quang (LED) và photo-transistor. đi-ôt phát quang và photo transistor được bố trí đối diện nhau qua đĩa - Các dây dẫn nối với ECU. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
74. - 71 - H. 3.7. Cấu tạo cảm biến gia tốc chậm dần trên xe TOYOTA 1) Nguyên lý Làm Việc Của Cảm Biến Gia Tốc Nguyên lý làm việc của cảm biến gia tốc dựa vào tính năng dẫn điện của photo transistor và lực quán tính khi phanh. Ôtô đang chuyển bình thường nếu phanh đột ngột thì tốc độ ôtô sẽ giảm đột ngột do lực quán tính làm ôtô dồn về phía trước khi đó đĩa cũng xoay đi một góc nào đó sự thay đổi này cho phép ánh sáng từ các đèn LED đến được các photo transistor. Do vậy photo transistor dẫn điện, tuỳ theo sự biến thiên của vận tốc mà có một hoặc hai photo transistor dẫn điện sự thay đổi này là tín hiệu để ECU nhận biết được tốc độ giảm dần của ôtô. H. 3.8. Vị trí tương ứng của đèn LED và photo transistor 2) Sơ Đồ Mạch Điện Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005 H. 3.9. Sơ đồ đấu dây của cảm biến gia tốc
75. - 72 - ECU cung cấp một điện áp ổn định khoảng 5V cho cảm biến gia tốc. Trong khi đó cảm biến vẫn nhận nguồn 12V từ ac-quy. Khi có tác động phanh tuỳ theo mức độ chậm dần của ôtô mà các photo transistor mở hoặc ngắt tạo sự thay đổi điện áp tại các chân GS1 và của GS2 ECU, do vậy ECU nhận biết mức độ gia tốc xe theo sự biến đổi điên áp này. 3.3.3. CẢM BIẾN TRỌNG LỰC (G) Cảm biến trọng lực G được sử dụng trong hệ thống ABS của một số xe. Dùng nhận biết sự phân bố trọng lực lên các bánh xe bên trái hay bên phải khi quay vòng. Đặc biệt là lúc vừa phanh vừa quay vòng, nhờ cảm biến này giúp ôtô ổn định quay vòng khi phanh. Cảm biến trọng lực được đặt ở phía trước, bên trái hay bên phải khung xe H. 3.10 . Vị trí cảm biến trọng lực 1) Đặc Điểm Cấu Tạo Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
76. - 73 - H. 3.11. Đặc điểm cấu tạo của cảm biến trọng lực(G) 1. Vỏ hộp cảm biến 2. Cuộn dây sơ cấp (nhận dòng điện 12 V)3. Cuộn dây thứ cấp : có hai cuộn quấn ngược chiều nhau 4. Lõi (chuyển động qua lại làm thay đổi điện áp tại các cuộn dây thứ cấp 5. dung dịch silicon (lõi chuyển động trong môi trường dung dịch này) 2) Nguyên Lý Hoạt Động Cuộn dây sơ cấp nhận nguồn điện từ ác-quy, làm phát sinh ra từ trường xung quanh lõi cảm biến, từ trường này làm phát sinh điện áp trong một hoặc hai cuộn thứ cấp và dòng điện từ cuộn thứ cấp được truyền tới ECU. Do hai cuộn thứ cấp đặt ngược chiều nhau làm cho lõi cảm biến dịch qua trái hay qua phải làm cho điện áp trong cuộn dây thứ cấp thay đổi. ECU đo điện áp này để biết được vị trí của lõi cảm biến và mức độ phân bố trọng lực lên các bánh xe khi quay vòng H. H.3.12. Nguyên lí làm việc cảm biến gia tốc trọng lực G 3) Sơ Đồ Mạch Điện Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005 Hình 3.13. Sơ Đồ đấu dây của cảm biến trọng lực.
77. - 74 - 3.4. BỘ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC HCU Bộ điều khiển thuỷ lực(HCU) thực hiện nhiệm vụ chống trượt lê khi nhận được tín hiệu điều khiển từ ECU gởi đến. HCU làm thay đổi áp lực phanh đến các xi-lanh bánh xe bằng cách đóng mở các van điện và hoạt động của bơm ABS. H. 3-14. Bộ điều khiển thuỷ lực(HCU) Các bộ phận chính trong bộ điều khiển thuỷ lực gồm: - Các van điện với nhiệm vụ chính là để đóng mở các mạch dầu - Hệ thống các van an toàn - Van kiểm tra áp lực - Bơm điện 3.4.1. VAN ĐIỆN Trong hệ thống phanh chống hãm cứng thông thường được trang bị hai loại van điện: - Van điện hai vị trí (2- positsion solenoid valve) điều khiển áp lực phanh từ xi-lanh chính đến xi-lanh bánh xe chỉ tăng hoặc giảm mà thôi. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
78. - 75 - - Van điện ba vị trí (3-position solenoid valve) điều khiển áp lực phanh từ xi lanh chính đến xi-lanh bánh xe ngoài tăng và giảm còn có thêm trường hợp áp lực phanh trong các xi-lanh con không đổi. Về mặt cấu tạo thì van điện hai vị trí và van điện ba vị trí không có gì khác nhau chúng bao gồm các bộ phận chính sau: - Cuộn dây: dùng tạo ra lực từ đóng mở các van dầu khi nhận được sự điều khiển của ECU. - Lõi thép từ và cơ cấu các lò xo để đóng mở các mạch dầu do tác động của cuộn dây. Mối quan hệ giữa cường độ dòng điện điều khiển, áp lực phanh, gia tốc xe, tốc độ bánh xe trong hệ thống phanh ABS sử dụng van điện ba vị trí như sau: Khi phanh bình thường thì ECU chưa hoạt động nhưng khi áp lực phanh tăng và tốc độ bánh xe giảm, nếu khả năng hãm cứng xảy ra thì ECU sẽ làm việc. H. 3-15 Mối quan hệ các yếu tố trong hệ thống ABS Khoảng A trên hình vẽ (0) thể hiện ECU nhận biết bánh xe bị trượt lê nên điều khiển van điện ở vị trí giảm áp lực phanh, dòng điện ECU gởi đến cuộn dây khoảng 5A, vì vậy mà áp lực phanh ở xi-lanh con giảm sau Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
79. - 76 - đó ECU tiếp tục điều khiển van điện giữ áp lực phanh và tiếp tục nhận biết sự thay đổi của tốc độ bánh xe. Bắt đầu tại khoảng B tốc độ bánh xe bắt đầu tăng lên nên vì vậy mà gia tốc mang giá trị dương. ECU tiếp tục điều khiển tăng áp lực phanh và giữ áp lực phanh một cách liên tục đó là phần B của đồ thị giúp cho bánh xe tiếp tục giảm tốc độ nhanh hơn. Nhưng áp lực phanh cứ tăng dần có thể làm cho bánh xe bị hãm cứng lần nữa nên ECU lại điều khiển giảm áp lực phanh (phần C trên đồ thị), sau đó tiếp tục giữ áp lực phanh, tốc độ bánh xe lại tăng lên. Không đủ áp lực phanh để dừng bánh xe nên ECU lại tiếp tục tăng áp lực phanh (phần D trên đồ thị). Quá trình này lặp đi lặp lại liên tục cho đến khi tốc độ bánh xe nhỏ hơn 8km/h . b) Sơ Đồ Mạch Điện Điều Khiển Của Van Điện BaVị Trí H. 3.16. Sơ đồ đấu dây một van điện ba vị trí ECU điều khiển van điện qua ơ r -le bằng cách đóng hoặc ngắt nguồn điện 12V đến cuộn dây rơ-le qua các cọc SR và R của ECU. Khi rơ-le đóng thì điện nguồn từ ac-quy tới cuộn dây van điện và được ECU điều khiển dòng qua rơ-le bằng cách mở transistor một phần (dòng qua cuộn dây là 2A) hoặc toàn phần (dòng qua cuộn dây là 5A ). ECU kiểm soát sự hoạt động của rơ-le cũng như cuộn dây thông qua cộc AST của ECU, do đó sự thay đổi điện áp tại tại cộc này khi hệ thống làm việc. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
80. - 77 - c) Nguyên Lý Hoạt Động Của Van Điện Hai Vị Trí Các Vị Trí Van Điện Vị Trí 1 ECU không cung cấp dòng cho cuộn dây nên lò xo mở H. 3.17 Vị trí tăng áp lực phanh của van điện hai vị trí Van dầu tới (cổng A) van dầu về đóng (cổng B). Dầu được chuyển từ xi- lanh chính tới xi-lanh con. Chính vì vậy mà áp lực dầu tăng nhưng chưa đủ lớn để bánh xe bị hãm cứng. Vị Trí 2 ECU cung cấp dòng cho cuộn dây nên tạo ra lực từ ép lò xo lại làm đóng van dầu tới ( cổng A ) và mở van dầu về (cổng B). Tuy nhiên để điều khiển khả năng chống hãm cứng tốt hơn thì van điện hai vị trí kết hợp với một van điện phụ hoặc một van tăng áp lực được điều khiển từ ECU. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
81. - 78 - H. 3.18. Vị trí giảm áp lực phanh của van điện hai vị trí Vị Trí 3 Là vị trí mà áp lực dầu trong xi-lanh bánh xe không đổi. ECU cung cấp dòng khoảng 2A đến cuộn dây, lực từ sinh ra chỉ vừa đủ để hút ống thép đi một ít đủ để đóng van dầu tới (cổng A) và van dầu về (cổng B) cũng đóng. Chính vì vậy mà áp lực phanh trong xi-lanh bánh xe giữ nguyên không đổi. H. 3.19. Vị trí giữ áp 2.4.2. BƠM ĐIỆN ABS Bơm điện được trang bị trên hệ thống phanh ABS bằng cách đẩy dầu từ Bơm điện được trang bị trên hệ thống phanh ABS bằng cách đẩy dầu từ xi-lanh bánh xe hồi về xi-lanh chính khi giảm áp lực phanh mặc khác làm tăng áp lực dầu ở xi-lanh chính, thuận lợi cho việc tăng áp lực phanh của hệ thống nhất là khi người tài xế đạp mạnh pedal. 1) Đặc Điểm Cấu Tạo Bơm Điện ABS Như bất kì một loại bơm điện nào bao gồm phần dẫn động và phần bơm dầu Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
82. - 79 - H. 3.20. Bơm điện. - Phần dẫn động gồm một mô-tơ điện một chiều có thành phần rô-tô và sta-to dùng dẫn động bơm làm việc. - Phần bơm dầu gồm một đường vào và một đường ra. Bơm hoạt động nhờ vào sự điều khiển từ ECU. 2) Nguyên Lý Làm Việc Dòng điện được gởi tới các cuộn dây trong bơm tạo ra lực từ dẫn động làm rô-tô quay. Khi hệ thống ABS cần giảm áp lực phanh thì van điện mở dầu trở về bộ tích năng, đầu vào của bơm nối đường tới của bộ tích năng, nếu áp lực trong bộ tích năng lớn làm cho bánh xe có thể bị hãm cứng thì lúc này ECU điều khiển cung cấp nguồn cho bơm làm việc để đẩy dầu từ bộ tích năng về xi-lanh chính tiếp tục giảm áp lực phanh. 3) Sơ Đồ Mạch Điện Điều Khiển Của Bơm Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
83. - 80 - H. 3.21. Mạch điện điều khiển bơm 3.5. NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CHUNG CÁC HỆ THỐNG CHỐNG HÃM CỨNG TRÊN ÔTÔ Hệ thống chống hãm cứng của mỗi loại xe tuy khác nhau nhưng cách bố trí thông thường theo hai nguyên tắc sau: Van điều chỉnh bố trí thành một khối ,sử dụng ba cảm biến tốc độ bánh xe chung H. 3.22. Hai bánh trước điều khiển riêng rẽ,hai bánh sau 1. Cảm biến bánh xe 5. Xi lanh chính 2. Cơ cấu phanh Bộ ổn định điện áp 6. ECU 3. Bộ ổn định điện ápXi-lanh chính 7. Cảm biến cầu sau xe 4. Bộ điều chỉnh thuỷ lực Cảm biến cầu sau xe 8. Cơ cấu phanh tang trống Van điều chỉnh bố trí thành một khối, sử dụng bốn cảm biến tốc độ bánh xe ngoài ra cịn bố trí thm cảm biến gia tốc chậm dần (cảm biến trọng lực G) chính vì vậy m loại ny cĩ tính ổn định khi phanh cao hơn. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
84. - 81 - H. 3.23 Bốn bánh điều khiển riêng rẽ 1. Cảm biến bánh xe 4. Bộ điều khiển thuỷ lực 2. Cơ cấu phanh 5.Xi lanh chính 3. Bộ ổn định điện áp 6. ECU 3.6 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG ABS. H. 3.24. Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ thống phanh ABS Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
85. - 82 - Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ giảm dần, khi bánh xe đạt tới giá trị gần bó cứng tín hiệu của các cảm biến gởi về bộ điều khiển trung tâm (ECU). ECU tiếp nhận và lựa chọn chế độ đưa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất các đường dầu từ xinh- lanh chính đến xi- lanh bánh xe do vậy lực phanh ở cơ cấu phanh không tăng được nửa, bánh xe lại có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu từ cảm biến lại đưa về bộ điều khiển trung tâm, bộ điều khiển điều khiển van điều chỉnh mở đường dầu tăng thêm áp suất dẫn ra xy-lanh bánh xe thực hiện tăng lực phanh gây ra do cơ cấu phanh. Nhờ đó bánh xe lại bị phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bị bó cứng, quá trình xảy ra được lặp lại theo chu kì liên tục cho tới khi bánh xe dừng hẳn. Một chu kì thực hiện khoảng 1/10 s, nhờ các bộ tích áp suất thấp, cao, van một chiều và bơm dầu độ chậm trễ tác động chỉ nhỏ hơn 1/1000s, do vậy ABS làm việc rất hiệu quả tránh được bó cứng bánh xe. Quá trình này coi như là hành động nhấp phanh liên tục của người lái xe khi phanh, nhưng mức độ chuẩn xác và tần số lớn hơn rất nhiều so với người lái xe có kinh nghiệm. H. 3.25. Sơ đồ mối quan hệ các yếu tố trong hệ thống phanh ABS Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
86. - 83 - 3.7. CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ABS ABS trong hệ thống phanh thuỷ lực là một bộ tự điều chỉnh áp suất dầu đưa vào xi-lanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn bánh của bánh xe nhằm hạn chế hoàn toàn khả năng trượt lết của bánh xe khi phanh.Van điện là một trong những bộ phận quan trọng thực hiện các trạng thái phanh một cách tốt nhất. Tuỳ theo loại van điện sử dụng trong hệ thống phanh mà hệ thống ABS làm việc với nhiều trạng thái khác nhau. 3.7.1. TRẠNG THÁI PHANH THƯỜNG Lúc này ECU chưa cung cấp điện để điều khiển van điện nên đường dầu tới (cổng A) mở, đường dầu về (cổng B) đóng ,áp ực l dầu được truyền từ xi-lanh chính tới xi-lanh bánh xe. Tuy vậy ECU vẫn luôn tiếp nhận thông tin từ các cảm biến rồi so sánh với các ngưỡng giá trị có sẵn trong bộ nhớ của ECU do nhà chế tạo định sẵn. Lực phanh tăng hoặc giảm do sự tác động của người tài xế và bánh xe chưa có khả năng bị hãm cứng. H. 3.26 Trạng thái tăng áp lực phanh của van điện ba vị trí 3.7.2. TRẠNG THÁI GIẢM ÁP LỰC PHANH Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
87. - 84 - H. 3.27. Trạng thái giảm áp lực phanh của van điện ba vị trí Các tín hiệu từ hệ thống các cảm biên gởi đến ECU tiếp nhận, tính toán, so sánh biết được bánh xe có khả năng bị hãm cứng và quyết định chống hãm cứng bánh xe đó bằng cách đưa dòng điện khoảng 5A nhằm tạo ra lực từ mạnh ở cuộn dây để đóng đường dầu tới (cổng A), mở đường dầu về (cổngB) do vậy mà áp lực dầu không đến xi-lanh bánh xe nữa mà từ xi-lanh bánh xe trở về bình tích trữ làm cho áp lực phanh giảm bánh xe không bị bó cứng nửa. Nếu áp lực phanh vẫn còn lớn để làm bó cứng bánh xe thì ECU sẽ điều khiển bơm ABS bơm dầu từ bình tích trữ về xi-lanh chính, áp lực phanh giảm nhanh và bánh xe không còn khả năng bị bó cứng nửa. 3.7.3. TRẠNG THÁI GIỮ ÁP LỰC PHANH Áp lực phanh tăng hoặc giảm ở xi-lanh bánh xe khi ECU nhận thấy giá trị phù hợp, thì ECU gởi dòng điện tới cuộn dây khoảng 2A vừa đủ để đóng đường tới (cổng A) và đóng đường về (cổng B) làm cho áp lực phanh không đổi ở xi-lanh bánh xe. Lúc này ECU tiếp tục điều khiển bơm ABS làm việc để trả dầu từ bình tích năng làm tăng áp lực phanh ở xi- lanh chính chuẩn bị cho quá trình tăng áp tiếp theo nếu cần thiết. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
88. - 85 - H. 3.28. Trạng thái giữ áp lực phanh của van điện ba vị trí 3.7.4. TRẠNG THÁI TĂNG ÁP LỰC PHANH Khi áp lực phanh cần được tăng thì ECU ngừng cung cấp dòng điện cho cuộn dây của van điều khiển, van mở đường dầu tới (cổng A) và đóng đường dầu về (cổng B), dầu đi từ xi-lanh chính tới xi-lanh bánh xe. Đồng thời ECU điều khiển cho bơm ABS hoạt động bơm dầu về xi- lanh chính của bánh xe nhằm làm tăng áp lực phanh. Thực ra trạng thái tăng áp lực phanh cũng chính là trạng thái phanh thường. H. 3.29. Trạng thái tăng áp lực phanh của van điện ba vị trí TÓM LẠI: Các trạng thái làm việc của hệ thống phanh ABS thay đổi liên tục theo tình trạng của ôtô và mặt đường. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
89. - 86 - 3.8. ƯU-KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS H. 3.30. Biểu diễn quá trình phanh của hệ thống phanh thường và hệ thống phanh ABS Tốc độ bánh xe và tốc độ xe gần như nhau, khi tốc độ bánh xe trở về không cũng là lúc xe dừng lại coi như bánh xe không bị bó cứng và trượt trên mặt đường nửa. Khi phanh đột ngột, áp lực phanh cực đại nếu bánh xe nào giảm tốc độ quá nhanh thì áp lực dầu sẽ được giảm xuống để bánh xe không bị hãm cứng , sau đó thìg bánh xe tăng tốc trở lại do lực phanh giảm. ABS lại tác động làm tăng và giữ áp lực dầu sao cho tốc độ bánh xe và tốc độ xe tương ứng với nhau cho đến lúc dừng hẳn. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
90. - 87 - Sự tăng và giảm áp lực xảy ra trong phạm vi nhỏ và tần số không lớn lắm nên tốc độ xe hầu như giảm đều, còn tốc độ bánh xe tăng giảm khi áp lực điều khiển thay đổi. 1) Ưu Điểm - Mang tính hiện đại - Quãng đường phanh ngắn - Có tính an toàn cao, ổn định lái, ổn định hướng - Xe chạy trên đường trơn trượt có thể ổn định trong khi phanh 2) Khuyết Điểm - Kết cấu phứt tạp, khó bảo quản, sửa chữa ,lắp ráp - Các bộ phận thay thế phải đúng loại theo nhà chế tạo - Đòi hỏi người thợ phải có tay nghề cao, kinh nghiệm. Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
91. - 88 - KẾT LUẬN Qua quá trình nghiên cứu và tìm hiểu về đề tài “Phân tích cơ sở lý thuyết và đặc điểm cấu tạo của hệ thống phanh chống trượt lê của ôtô” có thể rút ra một số kết luận sau: Ngày nay hệ thống phanh được trang bị trên ôtô rất là phong phú và đa dạng tùy theo chủng loại ôtô khác nhau mà các hệ thống phanh được trang bị cũng khác nhau. Nhưng cho dù là loại phanh nào thì cũng đòi hỏi phải đáp ứng được những yêu cầu về chất lượng của quá trình phanh bao gồm: Thời gian phanh phải nhỏ, Quãng đường phanh phải ngắn, Gia tốc chậm dần khi phanh phải lớn và tính ổn định, tính dẫn hướng của ôtô phải được bảo đảm trong quá trình phanh. Hơn nữa do vận tốc chuyển động ngày càng cao cho nên việc đi sâu nghiên cứu để hoàn thiện tính năng phanh nhằm đảm bảo hiệu quả và tính an toàn chuyển động của ô tô ngày càng cấp thiết. hệ thống phanh chống hãm cứngbánh xe ABS ra đời là một trong những giải pháp cho vấn đền nêu trên. Nguyên lý điều chỉnh của ABS là dựa vào mối quan hệ độ trượt và hệ số bám của bánh xe với mặt đường trong quá trình phanh.Thực chất là ABS điều chỉnh áp dẫn động phanh đén các bánh xe để đảm bảo các bánh xe không bị bó cứng, đồng thời duy trì độ trượt trong phạm vi đảm bảo có hệ số bám đủ lớn khi phanh ô tô trong một tình huống và thực tế đã cho thấy với hệ thống phanh được trang bị hệ thống ABS có hiệu quả phanh cao hơn, tính ổn định và tính dẫn hướng đảm bảo tốt hơn. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, điện tử và tin học dã tạo điều kiện cho nghành công nghiệp ô tô thiết ké, chế tạo thành công các hệ thống ABS với tính năng độ chính xác độ tin cậy ngày càng cao. Hiện nay ABS đã được dùng nhiều trên các loại ô tô ở các nước phát triển. và dần dần sẽ thành một tiêu chuẩn. Ở nước ta hiện nay, số lượng ô tô hầu hết là nhập từ các nước có nền công nghiệp ô tô phát triển như: Mỹ, Nhật, Hàn Quốc Nên việc đi Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
92. - 89 - sâu tìm hiểu nghiên cứu về hệ thống ABS nói riêng cũng như việc khai thác kỹ thuật sử dụng ô tô nói chung là rất quan trọng. Chính vì vậy việc đào tạo và cập nhập kỹ thuật cho các kỹ sư cơ khí ô tô là một vấn đề cáp thiết. Trong các nghành công nghiệp ôtô ở mỗi nước điều có các chỉ tiêu chất lượng riêng. Điều đó phụ thuộc vào điều kiện kinh tế và điều kiện sử dụng.Vì vậy ở nước ta cục đăng kiểm ô tô phải có đề ra các chỉ tiêu chất lượng riêng phù hợp với điều kiện hiện nay của đất nước mình. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng LÝ THUYẾT ÔTÔ –MÁY KÉO NXB Khoa học và kỹ thuật -2000 2. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN ĐÀO TẠO Công ty ôtô TOYOTA 3. Nguyễn Oanh KỸ THUẬT SỬA CHỮA ÔTÔ VÀ ĐỘNG CƠ NỔ HIỆN ĐẠI TẬP 4-KHUNG GẦM BỆ ÔTÔ NXB Đồng nai-2002 4. Nguyễn Khắc Trai CẤU TẠO GẦM XE CON NXB Giao thông vận tải -1996 5. Nguyễn Thành Trí – Châu Ngọc Thạch HỆ THỐNG THẮNG TRÊN Ô-TÔ NXB Trẻ-2002 6. Nguyễn Cung Thông KỸ THUẬT SỬA CHỮA VÀ BẢO TRÌ XE HƠI NXB ĐÀ NẴNG Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005
93. - 90 - 7. Nguyễn Thành Trí – Châu Ngọc Thạch HỨỚNG DẪN SỬ DỤNG BẢO TRÌ VÀ SỬA CHỮA XE ÔTÔ ĐỜI MỚI NXB Trẻ-2000 Lª Quang T¹o - CK43DLOT - LuËn v¨n tèt nghiÖp - 2005