đồ án tốt nghiệp hệ thống phanh corola atisl

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
--------------  --------------

Sinh viên thực hiện
: Phạm Văn Hòa
Lớp
: ĐH CNÔTÔA_K3
Giảng viên hướng dẫn : Th.S Phạm Hữu Truyền
Th.S Phạm Văn Thống
Th.S Nguyễn Hữu Phúc
1


NỘI DUNG
Chương I
Chương II

:

Tổng quan về hệ thống phanh ABS trên xe tô
:

Hệ thống phanh ABS trên xe
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

Chương III : Tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS
trên xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Chương IV :

Các hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống phanh

trên xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

2


ωb

Tổng quan về hệ thống phanh ABS trên xe tô
Mối quan hệ giữa lực phanh và độ trượt.

Lực phanh tạo ra ở cơ cấu phanh nhưng mặt đường là nơi tiếp nhận lực phanh đó.
Vì vậy lực phanh bị giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với mặt đường,
mà đặc trưng là hệ số bám φ,theo mối quan hệ sau:
ϕ ϕ
Fp ≤ Z.φ
Trong đó: Fp: Lực phanh.
0.8
ϕ
Z : Tải trọng tác dụng lên bánh xe.
ϕ
0.6
φ : Hệ số bám.
Khi phanh gấp (Fp lớn) hay khi phanh trên
0.4
các loại đường có hệ số bám φ thấp thì phần Fp dư
0.2
mà mặt đường không có khả năng tiếp nhận sẽ làm
ϕ
λ
bánh xe sớm bị bó cứng và trượt lết trên đường.

0
40
100
Mức độ thể hiện qua hệ số trượt tương đối
20
60
80
λ;%
v a − ωb .rb
Hình 1-1 Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy
λ=
.100% = (10 ÷ 30)%
theo độ trượt tương đối λ của bánh xe.
va
Trong đó: Va - Tốc độ chuyển động tịnh tiến của ôtô.
ωb - Tốc độ góc của bánh xe.
rb - Bán kính lăn của bánh xe.
x

y

x max

x

y

0

3

Tổng quan về hệ thống phanh ABS trên xe tô
Chức năng nhiệm vụ
-Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng
triệt để trọng lượng bám và tránh quay xe khi phanh).
-Hoặc hãm cứng các bánh xe trước (để đảm bảo điều
kiện ổn định).
-Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm
cứng và trượt dọc.Các bánh xe trượt lết
trên đường sẽ gây mòn lốp và giảm hệ số bám.
-Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn,mất khả
năng tiếp tục nhận lực ngang và không thể thực
hiên quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong
hoặc đổi hướng để tránh chướng ngại vật (hình 1.2),
Hình 1-2 Quá trình phanh có và không có ABS
đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp.
trên đoạn đường cong
Do đó dễ gây ra những tai nạn khi phanh.


Tổng quan về hệ thống phanh ABS trên xe tô
Chức năng nhiệm vụ
Tỉ số trượt:Là tỉ số khác biệt giữa tốc độ xe và tốc độ bánh xe.
Tỉ số trượt = (tốc độ xe – tốc độ bánh xe).100%/tốc độ xe
Tỉ số trượt 0% là trạng thái bánh xe quay tự
do không có lực cản.
Tỉ số trượt 100% là trạng thái bánh xe bị bó
cứng hoàn toàn và trượt trên mặt đường
Bằng đồ thị ta có thể dễ dàng hiểu được mối

liên hệ giữa lực phanh và hệ số trượt. Lực
phanh không nhất thiết cân đối với tỷ số trượt.
Vì vậy để đảm bảo lực phanh lớn nhất thì tỷ
số trượt nằm trong vùng dung sai trượt ABS.

Hình 1-3 Sơ đồ biểu diễn hệ số trượt trên
các loại đường.


Tổng quan về hệ thống phanh ABS trên xe tô
Nguyên lý làm việc.

Hình 1-4 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
1-Cảm biến tốc độ; 2- Bộ phận điều khiển; 3- Cơ cấu thực hiện; 4- Nguồn năng
lượng; 5- Xilanh chính hoặc tổng van khí nén; 6- Xilanh bánh xe hoặc bầu phanh.


Tổng quan về hệ thống phanh ABS trên xe tô
Phân loại hệ thống ABS.

- Theo phương pháp điều khiển:
+ điều khiển bằng cơ khí
+điều khiển điện tử.
- Theo thành phần kết cấu:
• Loại không tích hợp.
• Loại bán tích hợp.
• Loại tích hơp.
- Theo phương pháp điều chỉnh
(giảm) áp suất:
• Dùng bình tích năng và bơm

hồi dầu.
•Dùng van xả dầu về bình chứa.
• Dùng piston đối áp
- Ngoài ra các ABS còn có thể phân loại
theo số lượng cảm biến và số dòng dẫn
động điều khiển riêng rẽ.

Hình 1-5 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS
đã được các hãng trên thế giới chế tạo


HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Giới thiệu tổng quan về xe Toyota Corolla Altis 2.0.

Hình 2-1 Sơ đồ tổng thể xe Toyota Corolla Altis 2.0

8


HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Các thông số kỹ thuật chính.
TT Thông số

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị

01 Kích thước bao xe
02 Kích thước cơ sở
03 Vết lốp : Trước /sau

La× Ba× Ha

mm

4540 ×1760 ×1465

L×B

mm

2600 × 1520

S1/S2

mm

1520/1520

04

Công thức bánh xe

05

Số người chở

06

Trọng lượng không tải/đầy tải

07

Khoảng sáng gầm xe

08

- Kiểu động cơ
- Dung tích
- Công suất cực đại/số vòng
quay

09

Vận tốc cực đại

10

Cỡ lốp

4x2

Go/Ga

Vmax

Người

04

Kg

1300/1675

mm

150

Cc
Hp/rpm

3ZR-FE
1987
139/5600

Km/h

210

Inch

205/ 55 R16


HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

Khảo sát hệ thống phanh trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Sơ đồ cấu tạo

Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis
2.0
1,2 - Cảm biến tốc độ bánh xe trước; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe sau; 4- ECU và
Rơle; 5- Xy lanh chính
10


HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Khảo sát hệ thống phanh trên xe Toyota Corolla Altis 2.0

Nguyên lý làm việc

Hình 2-6 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh ABS
1, 3, 8, 10- Van điện từ 3 vị trí; 2- Xy lanh bánh xe trước bên trái; 4- Xy lanh bánh xe sau
bên phải; 5- Bầu tích năng; 6- Mô tơ bơm; 7- Xy lanh bánh xe sau bên trái; 9- Xylanh bánh
xe trước bên phải; 11- Van phân phối; 12- Xy lanh chính.
11


HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Khảo sát hệ thống phanh trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Nguyên lý làm việc
Khi phanh thường (ABS chưa làm việc):
- Người lái tác dụng lên bàn đạp phanh
ép dầu từ xi lanh chính đi qua cửa “A”

(đang mở) rồi qua cửa “C” đến xy lanh
bánh xe (cửa “B” đóng),ép má phanh vào
đĩa phanh để thực hiện quá trình phanh.
Van một chiều (7) (thường đóng) ngăn
không cho dầu đi đến bơm.Áp suất trong
dẫn động tỷ lệ với lực đạp.Khi người lái
nhả phanh, dầu đi từ xy lanh bánh xe qua
cửa “C” rồi qua cửa “A“ và van một
chiều (6) hồi về xy lanh chính.
Hình 2-7 Khi phanh thường hay ABS chưa làm việc
1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị;
5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp.

12


HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Khảo sát hệ thống phanh trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Nguyên lý làm việc
Khi phanh khẩn cấp (ABS hoạt động):
Khi hệ số trượt vượt quá giới hạn (10-30%) thì ABS
sẽ bắt đầu làm việc và chế độ làmviệc của ABS gồm
các giai đoạn sau:

Giai đoạn giảm áp suất:

Khi bánh xe gần bị bó cứng,ECU gửi dòng 5A đến
cuộn solenoid của van điện, làm sinh ra một lực từ
mạnh.Van điện 3 vị trí dịch lên phía trên đóng cửa “A”

và mở cửa “B” cho dầu từ xi lanh bánh xe đi vào
bộ tích năng (1) thoát về vùng áp suất thấp của hệ thống,
do vậy áp suất trong dẫn động phanh được giảm xuống,
tránh cho các bánh xe khỏi bị hãm cứng.
Cùng lúc đó,bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU,dầu
phanh được hồi về xy lanh chính từ bình chứa.
Hình 2-8. Giai đoạn giảm áp suất
Mặt khác van một chiều 6 và cửa “A” đóng ngăn không
1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe;
cho dầu từ xy lanh chính vào van điện 3 vị trí. làm áp 4- Lò xo hồi vị; 5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều;
9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp.
Suất dầu bên trong xy lanh bánh xe giảm, ngăn không
cho bánh xe bị bó cứng

13


HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Khảo sát hệ thống phanh trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Nguyên lý làm việc
Khi phanh khẩn cấp (ABS hoạt động):

Giai đoạn giữ áp suất:
Khi áp suất bên trong xy lanh bánh xe giảm hay
tăng,cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo rằng tốc độ
bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng
điện 2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất
trong xy lanh bánh xe không đổi.
Khi dòng điện cung cấp cho cuộn Solenoid giảm

từ 5A (ở chế độ giảm áp) xuống 2A (ở chế độ giữ)
thì lực từ phát ra trong cuộn Solenoid cũng giảm
xuống, lúc này dưới tác dụng của lực lò xo viên bi
bị ép chặt trên đế van làm cho cửa “A” và cửa “B”
đóng lại. Các van một chiều (6) và (7) chịu tác dụng
Hình 2-9. Giai đoạn giữ áp suất
1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe;3- Cảm biến tốc độ bánh xe;
của áp suất do lực đạp phanh cũng đóng lại. Nhờ đó
mà áp suất trong dẫn động phanh được giữ không 4- Lò xo hồi vị;5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều;
9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp.
đổi mặc dù người lái vẫn tiếp tục đạp phanh.
14


HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Khảo sát hệ thống phanh trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Nguyên lý làm việc
Khi phanh khẩn cấp (ABS hoạt động):

Giai đoạn tăng áp
Khi cần
tăng áp suất trong xy lanh bánh xe
suất:
để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng điện
cấp cho van điện. Vì vậy cửa “A” của van
điện 3 vị trí mở, và cửa “B” đóng. Nó cho
phép dầu trong xy lanh phanh chính chảy
qua cửa “C” trong van điện 3 vị trí đến xy
lanh bánh xe. Mức độ tăng áp suất dầu được

điều khiển nhờ lặp lại các chế độ “tăng áp”
và “giữ áp”.
Trong quá trình ABS làm việc, thông qua
công tắc cảm biến hành trình của bàn đạp
phanh, bộ điều khiển điện tử cũng đồng thời
Hình 2-10 Giai đoạn tăng áp suất
truyền tín hiệu kích hoạt cụm bơm môtơ (10)1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe;
làm việc để bù lại lượng dầu xả về bình chứa, 4- Lò xo hồi vị; 5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều;
9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp.
để giữ hành trình bàn đạp không bị tăng lên


HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Khảo sát hệ thống phanh trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Kết cấu các bộ phận
Cơ cấu
phanh:
chính:
Cơ cấu phanh trước là phanh đĩa,điều khiển bằng
thủy lực trợ lực chân không
-Đĩa phanh: đĩa xẻ rãnh thông gió, đường kính
15inch,dày 20mm được chế tạo bằng gang
-Má phanh gồm:
Hình 2-11 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa trước loại má kẹp tùy động
1- Má kẹp và xy lanh; 2- Chốt dẫn hướng; 3- Đĩa phanh;
+ Bố phanh chế tạo bằng bột kim loại và amiang
4- Piston;5- Vòng làm kín; 6- Vòng chắn bụi; 7,8- Guốc và má phanh;
+ Guốc phanh được chế tạo bằng thép lá
9- Lò xo giảm rung guốc phanh trên má kẹp.

Bố phanh được gắn với guốc phanh bằng dán keo
Cơ cấu phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng
thủy lực, trợ lực chân không,
- Đĩa phanh là đĩa đặc, có chiều dày từ 8-13 mm
- được chế tạo bằng gang
Các chi tiết còn lại tương tự phanh trước
Hình 2.14: Cơ cấu phanh sau
1.thanh đòn bẩy, 2. Cáp phanh đỗ, 3. Xilanh, 4.cần đẩy, 5. Piston
- Loại dầu phanh sử dụng là DOT3. DOT 4
- Cơ cấu phanh đỗ dùng chung với cụm phanh bánh xe sau
16


HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Khảo sát hệ thống phanh trên xe Toyota Corolla Altis 2.0

Kết cấu các bộ phận
Xy lanh
chính và cảm biến tốc độ:
chính:
1

2

3

4

5

6

11
12

7

9

8

13

15

14

16

10

Kết cấu xy lanh chính
1-Lò xo;2-Lỗ bù dầu;3,5-piston;4-nút làm kín;6-vòng chặn;
7-chốt tỳ;8-lò xo;9,10-cụm van ngược

Cảm biến tốc độ bánh xe
11-dây điện;12-nam châm vĩnh cửu;13-cuộn dây;
14-đầu cực cảm biến;15-thanh đỡ;16-Roto cảm biến
17

HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Khảo sát hệ thống phanh trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Kết cấu các bộ phận
Trợ lực
phanh:
chính:

KHI ÂAÛ
P BAÌN ÂAÛ
P

2

1

3

4

TRÅÜLÆÛ
C TÄÚ
I ÂA
6

8

5

7

Bầu trợ lực chân không
1- Màng; 2- Van không khí; 3- Van chân không; 4- Cần đẩy;
5- Phần tử lọc;6- Thân van; 7- Vòng cao su; 8- Vỏ.
18


TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG PHANH ABS
TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

Các thông số dùng để tính toán
Khi xe đầy tải:
- Trọng lượng toàn bộ
- Phân bố cầu trước
- Phân bố cầu sau
- Chiều dài cơ sở
- Chiều rộng cơ sở

: Ga = 1675 [kg] = 16750 [N]
: G1 = 900 [kg] = 9000 [N]
: G2 = 775 [kg] = 7750 [N]
: Lo = 2600 [mm]
: S = 1520 [mm]
V

Pw
Pj
P1

hg

Ga
P2

O1

a
Z1

L

b

O2
Z2

Hình 3-1 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh
19


TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG PHANH ABS
TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau.
Mô men bám của bánh xe ở cầu trước được xác định theo biểu thức:
Mφ1 = 1467,4ϕ + 929,35ϕ2
Mô men bám của mỗi bánh xe cầu sau được xác định theo biểu thức:
Mφ2 = 1711,97ϕ - 929,35ϕ2
ϕx ϕy

0.8

ϕx max
ϕx

0.6

0.4

0.2

0

ϕy
λ0
20

40

60

80

100

λ;%

Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy
theo độ trượt tương đối λ của bánh xe.
20

TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG PHANH ABS
TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

Bảng 3-1 Quan hệ giữa hệ số bám dọc φx và độ trượt λ.
λ(%)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

φx

0

0,61

0,72

0,715

0,68

0,64

0,62

0,6

0,585

0,57

0,53

Bảng 3-2 Quan hệ giữa mô men bám Mφ và độ trượt λ.
λ

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

φx

0

0,61

0,72

0,715

0,68

0,64

0,62

0,6

0,585

0,57

0,53

Mφ1(N.m
)

0

1240,9

1538,3

1524,3

1427,5

1319,8

1267

1215

1176,5

1138,4

1038,7

Mφ2(N.m
)

0

698,5

750,8

748,9

734,4

715

704,2

692,6

693,5

673,8

646,3

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô
men bám của mỗi bánh xe ở cầu
trước và cầu sau
theo độ trượt λ.

M ϕ1
M ϕ 2 (N.m)
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0

M ϕ1
M ϕ2

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

λ%
21

TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG PHANH ABS
TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra.

Mô men phanh mà cơ cấu phanh trước có thể sinh ra : Mpt =
-4
1,2.10
Bảng 3-3 Quan hệ giữa mô men .p
phanh ở mỗi cơ cấu phanh cầu
trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tạo áp suất khi phanh
thường
λ

0%

5%

10%

15%

20%

25%

Mpt(N.m)

0

895

1448

1658

1735

1749

p(N/m2)

0

7,5.106

12,07.106

13,8.106

14,4.106

14,6.106

Bảng 3-4 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở
giai đoạn giảm áp suất
λ

25%

30%

27,5%

Mpt(N.m)

1749

1519,5

1114

p(N/m2)

14,6.106

12,7.106

9,3.106

Bảng 3-5 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ
trượt λ ở giai đoạn giữ áp suất
λ

27,5%

22,5%

Mpt(N.m)

1114

1114

p(N/m2)

9,3.106

9,3.106


TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG PHANH ABS
TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra.
Bảng 3-6 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh
trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất tiếp theo.
λ

22,5%

10%

15%

Mpt(N.m)

1114

1233

1658

p(N/m2)

9,3.106

10,3.106

13,8.106

M ϕ1
MP1 (N.m)

2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0

MP1

M ϕ1

2

1

3

6
5

4

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

λ%

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh và mô men bám
của mỗi bánh xe ở cầu trước theo độ trượt λ khi phanh.


TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG PHANH ABS
TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Xác
định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra.
Mô men phanh mà cơ cấu phanh sau có thể sinh ra:Mps = 1,115.10Bảng 3-7 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh
4.p’
sau
Mps với độ trượt λ ở giai đoạn tạo áp suất hay khi phanh
thường
λ
0%
5%
10%

15%
20%
25%
Mps(N.m)

0

427

755

827

854

862,5

p’(N/m2)

0

3,7.106

6,6.106

7,2.106

7,4.106

7,5.106

Bảng 3-8 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh
sau
với độ trượt λ ở giai đoạn giảm áp suất.
λ

25%

30%

27,5%

Mps(N.m)

862,5

745

637,5

p’(N/m2)

7,5.106

6,5.106

5,5.106

Bảng 3-9 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh sau
với độ trượt λ ở giai đoạn giữ áp suất

λ

27,5%

15%

Mps(N.m)

637,5

637,5

p’(N/m2)

5,5.106

5,5.106


TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG PHANH ABS
TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra.
Bảng 3-10 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh
sau Mps với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất:
λ

15%

10%

15%

Mps(N.m)

637,5

700

827

p’(N/m2)

5,5.106

6,1.106

7,2106

ϕ2

Mp2

Mp2 (N.m)

M ϕ2

1000
800
600

2

1
6

3
5

4

400
200
0

λ%

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh
và mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu sau theo độ trượt λ khi
phanh.