MỤC LỤC MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Ngày nay, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng cho hành khách hàng hoá ngành kinh tế nước nhà, đồng thời trở thành phương tiện giao thông tư nhân nước có kinh tế phát triển Ở nước ta, số lượng ô tô tư nhân, đặc biệt ô tô du lịch gia tăng số lượng với tăng trưởng kinh tế đất nước, mật độ ô tô lưu thông ngày nhiều Song song với gia tăng số lượng tơ số vụ tai nạn giao thông đường ô tô gây tăng với số báo động Trong nguyên nhân gây tai nạn giao thông đường hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật ngun nhân an tồn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn Hiện nay, hệ thống phanh trang bị ô tô ngày cải tiến, tiêu chuẩn thiết kế chế tạo sử dụng hệ thống phanh ngày nghiêm ngặt chặt chẽ Vì viêc tính tốn thiết kế hệ thống phanh mang ý nghĩa quan trọng thiếu nhằm cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìm phương án thiết kế để tăng hiệu phanh, tăng tính ổn định tăng dẫn hướng phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an tồn chuyển động tăng hiệu vận chuyển ô tơ Với mục đích đó, em chọn đề tài "TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO ƠTƠ CON CHỖ DỰA TRÊN XE THAM KHẢO FORD FOCUS 2.0L TDCi" Trong đề tài em tập trung vào vấn đề tính tốn thiết kế hệ thống phanh, kiểm nghiệm hệ thống phanh, ngồi em cịn tìm hiểu nguyên nhân hư hỏng biện pháp khắc phục hư hỏng Mặc dù cố gắng, kiến thức có hạn thời gian ngắn, thiếu kinh nghiệm thực tế nên khuôn khổ đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy góp ý, bảo tận tâm để kiến thức em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo duyệt đề tài, thầy giáo mơn tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tài Đà Nẵng, ngày 07 tháng 03 năm 2012 Sinh viên thực Đinh Văn Du TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2.1 Công dụng, yêu cầu phân loại hệ thống phanh 2.1.1 Công dụng Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ ô tô máy kéo dừng hẳn đến tốc độ cần thiết đó, ngồi ra, hệ thống phanh cịn giữ cho tơ máy kéo đứng yên chỗ mặt đường dốc nghiêng hay mặt đường ngang Với công dụng hệ thống phanh hệ thống đặc biệt quan trọng Nó đảm bảo cho tơ máy kéo chuyển động an toàn chế độ làm việc Nhờ có khả phát huy hết khả động lực, nâng cao tốc độ khả vận chuyển ô tô 2.1.2 Yêu cầu * Hệ thống phanh cần đảm bảo yêu cầu sau : - Làm việc bền vững, tin cậy - Có hiệu phanh cao phanh đột ngột với cường độ lớn trường hợp nguy hiểm - Phanh êm dịu trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi an tồn cho hành khách hàng hóa - Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên cần thiết thời gian không hạn chế - Ðảm bảo tính ổn định điều khiển tơ máy kéo phanh - Khơng có tượng tự siết phanh bánh xe dịch chuyển thẳng đứng quay vòng - Hệ số ma sát má phanh trống phanh cao ổn định điều kiện sử dụng - Có khả thoát nhiệt tốt - Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng bàn đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ * Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trường hợp, hệ thống phanh ô tô máy kéo có tối thiểu ba loại phanh : - Phanh làm việc: Phanh phanh chính, sử dụng thường xuyên tất chế độ chuyển động, thường điền khiển bàn đạp nên gọi phanh chân - Phanh dự trữ: Dùng để phanh trường hợp phanh bị hỏng - Phanh dừng: Còn gọi phanh phụ, dùng để giữ xe đứng yên chỗ dừng xe không làm việc thường điều khiển tay nên gọi phanh tay - Phanh chậm dần : Trên ô tô - máy kéo tải trọng lớn xe tải có trọng lượng tồn lớn 12 tấn, xe khách có trọng lượng tồn lớn xe làm việc vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống dốc dài, phải có phanh thứ tư phanh chậm dần Phanh chậm dần dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo không tăng giới hạn cho phép xuống dốc để giảm dần tốc độ ô tô máy kéo trước dừng hẳn Các loại phanh dừng có phận chung kiêm nghiệm chức Nhưng phải có hai điều khiển dẫn động độc lập * Ðể có hiệu phanh cao phải yêu cầu: - Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn - Phân phối mơ men phanh bánh xe phải đảm bảo tận dụng toàn trọng lượng bám để tạo lực phanh - Trong trường hợp cần thiết, dùng phận trợ lực hay dùng dẫn động khí nén bơm thủy lực để tăng hiệu phanh xe có trọng lượng tồn lớn * Ðể trình phanh êm dịu để người lái cảm giác điều khiển cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cấu đảm bảo tỷ lệ thuận lực tác dụng lên bàn đạp đòn điều khiển với lực phanh tạo bánh xe, đồng thời khơng có tượng tự siết phanh * Ðể đảm bảo tính ổn định điều khiển ô tô - máy kéo phanh, phân bố lực phanh bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn điều kiện sau : - Lực phanh bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên chúng - Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải trái cầu phải Sai lệch cho phép không vượt 15% giá trị lực phanh lớn - Không xảy tượng tự khóa cứng, trượt bánh xe phanh Vì phanh: Các bánh xe trước trượt trước xe bị trượt ngang, tính điều khiển Các bánh xe sau trượt trước xe bị quay đầu, tính ổn định Ngồi bánh xe bị trượt gây mòn lốp, giảm hiệu phanh giảm hệ số bám Ðể đảm bảo yêu cầu này, xe đại, người ta dùng điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System ABS ) Yêu cầu điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện đánh giá lực lớn cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển hành trình tương ứng chúng 2.1.3 Phân loại Hệ thống phanh gồm cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc bánh xe trục hệ thống truyền lực truyền động phanh để dẫn động cấu phanh - Tùy theo tính chất điều khiển mà chia : Phanh chân phanh tay - Tùy theo cách bố trí cấu phanh bánh xe trục hệ thống truyền lực mà chia : Phanh bánh xe phanh truyền lực - Theo phận tiến hành phanh, cấu phanh chia : Phanh đĩa: theo số lượng đĩa chia loại đĩa loại nhiều đĩa Phanh trống - guốc : theo đặc tính cân chia : Loại phanh cân bằng, phanh không cân phanh dải - Theo đặc điểm hình thức dẫn động, truyền động phanh có: phanh khí; phanh thủy lực (phanh dầu); phanh khí nén (phanh hơi); phanh điện từ p hanh liên hợp Phanh truyền động khí dùng làm phanh tay phanh chân số ô tô trước Nhược điểm loại phanh phanh chân, lực tác động lên bánh xe không đồng nhạy, điều khiển nặng, sử dụng Riêng phanh tay sử dụng tơ dừng hẳn hỗ trợ cho phanh chân phanh gấp thật cần thiết, nên sử dụng phổ biến ô tô Phanh truyền động thủy lực dùng phổ biến tơ du lịch xe ô tô tải trọng nhỏ Phanh truyền động khí nén dùng tơ tải trọng lớn xe hành khách Ngồi cịn dùng tơ vận tải tải trọng trung bình động diesel, tơ kéo đồn xe Phanh truyền động liên hợp thủy khí dùng tơ đồn tơ có tải trọng lớn lớn a) b) Hình – Sơ đồ nguyên lý loại phanh a- Phanh trống guốc; b- Phanh đĩa 2.2 Các cấu phanh Cơ cấu phanh phận trực tiếp tạo lực cản làm việc theo nguyên lý ma sát Trong q trình phanh động ơtơ - máy kéo biến thành nhiệt cấu phanh tiêu tán mơi trường bên ngồi Kết cấu cấu phanh có hai phần là: Các phần tử ma sát cấu ép Ngồi cấu phanh cịn có số phận khác như: Bộ phận điều chỉnh khe hở bề mặt ma sát, phận để xả khí dẫn động thủy lực, Phần tử ma sát cấu phanh có dạng: Trống - guốc, đĩa hay dải Mỗi dạng có đặc điểm riêng biệt 2.2.1 Loại phanh trống – guốc Đây loại cấu phanh sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm: - Trống phanh: Là trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe - Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn ma sát (còn gọi má phanh) - Mâm phanh: Là đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, nơi lắp đặt định vị hầu hết phận khác cấu phanh - Cơ cấu ép: Khi phanh cấu ép người lái điều khiển thông qua dẫn động, ép bề mặt ma sát guốc phanh tỳ chặt vào mặt trống phanh, tạo lực ma sát để phanh bánh xe lại - Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, trống phanh má phanh cần phải có khe hở tối thiểu đó, khoảng (0,2÷ 0,4)mm phanh nhả hoàn toàn Khe hở tăng lên má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ khơng khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng, Để tránh hậu xấu đó, phải có cấu để điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường tay tự động Các sơ đồ tiêu đánh giá : Hình – Sơ đồ cấu phanh thông dụng loại trống guốc lực tác dụng a- Ép cam; b- Ép xi lanh thủy lực; c- Hai xi lanh ép, guốc phanh bậc tự do; d- Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e- Cơ cấu phanh tự cường hóa Trong : P, P1, P2 : Lực xylanh dẫn động guốc phanh N1, N2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh fN1, fN2 : Lực ma sát rt : Bán kính tang trống Các sơ đồ khác chỗ: - Dạng số lượng cấu ép - Số bậc tự guốc phanh - Đặc điểm tác dụng tương hỗ guốc với trống, guốc với cấu ép khác : - Hiệu làm việc - Đặc điểm mài mòn bề mặt ma sát guốc - Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe - Mức độ phức tạp kết cấu Hiện nay, sử dụng thông dụng sơ đồ hình 2.2 a 2.2b Tức sơ đồ với guốc phanh bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt phía cấu ép Sau đến sơ đồ hình 2.2c 2.2d Để đánh giá, so sánh sơ đồ khác nhau, tiêu chung, người ta sử dụng ba tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng cấu phanh là: Tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân hệ số hiệu Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch cấu phanh mà giá trị mơmen phanh tạo khơng phụ thuộc chiều quay trống, tức chiều chuyển động ơtơ- máy kéo Cơ cấu phanh có tính cân tốt cấu phanh làm việc, lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe Hệ số hiệu đại lượng tỷ số mômen phanh tạo tích lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (mơmen lực dẫn động) Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh hình 2.2 sơ đồ biểu diễn đơn giản hóa nhờ giả thiết sau: - Các má phanh bố trí đối xứng với đường kính ngang cấu - Hợp lực lực pháp tuyến (N) lực ma sát (fN) đặt vịng cung má phanh bán kính rt Từ sơ đồ ta thấy rằng: - Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển động xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên guốc gọi guốc tự siết Đối với guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên guốc gọi guốc tự tách Hiện tượng tự siết, tự tách đặc điểm đặc trưng cấu phanh trống guốc Sơ đồ hình 2.2a có cấu ép khí, dạng cam đối xứng Vì độ dịch chuyển guốc luôn Và áp lực tác dụng lên guốc mômen phanh chúng tạo có giá trị nhau: N1 = N2 = N Mp1 = Mp2 = Mp Do tượng tự siết nên N = N2 P1< P2 Đây cấu vừa thuận nghịch vừa cân Nó thường sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho ôtô tải khách cỡ trung bình lớn Sơ đồ hình 2.2 dùng cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động hai guốc P1 = P2 = P Tuy tượng tự siết nên áp lực N > N2 Mp1 > Mp2 Cũng N1 > N2 nên áp suất bề mặt má phanh guốc trước lớn guốc sau, làm cho guốc mịn khơng Để khắc phục tượng đó, số kết cấu người ta làm má phanh guốc tự siết dài dùng xylanh ép có đường kính làm việc khác nhau: Phía trước tự siết có đường kính nhỏ Cơ cấu phanh loại cấu phanh thuận nghịch khơng cân Nó thường sử dụng ôtô tải cỡ nhỏ vừa bánh sau ôtô du lịch Về mặt hiệu phanh, thừa nhận hệ số hiệu sơ đồ hình 2.2a 100% hệ số hiệu cấu phanh dùng cấu ép thủy lực hình 2.2b 116% ÷ 122%, có kích thước hệ số ma sát gia mỏ phanh v trng phanh: = 0,30 ữ 0,33 Để tăng hiệu phanh theo chiều tiến xe, người ta dùng cấu phanh với hai xylanh làm việc riêng rẽ Mỗi guốc phanh quay quanh điểm cố định bố trí khác phía, cho xe chạy tiến hai guốc tự siết (hình 2.2c) Hiệu phanh trường hợp tăng 1,6 ÷ 1,8 lần so với cách bố trí bình thường Tuy nhiên xe chạy lùi hiệu phanh thấp, tức cấu phanh khơng có tính thuận nghịch Cơ cấu phanh loại kết hợp với kiểu bình thường đặt bánh sau, cho phép dễ dàng nhận quan hệ phân phối lực phanh cần thiết Ppt > Pps nhiều chi tiết phanh trước sau có kích thước Vì thường sử dụng cầu trước ôtô du lịch tải nhỏ Để nhận hiệu phanh cao chuyển động tiến lùi, người ta dùng cấu phanh thuận nghịch cân loại bơi hình 2.2d Các guốc phanh sơ đồ có hai bậc tự khơng có điểm quay cố định Cơ cấu ép gồm hai xylanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu guốc phanh Với kết cấu hai guốc phanh tự siết trống phanh quay theo chiều Tuy nhiên có nhược điểm kết cấu phức tạp Để nâng cao hiệu phanh nữa, người ta dùng cấu phanh tự cường hóa Tức cấu phanh mà kết cấu cho phép lợi dụng lực ma sát má phanh trống phanh để cường hóa - tăng lực ép, tăng hiệu phanh cho má Cơ cấu phanh tự cường hóa có hiệu phanh cao, hệ số đạt đến 360% so với cấu phanh bình thường dùng cam ép Nhưng mômen phanh ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân làm việc khơng êm nên sử dụng 2.2.2 Loại phanh đĩa Cơ cấu phanh loại đĩa thường sử dụng ôtô du lịch Phanh đĩa nhiều loại: Kín, hở, đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay vòng ma sát quay Đĩa đĩa đặc, đĩa có xẻ rảnh thơng gió, đĩa lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác Phanh đĩa có loạt ưu điểm so với cấu phanh trống guốc sau: Áp suất phân bố bề mặt má phanh, má phanh mịn phải điều chỉnh Việc bảo dưỡng đơn giản khơng phải điều chỉnh khe hở, có khả làm việc với khe hở nhỏ (0,05÷ 0,15) mm nên nhạy, giảm thời gian chậm tác dụng cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động Lực ép tác dụng theo chiều trục tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị chúng để tăng hiệu phanh cần thiết mà không bị giới hạn điều kiện biến dạng kết cấu Vì phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn dễ bố trí bánh xe - Hiệu phanh không phụ thuộc chiều quay ổn định - Điều kiện làm mát tốt hơn, dạng đĩa quay Tuy phanh đĩa cịn có số nhược điểm hạn chế sử dụng là: - Nhạy cảm với bụi bẩn khó làm kín - Các đĩa phanh loại hở dễ bị ơxy hóa, bị bẩn làm má phanh mòn nhanh - Áp suất làm việc cao nên má phanh dễ bị nứt xước Thường phải sử dụng trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên động không làm việc, hiệu phanh dẫn động thấp khó sử dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng Trên hình 2.3 sơ đồ nguyên lý cấu phanh dạng đĩa quay hở Cấu tạo cấu phanh gồm: đĩa phanh gắn với moay bánh xe, má kẹp đặt xi lanh thủy lực Các má phanh gắn ma sát đặt hai bên đĩa phanh Khi đạp phanh, piston xi lanh thủy lực đặt má kẹp ép má phanh tỳ sát vào đĩa phanh 4, phanh bánh xe lại Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định lắp tùy động kiểu bơi Phương án lắp cố định (Hình 2.4 ) có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn Tuy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc cấu phanh cao Để khắc phục dùng kiểu má kẹp tuỳ động Má kẹp làm tách rời (Hình 2.5) hay liền với xi lanh bánh xe (Hình 2.6 ) trượt chốt dẫn hướng cố định (chốt Hình 2.6 ) Kết cấu có độ cứng vững thấp Khi chốt dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ làm cho má phanh mịn khơng đều, hiệu qủa phanh giảm gây rung động Tuy có xi lanh thủy lực với chiều dài lớn gấp đôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầu phanh nóng hơn, nhiệt độ làm việc giảm 30 ÷ 50oC Ngồi cịn cho phép dịch sâu cấu phanh vào bánh xe Nhờ giảm cánh tay đòn tác dụng lực cản lăn trụ quay đứng bánh xe dẫn hướng Vị trí bố trí má kẹp đường kính thẳng đứng bánh xe ảnh hưởng nhiều đến giá trị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên ổ trục Rõ ràng: RG1 = Z + 2fNcosθ ; RG2 = Z - 2fNcosθ Tức RG2 < RG1 hay: bố trí má kẹp phía sau tâm bánh xe (tính theo chiều chuyển động) giảm tải trọng thẳng đứng tác dụng lên ổ trục Hình - Sơ đồ ngun lí phanh đĩa Hình - Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động 1- Đĩa phanh; 2- Má10kẹp; 3- Đường dầu; 4- Piston; 5- Thân xi lanh; 6- Má phanh Hình - Quá trình phanh điển hình tơ có trang bị ABS Hình – Quá trình phanh điển hình ô tô có trang bị ABS 6.3 Hệ thống ABS sữ dụng xe thuyết kế ABS dùng xe thiết kế loại ABS khơng tích hợp loại dẫn động thủy lực dùng loại ABS khơng tích hợp dùng với hệ thống phanh cổ điển có xilanh Trên hình 6.9 sơ đồ điển hình loại ABS khơng tích hợp 64 Hình – Sơ đồ ABS dùng với hệ thống phanh cổ điển có xilanh ABS khơng tích hợp loại bổ sung vào hệ thống phanh chuẩn thông thường nên gọi ABS ’’ REMOTE’’ ’’ ADD.ON’’.Nó có chức chống hãm cứng bánh xe Hệ thống thủy lực bố trí tách biệt với xilanh cổ điển 6.3.1 Một số phận 6.3.1.1 Các cảm biến Các cảm biến cảm biến riêng biệt cho bánh xe, nhận truyền tín hiệu tốc độ bánh xe cho khối điều khển điện tử ECU Cảm biến tốc độ bánh xe (hình 6.10) thực chất máy phát điện cỡ nhỏ Cấu tạo gồm: - Rơ to: Có dạng vịng răng, dẫn động quay từ trục bánh xe hay trục truyền lực - Stato: Là cuộn dây quấn nam châm vĩnh cửu Hình – 10 Cảm biến tốc độ bánh xe trước 1- Nam châm vĩnh cửu; 2- Cuộn dây điện; 3- Rôto cảm biến; 4- Rôto cảm biến; 5-Cảm biến tốc độ Bộ cảm biến làm việc sau (hình 6.11): 65 - Khi vòng ngang qua nam châm từ thơng qua cuộn dây tăng lên ngược lại, qua từ thông giảm Sự thay đổi từ thông tạo suất điện động thay đổi cuộn dây truyền tín hiệu đến điều khiển điện tử - Bộ điều khiển điện tử sử dụng tín hiệu tần số điện áp đại lượng đo tốc độ bánh xe Bộ điều khiển điện tử kiểm tra tần số truyền tất cảm biến kích hoạt hệ thống điều khiển chống hãm cứng cảm biến cho biết bánh xe có khả bị hãm cứng - Tần số độ lớn tín hiệu tỷ lệ thuận với tốc độ bánh xe Khi tốc độ bánh xe tăng lên tần số độ lớn tín hiệu thay đổi theo ngược lại +V ÅÍtäú c âäücao ÅÍtäú c âäütháú p -V Hình – 11 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc cảm biến tốc độ bánh xe 1- Rôto cảm biến; 2- Cuộn dậy; 3- Nam châm vĩnh cửu 6.3.1.2 Khối điều khiển điện tử ECU ECU não bộ, trung tâm điều khiển hệ thống, gồm hai vi xử lý mạch khác cần thiết cho hoạt động ECU nhận biết tốc độ quay bánh xe, tốc độ chuyển động tịnh tiến xe nhờ tín hiệu truyền từ cảm biến tốc độ bánh xe Trong phanh giảm tốc độ xe tùy theo lực đạp phanh, tốc độ xe lúc phanh, điều kiện mặt đường ECU giám sát điều kiện trượt bánh xe mặt đường nhờ kiểm tra thay đổi tốc độ bánh xe phanh Nó xử lý phát tín hiệu điều khiển cho khối thuỷ lực cung cấp giá trị áp suất tốt xi lanh bánh xe để điều chỉnh tốc độ bánh xe, trì lực phanh lớn từ 10 ÷ 30% tỷ lệ trượt 66 Ngồi ECU cịn thực chức tự kiểm tra cho ngừng chức ABS phát hệ thống có trục trặc (như: Thiếu dầu, không đủ áp suất trợ lực tín hiệu từ cảm biến tốc độ, …) lúc hệ thống điều khiển điện tử ngưng hoạt động cho phép hệ thống phanh tiếp tục làm việc hệ thống phanh bình thường, khơng có ABS Những trục trặc hệ thống cảnh báo đèn ABS bảng điều khiển Việc xác định xác vị trí tình trạng hư hỏng tiến hành thơng qua mã chẩn đốn theo tần suất thời gian thể đèn cảnh báo Các tín hiệu vào đến vi xử lý xử lý cách độc lập Chỉ kết có tính đồng ECU điều khiển khối thủy lực - điện tử Nếu tín hiệu vào không đồng – chẳn hạn hệ thống khóa cứng bánh xe bị lỗi cầu chì phanh đảm bảo hoạt động theo phanh bình thường Đồng thời, đèn cảnh báo táp-lô sáng lên để báo cho người lái biết Các tín hiệu truyền từ cảm biến tốc độ đến ECU chuyển đổi thành tín hiệu sóng vng khuyếch đại đường vào Tần số tín hiệu cung cấp phù hợp với giá trị tốc độ, gia tốc giảm tốc bánh xe đến ECU Khi người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh, bánh xe giảm tốc đến giá trị khác nhau: Bằng việc so sánh tốc độ bánh xe với tốc độ tham khảo (reference speed) hệ thống ln ln kiểm tra độ trượt bánh xe Nếu lực phanh nguyên nhân làm bánh xe trượt bánh xe khác, ECU điều khiển van điện từ khối thủy lực – điện tử làm giảm lực phanh bánh trượt Hệ thống ABS can thiệp việc tính tốn ngưỡng giảm tốc, gia tốc trượt bánh xe Ngay mối liên hệ ngưỡng gia tốc/giảm tốc trượt vượt giới hạn, ECU điều khiển van điện từ khối thủy lực – điện tử cách điều chỉnh áp suất phanh theo giai đoạn gia tăng, trì giảm áp suất ECU điều khiển giai đoạn khác ứng với cung cấp xung cường độ điện khác đến van điện từ Trong điều kiện giảm lực phanh phân chia mômen không (trượtaquaplaning), ECU nhận biết nhờ cảm biến số vòng quay bánh xe với điều kiện bất thường, truyền động bánh xe chủ động có khuynh hướng quay tốc độ khác ECU trang bị mạch an tồn hệ thống kiểm sốt có hiệu lực khởi động vận hành Mạch an toàn hoạt động theo nguyên tắc tự kiểm tra 67 Khi bật khóa, hệ thống kiểm tra ECU, van điều khiển điện từ kết nối cảm biến: Nếu kết OK, đèn cảnh báo ABS sáng lên bảng tap-lô tắt sau giây Sau khởi động động cơ, hệ thống chạy van điện từ bơm hồi để kiểm tra sau đạt tốc độ ứng với km/h Khi đạt vận tốc 24km/h hệ thống kiểm tra tín hiệu tốc độ bánh xe Khi di chuyển, hệ thống thường xuyên kiểm tra vận tốc chu vi (peripheral speed) bánh xe so với tốc độ tham khảo (reference speed), điều kiện nhớ điều khiển hoạt động hai rơle Khi di chuyển, hệ thống thường xuyên kiểm tra điện áp bình ắc quy 6.3.1.3 Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit) Gồm có hai phần gắn liền nhau: Khối điện tử khối thủy lực-điện tử ECU điều khiển khối thủy lực-điện tử theo tín hiệu truyền từ cảm biến so với đồ mà chương trình nạp sẵn nhớ Khối thủy lực nối đến xy lanh chi tiết hệ thống phanh ABS ống dẫn hệ thống phanh Như vậy, khối thủy lực điện tử có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất dẫn động phanh theo tín hiệu điều khiển ECU, tránh cho bánh xe khỏi bị hãm cứng phanh Hệ thống bơm hồi dầu gồm có rơle mơ tơ bơm, hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU bơm dầu đến pittơng xy lanh để bù lại lượng dầu xả bình chứa ABS làm việc 6.3.1.4 Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD) Khi xe trang bị ABS có nghĩa chức EBD có sẵn Chức thay van điều tải trọng (LAV) dùng thay hệ thống phanh thường Chức EBD phần mềm đưa thêm vào chương trình ABS truyền thống Khơng địi hỏi thêm phận Chức EBD cho phép kiểm soát nhạy bánh xe sau Điều có hiệu phanh trạng thái bình thường khơng có kiểm sốt ABS Ngược lại với LAV, với kiểm soát EBD lực phanh định trượt bánh xe áp lực phanh hay tải trọng xe Phân phối lực phanh điện tử cho phép giảm áp lực phanh cho phanh bánh sau phụ thuộc vào trượt bánh xe Điều cải thiện tình trạng ổn định lái so với hệ thống truyền động 68 Việc giảm áp lực phanh cho bánh sau quy định cách thức pha giữ áp lực Sự bó cứng bánh xe sau ngăn ngừa với trợ giúp việc điều chỉnh điện tử đặc biệt Động bơm không chạy EBD hoạt động.Tuy nhiên, bánh xe có liên quan có khuynh hướng bị bó cứng kiểm sốt ABS khởi động mô-tơ bơm hoạt động Trong kiểm sốt EBD hoạt động mạch dầu phanh sau kích hoạt Đèn cảnh báo hệ thống phanh EBD sáng lên trường hợp có cố hệ thống EBD Kiểm sốt EBD khơng cịn tác dụng Kiểm sốt EBD bị hỏng khơng có nghĩa chức EBD bị hỏng 6.3.2 Nguyên lí làm việc hệ thống ABS sữ dụng xe 6.3.2.1 Khi khơng phanh Khi khơng phanh, khơng có lực tác dụng lên bàn đạp phanh cảm biến tốc độ đo tốc độ bánh xe gửi khối điều khiển ECU xe hoạt động 6.3.2.2 Khi phanh thường (ABS chưa làm việc) Khi người lái đạp phanh, rà phanh mà lực phanh chưa đủ lớn để xảy tượng trượt bánh xe giới hạn cho phép, dầu phanh với áp suất cao từ tổng phanh đến lỗ nạp thường mở van nạp để vào sau khỏi cụm thủy lực mà không bị cản trở chi tiết cụm thủy lực Dầu phanh đến xi lanh bánh xe hoàn toàn giống với hoạt động phanh thường khơng có ABS Khi phanh xilanh bánh xe ép má phanh vào trống phanh hay đĩa phanh tạo lực ma sát phanh làm giảm tốc độ bánh xe xe Ở chế độ điều khiển ECU khơng gửi tín hiệu đến chấp hành cụm thủy lực, cảm biến tốc độ ln hoạt động gửi tín hiệu đến ECU Sơ đồ làm việc hệ thống phanh gia đoạn thể hiên hình 6.12 69 13 15 14 ECU 10 12 11 Hình – 12 Khi phanh bình thường 1- Tổng phanh; 2- Ống dẫn dầu; 3- Van điện; 4- Cuộn dây; 5- Van điện; 6Bơm dầu; 7- Van điện; 8- Bình chứa dầu; 9- Cơ cấu phanh; 10- Cảm biến tốc độ; 11- Roto cảm biến; 12- Nguồn điện; 13- Van nạp; 14- Van xả; 15- Khối ECU 6.3.2.3 Khi phanh khẩn cấp (ABS hoạt động) Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh đủ lớn gây nên tượng trượt Khi hệ số trượt vượt giới hạn quy định (10 ÷ 30%) ABS bắt đầu làm việc chế độ làm việc ABS gồm giai đoạn sau: a Giai đoạn trì (giữ) áp suất: Khi phát thấy giảm nhanh tốc độ bánh xe từ tín hiệu cảm biến tốc độ cảm biến gia tốc gửi đến, điều khiển ECU xác định xem bánh xe bị trượt giới hạn quy định Sau đó, điều khiển ECU gữi tín hiệu đến chấp hành cụm thuỷ lực, kích hoạt rơle điện từ van nạp hoạt động để đóng van nạp (13) lại > cắt đường thơng xylanh xylanh bánh xe Như áp suất xilanh bánh xe không đổi người lái tiếp tục tăng lực đạp Sơ đồ làm việc hệ thống giai đoạn hình 6.13 b Giai đoạn giảm áp suất: Nếu cho đóng van nạp mà điều khiển nhận thấy bánh xe có khả bị hãm cứng (gia tốc chậm dần lớn), tiếp tục truyền tín hiệu điều khiển đến rơle van điện từ van xả (14) để mở van ra, chất lỏng từ xilanh bánh xe vào tích (8) vùng có áp suất thấp hệ thống 70 > nhờ áp suất hệ thống giảm bớt Sơ đồ làm việc hệ thống giai đoạn hình 6.14 c Giai đoạn tăng áp suất: Khi tốc độ bánh xe tăng lên (do áp suất dịng phanh giảm), cần tăng áp suất xilanh để tạo lực phanh lớn, khối điều khiển điện tử ECU ngắt dòng điện cung cấp cho cuộn dây van điện từ, làm cho van nạp mở đóng van van xả lại > bánh xe lại giảm tốc độ Sơ đồ làm việc hệ thống giai đoạn hình 6.15 Chu trình giữ áp, giảm áp tăng áp lặp lặp lại, giữ cho xe phanh giới hạn trượt cục tối ưu mà khơng bị hãm cứng hồn tồn 13 15 14 ECU 10 11 12 Hình – 13 Giai đoạn trì (giữ) áp suất 1- Tổng phanh; 2- Ống dẫn dầu; 3- Van điện; 4- Cuộn dây; 5- Van điện; 6- Bơm dầu; 7- Van điện; 8- Bình chứa dầu; 9- Cơ cấu phanh; 10- Cảm biến tốc độ; 11- Roto cảm biến; 12- Nguồn điện; 13- Van nạp; 14- Van xả; 15- Khối ECU 71 13 15 ECU 14 10 12 11 Hình – 14 Giai đoạn giảm áp 1- Tổng phanh; 2- Ống dẫn dầu; 3- Van điện; 4- Cuộn dây; 5- Van điện; 6- Bơm dầu; 7- Van điện; 8- Bình chứa dầu; 9- Cơ cấu phanh; 10- Cảm biến tốc độ; 11- Roto cảm biến; 12- Nguồn điện; 13- Van nạp; 14- Van xả; 15- Khối ECU 13 15 14 ECU 10 12 11 Hình – 15 Giai đoạn tăng áp 1- Tổng phanh; 2- Ống dẫn dầu; 3-Van điện; 4- Cuộn dây; 5- Van điện; 6- Bơm dầu; 7- Van điện; 8- Bình chứa dầu; 9- Cơ cấu phanh; 10- Cảm biến tốc độ; 11- Roto cảm biến; 12- Nguồn điện; 13- Van nạp; 14- Van xả; 15- Khối ECU 72 NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Hệ thống phanh xe giữ vai trị quan trọng Nó dùng để giảm tốc độ chuyển động dừng giữ xe trạng thái đứng yên Vì hư hỏng làm an toàn gây tai nạn xe vận hành.Trong q trình sử dụng ơtơ hệ thống phanh phát sinh hư hỏng phanh không ăn phanh ăn không phanh nhả bị kẹt Phanh khơng ăn khơng dừng ơtơ kịp thời điều kiện bình thường tình phức tạp nguyên nhân gây tai nạn Nguyên nhân phanh khơng ăn phần dẫn động thủy lực khơng kín để khơng khí lọt vào hệ thống thiếu dầu phận điều chỉnh cấu truyền động cấu phanh bị hỏng Ngồi cịn má phanh đĩa phanh bị mịn dính dầu Có thể phát mối nối bị hở vào rò chảy dầu phần truyền động thủy lực Nếu phần dẫn động thủy lực có khơng khí lọt vào đạp phanh khơng thấy sức cản rõ rệt Vì đạp phanh áp suất khơng truyền vào dầu cịn khơng khí lọt vào hệ thống bị nén, áp suất truyền vào cấu ép không đủ ép má phanh vào đĩa phanh Ðể khắc phục tượng ta phải tiến hành xả không khí khỏi hệ thống truyền động thủy lực Tuy nhiên cần kiểm tra dầu xy lanh phanh cần đổ thêm dầu vào.Khi thay dầu hệ thống truyền động thủy lực phải tháo rời rửa thỗi xylanh phanh xylanh phanh bánh xe ống dẫn đầu Ðổ dầu vào hệ thống tiến hành trình tự xả khơng khí Dầu lọt vào má phanh tang trống qua vòng chắn dầu bị hỏng Vòng chắn dầu hỏng phải thay dùng xăng rửa má phanh đĩa phanh đệm má phanh dùng dũa bàn chải sắt đánh Nếu má phanh bị mịn thay ý đặt đinh tán cho đầu đinh thấp bề mặt má phanh theo yêu cầu Phanh không ăn má phanh điều chỉnh cấu truyền động cấu phanh bị hỏng ống dẫn bị tắc chi tiết dẫn động bị kẹt Ðể khắc phục ta cần có điều chỉnh cấu truyền động bôi trơn chi tiết thơng ống dẫn Phanh bó bị kẹt ngun nhân lị xo hồi vị guốc phanh bị gẫy má phanh bị dính cứng với đĩa phanh, vịng làm kín bị nở piston bị kẹt xylanh bánh xe Khi phanh phải tăng lực đạp lên bàn đạp dấu hiệu chủ yếu hư hỏng trợ lực Những hư hỏng trợ lực chân không: 73 - Ống dẫn từ buồng chân không tới trợ lực bị hỏng - Van khơng khí khơng hoạt động - Bình lọc trợ lực bị tắc Ngoài trợ lực làm việc không tốt điều chỉnh chạy ralăngti không 7.1 Những công việc bảo dưỡng cần thiết Hàng ngày cần phải kiểm tra trình trạng độ kín khít ống dẫn.kiểm tra hành trình tự hành trình làm việc bàn đạp phanh cần thiết phải điều chỉnh Kiểm tra cấu truyền động hiệu lực phanh tay xả cặn bẩn khỏi bầu lọc khí Kiểm tra hoạt động xy lanh Kiểm tra mức dầu bầu chứa xy lanh Kiểm tra cần điều chỉnh khe hở đĩa phanh má phanh Cũng kiểm tra hiệu lực phanh ôtô chuyển động.Trong trường hợp cần tăng tốc độ ôtô lên tới 30 (km/h) đạp phanh hãm ôtô để kiểm tra Phanh tay coi tốt ôtô dừng đường dốc 16% mà không bị trôi 7.2 Sửa chữa hư hỏng số chi tiết, phận Các cơng việc sửa chữa bảo dưỡng phanh bao gồm: Châm thêm dầu phanh Làm hệ thống thủy lực Tách khí khỏi hệ thống thủy lực Sửa chữa thay xylanh hay xylanh bánh xe Thay má phanh Sửa chữa thay phận trợ lực phanh Ngồi cịn sửa chữa thay đường ống dầu phanh công tắc van Thay má phanh: - Cốt má phanh: Bề mặt cốt sắt để tán má phanh bị vênh 0,40(mm) phải sửa chữa lỗ để lắp đệm lệch tâm khơng mịn q (0,10 ÷ 0,12)mm đầu đinh tán phải chắn không lỏng má phanh không nứt cào xướt mặt đầu đinh tán phải cao bề má phanh 2.5(mm) - Khe hở má phanh đĩa phanh điều chỉnh theo yêu cầu đầu má phanh trước sau 0,25 (mm) đầu má phanh trước sau 0,12(mm) khe 74 hở trục quay má phanh với vòng đồng lệch tâm cho phép là: 0,06 ÷ 0,15 (mm) lớn 0,25(mm).Cùng cầu xe má phanh hai bên bánh trái bánh phải đồng chất không dùng loại khác má phanh cũ có dính dầu phải dùng xăng dầu hỏa để rửa không dùng madút xút - Thay má phanh đĩa lau chùi bụi tra dầu mỡ moayơ kiểm tra vòng phớt xem có rị dầu khơng việc sửa chữa bảo dưỡng phanh đĩa đơn giản phanh trống guốc - Xylanh xylanh bánh xe thường có hư hỏng như: Bề mặt xylanh bị cào xước, xylanh bị côn, méo lò xo hồi vị bị gẫy đàn hồi, vịng làm kín bị nở, ren ốc nối ống dẫn dầu bị tua (cháy ren) Theo yêu cầu bề mặt xylanh phải nhẵn bóng khơng có vết rỗ xước sâu 0,5(mm) Ðường kính xy lanh không côn méo 0,05 (mm) so với đường kính tiêu chuẩn, lị xo hồi vị phải đủ tiêu chuẩn lực đàn hồi Ðối với hư hỏng phải tiến hành sửa chữa thay khơng thể điều chỉnh Các vịng làm kín, lị xo hồi vị kiểm tra khơng đạt yêu cầu nên thay Các piston, xylanh bị méo phải tiến hành gia cơng trở lại Chú ý gia công khe hở xy lanh piston không vượt giá trị cho phép tối đa (0,030 ÷ 0,250) mm độ méo xy lanh bánh xe sau gia cơng cho phép tối đa 0,5 (mm) độ bóng phải đạt ∇ Ðối với bầu trợ lực cần phải kiểm tra piston màng có tượng rạn rách phải thay để đảm bảo hiệu phanh 7.3 Kiểm tra hệ thống phanh 7.3.1 Kiểm tra tổng hợp xe đứng - Kiểm tra hệ thống cần bẩy chuyển động dàng, khơng vướng nắp tôn buồng lái - Kiểm tra hành trình tự bàn đạp (đối với phanh tay) tay kéo (đối với phanh dừng) có tiêu chuẩn không - Kiểm tra khe hở bạc trục hệ thống đòn bẩy - Kiểm tra chốt hãm, chốt chẻ đầy đủ chưa - Kiểm tra đường ống dẫn dầu chứa có bị hở khơng - Kiểm tra áp lực dầu có phanh khơng đủ áp suất khơng - Ðạp bàn đạp phanh có dầu giữ nguyên bàn đạp xem áp xuất dầu đồng hồ có xuống khơng có tức hệ thống có chỗ hở cần phát sửa chữa kịp thời 7.3.2 Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy 75 Trước cho xe chạy thức mặt đường để điều chỉnh thử hệ thống phanh cần cho xe chạy chậm (tốc độ 10÷15(km)/hệ thống phanh) đạp thử phanh chân bỏ hờ tay lái xem hệ thống phanh chân có ăn tốt khơng hệ thống tay lái có làm lệch xe phanh không Sau hai yêu cầu đảm bảo tiến hành thử xe mặt đường Kiểm tra hệ thống phanh chân: Cho xe chạy quãng dài khoảng 15÷20 km từ từ dừng lại (không sử dụng phanh chân) Xuống sờ đĩa phanh thấy nóng tức điều chỉnh khe hở bị bó sát cần điều chỉnh lại khe hở má phanh đĩa phanh Cho xe chạy với tốc độ 35 ÷ 40 (km/h) phanh đột ngột hãm xe xe dừng lại hẳn với khoảng cách ÷ (m) hai bánh sau ăn cháy mặt đường độ dài cháy 1÷2(m) hai bánh trước ăn mờ Kiểm tra hệ thống phanh tay: Cho xe chạy lên dốc dùng phanh chân hãm cho xe dừng lại trả số không, kéo phanh tay, nhả phanh chân xe không bị trơi xuống dốc đạt u cầu Ðể kiểm tra lại cho xe xuống dốc dùng phanh chân hãm cho xe dừng lại trả số không kéo phanh tay nhả phanh chân xe không bị trôi xuống dốc bảo đảm yêu cầu 76 KẾT LUẬN Sau thời gian tháng làm đồ án với đề tài “THIẾT KẾ TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ CON CHỖ DỰA TRÊN XE THAM KHẢO XE FOCUS 2.0L TDCi ” em hoàn thành đề tài Trong đề tài em sâu tìm hiểu tính hoạt động hệ thống phanh nguyên lý làm việc phận đến chi tiết hệ thống phanh Phần đầu đồ án giới thiệu tổng quan hệ thống phanh từ loại cấu phanh đến loại dẫn động phanh hệ thống phanh, tổng thể xe Ford Focus 2.0L TDCi hệ thống xe Tìm hiểu phần hệ thống phanh bao gồm: Cơ cấu phanh đĩa, dẫn động phanh thủy lực trợ lực chân khơng, xylanh chính, Phần thiết kế tính tốn phanh cho cấu phanh trước phanh sau xe thiết kế Tìm hiểu hư hỏng hệ thống phanh thường gặp Mặc dù cố gắng học tập đầu tư nhiều kiến thức vào đồ án , thời gian có hạn, kiến thức kinh nghiệm thực tế thiếu nhiều, chắn đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong q thầy góp ý, bảo để kiến thức cho em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy khoa Cơ khí Giao thơng, đặc biệt thầy T.S Nguyễn Hồng Việt trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em tận tình trình, gợi cho em để giải khuất mắt để em hoàn thành tốt đồ án 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tham khảo thông số kỹ thuật Ford focus 2.0L TDCi tài liệi liên quan [1]TS.Lê Văn Tụy ’’ Kết cấu tính tốn hệ thống phanh ôtô’’ Tài liệu lưu hành nội khoa khí giao thơng; Đại học Đà Nẵng [2] TS.Nguyễn Hồng Việt(1998) ’’ Kết cấu tính tốn ơtơ’’ Tài liệu lưu hành nội khoa Cơ Khí Giao Thơng; Đại học Đà Nẵng [3] TS.Nguyễn Hồng Việt.’’ Bộ điều chỉnh lực phanh- Hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh ABS’’ Tài liệu lưu hành nội khoa khí giao thơng; Đại học Đà Nẵng; Đà Nẵng 2003 [4] Nguyễn Hữu Cẩn- Dư Quốc Thịnh- Nguyễn Văn Tài- Phạm Minh Thái- Lê Thị Vàng(1998).’’ Lý thuyết ô tô, máy kéo’’ Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [5] http://www.ford.com [6] http://www.otohui.com [7]http:// www.saigonford.com.vn [8] http://www.carinf.com [9] http://www.autopressnews.com 78 ... 5,814l/100Km 21 147 7 2 640 43 37 1839 1535 Hình – Sơ đồ tổng thể xe FORD FOCUS 2. 0L TDCi Trên bảng - thơng số kỹ thuật xe Ford Focus 2. 0L TDCi Bảng - Các thơng số kỹ thuật xe du lịch Ford Focus 2. 0L TDCi. .. THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE FORD FOCUS 2. 0L TDCi 3.1 Thông số kỹ thuật xe Trên hình 3.1 sơ đồ tổng thể xe Ford Focus 2. 0L TDCi với chỗ ngồi, sử dụng động DURATOR 2. 0L với công nghệ TDCi Ford Việt... phanh trước 21 sau Kí hiệu lốp Lo S hm Go Ga Rmin 147 7 2 640 1535/1531 140 -180 144 7 1930 5575 mm mm mm mm Kg Kg mm D1/D2 300 /28 0 mm 20 5/55R16 3 .2 Động lắp xe Focus 2. 0L TDCi Trên xe ford focus trang