Sistemi ABS EBD BA e TRC Toyota T-TEP

ABS, EBD & TRC
Toyota Motor Italia S.p.A.
Accelerazione/decelerazione
(marcia in rettilineo)
Accelerazione
F=mxa
TRC
Zona di
stabilità
ABS
F=mxa
Decelerazione
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Limite Fisico
F = m x a < l x m x g
Anti-lock Brake System (ABS)
L‘ABS previene il bloccaggio delle ruote durante la
frenata, assicurando la stabilità al veicolo e
migliorando la sterzata.
Nelle forti frenate su superfici a basso coefficiente di
aderenza, la direzionalità del veicolo viene comunque
garantita.
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Anti-lock Brake System (ABS)
Frenata con ABS
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Anti-lock Brake System (ABS)
Confronto
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Anti-lock Brake System (ABS)
Pressione regolata
Attuatore
ABS
Cilindro
maestro
Cilindro freno
Pressione di
riferimento
ECU di
controllo
Sensore di velocità
Fb: forza frenante (N)
G: Forza peso (N)
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Fpedale
Segnali d’ingresso
Sensore di velocità
Tipo induttivo (pick-up)
Magnete permanente
bobina
Ruota fonica
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Segnali d’ingresso
Sensore di velocità
A
B
Ruota fonica
magnetica
IC
magnete
Click!
Tempo
Sensor
Output
MRE
(Magnetic Resistance Element)
Sensor
Output
Tipo MRE (sensore attivo)
Tempo
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Segnali d’ingresso
Sensore di decelerazione
Tipo a semi-conduttore
Sensore a semi-conduttore
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Servo-freno a depressione
Diagramma del sistema
Attuatore
Freni
ECU
Tachimetro
Spia ABS
DLC3
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Spia
impianto frenante
Sensore di velocità
Sensore di velocità
Interr. luci stop
Servo-freno idraulico
Diagramma del sistema
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Attuatore ABS – con ECU
ECU di controllo dello slittamento
BOSCH
DENSO
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+B, IG,BATT
Stop light SW
Velocità ruote
G-Sensor
Input unit
convertitore A/D
ECU
CPU1
CPU2
RAM
EEPROM
Spia ABS
Solenoidi,...
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Output circuit, amplifier
Struttura degli attuatori ABS
Le strutture degli attuatori vengono classificate in
funzione dei seguenti parametri:
– Configurazione circuiti frenanti
• diagonale o per asse
– No. di canali usati per la determinazione della velocità
– No. delle valvole a solenoide presenti nell’attuatore
• 4, 6, 8, 11, 12, 14, 15
– No. delle posizioni che ogni valvola può assumere
• 3-posizioni (vecchi sistemi), 2-posizioni (attualmente utilizzati)
– Metodo di servo-assistenza
• A depressione o idraulica
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Attuatore 8/2 – solenoidi/posizioni
Cilindro maestro
Attuatore freni
Valvola
mantenimento
pressione
Valvola di
riduzione
pressione
Ant. Sx
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Post. Dx
Post. Sx
Ant. Dx
Attuatore ABS - Solenoidi e valvole
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Attuatori
Tipo 14/2
Quest’area è
utilizzata per il
controllo ABS
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Principio di controllo dell’ABS
Pr = Pressione dei freni
Vv= Velocità veicolo
Vw= Velocità ruote
 = Slittamento ruote
aw= Accelerazione ruote
Livello di attivazione
(superiore)
25% slittamento
10% slittamento
Decelerazione = 13 m/s²
tempo
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Livello di attivazione
(inferiore)
Livello di attivazione
(superiore)
Max. forza frenante e forza laterale
Forza risultante
Forza
frenante
Forza
laterale
Forza
laterale
Forza frenante
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Coefficiente d’attrito
Slittamento tollerato
1
-Coefficiente d’attrito
in curva s
Asfalto asciutto
Asfalto asciutto
Asfalto bagnato
-Coefficente di attrito
in frenata b
Asfalto bagnato
Ghiaccio
Ghiaccio
0
20
40
60
80
100
Rapporto di slittamento (%)
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ABS – velocità obiettivo
Aumento pressione
Mantenimento della pressione
Riduzione della pressione
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ABS – decelerazione delle ruote
a = dv/dt
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Controllo 2WD
Controllo di riduzione al  più basso (ruote su superfici a  diverse)
– Per evitare che il veicolo tenda ad imbardare, la forza frenante applicata alle
ruote posteriori è quella calcolata per la ruota sulla superficie a  più bassa
Forza frenante alta
Superficie a
 elevata
Superficie a
 bassa
Asse anteriore
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Asse posteriore
Controllo 2WD
Frenata senza ABS (superfici a  diversa)
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Controllo 2WD
Frenata ABS (superfici a  diversa)
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Controllo 2WD
Confronto
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Controllo 2WD
Frenata su superficie a  costante
– Se la decelerazione rimane inferiore a 13m/s2 il
mantenimento della pressione è temporizzato
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Controllo 2WD
Vw = Velocità ruote
Vv = Velocità veicolo
Vref= Velocità di riferimento
del veicolo + 10 % slittamento
aw=accelerazione
del veicolo
Riduzione
Mantenimento
Aumento
Pressione ai cilindri freni
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Controllo 2WD ”veicoli sportivi”
4 canali con sensore di accelerazione laterale
Accelerazione laterale (m/s2)
– Controllo ruote: individuale, riduzione al µ più basso o una
combinazione dei due
Riduzione al
µ più basso
Leggero
sovrasterzo
Leggera
diminuzione al µ
più basso
Nessuna
imbardata
Velocità veicolo (m/s)
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Controllo
individuale
Controllo nei veicolo 4WD
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Controllo nei veicoli 4WD
Sensore di decelerazione (g)
– A causa della grande quantità di masse in rotazione che
s’influenzano l’un l’altra, l’ABS non è in grado di eseguire il
calcolo della velocità di riferimento con la dovuta
precisione. Per evitare questo problema viene utilizzato un
sensore di (G-sensor).
– Nei veicoli equipaggiati con il VSC è impiegato un sensore
di g a semi-conduttore in grado di rilevare accelerazioni
longitudinali e laterali
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ABS
• Ricapitolando possiamo dire che
il funzionamento dell’ABS si basa
su due criteri di calcolo:
• Slittamento delle ruote
(incremento, mantenimento e
riduzione)
• Decelerazione delle ruote
(aumento e mantenimento)
Pr= pressione frenante
Vv= velocità veicolo
aw= decelerazione ruote
Slittamento 25%
Slittamento 10%
Limite di decelerazione
Aumento pressione
Mantenimento presione
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ABS ed EBD (Electronic
Brake force Distribution)
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EBD
Reazione del veicolo
– Grande forza frenante su tutte le ruote genera instabilità
direzionale
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EBD
Funzionamento
– indipendentemente dal carico:
• riduce la forza frenante sulle ruote posteriori (frenata in marcia
rettilinea)
• riduce la forza frenante sulle ruote interne alla curva (frenata in
curva)
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EBD
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ABS/EBD
EBD (slitt.<10% e aw>13 m/s2)
ABS (slittamento >10%)
Aumento
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Reduce
Hold
Increase
Mantenimento
Dipende dalla decelerazione ruote
ABS/EBD
Condizioni di attivazione modalità EBD:
– aw 13m/s2 e slitt.< 10%
– la pressione alle pinze freni posteriori viene controllata
individualmente.
Passaggio alla modalità ABS:
– aw 13m/s2 e slitt.> 10%
– la pressione alle pinze freni posteriori viene controllata
simultaneamente.
Possiamo quindi affermare che l’EBD è semplicemente
un aggiornamento del programma del sistema ABS
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Diagnosi e modalità d’emergenza
Guasto del sistema
Indicatore ON
ABS
ABS
ABS & EBD
ABS &
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Brake Assist
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Brake Assist (BA)
Forza frenante
Rileva la richiesta di una frenata d‘emergenza e
automaticamente aggiunge pressione all’impianto per
assicurare le massime prestazioni frenanti
Con assistenza
Senza assistenza
tempo
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!
Brake Assist (BA)
Pressione
frenante
c
Con assistenza
b
d
Senza assistenza
a
tempo
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Brake Assist (BA)
Sensore di pressione cilindro maestro
– La ECU tiene conto sia del valore di pressione raggiunto
sia della velocità con cui questa pressione aumenta
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Brake Assist Avensis
Master
cylinder
cut solenoid
valve
Posteriore destra e
sinistra sono in
modalità di
mantenimento
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Reservoir
cut solenoid
valves
Master
cylinder
cut solenoid
valve
Brake Assist BA
Land Cruiser 120 (senza VSC)
– Brake Assist meccanico
Gancio
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Valvola di
scorrimento
Asta di spinta
Brake Assist BA
Brake Assist meccanico
– Nessuna attivazione del pedale
Valvola di controllo “Aperta”
Camera a
pressione
costante
Asta di spinta
Stantuffo
di spinta
Valvola pneumatica “Chiusa”
Camera a pressione variabile
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Brake Assist BA
Pedale premuto (BA non attivato)
– Velocità dello stantuffo = Velocità dell’asta di spinta
Valvola di controllo “Chiusa”
Camera a
pressione
costante
SPINTA
Asta di spinta
Stantuffo
di spinta
Valvola pneumatica “Aperta”
Camera a pressione variabile
Toyota Motor Italia S.p.A.
Brake Assist BA
Pedale premuto (BA non attivato)
– Velocità stantuffo di spinta = Velocità asta di spinta
Valvola di controllo “Chiusa”
Camera a
pressione
costante
SPINTA
MOVIMENTO
Asta di spinta
Stantuffo
di spinta
Valvola pneumatica “Aperta”
Camera a pressione variabile
Toyota Motor Italia S.p.A.
Brake Assist BA
Brake Assist meccanico
– Nessuna attivazione del pedale
Valvola di controllo “Aperta”
Camera a
pressione
costante
Asta di spinta
Stantuffo
di spinta
Valvola pneumatica “Chiusa”
Camera a pressione variabile
Toyota Motor Italia S.p.A.
Brake Assist BA
Pedale premuto (BA attivato)
– Velocità stantuffo di spinta < Velocità dell’asta di spinta
Valvola di controllo “Chiusa”
Camera a
pressione
costante
SPINTA
Asta di spinta
Stantuffo
di spinta
Valvola pneumatica “Aperta”
Camera a pressione variabile
Toyota Motor Italia S.p.A.
Brake Assist BA
Pedale premuto (BA attivato)
– Velocità stantuffo di spinta < Velocità dell’asta di spinta
Valvola di controllo “Chiusa”
Camera a
pressione
costante
SPINTA
MOVIMENTO
Asta di spinta
Stantuffo
di spinta
Valvola pneumatica “Aperta”
Camera a pressione variabile
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Sistema di controllo della
trazione - TRC
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Fisica
Intervallo di
tolleranza del TRC
1
Asfalto asciutto
Asfalto asciutto
Asfalto bagnato
Asfalto bagnato
Ghiaccio
Ghiaccio
0
20
40
60
80
100
Rapporto di slittamento (%)
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TRC
Partenza senza TRC (superfici a  diversa)
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TRC
Partenza TRC (superfici a  diversa)
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Nuova generazione TRC
ETCS-i (Electronic Throttle Control System-intelligent)
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ABS & TRC attuatore 12/2
Modalità normale
Solenoide
d’esclusione
liquido vaschetta
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TRC - Modalità d’incremento della pressione
Pressione
pompa
Liquido
pressurizzato
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Attuatore ABS & TRC integrato
Cilindro maestro
ETCS-i
motore e
frizione
ABS & TRC
attuatore
ECU
motore
Bobine
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ABS &
TRC ECU
Sensori di velocità posteriori
Sensori di velocità anteriori
IS200
TRC OFF SW
TRC OFF indicator
ABS warning light
SLIP indicator
TRC – tipo 14/2 (LS 430)
Suction solenoid valves
(for BA)
Pressione pompa
Liquido pressurizzato
Master
cylinder
cut
solenoid
valve
Master
cylinder
cut
solenoid
valve
Solenoidi per
TRC, VSC e BA
Reservoir cut
solenoid valves
Solenoidi per
l’ABS
Posteriori
Toyota Motor Italia S.p.A.
Anteriori
TRC integrato – tipo 14/2 (Circuito
diagonale RX 300)
Cilindro maestro
Master cylinder
cut solenoid
2 valves 1
Sensore di pressione
3
4
1
5
7
6
1
1
Toyota Motor Italia S.p.A.
10
9
12
13
Rear left
14
Rear right
11
15
Front left wheel
Front right wheel
8
TRC integrato - tipo 14/2 (Circuito
diagonale RX 300)
Toyota Motor Italia S.p.A.
Rear left
TRC sulle ruote anteriori
Rear right
Front left wheel
Front right wheel
Master cylinder
cut solenoid
valve
Attuatore (MC RAV4, NG RX300, MMC LS 430)
Su alcuni modelli la pompa ABS è cambiata dal tipo a
pistoni al tipo trocoidale
Gruppo
valvole a
solenoide
ECU
Toyota Motor Italia S.p.A.
Motore
Pompa
trocoidale
Attuatore (MC RAV4, NG RX300, MMC LS 430)
Su alcuni modelli la pompa ABS è cambiata dal tipo a
pistoni al tipo trocoidale
Pompa
trocoidale
ECU di cotrollo
dello slittamento
Gruppo valvole
Toyota Motor Italia S.p.A.
Motore
Attuatore (MC RAV4, NG RX300, MMC LS 430)
La pompa trocoidale viene utilizzata per ridurre la
rumorosità
Tempo
Piccole pulsazioni  Piccole vibrazioni
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A pistoni (tipo convenzionale)
Quantità
Quantità
Trocoidale
Tempo
Grandi pulsazioni  Grandi vibrazioni
Attuatore ABS & TRC integrato
Servofreno idraulico
1: Solenoide d’esclusione
accumulatore (STR)
2: Solenoide d’esclusione del
servo-freno per le ruote
posteriori (SA3)
3: Solenoide d’esclusione del
servo-freno per l’ant. Sx (SA1)
2
1
3
4: Solenoide d’esclusione del
servo-freno per l’ant. Dx (SA2)
NOTE:
una delle ruote posteriori è in
modalità di riduzione
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Rear axle
Front axle
4
Controllo della potenza
Veicolo con ETCS-i
Inizio contollo farfalla
Intensità della
sbandata
Inizio controllo freni
Controllo freni completato
Controllo farfalla completato
Angolo di
apertura della
farfalla
Alta
Pressione alle
pinze freni
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tempo
TRC
Condizioni di attivazione
–
–
–
–
–
–
IDL: OFF
Neutral/Parking sw: OFF
SPD > 6 km/h
TRC switch: ON
Memoria guasti attuali della ECU ABS: vuota
ECU ABS & TRC non in comunicazione con IT
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TRC
Confronto
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Active Traction Control A-TRC
Effetto di slittamento differenziale limitato
–
–
–
–
Migliori capacità in fuori strada
Maggiore accelerazione su superfici a  differenti
Maggiore sensibilità con il veicolo bloccato nel fango
Migliorata guidabilità: non è necessario attivare il
bloccaggio del differenziale
Disponibile su:
– LC100 con motore 2UZ-FE (V8)
– LC 90 con A/T
– LC 120/125
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Active Traction Control
Posizione
Riduttore
H4 Range
Guida normale
L4 Range*
Fuori strada
Strade dissestate
etc.
Metodo di controllo
<Velocità obiettivo>
la media delle velocità
delle 4 ruote
<Controllo freni>
Pressione idraulica
controllata delicatamente
< Velocità obiettivo >
La più bassa delle 4
<Controllo freni>
Improvvisi e brevi periodi
di attivazione della
pressione idraulica
*Differenziale centrale libero
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Concetto
Il controllo facilita la guida o
migliora la sensibilità
quando si guida su superfici
a  basso (è consentito un
certo slittamento in
accelerazione)
Il controllo in fuori strada
fornisce una trazione
migliore di quella garantita
dal bloccaggio del
differenziale centrale e del
posteriore (non è
consentito slittamento in
accelerazione)
Active Traction Control
Land Cruiser 12#
– Se una ruota inizia a slittare il sistema si comporta come
un differenziale LSD
– La funzione LSD si ottiene frenando la ruota che slitta
Click!
Movie
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Active Traction Control
LC120
– In questo sistema, il differenziale centrale non necessita di
blocco come avviene nei veicoli a trazione integrale
convenzionale, e ciò consente una morbida manovra in curva
(priva di fenomeno di frenatura in curva stretta)
– Elevata prestazione
di trazione
(stessa della trazione
–
Integrale - 4WD)
– Morbida manovrabilità
–
(stessa della trazione
–
a due ruote motrici - 2WD)
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Active Traction Control
LC100/120 valvole e solenoidi
– La resistenza dei solenoidi è stata variata per aumentare
la possibilità di attivazione fino a 3 minuti
Valvole a
Solenoide
Solenoide di
regolazione, di
interruzione e di
mantenimento della
pressione
Solenoidi di interruzione
dell’accumulatore e del
cilindrio principale (FL/FR)
Massimo
tempo di
attivazione
New
LC100/120
Approx. 7.2 
Approx. 4.3 
3 minuti
LC100/90
Approx. 5.0 
Approx. 3.7 
50 secondi
NOTE:
When the voltage is 13 V (P=R*I²)
New Model: 7.2  x (1.81 A)² = 23.58 W
Previous Model: 5  x (2.60 A)² = 33.8 W
Toyota Motor Italia S.p.A.
Fine
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