Tìm hiểuthiết bị, thu thập, nghiên cứu và phân tích các số liệu kiểm định Hệ thống phanh của một số loại ô tô lưu hành phổ biến tại Hà Nội

Để tăng tính an toàn cho hệ thống và giảm nhẹ cường độ làm việc của ngườilái, trên hệ thống phanh thủy lực ngày nay thường sử dụng các bộ trợ lực phanh,khi đó với lực tác động nhỏ trên b

ĐẶT VẤN ĐỀ

Vận tải đường bộ là một trong những động lực chủ yếu thúc đẩy sự pháttriển kinh tế xã hội Với tầm quan trọng của mình, ngành vận tải đã ngày cànglớn mạnh và phát triển không ngừng theo sự phát triển của đất nước Phươngtiện vận tải đường bộ phục vụ nhu cầu đi lại hằng ngày của con người cũng nhưvận chuyển hàng hóa lưu thông trong quá trình sản xuất thương mại Do đó màlượng ô tô tham gia giao thông ngày càng tăng nhanh về số lượng và chủng loại

Để đáp ứng nhu cầu hàng năm của thị trường, việc sản xuất lắp ráp và cải tạo xe

ô tô được mở rộng từ các công ty liên doanh lớn sang các công ty nhỏ, các trạmbảo dưỡng và sữa chữa…, từ đó giải quyết việc làm cho người lao động và gópphần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội

Song song với mặt tích cực ấy là vấn đề tai nạn giao thông do các phươngtiện giao thông cơ giới gây ra Theo thống kê năm 2010 xảy ra gần 15.000 vụ tainạn giao thông (TNGT) làm chết 11.000 người, làm bị thương 10.500 người,chủ yếu là giao thông đường bộ Trong đó tai nạn giao thông đường bộ 60÷70%

do con người gây ra ( như lái xe say rượu, buồn ngủ, mệt mỏi…), 10÷15% do hưhỏng máy móc, trục trặc kĩ thuật, 20÷30% do đường sá quá xấu

Trong nguyên nhân do hư hỏng máy móc, trục trặc kĩ thuật thì tỷ lệ tai nạn

do các cụm của ô tô gây nên được thống kê như sau:

Do phanh chân chiếm 52,8 ÷ 74,4%

Để giảm thiểu vấn đề này, bên cạnh việc chủ động của người tham gia giaothông thì vấn đề an toàn kỹ thuật của phương tiện phải đặt lên hàng đầu Cũng vìthế mà hệ thống phanh ngày càng được cải tiến về thiết kế, chế tạo Tiêu chuẩnkiểm định phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ Các phương tiện tham giagiao thông phải đảm bảo được các tiêu chuẩn kỹ thuật của chính phủ đề ra vàphải đáp ứng được các yêu cầu này trong các lần kiểm tra định kỳ tại các trạmkiểm định phương tiện cơ giới Với các loại xe sản xuất lắp ráp hay cải tạo mớiphải được kiểm định trước khi xuất xưởng Các loại xe nhập khẩu phải đượckiểm tra và cấp phép lưu hành trước khi tham gia giao thông Công tác kiểmđịnh phương tiện đúng kỳ, đúng hạn sẽ đảm bảo cho xe tham gia giao thông vềmặt an toàn kỹ thuật và vệ sinh môi trường Đó là điều mà cả xã hội mà trong đóngành Giao thông vận tải cần tìm mọi biện pháp kiểm soát

Từ những vấn đề đã nêu ở trên, em tiến hành thực hiện đề tài: “ Tìm hiểu thiết bị, thu thập, nghiên cứu và phân tích các số liệu kiểm định Hệ thống phanh của một số loại ô tô lưu hành phổ biến tại Hà Nội” dưới sự hướng dẫn

của Thạc sỹ Dương Mạnh Đức Bộ Môn Động Lực, Khoa Cơ Điện trong thờigian từ ngày 17/01 đến ngày 15/5/ 2011, tại trạm kiểm định 2902V, Long Biên-

Hà Nội

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI

1 Tìm hiểu sơ đồ cấu tạo, tính năng kỹ thuật, phương pháp kiểm tra hệthống phanh bằng các thiết bị kiểm định hệ thống phanh của một số loại

ô tô đang lưu hành rộng rãi tại Hà Nội

2 Tìm hiểu và tập hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống phanh ô tô do nhànước Việt Nam và một số nước khác trên thế giới quy định

3 Thu thập, tập hợp, phân tích, xử lý các số liệu kiểm định hệ thống phanhcủa các ô tô lưu hành tại Hà Nội

4 Tìm hiểu cấu tạo của hệ thống phanh, lý thuyết quá trình phanh trên ô tô

Chương I CẤU TẠO, YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ

1.1 Khái niệm và yêu cầu

Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toànchuyển động của ô tô, có các công dụng sau:

- Giảm tốc độ xe hoặc dừng xe khi xe đang chuyển động

- Giữ xe đứng yên trong thời gian dài mà không cần sự có mặt của người lái xe

Để đảm bảo các công dụng nói trên hệ thống phanh ô tô bao gồm một số

hệ thống hoạt động độc lập với nhau: Hệ thống phanh chính, hệ thống phanh

đỗ, hệ thống phanh dự phòng Mỗi hệ thống có một công dụng riêng

- Hệ thống phanh chính (còn gọi là phanh công tác hay phanh chân) điều khiển

bằng chân được sử dụng để giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe khi đang chuyển động

- Hệ thống phanh đỗ (còn gọi là phanh dừng hay phanh tay- Parking brake),

điều khiển bằng tay đòn kéo hoặc bằng bàn đạp, sử dụng để giữ xe ở trạng tháiđứng yên trong thời gian dài không cần sự có mặt của người lái xe

- Hệ thống phanh dự phòng: là hệ thống phanh dùng để dự phòng, phanh xe

khi hệ thống phanh chính bị hư hỏng Trên các ô tô ngày nay hệ thống phanh đỗthường được thiết kế để đảm nhiệm luôn nhiệm vụ này

- Hệ thống phanh bổ trợ: trang bị trên các ô tô có khối lượng lớn, hoạt động ở

vùng đồi núi nhằm giảm tốc độ của ô tô khi xuống dốc dài, giảm tải cho hệthống phanh chính

Yêu cầu đối hệ thống phanh phải đạt được :

-Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột

-Phanh êm dịu trong mọi trường hợp, bảo đảm sự ổn định khi phanh

-Điều khiển nhẹ nhàng

-Thời gian chậm tác dụng (còn gọi là thời gian phản ứng) nhỏ

-Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

-Phân bố mô men phanh ở các bánh xe, phải tuân theo quan hệ sử dụnghoàn toàn trọng lượng bám và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường ở bất kỳ

cường độ phanh nào (sử dụng điều chỉnh tự động lực phanh theo tải, sử dụngthiết bị chống hãm cứng bánh xe).

-Có độ tin cậy cao (sử dụng dẫn động phanh nhiều mạch độc lập, nâng cao

độ bền các chi tiết của hệ thống phanh)

-Có hệ thống tự kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng một cách kịp thời

1.2 Cấu tạo của hệ thống phanh ô tô

Hệ thống phanh ô tô gồm dẫn động phanh và cơ cấu phanh:

1.2.2 Cơ cấu phanh:

Là cơ cấu bố trí tại bánh xe ô tô, tiếp nhận lực (áp suất) từ dẫn động phanh

để tạo ra lực ma sát làm giảm tốc độ quay của các bánh xe

1.3 Phân loại hệ thống phanh

1.3.1 Phân loại hệ thống phanh theo kết cấu ta có các loại sau:

1.3.1.1 Hệ thống phanh chính dẫn động thủy lực (Hydraulic braking system)

a) Hệ thống phanh thủy lực có các đặc điểm là:

- Thời gian chậm tác dụng nhỏ (do dầu phanh hầu như không chịu nén)

- Lực tác dụng trên cơ cấu phanh phụ thuộc lực đạp phanh của người lái

Ưu điểm: tác động phanh êm diu, kết cấu đơn giản, tin cậy.

Nhược điểm: lực phanh tạo ra không lớn.

Để tăng tính an toàn cho hệ thống và giảm nhẹ cường độ làm việc của ngườilái, trên hệ thống phanh thủy lực ngày nay thường sử dụng các bộ trợ lực phanh,khi đó với lực tác động nhỏ trên bàn đạp phanh có thể tạo ra áp suất lớn trong hệthống dẫn động, lực phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh bánh xe sẽ tăng lên

b) Cấu tạo chung của hệ thống phanh thủy lực

Sơ đồ cấu tạo chung của hệ

thống phanh thủy lực

1-Xi lanh bánh xe, 2-Ống dẫn dầu,

3-Lò xo hồi vị, 4-Má phanh

5-Guốc phanh, 6-Bàn đạp,

7-Ty đẩy, 8-Xi lanh chính,

9-Piston, 10-Mâm phanh

Phần dẫn động phanh bao gồm:

- Bàn đạp phanh (6) dẫn động ty đẩy (7) và lò xo hồi vị (3)

- Xi lanh chính (8) có bình chứa dầu phanh, bên trong có lắp lò xo, pít tông (9)

- Xi lanh phanh bánh xe (1) lắp trên mâm phanh, bên trong có lò xo, pít tông

Cơ cấu phanh bánh xe bao gồm:

- Mâm phanh (10) được lắp chặt với trục bánh xe, trên mâm phanh có lắp

xi lanh bánh xe

- Guốc phanh (5) và má phanh (4) được lắp trên mâm phanh nhờ hai chốt lệch tâm, lò xo hồi vị (3) luôn kéo hai guốc phanh rời khỏi tang trống

Ngoài ra còn có các cam lệch tâm hoặc chốt điều chỉnh

c) Nguyên tắc hoạt động của hệ thống phanh thủy lực:

Trạng thái phanh xe:

Khi người lái đạp bàn đạp phanh, thông qua ty đẩy làm cho pít tôngchuyển động nén lò xo và dầu trong xi lanh chính làm tăng áp suất dầu, và đẩydầu trong xi lanh chính đến các đường ống dầu và xi lanh của bánh xe Dầutrong xi lanh bánh xe đẩy các pít tông và guốc phanh ép chặt má phanh vàotang trống tạo nên lực ma sát, làm cho tang trống và moayơ bánh xe giảm dầntốc độ quay hoặc dừng lại theo yêu cầu người lái

Trạng thái thôi phanh:

Khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh, áp suất trong hệ thống phanhgiảm nhanh nhờ lò xo hồi vị kéo các guốc phanh, má phanh rời khỏi tang trống,

lò xo guốc phanh hồi vị kéo hai pít tông của xi lanh bánh xe về gần nhau, đẩydầu hồi theo ống trở về xi lanh chính và bình dầu

1.3.1.2 Hệ thống phanh chính dẫn động khí nén ( Air braking system)

a) Đặc điểm:

Là hệ thống phanh sử dụng năng lượng của dòng khí nén để tạo lực phanh

ở các cơ cấu phanh bánh xe Lực tác dụng lên bàn đạp của người lái đóng vaitrò lực điều khiển van phân phối khí nén chính của hệ thống, do đó có thể lựckhông lớn nhưng vẫn tạo ra lực phanh (momen phanh) lớn trên các bánh xe

Hệ thống phanh loại này thường được sử dụng trên các ô tô có khối lượnglớn như ô tô tải lớn và ô tô chở khách

Các hệ thống phanh khí nén thông thường có áp suất khí nén < 0,8 MN/m2

còn gọi là hệ thống phanh khí nén có áp suất thấp Ngày nay còn sử dụng hệthống phanh khí nén áp suất cao, có áp suất công tác cho phép lên tới 1,3 MN/

m2 để tăng hiệu quả phanh, giảm thời gian chậm tác dụng phanh và giảm kíchthước chung của các cụm chi tiết, tuy nhiên yêu cầu kỹ thuật với các cụm chitiết phải nâng cao rất nhiều

Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh khí nén

- Cơ cấu phanh khí nén bao gồm có: Bàn đạp, máy nén khí, bình chứa khínén, bộ điều chỉnh áp suât, van điều khiển, đồng hồ báo áp suất và bầu phanhbánh xe

* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén.

- Lực đạp phanh nhẹ nhàng, dễ điều khiển, không cần bổ trợ lực phanh

- Hiệu quả và lực tác dụng phanh cao, nên dược sử dụng rộng rải trên các ô

tô tải trọng trung bình và lớn

* Nhược điểm: Cấu tạo các bộ phận lớn, có độ nhạy thấp hơn phanh thủy lực b) Cấu tạo của hệ thống phanh khí nén:

- Bàn đạp phanh, đồng hồ báo áp suất và đường ống dẫn khí nén

- Tổng van điều khiển lắp phía dưới bàn đạp phanh, dùng để phân phối khínén đến các bầu phanh bánh xe và xả không khí nén ra ngoài khi thôi phanh

- Bầu phanh bánh xe lắp ở gần bánh xe có tác dụng dẫn động trục cam phanhthực hiện quá trình phanh ô tô.

Cơ cấu phanh bánh xe bao gồm:

- Mâm phanh được lắp chặt với trục bánh xe, trên mâm phanh có lắp xi lanhbánh xe

- Trục cam tác động lắp trên mâm phanh và tiếp xúc với hai đầu guốc phanh,dùng để dẫn động đẩy hai guốc phanh và má phanh thực hiện quá trình phanh

- Guốc phanh và má phanh được lắp trên mân phanh nhờ hai chốt lệch tâm, lò

xo hồi vị luôn kéo hai guốc phanh tách khỏi tang trống ngoài ra còn có các camlệch tâm hoặc chốt điều chỉnh

Cấu tạo cơ cấu phanh khí nén

c) Nguyên tắc hoạt động

Trạng thái phanh xe

- Khi người lái đạp bàn đạp phanh,

thông qua ty đẩy làm cho pít tông điều

khiển chuyển động nén lò xo và đẩy van khí nén mở cho khí nén từ bình chứaphân phối đến các bầu phanh bánh xe, nén lò xo đẩy cần đẩy và xoay cam tácđộng đẩy hai guốc phanh ép chặt má phanh vào tang trống tạo nên áp lực masát, làm cho tang trống và moayơ bánh xe giảm dần tốc độ quay hoặc đứng lạitheo yêu cầu của người lái

Trạng thái thôi phanh.

- Khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh, lò xo của pít tông điều khiển vàvan khi nén sẽ hồi vị các van và pít tông điều khiển về vị trí ban đầu làm chovan khí nén đóng kín đường dẫn khí nén từ bình chứa và xả khí nén của bầuphanh bánh xe ra ngoài không khí Lò xo của bầu phanh hồi vị, đẩy cần đẩy và

trục cam tác động về vị trí không phanh và lò xo guốc phanh kéo hai guốcphanh rời khỏi tang trống.

- Khi cần điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống, tiến hành điềuchỉnh xoay hai chốt lệch tâm (hoặc chốt điều chỉnh) của hai guốc phanh và hai

cam lệch tâm trên mân phanh.

phanh chính dẫn động khí nén-thủy lực (Air over hydraulic braking system):

Từ những năm 90 trở lại đây, trên một số xe tải, xe khách cỡ trung, cỡ lớn

có trang bị hệ thống phanh chính dẫn động khí nén-thủy lực Về cấu trúc, dẫnđộng hệ thống phanh loại này có thể chia thành hai phần chính: phần dẫn độngkhí nén và phần dẫn động thủy lực

Phần dẫn động khí nén (từ bàn đạp phanh đến xy lanh tác động khí nén)tương tự như dẫn động phanh khí nén thông thường, bao gồm đầy đủ các cụm.Điều khác biệt là khi phanh, thay vào việc khí nén được đưa đến các bầu phanhthì trong hệ thống phanh loại này khí nén được đưa tới xi lanh tác động phanhchính, tác động lên pit tông của các xi lanh này, đẩy pít tông dịch chuyển

Phần đẫn động thủy lực bao gồm xi lanh phanh chính (thường lắp ngay sau

xi lanh tác động khí nén và pit tông của xi lanh thủy lực đồng trục và được dẫnđộng bằng pit tông của xi lanh khí nén), các đường ống dẫn dầu, các van (van

tỷ lệ, van cảm biến tải trọng…nếu có), xi lanh phanh bánh xe và cơ cấu phanh

Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực-khí nén

1.Máy nén khí; 2 Van áp suất; 3.Đồng hồ đo áp suất 4.Bình nén khí;

5 Bình chứa dầu; 6.Bàn đạp phanh 7.Bầu phanh; 8 Ống mềm;

9.Xylanh con; 10 Guốc phanh; 11 Tang trốngKhi đạp phanh, khí nén tới xi lanh tác động khí nén, làm pit tông dịchchuyển, đẩy pít tông của xi lanh chính (dầu) dịch chuyển, dồn dầu qua hệđường ống tới xi lanh bánh xe để phanh xe

Ưu điểm: với cấu tạo như trên, hệ thống phanh này kết hợp được ưu điểm

của hệ thống phanh khí là lực đạp phanh nhỏ nhưng tạo được momen phanh lớnvới ưu điểm của hệ thống phanh dầu là thời gian chậm tác dụng nhỏ, phanh êmdịu và cho phép tăng vận tốc sử dụng của xe

Nhược điểm : là sử dụng chưa rộng rãi do phần truyền động thủy lực còn

bị ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ, kết cấu phức tạp, nhiều chi tiết

1.3.2 Phân loại theo cơ cấu phanh:

Cơ cấu phanh sử dụng trên ô tô thông dụng thường là cơ cấu phanh ma sát

bố trí tại bánh xe ô tô Có hai kiểu cơ cấu phanh bánh xe thường dùng là cơ cấuphanh dạng tang trống và cơ cấu phanh dạng đĩa

1.3.2.1 Cơ cấu phanh dạng tang trống

Cơ cấu phanh dạng tang trống được sử dụng với cả dẫn động phanh thủylực và khí nén Trong cơ cấu phanh trống của phanh dầu, áp suất chất lỏng đượctruyền từ hệ thống đường ống dẫn động tới các xi lanh phanh bánh xe, đẩy cácpít tông ép guốc phanh có gắn các tấm ma sát vào bề mặt trống phanh Đối với

cơ cấu phanh trống của phanh khí nén, áp suất khí nén được truyền từ đườngống tới bầu phanh, làm quay cam quay, ép guốc phanh có gắn các tấm ma sátvào bề mặt trống phanh Ma sát sinh ra giữa má phanh và trống phanh tạo nênmomen phanh, làm giảm tốc độ quay của trống phanh cùng với bánh xe bắt chặtvới nó Cơ cấu phanh trống thường được bố trí ở các bánh xe sau của ô tô dulịch và một số xe tải

1.3.2.2 Cơ cấu phanh dạng đĩa

Trong cơ cấu phanh đĩa áp suất chất lỏng được truyền tới xi lanh phanh ởbánh xe, tạo lực ép các tấm ma sát vào đĩa phanh (đĩa phanh bắt chặt và quaycùng với bánh xe) Lực ma sát sinh ra trên mặt phẳng tiếp xúc giữa má phanh

và đĩa phanh sẽ làm giảm tốc độ quay của bánh xe

Ưu điểm của cơ cấu phanh đĩa là tạo ra momen phanh ổn định hơn cơ cấu

phanh tang trống trong quá trình phanh

Nhược điểm: Vấn đề khó giải quyết trong cơ cấu phanh đĩa là làm mát đĩa

phanh Do đó cơ cấu phanh loại này thường chỉ được sử dụng ở những ô tô con,

có khối lượng không lớn

1.3.3 Phanh đỗ

Hệ thống phanh đỗ còn được gọi là phanh dừng hay phanh tay (do thườngđiều khiển bằng tay; tuy nhiên trên một số xe du lịch được điều khiển bằng bànđạp chân)

Nhiệm vụ cơ bản của phanh đỗ là giữ xe đứng yên trên đường hoặc trêndốc lên hay dốc xuống mà không cần phải liên tục tác dụng lực phanh

Ngoài ra trên một số xe, phanh đỗ còn đảm đương trách nhiệm của phanh

dự phòng để phanh xe trong trường hợp phanh chính hỏng

Hệ thống phanh đỗ cũng có các phần chính là cơ cấu phanh, dẫn độngphanh

Cơ cấu phanh của hệ thống này có loại sử dụng cơ cấu phanh riêng bố trítrên trục truyền của hệ thống truyền lực hoặc tại bánh xe; có loại dùng chungvới cơ cấu phanh chính tại bánh xe (thường là dùng chung với cơ cấu phanh ởcác bánh xe sau)

Dẫn động phanh tay có thể dùng tay đòn kéo phanh riêng hoặc bàn đạp

Những nơi có độ ma sát giữa vỏ xe và mặt đường kém, phanh đậu xe sẽ giữkhông cho bánh xe quay Cơ cấu phanh tay phải có khóa cài kiểu cơ cấu bánhcóc để duy trì vị trí phanh của nó Phanh tay có thể dùng chung guốc phanh vàtrống phanh hoặc đĩa phanh với phanh hành trình, nhưng chúng phải tác độngriêng biệt Ngoài ra cơ cấu điều khiển của phanh tay phải không liên hệ với hoạtđộng của phanh hành trình.Thật ra, phanh tay không được thiết kế cho khả năngdừng khi xe đang chạy, mà chỉ yêu cầu là giữ xe đứng yên khi xe đã dừng Nếudừng xe mà chỉ dùng phanh tay thì sẽ không thích hợp và rất nguy hiểm.

a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động phanh tay dẫn động bằng cơ khí

Dẫn động bằng cơ khí được lắp trên trục thứ cấp hộp số

Kết cấu: Đĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số Trên đĩa

tĩnh lắp hai guốc phanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang

trống phanh (6), lắp trên trục thứ cấp của hộp số Đầu dưới của má phanh tỳ lên

đầu hình côn của chốt điều chỉnh (7), đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy guốcphanh gồm một chốt (4) và hai viên bi cầu Chốt đẩy guốc phanh thông qua hệthống tay đòn được nối với tay điều khiển (2)

Phanh tay lắp trên trục

Muốn hãm xe chỉ cần kéo tay điều khiển (2) về phía sau qua hệ thống tay

đòn kéo chốt (4) ra phía sau đẩy đầu trên của guốc phanh hãm cứng trục truyền động Vị trí hãm của tay điều khiển được khóa chặt nhờ cơ cấu con cóc chèn

vào vành răng của bộ khóa Muốn nhả phanh tay chỉ cần ấn ngón tay vào nút (1) để nhả cơ cấu con cóc rồi đẩy tay điều khiển (2) về phía trước Lò xo (5) sẽ kéo guốc phanh trở lại vị trí ban đầu Vít điều chỉnh (10) dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống.

b) Kết cấu và nguyên lý hoạt động của phanh tay dẫn động bằng khí nén

má phanh tách khỏi tang trống, như vậy ôtô có thể chuyển động được

Trên một số xe tải dùng phanh khí nén hoặc trợ lực khí nén, phanh tay cócấu tạo để khi hoạt động sẽ kéo theo phanh chính cùng hoạt động, nâng caohiệu quả phanh khi sử dụng như một phanh dự phòng

1.3.4 Hệ thống phanh bổ trợ

Hệ thống phanh bổ trợ dùng để giảm tải trọng và nhiệt độ của cơ cấuphanh hệ thống phanh chính Dùng để phanh khi xe chạy trên dốc dài

1.3.5 Hệ thống phanh hai (hoặc nhiều) dòng tác động

Hệ thống phanh chính dẫn động thủy lực một dòng không có trợ lực baogồm ba phần chính: phần điều khiển, cơ cấu phanh ở các bánh xe và dẫn độngphanh

Dẫn động phanh gồm 1 xi lanh phanh chính và hệ thống đường ống dẫnmôi chất công tác (dầu phanh) tới xi lanh phanh bánh xe

Nhược điểm là nếu bất cứ một điểm nào trong hệ thống bị hở thì toàn bộ

hệ thống sẽ mất áp suất, dẫn đến mất hiệu quả phanh trên toàn bộ các bánh xe

Để tăng độ tin cậy của hệ thống, những xe chế tạo sau này đều đã sử dụngdẫn động phanh hai hay nhiều dòng tác động Việc chia hai dòng phanh có thểđược thực hiện tại van phân phối khí nén hay tại xylanh chính thủy lực

Theo quy chuẩn của quốc tế chỉ cho phép dùng loại dẫn động điều khiểnhai dòng trở lên Với hệ thống phanh điều khiển hai dòng, các dòng điều khiểnlàm việc độc lập với nhau nhằm tránh xảy ra mất phanh cùng một lúc trên tất cả

hệ thống phanh, nếu một dòng bị hư hỏng, dòng còn lại vẫn tạo được hiệu quảphanh nhất định, nâng cao độ tin cậy, an toàn cho xe khi chuyển động

Trên các ô tô hiện nay thường bố trí kiểu chia dòng “trước sau” và chiadòng “chéo” nhằm đảm bảo ổn định hướng khi phanh trong trường hợp mộtdòng bị hư hỏng

Việc chia dòng độc lập được bảo đảm bằng các van bảo vệ (hai ngả hoặc

ba ngả…) Các van này bảo đảm khí nén sau khi qua van sẽ được nạp vào cácbình khí nén riêng biệt cho từng dòng phanh, và khi một dòng phanh bị hư hỏngvan bảo vệ lập tức cách ly các dòng còn lại với dòng hư hỏng Các dòng phanhcòn lại vẫn hoạt động bình thường bằng nguồn năng lượng dự trữ riêng củadòng đó

1.3.6 Hệ thống phanh ABS (Anti-lock Brake System)

a) Ý tưởng về chức năng của hệ thống phanh ABS

Theo kinh nghiệm lái xe, để tránh cho các lốp không bị bó cứng và làmmất khả năng quay vô lăng trong khi phanh khẩn cấp, người điều khiển nên lặplại động tác đạp và nhả bàn đạp phanh nhiều lần Tuy nhiên, trong nhữngtrường hợp khẩn cấp thường không có thời gian để thực hiện việc này Ngườilái đạp dí phanh và xe trượt trên mặt đường trong khi các lốp không quay Cuốicùng xe cũng dừng lại do ma sát trượt giữa lốp và mặt đường lớn nhưng xe mấtkhả năng lái khiến cho xe bị văng đi và tai nạn xảy ra là điều khó tránh khỏi Người ta chế tạo hệ thống phanh ABS với khả năng chống cho các lốpkhông bị khóa cứng khi phanh khẩn cấp, xe không bị mất lái và giảm thiểu đượctai nạn xảy ra

Hệ thống phanh chống bó cứng của Toyota được sử dụng đầu tiên vào năm

1971 cho các xe tại Nhật Bản

Hệ thống ban đầu này chỉ với 2 bánh sau Hệ thống được cải tiến thànhABS 4 bánh vào năm 1983

Hệ thống ABS dùng một máy tính để xác định tình trạng quay của 4 bánh

xe trong khi phanh qua các cảm biến lắp ở bánh xe và có thể tự động điều khiểnđạp và nhả phanh

b) Sự trượt của xe trên mặt đường

Sự khác nhau về tỷ lệ giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh xe đượcgọi là “hệ số trượt” Khi sự chênh lệch giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh

xe trở nên quá lớn, sự quay trượt sẽ xảy ra giữa các lốp và mặt đường Điều nàycũng tạo nên ma sát và cuối cùng có thể tác động như một lực phanh và làmchậm tốc độ của xe

Trên các mặt đường trơn có hệ số ma sát thấp như đường có nhựa ướt, nướcmưa vì quãng đường phanh tăng lên so với các mặt đường có trị số ma sát cao,nên ngay cả khi có ABS tác động, vẫn phải giảm tốc độ khi chạy trên các mặtđường đó Trên các đường thô nhám hoặc trên sỏi, tác động của ABS có thể dẫnđến quãng đường hãm dài hơn các xe không lắp ABS

Ngoài ra, tiếng động và độ rung phát sinh khi tác động ABS báo cho ngườilái biết rằng ABS đang hoạt động

c) Các bộ phận của hệ thống phanh ABS

Hệ thống phanh ABS có các bộ phận chính sau đây:

ECU điều khiển trượt: Bộ phận này xác định mức trượt giữa bánh xe

và mặt đường dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến, và điều khiển bộ chấphành của phanh Gần đây, một số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắptrong bộ chấp hành của phanh

Bộ chấp hành của phanh: Bộ chấp hành của phanh điều khiển áp

suất thuỷ lực của các xilanh ở bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điềukhiển trượt

Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và

truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt

Ngoài ra, trên táp lô điều khiển còn có:

Đèn báo táp-lô: Đèn báo của ABS, khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở

ABS hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái

Công tắc đèn phanh: Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp

xuống và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt ABS sử dụng tín hiệu của

công tắc đèn phanh Tuy nhiên dù không có tín hiệu công tắc đèn phanh vì côngtắc đèn phanh bị hỏng, việc điều khiển ABS vẫn được thực hiện khi các lốp bị

bó cứng

Cảm biến giảm tốc: Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức giảm tốc của

xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt Bộ ECU đánh giá chínhxác các điều kiện của mặt đường bằng các tín hiệu này và sẽ thực hiện cácbiện pháp điều khiển thích hợp

ECU điều khiển trượt

Dựa vào tín hiệu của các cảm biến tốc độ, ECU điều khiển trượt cảmnhận tốc độ quay của các bánh xe cũng như tốc độ của xe Trong khiphanh, mặc dù tốc độ quay của các bánh xe giảm xuống, mức giảm tốc sẽthay đổi tuỳ theo cả tốc độ của xe trong khi phanh và các tình trạng củamặt đường, như mặt đường nhựa khô, ướt hoặc có nước, …

Nói khác đi, ECU đánh giá mức trượt giữa các bánh xe và mặt đường từ sựthay đổi tốc độ quay của bánh xe trong khi phanh và điều khiển các van điện từcủa bộ chấp hành của phanh theo 3 chế độ: giảm áp suất, giữ áp suất và tăng ápsuất để điều khiển tối ưu tốc độ của các bánh xe

ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ của bánh xe từ 4 cảm biến tốc

độ, và ước tính tốc độ của xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗibánh xe

Nếu ECU điều khiển trượt phát hiện một sự cố trong hệ tín hiệu hoặc trongrơle, dòng điện chạy đến bộ chấp hành từ ECU sẽ bị ngắt Do đó, hệ thốngphanh vẫn hoạt động mặc dù ABS không hoạt động, nhờ vậy đảm bảo được cácchức năng phanh bình thường

Bộ chấp hành của phanh (Cụm bơm và điều kiển)

Bộ chấp hành của phanh gồm có van điện từ giữ áp suất, van điện từgiảm áp suất, bơm, môtơ và bình chứa Khi bộ chấp hành nhận được tínhiệu từ ECU điều khiển

trượt, van điện từ đóng

hoặc ngắt và áp suất thuỷ

lực của xilanh ở bánh xe

tăng lên, giảm xuống hoặc

được giữ để tối ưu hoá

mức trượt cho mỗi bánh

xe Ngoài ra, mạch thuỷ

lực còn thay đổi để đáp ứng yêu cầu của mỗi loại điều khiển

Hoạt động của hệ thống

Trong khi phanh bình thường, tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiểntrượt không được đưa vào Vì vậy các van điện từ giữ và giảm ngắt, cửa(a) ở bên van điện từ giữ áp suất mở, còn cửa (b) ở phía van điện từ giảm

áp suất đóng

Khi đạp bàn đạp phanh, dầu từ xilanh chính chảy qua cửa (a) ở phía van điện từgiữ và được truyền trực tiếp tới xilanh ở bánh xe Lúc này hoạt động của vanmột chiều (2) ngăn cản dầu phanh truyền đến phía bơm

Khi có sự tác động của ABS, bộ chấp hành hoạt động theo 3 chế độkhác nhau:

ABS đang hoạt động, vì vậy dầu phanh chảy vào bình chứa được bơm hút trở về

xilanh chính

Chế độ giữ:

Tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt đóng mạch van điện tử giữ áp

suất và ngắt van điện từ giảm áp suất bằng cách đóng kín cửa (a) và cửa (b).Điều này ngắt áp suất thuỷ lực ở cả hai phía xilanh chính và bình chứa để giữ ápsuất thuỷ lực của xilanh ở bánh xe không đổi

Chế độ tăng áp suất:

Tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt ngắt các van điện từ giữ vàgiảm áp suất bằng cách mở cửa (a) ở phía van điện từ giữ áp suất và đóng cửa(b) ở phía van điện từ giảm áp giống như trong khi phanh bình thường Điều nàylàm cho áp suất thuỷ lực từ xilanh chính tác động vào xilanh ở bánh xe, làm cho

áp suất thuỷ lực của xilanh ở bánh xe tăng lên

Hệ thống phanh ABS có hỗ trợ EBD và ABS có BA

EBD là hệ thống phân phối lực phanh giữa các bánh trước và sau hoặc giữacác bánh xe bên phải và bên trái để điều khiển việc phân phối lực phanh giữacác bánh xe, tăng hiệu quả và tận dụng triệt để tính năng phanh

Hệ thống phanh ABS với EBD.

Hệ thống ABS có EBD tạo ra lực phanh đến bánh sau tăng lên khi tảitrọng tác dụng lên bánh sau tăng và giúp rút ngắn quãng đường phanh.

Ngoài ra, trong khi phanh để quay vòng, nó cũng điều khiển các lựcphanh của bánh bên phải và bên trái giúp duy trì sự ổn định của xe

ABS với hỗ trợ khi phanh (BA)

BA (Brake Assist) là một hệ thống sử dụng cảm biến áp suất ở bên trong bộ chấp hành ABS để phát hiện tốc độ và lực khi đang nhấn phanh

để cho phép máy vi tính dự kiến ý muốn phanh khẩn cấp của người lái để tăng lực phanh nhằm đạt được tính năng tối đa của hệ thống phanh.

BA cũng đặt thời gian hỗ trợ và mức hỗ trợ để làm cho cảm giác vềphanh càng tự nhiên càng tốt bằng cách điều chỉnh hỗ trợ theo yêu cầunhư thể hiện trên đồ thị ở hình vẽ dưới

Hoạt động của BA trong hệ thống phanh như sau:

Khi ECU điều khiển trượt xác định rằng người lái đang phanh khẩn cấp, van điện từ chuyển mạch hỗ trợ phanh được đóng mạch, tạo thành một đường thông giữa xilanh chính và bình chứa, và chuyển dầu đến bơm Bơm hút dầu và đẩy đến xilanh ở bánh xe Van an toàn 4

mở ra để bảo đảm rằng áp suất của xilanh ở bánh xe không vượt áp suất của xilanh chính quá một mức đã đặt trước để duy trì độ chênh áp suất này.

BA kết hợp với ABS thành một hệ thống hoàn thiện Độ khuếch đại lực phanh do

BA gần như ngay lập tức đẩy lực phanh đạt tới mức tối đa nên nguy cơ bị bó cứng phanh và xe bị rê bánh rất cao Lúc này tính năng chống bó cứng phanh của ABS kịp thời phát huy tác dụng, đảm bảo sự tối ưu khi phanh gấp ngay cả trên những mặt đường trơn trượt.

Ở tốc độ 100 km/h, với các điều kiện tương đương, thử nghiệm so sánh cho thấy việc sử dụng BA giúp rút ngắn quãng đường phanh từ 46 m(không hỗ trợ) còn 40 m

Hình 2.1 Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh

- G: Trọng lượng ô tô (trọng lượng này được phân thành hai thành phần làGsinα và Gcosα );

- Pf1, Pf2: Lực cản lăn của các bánh trước và các bánh sau;

- PP1, PP2: Lực phanh sinh ra ở các bánh trước và các bánh sau;

- Pω: Lực cản của không khí;

- Pj: Lực quán tính sinh ra trong khi phanh, lực này có chiều cùng chiềuvới chiều chuyển động của ô tô (vì khi phanh thì gia tốc chậm dần có chiềungược với chiều chuyển động của ô tô, mà lực quán tính có chiều ngược vớichiều của gia tốc);

- Pi: Lực cản dốc, chính là thành phần của trọng lượng chiếu lên trên mặtđường;

- Pη: Lực cản do ma sát trong hệ thống truyền động;

- Z1, Z2: Phản lực thẳng góc từ mặt đường lên các bánh xe trước và cácbánh xe sau

Lực phanh tổng cộng Pp sẽ là: Pp= Pp1 + Pp2

Giá trị cực đại của lực phanh Ppmax xác định như sau: Ppmax= φ.G (2.1) Trong đó: φ - là hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường

Lực cản chuyển động tổng cộng sẽ là: Pf = Pf1 + Pf2 = f.G (2.2)Trong đó: f - là hệ số cản chuyển động của đường

Lực cản không khí xác định như sau: Pω = K.F.v2 (2.3)Trong đó: K - Hệ số cản không khí

F - Diện tích chính diện của ô tô

Trong đó: δ - Hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô;

g - Gia tốc trong trường (g= 9,81 m/s2);

t - Thời gian phanh

Hệ số δ được xác định δ=1+

G r bx2 (2.5)Trong đó:

- Jd - Mômen quan tính của bánh đà và các chi tiết quay của động cơ;

- Jbx - Mômen quán tính của bánh xe;

- rbx - Bán kính làm việc của bánh xe;

- ih - Tỷ số truyền của hộp số ở số cấp đang gài;

- i0 - Tỷ số truyền của truyền lực chính;

- η - Hiếu suất của hệ thống truyền lực

Chiếu các lực tác dụng lên ô tô khi phanh lên bề mặt nghiêng của đường ta

có phương trình cân bằng lực khi phanh như sau:

+ i - Độ dốc của đường.

Vậy: Pi = G.i (2.7)

Đối với đường loại I và loại II độ dốc I có giá trị i = 0 ¿ 3%

Thực nghiệm đã chứng minh rằng trong quá trình phanh thì lực phanh Pp

chiếm 96 ¿ 98% của tổng các lực cản lại chuyển động của ô tô Như vậy lực đểhãm ô tô chủ yếu là lực phanh Pp

2.2 Cơ sở lý luận của quá trình phanh

Khi phanh ô tô không dừng ngay tại vị trí bắt đầu phanh mà sẽ dừng cách vịtrí bắt đầu phanh một khoảng cách nào đó Không những thế ô tô còn có thể bịlệch khỏi hướng chuyển động trước lúc bắt đầu phanh Vì vậy để đánh giá quátrình phanh cần phải nghiên cứu cả hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ô

tô khi phanh

2.2.1 Hiệu quả phanh

Từ phương trình cân bằng lực tác dụng lên ô tô khi phanh, bỏ qua các lực

Pf, P ω , P η vì chúng rất nhỏ so với tổng lực cản nói chung khi phanh và xéttrường hợp khi phanh trên đường nằm ngang hoặc trên dốc có góc α rất bé (Pi ≈

0) ta có thể viết phương trình như sau: Pj = Pp (2.8)

Thay giá trị Pj từ biểu thức (2.4) và biểu thức (2.1) vào biểu thức (2.8) ta

Từ biểu thức (3.9) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh Jmax

như sau: Jmax =

Trong quá trình ô tô làm việc, thường phanh với gia tôc chậm dần thấp hơnnhiều, phanh đột ngột (phanh ngặt) chỉ xảy ra trong những lúc cần thiết.

tmin=∫v2

v1 δ ϕ.g dv=

δ ϕ.g.(v1−v2)

(2.12)

Khi phanh ô tô đến lúc dừng hẳn v2=0, do đó: tmin=

δ v1

ϕ g , (2.13)Trong đó: v1- Vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu phanh

Từ biểu thức (2.13) ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất tmin phụ thuộc vàovận tốc bắt đầu phanh của ô tô, phụ thuộc vào hệ số δ và hệ số bám ϕ , vìvậy người lái xe nên cắt ly hợp khi phanh

Nhân 2 vế của biểu thức (2.10) với ds (ds - vi phân của quãng đường), ta

Từ đó ta có: Smin=

δ v122.ϕ g (2.18)

Từ biểu thức (2.18) thấy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vậntốc chuyển động của ô tô lức bắt đầu phanh (theo hàm bậc hai), phụ thuộc vào

hệ số bám ϕ và hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay δ Đểgiảm quãng đường phanh cần giảm hệ số δ , cho nên quãng đường phanh sẽgiảm khi cắt ly hợp rồi mới phanh

Trong công thức (2.18) có thành phần hệ số bám ϕ , mà hế số ϕ phụthuộc vào tải trọng G của ô tô Khi tải trọng tăng lên hệ số bám ϕ sẽ giảm, do

đó quãng đường phanh sẽ tăng Vì vậy quãng đường phanh của xe con, xe tải và

xe khách có khác nhau mặc dù phanh ở cùng tốc độ ban đầu như nhau

2.2.2 Tính ổn định hướng khi phanh

Trong thực tế cuối quá trình phanh thì trục ô tô có thể bị lệch đi một góc β

so với hướng chuyển động ban đầu (trục Y) Sở dĩ như vậy là do tổng các lựcphanh sinh ra ở các bánh xe bên phải khác với các lực phanh sinh ra ở bánh xebên trái và tạo thành mô men quay vòng Mq quanh trục thẳng đứng Z đi quatrọng tâm của ô tô

Khi phanh mà ô tô bị quay đi một góc quá mức quy định sẽ ảnh hưởng đến

an toàn chuyển động trên đường Vậy tính ổn định hướng của ô tô khi phanh là

khả năng ô tô giữ được quỹ đạo chuyển động như ý muốn ban đầu của người láitrong quá trình phanh.

Giả sử ô tô đang chuyển động theo hướng của trục Y, nhưng khi phanh thì

trục dọc ô tô bị lệch một góc β so với hướng của trục Y Trong khi phanh thì

ở các bánh xe bên phải có các lực phanh Pp.ph1 ở trục trước và Pp.ph2 ở trục sau,còn ở các bánh xe trái có các lực phanh Pp.tr1 ở trục trước và Pp.tr2 ở trục sau.Tổng các lực phanh ở bánh xe bên phải là: Pp.ph=Pp.ph1 + Pp.ph2 (2.19)

Tổng các lực phanh ở bánh xe bên trái là: Pp.tr = Pp.tr1 + Pp.tr2 (2.20)

Giả sử rằng tổng các lực phanh bên phải lớn tổng các lực phanh bên trái

Pp.ph>Pp.tr, lúc đó ô tô sẽ quay theo chiều mũi tên chỉ trên hình (hình 2.2)quanh trọng tâm A của ô tô

Do có sự ma sát giữa bánh xe và mặt đường nên khi xuất hiện mô men quayvòng Mq thì ở các bánh xe của trục trước sẽ có phản lực Ry1 tác dụng từ mặtđường theo hướng ngang và ở các bánh xe sau sẽ có phản lực Ry2 tác dụng

Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên

ô tô khi phanh

mà ô tô bị quay

đi một góc β

Phương trình chuyển động của ô tô đối với trọng tâm A được viết dướidạng sau:

¨

β I z=Mq−R y1 a−R y 2 b (2.22)

Trong đó: + Iz - Mô men quan tính của ô tô quanh trục Z thẳng góc với mặtphẳng XOY và đi qua trọng tâm A của ô tô;

+ a,b - Toạ độ trọng tâm của ô tô

Vì ô tô đã bị xoay đi một góc β nghĩa là mô men quay vòng Mq lớn hơnnhiều so với mô men do các lực Ry1 và Ry2 sinh ra, cho nên đơn giản cho tínhtoán có thể bỏ qua các lực Ry1 và Ry2, lúc đó phương trình có dạng:

Để tìm giá trị của C ta sử dụng điều kiện ban đầu khi t=0 thì β=0 và thay

vào phương trình (2.24) ta có C=0, từ đó rút ra được được biểu thức cuối cùng

để xác định góc lệch β do mô men quay vòng Mq gây nên, mà mô men quay vòng Mq là do sự không đồng đều lực phanh ở các bánh xe phía bên phải và phía

bên trái của ô tô tạo ra: β=

Biểu thức (2.26) cho ta thấy rằng góc lệch β tỷ lệ thuận với mô men

quay vòng Mq, tỷ lệ thuận với bình phương của tốc độ bắt đầu phanh v1, tỷ lệnghịch với mô men quán tính Iz và tỷ lệ nghịch với bình phương hệ số bám ϕ

Góc β là một thông số đặc trưng cho tính ổn định của ô tô khi phanh.

Thay Mq từ biểu thức (2.21) vào biểu thức (2.26) ta được:

β=(P p ph−P p tr).B

4 I z .(δ v1

ϕ g)2 (2.27)

2.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh

2.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

Từ cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu ở trên có thể dùng bốn chỉ tiêu đánh giáhiệu quả phanh như sau:

- Quãng đường phanh

- Gia tốc chậm dần khi phanh

- Thời gian phanh

- Lực phanh hoặc lực phanh riêng

Ba chỉ tiêu đầu đã được xem xét ở trên, còn lực phanh hoặc lực phanh riêngcũng là chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh Chỉ tiêu này dùng thuận lợi nhất khithử phanh ô tô trên bệ thử Lực phanh sinh ra ở các bánh xe của ô tô xác địnhtheo biểu thức:

Pp= Mq

rbx (2.28)

Trong đó: Pp - Lực phanh ô tô,

Mq - Mô men phanh của các cơ cấu phanh

Lực phanh riêng P0 là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng của ô tô,

nghĩa là: P0=

P p

G (2.29)Lực phanh riêng cực đại sẽ ứng với lực phanh cực đại:

Trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu phanh thì chỉ tiêu quãng đường phanh làđặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất, vì khi biết được quãng đườngphanh cho phép thì người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một trướngngại vật mà họ phải xử trí để khỏi xảy ra tai nạn khi người lái phanh ở tốc độban đầu nào đó.

Cần chú ý rằng bốn chỉ tiêu nêu trên đều có giá trị ngang nhau, nghĩa là khiđánh giá hiệu quả phanh chỉ cần một trong bốn chỉ tiêu nói trên

Việc dùng chỉ tiêu nào để đánh giá hiệu quả phanh là tuỳ thuộc vào tìnhhình trang thiết bị đo lường của từng nước và sự phát triển nên công nghiệp củanước đó

2.3.2 Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh

Để đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh nười ta dùng một trongcác chỉ tiêu sau:

- Góc lệch β của ô tô khi phanh, góc này được xác định về mặt lý thuyết

bằng công thức (2.26) hoặc (2.27)

- Độ lệch của ô tô khi phanh Độ lệch này được xác định bằng khoảng cách

từ điểm A (hình 2.4) xa nhất của ô tô ở cuối quá trình phanh đến mặt phẳng dọctrung tuyến của ô tô trước khi phanh, nghĩa là độ lệch này được đánh giá bằngkhoảng cánh AN (hình 2.4)

- Hành lang cho phép mà ô tô không được vượt ra ngoài ở cuối quá trìnhphanh

- Hệ số không đồng đề lực phanh

Hình 2.4: Sơ đồ xácđịnh độ lệch của ô tô khi phanh

Giả sử rằng ô tô đang chạy trong hành lang có chiều rộng T và trục dọc của ô tô trùng với trục dọc của hành lang Lúc bắt đầu phanh trọng tâm ô tô ở vị trí 0, cuối quá trình phanh trọng tâm 0 di chuyển đến vị trí 0’ nằm cách xa mặt phẳng dọc trung tuyến của ô tô trước khi phanh một khoảng cách Y và trục dọc của ô

tô cuối quá trình phanh lệch với trục dọc của ô tô lúc bắt đầu phanh một góc

β Điểm A là điểm xa nhất của ô tô ở cuối quá trình phanh so với mặt phẳng

dọc trung tuyến của ô tô lúc bắt đầu phanh và đoạn AN sẽ là độ lệch của ô tô cuối quá trình phanh hay gọi tắt là độ lệch của ô tô khi phanh

Từ hình ta thấy rằng: AN= Y + m (2.31)

Nhưng m= AE.sin β + O’E.cos β ⇒ m = l.sin β +

B '

2 .cos β(2.32)

Thay m từ (2.32) vào (2.31) ta được: AN =Y +l sin β +

B '

2 cos β (2.33) Trong đó: + Y - Độ lệch của trong tâm ô tô cuối quá trình phanh;

+ L - Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến mép ngang ngoài cùngphía trước ô tô

+ B’ - Chiều rộng của ô tô

Để ô tô không vượt khỏi hành lang cho phép T ở cuối quá trình phanh, cầnphải đảm bảo điều kiện sau:

Hệ số không đồng đều lực phanh là chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hướngcủa ô tô khi phanh Hệ số này được sử dụng thuận lợi khi thử phanh trên bệ thử

Hệ số không đồng đều lực phanh Kd được xác định riêng cho từng trục ô tô,

nó bằng độ chênh lệch của các lực phanh ở phía bên phải và bên trái của trục

chia cho lực phanh lớn nhất tác dụng ở trục này K d=

Pmax−Pmin

Pmax (2.35)

Trong đó: Pmax - Lực phanh lớn nhất ở 1 phía nào đó trên trục được đo,

Pmin- Lực phanh nhỏ nhất ở một phía nào đó trên trục được đo

2.4 Sự phân bố lực phanh trong quá trình phanh và điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu:

Khi phanh thì lực cản không khí Pω và lực cản lăn Pf1, Pf2 không đáng kể, cóthể bỏ qua Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1,5-2% Bằng cách lập phươngtrình cân bằng mô men của các lực tác dụng lên ô tô (hình 2.5) đối với các điểmtiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường A và B, ta có thể xác định các phản lựcthẳng góc Z1 và Z2 tác dụng lên ô tô khi phanh như sau:

a, b, h - Toạ độ trọng tâm của ô tô

Hình 2.5: Lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường nằm ngang

Sự phanh có hiệu quả nhất khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỷ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng tác dụng lên ô tô trong quá trình phanh lại thay đổi do có lực quán tính Pj tác dụng

Trong trường hợp phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các

bánh xe trước và các bánh xe sau sẽ là:

P P

Z Z

Z Z

p p

1

2

1 2

1 2

 

 (2.40)Thay các giá trị của biểu thức (2.36) vào biểu thức (2.40) ta có:

P P

Gb P h

Ga P h

p p

j j

1

2

 (2.41)Trong quá trình phanh thì lực cản không khí P ω và các lực cản lăn Pf1 và

Pf2 coi như không đáng kể, do đó có thể viết:

P J=P P 1+P P 2 và P Jm ·=P P max=Gϕ (2.42)

Thay Pjmax vào (2.41) ta có

P P

p p

giữa lực phanh của các xe bên trước Pp1 và lực phanh ở các bánh xe sau Pp2 phảiluôn thoả mãn biểu thức (2.43).

Từ biểu thức (2.43) thấy rằng, trong điều kiện sử dụng của ô tô thì toạ độtrọng tâm (a, b, h) luôn thay đổi do chất tải khác nhau và hệ số bám ϕ cũngthay đổi do ô tô có thể chạy trên các loại đường khác nhau, do vậy tỷ số Pp1/Pp2

luôn thay đổi trong điều kiện sử dụng Vì vậy để đảm bảo hiệu quả phanh tốt cầnphải có lực phanh Pp1 và Pp2 thích hợp để thoả mãn điều kiện ở biểu thức (2.43).Muốn vậy phải thay đổi được mô men phanh Mp1 và Mp2 sinh ra ở các cơ cấuphanh trước và sau

Trong điều kiện đối với cơ cấu phanh đã thiết kế thì mô men phanh của các

cơ cấu phanh có thể thay đổi bằng cách thay đổi áp suất dầu hoặc áp suất khínén dẫn đến các xy lanh bánh xe hoặc dẫn đến các bầu phanh (phanh khi) Đa sốcác xe sản xuất trước kia thường có áp suất dầu hoặc áp suất khi nén dẫn động ra

cơ cấu phanh trước và phanh sau như nhau, như vậy không đảm được điều kiệnphanh tối ưu Vì thế để thoả mãn tốt điều kiện phanh tối ưu nhằm tăng hiệu quảphanh thì ngày nay trên nhiều loại xe đã bố trí bộ điều hoà lực phanh hoặc bộchống hãm cứng bánh xe khi phanh (ABS) Các cơ cấu này tự động điều chỉnhlực phanh ở các bánh xe bằng cách thay đổi quan hệ áp suất dẫn động ra có cấuphanh trước và cơ cấu phanh sau của ô tô

2.5 Giản đồ phanh

Quãng đường phanh thực tế bao giờ cũng lớn hơn quãng đường phanh lýthuyết do người lái xe cần một thời gian phản xạ nhất định, do cơ cấu phanhchậm tác dụng và gia tốc phanh không thể tăng đột ngột đến giá trị cực đại

Để xác định quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanhthông qua các đồ thị thực nghiệm thể hiện quan hệ giữa lực phanh Pp và thờigian phanh tp.

Đồ thị PP = f(t) được gọi là giản đồ phanh thực tế