Xác định khả năng ứng dụng tiêu chuẩn ECE r13 đối với ô tô 2 cầu chủ động có bố trí điều hòa lực phanh

Nhiệm vụ chính của đề tài là tìm hiểu kết cấu của bộ điều hòa lực phanh, tìm hiểu tiêu chuẩn ECE R13 cho ô tô 2 cầu chủ động có bố trí điều hòa lực phanh và vận dụng tính toán bài toán

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn

của PGS NGUYỄN KHẮC TRAI Đề tài được thực hiện tại Bộ môn Ô tô và Xe

chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Hà Nội, ngày 10 tháng09 năm 2013 Tác giả

Vũ Hồng Quân

LỜI CẢM ƠN

Với tư cách là tác giả của bản luận văn này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc

đến PGS NGUY ỄN KHẮC TRAI , các Thầy đã hướng dẫn tôi hết sức tận tình và

chu đáo về mặt chuyên môn để tôi hoàn thành luận văn này

Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tạo, điều kiện về cơ sở vật chất trong suốt thời gian tôi học tập và làm luận văn

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những người đã động viên và chia sẻ với tôi rất nhiều trong suốt thời gian tôi tham gia học tập và làm luận văn

Tác giả

Vũ Hồng Quân

LỜI NÓI ĐẦU

Trong các ngành công nghiệp đang được nhà nước chú trọng, đầu tư phát triển công nghiệp ô tô là một trong những ngành tiềm năng Trước yêu cầu phát triển của nền công nghiệp với vận chuyển hàng hóa là một khâu hết sức quan trọng, muốn quá trình vận chuyển đạt hiệu quả cao và an toàn thì hệ thống phanh trên xe ô

tô và đặc biệt là xe chở hàng phải đáp ứng được các tiêu chuẩn đề ra

Do vậy đề tài “Xác định khả năng ứng dụng tiêu chuẩn ECE-R13 đối với ô

tô 2 cầu chủ động có bố trí điều hòa lực phanh” được hình thành Nhiệm vụ chính

của đề tài là tìm hiểu kết cấu của bộ điều hòa lực phanh, tìm hiểu tiêu chuẩn ECE R13 cho ô tô 2 cầu chủ động có bố trí điều hòa lực phanh và vận dụng tính toán bài toán cụ thể cho ô tô có bộ điều hòa lực phanh

Đề tài được thực hiện tại bộ môn ô tô và xe chuyên dụng, viện cơ khí động lực, trường đại học bách khoa Hà Nội, cùng với sự hướng dẫn của các thầy, cô giáo trong viện Mục đích của luận văn nghiên cứu xác định khả năng ứng dụng thực hiện tiêu chuẩn để thực hiện việc chế tạo và lắp ráp tại Việt Nam, đặc biệt là đối với

ô tô có bộ điều hòa lực phanh Sử dụng phần mềm Matlab khảo sát lực phanh trên các cầu có thỏa mãn tiêu chuẩn không Thí nghiệm thực tế trên bệ thử phanh trong trạm đăng kiểm để tính toán ra lực phanh cụ thể ở các cầu xe Kết quả được so sánh với các ô tô khác khi không áp dụng tiêu chuẩn ECE R13 để chỉ ra được ứng dụng của tiêu chuẩn trên thực tế

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI NÓI ĐẦU 3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 6

CHƯƠNG I I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI I 9

1.1 Giới thiệu tình hình giao thông vận tải và an toàn giao thông ở Việt Nam 9

1.2 Giới thiệu về tiêu chuẩn ECE 10

1.2.1 Giới thiệu tiêu chuẩn ECE R13 11

1.2.2 Mục đích của đề tài 12

1.3 Tiêu chuẩn ECE R13 chung cho xe hai cầu 12

1.3.1 Phân chia lực phanh lý tưởng theo tiêu chuẩn ECE 15

1.3.2 Phân chia lực phanh không lý tưởng theo tiêu chuẩn ECE 19

CHƯƠNG I I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH DÙNG BỘ ĐIỀU HÒA A 22 2.1 Sự cần thiết của điều hòa ực phanh h 22

2.2 Cơ sở ý thuyết của hệ thống phanh có bộ điều hòa ực phanh h 23

2.2.1 Quan hệ giữa ực phanh với áp suất dầu phanh h 23

2.2.2 Cơ sở lý thuyết của bộ điều hòa lực phanh 27

2.3 Cơ sở lý luận tiêu chuẩn ECE trên xe ô tô có bộ điều hòa 29

2.3.1 Phân tích các lực tác dụng lên xe 29

2.3.2 phân chia lực phanh khi có bộ điều hòa lực phanh 31

2.3.3 Sự phân chia lực phanh khi có hoặc không có bộ điều hòa 35

CHƯƠNG III CÁC LOẠI BỘ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH 37

3.1 Phân loại bộ điều hòa lực phanh 37

3.2 Cấu tạo và hoạt động của bộ điều hòa lực phanh 37

3.2.1.Van điều hòa đơn (Van P) 37

3.2.2 Van điều hòa kép 39

3.2.3.Van nhánh và van điều hòa (P&BV) 41

3.2.4 Van điều hòa theo tải trọng (LSPV) 42

3.2.5 Van điều hòa theo sự giảm tốc (DSPV) 45

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM THEO TIÊU CHUẨN ECE 49

4.1 Giới thiệu về xe HINO cần tính toán 49

4.2 Kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Hino FF3H ban đầu khi chưa thay đổi thông số theo tiêu chuẩn ECE 50

4.3 Kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Hino FF3H khi thay đổi thông số theo tiêu chuẩn 56

4.4 Kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Hino GT3H khi thêm bộ điều hòa lực phanh theo tiêu chuẩn ECE 61

QUY TRÌNH 64

KIẾN NGHỊ 66

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Tiêu chuẩn chung cho ô tô M1

Hình 1.2 Tiêu chuẩn chung cho ô tô N1

Hình 1.3 Đồ thị quan hệ sự phân chia lực phanh lý tưởng

Hình 1.4 Đồ thị quan hệ giữa 1 và 2 với 

Hình 1.5 Đồ thị quan hệ giữa Fp1/Fp2 và ξ

Hình 1.6 Đồ thị quan hệ giữa 1 và 2 với 

Hình 1.7 Minh họa sự kiểm soát hiệu quả phanh của ECE R13

Hình 2.1 Sự dịch chuyển trọng tâm của ô tô trong quá trình phanh

Hình 2.2 Các lực khi phanh bánh xe

Hình 2.3 Các lực tác dụng lên cơ cấu khi phanh tang trống quay cùng chiều Hình 2.4 Các lực tác dụng lên cơ cấu khi phanh tang trống quay ngược chiều Hình 2.5 Các lực tác dụng lên cơ cấu phanh đĩa khi phanh

Hình 2.6 Đồ thị quan hệ giữa mômen phanh và hệ số bám

Hình 2.7 Đồ thị quan hệ giữa mômen phanh trước và mômen phanh sau

Hình 2.8 Các lực tác dụng lên xe

Hình 2.9 Đồ thị quan hệ lực phanh giữa các cầu

Hình 2.10 Đồ thị chỉ quan hệ giữa mô men phanh M 1, Mp2 với hệ số bám  Hình 2.11 Đồ thị quan hệ giữa M 2và M 1

Hình 2.12 Đồ thị chỉ quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh sau và dẫn động

phanh trước để đảm bảo sự phanh lý tưởng

Hình 2.13 Đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh

Hình 2.14 Chùm đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh

Hình 3.1 Sơ đồ dẫn động phanh sử van điều hòa đơn

Hình 3.2 Van P ở trạng thái chưa làm việc (van mở)

Hình 3.3 Trạng thái làm việc của van P khi đạp phanh sâu hơn

Hình 3.4 Sơ đồ dẫn động phanh sử dụng van điều hòa kép

Hình 3.5 Đường đặc tính của van điều hòa kép

Hình 3.6 Mặt cắt của van P&BV

Hình 3.7 Mặt cắt của van LSPV

Hình 3.8 Đường đặc tính của van LSPV

Hình 3.9 Sơ đồ kết cấu hệ thống phanh sử dụng van DSPV

Hình 3.10 Van DSPV khi xe không tải ở giai đoạn mới tác dụng lên bàn đạp

phanh Hình 3.11 Van DSPV khi xe có tải

Hình 3.12 Đường đặc tính của van DSPV

Hình 4.1 Hình dạng chung của xe ban đầu khi chua thay đổi thông số

Hình 4.2 Các lực tác dụng lên xe khi phanh

Hình 4.3 Các lực tác dụng lên xe khi đầy tải

Hình 4.4 Tam Giác G0GhK

Hình 4.5 Chất lượng phanh khi xe FF3H không tải theo tiêu chuẩn ECE

Hình 4.6 Chất lượng phanh khi xe FF3H đầy tải theo tiêu chuẩn ECE

Hình 4.7 Hình dạng chung của xe sau khi thay đổi thông số

Hình 4.8 Các lực tác dụng lên xe khi đầy tải

Hình 4.9 Chất lượng phanh khi xe GT3H không tải theo tiêu chuẩn ECE Hình 4.10 Chất lượng phanh khi xe GT3H đầy tải theo tiêu chuẩn ECE Hình 4.11 Chất lượng phanh khi xe GT3H không tải theo tiêu chuẩn ECE Hình 4.12 Chất lượng phanh khi xe GT3H đầy tải theo tiêu chuẩn ECE

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu tình hình giao thông vận tải và an toàn giao thông ở Việt Nam

Ở Việt Nam hằng năm có trên vài triệu vụ tai nạn làm hơn một vạn người chết trong đó tai nạn do các vấn đề về hệ thống phanh chiếm tỷ lệ khoảng 48%

Do nước ta có nền kinh tế đang phát triển vì vậy các ngành công nghiệp chưa phát triển mạnh được trong đó có công nghiệp ô tô Việt Nam mới tham gia hội nhập kinh tế nên có hiểu biết về công nghệ lắp ráp ô tô còn quá ít Hầu hết các xe đang lưu hành ở Việt Nam là sản xuất ở nước ngoài còn sản xuất ở trong nước rất ít, khi về Việt Nam lưu hành thì tùy vào điều kiện sử dụng mà người ta có thể thay đổi các thông số của xe không giống như ban đầu ảnh hưởng đến điều kiện an toàn của

xe

- Tình hình giao thông vận tải là vấn đề bức xúc của xã hội do số lượng tai

nạn giao thông là quá lớn đặc biệt là tai nạn giao thông mà phương tiện là ô tô vì nó gây ra thiệt hại nặng nề về con người và kinh tế Muốn giảm thiểu được tai nạn giao thông thì ta phải cải thiện được quá trình thiết kế và kiểm duyệt Ở nước ta hiện nay khâu kiểm duyệt thiết kế vẫn chưa bao hết mọi lĩnh vực của sản xuất ô tô

- Để giải quyết một phần nhỏ trong khâu kiểm duyệt thiết kế thì đề tài đi vào

tìm hiểu tiêu chuẩn ECE R13 cho xe hai cầu chủ động dùng hệ thống phanh dầu có

bộ điều hòa lực phanh

- Muốn hạn chế tai nạn giao thông, Châu Âu có đưa ra một tiêu chuẩn riêng

về phanh cho xe ô tô không có ABS, nhờ tiêu chuẩn này cho nên các xe ô tô không

có ABS giải quyết được về mặt pháp lý cho việc thông qua công nhận kiểu dáng cho xe

- Việt Nam muốn tham gia hội nhập phát triển và xuất khẩu xe ra các nước

khác đặc biệt là các nước trong khu vực Đông Nan Á thì việc bắt buộc phải công nhận tiêu chuẩn ECE do Châu Âu đưa ra

- Để ứng dụng được tiêu chuẩn này vào Việt Nam, luận văn có các bước tìm

hiểu sau :

+ Cơ sở lý luận

+ Quy định của tiêu chuẩn

+ Quy trình thực hiện tiêu chuẩn

Từ đó lấy cơ sở để ứng dụng tiêu chuẩn này lâu dài

- Ở Việt Nam trong giai đoạn đầu còn nhiều bỡ ngỡ trong việc áp dụng tiêu

chuẩn dẫn đến quản lý tình hình vận chuyển không kiểm soát được gây ra tình trạng mất an toàn giao thông Do việc lắp ráp được thực hiện chủ yếu ở nước ngoài để phù hợp với điều kiện sử dụng ở Việt Nam chúng ta đã thay đổi thông số của xe mà

hệ thống phanh không thay đổi gì do đó ảnh hưởng đến an toàn cho xe Nếu ứng dụng tiêu chuẩn này vào trong cải tiến việc này cũng giống như công nghiệp đồng hóa ô tô ở các nước tiên tiến giúp cải thiện an toàn cho xe

- Một xe mới được hình thành đều dựa trên cơ sở cụm kết cấu của các xe đã

được sản xuất trước do đó phần lớn các chi tiết là tương tự nhưng không thỏa mãn được tiêu chuẩn phanh bởi vậy họ đã bố trí thêm bộ điều hòa lực phanh, trong luận văn này dùng tiêu chuẩn ECE giải quyết vấn đề phân chia lực phanh trên các cầu của xe một cầu chủ động khi chuyển sang xe hai cầu chủ động dựa trên cơ sở đồng hóa kết cấu của ô tô mà các đề tài trước chưa làm được

- Nội dung đề tài đề cập đến vấn đề này ở Annex 10 trong tiêu chuẩn ECE

chỉ dùng cho xe hai cầu chủ động với tên đề tài là

“ Xác định khả năng ứng dụng tiêu chuẩn ECE-R13 đối với ô tô 2 cầu

chủ động có bố trí điều hòa lực phanh”

1.2 Giới thiệu về tiêu chuẩn ECE

- Tiêu chuẩn ECE là tiêu chuẩn chung của Châu Âu cho xe ô tô trong đó tiêu chuẩn ECE R13 là tiêu chuẩn cho hệ thống phanh

+ Tiêu chuẩn ECE bao gồm 15 Annex (15 Chương) với 149 trang

+ Tiêu chuẩn phanh ECE R13 là tiêu chuẩn đánh giá không dùng cho xe có lắp hệ thống phanh ABS

+ Tiêu chuẩn này chỉ dùng cho thiết kế xe không dùng cho kiểm định lưu hành

- Ở Việt Nam định hướng theo tiêu chuẩn Châu Âu tức là hệ tiêu chuẩn ECE

bao gồm gần 149 tiêu chuẩn ,các tiêu chuẩn này giúp cho việc xuất khẩu xe từ nước này sang nước khác một cách dễ dàng hơn, chẳng hạn như một quốc gia chế tạo lắp ráp xe muốn bán sang thị trường quốc gia khác thì phải áp dụng tiêu chuẩn này

- Việc này cũng giống như ở Việt Nam nếu chỉ xét một kiểu xe thì số lượng

sản xuất nhỏ không đủ khả năng đầu tư chi phí vậy muốn mở rộng sản xuất thì phải

mở rộng ra thị trường quốc tế cho nên việc chấp nhận tiêu chuẩn ECE giúp cho công nghiệp ô tô Việt Nam có thể phát triển

- Trong khối các tiêu chuẩn ECE này mỗi một tiêu chuẩn cụ thể đều bao hàm

các phần sau :

+ Giải thích thuật ngữ

+ Giới thiệu tiêu chuẩn

+ Phương pháp xác định đánh giá để giúp cho nhà sản xuất thực thi được tiêu chuẩn này

Sau đây luận văn chỉ đề cập đến tiêu chuẩn ECE R13 về vấn đề phân chia lực phanh cho xe hai cầu

1.2.1 Giới thiệu tiêu chuẩn ECE R13

- Tiêu chuẩn ECE R13 là tiêu chuẩn trình bày về các quy định trong việc

thiết kế kiểm định đối với xe không có ABS điều này có nghĩa là nó bao hàm cả xe

có bộ điều hòa lực phanh và không có bộ điều hòa Riêng đối với xe có bộ điều hòa lực phanh thì có tiêu chuẩn riêng phù hợp với nội dung đề tài là tiêu chuẩn ECE R13 ở chương 10 bao gồm:

+ Giới thiệu các thuật ngữ

+ Giới thiệu tiêu chuẩn với sự phân chia lực phanh nhằm xác định khả năng phanh ô tô gần với lực phanh lý tưởng

- Tiêu chuẩn ECE R13 bao gồm 17 trang cho cả xe con, xe tải, xe chở khách

với các tải trọng khác nhau cụ thể là

+ Xe M1 là xe con

+ Xe M2 là xe chở khách nhỏ

- Tìm hiểu tiêu chuẩn ECE R13

- Tìm hiểu cơ sở lý luận phân chia lực phanh theo ECE R13

- Tìm hiểu quy định về sự phân chia lực phanh trên xe không có ABS

- Tổng quan về bộ điều hòa thông dụng dùng trên ô tô

- Tính toán kiểm nghiệm sự phân chia lực phanh cho ô tô một cầu chủ động cải tiến thành xe 2 cầu chủ động theo tiêu chuẩn ECE R13

- Xây dựng quy trình có thể thực hiện được ở Việt Nam

- Kiến nghị việc thực thi các tiêu chuẩn này ở nước ta

1.3 Tiêu chuẩn ECE R13 chung cho xe hai cầu

+ Tiêu chuẩn chung :

- Đây là tiêu chung cho xe hai cầu khi phanh phải đạt hiệu quả phanh tối thiểu đối với xe không có ABS

- Với xe hai cầu trong khoảng  = 0,2 - 0,8

- Thực hiện phạnh trong điều khiện   0,1 + 0,85( - 0,2)

+ Tiêu chuẩn với ô tô M1 (có tổng số chỗ ngồi 9)

Hình 1.1 Tiêu chuẩn chung cho ô tô M1

- Yêu cầu của tiêu chuẩn này là 1( ) > 2( ) trong khoảng gia tốc phanh đơn vị 0,15    0,8

- Trong thực tế tùy thuộc vào các quốc gia khác nhau bộ điều hòa lực phanh

có thể thay đổi tùy thuộc vào trạng thái mặt đường phổ biến ở các quốc gia, song mọi tình huống nếu đã chấp nhận tiêu chuẩn phanh ECE R13 thì các đường cong khi phanh thực tế phải đảm bảo nằm dưới các đường giới hạn ở mọi chế độ tải trọng

và ở mọi dạng kết cấu của bộ điều hòa liên quan đến sự phân chia tức thời áp suất điều khiển phanh

- Trong trường hợp các xe không thực hiện được điều kiện trên thì phải thực hiện yêu cầu về hiệu quả phanh ( 1> 2) trong khoảng : 0,3    0,45 theo đường cong biểu diễn quan hệ sử dụng khả năng bám cho phép (1<2), với điều khiện là 2( ) không vượt quá giá trị 0,05 so với đường thẳng sử dụng khả năng bám lý thuyết  =  tức là đảm bảo 1<  + 0,05

+ Tiêu chuẩn với ô tô N1:

Đường cong 1( )> 2( ) trong khoảng 0,15   o,5

Đường cong hệ số sử dụng khả năng bám cho phép nếu : đường cong hệ số

sử dụng khả năng bám của hai cầu nằm trong khoảng giữa hai đường thẳng  =



 0,8 và trong đó đường cong hệ số sử dụng khả năng bám của cầu sau thực hiện điều kiện kèm theo với gia tốc đơn vị  trong 0,3 – 0,5,    -0,8 với gia tốc đơn

vị  trong 0,5 – 0,61:  0,5 + 0,21

Hình 1.2 : Tiêu chuẩn chung cho ô tô N1

* Kết luận : Vậy đối với xe 2 cầu có bộ điều hòa lực phanh áp dụng tiêu chuẩn ECE R13 thì phải đáp ứng đúng các điều kiện về hệ số bám gia tốc phanh đơn vị và đường phân chia lực phanh thực tế phải đáp ứng theo tiêu chuẩn của từng loại ô tô khác nhau Do có những điều kiện trên nên ta thấy rằng trên các xe có dùng

bộ điều hòa lực phanh áp dụng tiêu chuẩn ECER13 thì hiệu quả phanh đạt được là cao hơn hẳn so với các xe không lắp hoặc lắp nhưng không áp dụng tiêu chuẩn, đặc biệt là trên các xe lắp thì hoàn toàn không xảy ra hiện tượng trượt lết ở bánh sau hoặc hiện tượng bó cứng phanh ở bánh trước dẫn đến mất lái và không an toàn

1.3.1 Phân chia lực phanh lý tưởng theo tiêu chuẩn ECE

Ta có tỷ lệ phân chia lực phanh theo tiêu chuẩn cũ là : E =

1 2

p

p F

(

1

y x G

i

1

) 1 (

2

y x G

Từ biểu thức trên ta thấy rằng hệ số tận dụng trọng lượng bám phụ thuộc vào lực phanh trên từng cầu xe Hệ số tận dụng lực bám lớn nhất khi : Fpi=Zi và khi đó

i

 =1

* Khi phân chia lực phanh lý tưởng thì : 1=2

Khi đó thì ta có lực phanh trên các cấu tận dụng hết lực bán trên các cầu đó: i= x -

* Từ biểu thức trên ta xây dựng được đồ thị điều hòa lực phanh lý tưởng , đó

là đường cong giao điểm giữa đường cong lý tưởng với đường thẳng khi không có

bộ điều hòa lực phanh đó là điểm lý tưởng i = ii Tại điểm giao đó thì gia tốc đơn vị được gọi là gia tốc nguy hiểm kr

Lý thuyÕt Thùc tÕ

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1

0,2 0,3 0,4

0,5 0,6

0,5 0,6

Hình 1.3 : Đồ thị quan hệ sự phân chia lực phanh lý tưởng

Gia tốc nguy hiểm kr được tính bằng công thức:

Như vậy khi xe có bộ điều hòa lực phanh theo tiêu chuẩn ECE sẽ làm cho đường đặc tính gần sát với đường cong lý tưởng

Ngoài đồ thị phân chia lực phanh F 2/G và F 1/G ta còn xây dựng đồ thị giữa 1 và 2 với gia tốc đơn vị phanh

Ta có 1 =

y x

i

1

) 1 (

i

1

) 1 (

1

2

0 

Hình 1.4 : Đồ thị quan hệ giữa 1 và 2 với 

Từ đồ thị ta biết theo tiêu chuẩn ECE R13 thì khi phanh lý tưởng thì hệ số tận dụng trọng lượng bám của xe với gia tốc đơn vị  là một đường thẳng

Ngoài ra ta cũng xây dựng đồ thị quan hệ giữa Fp1/F 2 với gia tốc đơn vị phanh



1

0

1 2

p

p

F F

Hình 1.5 : Đồ thị quan hệ giữa Fp 1 /Fp 2 và ξ

Đồ thị đường Fp1/Fp2 lý tưởng là một đường cong, nhưng trong thực tế (khi không có bộ điều hoà) là một đường thẳng song song với trục hoành Do đó sự phân

chia lý tưởng chỉ thoả mãn tại điểm giao nhau của 2 đường (xem hình 1.6) Còn tại các giá trị khác đều không thoả mãn

1.3.2 Phân chia lực phanh không lý tưởng theo tiêu chuẩn ECE

Ta biết trên thực tế khi phanh thì sự phân chia lực phanh cho các cầu xe sẽ không lý tưởng

Như ta biết phân chia lực phanh lý tưởng khi 1 = 2

(

1

y x G

) 1 (

2

y x G

Như vậy là đồ thị quan hệ giữa hệ số tận dụng lực bám với gia tốc phanh đơn

vị không còn là đường thẳng nữa mà thành đường cong

Với i khác nhau ta cũng có các đường cong khác nhau để lựa chọn được đường cong nào thích hợp nhất thì ta áp dụng tiêu chuẩn ECE R13 ta sẽ chọn đường cong nào gần với đường phanh lý tưởng nhất khi thay đổi tải trọng mà vẫn giữ nguyên i

Ta so sánh đường phân chia lực phanh thực tế với đường phân chia lực phanh ly tưởng thì ta thấy :

+ Trước giao điểm

- Cầu phía trước của xe thì đường đặc tính thấp hơn đường lý tưởng do đó không tận dụng hết được trọng lượng bám của xe

- Còn cầu sau thì cao hơn đường lý tưởng khi đó xảy ra hiện tượng bó cứng cầu sau tác hại của hiện tượng này là người lái sẽ xe khó điều kiển

+ Sau giao điểm ta thấy hoàn toàn ngược lại

* Kết luận : Khi phanh thực tế thì phân chia lực phanh sẽ khó đạt được sự phân chia lực phanh lý tưởng do đó tiêu chuẩn ECE R13 quy định chọn đường cong nào có biên độ gần nhất với đường phân chia lực phanh lý tưởng

- Thí dụ ta có bộ điều hòa lực phanh theo các công thức tính toán ta có thể thiết lập được các đường cong khi thực hiện phanh

Hình 1.7 Minh họa sự kiểm soát hiệu quả phanh của ECE R13

- Ta có 1(A), 2(A) là hệ số tận dụng trọng lượng bám trên cầu trước, cầu sau của bộ điều hòa khi không tải

1

 (B), 2(B) là hệ số tận dụng trọng lượng bám trên cầu trước, cầu sau của

bộ điều hòa khi đầy tải

- Từ hình vẽ ta thấy trong trường hợp dùng bộ điều hòa lực phanh khi không tải, các đường cong không cắt vào đường giới hạn theo tiêu chuẩn và được chấp nhận Còn trong trường hợp dùng bộ điều hòa lực phanh khi đầy tải thì các đường cong cắt vào đường giới hạn do đó hiệu quả phanh kém không thỏa mãn tiêu chuẩn

* Nhận xét : Với bộ điều hòa được dùng trên ô tô ở tất cả mọi chế độ tải trọng khác nhau thì phải thỏa mãm, khi tính toán ta thấy rằng ở hai chế độ không tải

và đầy tải đã bao hàm hết tất cả các chế độ Như vậy tính toán sau này ta chỉ cần xét đến hai trường hợp là không tải và đầy tải của xe

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH DÙNG BỘ ĐIỀU

HÒA

2.1 Sự cần thiết của điều hòa lực phanh

Khi ôtô phanh gấp hay phanh trên các loại đường có hệ số bám  thấp như đường trơn, đường đóng băng, tuyết thường dễ xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứng bánh xe và sự hãm cứng của các bánh xe cầu trước và cầu sau thường xảy ra không đồng thời, nên:

- Nếu các bánh xe của cầu trước bị hãm cứng trước thì ôtô sẽ mất tính dẫn hướng Bởi vì, khi đó hướng chuyển động của ôtô sẽ được quyết định không phải do góc quay của bánh xe dẫn hướng mà là do hướng của vectơ vận tốc trượt

- Nếu là các bánh xe cầu sau bị hãm cứng trước và ôtô chịu lực ngang Ytác dụng thì chúng sẽ bị trượt ngang và ôtô sẽ quay vòng theo hướng tác dụng của lực ngang chung quanh cầu trước

Khi các bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn thì công ma sát giữa trống phanh với má phanh cũng như sự cản lăn của tất cả lốp xe với mặt đường không còn nữa Như vậy, hệ số bám  giữa bánh xe với mặt đường sẽ giảm nhiều và đồng thời có sự trượt lết Chính sự trượt lết này, sẽ làm giảm dần hiệu quả phanh; tăng nhanh độ mòn lốp; tăng độ trượt dọc; ảnh hưởng xấu đến tính ổn định ngang và tính dẫn hướng của ôtô

Nhưng khi phanh với lực phanh lớn, trọng tâm của ôtô có xu hướng dịch chuyển

về phía trước do quán tính, nên sẽ tăng tải trọng cho cầu trước và giảm tải trọng cho cầu sau và nếu như ta giả thiết rằng các bánh xe trước và bánh xe sau cùng chịu lực phanh như nhau, thì do các bánh xe phía sau chịu tải nhỏ sẽ có xu hướng bị bó cứng sớm và làm cho bánh xe sau bị trượt lết (Hình 2.1) trình bày sự dịch chuyển trọng tâm của ôtô trong quá trình phanh

Vì những lý do nêu trên, một số hãng xe đã trang bị van điều hòa lực phanh để điều chỉnh momen phanh tại các bánh xe trước và sau một cách tự động khi điều kiện phanh thay đổi nhằm tránh hiện tượng sớm bó cứng các bánh xe sau đồng thời tận dụng hết trọng lượng bám của ôtô

2.2 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh có bộ điều hòa lực phanh

2.2.1 Quan hệ giữa lực phanh với áp suất dầu phanh h

- Khi người lái xe tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra

mômen phanh nhằm hãm bánh xe lại Lúc đó ở bánh xe sẽ xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngược chiều với chiều chuyển động, phản lực tiếp tuyến này được gọi là lực phanh và được tính theo công thức :

Ta có Mp là mômen phanh tác dụng lên bánh xe

rb là bán kính làm việc của bánh xe

Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường nghĩa là : Fpm ax= P = Zb.

Fpm axlà lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của cầu bánh xe với mặt đường

(động cơ)

(lực quán tính khi phanh )

Hình 2.1 Sự dịch chuyển trọng tâm của ôtô trong quá trình

phanh

Zb là phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe

 là hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường

Hình 2.2: Các lực khi phanh bánh xe

Khi phanh thì bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần Mômen phanh sinh ra

ở cơ cấu phanh tăng lên đến một lúc nào đó sẽ dẫn tới sự trượt lết bánh xe Khi bánh

xe bị trượt lết hoàn toàn thì hệ số bám  có giá trị thấp nhất cho lên khi bánh xe bị trượt lết hoàn toàn thì lực phanh sinh ra giữa bánh xe với mặt đường là nhỏ nhất dẫn tới hiệu quả thấp nhất Không những thế nếu các bánh xe trước bị trượt lết sẽ làm mất tính dẫn hướng khi phanh còn nếu các bánh xe sau bị trượt sẽ làm mất tính ổn định khi phanh Vì vậy để tránh hiện tượng này thì trên xe ô tô có đặt bộ điều hòa lực phanh

Trên xe ô tô hai cầu mà ta đang xét thì chủ yếu dùng hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực và chủ yếu là cơ cấu phanh đĩa hoặc cơ cấu phanh guốc

* Ta xét mối quan hệ giữa lực phanh và áp suất dẫn động với cơ cấu phanh guốc trước Giả thiết lực phanh phân bố tương đương với lực phanh đặt tại điểm giữa của cụm má phanh, quy luật biến dạng tuân theo định luật Húc, guốc phanh là tuyệt đối cứng

+ Trường hợp khi tang trống quay cùng chiều với lực tác dụng Fp Các lực tác dụng như trên hình vẽ sau

Hình 2.3: Các lực tác dụng lên cơ cấu khi phanh tang trống quay cùng chiều

+ Ta có lực điều khiển xy lanh bánh xe là F p, lực a sát là FN, bán kính là rt Phương trình cân bằng:

h

.



 FP rt Như vậy ta thấy rằng mômen phanh sinh ra tỷ lệ thuận với lực điều khiển xy lanh bánh xe FP qua đó cũng tỷ lệ thuận với áp suất dẫn động phanh

+ Trường hợp khi tang trống quay ngược chiều với lực tác dụng Fp Các lực tác dụng như trên hình vẽ sau

Hình 2.4: Các lực tác dụng lên cơ cấu khi phanh tang trống quay ngược chiều

Khi đó ta có :

FN =

t

r a

h



 FP.rt

Ta cũng thấy rằng mômen phanh tỷ lệ với áp suất dẫn động phanh

* Đối với cơ cấu phanh đĩa

Hình 2.5: Các lực tác dụng lên cơ cấu phanh đĩa khi phanh

Ta có lực điều khiển xy lanh bánh xe là FP, Lực ma sát là FP và đặt tại bán kính rd Mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh sẽ là:

Mc c p = 2FPrd = 2(.d2

/4).p.rd

* KẾT LUẬN : Như vậy ta thấy rằng trên các xe dùng cơ cấu phanh guốc và

cơ cấu phanh đĩa thì ta đều có mômen phanh tỷ lệ thuận với áp lưc dẫn động phanh

Do đó tiêu chuẩn phanh ECE R13 quản lý về áp suất dầu dẫn động đến các cơ cấu phanh cũng là quản lý mômen phanh trên các bánh xe

2.2.2 Cơ sở lý thuyết của bộ điều hòa lực phanh

Để đảm bảo quá trình phanh đạt hiệu quả cao nhất thì các lực phanh sinh ra ở các bánh xe trước F 1và lực phanh sinh ra ở các bánh sau F 2 phải thỏa mãn điều kiện sau :

2 1

p

p F

F

=

g

g h a

h b

2 2

b p

b p r F

r F

= 1

2

F F

Từ hai biểu thức trên ta suy ra :

h a

tô nhất định thì tọa độ trọng tâm của xe có thể thay đổi được tùy theo khối lượng hàng hóa trên xe Từ các điều kiện trên ta tìm ra quan hệ giữa mômen phanh với điều kiện bám

M 1 = .Z1rb =

L

Gr b (b+.hg)

M 2 = .Z2rb =

L

Gr b (a -.hg)

Đối với ô tô có tải trọng nhất định thì a, b, hgcó giá trị không đổi bằng cách thay đổi giá trị của  ta vẽ được đồ thị sau

Hình 2.6 Đồ thị quan hệ giữa mômen phanh và hệ số bám

Từ biểu thức mômen phanh bánh xe trước và mômen phanh bánh xe sau ta

vẽ được đồ thị quan hệ giữa lực phanh của bánh xe trước và lực phanh của bánh xe sau

Hình 2.7 Đồ thị quan hệ giữa lực phanh trước và lực phanh sau

Đồ thị này còn được gọi là đường đặc tính phanh lý tưởng của ô tô Để giúp cho ô tô có thể đạt được đường đặc tính phanh gần giống nhất với đường đặc tính phanh lý tưởng thì trên xe hiện nay có lắp bộ điều hòa lực phanh, về cấu tạo và hoạt động của bộ điều hòa lực phanh được trình bày ở chương 3

2.3 Cơ sở lý luận tiêu chuẩn ECE trên xe ô tô có bộ điều hòa

2.3.1 Phân tích các lực tác dụng lên xe

P 1

P 2

1

2

Hình 2.8 Các lực tác dụng lên xe

Ta có :

L là chiều dài cơ sở của ô tô

G là trọng lượng của xe

Z1, Z2 là tải trọng bám lên các cầu

M 1 và M 2 là mô men phanh ở cầu trước và cầu sau

hg là chiều cao trọng tâm của xe

F 1 và F 2 là lực phanh của cầu trước, cầu sau

Lực quán tính sinh ra trong khi phanh Fj=

1

.Z

Z

Z Z

2 1

p

p F

F

=

g j

g j h F Ga

h F Gb

h b

p

p F

F

= Const

Hình 2.9 : Đồ thị quan hệ lực phanh giữa các cầu

2.3.2 phân chia lực phanh khi có bộ điều hòa lực phanh

Mp2=.Z2.rb = a .h g

L

.

Hình 2.10 : Đồ thị chỉ quan hệ giữa mô men phanh M 1, Mp2 với hệ số bám .

E =

1 2

p

p F

F

Khi có bộ điều hòa lực phanh thì bộ sẽ hạn chế hay giảm lực phanh cho cầu trước (tạo điểm gãy của đường chia áp lực trên cầu sau) Từ đồ thị trên ta có thể vẽ được đồ thị mô men phanh ở bánh sau M 2 với mô men phanh ở bánh trước M 1

Hình 2.11 : Đồ thị quan hệ giữa M 2và M 1

1 - Đầy tải ; 2 - Không tải

Đồ thị này là được coi là đường đặc tính phanh lý tưởng của ô tô Đối với ô

tô dùng dẫn động phanh bằng thủy lực và dẫn động phanh bằng khí nén thì ta có quan hệ mô men phanh sinh ra ở bánh xe và áp suất dẫn động phanh được biểu thị như sau

Trong đó : p1 và p2 là áp suất dẫn động phanh ra cầu trước và cầu sau

k1 và k2là hệ số tỷ lệ tương ứng với phanh trước và phanh sau

Từ đó ta có thể xác định được quan hệ áp suất dẫn động phanh trước và phanh sau

2 1

.k

p

p M k M

Hình 2.12 : Đồ thị chỉ quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh sau và dẫn động phanh trước để đảm bảo sự phanh lý tưởng

1 - Đầy tải ; 2 - Không tải

Như vậy để đảm bảo sự phanh tối ưu thì quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh ra phía sau và dẫn động phanh ra phía trước phải tuân theo đồ thị (hình 2.12)

Đồ thị này được gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh Để đảm bảo mối quan hệ áp suất dẫn động phanh phía trước và áp suất dẫn động phanh phía

sau thì bộ điều hòa lực phanh phải có kết cấu phức tạp, các kết cấu của bộ điều hòa trong thực tế chỉ đảm bảo đường đặc tính gần đúng với đường lý tưởng

Trên sau sẽ trình bày được đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh loại piston bậc

Trường hợp xe đầy tải, ở giai đoạn đầu áp suất p1 ở dẫn động phanh trước và

áp suất p2ở phanh sau đều bằng nhau, đường đặc tính đi theo đường thẳng OA nghiêng với trục hoành một góc 450lúc đó bộ điều hòa chưa làm việc

Khi áp suất trong xy lanh chính đạt giá trị pdch( áp suất điều chỉnh ) lúc này

bộ điều hòa lực phanh bắt đầu làm việc Từ đó áp suất p2nhỏ hơn áp suất p1 và đường đặc tính điều chỉnh đi theo đường thẳng AB gần sát với đường đặc tính lý tưởng

Với trường hợp xe không tải thì giai đoạn đầu đường đặc tính đi theo đường thẳng OC lúc đó bộ điều hòa lực phanh chưa làm việc Khi áp suất trong xy lanh chính tăng lên đến áp suất p,

dch ứng với điểm C thì bộ điều hòa bắt đầu làm việc ,tiếp đó đường đặc tính theo đường CD là đường đặc tình của điều hòa khi xe không tải