Nghiên ứu thiết kế hế tạo vành răng ảm biến tố độ ủa hệ thống abs trong hệ thống phanh khí nén

ổTrong hệ thống dẫn động có điều khiển bằng thủy lực trên ô tô con và ô tô tải nhỏ, lực điều khiển của người lái tác dụng vào bàn đạp nhanh, tỉ lệ thuận với lực điều khiển tại các cơ cấu

bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn

Hà Nội Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là độc lập, hoàn toàn trung thực và chưa từng công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào

Hà Nội, ngày 25 tháng năm 201 3 3

Tác giả

Trị nh Xuân C ng ả

DANH MỤC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU

2 Hình 2 - 2 Sơ đồ cấu tạo dẫn động phanh khí nén 17

3 Hình 2 - 3 Sơ đồ hệ thống phanh trên xe tham khảo 20

4 Hình 2 - 4 Van phân phối dẫn động hai dòng 22

5 Hình 2 - 5 Bầu phanh trước (bầu phanh đơn) 25

6 Hình 2 - 6 Kết cấu loại bầu phanh tích năng (bầu phanh kép) 26

9 Hình 2 - 9 Van chia dòng và bảo vệ 2 dòng khí nén (van an

toàn kép)

28

10 Hình 2 – 10 Sơ đồ phân loại dẫn động điều khiển 32

11 Hình 2 - 11 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi

phanh

33

12 Hình 2 - 12 Trạng thái lăn của bánh xe khi có trượt lết 35

13 Hình 2 - 13 Đặc tính trượt thể hiện sự thay đổi hệ số bám 37

14

Hình 2 - 14 Mối quan hệ giữa hệ số bám dọc và độ trượt

tương đối với các loại lốp

Hình - 2 16 Sự thay đổi của mô men phanh Mb ,áp suất

dẫn động phanh p và gia tốcω của bánh xe khi phanh có

ABS

40

17 Hình 2 - 17 Sơ đồ hệ thống phanh khí nén ABS loại 4S/3K 41

18 Hình 2 - 18 Sơ đồ hệ thống phanh khí nén ABS loại 4S/4K 43

19 Hình 2 - 19 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe thí 44

21 Hình 2 - 21 Trạng thái tăng áp của van điều chỉnh áp suất 46

22 Hình 2 - 22 Trạng thái giữ áp của van điều chỉnh áp suất khí

nén

47

23 Hình 2 - 23 Trạng thái giảm áp của van điều chỉnh áp suất 48

24 Hình 2 - 24 Cơ cấu chấp hành của hệ thống ABS 49

25 Hình 2 - 25 Sơ đồ tín hiệu từ cảm biếm đo vận tốc góc bánh

xe

50

26 Hình 3 - 1 Sơ đồ cấu tạo của cảm biến từ trở biến thiên 53

27 Hình 3 - 2 Sơ đồ nguyên lý của tốc độ kế quang 54

29 Hình 3 - 4 Nguyên lý làm việc cảm biến tiệm cận 57

30 Hình 3 – 5 Cảm biến tiệm cận loại thường mở NO 58

31 Hình 3 – 6 Cảm biến tiệm cận loại thường đóng NC 59

32 Hình 3 7.- Đặc tính đầu ra loại NPN – NO 59

33 Hình 3 – 8 Đặc tính đầu ra loại PNP - NO 59

34 Hình 3 - 9 Cảm biến tiệm cận phát hiện vật quay 60

35 Hình 103 - Khoảng cách phát hiện phụ thuộc vật liệu vật CB 61

36 Hình 3- 11Khoảng cách phát hiện phụ thuộc kích thước vật 61

37 Hình 123 - Khoảng cách phát hiện phụ thuộc bề dày vật 62

38 Hình 133 - Các yếu tố cần chú ý khi chọn cảm biến ứng dụng 63

39 Hình 143 - Cảm biến tiệm cận E2A-S08 KS02 WP C1- - - 63

40 Hình 3 - Thông số kỹ thuật của vành răng với cảm biến 15

tiệm cận E2A - S08 KS02 - –WP C1 - 66

41 Hình 3 - : Ảnh hưởng của vật liệu và kích thước của vật 16

cảm biến với E2A- S08 KS02 WP C1- - -

68

42 Hình 3 - 17 Vùng hoạt động của cảm biến E2A S08 KS02- -

-WP- C1

69

43 Hình 3 – 18 Vành răng lắp vành ngoài ổ lăn, bên trong trống

47 Hình 223 - Thiết kế vành răng có nắp bảo vệ 74

48 Hình 233 - Chi tiết vành răng cảm biến 75

51 Hình 3 - 26 Cửa sổ thiết kế chính của phần mềm Solidworks 77

52 Hình3 27 nh răng cảm biến tố ộ - Và c đ của hệ thống ABS 78

53 Hình3 28 Chọn vật liệu cho v nh răng cả - à m bi n ế 80

54 Hình3 29 Điều kiện r ng buộ - à c khi tính ki n nghi m ể ệ 81

55 Hình3 30 Đặt ngoại lực t c dụng lên v nh răng cảm biế - á à n 82

56 Hình3 31 Chia lưới mô hình tính toán v nh răng cảm biế - à n 82

57 Hình3 32 ết quả nh to n v nh răng cảm biế - K tí á à n 83

60 Hình 3 - 35 Nguyên công 1: Phay mặ ầt đ u 86

61 Hình3 36 Nguyên công 2: Mà - i tinh mặ t 87

62 Hình3 37 Nguyên công 3: - Phay đường kính trong và phay

b c ậ

87

63 Hình3 38 Nguyên công 4: Ki - ểm tra độ đảo bề ặ m t 88

65 Hình3 40 Nguyên công 6: Phay đường kí - nh ngoài 89

67 Hình3 42 Nguyên công : Khoan l - 8 ỗ ắ b t vít 90

68

Hình 3 – 43 Lắp đặt cảm biến và vành răng cảm biến cầu

sau

91

69 Hình 3 - .44 Không gian bố trí vành răng cầu sau 91

70 Hình3 45 Vành răng cảm biến cầu trước - 92

71 Hình3 46 ố ộ - T c đ bắ ầt đ u l m việc của cảm biếà n 93

72 Hình3 47 - Tín hiệu cảm biến ứng với tốc độ 80 km/h 94

73 Hình3 48 - Tín hiệu cảm biến ứng làm việc ở tốc độ

khoảng 40 km/h

95

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

2 BĐK B ộ điều khiển

MỤC LỤC

Lời cam đoan ……… 1

Danh mục các hình vẽ và đồ thị ……… 2

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ……… 6

MỤC LỤC ……….………… 7

Lời nói đầu ……… 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 12 1.1 Tổng quan tình h nh nghiên c u vì ứ à sản phẩm trong v ngo i nướà à c …… 12

1.2 Mục tiêu củ ềa đ tài ……… 13

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……… 13

1.4 Phương pháp tiếp cận……… 13

1.5 Nội dung nghiên cứu……….……… 13

CHƯƠNG 2 T Ổ NG QUAN VỀ Ệ THỐNG PHANH KH H Í NÉ N V À ABS KHÍ NÉN. 14 2.1 Tổng quan về ệ thống phanh khí nén……… h 14 2.1.1 C ấu tạo chung của hệ thống phanh khí nén……… 14

2.1 1.1 Cơ cấu phanh tang trống điều khiển bằng cam……… 14

2.1.1.2 Hệ ố th ng dẫ ộn đ ng điều khiển phanh……… 15

2.1.2 Giới thi u xe tham kh o……… ệ ả 18 2.1.2.1 Thông số ỹ k thu t……… ậ 18 2.1.2.2 Hệ ố th ng phanh khí nén trên xe……… 19

2.2 Tổng quan về ABS khí nén……….……… 29

2.2 T.1 ổng quan về ABS……… … 29

L á 2.2.1.1 ịch sử ph t triển……… 29

2.2.2.2 Phân loạ ệ ố i h th ng ABS……… 31

2.2.2 Cơ sở lý thuyết về ệ thố h ng ABS……… 33

2.2.2.1 Lực và mô men tác dụng lên b nh xe khi phanh………á 33 2.2.2.2 Hiện tư ng trượ ợ ết l t bánh xe khi phanh……… 34 2.2.2.3 Đặc t nh trượt lết khi phanh……… .……í 36

2.2.2.4 Nguyên tắc điều khiển của ABS 39 2.2.3 H ệthống phanh ABS dẫn động khí nén… ……… … 41 2.2.3.1 Các phương án dẫ ộn đ ng hệ thống phanh ABS khí nén…… 41 2.2.3.2 Sơ đồ ệ h thống phanh ABS thí nghiệm trên xe LIFAN N2… 43 2.2.3.3 Sơ đồ ấ c u tạo và hoạ ột đ ng của c c phần tử ệ thống ABS khá h í nén………

3.1.3 Lựa ch n cảm biếọ n đo đạc trên xe thí nghi m……… ………ệ 55

3.2 Tính toán thiết kế nh răng cảm biến tố ộ và c đ ……… 65

3 2.1 Cơ sở thiết kế nh răng cảm biế và n……… 65

3 2.2 Tính ựa chọn c c thông số ỹl á k thu t c a vành răngậ ủ 66 3.3 Lựa chọn phương á á ln g ắp v nh răng……….à 69

3.3.1 Phương án 1: V nh răng lắp v o và à ành ngo i ổ lăn……… ………à 69 3.3.2 Phương n 2: V nh răng tựa v o mặt b ch của trống phanh, cắt răng á à à íngoài, hướng trục, cảm biến đặt hướng kính………

70

3.3.3 Phương án 3: V nh răng nằm trên mặt b ch của trống phanh, răng à í

làm d i ra ngo i, hướng k nh, cảm biế ặà à í n đ t dưới………

3.5 ập qui tr nh chế ạo v nh răngL ì t à ……… 84

3.5.1 Phân t ch t nh công nghệ trong kết cấu chi tiếí í t……… 84 3.5.2 Thứ ự c nguyên công……… t cá 85 3.6 Kết quả thí nghiệm bộ ả c m biến đo t c đố ộ gó ác b nh xe……… 91

TÀ I LIỆU THAM KHẢ O 97

LỜI MỞ ĐẦU

Nền công nghiệp ô tô trong nước đang nỗ lực tìm chỗ đứng của mình, khi phải cạnh tranh với nhiều nhà sản xuất nước ngoài Chính sách của nhà nước là chú trọng phát triển vào phân khúc xe tải tải trọng nhỏ để gia tăng sức tiêu thụ trong nước

Hệ thống phanh giữ vai trò quan trọng trong việc bảo đảm an toàn chuyển động của ô tô Để đạt các chỉ tiêu hiệu quả, ổn định hướng chuyển động của xe khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc, hệ thống phanh trên ô tô ngày càng được hoàn thiện về bố trí, kết cấu, lắp đặt và vận hành Sự phát triển của khoa học, công nghệ

kỹ thuật điện, điện tử và điều khiển tự động ngày càng ứng dụng phổ biến trong công nghiệp ô tô nói chung, hệ thống phanh nói riêng

Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh ABS _ Anti-lock Brake System_

ra đời với mục đích nâng cao hiệu quả phanh cho ô tô trong mọi trường hợp chuyển động, như chống bó cứng bánh xe khi phanh, đảm bảo tính ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh Các hệ thống ABS trên xe đang ngày được phát triển và kết hợp cùng với các hệ thống hỗ trợ khác như EBD, BAS, TRC, ASR, ESP

Hệ thống ABS là hệ thống không thể thiếu trên ô tô ở nhiều quốc gia Tuy nhiên tại Việt Nam, đây vẫn là thiết bị chưa bắt buộc phải trang bị trên các dòng xe tải có trọng tải nhỏ Hầu hết các cơ sở sản xuất lắp ráp ô tô trong nước chưa nghiên cứu để làm chủ công nghệ ABS và phát triển thương mại sản phẩm xe tải lắp ráp hệ thống ABS Các liên doanh ô tô cũng không nghiên cứu sản phẩm này tại Việt Nam

mà chỉ lắp ráp từ phụ kiện nhập ngoại

Nhằm nâng cao tính năng an toàn, chất lượng và khả năng cạnh tranh của ô tô tải sản xuất lắp ráp trong nước, đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống ABS cho hệ thống phanh khí nén trên ô tô tải sản xuất, lắp ráp trong nước” đã được thực hiện tại trường Đại học Bách Khoa

Hà Nội Đề tài “Thiết kế v ành răng cả m bi n tố ộ ủ ệ ế c đ c a h thống phanh ABS trong

h ệ thống phanh kh í né n” là một nội dung củ ềa đ tà à ã i n y đ được t c giả tiến h nh á àchọn làm đề tài tốt nghiệp Để thiết bị được đưa vào sử dụng rộng rãi trong thực tế,

tác giả rất mong nhận được nhiều ý kiến đánh giá từ các chuyên gia chuyên nghành

và các đồng nghiệp Qua đây tác giả cũng bày tỏ lòng cảm ơn chân th nh tới chủànhiệm đề tài c p nhà nước PGS.TS Hồ ữấ H u H i cùả ng c c th nh viên tham gia đ á à ề

tà ã ti đ ạo điều kiện thuận lợi, hỗi trợ c giả trong qu tr nh nghiên cứu thực hiệ ề tá á ì n đ

tà ái, t c giả xin b y tỏ ng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Hoàng Thăng Bình à lòcùng toàn thể các thầy trong Bộ môn

Ô tô Viện Cơ khí động lực đã hướng dẫn và giúp đỡ tác giả hoàn thành đề tài này

Xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔ NG QUAN 1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN PHẨM TRONG VÀ

Ngành công nghiệp ô tô nói chung không chỉ đáp ứng nhu cầu về giao thông vận tải mà còn góp phần phát triển sản xuất và kinh doanh thương mại đây , là một ngành kinh tế mang lại lợi nhuận rất cao nhờ sản xuất ra những sản phẩm có giá trị thương mại lớn Sớm nhận thức được tầm quan trọng của ngành công nghiệp này

mà các quốc gia như Nhật Bản, Mỹ, Anh, Pháp, Hàn Quốc … đã rất chú trọng cho việc phát triển ngành công nghiệp ô tô của riêng mình trong quá trình công nghiệp hóa không chỉ phục vụ nhu cầu sử dụng trong nước mà còn xuất khẩu ra các nước khác

Ở Việt Nam, chúng ta cũng đã cố gắng xây dựng ngành công nghiệp ô tô của riêng mình với mục tiêu sản xuất để thay thế số lượng sản phẩm nhập khẩu và từng

bước tiến tới xuất khẩu các sản phẩm trong ngành công nghiệp Chính phủ Việt Nam luôn khẳng định vai trò chủ chốt của ngành công nghiệp ô tô trong sự phát triển kinh tế và hội nhập quốc tế, luôn tạo điều kiện thuận lợi và đưa ra các chính sách ưu đãi để khuyến khích các tập đoàn, doanh nghiệp trong nước và nước ngoài đầu tư vào sản xuất ô tô và thiết bị phụ tùng ngành công nghiệp Mặc dù vậy sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam vẫn còn ở mức khiêm tốn cả về số lượng, chất lượng và sự hiện đại Các doanh nghiệp mới chỉ dừng ở mức độ lắp giáp các sản phẩm thông qua các chi tiết, cụm chi tiết được nhập khẩu hoặc đã sản xuất

ra các chi tiết nhưng các chi tiết mới dừng lại ở những chi tiết đơn giản, mặt khác giá thành sản phẩm lại rất cao, chất lượng chưa đảm bảo, thời gian đ tạo ra sản ểphẩm dài, chưa đáp ứng kịp thời nhu cầu đặt hàng

H ệ thống phanh giữ vai tr quan trọng trong việc bả ảò o đ m chuyể ộn đ ng

của ô tô Để đạt các chỉ tiêu hiệu quả, ổn định hướng chuyển động của xe khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc, hệ thống phanh trên ô tô ngày càng được hoàn thiện về bố trí, kết cấu, lắp đặt và vận hành

Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh ABS _ Anti-lock Brake System_ ra đời với mục đích nâng cao hiệu quả phanh cho ô tô trong mọi trường hợp chuyển động, như chống bó cứng bánh xe khi phanh, đảm bảo tính ổn định

hướng chuyển động của ô tô khi phanh Các hệ thống ABS trên xe đang ngày được phát triển và kết hợp cùng với các hệ thống hỗ trợ khác như EBD, BAS, TRC, ASR, ESP

Qua tìm hiểu thực tế ABS chủ ế y u được lắp trên c c d ng xe ô tô con n á ò cò

cá òc d ng xe tải nhỏ ần như chưa ử ụng ABS C c cơ ở ản xuất chưa l m chủ g s d á s s àđược công ngh Do v y việ ứệ ậ c b c thi t đặế t ra là tìm c ch nghiên c u thi t k vành á ứ ế ếrăng cảm bi n tế ốc độ ủ c a h thống ABS trong hệ thống phanh khí né ệ n

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Từ những vấn đề đặt ra như trên, mục tiêu của đề tài là nghiên cứu thiết kế,

chế ạ t o vành răng cảm biế ốc độ ủn t c a hệ ống ABS khí né th n Thí nghiệm kiểm tra

b cộ ảm biến đo t c đố ộ gó ác b nh xe ây dựng qui tr nh chế ạo nh răng cảm biến , x ì t và

và thiết kế 3D v nh răng cảm biến.à

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là vành răng cảm bi n tế ốc độ ủ c a h thống ệABS khí nén Nhưng vì ô tô có rất nhiều chủng loại bao gồm ô tô con, ô tô khách, ô

tô tải nên đề tài chỉ giới hạn trong phạm vi là dòng xe tải loạ ừi v a và nhỏ, là những đối tượng được khai thác s d ng nhiềử ụ u nh t ấ

1.4 PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÀ NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là vành răng cảm bi n tế ốc độ ủ c a h thống ệABS khí né trên xe t i lo i v a vn ả ạ ừ à ỏ do đó phương pháp lựa chọn là tiếp cận các nhnhà sản xuất v ắp ráp như công ty ô tô Mê Kông, ô tô Trường Hải cung cấp dòng à l

xe t i v a vả ừ à nhỏ

Nghiên cứu các phương pháp gá đặt cảm biến trên xe t nghiệhí m và áđ nh giá

các thông số ủ c a thí nghi m đ t ó đưa ra các phư ng án thi t k phù h ệ ể ừ đ ớ ế ế ợp

1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ : H TH Ệ Ố NG PHANH KH Í NÉ N V À ABS KH Í NÉN 2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN

2.1.1.1 Cơ cấu phanh tang trống điều khiển bằng cam

Cơ cấu phanh tang trống được dùng khá phổ biến trên ô tô Trong cơ cấu dạng tang trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ trong của tang trống quay cùng bánh xe Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa bề mặt tang trống và các má phanh

Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh thành các dạng khác nhau Trong trường hợp sử dụng cơ cấu phanh trên hệ thống phanh thuần túy khí nén, ta thường sử dụng cơ cấu phanh điều khiển bằng cam

• Cơ cấu phanh điều khiển bằng cam

6 5

10

A A

Hình 2 1 : Cấu tạo cơ cấu phanh dạng cam 1- Chốt guốc phanh; 2 - Mâm phanh; 3 Tấm chắn; 4 Êcu; 5 Tấm đệm chốt - - - guốc phanh; 6 - Khoá hãm; 7 Guốc phanh; 8- Lò xo hồi vị; 9- - Tấm ma sát; 10 - Trục con lăn; 11 - Cam ép; 12- Con lăn; 13 Đòn điều chỉnh; 14 Trục cam phanh - -

 Nguyên lý làm việc :

Cụm cơ cấu phanh lắp trên mâm phanh 2, nối cứng với bích cầu, các tấm ma sát 9 có cấu tạo hình lưỡi liềm tương ứng với đặc tính mài mòn của chúng và được lắp trên hai guốc phanh 7 Trên các guốc phanh có tán tấm ma sát (má phanh) Các guốc phanh này tựa tự do lên các bánh lệch tâm lắp trên mâm phanh 2, trục của các guốc phanh cùng với các mặt tựa lệch tâm cho phép định tâm đúng các guốc phanh

so với trống phanh khi lắp ráp các cơ cấu Cam quay được chế tạo liền trục, với biên dạng Cycloit (hoặc Acsimet) Khi phanh cam ép 11 sẽ chuyển động đẩy các guốc phanh ra làm cho nó áp sát vào bề mặt trống phanh để thực hiện quá trìng phanh, giữa cam ép 11 và guốc 7 có lắp con lăn 12 nhằm giảm ma sát và tăng hiệu quả phanh, bốn lò xo hồi vị 8 trả guốc phanh về vị trí nhả phanh

Sự tác động của cam lên các guốc phanh với các chuyển vị như nhau, má phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má phanh trên cả hai guốc phanh của

cơ cấu có kích thước gần như bằng nhau

2.1.1.2 Hệ thống dẫn động điều khiển phanh

Hệ thống dẫn động có tác dụng truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh Hệ thống dẫn động phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

 Độ nh y cần thiế ủ ệ ốạ t c a h th ng;

 Hiệu quả đi u khiển trong việc truyềề n năng lượng từ cơ c u đi u ấ ềkhi n ể đến cơ cấu phanh c a ôtô;ủ

 Độ tin c y củ ệ ốậ a h th ng kể ả c khi có hư h ng bấỏ t thường

Trong dẫn động phanh thủy lực sử dụng truyền động thủy tĩnh nối liền từ cơ cấu điều khiển tới xylanh bánh xe Hệ thống dẫn động phanh thủy lực có các ưu điểm sau :

 Thời gian chậm tác d ng ngắn ụ

 Tạo được lực ép trên cơ c u phanh đ ng đ u và đấ ồ ề ồng t ời, làm tăng htính ổ ịn đ nh của ô tô khi phanh

 Kết cấu đơn giản

 Có khả năng ng dụứ ng đa dạng trên nhiều lo i ô tô khác nhau, khi ạ

đó chỉ ầ c n thay đ i cơ c u phanh ổ ấ

Nhược điểm của hệ thống dẫn động thủy lực:

 T s ỷ ố truyền không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh, khi yêu cầ ựu l c tác d ng phanh l n c n ph i hành trình bàn đ p ụ ớ ầ ả ạ

lớn hoặc dùng trợ ực l

 Hiệu suất truy n giảm khi nhiệ ộề t đ thay đ i ổ

Trong hệ thống dẫn động có điều khiển bằng thủy lực trên ô tô con và ô tô tải nhỏ, lực điều khiển của người lái tác dụng vào bàn đạp nhanh, tỉ lệ thuận với lực điều khiển tại các cơ cấu phanh Dẫn động điều khiển phanh của ô tô tải lớn và ôtô bus đòi hỏi năng lượng điều khiển lớn do vậy không nên dùng hệ dẫn động thủy lực

do cần có lực điều khiển lớn, gây mệt mỏi cho người lái Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp phanh nhỏ, áp suất trên đường ống không cao và cho phép dẫn động dài tới các cơ cấu phanh cần thiết Hơn nữa hệ thống phanh khí nén còn dễ dàng bố trí điều khiển tự động

Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động khí nén là số lượng các chi tiết nhiều, kích thước lớn và có giá thành cao, độ nhạy của hệ thống kém, nghĩa là thời

gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái bắt đầu tác dụng lực là khá

lớn do không khí bị nén khi chịu lực

Sơ đồ cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản (hình 2)

Hình 2 2: Sơ đồ cấu tạo dẫn động phanh khí nén a) Nguồn cung cấ p

1 Máy nén khi 4 C m van chia, b ụ ả o vệ

2 B ộ điề u chỉnh áp suất 5 Bình chứa khí nén mạch I

3 Bình làm khô 6 Bình chứ a khí nén m ch II ạ b) Cụ m đi ề u khiển: 7 Van phân phối hai dòng

c) Cơ cấ u ch p hành: 8.B u phanh và cơ cấ ấ ầ u phanh trư ớ c

9 Bầu phanh và cơ cấu phanh sau d) Các đườ ố ng ng d n khí ẫ

+) Phần cung cấp khí nén có chức năng chính là hút không khí từ ngoài khí quyển, nén không khí tới áp suất cần thiết (0,7 - 0.9 Mpa) hay (7 9 kg/cm- 2), đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng cho hệ thống phanh khí nén làm việc Áp suất làm việc

lớn nhất của máy nén khí là 11 kg/cm2 Nếu áp suất vượt quá giới hạn này thì van điều áp sẽ ngắt máy nén khí không cho làm việc nữa Độ bền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào chất lượng khí nén Do vậy khí nén phải đảm bảo khô, sạch, có áp suất ở mức an toàn khi làm việc

Khoảng sáng gầm xe (mm) 240Chiều dài vết bánh xe trước (mm)

1720 Chiều dài vết bánh xe sau (mm) 1640

phép lớn nhất trên trục (kG)

Kiểu tang trống / dẫn động khí nén

Phanh tay

Kiểu tang trống / tác động lên bánh sau / có lò xo tích năng tại bầu phanh

TREO

Phụ thuộc Nhíp hợp kim dạng nửa elip, ống giảm chấn thuỷ lực

2.1.2.2 Hệ thống phanh khí nén trên xe.

a Sơ đồ bố trí hệ thống phanh khí nén không có ABS

Dẫn động phanh cầu sau bắt đầu từ bình khí 6, qua khoang trên của tổng van

8, đi tới van gia tốc 12, tới các bầu phanh của cụm cầu sau 14, 15

Dòng khí nhả phanh dừng bắt đầu từ bình khí 5, 6 qua van điều khiển 11, qua van xả nhanh 13, đi tới các bầu tích năng dạng lò co của cụm cầu sau 14, 15 ép các

lò xo thực hiện nhả phanh

Khi thực hiện phanh dừng, xoay tay van 11, khí nén đang ép các lò xo tích năng lập tức bị xả hết, các lò xo bung ra làm xoay trục cam ép các guốc phanh bánh

xe sau, thực hiện nhả phanh tay

Van điều áp 2 đồng thời là van an toàn có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất làm việc trong hệ thống bằng cách dừng hoặc khởi động máy nén khí khi áp suất trong

hệ thống vượt quá giới hạn hoặc quá thấp

Van an toàn 3 ngả giữ cho xe hoạt động bình thường khi xe mất đi một dòng hơi

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống phanh trên xe tham khảo

b Các bộ phận trên hệ thống phanh

1 Van phân phối

Hình 2.4: Van phân phối dẫn động hai dòng

1 Pittông lớn khoang dưới; 2,11 Van điều khiển; 3 Ty đẩy; 4.Phần tử đàn hồi; 5 Pittông khoang trên; 6,10.Van xả; 7,9 Van nạp ; 12 Pittông nhỏ.

Van phân phối có tác dụng mở và đóng hoặc mở các van để cấp hoặc ngừng cấp khí nén để mở hoặc đóng các van Khoang trên có cửa vào là D được nối với bình chứa khí, cửa ra là C được nối tới các bầu phanh tại các bánh xe Tương tự như vậy, khoang dưới có cửa vào là E và cửa ra là A Ngoài ra còn có một cửa thông với khí trời F chung cho cả hai khoang Mỗi khoang có một van điều khiển: Van 2 ở khoang trên có nhiệm vụ đóng mở các van nạp 7 và van xả 6, còn van 11 của khoang dưới điều khiển các van nạp 9 và van xả 10

Nguyên lý hoạt động của van như sau:

- Ở ạ tr ng thái không phanh như thể hiện trên hình vẽ, các bầu phanh

tại các bánh xe được nối thông với khí trời do các van xả 6 và 10 mở

- Khi phanh, lực Q truyền từ bàn đ p tới tác dụng lên pittông 5 thông qua ạ

phần tử đàn hồi 4 làm pittông dịch chuyển đi xuống Đầu tiên, van xả 6 đóng lại

không cho cửa C thông với khí tr i nờ ữa, sau đó khi pittông tiếp tục đi dich

chuyển đi xuống thì van nạp 7 mở ra và khí nén ch s n ở ửờ ẵ c a D đi qua van nạp,

qua khoang dưới 5 t i c a C r i t đó t i các b u phanh bánh xe đ th c hi n ớ ử ồ ừ ớ ầ ể ự ệ

quá trình phanh Đồng th i, khí nén từ ờ khoang trên đi qua lỗ nh B xu ng ỏ ố

khoang trên pittông 1 đ y pittông con 12 đi xuẩ ống Nhờ đó van x 10 đóng lả ại,

rồi van nạp 9 mở ra cho khí nén đi từ ửa E sang cửa A để đi tới các bầu phanh c

tại các bánh xe

- Như vậy, trong trường hợp phanh bình thư ng như mô tờ ả trên đây,

khoang trên được điều khiển tr c ti p bằng dẫự ế n đ ng cơ khí, còn khoang ộ

dưới đư c điợ ều khiển bằng khí nén l y từ khoang trên Nếu khoang trên bị ấ

mất khí, không hoạ ột đ ng nữa thì khi phanh, ty đẩy 3 đi xuống tác động lên

con đội 8 và đẩy pittông nhỏ 12 c a khoang dư i đi xu ng thựủ ớ ố c hi n quá ệ

trình phanh trên m t cộ ầu còn lại Trong trường hợp lái xe đạp phanh đột

ngột thì khoang dư i cũng đượớ c điều khi n bể ằng ty đẩy 3 vì khí nén không

kịp cấp qua lỗ B để điều khiển pittông lớn 1

- Tính chép hình của tổng van được thể hiện như sau Ứng với m t l c tác ộ ự

động Q nào đó, sau khi van nạp 7 c a khoang trên m , khí nén đi vào bên ủ ở

dư i pittông 5 và sau đó đi qua cớ ửa C t i các b u phanh tại các bánh xe Áp ớ ầ

suất khí trong khoang dư i pittông 5 tăng dớ ần lên cho tới khi áp lực của khí

nén cùng với l c lò xo thự ằng được lực điều khi n Q, nén ph n tể ầ ử đàn h i 4 ồ

lại và đ y pittông đi lên cho tẩ ới khi van nạp đóng lại Lúc này cả van nạp và

van xả đề u đóng, p suấấ t khí nén dẫ ới các bần t u phanh không tăng nữa và

pittông 5 ở trạng thái cân bằng Quá trình tương t như vậự y cũng x y ra đả ối

với khoang dư i Như vớ ậy, ứng với một lực Q nhấ ịt đ nh (tương ứng với một

lực trên bàn đạp) áp suất trong dẫ ộn đ ng phanh chỉ có một giá trị tương ứng Nhờ ậ v y mà ngư i lái có th đi u khiểờ ể ề n đư c cư ng đợ ờ ộ phanh theo ý muốn

2 Bầu phanh trước

Bầu phanh xe có cấu trúc như xi lanh lực tác động một chiều Vỏ của bầu phanh được bắt cố định trên vỏ cầu, đòn đẩy tựa chặt trên pittong đẩy và dịchchuyển để điều khiển cam quay

Bầu phanh được chia làm 2 loại chính:

- B ầu phanh đơn: là loại tác d ng m t chi u ụ ộ ề

- B ầu phanh kép: có tác dụng hai chi u (b u phanh tích năng) ề ầ

Cấu tạo của bầu phanh đơn dạng màng gồm: hai nữa vỏ của bầu phanh được bắt

cố định trên cầu xe Màng cao su bố trí giữa hai nữa vỏ, chia bầu phanh thành 2 khoang Khoang bên trái có cửa dẫn khí nén từ van phân phối xuống, khoang bên phải có lỗ thông với khí quyển R Lò xo hồi vị có tác dụng đẩy màng cao su

về vị trí ban đầu khi không phanh Màng cao su được đỡ bởi tấm đỡ, gắn liền với thanh đẩy dẫn động cam quay, đóng mở cơ cấu phanh Chiều dài của thanh đẩy được điều chỉnh nhờ đai ốc 9, nhằm tạo nên vị trí thích hợp với cam quay

Nguyên lý làm việc của bầu phanh đơn dạng màng:

- Khi không phanh, dưới tác d ng c a lò xo h i v , màng cao su v v trí ụ ủ ồ ị ề ịtận cùng bên trái Khi phanh, khí nén có áp suất cao được dẫn tới khoang bên trái của bầu phanh, đ y màng cao su và đòn đẩ ẩy d ch chuy n vị ể ề bên phải, thực hiệ ựn s xoay cam trong cơ c u phanh Khi nhấ ả phanh, dư i tác dụng củớ a lò xo

hồi vị ẩ, đ y màng cao su, kéo đòn đẩy về ị trí ban đầu Khí nén ở khoang bên v trái theo đường ng thoát ra ngoài không khí, kết thúc quá trình phanh ố

Hình 2.5 : Bầu phanh trước (bầu phanh đơn).

3 Bầu phanh sau

Nguyên lý làm việc của bầu phanh:

- Ban đầu khi chưa phanh: Khoang P thông với khí quyển, khoang B ban đ u khi chưa phanh đưầ ợc cấp khí nén ép lò xo 14 đẩy cầ ẩy sang bên n đtrái, không tác dụng vào màng cao su số 6

- Khi phanh chân: Khí nén được cấp vào khoang A thực hiện đẩy màng sang bên phải qua đó đẩy đòn đẩy sang ph i th c hi n phanh, khi nhả ả ự ệphanh khí nén rút khỏi cửa A, dưới tác dụng của lò xo hồi vị ẽ đẩ9 s y cơ cấu

v v ề ịtrí cân bằng ban đầu

- Khi phanh tay (phanh đỗ): Thực hiện ngắt khí nén ở ử c a B ra, qua

đó do sự chênh l ch v áp su t, lò xo tích năng 14 đư c đ y sang bên ph i ép ệ ề ấ ợ ẩ ảthằng vào màng đẩy sang phải th c hiự ện phanh cứng (phanh rất lâu), muốn nhả phanh ra thì điều chỉnh mở ố c số 1 ra đ đưa hệ ốể th ng trở ề ị v v trí cân bằng và cấp khí nén vào B

Hì 2 nh 6: Kết cấu loại bầu phanh tích năng (bầu phanh kép)

1 Ốc điều chỉnh 2 Ống đẩy 3 Vỏ bầu phanh 4 Ống dẫn khí 5 Vỏ trong 6 Màng cao su 7 Đòn đẩy 8 Thân bầu phanh 9 Lò xo hồi vị 10 Tấm đỡ 11 Bạc đẩy 12 Vòng tỳ 13 Piston tích năng 14 Lò xo tích năng

A Điều khiển phanh chân P- Thông với khí quyển

B Điều khiển nhả phanh S- Khoang thông với A Q- Khoang thông với B T Khoang tích năng -

4 Van xả nhanh

Hình 2.7: Van xả nhanh

Sau khi nhả bàn đạp phanh, khí từ các bầu phanh không hồi về bình chứa

mà được xả nhanh ra ngoài thông qua van xả khí đặt gần bầu phanh Thông thường, hay bố trí ở cầu trước Với cầu sau, van xả nhanh thường được tích hợp vào van gia tốc

Dòng khí từ van phân phối đi vào cổng “service port”, tác động mở van nạp

và đóng van xả khí, cung cấp khí vào 2 bầu phanh thông qua 2 cổng “delivery port” Khi nhả bàn đạp phanh, yêu cầu khí trong bầu phanh phải được xả nhanh và

triệt để Do van phân phối ở xa nên lượng khí trong bầu phanh không được xả ở van phân phối, mà được xả ngay gần bầu phanh qua van xả nhanh

Dòng khí từ bầu phanh đẩy màng đàn hồi, mở van xả (do khí nén ở cổng

“service port” không còn, gây ra sự chênh lệch áp suất), khí nén được xả ra không

khí qua cổng “delivery port”

5 Van gia tốc (Relay valve)

Hình 2 8 : Van gia tốc (Relay valve)

Hệ thống phanh khí nén có nhược điểm là độ chậm tác dụng lớn, đặc biệt là ở trên cơ cấu phanh nằm xa van phanh chân (bầu phanh sau) Do khoảng cách từ bầu phanh sau tới van phân phối là tương đối dài (đặc biệt trên xe tải lớn), nên độ chậm tác dụng thường lớn hơn Vì vậy, ta bố trí một van gia tốc ở giữa van phanh chân và bầu phanh, gần bình chứa khí nén

Trên van gia tốc có một đường khí từ bình khí tới, và một đường khí từ van phân phối xuống Dòng khí từ van phân phối đóng vai trò là dòng khí điều khiển để

mở van khí, nối thông dòng khí từ bình tới 2 bầu phanh phía sau, sẽ hạn chế được

độ chậm tác dụng của hệ thống Tổng cộng trên van có 4 cổng dẫn khí Vì dòng khí

từ van phanh chân chỉ có tác dụng điều khiển đóng mở van khí, nên van gia tốc đóng vai trò tương tự như một rơle (relay valve)

6 Van bảo vệ kép (van chia dòng, bảo vệ 2 dòng khí nén)

Hình 2 9: Van chia dòng và bảo vệ 2 dòng khí nén (van an toàn kép)

Công dụng của van chia dòng cấp khí cho 4 nhánh và tạo nên các dòng khí độc lập Khi một hay một số dòng khí bị mất áp suất, các dòng khí còn lại vẫn làm việc bình thường Do vậy, van có chức năng bảo vệ khả năng độc lập giữa các dòng cung cấp khí nén

Cấu tạo của van như hình vẽ trên

Nguyên lý hoạt động của van:

- Dòng khí từ máy nén khí t i cổớ ng I, qua các l c a van m t chi u, đ y ỗ ủ ộ ề ẩpittong t , mỳ ở van n p, cung c p khí nén tạ ấ ới các khoang II, và III đi tới các bình chứa khí nén, cung cấp khí nén tới các cầu trước và sau Dòng khí nén cho phanh tay được cung cấ ừ ảp t c 2 bình khí, như sơ đồ trên

2.2 Tổng quan hệ thống ABS khí nén

Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (A -nti lock raking Systems) nằm trong B

hệ thống an toàn chủ động của ô tô hiện đại Hệ thống sẽ điều khiển chống bó cứng các bánh xe trong quá trình phanh, giúp tăng độ ổn định của xe, rút ngắn quãng đường phanh, tăng khả năng điều khiển quay vòng ô tô trong trường hợp cần thiết phải tránh chướng ngại vật

Lịch sử phát triển của hệ thống phanh và phanh ABS qua các thời kì sau:

 Năm 1924: Khai sinh hệ thống phanh thủy lực và đến năm 1931 thì tăng tính an toàn phanh với dẫn động hai dòng;

 Năm 1951: Ứng dụng dạng phanh đĩa

 Năm 1952 đến 1963 là thời kỳ ứng dụng trợ lực thủy lực và chân không

 Năm 1978: Hệ thống phanh ABS bắt đầu có ứng dụng thương mại trên ô tô ABS tác động vào hệ thống dẫn động thủy lực nhằm giữ, giảm hoặc tăng áp suất phanh dẫn đến các xi lanh phanh bánh xe để chống trượt lết trong quá trình phanh

 Năm 1989: Hệ thống phanh ABS được kết hợp với hệ thống chống trượt quay TSC Hệ thống này điều khiển bằng cách điều chỉnh giá trị của

mô men phanh và mô men được truyền từ động cơ đến các bánh xe Hệ thống này còn có khả năng điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho động cơ nhằm hạn chế trượt quay bánh xe do thừa mô men Tuy nhiên tại thời điểm

đó, số kênh điều khiển hệ thống còn ít, chỉ điều khiển một kênh, hoặc hai kênh cho toàn bộ các cầu hoặc một cầu xe và sử dụng van điều hòa lực phanh bằng cơ khí để phân phối áp suất phanh đến các bánh

 Năm 1994: Hệ thống phanh ABS được kết hợp với hệ thống cân bằng điện tử EBD Hệ thống điện tử dần thay thế các hệ thống cơ khí, hệ thống phanh ABS trong hệ thống đã bắt đầu điều khiển nhiều kênh, điều khiển từng bánh xe độc lập

Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điều khiển điện tử và tự động hóa, các hệ thống điều khiển trên ô tô ngày càng được phát triển hoàn thiện hơn, nâng cao tính tiện nghi và an toàn sử dụng của ô tô

Nhằm nâng cao tốc độ chuyển động và tính an toàn chủ động của ô tô, hệ thống phanh là một trong những mục tiêu được đầu tư và phát triển nhiều Trên cơ

sở một hệ thống ABS, hệ thống phanh có thể kết hợp với một số hệ thống khác, và đến nay, một hệ thống phanh hiện đại đã có rất nhiều chức năng ưu việt Ngoài tác dụng cơ bản là giảm tốc độ hay dừng xe, hệ thống phanh còn can thiệp cả trong quá trình khởi động và tăng tốc của ô tô, khống chế các hiện tượng quay vòng thiếu, quay vòng thừa, làm tăng tính ổn định của xe khi đi vào đường vòng

Một số sự kết hợp của ABS với các hệ thống khác:

 ABS kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử (Electronic Brake force Distribution - – EBD) và hệ thống trợ lực phanh khẩn cấp (Brake Assist System – BAS)

 ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo (Traction Control (TRC) hay Acceleration Slip Regulator (ASR)

 ABS kết hợp với hệ thống điều khiển ổn định ô tô (Electronic

Stability Program – ESP)

Những năm sau đó là quá trình hoàn thiện, tối ưu hóa hiệu quả làm việc của hệ thống phanh Hệ thống ABS hoạt động tối ưu, đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng phanh của ô tô phải đạt được các yêu cầu sau:

 ABS phải đáp ứng được các yêu cầu về an toàn liên quan đến động lực học phanh và chuyển động của ôtô

 Hệ thống phải làm việc ổn định và có khả năng thích ứng cao, điều khiển tốt trong suốt dải tốc độ của xe và ở bất kỳ loại đường nào (thay đổi từ đường bê tông khô có độ bám tốt đến đường đóng băng có độ bám kém);

 Hệ thống phải khai thác tối đa khả năng phanh của các bánh xe trên đường nhằm tăng tính ổn định điều khiển và giảm quãng đường phanh Điều này không phụ thuộc vào việc phanh đột ngột hay phanh từ từ của người lái

xe

 Khi phanh xe trên đường có các hệ số bám khác nhau (ví dụ hai bánh xe bên phải chạy trên đường có dính dầu nhớt và hai bánh bên trái chạy trên đường nhựa khô) thì mô men xoay xe quanh trục đứng đi qua trọng tâm của xe luôn luôn xảy ra, lúc này hệ thống ABS cần hỗ trợ làm mô men quay

đó tăng chậm để người lái xe có đủ thời gian điều chỉnh thông qua hệ thống lái

 Phải duy trì độ ổn định và khả năng lái khi phanh gấp trong lúc đang quay vòng

 Hệ thống phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đoán và an toàn Một mạch kiểm soát phải liên tục kiểm tra sự hoạt động của hệ thống một cách đầy đủ Nếu phát hiện một lỗi nào đó có thể làm hư hỏng việc ứng xử của ABS thì hệ thống sẽ thông báo cho lái xe biết thông qua đèn báo và khi đó hệ thống phanh sẽ làm việc như một hệ thống phanh bình thường

2.2.1.2 Phân loại hệ thống ABS

Phân loại theo kiểu điều khiển

Ta có sơ đồ phân loại dẫn động điều khiển trên ABS

Hình 2 0 1 : Sơ đồ phân loại dẫn động điều khiển

a Điều khiển 4 kênh độc lập (kiểu (1), (2))

Các dòng có thể điều khiển 4 kênh độc lập theo kiều cầu trước/ cầu sau hoặc điều khiển chéo (X)

Hệ thống kiểu này được sử dụng rất phổ biến hiện nay vì nó hạn chế được sự phụ thuộc về lực phanh giữa các bánh xe Nhờ đó mà sự ổn định của xe khi chuyển động được tăng lên

b Điều khiển 3 kênh ( kiểu (3))

Với kiểu này, 2 bánh cầu trước được điều khiển độc lập còn 2 bánh cầu sau vẫn sử dụng điều khiển chung

c Điều khiển 2 kênh ( kiểu (4),(5),(6))

Kiểu điều khiển này, chỉ có 2 kênh điều khiển ra 4 bánh xe, do đó có sự phụ thuộc về lực phanh giữa các bánh xe Với ưu điểm là chi phí rẻ hơn nhưng không đảm bảo tốt ổn định cho xe chuyển động bằng các kiểu trên nên kiểu này ít được áp dụng trên xe ngày nay

Ngoài ra trong hệ thống thủy lực còn có cách phân loại theo cơ cấu chấp hành gồm: van 2 vị trí, và van 3 vị trí.

Hình 2 1 1 : Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh

Khi phanh, ở bánh xe xuất hiện các lực và mô men sau:

ξ

P – lực đẩy từ khung xe truyền đến;

Gb – tải trọng tác dụng lên bánh xe;

Zb – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe;

Mp – Mô men phanh;

Mf – Mô men cản lăn;

Mjb – Mô men quán tính

Cơ cấu phanh sinh ra mô men phanh Mp nhằm hãm bánh xe lại, khi đó bánh

xe chuyển động với gia tốc chậm dần Do bánh xe chuyển động có gia tốc nên bánh

xe chịu thêm mô men quán tính Mjb tác dụng cùng chiều với chiều quay của bánh

xe Ngoài ra bánh xe còn chịu tác dụng của mô men cản lăn Mf ngược chiều

chuyển động Tuy nhiên mô men cản lăn nhỏ hơn nhiều lần so với mô men phanh,

do đó trong quá trình phanh có thể bỏ qua mô men cản lăn này Lúc đó có thể coi

còn duy nhất thành phần mô men phanh Mp có tác dụng hãm bánh xe, mô men

phanh này tạo ra lực phanh Pp có phương tiếp tuyến, ngược với chiều của lực Pξ, có

tác dụng giảm tốc độ chuyển động của ô tô Lực phanh được xác định theo công

2.2.2.2 Hiện tượng trượt lết của bánh xe khi phanh

Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra, mặt đường là nơi tiếp nhận thông qua

độ bám giữa bánh xe và mặt đường Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi khả năng

bám giữa bánh xe và mặt đường, được đặc trưng bởi hệ số bám ϕ thông qua mối

quan hệ sau: Ppmax = Pϕ = Zb ϕ

Trong đó: P Pmax – Lực phanh cực đại mà bánh xe có thể tiếp nhận được;

Pϕ – Lực bám giữa bánh xe và mặt đường

Do đó khi phanh gấp hoặc khi phanh trên các loại đường có hệ số bám ϕthấp,

như đường trơn ướt, đường tuyết … làm cho Pp > Pϕ; điều này khiến bánh

xe nhanh chóng bị trượt lết trên đường

Hình 1.13 giải thích hiện tượng trượt lết của bánh xe khi phanh:

Trong đó: là vận tốc dài thực của bánh xe (cũng là vận tốc thực của xe);v

v 0 là vận tốc lí thuyết của bánh xe

Các vận tốc đó được xác định theo công thức:

v0 = ωk rb [m/s]

và: v = ωk rl [m/s]

Hình 2 2 1 : Trạng thái lăn của bánh xe khi có trượt lết

Với: ωk– Vận tốc góc của bánh xe [rad/s];

Khi λ = 100%, bánh xe bị hãm cứng và trượt lết hoàn toàn trên mặt đường

Sự bám của bánh xe với mặt đường được đặc trưng bới hệ số bám bánh xe với mặt đường ϕ gồm hệ số bám theo phương dọc φx, hệ số bám theo phương ngang

φy Lực phanh cực đại Fxmax của bánh xe tỷ lệ thuận với hệ số bám φ và trọng lượng của xe G

Mặt khác khi phanh do tải trọng, phản lực từ mặt đường, mô men tác dụng lên bánh xe thường xuyên thay đổi làm cho lốp xe bị biến dạng, làm xuất hiện hiện tượng trượt cục bộ tại vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường Để đánh giá mức

độ trượt sử dụng khái niệm độ trượ λ, được xác định :

b

v r v

ω

1- Lốp bố tròn chạy trên đường khô; 2 - Lốp bố chéo chạy trên đường nhựa ướt; 3- Lốp bố tròn chạy trên đường tuyết; 4 - Lốp bố tròn chạy trên đường băng

y

xϕ

xe làm việc trong vùng b (vùng không ổn định): khi độ trượt tiếp tục tăng thì

hệ số bám dọc φx giảm từ 50 ÷60%, còn hệ số bám ngang φy giảm nhanh hơn, thậm trí nếu λ = 100% (bánh xe trượt hoàn toàn) thì hệ số bám ngang φygiảm gần về “0”

 Trong đồ thị hình 1.14b: hầu hết các loại đường hệ số bám dọc φx đạt giá trị cực đại, hệ số bám ngang φy đạt giá trị khá cao khi độ trượt tương đối λ nằm trong vùng giá trị độ trượt tối ưu.Vì vậy, khi nghiên cứu thiết kế hệ thống phanh và điều khiển quá trình phanh ôtô người ta chọn giá trị độ trượt tối ưu λ = 15 ÷30% là ngưỡng điều khiển gọi là “Điều khiển theo giá trị độ trượt định trước” Trong thực tế các bánh xe trên cùng 1cầu hay trên cùng một vết cũng làm việc trên mặt đường có hệ số bám φ khác nhau đòi hỏi hệ thống phanh phải có khả năng tự điều khiển sao cho bánh xe làm việc trong vùng độ trượt tối ưu

 Trong hình 1.15: mỗi một loại lốp (kích thước, kết cấu, áp xuất hơi lốp)

có đặc tính (biến dạng - độ cứng) khác nhau thì quan hệ giữa φx và λ0 khác nhau vì vậy khi nghiên cứu, tính toán quá trình phanh của xe phải xem xét quan hệ động lực học của xe, bánh xe với đặc tính của từng loại lốp xe Đồng thời trong quá trình sử dụng không tuỳ tiện thay đổi kiểu, loại lốp xe do nhà thiết kế qui định cho mỗi loại xe