Điều hòa lực phanh trên hệ thống phanh dầu Chúng tôi xin giới thiệu bài viết Điều hòa lực phanh trên hệ thống phanh dầu của PGS.TS Nguyễn Khắc Trai, trường ĐHBK Hà Nội để cùng nghiên cứu: Bộ điều hòa lực phanh được ra đời trước năm 1990 và tồn tại đến ngày nay trên các loại ô tô con có giá rẻ. Tuy nhiên, từ năm 1995 nhiều quốc gia đã bắt buộc chế tạo ô tô có thiết bị ABS. Cơ sở lý luận về điều hòa lực phanh dần dần ít được nhắc tới. Nhân dịp dư luận bàn về lỗi áp suất dầu phanh trên ô tô, xin trình bày tóm tắt một số vấn đề cơ bản về điều hòa lực phanh. A. Cơ sở lý thuyết trong việc bố trí điều hòa lực phanh Quá trình phanh ô tô đều dẫn tới hiện tượng tăng tải trọng tác dụng lên cầu trước, giảm tải trọng ở cầu sau. Sự phân bố lực phanh cần thiết phải đảm bảo mối quan hệ giữa mô men phanh sinh ra ở cầu phanh (hay lực phanh sinh ra ở bánh xe) tỷ lệ với phản lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe. Thực hiện được yêu cầu này sẽ nâng cao chất lượng phanh, giảm mài mòn lốp, tăng khả năng điều khiển xe và nâng cao an toàn chuyển động (hạn chế trượt ngang cầu xe). Bộ điều hoà lực phanh là một trong các kết cấu bố trí trên xe nhằm thực hiện mục đích này. Trên hình 1 biểu diễn mối quan hệ của lực phanh trên cầu trước (F1) và lực phanh cầu sau (F2) theo hệ số bám (hay có thể tính theo gia tốc phanh j và được gọi là cường độ phanh j/g). Trong quá trình phanh, do sự thay đổi theo các đường cong F1 yc và F2 yc . Mô men phanh sinh ra do cơ cấu phanh tỷ lệ thuận với áp suất phanh điều khiển dẫn tới các cầu p 1 và p 2 , do vậy quan hệ của hai lực phanh được biểu diễn nhờ tỷ lệ phân chia áp suất phanh (e=p 2 /p 1 ). Với lực phanh yêu cầu có thể thu được tỷ lệ phân chia áp suất phanh yêu cầu (e yc = p 2 /p 1 ), giữa áp suất dẫn động điều khiển phanh cầu sau và áp suất phanh điều khiển cầu trước, và được biểu thị trên đồ thị của hình 2. Trên hệ thống không có điều chỉnh kích thước xi lanh chính như nhau giữa các buồng, áp suất điều khiển phanh của cầu trước và cầu sau nhau nhau và e tt = 1. Hai được e yc và e tt cắt nhau tại một giá trị và tại đó hiệu quả phanh đạt cao nhất, còn tại các vị trí khác. - Khi e tt >e yc cầu sau có thể bị bó cứng và dễ dàng trượt ngang, - Khi e tt <e yc hiệu quả phanh không cao, cầu trước không tận dụng hết lực phanh. Để hạn chế các ảnh hưởng không có lợi kể trên, với các hệ thống dẫn động không có bộ điều chỉnh, tiêu chuẩn quốc tế đã đưa ra một phạm vi sai lệch cho phép giữa chúng (ECE R13). Quay trở lại đồ thị quan hệ lực phanh thực tế ở hình 1. lực phanh khi đó sẽ tăng theo đường thẳng (F 1tt và F 2tt ). Từ đó nhận thấy: tại gia tốc phanh đạt 6m/s 2 , hiệu quả tận dụng trọng lượng bám cao nhất và hiệu quả phanh cao. Khi xem xét tới ảnh hưởng của tải trọng từ không tải tới đầy tải, kết quả được mô tả trên hình 3. Trên hình 3 biểu diễn mối quan hệ của áp suất điều khiển phanh giữa cầu trước (p 1 ) và cầu sau (p 2 ) khi đầy tải (e yc ) và khi không tải (y ec không tải). Nếu giá trị sai lệch của e tt với e yc nằm trong phạm vi cho phép không nhất thiết phải bố trí điều hòa lực phanh. Tuy nhiên, trong nhiều ô tô sự sai lệch này khá lớn và áp suất điều khiển cần thiết được phân chia bằng bộ điều hoà lực phanh. Tuy nhiên, trong nhiều ô tô sự sai lệch này khá lớn và áp suất điều khiển cần thiết được phân chia bằng bộ điều hòa lực phanh, sao cho giá trị sai lệch của e tt và e yc nằm trong giới hạn, ứng với mọi tải trọng khác nhau (từ không tải đến đầy tải). Như vậy, bộ điều hòa được bố trí trên cầu sau để hạn chế sự tăng cao áp suất điều khiển gây bó cứng bánh xe. Hiện nay, trên ô tô con sử dụng hai loại cấu trúc điều hòa lực phanh. - Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất làm việc trên cơ sở của sự thay đổi áp suất sau xi lanh chính. Loại này có tên gọi là bộ điều hòa tĩnh. Nếu sử dụng bộ hạn chế áp suất đơn giản trên cầu sau, áp suất được tăng tới giới hạn, sau đó không tăng tiếp (hình 4). Nếu sử dụng bộ hạn chế nhấp nháy cho phép sau khi hạn chế áp suất còn tăng nhẹ, đặc tính có dạng nghiêng (hình 5). Các bộ điều hòa tĩnh thường gặp ngày nay ở dạng nhấp nháy, vì khả năng bám sát hơn đường cong e yc . - Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất làm việc trên cơ sở sự thay đổi áp suất sau xi lanh chính và tải trọng tác dụng trên các bánh xe của cầu sau. Loại này có tên gọi là bộ điều hoà theo tải trọng hay điều hòa động. Bộ điều hòa động sử dụng van giới hạn nhấp nháy, có tác động của tín hiệu tải trọng, nên điểm bắt đầu làm việc thay đổi. Dạng của đặc tính điều hòa là chùm các đường thẳng bám sát các đường cong yêu cầu (đường OA 1 B 1 , … OA 4 B 4 …) biểu diễn trên hình 6. Bộ điều hòa theo tải trọng này được sử dụng trên ô tô có tải trọng thay đổi trong khoảng lớn, nhằm giúp bảo đảm sai lệch của e tt và e yc nằm trong giới hạn cho phép. B. Cấu trúc điển hình bộ điều hòa tĩnh Bộ điều hòa tính dạng nhấp nháy được lắp ngay trên đường cấp dầu từ xi lanh chính đến xi lanh bánh xe của cầu sau trên ô tô sử dụng dẫn động phanh hai dòng kiểu chữ T với xi lanh chính hai buồng trợ lực phanh chân không. Mạch dầu cấp cho cầu sau xi lanh chính, được điều hoà (hiệu chỉnh) bởi bộ điều hòa, ở cầu trước cấp dầu trực tiếp từ xi lanh thứ cấp của xi lanh chính tới xi lanh bánh xe. Bộ điều hòa thực chất là cụm van hạn chế áp suất, song lại làm việc theo dạng đóng mở đường dầu nhấp nháy. Các bộ phận chính của bộ điều hòa tĩnh dạng nhấp nháy được mô tả trên hình 7. Pit tông van có diện tích chịu áp lực của hai phía khác nhau: bên phải lớn hơn bên trái. Pit tông 4 được gọi là “pit tông vi sai”. Lò xo 6 ôm ngoài pit tông và luôn đẩy pit tông về bên phải. Phớt van 5 bằng cao su mềm, và được bố trí có thể di chuyển trong rãnh của pit tông 4. Mặt đầu bên phải của pit tông có “buồng dầu pit tông” nối thông với đường dầu cấp từ xi lanh chính. Phớt cao su 2 làm nhiệm vụ bao kín mặt đầu bên trái của pit tông. Khi không phanh, pit tông nằm ở vị trí bên phải do tác động của lò xo 6 và tựa vào phớt 5. Dầu từ xi lanh 6 và tựa vào phớt 5. Dầu từ xi lanh chính thông qua các lỗ nhỏ trên vỏ van, cấp cho buồng dầu pit tông và điền đầy tới xi lanh bánh xe. Khi phanh nhẹ (a), áp suất dầu bắt đầu tăng, đẩy nhẹ phớt dầu sang phải, tựa sát vào vỏ, mở đường dầu trực tiếp từ xi lanh chính tới xi lanh bánh xe, thực hiện quá trình tăng áp suất, đồng thời cấp dầu cho buồng pit tông. Khi áp lực dầu sau xi lanh chính tiếp tục tăng lên tới giá trị giới hạn, áp suất dầu tác dụng lên các mặt đầu của pit tông vi sai, nhưng diện tích mặt đầu bên phải lớn hơn, lực tác động đẩy pit tông dịch chuyển sang trái, đậy kín phớt van và cắt đường dầu cấp tới các xi lanh bánh sau, thực hiện quá trình cắt dầu (b). Khi tiếp tục đạp phanh, áp suất dầu tác dụng lên mặt đầu bên phải của pit tông giữ nguyên, áp suất tác dụng lên bên trái pit tông lớn hơn, đẩy pit tông sai trái mở van cấp dầu. Sự dịch chuyển của pit tông còn được làm êm bởi sự tham gia của buồng chứa khí 1. Sự đóng và mở liên tục của van tạo nên trạng thái cấp dầu nhấp nháy, và quan hệ của áp suất điều khiển giữa các cầu trước và sau được mô tả như trên hình 5. Khi thôi phanh, áp suất dầu ở xi lanh chính giảm, dầu cần trở về xi lanh chính. Dầu có áp suất từ xi lanh bánh xe đẩy phớt van về bên trái, đồng thời bẻ cong mặt ngoài phớt và cho dầu hồi trở về nhanh chóng. Do vậy, khi phanh, việc tăng áp suất phanh giữa hai cầu xe được giữ ở một vị trí tỷ lệ nhất định tùy thuộc vào diện tich mặt cầu của pit tông van. Bộ điều hòa tĩnh này chỉ thích hợp với một chế độ tải trọng và được bố trí trên ô tô con có số lượng chỗ ngồi dưới. Trên một số ô tô con bố trí bộ điều hòa tĩnh với các dạng cấu trúc khác nhau. Một số dạng cấu trúc khác được trình bày trên hình 8. Trên hình 8a biểu diễn bộ điều hòa tĩnh với van kép dùng cho ô tô con bố trí dòng phanh chéo. Bộ điều hòa sử dụng hai bộ điều hòa tĩnh trên cùng một vỏ. Mỗi bộ điều hoà được dùng để hiểu chỉnh áp suất dầu đưa vào bộ điều hòa và giữ nguyên áp suất sau xi lanh chính để điều khiển phanh cho bánh xe cầu trước. Các xi lanh phanh cầu sau nhận áp suất trong cùng một buồng xi lanh chính và được điều chỉnh để cấp cho bánh xe cầu sau. Trên hình 8b mô tả bộ điều hòa tĩnh có pit tông hỗ trợ. Trong vỏ của bộ điều hòa có bố trí đường dầu cấp cho các bánh xe trước, đường dầu này được nối tắt qua van điều hòa và không được hiệu chỉnh. Tuy nhiên bên trái bộ điều hòa có thêm pit tông hỗ trợ 2. Khi tăng áp suất dầu phanh, áp suất trên cầu trước đẩy pit tông hỗ trợ sang trái, tạo điều kiện đóng sớm van điều hòa cho bánh sau. Khi một dòng phanh trước bị hở (mất áp suất), dầu cấp cho dòng phanh sau đưa tới buồng bên trái pit tông vi sai, đẩy pit tông hỗ trợ và pit tông vi sai dịch sang bên phải, giúp làm sớm và mở rộng van điều hòa cho các bánh xe sau, tăng áp suất phanh cho các xi lanh bánh xe sau. Nhờ bố trí thêm van hỗ trợ, sẽ hạn chế được việc giảm hiệu quả phanh quá mức, khi bị hỏng dòng phanh tới các bánh xe trước. Khả năng hạn chế áp lực dầu phanh cho bánh xe sau đảm bảo phân bố gần đúng lực phanh, giảm được hiện tượng bó cứng bánh xe sau, tăng khả năng ổn định chuyển động của ô tô. Các bộ điều hòa tĩnh này có thể thích hợp với ô tô con có 5 chỗ ngồi. . Điều hòa lực phanh trên hệ thống phanh dầu Chúng tôi xin giới thiệu bài viết Điều hòa lực phanh trên hệ thống phanh dầu của PGS.TS Nguyễn Khắc Trai, trường. bộ điều hòa được bố trí trên cầu sau để hạn chế sự tăng cao áp suất điều khiển gây bó cứng bánh xe. Hiện nay, trên ô tô con sử dụng hai loại cấu trúc điều hòa lực phanh. - Loại điều hòa lực. sở lý luận về điều hòa lực phanh dần dần ít được nhắc tới. Nhân dịp dư luận bàn về lỗi áp suất dầu phanh trên ô tô, xin trình bày tóm tắt một số vấn đề cơ bản về điều hòa lực phanh. A. Cơ