IV. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU HOÀ LỰC PHANHVÀ CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE KHI PHANH
2. Vấn đề chống hãm cứng bánh xekhi phanh
Nguyên nhân làm cho các bánh xe bị bó cứng là do “sự dịch chuyển trọng lượng”. Sự dịch chuyển trọng lượng là một trong những lực khó tính toán nhất trong mối quan hệ với lực phanh. Dịch chuyển trọng lượng là việc trọng lượng chuyển từ các bánh sau ra các bánh trươc khi ô tô giảm tốc. Quán tính ngăn cản sự thay đổi vận tốc chuyển động. “ Một vật ở trạng thái đứng yên có khuynh hướng duy trì sự đứng yên, và một vật ở trạng thái chuyển động có khuynh hướng duy trì sự chuyển động”. Lực quán tính tác động đến toàn bộ ô tô, tuy nhiên để dễ hiểu chúng ta coi lực quán tính tác động vào trọng tâm của ô tô. P1 0 P1 C A B D P’đ.ch Pđ.c Pma 450 2 1
Khi ô tô ngừng lại quán tính tạo ra một lực bằng với lực giảm tốc ở trung tâm ô tô, lực này tác động làm chống lại lực kéo của bánh xe. Sự tác động qua lại của hai lực này làm tăng tải trọng đặt lên các bánh trước, trong khi đó tỷ trọng ở các bánh sau sẽ giảm xuống bằng với tải tăng lên ở bánh trước, sự thay đổi tải trọng này gọi là sự dịch chuyển trọng lượng.
Sự dịch chuyển trọng lượng tạo ra hai tác động đáng chú ý: một là làm hạ thấp đầu trước đồng nghĩa với việc nhấc cao đầu sau (ô tô bị ” chim”), hai là làm thay đổi tương quan lực kéo. Sự dịch chuyển trọng lượng sẽ làm tăng lực kéo ở các bánh trước, nhưng làm giảm lực kéo ở các bánh sau. Khi tải trọng tăng và lực kéo ở các bánh sau giảm xuống, khả năng các bánh sau bị hãm cứng tăng lên. Khi phanh gấp, sự dịch chuyển trọng lượng càng lớn càng làm tăng khả năng trượt của xe.
Trong tính toán động lực học của quá trình phanh ôtô thường sử dụng giá trị hệ số bám cho trong các bảng. Hệ số bám này được xác định bằng thực nghiệm bánh xe đang chuyển động bị hãm cứng hoàn toàn, nghĩa là khi bánh xe bị trượt lê 100%.
Thực tế ra, hệ số bám của bánh xe ôtô với mặt đường ngoài việc phụ thuộc vào loại đường sá và tình trạng mặt đường còn phụ thuộc khá nhiều bởi độ trượt của bánh xe tương đối với mặt đường trong quá trình phanh. Trên hình VI -9 trình bày đồ thị chỉ sự thay đổi hệ số bám dọc ϕx và hệ số bám ngang ϕy của bánh xe với mặt đường theo độ trượt tương đối λ giữa bánh xe và mặt đường .
λ= v r v−ωb b (IX-32) Ởđây : v-vận tốc của ôtô; b ω -vận tốc góc của bánh xe đang phanh; rb-bán kính làm việc của bánh xe.
Hệ số bám dọc được hiểu là tỷ số của lực phanh tiếp tuyến Pp trên tải trọng Gb tác dụng lên bánh xe: x ϕ = p p G P
Với khái niệm như trên thì hệ số bám dọc bằng không khi lực phanh tiếp tuyến bằng không, nghĩa là lúc chưa phanh.
theo độ trượt tương đối khi phanh
Từ hình (VI – 9) ta thấy rằng hệ số bám dọc có giá trị cực đại ϕxmaxở giá trị độ trượt tối ưu λo. Thực nghiệm chứng tỏ rằng giá trị λo thường nằm trong khoảng 15 - 25%. Ở giá trị độ trượt tối ưu λ0 không những đảm bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang ϕy cũng có giá trị khá cao.
Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ởđộ trượt của bánh xe là λ0 thì sẽđạt được lực phanh cực đại, Ppmax=ϕxmax Gb nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo độổn định tốt khi phanh.
Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh ởđộ trượt thay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị λ0, nhờ vậy sẽđảm bảo hiệu quả phanh, tính ổn định và tính dẫn hướng khi phanh tốt nhất (do có giá trị ϕxmaxvà ϕy đạt giá trị cao).
Cũng từ hình IX-9 ta thấy rằng nếu phanh mà các bánh xe bị bó cứng ngay từđầu thì hiệu quả phanh, tính ổn định và tính dẫn hướng sẽ giảm đột ngột (do ϕx giảm gần một nửa và ϕy giảm đi vài lần).
Khi sự chênh lệch giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh xe trở nên quá lớn, sự trượt quay sẽ xảy ra giữa lốp và mặt đường. Điều này tạo nên ma sát và cuối cùng có thể tác động như một lực phanh và làm chậm tốc độ của xe. Mối quan hệ giữa lực phanh và độ truợt của bánh xe được thể hiện qua đồ thị bên,
Lực phanh không tỷ lệ với hệ số trượt và đạt cực đại khi hệ số trượt nằm trong khoảng 10 – 30%. Vượt quá 30% lực phanh sẽ giảm dần. Do đó để duy trì mức tối đa của lực phanh cần duy trì hệ số trượt trong giới hạn 10 – 30% ở mọi thời điểm.
Ngoài ra cũng cần phải giữ lực quay vòng ở mức cao để duy trì sự ổn đinh về
HÖ sè truît (%) 20 40 60 80 100 0 Bª t«ng kh« Nhùa uít Bª t«ng kh« Nhù a uít L ù c qua y vßng L ù c ph an
h Dung sai truît cña ABS