giống như van P, nhưng nó có thể điều chỉnh điểm chia của van P cho thích ứng với chế độ tải trọng tác động lên các bánh sau, LSPV tránh cho các phanh sau bị khoá hãm, bị trượt và cũng làm cho nó nhận được lực phanh lớn nhất khi tải trọng của bánh sau lớn.
Hình 4.49. Van điều phối theo tải trọng
4.5. Tổng quát về các hệ thống phanh điều khiển điện tử 4.5.1.Hệ thống chống bó cứng bánh xe(ABS) 4.5.1.Hệ thống chống bó cứng bánh xe(ABS)
4.5.1.1. Cơ sở lý thuyết về ABS
Khi người lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men ma sát còn gọi là mô men phanh Mp nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó ở bánh xe xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngược chiều với chiều chuyển động của ôtô. Phản lực tiếp tuyến này được gọi là lực phanh Pp nó được xác định theo biểu thức:
Hình 4.50. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh Trong đó:
MP: Mô men phanh tác dụng lên bánh xe
pp: Lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với đường. rb: Bán kính làm việc của bánh xe
Lực phanh lớn nhất Ppmax bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường: Ppmax = Pϕ = Zb.ϕ = Gb.ϕ
Trong đó:
Ppmax: lực phanh lớn nhất có thể sinh ra từ khả năng bám của xe với mặt đường.
Pϕ: Lực bám giữa bánh xe với mặt đường. Zb: Phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe. Gb : Trọng lượng tác dụng lên bánh xe. ϕ : Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.
Thực tế hệ số bám ϕ của bánh xe so với mặt đường ngoài việc phụ thuộc vào
điều kiện đường xá và tình trạng mặt đường nó còn phụ thuộc khá nhiều vào độ trượt tương đối giữa bánh xe với mặt đường trong quá trình phanh được thể hiên như đồ thị dưới đây. b p p r M P =
Hình 4.51. Sự thay đổi hệ số bám dọc ϕxvà hệ số bám ngang ϕytheo
độ trượt tương đối λ khi phanh
+ Độ trượt tương đối λ được xác định theo biểu thức
Trong đó:
v: là vận tốc ô tô
ωb: vận tốc góc của bánh xe đang phanh
Hệ số bám dọc được hiểu là tỷ số của lực phanh tiếp tuyến Pp trên tải trọng Gb tác dụng lên bánh xe: ϕx b P G P =
Như vậy thì hệ số bám bằng không khi lực phanh tiếp tuyến bằng không nghĩa là lúc đó chưa phanh. Từ đồ thị trên có thể rút ra một số nhận xét:
Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đạiϕMaxở giá trị độ trượt đạt tối ưuλ0.Thực nghiệm
chứng tỏ rằng ứng với các loại đường khác nhau thì giá trịλ0thường nằm chung trong
giới hạn từ (10-30%), ở giá trị tối ưuλ0này, không những đảm bảo hệ số bám dọcϕxcó
giá trị cực đại mà hệ số bám ngang ϕycũng có giá trị khá cao.
Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe quanh giá trị
0
λ (λ0nằm trong giới hạn từ (8 – 35%). Thì sẽ đạt được lực phanh cực đại, nghĩa là
hiệu quả phanh và tính ổn định của ôtô khi phanh là tốt nhất, đồng thời tính dẫn hướng của ôtô khi phanh cũng đạt giá trị khá cao.
v r r v ωb. b
Để giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe quanh giá trịλ0thì hệ
thống phanh cũ không đảm nhận được vai trò này mà phải thiết kế bổ xung thêm vào hệ thống phanh một cơ cấu mới là cơ cấu chống bó cứng bánh xe khi phanh.
Nhiệm vụ cơ bản của cơ cấu chống bó cứng bánh xe khi phanh là giữ cho các bánh xe trong quá trình phanh ở độ trượt thay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị
0
λ .Như vậy sẽ bảo đảm hiệu quả phanh, tính ổn định của ôtô khi phanh và tính dẫn
hướng của ôtô khi phanh là tốt nhất.
4.5.1.2.Chức năng của hệ thống phanh ABS
Hệ thống ABS (viết tắt của Anti-lock Brake System) 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 khiển đạp và nhả phanh.
Hình 4.52. Bố trí chủa hệ thống ABS cụm bánh xe
Trước khi đi sâu tìm hiểu hệ thống phanh ABS, bạn đọc hãy tham khảo thêm về 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 được gọi 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 này cũng 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 hệ số trượt có thể hiểu rõ hơn qua đồ thị ở trên. Lực phanh không tỷ lệ với hệ số trượt, và đạt được 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 phải 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 định về hướng. Để thực hiện điều này, người ta thiết kế hệ thống ABS để tăng hiệu suất phanh tối đa bằng cách sử dụng hệ số trượt là 10-30% bất kể các điều kiện của mặt đường, đồng thời giữ lực quay vòng càng cao càng tốt để duy trì sự ổn định về hướng.
Hình 4.53. Biểu đồ lực phanh và hệ số trượt
Trên các mặt đường trơn có hệ số ma sát thấp như đường có nhựa ướt, nước mưa 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 mặt đường đó. Trên các đường thô nhám, hoặc trên sỏi tác động của ABS có thể dẫn đến 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 người lái biết rằng ABS đang hoạt động.
Hình 4.54. Sơ đồ hệ thống ABS + Hệ thống phanh ABS có các bộ phận chính sau đây