- Dây an toàn
+ Làm giảm đến mức tối thiểu chuyển động về phía trước của người ngồi trong xe khi có va chạm.
+ Dây an toàn có cơ cầu tự hãm khi bị kéo ra đột ngột. Tuy nhiên cơ cấu này sẽ không bị khóa khi bạn chuyển động nhẹ nhàng.
Hình 1.18. Dây an toàn
- Túi khí: Là thiết bị an toàn bổ trợ cho dây an toàn được thiết kế chỉ để hoạt
động khi cần thiết nhất, trong trường hợp có va chạm rất mạnh từ phía trước xe, trong khoảng góc 30 độ so với tâm xẹ
- Lốp ô tô: dùng kiểu lốp 185/60 R15 (lốp có chiều rộng tiết diện 185mm, tỷ lệ chiều cao so với chiều rộng của tiết diện 60%, sợi đan hướng kính R, đường kính vành lốp 15 inch, vành đúc.
Hình 1.20. Lốp ô tô
- Các thiết bị điều khiển trong buồng lái: vành tay lái, bảng đồng hồ, cassette, máy CD, bàn đạp phanh, bàn đạp ly hợp, bàn đạp tăng giảm tốc độ, cần phanh tay, cần số, cần điều khiển hộp phân phối, các công tắc…
Hình 1.21. Các thiết bị trong cabin ô tô
- Vios sở hữu khoảng không gian nội thất rộng rãi, thoải mái và sang trọng. Hơn nữa, khoang hành lý rộng rãi của xe mang đến sự hài lòng cho khách hàng khi vận chuyển những vật dụng, hành lý có kích thước lớn.
Hình 1.22. Hàng ghế phía sau xe
Hình 1.23. Khoang hành lý phía sau xe
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS (ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM)
2.1. CHỨC NĂNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH CỦA Ô TÔ 2.1.1. Chức năng của hệ thống phanh
Hệ thống phanh của ô tô có những chức năng sau đây:
- Giảm vận tốc của ô tô đến một trị số xác định hoặc giảm vận tốc đến khi dừng hẳn. - Duy trì vận tốc của ô tô ở một trị số xác định trong trường hợp xe chuyển động xuống dốc.
- Đảm bảo ô tô không chuyển động khi đang đứng trên đường dốc hoặc khi không có mặt của người láị
2.1.2. Yêu cầu của hệ thống phanh
Hệ thống phanh của ô tô cần đáp ứng các yêu cầu sau đây: - Đảm bảo đạt được tính năng phanh caọ
- Lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh (bàn đạp phanh) không quá lớn để việc điều khiển nhẹ nhàng. Đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh và lực phanh trên bánh xẹ
- Thời gian phản ứng của hệ thống phanh ngắn. - Hoạt động tin cậy trong thời gian dàị
- Cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moayơ…), dễ dàng điều chỉnh, thay thế các chi tiết hư hỏng.
- Phải giữ cho ô tô đứng nguyên trên đường dốc nghiêng tối thiểu 16 ÷ 200. Hệ thống phanh gồm: phanh chân và phanh taỵ Có sử dụng bộ chống hãm cứng bánh xẹ
2.1.3. Phân loại hệ thống phanh
Bảng 2-1. Phân loại tổng quát hệ thống phanh ô tô
Tiêu chí phân loại Các loại phanh
Mục đích sử dụng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hệ thống phanh chính (phanh chân) - Hệ thống phanh phụ (phanh tay) - Hệ thống phanh hãm - Hệ thống phanh tự động Môi chất và cách thức truyền động phanh - Hệ thống phanh cơ khí - Hệ thống phanh thuỷ lực - Hệ thống phanh khí nén
Đặc điểm cấu tạo của cơ cấu phanh
- Phanh tang trống - Phanh đĩa
- Phanh động cơ - Phanh điện
Thiết bị cung cấp năng lượng cho hệ thống phanh
- Hệ thống phanh không có trợ lực - Hệ thống phanh có trợ lực - Hệ thống phanh quán tính - Hệ thống phanh trọng lực Mức độ hoàn thiện - Hệ thống phanh cơ bản
- Hệ thống có điều hoà lực phanh - Hệ thống phanh chống hãm cứng
- Hệ thống phanh chính (còn gọi là phanh chân) là hệ thống phanh được người lái sử dụng trong những tình huống thông thường khi thực hiện quá trình phanh. Hệ thống phanh chính được sử dụng phổ biến hiện nay là loại phanh thuỷ lực hoặc phanh khí nén.
- Hệ thống phanh phụ (còn gọi là phanh tay) là hệ thống phanh có chức năng chính là giữ xe đứng yên trên đường bằng hay trên những đoạn đường dốc khi xe không chuyển động. Ngoài ra, hệ thống phanh phụ còn có thể được sử dụng trong một
số tình huống đặc biệt như hệ thống phanh chính bị sự cố hoặc hiệu quả phanh không đạt yêu cầụ Hệ thống phanh phụ thường là loại phanh kiểu truyền động cơ khí.
- Hệ thống phanh cơ khí dùng để dừng ô tô trên những đoạn đường đèo dốc, hay giữ cho ô tô cố định ở một vị trí nào đó trên đoạn đường thẳng mà không cần sự tác động của người điều khiển hoặc dùng để giảm tốc độ hay dừng hẳn khi phanh chân bất ngờ bị mất tác động trong lúc ô tô đang di chuyển và phanh tay có thể kết hợp cùng với phanh chân cùng tác động để phanh ô tô khẩn cấp, nhằm rút ngắn đi quãng đường phanh và thời gian phanh.
- Hệ thống phanh thuỷ lực là hệ thống phanh sử dụng loại chất lỏng (thường là dầu thuỷ lực) để tạo ra momen phanh.
- Hệ thống phanh khí nén là hệ thống phanh sử dụng không khí nén để tạo ra momen phanh.
- Hệ thống phanh hãm là hệ thống phanh có chức năng giảm hoặc duy trì tốc độ xe ở một trị số nhất định mà không cần dừng xe lạị Hệ thống phanh hãm thường được trang bị cho những xe có trọng tải lớn và được sử dụng trong trường hợp xe chạy xuống dốc trong thời gian dài thay vì phải sử dụng hệ thống phanh chính nhằm đảm bảo tình trạng kỹ thuật tốt cho hệ thống phanh chính. Hệ thống phanh hãm thường dùng là phanh điện hoặc phanh thuỷ lực.
- Hệ thống phanh tang trống là hệ thống phanh được trang bị cơ cấu phanh kiểu tang trống. Hệ thống phanh đĩa là hệ thống phanh được trang bị cơ cấu phanh kiểu đĩạ
- Hệ thống phanh không có trợ lực thì toàn bộ năng lượng cần thiết để tạo ra lực phanh là do người điều khiển xe phát rạ Còn ở hệ thống phanh có trợ lực, chỉ một phần năng lượng cần thiết để tạo ra lực phanh là xuất phát từ ngưòi điều khiển xe, phần còn lại do bộ trợ lực phanh tạo rạ Đa số ô tô hiện nay được trang bị hệ thống phanh có trợ lực.
- Hệ thống phanh có điều hoà lực phanh là hệ thống phanh mà áp suất trong dẫn động phanh có bộ điều chỉnh nhằm tận dụng trọng lượng bám khi tải trên các bánh trước và các bánh sau thay đổi, việc điều chỉnh đó nhờ bộ điều hoà lực phanh.
- Hệ thống phanh chống trượt lê (hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe) là hệ thống phanh có nhiệm vụ ngăn cản sự trượt lết của bánh xe giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng trong quá trình phanh. Ngày nay hệ thống ABS được trang bị hầu hết trên các ô tô hiện đại đời mới các ô tô có tính năng cao và một số ô tô 12 chỗ, hệ thống ABS tuy giá thành cao nhưng hiệu quả nên khá thông dụng.
2.2. ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ 2.2.1. Trọng lực (G)
Trọng lực là lực hút của trái đất tác dụng lên khối lượng của xẹ Trọng lực có phương vuông góc với mặt đất, chiều thẳngđứng, điểm đặt tại trọng tâm của xẹ
G = m.g (2.1)
trong đó :
G - Trọng lực, [N];
m - Khối lượng của xe, [kg];
g - Gia tốc trọng trường [m/s2], g = 9,81 m/s2.
2.2.2. Hợp lực phản lực vuông góc
Trong thực tế, cả mặt đường và bánh xe đều không phải là những vật cứng tuyệt đối nên chúng đều biến dạng dưới tác dụng của trọng lượng ô tô. Mặt đường và bánh xe tiếp xúc với nhau ở vô số điểm và tạo nên vùng tiếp xúc (tire contact patch). Tại mỗi điểm tiếp xúc trên bánh xe sẽ có một phản lực thành phần tác dụng từ mặt đường. Tổng của tất cả các lực thành phần đó được gọi là phản lực tổng hợp từ mặt đường hay gọi tắt là phản lực của mặt đường (reaction of the road). Phản lực của mặt đường có điểm đặt tại tâm vùng tiếp xúc. Để tiện trong nghiên cứu, người ta thường phân tích phản lực của mặt đường thành 3 thành phần : Z, X và Ỵ
Gb1 Gb1 Fx Fy X1 Y1 Z1 X1 Y1 R1 Gb1 Fx X1 Z1 Z1 a1 ω ω Hình 2.1. Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe
Gb1 - Trọng lực phân bố trên trục trước; Gb2 - Trọng lực phân bố trên trục sau; Gφ - Trọng lượng bám của xe; Gφ1 - Trọng lượng.
- Hợp lực phản lực vuông góc (Z) là thành phần có phương vuông góc với mặt đường. + Z1 - Hợp lực phản lực vuông góc các bánh xe trước. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Z1 = Gb1 . cosα = Gφ1 (2.2) + Z2 - Hợp lực phản lực vuông góc các bánh xe saụ
Z2 = Gb2 . cosα = Gφ2 (2.3) - Hợp lực phản lực tiếp tuyến (X) là thành phần tác dụng trong mặt phẳng song song với mặt đường và có phương cùng phương chuyển động của ô tô.
- Hợp lực phản lực ngang (Y) là thành phần tác dụng trong mặt phẳng song song với mặt đường và theo phương ngang.
2.2.3. Lực kéo rơ moóc (Fm)
Khi ô tô kéo rơ moóc thì lực cản ở rơ moóc kéo được sinh ra gọi là lực rơ moóc có chiều ngược chiều chuyển động của xe, có phương song song với mặt đường và được đặt tại tâm của rơ moóc kéọ
Fm = n.Q.φ (2.4)
Trong đó : n - số lượng rơ moóc;
Q - là trọng lượng của một rơ moóc;
φ - là hệ số cản tổng cộng của đường.
2.2.4. Lực quán tính
Lực quán tính (Fj) - xuất hiện do sự thay đổi vận tốc củaô tô.
Lực quản tính do gia tốc của các khối lượng chuyển động tịnh tiến (Fj’) và các khối lượng chuyển động quay (Fj’’) có chiều cùng chiều hay ngược chiều tùy thuộc vào chiều chuyển động gia tốc của xe có phương song song với mặt đường điểm đặt tại tâm của xẹ
Fj = δj .G/(g.J) (2.5)
Trong đó: J - gia tốc của ôtô
δj - hệ số quán tính quay (hệ số tính đến ảnh hửơng của gia tốc đến các khối lượng chuyển động quay).
2.2.5. Lực cản lăn (Ff)
Lực cản lăn là lực xuất hiện do ma sát giữa bánh xe với mặt đường và do biến dạng của bánh xe với mặt đường có phươngsong song với mặt đường.
Ff1 = f1.Z1 (2.6)
Ff2 = f2.Z2 (2.7)
Ff = F.Gφ = f.G.cosα (2.8)
2.2.6. Lực cản của không khí
Lực cản của không khí (Fw) – khi ô tô chuyển động làm thay đổi áp suất không khí trên bề mặt của nó làm xuất hiện dòng xoáy khi ở phần sau của ô tô và gây ra ma sát giữa không khí với bề mặt của chúng và sinh ra lực cản của không khí, có chiều ngược hoặc cùng chiều chuyển động của xe tùy thuộc vào vận tốc của gió và của xe có phương song song với mặt đường, có điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc.
Fw = 0,5Pw.Cw.Ạ(V+V0)2 (2.9) Trong đó: Pw - mật độ của không khí (kg/m3);
Cw - hệ số cản của không khí; V - vận tốc của ô tô;
V0 - vận tốc của gió;
A - diện tích cản chính diện.
2.2.7. Lực cản dốc (Fg)
Lực cản dốc là lực xuất hiện khi xe chuyển động trên đường dốc. Có phương song song với mặt đường, ngược chiều tiến của xe khi lên dốc, cùng chiều tiến khi xe xuống dốc, điểm đặt tại trọng tâm của xẹ
Fg = G.sinα (2.10)
2.2.8. Lực phanh sinh ra ở bánh xe (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra mômen ma sát còn gọi phanh Mp nhằm hãm bánh xe lạị Lúc đó ở bánh xe xuất hiện phản
lực tiếp tuyến Fp ngược với chiều chuyển động. Phản lực tiếp tuyến này được gọi là lực phanh và được xác định theo biểu thức sau [3, tr.270]:
p p b M F r = [N] (2.11) Trong đó: Mp - mômen phanh tác dụng lên bánh xẹ
Hình 2.2. Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh
Lực phanh lớn nhất không chỉ phụ thuộc vào mômen phanh mà nó còn phụ thuộc vào trọng lực (Gϕ) và hệ số bám (ϕ). Nghĩa là trị số lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, nghĩa là:
Fpmax ≤ Fϕ = ϕ.Gϕ (2.12) Trong đó:
Fϕ- Lực bám giữa bánh xe với mặt đường;
Khi phanh thì bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, do đó trên bánh xe sẽ có mômen quán tính Mjb tác dụng, mômen này cùng chiều chuyển động của bánh xẹ Ngoài ra còn có mômen cản lăn Mf tác dụng, mômen này ngược với chiều chuyển động và có tác dụng hãm bánh xe lạị Như vậy khi phanh bánh xe thì lực hãm tổng cộng Fpo được xác định theo biểu thức sau [3, tr.272]:
p f jb f jb po p b b M M M M M F F r r + − − = = + (2.13)
Trong quá trình phanh ô tô, mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh tăng lên, đến một lúc nào đó sẽ dẫn đến sự trượt lê bánh xẹ Khi bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thì hệ số bám ϕ có giá trị thấp nhất. Cho nên khi bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thì lực phanh sinh ra giữa bánh xe và mặt đường là nhỏ nhất, dẫn đến hiệu quả phanh thấp nhất. Không những thế, nếu các bánh xe trước bị trượt lê sẽ làm mất tính dẫn hướng khi phanh, còn nếu các bánh xe sau bị trượt lê sẽ làm mất tính ổn định khi phanh.
Vì vậy để tránh hiện tượng trượt lê hoàn toàn bánh xe (tức là không để bánh xe bị hãm cứng khi phanh) thì trên ô tô hiện đại có đặt bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh.
Từ biểu thức (2.12) ta thấy rằng muốn có lực phanh lớn không những cần có hệ số bám ϕ có giá trị cao mà còn phải có trọng lực Gϕ lớn. Vì vậy để sử dụng hết trọng lực bám của ô tô cần phải bố trí cơ cấu phanh ở tất cả các bánh xe của ô tô.
2.2.9. Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu
Để xét điều kiện đảm bảo phanh tối ưu (phanh có hiệu quả nhất) chúng ta dung sơ đồ ở hình 2.3 trình bày các lực tác dụng lên ô tô khi phanh ở trường hợp xe không kéo moóc trên mặt phẳng nằm ngang.
Hình 2.3. Lực tác dụng lên ô tô khi phanh
Khi phanh sẽ có những lực sau tác dụng lên ô tô: trọng lượng ô tô G đặt tại trọng tâm, lực cản lăn Ff1 và Ff2 ở các bánh xe trước và sau, phản lực thẳng góc lên các bánh xe trước và sau (Z1 và Z2), lực phanh ở các bánh xe trước và sau Fp1 và Fp2, lực cản không khí Fw, lực quán tính Fj sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần.
Lực phanh Fp1 và Fp2 đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường và ngược với chiều chuyển động của ô tô, còn lực quán tính Fj đặt tại trọng tâm và cùng với chiều chuyển động của ô tô.
Lực quán tính Fj được xác định theo biểu thức sau:
Fj = jp g G
(2.14)
Ở đây: g - Gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s2); jp - Gia tốc chậm dần khi phanh.
Khi phanh thì lực cản không khí Fω và lực cản lăn Ff1 và Ff2 không đáng kể, có thể bỏ quạ Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1,5 ÷ 2%.
Bằng cách lập các phương trình cân bằng mômen của các lực tác dụng lên ô tô khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường A và B, ta có thể xác định các phản lực thẳng góc Z1 và Z2 như sau: Z1 = L h F Gb+ j g (2.15)
Z2 = L h F Ga− j g (2.16)
Ở đây: a, b, hg – Tọa độ trọng tâm của ô tô;