GIÁO TRÌNH CƠ KHÍ Ô TÔ: SỰ PHANH Ô TÔ ppt

  

GIÁO TRÌNH CƠ KHÍ Ô TÔ


SỰ PHANH Ô TÔ

SỰ PHANH Ô TÔ


Trên ô tô có trang bị hệ thống phanh nhằm mục đích giảm vận tốc hoặc dừng hẳn
khi cần thiết. Lúc đó người lái giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ, đồng thời
phanh để hãm xe lại. Nhờ hệ thống phanh mà người lái có thể nâng cao vận tốc chuyển
động trung bình của ô tô và đảm bảo an toàn khi chuyển động. Do vận tốc chuyển động
ngày càng cao cho nên việc đi sâu nghiên cứu để hoàn thiệ
n sự làm việc của hệ thống
phanh nhằm đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô ngày càng cấp thiết.

I. LỰC PHANH SINH RA Ở BÁNH XE

Trên hình (IX – 1) trình bày lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh. Khi
người lái tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men ma sát còn gọi
là mô men phanh M
P
. Nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó ở bánh xe xuất hiện phản lực tiếp
tuyến P
P
ngược với chiều chuyển động (hình IX -1). Phản lực tiếp tuyến này được gọi là
lực phanh và xác định theo biểu thức:
p
p
p
r
M
P =

(IX -
1)
M
P
- mô men phanh tác dụng lên bánh xe
P
P
- lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường
r
h
- bán kính làm việc của bánh xe
Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường,
nghĩa là:
P
pmaz
= P
ϕ
= Z
b
.
ϕ
. (IX -
2)
Ở đây:
P
pmaz
- lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt
đường;
P
ϕ

- lực bám giữa bánh xe với mặt đường;
Z
b
- phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe;

ϕ
- hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường;


Hình IX - 1. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh.

Khi phanh thì bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, do đó trên bánh xe sẽ có
mô men quán tính M
jb
tác dụng, mô men này cùng với chiều chuyển động của bánh xe;
ngoài ra còn có mô men cản lăn M
f
tác dụng, mô men này ngược với chiều chuyển động
và có tác dụng hãm bánh xe lại. Như vậy trong khi phanh bánh xe thì lực hãm tổng cộng
P
po
sẽ là:
b
jbf
p
b
jbfp
po
r
MM

P
r
MMM
P
−
+=
−
+
=

Trong quá trình phanh ô tô, mô men phanh sinh ra ở cơ cấu phanh tăng lên, đến
một lúc nào đấy sẽ dẫn đến sự trượt lê bánh xe. Khi bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thì hệ
số bám ϕ có giá trị thấp nhất (xem đồ thị ở hình I - 4d), cho nên khi bánh xe bị trượt le
hoàn toàn thì lực phanh sinh ra giữa bánh xe và mặt đường là nhỏ nhất, dẫn tới hiệu quả
phanh thấp nhất. Không những thế, nếu các bánh xe trước bị trượt le sẽ làm mất tính dẫn
hướ
ng khi phanh, còn nếu các bánh xe sau bị trượt lê sẽ làm mất tính ổn định khi phanh.
Vì vậy để tránh hiện tượnh 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 (XI -2) thấy rằng muốn có lực phanh lớn không những cần có hệ số
bám ϕ có giá trị cao mà còn phải có phản lực pháp tuyến Z
b
lớn. Cũng vì vậy để sử dụng
hết toàn bộ trọng lượng bám của ô tô cần phải bố trí cơ cấu phanh ở tất cả các bánh xe
của ô tô .
Trong quá trình phanh xe, động năng hoặc thế năng (khi ô tô chuyển động xuống
dốc) của xe bị tiêu hao cho ma sát giữa tróng phanh và má phanh, giữa lốp và mặt đường
cũng như để khắc phục sức cản lăn, sức cản không khí, ma sát trong hệ thống truyền lực,
ma sát trong động cơ. Năng lượ
ng bị tiêu hao trong quá trình phanh phụ thuộc vào chế độ

phanh của xe.
Mô men phanh cành tăng thì cơ năng biến thành nhiệu năng giữa trống phanh và
má phanh cũng như sự trượt lê giữa lốp và mặt đường càng tăng, còn năng lượng đẻ khắc
phục các sức cản khác tương đối nhỏ. Khi các bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn thì công
ma sát giữa trống phanh và má phanh cũng như sự cản lăn hoàn toàn không có nữa, tất cả
năng lượng h
ầu như biến thành nhiệt ở khu vực tiếp xúc giữa lốp và mặt đường. Sự trượt
dọc và ản h hưởng xấu đến tính ổn định ngang của xe.


II. ĐIỀU KIỆN BẢO ĐẢM SỰ PHANH TỐI ƯU
1. Xây dựng điều kiện

Hình duới biểu diễn các lực tác dụng lên ô tô khi phanh ở trường hợp xe không
kéo moóc (P
m
=0) trên mặt phẳng nằm ngang (
0
=
α
).Lực cản lăn P
1f
và P
2f
ở các bánh
xe trước và sau, trọng lượng của ô tô G đặt tại trọng tâm , phản lực thẳng góc lên các
bánh xe trước là Z
1
và sau là Z
2

.Lực phanh ở các bánh xe trước là P
1P
và ở các bánh sau
là P
2P
lực quán tính P
j
sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần .



Hình1:Lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường nằm ngang

Lực phanh P
1P
và P
2P
có điểm đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường ,có
phương nằm trên mặt phẳng ngang ,chiều ngược chiều chuyển động . Lực quán tính P
j

của ô tô đặt tại trọng tâm có chiều cùng chiều với chiều chuyển động.
Lực P
j
được xác định như sau :

P
j
=
g

G
j
P
(1)
Ở đây :
g : là gia tốc trọng trường (g=9,81 m/s
2
)
G: là trọng lượng của xe
J
P
: gia tốc chậm dần khi phanh
Khi thực hiện quá trình phanh thì lực cản không khí P
W
và lực cản lăn P
1f
và P
2f
là
không đáng kể do vậy có thể bỏ qua . Điều đó chỉ gây sai số khoảng 1,5
÷2%.
Phương trình cân bằng mô men tại điểm B là :
L.Z
1
- b.G - P
j
.h
g
=0

Z2
P
2P

V
P
W

G
P
J

Z
1
PP
1
f
P
2
f
a
b
L
trọng tâm
A
B
h
g

Z
1
=
L
PhbG
jg

+
(2)
Phương trình cân bằng mô men tại điểm A là:
L.Z
2
- a.G+ P
j
.h
g
=0
Z
2
=
L
hPaG
gj
−
(3)
Ở đây :
a, b, h
g
: là toạ độ trọng tâm của ô tô;

L: là chiều dài cơ sở của ôtô
Thế (1) vào (2) và (3) ta được :
Z
1
=
L
G
( b +
g
hj
gp
) (4)
Z
2
=
L
G
( a –
g
hj
gp
) (5)
Muốn sử dụng hết trọng lượng bám của ô tô thì cơ cấu phanh được bố trí ở tất cả
các bánh xe trước và sau, khi đó lực phanh lớn nhất đối với toàn bộ xe là :
p
maxp
= G.
ϕ
(6)
Quá trình phanh có hiệu quả cao nhất là khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỷ lệ

thuận với tải trọng tác dụng lên chúng , mà tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong quá
trình phanh lại thay đổi do lực quán tính P
j
tác dụng . Khi phanh có hiệu quả cao nhất thì
ta có tỷ số lực phanh giữa bánh xe trước và bánh xe sau là:
2
1
P
P
P
P
=
2
1
Z
Z
(7)
Thay biểu thức (2) và(3) vào (7) ta được :
2
1
P
P
P
P
=
gj
gj
hPGa
hPGb
−

+
(8)
Khi phanh các lực cản P
1f
và P
2f
là không đáng kể, có thể bỏ qua , do vậy :
P
j
= P
1j
+ P
2j

Và p
maxj
= P
maxP
=G.
ϕ
(9)
Thay giá trị P
maxj
từ biểu thức (9) vào biểu thức (8)ta được:

2
1
P
P
P

P
=
g
g
ha
hb
.
.
ϕ
ϕ
−
+
(10)
Biểu thức (10) là điều kiện để đảm bảo sự phanh có hiệu quả nhất. Trong quá trình
phanh ngoài quãng đường phanh nhỏ nhất , gia tốc chậm dần lớn nhất, hoặc thời gian
phanh nhỏ nhất . Thì khi phanh lực phanh p
1P
và P
2P
phải thoả mãn biểu thức (10).
Trong khi sử dụng xe thì các giá trị a, b,
ϕ
, h
g
luôn thay đổi , kéo theo tỷ số
2
1
P
P
P

P
cũng thay đổi , muốn thực hiện quá trình phanh có hiệu quả nhất thì phải cần thay đổi lực
phanh P
1P
và P
2P
sao cho thoả mãn biểu thức (10).
 Nhận xét: Nhược điểm của hệ thống phanh cũ :
 Do đường ống như nhau( đường ống phanh khí nén và đường ống phanh
dầu cho cơ cấu phanh trước và phanh sau là như nhau).
 Xy lanh bánh xe cơ bản gần là như nhau.
Do vậy áp suất dòng chất lỏng và dòng chất khí cho cơ cấu phanh trước và phanh
sau là như nhau, dẫn đến lực tác động cũng như nhau cho cơ cấu phanh tr
ước và phanh
sau mà các giá trị a, b,
ϕ
, h
g
luôn thay đổi . Suy ra biểu thức (10) không được thoả mãn
nên không đảm bảo điều kiện tối ưu. Cần phải có ABS và bộ điều hoà lực phanh.
Nhìn vào biểu thức (10) thấy các giá trị P
1P
, P
2P
, a, b,
ϕ
, h
g
đều ảnh hưởng đền
điều kiện sự phanh tối ưu.Không những thế để đạt hiệu quả phanh cao nhất cần phải đạt

được quãng đường phanh ngắn nhất , gia tốc chậm dần lớn nhất , thời gian phanh ít nhất,
lực phanh và lực phanh riêng hợp lý.

2. Các ảnh hưởng đến thông số
ϕ


Hệ số bám
ϕ
giữa bánh xe chủ động và mặt đường phụ thuộc vào các yếu tố sau:



Hình2: Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám
1. đường khô 2. đường ướt
a) áp suất trong lốp ;
b) Tốc độ chuyển động của ô tô;
c) Tải trọng thẳng đứng trên bánh xe;
d) Độ trượt giữa bánh chủ động và mặt đường.

Nhìn vào các đồ thị trên ta thấy , khi tăng áp suất p trong lốp thì hệ số bám lúc đầu
tăng lên sau đó lại giả
m xuống . Giá trị hệ số bám cực đại sẽ tương ứng với áp suất được
khuyên để dùng cho lốp đó . Khi tăng tốc độ chuyển động thì hệ số bám giảm từ từ theo
dạng đường cong . Khi tăng tải trọng thẳng đứng lên bánh xe thì hệ số bám giảm đi một ít
và đồ thị có dạng tuyến tính . Khi đường ướt thì ảnh hưởng của áp suất trong lốp , củ
a tốc
độ chuyển động và tải trọng thẳng đứng lên bánh xe đến hệ số bám càng lớn . Đặc biệt là
độ trượt
λ

giữa bánh xe chủ động và mặt đường ảnh hưởng rất nhiều đến hệ số bám . Khi
tăng độ trượt của bánh xe thì hệ số bám lúc đầu tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị cực
đại trong khoảng độ trượt 15÷ 25%. Nếu độ trượt tiếp tục tăng thì hệ số bám giảm , khi
độ trượt
λ
= 100% thì hệ số bám giảm 20
÷
30% so với hệ số bám cực đại . Khi đường
ướt thì có thể giảm nhiều hơn nữa , đến 50
÷
60%.
Trên đây là sự thay đổi hệ số bám
ϕ
vào các yếu tố . Những yếu tố này luôn luôn
thay đổi trong quá trình sử dụng xe , như vậy để thoả mãn sự phanh tối ưu cần phải thay
đổi lực phanh P
1P
và P
2P
sao cho thoả mãn biểu thức (10).

3. Xét tỷ số
2
1
P
P
P
P
và đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hoà lực phanh

Việc tạo ra hệ thống phanh đạt hiệu quả phanh cao nhất luôn luôn là mong muốn
của các nhà sản xuất ô tô . Muốn được như vậy thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe trước
P
1P
và lực phanh sinh ra ở các bánh xe sau P
2P
phải thoả mãn biểu thức (10). Sự ra đời
của bộ điều hoà lực phanh đã đáp ứng yêu cầu đó .
Nếu coi bán kính bánh xe trước r
1b
và bánh xe sau r
2b
bằng nhau trong quá trình
phanh ta có thể viết quan hệ mô men phanh M
1P
và ở bánh xe sau M
2P
như sau:
2
1
P
P
M
M
=
22
11
.
.
bP

bP
rP
rP
=
2
1
P
P
P
p
(11)
từ biểu thức (10) và (11) ta có :
2
1
P
P
M
M
=
g
g
ha
hb
.
.
ϕ
ϕ
−
+
(12)

Trong đó :
M
1P
- mô men phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước ( Nm).
M
2P
- mô men phanh cần sinh ra ở các bánh xe sau ( Nm).
Như vậy muốn đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất thì mô men sinh ra ở các bánh xe
trước M
1P
và mô men sinh ra ở các bánh xe sau M
2P
phải luôn tuân theo biểu thức (10).
Các giá trị a, b, h
g
đối với một ô tô nhất định nào đấy có thể thay đổi tuỳ theo mức độ và
vị trí chất tải lên ô tô .
Thay j=
ϕ
.g vào công thức (4) và (5) ta có thể xác định mô men sinh ra ở các bánh
xe trước M
1P
và ở các bánh xe sau M
2P
từ điều kiện bám theo biểu thức sau:
M
1P
=
ϕ
. Z

1
.r
b
=
L
rG
b
ϕ

(b +
ϕ
.h
g
) (13)
M
2P
=
ϕ
.Z
2
.r
b
=
L
rG
b
ϕ

(a –
ϕ

.h
g
) (14)
Đối với ô tô đã chất tải nhất định , ta có a, b, h
g
là giá trị có định trong trường hợp
chất tải như thế . Bằng cách thay đổi giá trị
ϕ
, dựa trên biểu thức (13) và (14) ta có thể
vẽ đồ thị M
1P
= f
1
(
ϕ
) v à M
2P
= f
2
(
ϕ
). Dưới đây là đồ thị trình bày mối quan hệ giữa
mô men phanh M
1P
v à mô men phanh M
2P
với hệ số bám
ϕ
đường nét liền ứng với ô tô
đầy tải và đường nét dứt ứng với ô tô không tải .

Hình 3: Đồ thị chỉ quan hệ giữa mô men phanh M
1P
và mô men phanh M
2P
với
hệ số bám
ϕ
.
Đồ thị sau sẽ thể hiện mối quan hệ giữa mô men phanh M
1P
với mô men phanh M
2P
.Được gọi là đường đặc tính phanh lý tưởng của ô tô:

Hình4: 1-chế độ đầy tải 2-chế độ không tải

Đối với ô tô hiện nay thường dùng dẫn động phanh thuỷ lực hoặc dẫn động phanh
bằng khí nén , quan hệ giữa mô men phanh sinh ra ở bánh xe và áp suất trong dẫn động
phanh biểu thị như sau:
M
1P
= k
1
.P
dd ,1
(15)
M
2P

= k
2
.P
dd ,2
(16)
Trong đ ó :
P
dd ,1
, P
dd ,1
- áp trong dẫn động phanh tương ứng với cơ cấu phanh trước và
cơ cấu phanh sau;
k
1
và k
2
- hệ số tỷ lệ tương ứng với phanh trước và phanh sau.
Từ biểu thức (15)và (16) ta có thể xác định quan hệ giữa áp suất trong dẫn động
phanh trước và phanh sau:
dd
dd
P
P
,2
,1
=
21
12
.
P

p
Mk
Mk
(17)
Đồ thị chỉ quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh sau(p
1
) và dẫn động phanh(p
2
)để đảm bảo sự phanh lý tưởng được thể hiện dưới hình sau:


Hình 5:Đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hoà lực phanh
1- đầy tải 2- không tải
 Nhận xét : muốn đảm bảo đường đặc tính p
2
= f(p
1
) theo đúng đồ thị trên thì bộ
điều hoà lực phanh phải có kết cấu rất phức tạp . Các kết cấu trong thực tế chỉ đảm bảo
đường đặc tính gần đúng với đường đặc tính lý tưởng.
Trong đó áp suất sinh ra ở dẫn động phanh trước P
dd ,1
v à ở dẫn động phanh sau P
dd ,2
còn được xác định như sau:

P
dd ,1
=
1

2
1.

2
Cdr
Gr
t
b
π
ϕ
(
L
hb
g
.
ϕ
+
) +p
01
(18)
P
dd ,2
=
2
2
2.

2
Cdr
Gr

t
b
π
ϕ
(
L
hb
g
.
ϕ
+
) +p
02
(19)
Trong đó :
p
01
, p
02
- áp suất dư trong dẫn động phanh trước và dẫn động phanh sau
(thường từ 2
÷
4 kG/cm
2
);
r
b
- bán kính làm việc của bánh xe;
G-trọng lượng ô tô;
ϕ

- hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường;
d
1
,d
2
- đường kính của xy lanh bánh xe ở cơ cấu phanh trước và cơ cấu
phanh sau;
C
1
,C
2
- tỷ số truyền cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau;
r
t
- bán kính của trống phanh.
Sau đây là một ví dụ đưòng đặc tính của bộ điều hoà lực phanh loại píttông bậc, đồ
thị của chúng được thể hiện như sau:

Hình 6 :Đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh
1-đầy tải . 2- không tải.
Trong trường hợp xe đầy tải: ở giai đầu áp suất p
1
ở dẫn động ra phanh trước và áp
suất p
2
ở dẫn động ra phanh sau đều bằng nhau, đường đặc tính đi theo đường OA
nghiêng với trục hoành một góc 45
0
,lúc đó bộ điều hoà lực phanh chưa làm việc. Khi áp
suất trong xi lanh chính đạt giá trị p

dch
( áp suất điều chỉnh) thì lúc đó điều hoà lực phanh
bắt đầu làm việc . Thời điểm đó áp suất p
2
nhỏ hơn áp suất p
1
và đường đặc tính điều
chỉnh đi theo đường thẳng AB gần sát với đường cong lý tưởng.
Trong trường hợp xe không tải thì ở giai đoạn đầu đường đặc tính đi theo đường
thẳng OC nghĩa là lúc đó bộ điều hoà lực phanh chưa làm việc, áp suất p
'
dch
ứng với điểm
C là áp suất dẫn động phanh trước ở thời điểm mà bộ điều hoà bắt đầu làm việc. Tiếp đó
đường đặc tính đi theo đường CD. Đường CD là đường đặc tính của bộ điều hoà lực
phanh khi xe không tải .
 Nhận xét : Từ đồ thị hình 6 thấy rằng áp suất trong dẫn động phanh sau p
2
khi đã
có bộ điều hoà lực phanh sẽ diễn biến theo đường gấp khúc OAB . Đường gấp khúc này
nằm dưới đường cong lý tưởng 1 nghĩa là áp suất p
2
có giá trị gần với áp suất lý tưởng
nhưng luôn nhỏ hơn áp suất lý tưởng yêu cầu cho nên không sảy ra hiện tượng bó cứng
bánh xe sau khi phanh.
Khi ứng với mỗi tải trọng khác nhau ta có đường đặc tính lý tưởng khác nhau( các
đường cong khác nhau ) và đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh ở các tải trọng
khác nhau sẽ là một chùm đường nghiêng được thể hiện dưới hình sau:

Hình7:Chùm đường đặc tính của bộ đi

ều hoà lực phanh.
1- đầy tải . 2- không tải.
 Nhận xét chung : bộ điều hoà lực phanh đảm bảo cho áp suất p
2
ở dẫn động phanh
sau gần với áp suất lý tưởng yêu cầu và có giá trị nhỏ hơn áp suất lý tưởng để tránh bó
cứng bánh xe sau. Khi bánh xe sau bị bó cứng thì hiệu quả phanh sẽ giảm do hệ số bám
ϕ
giảm bởi bánh xe bị trượt lê, đồng thời làm mất tính ổn định khi phanh.

4. Nguyên lý cơ cấu điều hoà lực phanh ABS


Lực phanh lớn nhất trong quá trình phanh đối với ô tô là:
P
maxP
=
ϕ
. G (20)
Với
ϕ
là hệ số bám
Lực bám P
ϕ
của ô tô được xác định theo biểu thức sau:
P
ϕ
=
ϕ
.Z (21)

Với Z là lực bám thẳng góc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động
Để cho bánh xe không bị trượt quay khi phanh ô tô thì:
P
maxP
≤ P
ϕ
(22)
Nếu xảy sự trượt quay không những xe bị mất hướng chuyển động mà còn giảm
hiệu quả phanh .Để tăng hiệu quả phanh ta cần tăng P
maxP
muốn vậy nhìn vào công thức
(20) ta cần phải tăng
ϕ
vì G có định . Hệ số bám
ϕ
gồm
ϕ
x
và
ϕ
y
,hệ số bám dọc
ϕ
x
và hệ số bám ngang
ϕ
y
của bánh xe với mặt đường lại thay đổi theo độ trượt tương đối
λ
giữa bánh xe và mặt đường . Sự thay đổi này được thể hiện dưới đồ thị sau :

Hình 8: Đồ thị thayđổi hệ số bám dọc
ϕ
x
và hệ số bám ngang
ϕ
y
theo
độ trượt tương đối
λ
của bánh xe khi phanh.
Độ trượt tương đối
λ
được xác định theo biểu thức:
λ
=
v
rwv
bxbx
−
(23)
Trong đó : v- vận tốc của ô tô;
w
bx
- vận tộc góc của bánh xe đang phanh;
r
bx
- bán kính làm việc của bánh xe.
Từ hình 8 thấy rằng hệ số bám dọc có giá trị cực đại
max

ϕ
ở giá trị độ trượt tối ưu
λ
0
. Thực nghiệm chứng tỏ rằng giá trị
max
ϕ
thường tương ứng với
λ
trong khoảng từ 10
÷
30%,ở giá trị độ trượt tối ưu
0
λ
không những đảm bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại
mà hệ số bám ngang
y
ϕ
cũng có giá trị khá cao .
Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở vùng độ trượt tối ưu của bánh xe là
λ
0
thì sẽ đạt được lực phanh cực đại P
maxP
=
ϕ
max
. G, nghĩa là hiệu quả phanh cao nhất ,
đồng thời đảm bảo tốt tính ổn định hướng khi phanh do hệ số bám ngang
y

ϕ
có giá trị
cao.
Nguyên lý cơ cấu điều hoà lực phanh ABS chính là cơ cấu điều chỉnh
λ
trong khoảng từ
10÷ 30% so với giá trị
λ
0

 Nhận xét :
Cơ cấu điều chỉnh phanh ABS giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt
thay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị
λ
0
, vì vậy đảm bảo hiệu quả phanh cao
nhất đồng thời đảm bảo tính ổn định hướng và tính dẫn hướng tốt khi phanh, nghĩa là
đảm bảo chất lượng phanh tốt.

III. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA QUÁ TRÌNH PHANH.

Phanh ôtô có những yêu cầu cơ bản sau:
- Đảm bảo hiệu quả phanh cao: có thể điều khiển theo ý muốn hay có quãng
đường phanh ngắn nhất, gia tốc chậm dần của ôtô cao.
- Quá trình phanh phải êm dịu, sự thay đổi gia tốc phanh phải đều dặn, nhằm đáp
ứng tính điều khiển, tính ổn định của ôtô trong mọi trạng thái hoạt động.
- Điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng kể cả
phanh chính (phanh chân) và phanh phụ
(phanh tay).
- Hiệu quả phanh ít thay đổi kể cả khi phanh liên tục nhiều lần.

- Có độ tin cậy cao, ngay cả trong trường hợp có một phần của hệ thống phanh hư
hỏng thì hệ thống vẫn có khả năng dừng ôtô.
- Tiến hành phân bố lực phanh hợp lý trên các cầu xe.
- Phanh chính và phanh phụ có hệ thống dẫn động độc lập và không ảnh hưởng
cấu lẫn nhau.
Để phanh ôtô có hiệu quả cao, cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản của phanh như
trên. Sau đây là các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh thông dụng.

1. Gia tốc chậm dần khi phanh.

Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá
chất lượng phanh ôtô. Khi phân tích các lực tác dụng lên ôtô, có thể viết phương trình cân
bằng lực kéo khi phanh ôtô như sau:
P
j
= P
P
+ P
f
+P
ω
+P
η

±
P
i
(IX-13)
Ở đây:
P

J
- Lực quán tính sinh ra khi phanh ôtô;
P
P
- Lực phanh sinh ra ở các bánh xe;
P
f
–lực cản lăn ;
P
ω
–lực cản không khí;
P
η
- lực để thắng tiêu hao cho ma sất cơ khí (ma sát ở ổ bi v.v. .);
P
i
–lực cản lên dốc. Khi phanh trên đường nằm ngang thì lực cản lên dốc bằng
không.

Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực P
f
, P
ω
, P
η
cản lại chuyển động của ôtô có
giá trị rất bé so với lực phanh.Lực phanh P
P
chiếm 98% của tổng các lực có xu hướng cản
sự chuyển động của ô tô. Vì thế có thể bỏ qua các lực cản P

f
P
ω
P
η
trong phương trình
(IX-13) và khi phanh trên đường nằm ngang có phương trình:

P
j
=P
P
(IX-14)
Lực phanh lớn nhất P
Pmax
được xác định theo điều kiện bám khi các bánh xe bị
phanh hoàn toàn và đồng thời theo biểu thức :
P
Pmax
=ϕ.G
Từ đó phương trình(IX-14) dược viết như sau:
δ
i

g
G
j
Pmax
= ϕ.G (IX-15)
Ở đây:

δ
i
- hệ số tính đến ảnh hưởng của các trọng khối quay của ôtô.
Từ biểu thức (IX-15) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại hki phanh:
j
Pmax
=
i
g
δ
ϕ
(IX-16)
Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần phải giảm hệ số δ
i
. Vì vậy khi phanh đột
ngột người lái cần tắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực lức đó δ
i
sẽ
giảm j
Pmax
tăng.
Gia tốc chậm dần cực đại phụ thuộc vào hệ số bám ϕ giữa lốp và mặt đường mà
giá trị của hệ số bám lớn nhất ϕ
max
= 0,75
÷
0,8 trên đường nhựa tốt. Nếu coi δ
i
=1 và gia
tốc trọng trường g=10m/s

2
thì gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh ngặt trên
đường nhựa tốt, khô, nằm ngang có thể đạt giá trị j
Pmax
= 7,5
÷
8 m/s
2
.
Trong quá trình ôtô làm việc, thường phanh với gia tốc chậm dần thấp hơn, phanh
đột ngột chỉ xẩy ra trong những lúc cần thiết.

2.
Thời gian phanh.

Thời gian phanh cũng là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh.
Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt.Để xác định thời gian phanh có
thể sử dụng công thức (IX-16)viết ở dạng sau:
j=
i
g
dt
dv
δ
ϕ
=
(IX-17)
Từ biểu thức (IX-17) có thể viết :
dt=
dv

g
i
ϕ
δ

Muốn xác định thời gian phanh nhỏ nhất chỉ cần tích phân dt trong giới hạn từ thời
điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v
1
tới thời điểm ứng với v
2
ở cuối quá trình phanh:
t
min
=
()
21
1
2
vv
g
dv
g
i
v
v
i
−=
∫
ϕ
δ

ϕ
δ

Khi phanh ôtô đến khi dừng hẳn thì v
2
=0, do đó :
t
min
=
g
v
i
ϕ
δ
1
(IX-18)
Ở đây:
v
1
- ứng với vận tốc phanh ban đầu.
Từ biểu thức (IX-18) ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc
bắt đầu phanh của ôtô, phụ thuộc vào hệ sốδ
i
và hệ số bám ϕ giữa bánh xe với mặt
đường. Để thời gian phanh nhỏ cần giảm δ
i
, vì vậy người lá xe cần cát ly hợp khi phanh.

3. 3. Quãng đường phanh.

Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đành giá chất lượng phanh của
ôtô, cũng vì vậy mà trong tính năng kỹ thuất của ôtô, các nhà máy chế tạo thường cho
biết quãng đường phanh vủa ôtô ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định.
So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe có thể
nhận thức trực tiếp và dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xe xử trí tốt trong khi phanh ô
tô trên đườ
ng.
Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất có thể sử dụng biểu thức (IX-17) bằng
cách nhân hai vế với dS (dS – vi phân của quãng đường), ta có:
dS
g
dS
dt
dv
i
δ
ϕ
=

hay là: vdv=
dS
g
i
δ
ϕ
(IX-19)
Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng cách tích phân dS trong giới
hạn từ thời điểm ứng với vận tốc bắt đầu phanh v
1
đến thời điểm ứng với vận tốc cuối

quá trình phanh v
2
. ta có:
s
min
=
∫∫
=
1
2
1
2
v
v
i
v
v
i
vdv
g
dvv
g
ϕ
δ
ϕ
δ

S
min
=

()
2
2
1
2
2
vv
g
i
−
ϕ
δ
(IX-20)
Khi phanh đền lúc ôtô dừng hẳn v
2
=0
S
min
=
g
v
i
ϕ
δ
2
2
1
(IX-21)
Từ biểu thức (IX-21) ta tháy rằng quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuốc vào vận
tốc của ôtô lúc bắt đầu phanh, phụ thuộc vào hệ số bám ϕ và hệ số tính đến ảnh hưởng

của các khối lường quay δ
1
. Để giảm quãng đường phanh cần giảm hệ số δ
i
. Cho nên nếu
người lái cắt ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn.
Cần chú ý rằng theo các công thức (IX – 16),(IX – 18) và (IX – 21) thì j
maxp
, t
min
,
S
pmin
phụ thuộc vào hệ số bám ϕ, nhưng ϕ có phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên bánh
xe, cho nên gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh có phụ thuộc và
trọng lượng toàn bộ G của ô tô.
Để hình dung sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận tốc bắt đầu
phanh v
1
và theo giá trị hệ số bám ϕ chúng ta có thể quan sát đồ thị ở hình (IX-3).

Hình (IX-3):Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất
theo tốc độ vận tốc bắt đầu phanh v
1
và giá trị hệ số bám ϕ

Từ đồ thị thấy rằng vận tốc bắt đầu phanh v
1
càng cao thì quãng đường phanh S
càng lớn vì quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương của tốc độ v

1
; giá trị hệ số
bám ϕ càng cao thì quãng đường phanh S càng giảm.

4.Lực phanh và lực phanh riêng.

Lực phanhvà lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh. Chỉ tiêu này
được dùng thuận lợi nhất khi thử phanh ô tô trên bệ thử. Lực phanh sinh ra ở bánh xe ô tô
được xác định theo biểu thức :
P
P
=
b
P
r
M
(IX-22)
Ở đây:
P
P
- lực phanh của ôtô
M
P
- mômen phanh của các cơ cấu phanh
r
b
- bán kính làm việc trung bìnhcủa bánh xe
Lực phanh riêng P là lực phanh tinh trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ của ôtô :
P=
G

P
P
(IX-23)
Lực phanh riêng P cực đại sẽ ứng với khi lực phanh cực đại :
P
max
=
ϕ
ϕ
==
G
G
G
P
P max
(IX-24)
Từ biểu thức (IX-24) ta thấy rằng Lực phanh riêng P cực đại bằng giá trị hệ số
bám ϕ. Như vậy về lý thuyết mà nói trên mặt đường nhựa khô nằm ngang, lực phanh
riêng P cực đại có thể đạt được giá trị 75
÷
80%. trong thực tế giá trị đạt được nhỏ hơn,
chỉ trong khoảng 45 ÷ 65 %.
Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh thì chỉ tiêu quãng đường phanh là
đặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất, vì quãng đường phanh cho phép người lái
hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ phẩi xử trí để khỏi xảy
ra tai nạn khi người lái xe phanh ở tốc độ ban đầu nào đấy. Càn chú ý những chỉ tiêu trên
đều có giá trị tương đương,nghĩa là khi đánh giá chất lượng phanhchỉ cần dùng một
trong bốn chỉ tiêu nói trên.

IV. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU HOÀ LỰC PHANH VÀ CHỐNG HÃM

CỨNG BÁNH XE KHI PHANH

1. Điều hoà lực phanh.

Để đạt hiệu quả phanh cao nhất thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe trước và sau
cần thỏa mãn biểu thức (VI – 12):
g
g
p
p
ha
hb
P
P
ϕ
ϕ
−
+
=
2
1
(VI - 12)
Nếu coi bán kính bánh xe trước
1b
r và bán kính bánh xe sau
2b
r là không đổi trong
quá trình phanh ta có quan hệ giữa mômen phanh sinh ra của bánh xe trước
1p
M

và bánh
xe sau
2p
M
như sau:
1
2
11
22
1
2
p
p
bp
bp
p
p
P
P
rP
rP
M
M
==
(VI – 25)
Từ biểu thức (VI – 12) và (VI – 25) ta có quan hệ sau:
g
g
p
p

hb
ha
M
M
ϕ
ϕ
+
−
=
1
2
(VI – 26)
Trong đó:
1p
M
- mômen phanh cần sinh ra ở bánh xe trước.
2p
M
- mômen phanh cần sinh ra ở bánh xe sau.
Các giá trị a, b, h
g
của một ô tô nào đấy có thể thay đổi tùy vào vị trí chất tải.
Nếu xét theo điều kiện bám ta có:
()
g
b
bp
hb
L
Gr

rZM
ϕ
ϕ
ϕ
+==
11
(VI – 27)
()
g
b
bp
ha
L
Gr
rZM
ϕ
ϕ
ϕ
−==
22
(VI – 28)
Xe có tải không đổi thì các hệ số a, b ,h
g
là hằng số. Ta thay đổi các giá trị của hệ
số bám
ϕ
trong công thức (VI – 27) và (VI - 28) ta có đồ thị
(
)
ϕ

11
fM
p
=
và
()
ϕ
22
fM
p
=
trình bày mối quan hệ giũa mômen phanh
1p
M
và
2p
M
với hệ số bám
ϕ
.
Trên hình (VI – 4) đường nét liền ứng với xe đầy tải, đường nét đứt ứng với xe không tải.

Hình VI – 4. Đồ thị quan hệ giữa mômen
phanh
1p
M
và
2p
M
với hệ số bám

Từ đồ thị (VI – 4) ta có thể vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mômen phanh ở
bánh sau với mômen phanh ở bánh trước trên hình (VI – 5) đồ thị này gọi là đường đặc
tính lý tưởng của ô tô.


Hình VI – 5. Đường đặc tính phanh
lý tưởng của ô tô
1 - Đầy tải 2 – Không tải
2
1
2
p
M

0 M
p1
1
p
M
2
p
M

p
M

ϕ
0

Trên các xe hiện nay thường dùng dẫn động phanh thủy lực hoặc khí nén, quan hệ
giữa mômen phanh sinh ra ở bánh xe và áp suất dẫn động phanh theo công thức:
đdp
PkM
.111
=
(VI - 29)

đdp
PkM
.222
=
(VI - 30)
Trong đó:
đd
P
.1
,
đd
P
.2
- áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh trước và sơ cấu
phanh sau.
1
k
và
2
k
- hệ số tỷ lệ tương ứng với phanh trước và phanh sau.
Từ các biểu thức (VI - 29) và (VI - 30) có thể xác định quan hệ giữa áp suất dẫn

động phanh trước và phanh sau:
12
21
.2
.2
p
p
đd
đd
Mk
Mk
P
P
=
(VI - 31)
Trên hình (VI – 6) trình bày đồ thị quan hệ giữa áp suất
đd
P
.1
và
đd
P
.2
khi quan hệ
giữa các mômen phanh
1p
M
và
2p
M

tuân theo đồ thị đường đặc tính lý tưởng. Khi đó đồ
thị này được gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh.

Hình VI – 6. Đồ thị quan hệ giữa áp suất
trong dẫn động phanh sau và dẫn động
2
1
P
2
0 P
1
phanh trước để đảm bảo sự phanh lý tưởng
1 - Đầy tải 2 – Không tải

Bộ điều hòa lực phanh phải có kết cấu rất phức tạp để đảm bảo đường đặc tính
()
12
pfP =
theo đúng đồ thị hình (VI - 6). Tuy nhên bộ điều hòa lực phanh chỉ có thể bảo
đảm gần đúng với đường đặc tính lý tưởng.
Đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh kiểu píttong bậc được thể hiện
trên hình (VI - 7). Đường nét liền ứng với xe đầy tải, đường nét đứt ứng với xe không tải.