GIÁO TRÌNH LÝ THUYÊT Ô TÔ, CHƯƠNG PHANH

CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.1. MỞ ĐẦU
4.1.1. Khái niệm về sự phanh

 Dừng xe;
 Gặp chướng ngại vật,…

Khi chuyển động, xe luôn có nhu cầu giảm vận tốc:

Giảm vận tốc:
v1 → v2

Gia tốc j → lực → F = mj
2
1

mà v2 < v1

2

∆L =

(4.1)

m ( v − v22 )

(4.3)

 Lực cản;
 Tiêu tán năng lượng
 Lực cản: Cản lăn: Ff = Gf (4.4) → nhỏ

Giữ bánh xe không quay:
Fms = Gμ (4.5) → đủ lớn
→ Mô men cản sự quay của bánh xe;



Tiêu tán năng lượng: Mô men cản là mô men ma sát ở cơ cấu phanh:

biến thành nhiệt

1


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ

Hình 4.2. Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh

2


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.1.2. Hệ thống phanh

Hệ thống phanh: 2 bộ phận chính:
- Cơ cấu phanh → sinh ra mô men phanh → ma sát.
- Dẫn động phanh: Truyền lực người lái hoặc từ một nguồn năng lượng nào đó (ví dụ khí nén) đến cơ cấu phanh để điều khiển cơ cấu phanh
sinh ra mô men phanh.

Hình 4.3
Hệ thống phanh đơn giản

1. Cam phanh; 2. Guốc phanh; 3. Lò xo
hồi vị;
4. Mâm phanh; 5. Chốt guốc phanh; 6.
Trống phanh; 7, 8. Các đòn dẫn động;
9. Bàn đạp phanh.

3


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.2. LỰC PHANH VÀ MÔ MEN PHANH

Bỏ qua: Ff, Fw,
Các lực quán tính → gộp vào thân xe
Mục 1.3 chương I: “Các lực tương tác giữa bánh xe và mặt đường”

Mp
Định nghĩa:

rd

= Fp

(4.6)

LỰC PHANH

Hình 4.4

Mp ↑ → Fp ↑ nhưng: không vô hạn

Mp = giá trị nào đó → Fp không tăng nữa
Fpmax = Fφ = Fzφ = Gbφ

Mpmax = Mφ = Fzφrb = Gbφrb

(4.7)

(4.8)

4


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ

Hình 4.5

Gb + Fq h

Fz1 =

L

Fz 2 =

(4.10)

Ga − Fq h
L

(4.11)

Khi phanh cực đại:

M p1 = Fz1ϕ rb =

Gb + Fq h

Gb + Gϕh G
= ( b + ϕh )
L
L
L
Ga − Fq h Ga − Gϕh G
Fz 2 =
=
= ( a − ϕh )
L
L
L

Fz1 =

=

G
G
b
+
ϕ
h

ϕ
r
;
M
=
F
ϕ
r
=
(
) b p2 z2 b
( a − ϕ h ) ϕ rb
L
L

(4.14)

(4.15)

(4.19)
5


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.3. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH
4.3.1. Khái niệm

 Không có định nghĩa cụ thể hiệu quả phanh (còn được gọi chất lượng phanh) mà nó được đánh giá thông qua các chỉ tiêu sau: Lực
phanh Fp, gia tốc chậm dần j, thời gian phanh t, quãng đường phanh s.

 Xe chỉ được phép lưu hành (ra đường) khi một số chỉ tiêu đó nằm trong phạm vi cho phép. Số lượng chỉ tiêu, chỉ tiêu nào, phạm vi cho
phép của chỉ tiêu phụ thuộc từng nước. Mỗi nước có tiêu chuẩn riêng của mình.

 Việt Nam có tiêu chuẩn TCVN 5658-1999. Năm 2000 Bộ Giao thông Vận tải ban hành quy định

“Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo

vệ môi trường của phương tiện cơ giới đường bộ”. (bảng 5.1). Các trạm đăng kiểm là cơ quan kiểm tra và cấp phép lưu hành cho các loại
xe.

Bảng 4.1
Loại ô tô

s (m), ≤

2
jmax (m/s ), ≥

Đường nhựa khô, bằng;

Ô tô con

7,2

5,8

Xe không tải;

Ô tô tải, trọng lượng toàn bộ < 80 kN, xe khách có chiều dài <

9,5

5,0

Vận tốc xe: 30 km/h

7,5 m
11

4,2

Ô tô tải, trọng lượng toàn bộ ≥ 80 kN, xe khách có chiều dài ≥
7,5 m

6


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.3.2. Lực phanh và lực phanh riêng





HT phanh thiết kế → Mp (theo 4.5) → Fp;
Sử dụng → Mp ↓ → Fp ↓ → định kỳ (6 tháng, 1 năm) kiểm tra (khám) lại;
Lực phanh riêng p:

pp =

Fp
G

pp → hệ số lực phanh (chương 1);

(4.20)

VN: Đăng kiểm: pp = 0,5 → đạt yêu cầu

4.3.3. Gia tốc chậm dần j

Fp = δ i mj p ⇒ j p =

Đường bằng, không kéo mooc, bỏ qua Fw, Ff:

j p max =

Fp max
mδ i

=

Fϕ
mδ i

=

Gϕ g ϕ g
=
Gδ i

δi



jp là chỉ tiêu quan trọng → nhiều nước → chỉ tiêu đăng kiểm → thiết bị đo;



jpmax;



jptb.

Fp
mδ i

(4.21)

(4.22)

7


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.3.4. Thời gian phanh

v

1

−dv
mδ
mδ
jp =
=
→ dtt = −
dv → t p = ∫
dv
mδ dt p
Fp
Fp
v2

Fp

Từ 4.21

(4.24)

v1

mδ
mδ
tp = ∫
dv =
( v1 − v2 )
Fp
Fp
v2

Fp = const:

v1

Fpmax → jmax → tpmin

t p min = ∫
v2

(4.25)

v

1
mδ
δ
δ
dv = ∫
=
( v1 − v2 )
Fp max
ϕg ϕg
v2

Khi v2 = 0 (xe dừng lại)

t p min =

δ
v1

ϕg

(4.26)

(4.27)

Thực tế → phản ứng của người lái, chậm tác dụng của hệ thống phanh,…
δ nhỏ

8


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.3.5. Quãng đường phanh

Fp
ds p
−dv
vmδ
jp =
=
→
ds p = −
dv → ds p = −
mδ dt p
mδ
dt p
Fp
Fp

v2

v

1
mδ
mδ
sp = −∫
vdv = ∫
vdv
Fp
Fp
v1
v2

(5.28)

v1

Fp = const:

mδ
mδ 2 2
vdv =
v1 − v2 )
(
Fp
2 Fp
v2

sp = ∫

smin =

Khi v2 = 0 (xe dừng lại)

(5.29)

v1

δi
δi
2
2
vdv
=
v
−
v
(
1
2)
∫v ϕ g
2
ϕ
g
2
s p min

δ v2

=
2ϕ g

(5.30)

(4.31)

9


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
Bảng 4.2. Quãng đường phanh (m) tính theo công thức 4.31
Hệ số bám φ

Vận tốc xe khi bắt đầu phanh

của đường

30 km/h

50 km/h

80 km/h

100 km/h

0,4

8,8

24,6

63

98,2

0,6

5,9

16,4

42

65,5

0,8

4,4

12,3

31,5

49,1

Hình 4.6

10

CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ

4.3.6. Góc lệch hướng của xe khi phanh

Khi phanh xe có thể bị lệch hướng chuyển động, điều này gây nguy hiểm cho xe. Sự lệch hướng này có thể làm cho xe ra khỏi phạm vi
đường và gây tai nạn. Trong quy định về điều kiện lưu hành xe có quy định góc lệch hướng xe khi phanh ví dụ trong TCVN 5658-1999,
tuy nhiên hiện nay Bộ Giao thông vận tải quy định xe khi đăng kiểm, việc thử phanh chỉ tiến hành trên bệ thử do vậy quay định về góc
lệch hướng xe khi phanh đã không được áp dụng.

11


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.4. SỰ PHANH TỐI ƯU




4.4.1. Khái niệm

Khi phanh cực đại: Fpmax = Fzφ = Gbφ

Fz
φ

Khái niệm “phanh tối ưu” chỉ quá trình phanh sử dụng hợp lý hệ số bám và trọng lượng phân bố lên bánh xe.

4.4.2. Lực phanh hợp lý theo phân bố trọng lượng lên bánh xe khi phanh




Khi vận hành
Gb thay đổi

Fz1 =

Chất tải
Fq khi phanh

Fz 2 =

Lực phanh → Mô men phanh

G
( b + ϕ h ) ϕ rb ;
L
G
= Fz 2ϕ rb = ( a − ϕ h ) ϕ rb
L

M p1 = Fz1ϕ rb =
M p2

Gb + Fq h
L
Ga − Fq h

M p1

Hợp lý

M p2

L

b + ϕh
=
a − ϕh






a
b
h
Fq

(4.32)

12


CHƯƠNG 5: SỰ PHANH Ô TÔ

Hình 4.7

4.4.3. Điều hòa lực phanh

Thay đổi Mp → thay đổi áp suất chất lỏng (hoặc khí) đi đến cơ cấu phanh.
Mp = f(p)

Đồ thị

4.4.3.1. Van hạn chế áp suất

Hình 4.8
Hình 4.9
13


CHƯƠNG 5: SỰ PHANH Ô TÔ
4.4.4.2. Bộ điều hoà lực phanh một thông số kiểu pittông vi sai

Hình 4.10

Dưới pittông:

F+
Đặt:

π ( D2 − d 2 )
4

π (D2 − d 2 )
F+
p
4

2
πD
(4.34)
p1 =
p2
4

D2 − d2
4F
= A;
=B
2
2
πD
D

π D2
p
Trên pittông:
4
4F D 2 − d 2
p2 =
+
p1
2
2
πD
D
p2 = A + Bp1

(4.35)

(4.36)
14


CHƯƠNG 5: SỰ PHANH Ô TÔ
4.4.4.3. Bộ điều hoà lực phanh hai thông số kiểu pittông vi sai

Hình 4.11
15


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.4.4. Về hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường

Hình 4.12

Hình 4.13

Khi phanh cực đại nên duy trì độ trượt trong khoảng tối ưu: δ = 0,15 ÷ 0,25 bằng cách kiểm soát độ trượt của bánh xe: chống
hãm cứng bánh xe (ABS)

16


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.4.5. Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS

ABS → Antilock Brake System

Bánh xe
NGƯỜI LÁI

TẠO ÁP SUẤT

PHÂN PHỐI ÁP SUẤT

CƠ CẤU
PHANH

PHÂN TÍCH, ĐIỀU KHIỂN

Hình 4.14

Cảm biến

ABS → dẫn động chất lỏng hoặc khí nén
Van điều khiển của bộ phận phân phối có 3 chế độ: Tăng áp - Giữ áp - Giảm áp

17


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ

vt − ωb rd  ωb rd 
λp =
= 1 −
÷
vt

v
t 

Khó xác định

Điều khiển theo:




εb ;
ωb/εb
Dựa vào:

ωk +1 − ωk
εk =
tk
Hình 4.15
18


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ

Hình 4.16
19


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
Bảng 4.4. Kết quả thí nghiệm trên xe du lịch
Quãng

đường phanh s (m)

Chênh

Loại đường

v1 (km/h)

Có ABS

Không có ABS

lệch %

Bê tông khô

50

10,6

13,1

19,1

Bê tông ướt

50

18,7

23,7

21,1

Bê tông khô

100

41,1

50,0

18,7

Bê tông ướt

100

62,5

100,0

37,5

4.6. GIẢN ĐỒ PHANH VÀ CHỈ TIÊU PHANH THỰC TẾ
4.6.1. Giản đồ phanh thực tế

Quãng đường phanh s tính ở công thức 4.28, 4.29, 4.30 và 4.31 là theo lý thuyết và chỉ tính bắt đầu khi phanh đã có tác dụng. Trên thực tế
còn có các khoảng thời gian: thời gian phản ứng của người lái, thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh, thời gian gia tăng lực phanh (từ

0).
Hình 4.17 biểu diễn giản đồ phanh thực tế.

20


CHƯƠNG 5: SỰ PHANH Ô TÔ

 Tại điểm O (gốc tọa độ), người lái nhìn thấy chướng ngại vật,
 t1 thời gian phản xạ của người lái:

Fp ; j

t1 = 0,3 ÷ 0,8 s,

 t2 thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh:
- Dẫn động chất lỏng: t2 = 0,03 s,
- Dẫn động khí nén: t2 = 0,3 s.



t3 thời gian gia tăng lực phanh:

- Dẫn động chất lỏng: t3 = 0,2 s,

O
t1

A
t2

B
t3

t4

t5

t

Hình 4.17

- Dẫn động khí nén: t3 = 0,5 ÷ 1 s.

 t4 thời gian phanh hoàn toàn: phụ thuộc tình huống trên đường.
 t5 thời gian nhả phanh: Dẫn động chất lỏng: t5 = 0,2 s, Dẫn động khí nén: t3 = 1,5 ÷ 2 s. Tuy nhiên t5 không tham gia vào thời
gian phanh.

 Thời gian phanh t: t = t1 + t2 + t3 + t4
21


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ

 Đường trung bình của giản đồ thực tế mới có dạng như hình 4.11.
 Quãng đường phanh thực tế s:
mδ 2 2
s = v1t2 + k s
v1 − v2
2 Fp

(

)

(5.39)

ks: hệ số hiệu đính quãng đường phanh, xác định bằng thực nghiệm:
du lịch: 1,1 ÷ 1,2; xe tải và khách: 1,4 ÷ 1,6.
Phanh cực đại đến dừng hẳn:

k s v12
s = v1t2 +
2ϕ g

(5.40)

(v1 = 50 km/h = 13.88 m/s; t2 = 0,02; ks = 1,2; φ = 0,7; g = 9,81 → S = 17,25 m)

 Hệ thống phanh cũ, má phanh mòn, rơ rão,.. → s còn có thể tăng 10 ÷ 15 %.
4.7. THỬ PHANH

 Hệ thống phanh liên quan đến an toàn chuyển động cho nên nó không chỉ được kiểm tra nghiêm ngặt sau khi được chế tạo mà còn
được kiểm tra thường xuyên trong quá trình sử dụng.

 Như vậy hệ thống phanh có 2 chế độ thử:
 Thử khi xuất xưởng (xe mới),
 Thử trong quá trình xe lưu hành
22

CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.7.1. Thử xe khi xuất xưởng

 Đối với HT phanh quá trình thử này rất nghiêm ngặt. Tuy nhiên không phải thử cho tất cả các xe mà chỉ thử một số lượng xe nhất
định lấy ngẫu nhiên trong lô xe sau khi chế tạo.

 Tiêu chuẩn châu Âu và các nước phát triển khác (Mỹ, Nhật): có 3 loại thử: loại 0, loại I và loại II.
 Loại 0: thử khi cơ cấu phanh nguội (< 1000),
 Loại I: thử khi cơ cấu phanh nóng,
 Loại II: thử khi xe chuyển động trên dốc dài.
 Bảng 5.3 là tiêu chuẩn cụ thể khi thử phanh loại 0, xe đầy tải.
 Khi thử theo loại I thì tiêu chuẩn về quãng đường phanh tăng 25% và thử theo loại II thì tăng lên 33%.
 Thử xe đầy tải với vận tốc cao như trong bảng 4.3 là rất khó khăn và nguy hiểm. Cần có đường thử chuyên dụng với các phương
tiện hiện đại cả về thiết bị đo cả về bảo hộ lao động.

23


CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ
4.7.2. Thử phanh trong quá trình vận hành

 Thử cho tất cả các xe theo định kỳ 6 tháng hoặc 1 năm tùy loại xe,
 Thực hiện tại các trạm đăng kiểm
 Các tiêu chuẩn thấp hơn khi thử xuất xưởng
Bảng 4.5
Loại ô tô

v (km/h)

Lực bàn đạp (N)

2
j ổn định (m/s ) ≥

s (m)
≤

Du lịch

80

500

7,0

43,2

Khách G ≤ 50 kN

60

700

7,0

25,8

Khách G > 50 kN

60

700

6,0

32,1

Tải G ≤ 35 kN

70

700

5,5

44,8

Tải G = 35 ÷ 120 kN

50

700

5,5

25,0

Tải G > 120 kN

40

700

5,5

17,2

Đoàn xe G ≤ 35 kN

70

700

5,5

46,9

Đoàn xe G = 35 ÷ 120 kN

50

700

5,5

26,5

Đoàn xe G > 120 kN

40

700

5,5

18,4

24