Xác định khả năng ứng dụng tiêu chuẩn ECE r13 đối với ô tô 2 cầu chủ động có bố trí điều hòa lực phanh

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn
của PGS .NGUYỄN KHẮC TRAI. Đề tài được thực hiện tại Bộ môn Ô tô và Xe
chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Các số
liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và là công trình nghiên
cứu của riêng tôi.
Hà Nội, ngày 10 tháng09 năm 2013
Tác giả

Vũ Hồng Quân

1


LỜI CẢM ƠN
Với tư cách là tác giả của bản luận văn này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc
đến PGS. NGUY ỄN KHẮC TRAI , các Thầy đã hướng dẫn tôi hết sức tận tình và
chu đáo về mặt chuyên môn để tôi hoàn thành luận văn này.
Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp đã
giúp đỡ tạo, điều kiện về cơ sở vật chất trong suốt thời gian tôi học tập và làm luận
văn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những
người đã động viên và chia sẻ với tôi rất nhiều trong suốt thời gian tôi tham gia học
tập và làm luận văn.
Tác giả

Vũ Hồng Quân

2

LỜI NÓI ĐẦU
Trong các ngành công nghiệp đang được nhà nước chú trọng, đầu tư phát
triển công nghiệp ô tô là một trong những ngành tiềm năng. Trước yêu cầu phát
triển của nền công nghiệp với vận chuyển hàng hóa là một khâu hết sức quan trọng,
muốn quá trình vận chuyển đạt hiệu quả cao và an toàn thì hệ thống phanh trên xe ô
tô và đặc biệt là xe chở hàng phải đáp ứng được các tiêu chuẩn đề ra.
Do vậy đề tài “Xác định khả năng ứng dụng tiêu chuẩn ECE-R13 đối với ô
tô 2 cầu chủ động có bố trí điều hòa lực phanh” được hình thành. Nhiệm vụ chính
của đề tài là tìm hiểu kết cấu của bộ điều hòa lực phanh, tìm hiểu tiêu chuẩn ECE
R13 cho ô tô 2 cầu chủ động có bố trí điều hòa lực phanh và vận dụng tính toán bài
toán cụ thể cho ô tô có bộ điều hòa lực phanh..
Đề tài được thực hiện tại bộ môn ô tô và xe chuyên dụng, viện cơ khí động
lực, trường đại học bách khoa Hà Nội, cùng với sự hướng dẫn của các thầy, cô giáo
trong viện. Mục đích của luận văn nghiên cứu xác định khả năng ứng dụng thực
hiện tiêu chuẩn để thực hiện việc chế tạo và lắp ráp tại Việt Nam, đặc biệt là đối với
ô tô có bộ điều hòa lực phanh. Sử dụng phần mềm Matlab khảo sát lực phanh trên
các cầu có thỏa mãn tiêu chuẩn không. Thí nghiệm thực tế trên bệ thử phanh trong
trạm đăng kiểm để tính toán ra lực phanh cụ thể ở các cầu xe. Kết quả được so sánh
với các ô tô khác khi không áp dụng tiêu chuẩn ECE R13 để chỉ ra được ứng dụng
của tiêu chuẩn trên thực tế.

3


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ 2
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ................................................................ 6
CHƢƠNG I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ............................................................................. 9

1.1 Giới thiệu tình hình giao thông vận tải và an toàn giao thông ở Việt Nam. .. 9
1.2 Giới thiệu về tiêu chuẩn ECE . ......................................................................... 10
1.2.1 Giới thiệu tiêu chuẩn ECE R13. ............................................................... 11
1.2.2 Mục đích của đề tài. ................................................................................... 12
1.3 Tiêu chuẩn ECE R13 chung cho xe hai cầu. ................................................... 12
1.3.1 Phân chia lực phanh lý tƣởng theo tiêu chuẩn ECE. .............................. 15
1.3.2. Phân chia lực phanh không lý tƣởng theo tiêu chuẩn ECE. ................. 19
CHƢƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH DÙNG BỘ ĐIỀU HÒA . 22
2.1 Sự cần thiết của điều hòa lực phanh................................................................ 22
2.2 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh có bộ điều hòa lực phanh .................... 23
2.2.1. Quan hệ giữa lực phanh với áp suất dầu phanh. ................................... 23
2.2.2 Cơ sở lý thuyết của bộ điều hòa lực phanh. ............................................. 27
2.3 Cơ sở lý luận tiêu chuẩn ECE trên xe ô tô có bộ điều hòa. ........................... 29
2.3.1. Phân tích các lực tác dụng lên xe. ............................................................ 29
2.3.2. phân chia lực phanh khi có bộ điều hòa lực phanh ............................... 31
2.3.3. Sự phân chia lực phanh khi có hoặc không có bộ điều hòa. ................. 35
CHƢƠNG III CÁC LOẠI BỘ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH ..................................... 37
3.1 Phân loại bộ điều hòa lực phanh. ..................................................................... 37
3.2 Cấu tạo và hoạt động của bộ điều hòa lực phanh. ......................................... 37
3.2.1.Van điều hòa đơn (Van P) ......................................................................... 37
3.2.2 Van điều hòa kép ........................................................................................ 39
3.2.3.Van nhánh và van điều hòa (P&BV) ........................................................ 41

4


3.2.4 Van điều hòa theo tải trọng (LSPV) ......................................................... 42
3.2.5 Van điều hòa theo sự giảm tốc (DSPV) .................................................... 45
CHƢƠNG IV TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM THEO TIÊU CHUẨN ECE......... 49
4.1 Giới thiệu về xe HINO cần tính toán. .............................................................. 49

4.2 Kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Hino FF3H ban đầu khi chƣa thay đổi
thông số theo tiêu chuẩn ECE. ............................................................................... 50
4.3. Kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Hino FF3H khi thay đổi thông số theo
tiêu chuẩn . ............................................................................................................... 56
4.4. Kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Hino GT3H khi thêm bộ điều hòa lực
phanh theo tiêu chuẩn ECE ................................................................................... 61
QUY TRÌNH ................................................................................................................ 64
KIẾN NGHỊ ................................................................................................................. 66
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 69

5


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Số hiệu

Tên hình vẽ, đồ thị

Hình 1.1

Tiêu chuẩn chung cho ô tô M 1

Hình 1.2

Tiêu chuẩn chung cho ô tô N 1

Hình 1.3

Đồ thị quan hệ sự phân chia lực phanh lý tưởng

Hình 1.4

Đồ thị quan hệ giữa  1 và  2 với 

Hình 1.5

Đồ thị quan hệ giữa Fp1/Fp2 và ξ

Hình 1.6

Đồ thị quan hệ giữa  1 và  2 với  .

Hình 1.7

Minh họa sự kiểm soát hiệu quả phanh của ECE R13

Hình 2.1

Sự dịch chuyển trọng tâm của ô tô trong quá trình phanh

Hình 2.2

Các lực khi phanh bánh xe

Hình 2.3

Các lực tác dụng lên cơ cấu khi phanh tang trống quay cùng chiều

Hình 2.4

Các lực tác dụng lên cơ cấu khi phanh tang trống quay ngược chiều

Hình 2.5

Các lực tác dụng lên cơ cấu phanh đĩa khi phanh

Hình 2.6

Đồ thị quan hệ giữa mômen phanh và hệ số bám

Hình 2.7

Đồ thị quan hệ giữa mômen phanh trước và mômen phanh sau

Hình 2.8

Các lực tác dụng lên xe.

Hình 2.9

Đồ thị quan hệ lực phanh giữa các cầu

Hình 2.10 Đồ thị chỉ quan hệ giữa mô men phanh M p1 , M p2 với hệ số bám  .
Hình 2.11 Đồ thị quan hệ giữa M p 2 và M p1 .
Hình 2.12 Đồ thị chỉ quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh sau và dẫn động
phanh trước để đảm bảo sự phanh lý tưởng.

6

Hình 2.13 Đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh
Hình 2.14 Chùm đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh
Hình 3.1

Sơ đồ dẫn động phanh sử van điều hòa đơn

Hình 3.2

Van P ở trạng thái chưa làm việc (van mở)

Hình 3.3

Trạng thái làm việc của van P khi đạp phanh sâu hơn

Hình 3.4

Sơ đồ dẫn động phanh sử dụng van điều hòa kép

Hình 3.5

Đường đặc tính của van điều hòa kép

Hình 3.6

Mặt cắt của van P&BV

Hình 3.7

Mặt cắt của van LSPV

Hình 3.8

Đường đặc tính của van LSPV

Hình 3.9

Sơ đồ kết cấu hệ thống phanh sử dụng van DSPV

Hình 3.10 Van DSPV khi xe không tải ở giai đoạn mới tác dụng lên bàn đạp
phanh
Hình 3.11 Van DSPV khi xe có tải
Hình 3.12 Đường đặc tính của van DSPV
Hình 4.1

Hình dạng chung của xe ban đầu khi chua thay đổi thông số

Hình 4.2

Các lực tác dụng lên xe khi phanh

Hình 4.3

Các lực tác dụng lên xe khi đầy tải

Hình 4.4

Tam Giác G0GhK

Hình 4.5

Chất lượng phanh khi xe FF3H không tải theo tiêu chuẩn ECE

Hình 4.6

Chất lượng phanh khi xe FF3H đầy tải theo tiêu chuẩn ECE

Hình 4.7

Hình dạng chung của xe sau khi thay đổi thông số

7


Hình 4.8

Các lực tác dụng lên xe khi đầy tải

Hình 4.9

Chất lượng phanh khi xe GT3H không tải theo tiêu chuẩn ECE.

Hình 4.10 Chất lượng phanh khi xe GT3H đầy tải theo tiêu chuẩn ECE
Hình 4.11 Chất lượng phanh khi xe GT3H không tải theo tiêu chuẩn ECE
Hình 4.12 Chất lượng phanh khi xe GT3H đầy tải theo tiêu chuẩn ECE

8


CHƢƠNG I

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu tình hình giao thông vận tải và an toàn giao thông ở Việt Nam.
Ở Việt Nam hằng năm có trên vài triệu vụ tai nạn làm hơn một vạn người
chết trong đó tai nạn do các vấn đề về hệ thống phanh chiếm tỷ lệ khoảng 48%.
Do nước ta có nền kinh tế đang phát triển vì vậy các ngành công nghiệp chưa
phát triển mạnh được trong đó có công nghiệp ô tô. Việt Nam mới tham gia hội
nhập kinh tế nên có hiểu biết về công nghệ lắp ráp ô tô còn quá ít. Hầu hết các xe
đang lưu hành ở Việt Nam là sản xuất ở nước ngoài còn sản xuất ở trong nước rất ít,
khi về Việt Nam lưu hành thì tùy vào điều kiện sử dụng mà người ta có thể thay đổi
các thông số của xe không giống như ban đầu ảnh hưởng đến điều kiện an toàn của
xe.
- Tình hình giao thông vận tải là vấn đề bức xúc của xã hội do số lượng tai
nạn giao thông là quá lớn đặc biệt là tai nạn giao thông mà phương tiện là ô tô vì nó
gây ra thiệt hại nặng nề về con người và kinh tế. Muốn giảm thiểu được tai nạn giao
thông thì ta phải cải thiện được quá trình thiết kế và kiểm duyệt. Ở nước ta hiện nay
khâu kiểm duyệt thiết kế vẫn chưa bao hết mọi lĩnh vực của sản xuất ô tô.
- Để giải quyết một phần nhỏ trong khâu kiểm duyệt thiết kế thì đề tài đi vào
tìm hiểu tiêu chuẩn ECE R13 cho xe hai cầu chủ động dùng hệ thống phanh dầu có
bộ điều hòa lực phanh.
- Muốn hạn chế tai nạn giao thông, Châu Âu có đưa ra một tiêu chuẩn riêng
về phanh cho xe ô tô không có ABS, nhờ tiêu chuẩn này cho nên các xe ô tô không
có ABS giải quyết được về mặt pháp lý cho việc thông qua công nhận kiểu dáng
cho xe.
- Việt Nam muốn tham gia hội nhập phát triển và xuất khẩu xe ra các nước
khác đặc biệt là các nước trong khu vực Đông Nan Á thì việc bắt buộc phải công
nhận tiêu chuẩn ECE do Châu Âu đưa ra.
- Để ứng dụng được tiêu chuẩn này vào Việt Nam, luận văn có các bước tìm
hiểu sau :

9

+ Cơ sở lý luận
+ Quy định của tiêu chuẩn.
+ Quy trình thực hiện tiêu chuẩn.
Từ đó lấy cơ sở để ứng dụng tiêu chuẩn này lâu dài.
- Ở Việt Nam trong giai đoạn đầu còn nhiều bỡ ngỡ trong việc áp dụng tiêu
chuẩn dẫn đến quản lý tình hình vận chuyển không kiểm soát được gây ra tình trạng
mất an toàn giao thông. Do việc lắp ráp được thực hiện chủ yếu ở nước ngoài để
phù hợp với điều kiện sử dụng ở Việt Nam chúng ta đã thay đổi thông số của xe mà
hệ thống phanh không thay đổi gì do đó ảnh hưởng đến an toàn cho xe. Nếu ứng
dụng tiêu chuẩn này vào trong cải tiến việc này cũng giống như công nghiệp đồng
hóa ô tô ở các nước tiên tiến giúp cải thiện an toàn cho xe.
- Một xe mới được hình thành đều dựa trên cơ sở cụm kết cấu của các xe đã
được sản xuất trước do đó phần lớn các chi tiết là tương tự nhưng không thỏa mãn
được tiêu chuẩn phanh bởi vậy họ đã bố trí thêm bộ điều hòa lực phanh, trong luận
văn này dùng tiêu chuẩn ECE giải quyết vấn đề phân chia lực phanh trên các cầu
của xe một cầu chủ động khi chuyển sang xe hai cầu chủ động dựa trên cơ sở đồng
hóa kết cấu của ô tô mà các đề tài trước chưa làm được.
- Nội dung đề tài đề cập đến vấn đề này ở Annex 10 trong tiêu chuẩn ECE
chỉ dùng cho xe hai cầu chủ động với tên đề tài là.
“ Xác định khả năng ứng dụng tiêu chuẩn ECE-R13 đối với ô tô 2 cầu
chủ động có bố trí điều hòa lực phanh”.
1.2 Giới thiệu về tiêu chuẩn ECE .
- Tiêu chuẩn ECE là tiêu chuẩn chung của Châu Âu cho xe ô tô trong đó tiêu
chuẩn ECE R13 là tiêu chuẩn cho hệ thống phanh.
+ Tiêu chuẩn ECE bao gồm 15 Annex (15 Chương) với 149 trang.
+ Tiêu chuẩn phanh ECE R13 là tiêu chuẩn đánh giá không dùng cho xe có
lắp hệ thống phanh ABS.
+ Tiêu chuẩn này chỉ dùng cho thiết kế xe không dùng cho kiểm định lưu

hành.

10


- Ở Việt Nam định hướng theo tiêu chuẩn Châu Âu tức là hệ tiêu chuẩn ECE
bao gồm gần 149 tiêu chuẩn ,các tiêu chuẩn này giúp cho việc xuất khẩu xe từ nước
này sang nước khác một cách dễ dàng hơn, chẳng hạn như một quốc gia chế tạo lắp
ráp xe muốn bán sang thị trường quốc gia khác thì phải áp dụng tiêu chuẩn này.
- Việc này cũng giống như ở Việt Nam nếu chỉ xét một kiểu xe thì số lượng
sản xuất nhỏ không đủ khả năng đầu tư chi phí vậy muốn mở rộng sản xuất thì phải
mở rộng ra thị trường quốc tế cho nên việc chấp nhận tiêu chuẩn ECE giúp cho
công nghiệp ô tô Việt Nam có thể phát triển.
- Trong khối các tiêu chuẩn ECE này mỗi một tiêu chuẩn cụ thể đều bao hàm
các phần sau :
+ Giải thích thuật ngữ.
+ Giới thiệu tiêu chuẩn.
+ Phương pháp xác định đánh giá để giúp cho nhà sản xuất thực thi được tiêu
chuẩn này.
Sau đây luận văn chỉ đề cập đến tiêu chuẩn ECE R13 về vấn đề phân chia lực
phanh cho xe hai cầu.
1.2.1 Giới thiệu tiêu chuẩn ECE R13.
- Tiêu chuẩn ECE R13 là tiêu chuẩn trình bày về các quy định trong việc
thiết kế kiểm định đối với xe không có ABS điều này có nghĩa là nó bao hàm cả xe
có bộ điều hòa lực phanh và không có bộ điều hòa. Riêng đối với xe có bộ điều hòa
lực phanh thì có tiêu chuẩn riêng phù hợp với nội dung đề tài là tiêu chuẩn ECE
R13 ở chương 10 bao gồm:
+ Giới thiệu các thuật ngữ.
+ Giới thiệu tiêu chuẩn với sự phân chia lực phanh nhằm xác định khả năng
phanh ô tô gần với lực phanh lý tưởng.

- Tiêu chuẩn ECE R13 bao gồm 17 trang cho cả xe con, xe tải, xe chở khách
với các tải trọng khác nhau cụ thể là.
+ Xe M1 là xe con.
+ Xe M2 là xe chở khách nhỏ.

11


+ Xe M3 là xe chở khách lớn.
+ Xe N1 là xe tải nhỏ.
+ Xe N2 là xe tải vừa.
+ Xe N3 là xe tải lớn.
+ Tiêu chuẩn cho đoàn xe.
1.2.2 Mục đích của đề tài.
- Tìm hiểu tiêu chuẩn ECE R13
- Tìm hiểu cơ sở lý luận phân chia lực phanh theo ECE R13.
- Tìm hiểu quy định về sự phân chia lực phanh trên xe không có ABS.
- Tổng quan về bộ điều hòa thông dụng dùng trên ô tô.
- Tính toán kiểm nghiệm sự phân chia lực phanh cho ô tô một cầu chủ động
cải tiến thành xe 2 cầu chủ động theo tiêu chuẩn ECE R13.
- Xây dựng quy trình có thể thực hiện được ở Việt Nam.
- Kiến nghị việc thực thi các tiêu chuẩn này ở nước ta.
1.3 Tiêu chuẩn ECE R13 chung cho xe hai cầu.
+ Tiêu chuẩn chung :
- Đây là tiêu chung cho xe hai cầu khi phanh phải đạt hiệu quả phanh tối
thiểu đối với xe không có ABS.
- Với xe hai cầu trong khoảng  = 0,2 - 0,8.
- Thực hiện phạnh trong điều khiện   0,1 + 0,85(  - 0,2) .
Với  = 0,2 thì   0,1.
Với  = 0,8 thì   0,61.

- Ta thấy rằng :  1 (  ) >  2 (  ) trong khoảng gia tốc phanh đơn vị là 0,15 
  0,8.

- Theo tiêu chuẩn này thì các đường cong phân chia lực phanh thực tế phải
nằm trong giới hạn ,nếu các đường cong này cắt đường giới hạn thì sẽ làm cho xe
xảy ra hiện tượng không tận dụng hết trọng lượng bám hoặc bị bó cứng phanh.
+ Tiêu chuẩn với ô tô M 1 (có tổng số chỗ ngồi 9).

12


1

2



 (gia tốc đơn vị)

Hình 1.1. Tiêu chuẩn chung cho ô tô M 1
- Yêu cầu của tiêu chuẩn này là  1 (  ) >  2 (  ) trong khoảng gia tốc phanh
đơn vị 0,15    0,8.
- Trong thực tế tùy thuộc vào các quốc gia khác nhau bộ điều hòa lực phanh
có thể thay đổi tùy thuộc vào trạng thái mặt đường phổ biến ở các quốc gia, song
mọi tình huống nếu đã chấp nhận tiêu chuẩn phanh ECE R13 thì các đường cong
khi phanh thực tế phải đảm bảo nằm dưới các đường giới hạn ở mọi chế độ tải trọng
và ở mọi dạng kết cấu của bộ điều hòa liên quan đến sự phân chia tức thời áp suất
điều khiển phanh.
- Trong trường hợp các xe không thực hiện được điều kiện trên thì phải thực
hiện yêu cầu về hiệu quả phanh (  1 >  2 ) trong khoảng : 0,3    0,45 theo

đường cong biểu diễn quan hệ sử dụng khả năng bám cho phép ( 1 < 2 ), với điều
khiện là  2 (  ) không vượt quá giá trị 0,05 so với đường thẳng sử dụng khả năng
bám lý thuyết  =  tức là đảm bảo  1 <  + 0,05.

13


+ Tiêu chuẩn với ô tô N 1 :
Đường cong  1 (  )>  2 (  ) trong khoảng 0,15    o,5.
Đường cong hệ số sử dụng khả năng bám cho phép nếu : đường cong hệ số
sử dụng khả năng bám của hai cầu nằm trong khoảng giữa hai đường thẳng  =
  0,8 và trong đó đường cong hệ số sử dụng khả năng bám của cầu sau thực hiện

điều kiện kèm theo với gia tốc đơn vị  trong 0,3 – 0,5,    -0,8 với gia tốc đơn
vị  trong 0,5 – 0,61:   0,5  + 0,21

=

=

(  0, 21)
0,5

(  0, 07)
0,85

=

 =  +0,08

 =  -0,08

Hình 1.2 : Tiêu chuẩn chung cho ô tô N 1
* Kết luận : Vậy đối với xe 2 cầu có bộ điều hòa lực phanh áp dụng tiêu
chuẩn ECE R13 thì phải đáp ứng đúng các điều kiện về hệ số bám gia tốc phanh
đơn vị và đường phân chia lực phanh thực tế phải đáp ứng theo tiêu chuẩn của từng
loại ô tô khác nhau. Do có những điều kiện trên nên ta thấy rằng trên các xe có dùng

14


bộ điều hòa lực phanh áp dụng tiêu chuẩn ECER13 thì hiệu quả phanh đạt được là
cao hơn hẳn so với các xe không lắp hoặc lắp nhưng không áp dụng tiêu chuẩn, đặc
biệt là trên các xe lắp thì hoàn toàn không xảy ra hiện tượng trượt lết ở bánh sau
hoặc hiện tượng bó cứng phanh ở bánh trước dẫn đến mất lái và không an toàn.
1.3.1 Phân chia lực phanh lý tƣởng theo tiêu chuẩn ECE.
Ta có tỷ lệ phân chia lực phanh theo tiêu chuẩn cũ là : E =
Fp 2

Theo ECE ta có :

G
F p1
G

Fp 2
F p1

 i

= 1-i

F p1 = ( 1-i ).G 
F p 2 =i.G 
Từ công thức trên ta thấy rằng lực phanh trên cầu trước và cầu sau của xe phụ thuộc
vào tỷ lệ phân chia lực phanh i.
Hệ số tận dụng trọng lượng bám  1 , 2 :
1 =

=
=
2 =

=
=

F p1
Z1
F p1
G (1  x   . y )

 (1  i )
1  x   .y
Fp 2
Z2
Fp 2
G( x   . y)

 .i
x   .y

15


Từ biểu thức trên ta thấy rằng hệ số tận dụng trọng lượng bám phụ thuộc vào
lực phanh trên từng cầu xe .Hệ số tận dụng lực bám lớn nhất khi : F pi =Z i và khi đó
 i =1.

* Khi phân chia lực phanh lý tưởng thì :  1 = 2
Khi đó thì ta có lực phanh trên các cấu tận dụng hết lực bán trên các cầu đó: i= x  .y

Khi tính toàn với lực phanh trên các cầu là:
F p1

= (1-i). 

G

Fp 2
G
Fp 2
G

= i. 
=

F p1
i
.
G

1 i

* Từ biểu thức trên ta xây dựng được đồ thị điều hòa lực phanh lý tưởng , đó
là đường cong giao điểm giữa đường cong lý tưởng với đường thẳng khi không có
bộ điều hòa lực phanh đó là điểm lý tưởng i = i i .Tại điểm giao đó thì gia tốc đơn vị
được gọi là gia tốc nguy hiểm  kr .

Vïng bã cøng
cÇu sau

Fp2/G
0,6

Thùc tÕ

0,5
0,4
0,3
0,2

Vïng bã cøng
cÇu tr-íc

Lý thuyÕt

0,1

0

0,1

0,2 0,3

0,4

0,5

0,6

Fp1/G

Hình 1.3 : Đồ thị quan hệ sự phân chia lực phanh lý tưởng.

16


Gia tốc nguy hiểm  kr được tính bằng công thức:
 kr =

xi
y

- Từ đồ thị ta thấy rằng khi mới bắt đầu phanh với xe không có điều hòa lực
phanh thì sẽ xảy ra hiện tượng bó cứng cầu trước và sau đó thì xảy ra hiện tượng bó
cứng cầu sau như vậy sẽ làm cho lực phanh ở cầu trước và sau không tận dụng được
hết tải trọng bám hoặc sẽ bị trượt .
Như vậy khi xe có bộ điều hòa lực phanh theo tiêu chuẩn ECE sẽ làm cho
đường đặc tính gần sát với đường cong lý tưởng .
Ngoài đồ thị phân chia lực phanh F p 2 /G và F p1 /G ta còn xây dựng đồ thị
giữa  1 và  2 với gia tốc đơn vị phanh.

Ta có

1 =

 (1  i )
1  x   .y

2 =

 .i
x   .y

Khi phanh lý tưởng thì ta có  1 = 2


 (1  i )
 .i
=
1  x   .y
x   .y

 (1  i) . x   . y =  .i . 1  x   . y

x -  .y = i
 =

Ta biết :

xi
y

x=
y=

a
.
L
hg
L

.

17


1

2



0

Hình 1.4 : Đồ thị quan hệ giữa  1 và  2 với 
Từ đồ thị ta biết theo tiêu chuẩn ECE R13 thì khi phanh lý tưởng thì hệ số
tận dụng trọng lượng bám của xe với gia tốc đơn vị  là một đường thẳng.
Ngoài ra ta cũng xây dựng đồ thị quan hệ giữa Fp1/F p 2 với gia tốc đơn vị
phanh.

Fp1

Fp 2

1

0



Hình 1.5 : Đồ thị quan hệ giữa Fp1/Fp2 và ξ
Đồ thị đường Fp1/Fp2 lý tưởng là một đường cong, nhưng trong thực tế (khi
không có bộ điều hoà) là một đường thẳng song song với trục hoành. Do đó sự phân

18


chia lý tưởng chỉ thoả mãn tại điểm giao nhau của 2 đường (xem hình 1.6). Còn tại
các giá trị khác đều không thoả mãn.
1.3.2 Phân chia lực phanh không lý tƣởng theo tiêu chuẩn ECE.
Ta biết trên thực tế khi phanh thì sự phân chia lực phanh cho các cầu xe sẽ
không lý tưởng .
Như ta biết phân chia lực phanh lý tưởng khi  1 =  2 .
1 =

F p1

2 =

Fp 2

Z1

Z2

=
=

F p1
G (1  x   . y )
Fp 2
G( x   . y)

=

=

 (1  i )
1  x   .y

 .i
x   .y

Còn khi phân chia lực phanh không lý tưởng theo tiêu chuẩn ECE R13 thì  1 #  2 .
Khi đó ta có : i # x -  y
Như vậy là đồ thị quan hệ giữa hệ số tận dụng lực bám với gia tốc phanh đơn
vị không còn là đường thẳng nữa mà thành đường cong.
1

2



Hình 1.6. Đồ thị quan hệ giữa  1 và  2 với  .
Ta biết rằng y =

hg
L

và x =

a
như vậy khi xe thay đổi tải trọng tức là h g
L

cũng thay đổi theo và dẫn tới đường cong thay đổi theo.

19


Với i khác nhau ta cũng có các đường cong khác nhau để lựa chọn được
đường cong nào thích hợp nhất thì ta áp dụng tiêu chuẩn ECE R13 ta sẽ chọn đường
cong nào gần với đường phanh lý tưởng nhất khi thay đổi tải trọng mà vẫn giữ
nguyên i.
Ta so sánh đường phân chia lực phanh thực tế với đường phân chia lực
phanh ly tưởng thì ta thấy :
+ Trước giao điểm.
- Cầu phía trước của xe thì đường đặc tính thấp hơn đường lý tưởng do đó
không tận dụng hết được trọng lượng bám của xe.
- Còn cầu sau thì cao hơn đường lý tưởng khi đó xảy ra hiện tượng bó cứng
cầu sau tác hại của hiện tượng này là người lái sẽ xe khó điều kiển.
+ Sau giao điểm ta thấy hoàn toàn ngược lại.

* Kết luận : Khi phanh thực tế thì phân chia lực phanh sẽ khó đạt được sự
phân chia lực phanh lý tưởng do đó tiêu chuẩn ECE R13 quy định chọn đường cong
nào có biên độ gần nhất với đường phân chia lực phanh lý tưởng
- Thí dụ ta có bộ điều hòa lực phanh theo các công thức tính toán ta có thể
thiết lập được các đường cong khi thực hiện phanh.

Hình 1.7. Minh họa sự kiểm soát hiệu quả phanh của ECE R13

20


- Ta có  1 (A),  2 (A) là hệ số tận dụng trọng lượng bám trên cầu trước, cầu
sau của bộ điều hòa khi không tải.
 1 (B),  2 (B) là hệ số tận dụng trọng lượng bám trên cầu trước, cầu sau của

bộ điều hòa khi đầy tải.
- Từ hình vẽ ta thấy trong trường hợp dùng bộ điều hòa lực phanh khi không
tải, các đường cong không cắt vào đường giới hạn theo tiêu chuẩn và được chấp
nhận. Còn trong trường hợp dùng bộ điều hòa lực phanh khi đầy tải thì các đường
cong cắt vào đường giới hạn do đó hiệu quả phanh kém không thỏa mãn tiêu chuẩn.
* Nhận xét : Với bộ điều hòa được dùng trên ô tô ở tất cả mọi chế độ tải
trọng khác nhau thì phải thỏa mãm, khi tính toán ta thấy rằng ở hai chế độ không tải
và đầy tải đã bao hàm hết tất cả các chế độ. Như vậy tính toán sau này ta chỉ cần xét
đến hai trường hợp là không tải và đầy tải của xe.

21


CHƢƠNG II
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH DÙNG BỘ ĐIỀU

HÒA
2.1 Sự cần thiết của điều hòa lực phanh
Khi ôtô phanh gấp hay phanh trên các loại đường có hệ số bám  thấp như
đường trơn, đường đóng băng, tuyết thường dễ xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứng
bánh xe và sự hãm cứng của các bánh xe cầu trước và cầu sau thường xảy ra không
đồng thời, nên:
- Nếu các bánh xe của cầu trước bị hãm cứng trước thì ôtô sẽ mất tính dẫn
hướng. Bởi vì, khi đó hướng chuyển động của ôtô sẽ được quyết định không phải do
góc quay của bánh xe dẫn hướng mà là do hướng của vectơ vận tốc trượt.
- Nếu là các bánh xe cầu sau bị hãm cứng trước và ôtô chịu lực ngang Y tác
dụng thì chúng sẽ bị trượt ngang và ôtô sẽ quay vòng theo hướng tác dụng của lực
ngang chung quanh cầu trước.
Khi các bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn thì công ma sát giữa trống phanh với má
phanh cũng như sự cản lăn của tất cả lốp xe với mặt đường không còn nữa. Như
vậy, hệ số bám  giữa bánh xe với mặt đường sẽ giảm nhiều và đồng thời có sự
trượt lết. Chính sự trượt lết này, sẽ làm giảm dần hiệu quả phanh; tăng nhanh độ
mòn lốp; tăng độ trượt dọc; ảnh hưởng xấu đến tính ổn định ngang và tính dẫn
hướng của ôtô.
Nhưng khi phanh với lực phanh lớn, trọng tâm của ôtô có xu hướng dịch chuyển
về phía trước do quán tính, nên sẽ tăng tải trọng cho cầu trước và giảm tải trọng cho
cầu sau và nếu như ta giả thiết rằng các bánh xe trước và bánh xe sau cùng chịu lực
phanh như nhau, thì do các bánh xe phía sau chịu tải nhỏ sẽ có xu hướng bị bó cứng
sớm và làm cho bánh xe sau bị trượt lết. (Hình 2.1) trình bày sự dịch chuyển trọng
tâm của ôtô trong quá trình phanh.

22


Vì những lý do nêu trên, một số hãng xe đã trang bị van điều hòa lực phanh để
điều chỉnh momen phanh tại các bánh xe trước và sau một cách tự động khi điều

kiện phanh thay đổi nhằm tránh hiện tượng sớm bó cứng các bánh xe sau đồng thời
tận dụng hết trọng lượng bám của ôtô.
(động cơ)

(lực quán tính khi phanh )

(tải trọng giảm)

(tải trọng tăng)

Hình 2.1. Sự dịch chuyển trọng tâm của ôtô trong quá trình
phanh

2.2 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh có bộ điều hòa lực phanh
2.2.1 Quan hệ giữa lực phanh với áp suất dầu phanh.
- Khi người lái xe tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra
mômen phanh nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó ở bánh xe sẽ xuất hiện phản lực tiếp
tuyến P p ngược chiều với chiều chuyển động, phản lực tiếp tuyến này được gọi là
lực phanh và được tính theo công thức :
Fp =

Mp
rb

.

Ta có M p là mômen phanh tác dụng lên bánh xe.
r b là 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 : F pm ax = P  = Z b .  .

F pm ax là lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của cầu bánh xe với
mặt đường.

23


Z b là phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe.

 là hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.

Hình 2.2: Các lực khi phanh bánh xe.
Khi phanh thì bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần. Mômen phanh sinh ra
ở cơ cấu phanh tăng lên đến một lúc nào đó sẽ dẫn tới sự trượt lết bánh xe. Khi bánh
xe bị trượt lết hoàn toàn thì hệ số bám  có giá trị thấp nhất cho lên khi bánh xe bị
trượt lết hoàn toàn thì lực phanh sinh ra giữa bánh xe với mặt đường là nhỏ nhất dẫn
tới hiệu quả thấp nhất. Không những thế nếu các bánh xe trước bị trượt lết sẽ làm
mất tính dẫn hướng khi phanh còn nếu các bánh xe sau bị trượt sẽ làm mất tính ổn
định khi phanh. Vì vậy để tránh hiện tượng này thì trên xe ô tô có đặt bộ điều hòa
lực phanh.
Trên xe ô tô hai cầu mà ta đang xét thì chủ yếu dùng hệ thống phanh dẫn động
bằng thủy lực và chủ yếu là cơ cấu phanh đĩa hoặc cơ cấu phanh guốc .
* Ta xét mối quan hệ giữa lực phanh và áp suất dẫn động với cơ cấu phanh guốc
trước. Giả thiết lực phanh phân bố tương đương với lực phanh đặt tại điểm giữa của
cụm má phanh, quy luật biến dạng tuân theo định luật Húc, guốc phanh là tuyệt đối
cứng.
+ Trường hợp khi tang trống quay cùng chiều với lực tác dụng F p . Các lực tác
dụng như trên hình vẽ sau.

24

Hình 2.3: Các lực tác dụng lên cơ cấu khi phanh tang trống quay cùng chiều .
+ Ta có lực điều khiển xy lanh bánh xe là F p , lực a sát là  F N , bán kính là r t .
Phương trình cân bằng:
FX + FP - FN = 0
FZ -  FN = 0
F P .h - F N .a +  F N . r t = 0.
FN =

h
FP .
a   .rt

MP =  FN rt =

h
FP . rt .
a   .rt

Như vậy ta thấy rằng mômen phanh sinh ra tỷ lệ thuận với lực điều khiển xy
lanh bánh xe F P qua đó cũng tỷ lệ thuận với áp suất dẫn động phanh.

25