Nghiên cứu, phân tích hệ thống ESC(Electronic stability control) trên các dòng xe ô tô du lịch

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................ 3
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................................... 4
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................................5
DANH MỤC HÌNH...............................................................................................................6
CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT VỀ QUAY VỊNG VÀ ỔN ĐỊNH QUAY VỊNG CỦA XE
Ơ TƠ DU LỊCH..................................................................................................................... 9
1.1 Một số khái niệm..........................................................................................................9
1.1.1 Bán kính lăn rl..........................................................................................................9
1.1.2 Vận tốc chuyển động lý thuyết Vo...........................................................................9
1.1.3 Vận tốc chuyển động thực tế V..............................................................................10
1.1.4 Vận tốc trượt Vδ.....................................................................................................10
1.1.5 Hệ số trượt và độ trượt...........................................................................................10
1.1.6 Hệ số bám..............................................................................................................11
1.1.7 Góc lệch hướng.....................................................................................................12
1.1.8 Đặc tính trượt của bánh xe khi kéo và khi phanh...................................................17
1.2 Đặc tính quay vịng....................................................................................................19
1.2.1 Quay vịng.............................................................................................................19
1.2.2 Quay vịng lý thuyết..............................................................................................19
1.2.3 Quay vòng thực tế..................................................................................................21
a. Trường hợp 1..............................................................................................................22
b. Trường hợp 2..............................................................................................................23
c. Trường hợp 3..............................................................................................................24
1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quay vịng ơ tơ.............................................................26
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP LÍ THUYẾT ĐỂ KIỂM SỐT SỰ ỔN
ĐỊNH CỦA XE KHI QUAY VỊNG...................................................................................26
2.1 Khái quát về hệ thống ESC.......................................................................................26
2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển............................................................................26
1

2.1.2 Hệ thống cân bằng điện tử ESC.............................................................................29
2.2 Một số trường hợp điển hình....................................................................................36
2.2.1 Trường hợp 1 (quay vịng thừa).............................................................................36
2.2.2 Trường hợp 2 (quay vòng thừa).............................................................................41
2.2.3 Trường hợp 3 ( quay vòng thừa)............................................................................44
2.2.4 Trường hợp 4 ( quay vòng thừa)............................................................................48
2.2.5 Trường hợp 5 (quay vòng thừa).............................................................................52
2.2.6 Trường hợp 6 (quay vịng thừa).............................................................................55
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KIỂM SỐT ỔN ĐỊNH ESC TRÊN XE
AUDI A6............................................................................................................................... 60
3.1 Khái quát cấu tạo các hệ thống ổn định chính trên xe Audi A6.............................60
3.2 Những hệ thống ổn định chính trên Audi A6...........................................................61
3.2.1

ABS bộ điều khiển với EDL / TCS / ESP J104.................................................64

3.2.2 Cảm biến góc lái G85............................................................................................65
3.2.3Cảm biến gia tốc bên G200:...................................................................................66
3.2.4Cảm biến góc xoay xe G202...................................................................................69
3.2.5 Cảm biến áp suất phanh G201:.............................................................................72
3.2.6 Nút bấm TCS/ESP E256........................................................................................74
3.2.7 Bơm thủy lực V156...............................................................................................75
3.2.8 Bộ phận thủy lực...................................................................................................76
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN...................................................................................................81
Danh mục tài liệu tham khảo.............................................................................................82

LỜI CẢM ƠN

2

Lời đầu tiên chúng em xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn là thầy
giáo – Tiến sĩ Lâm Mai Long đã tận tình chỉ bảo, động viên và chỉ ra những sai sót trong
suốt quá trình chúng em nghiên cứu, thưc hiện đồ án tốt nghiệp.
Chúng em cũng xin được gửi lời tri ân đối với tất cả các Thầy Cô khoa Cơ khí động
lực Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tận tình giảng dạy, và truyền đạt kiến
thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu của
chúng em.
Cuối cũng là lời cảm ơn chân thành đến gia đình và bạn bè, những người đã luôn giúp
đỡ, động viên chúng em trong suốt q trình học tập, rèn luyện.
Trong q trình hồn thành đồ án, do điều kiện thời gian cũng như trình độ và kinh
nghiệm chun mơn cịn hạn chế, mặt khác đây là lần đầu tiên tiếp xúc đối với một bài luận
có tính chất quan trọng cao, địi hỏi sự chính thức sâu rộng nên chắc chắn cịn nhiều sai sót.
Chúng em rất mong nhận được sự nhận xét từ quý thầy cô để chúng em được mở rộng kiến
thức, hiểu biết sâu rộng hơn với các vấn đề chuyên môn.
Chúng em xin chân thành cám ơn quý Thầy Cơ và xin kính chúc các thầy cơ dồi dào
sức khỏe và hạnh phúc.
Tp.Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 07 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thanh Bình

Nguyễn Văn Phi

LỜI NĨI ĐẦU

3


Sự phát triển của ngành công nghệ ô tô Việt Nam mới bắt đầu, với chiến lược phát
triển của nhà nước, chính sách nội địa hóa phụ tùng ơ tơ trong việc sản xuất và lắp ráp ô tô

tạo điều kiện cho các nhà thiết kế nghiên cứu, chế tạo các cụm, các hệ thống ơ tơ trong nước
trong đó có các hệ thống nâng cao tính năng an tồn cho người sử dụng.
Vấn đề nghiên cứu nâng cao tính năng an tồn cho người sử dụng thơng qua kết cấu
và điều khiển là vô cũng quan trọng. Do đường xá ngày càng được cải thiện tốt hơn, tốc độ
phát triển ngành giao thông vận tải tăng nhanh cho nên tốc độ chuyển động của ô tô ngày
càng được nâng cao.
Tuy nhiên, cũng với những phát triển đó mật độ phương tiện cơ giới trên đường ngày
càng cao, vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề quan tâm hàng đầu.
Với sự phát triển ngày càng nhanh của ngành ơ tơ trên thế giới có rất nhiều cơng nghệ
đã được áp dụng vào xe ô tô để giúp cải thiện và nâng cao sự an toàn cho người lái ESC là
một trong những hệ thống như thế. ESC giúp cho chiếc xe trở nên ổn định hơn khi đi vào
những con đường xấu hay do phanh gấp.ESC giúp người lái an tâm hơn khi lái xe khi đi vào
những cung đường khó khăn và trên hết ESC giúp cho chiếc xe an tồn hơn.
Chính vì vậy, chúng em chọn nghiên cứu về đề tài:
“Nghiên cứu, phân tích hệ thống ESC(Electronic Stability Control) trên các dịng xe ơ tơ
du lịch”

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

 ABS:

Anti-lock Braking System.

 AYC:

Active Yaw Control.

 ASR:

Anti-Slip Regulator.

4


 BAS:

Brake Assist System.

 BMW:

Bayerische Motoren Werke.

 BTCS:

Brake Traction Control System.

 CAN:

Controller Area Network.

 CST:

Control Stability.

 DBC:

Downhill Brake Control.

 DSC:

Dynamic Stability Control.

 DTC:

Diagnostic Trouble Code.

 EBD:

Electronic Brake -force Distribution.

 ECU:

Electronic Control Unit.

 ESC:

Electronic Stability Control.

 ESP:

Electronic Stability Program.

 PSM:

Porsche Stability Management.

 TCS:

Traction Control System.

 TRAC:

Traction Control.

 VSC:

Vehicle Stability Control.

 VDIM:

Vehicle Dynamics Integrated Management.

 VDC:

Vehicle Dynamic Control.

 VSA:

Vehicle Stability Assist.

 4WD:

4 Wheel Drive.

DANH MỤC HÌNH
Hình 1:Các yếu tố ảnh hưởng hệ số bám………………………………………………11
Hình 2:Sơ đồ minh họa sự lăn của bánh xe đàn hồi…………………………………....13
Hình 3:Quan hệ giữa hệ số bám ngang và hệ số kéo…………………………………..16
Hình 4:Đặc tính trượt tồn bộ của lực Fk và X………………………………………...17
Hình 5:Các đặc tính trượt của các bánh xe………………………………………….....18
5

Hình 6:Quay vịng lí thuyết…………….....…...…………………………………..…..19
Hình 7:Ảnh hưởng của góc βn và βt……………………………………………………20
Hình 8:Model một vết………………………………………………………………….21
Hình 9:Quay vịng thực tế……………………………………………………………...21
Hình 10: Quay vịng trung tính…………………………………………………………22
Hình 11: Quay vịng thiếu………………………………………………………………23
Hình 12: Ảnh hưởng của lực li tâm và trượt ngang đến quay vịng thiếu………………24
Hình 13: Quay vịng thừa……………………………………………………………….24
Hình 14: Ảnh hưởng của lực ngang và lực li tâm đến quay vịng thừa…………………25
Hình 15:Xe bị lật, một trong những tai nạn nghiêm trọng nhất của ơ tơ………………28
Hình 16: Mong muốn của người lái xe…………………………………………………29
Hình 17:Quay vịng thiếu………………………………………………………………31
Hình 18: ESC hoạt trong trường hợp quay vịng thiếu…………………………………32
Hình 19: Quay vịng thừa………………………………………………………………33
Hình 20:ESC hoạt trong trường hợp quay vịng thừa…………………………………34
Hình 21: Hình ảnh minh họa……………………………………………………………36
Hình 22: Điều kiện khi xảy ra tai nạn trường hợp 1……………………………………37
Hình 23: Mơ tả diễn ra sự cố trường hợp 1…………………………………………….37
Hình 24: Mơ tả mong muốn của người lái trường hợp 1………………………………38
Hình 25: Can thiệp của ESC trong trường hợp 1………………………………………39
Hình 25.1: Can thiệp của ESC trong trường hợp 1…………………………………….39
Hình 25.2: Can thiệp của ESC trong trường hợp 1……………………………………40
Hình 25.3: Can thiệp của ESC trong trường hợp 1……………………………………40
Hình 26: Điều kiện khi xảy ra tai nạn trường hợp 2…………………………………41
Hình 27: Mơ tả diễn ra sự cố trường hợp 2………………………………………….42
Hình 28: Mô tả mong muốn của lái xe trong trường hợp 2……………………………42
Hình 29: Can thiệp của ESC trong trường hợp 2……………………………………...43
Hình 29.1: Can thiệp của ESC trong trường hợp 2……………………………………44

Hình 29.2: Can thiệp của ESC trong trường hợp 2……………………………………44
6


Hình 30: Điều kiện khi xảy ra tai nạn trường hợp 3…………………………………..45
Hình 31: Mơ tả diễn ra sự cố trường hợp 3……………………………………………45
Hình 32: Mơ tả mong muốn của lái xe trong trường hợp 3……………………………46
Hình 33: Can thiệp của ESC trong trường hợp 3………………………………………46
Hình 33.1: Can thiệp của ESC trong trường hợp 3…………………………………….47
Hình 33.2: Can thiệp của ESC trong trường hợp 3……………………………………47
Hình 34: Điều kiện khi xảy ra tai nạn trường hợp 4…………………………………..48
Hình 35: Mơ tả diễn ra sự cố trường hợp 4……………………………………………49
Hình 36: Mơ tả mong muốn của lái xe trong trường hợp 4……………………………49
Hình 37: Can thiệp của ESC trong trường hợp 4……………………………………...50
Hình 37.1: Can thiệp của ESC trong trường hợp 4…………………………………….50
Hình 37.2: Can thiệp của ESC trong trường hợp 4……………………………………51
Hình 37.3: Can thiệp của ESC trong trường hợp 4……………………………………51
Hình 38: Điều kiện khi xảy ra tai nạn trường hợp 5…………………………………..52
Hình 39: Mơ tả diễn ra sự cố trường hợp 5……………………………………………53
Hình 40: Mơ tả mong muốn của lái xe trong trường hợp 5……………………………53
Hình 41: Can thiệp của ESC trong trường hợp 5………………………………………54
Hình 41.1: Can thiệp của ESC trong trường hợp 5……………………………………54
Hình 41.2: Can thiệp của ESC trong trường hợp 5……………………………………55
Hình 42: Điều kiện khi xảy ra tai nạn trường hợp 6…………………………………..55
Hình 43: Mơ tả diễn ra sự cố trường hợp 6……………………………………………56
Hình 44: Mơ tả mong muốn của lái xe trong trường hợp 6………………………….56
Hình 45: Can thiệp của ESC trong trường hợp 6……………………………………57
Hình 45.1: Can thiệp của ESC trong trường hợp 6………………………………….58
Hình 45.2: Can thiệp của ESC trong trường hợp 6………………………………….58
Hình 45.3: Can thiệp của ESC trong trường hợp 6………………………………….59

Hình 45.4: Can thiệp của ESC trong trường hợp 6………………………………….59
Hình 46: Các hệ thống ổn định chính trên xe Audi A6…………………………….60
Hình 47: Những hệ thống ổn định chính trên Audi A6……………………………..61
7


Hình 48: Ngun lí hoạt động………………………………………………………62
Hình 49: ABS bộ điều khiển với EDL / TCS / ESP J104…………………………..64
Hình 50: Mạch điện…………………………………………………………………64
Hình 51: Cảm biến góc lái G85…………………………………………………….65
Hình 52: Mạch điện…………………………………………………………………65
Hình 53: Cảm biến gia tốc bên G200……………………………………………….67
Hình 54: Cảm biến góc xoay xe G202……………………………………………..70
Hình 55: Cảm biến áp suất phanh G201…………………………………………....72
Hình 56: Nút bấm TCS/ESP E256. ………………………………………………..74
Hình 57: Bơm thủy lực V156………………………………………………………75
Hình 58:Bộ phận thủy lực.………………………………………………………..76
Hình 59: Sơ đồ mạch điện………………………………………………………….79

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT VỀ QUAY VÒNG VÀ ỔN ĐỊNH QUAY
VỊNG CỦA XE Ơ TƠ DU LỊCH.
1.1 Một số khái niệm.
1.1.1Bán kính lăn rl.
Bán kính lăn rl khơng phải là thơng số hình học mà là thơng số động học, nó là tỉ lệ
giữa vận tốc tịnh tiến thực tế v và vận tốc góc của bánh xe. Bán kính lăn được xác định:

8


Như vậy bán kính lăn là bán kính của một bánh xe ảo, nó chuyển động khơng có trượt

với vận tốc tịnh tiến tương đương với bánh xe thực tế. r lcó thể coi là khoảng cách từ tâm
bánh xe tới cực P của chuyển động tương đối giữa bánh xe với mặt đường.
Giá trị của rl phụ thuộc vào các thông số sau:
 Tải trọng tác dụng lên bánh xe.
 Áp suất khơng khí trong lốp.
 Độ đàn hồi của vật liệu chế tạo lốp.
 Khả năng bám của bánh xe với đường.
 Giá trị momen chủ động Mk hoặc momen phanh Mp.
1.1.2Vận tốc chuyển động lý thuyết Vo.
Vo là vận tốc của xe khi chuyển động hoàn toàn khơng có trượt.
Sl– Qng đường lý thuyết mà bánh xe đã lăn.
t– Thời gian bánh xe đã lăn.
rb– Bán kính tính tốn của bánh xe.
Nb – Tổng số vịng quay của bánh xe.
ɷb – Vận tốc góc của bánh xe.
1.1.3Vận tốc chuyển động thực tế V.
V là vận tốc chuyển động của xe khi có tính đến ảnh hưởng của sự trượt của
bánh xe với mặt đường.

St – quãng đường thực tế mà bánh xe đã lăn.
t– thời gian mà bánh xe đã lăn.
rl– bán kính lăn của bánh xe.

9


1.1.4Vận tốc trượt Vδ.
Khi xe chuyển động có sự trượt giữa bánh xe với mặt đường thì vận tốc thực tế của xe
và vận tốc lý thuyết sẽ khác nhau. Sự chênh lệch giữa hai loại vận tốc vừa nêu trên chính là
vận tốc trượt:

Vận tốc trượt có thể dương hoặc âm tùy theo hiện tượng trượt là trượt lết hay trượt
quay.
1.1.5Hệ số trượt và độ trượt.
+ Hệ số trượt và độ trượt khi kéo:
Sự trượt của bánh xe được thể hiện thông qua hệ số trượt δk:
δk = + Hệ số trượt và độ trượt khi phanh:
Trong trường hợp phanh ta có hệ số trượt và độ trượt như sau:

1.1.6Hệ số bám.
Độ bám giữa bánh xe với mặt đường được đặc trưng bởi hệ số bám. Tùy theo
chiều của phản lực mặt đường tác dụng lên bánh xe mà hệ số bám sẽ có tên gọi khác
nhau. Nếu xét khả năng bám theo chiều dọc (khi dưới bánh xe chỉ có phản lực dọc:
lực kéo hoặc lực phanh), thì hệ số bám được gọi là hệ số bám dọc φx và được định
nghĩa như sau:
Fkmax – Lực kéo tiếp tuyến cực đại giữa bánh xe với mặt đường.
Gb – Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe(được gọi là trọng lượng
bám).
Nếu xét khả năng bám theo chiều ngang (khi dưới bánh xe chỉ có phản lực
ngang Yb), thì hệ số bám được gọi là hệ số bám ngang φy và được định nghĩa như
sau:
10


Ybmax – Phản lực ngang cực đại của mặt đường tác dụng lên bánh xe.

Hình1: Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám.

1.Đường khô.
2.Đường ướt.
a.Ảnh hưởng của áp suất trong lốp.

b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động của ô tô.
c.Ảnh hưởng của phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe.
d.Ảnh hưởng của độ trượt của bánh xe với mặt đường.
1.1.7Góc lệch hướng.
Khi các bánh xe lăn khơng có lực ngang F y tác dụng, bánh xe chỉ chịu tác dụng của
lực Gb, lực đẩy Fx, lực cản lăn Ff. Điểm B của lốp sẽ tiếp xúc với đường tại B 1, điểm C ở
C1… Quỹ đạo của mặt phẳng quay của bánh xe trùng với đường thẳng AA 1. Vết tiếp xúc
của bánh xe trùng với đường đối xứng qua mặt phẳng dọc của bánh xe (phần gạch chéo
trên hình 2.a).

11


Hình 2: Sơ đồ minh họa sự lăn của bánh xe đàn hồi.
a. Khi khơng có lực ngang tác dụng.
Khi có lực ngang tác dụng (lực F y), bánh xe lăn bị biến dạng, các lốp bị uốn cong,
mặt phẳng giữa của bánh xe bị dịch chuyển so với tâm của vết tiếp xúc một đoạn b 1. Khi
bánh xe lăn, điểm B của lốp lần lượt tiếp xúc với đường ở điểm B 2, điểm C tại điểm C2…
Kết quả là các bánh xe lăn lệch theo hướng AA 2, mặt phẳng quay của bánh xe vẫn giữ
nguyên vị trí của mình, do đó sẽ tạo với hướng chuyển động của bánh xe một góc δ,
đường tâm của vết tiếp xúc trùng với hướng chuyển động cũng tạo với mặt phẳng quay
của bánh xe một góc δ. Sự lăn của bánh xe như vậy gọi là sự lăn lệch và góc δ gọi là góc
lệch hướng (góc lệch bên).

12


Hình 2: Sơ đồ minh họa sự lăn của bánh xe đàn hồi.
b. Khi có lực ngang tác dụng.
Góc lệch hướng là góc tạo bởi giữa vecto chuyển động thực tế và mặt phẳng

chuyển động đối xứng của bánh xe có phản lực ngang tác dụng.
Trong q trình bánh xe lăn lệch, các phần tử lốp ở khu vực phía trước của vết tiếp
xúc (khu vực kk trên hình 2.b) bị biến dạng ngang nhỏ hơn so với các phần tử lốp ở phía
sau (khu vực nn) vì vậy các phản lực ngang riêng phần ở phần trước vết tiếp xúc sẽ nhỏ
hơn ở phần sau. Hợp lực Yb của phản lực ngang có trị số bằng Fyvà bị dịch chuyển ra phía
sau so với tâm của vết tiếp xúc một đoạn c 1. Do đó khi bánh xe đàn hồi lăn có tác dụng
của lực ngang Fy sẽ chịu thêm một mômen do sự dịch chuyển của phản lực Xb và Yb so với
tâm của vết tiếp xúc của lốp.
Ml = M’y – M’x
13


Góc lệch hướng δ phụ thuộc vào trị số lực ngang (hoặc phản lực ngang Y b vì
Fy= Yb) và góc nghiêng của bánh xe so với mặt phẳng thẳng đứng. Khi lực ngang
Fyhướng theo phía nghiêng của bánh xe thì góc lệch hướng tăng và ngược lại thì góc
lệch hướng giảm xuống.
Khi lực ngang Fycó giá trị nhỏ thì sự thay đổi hướng chuyển động của bánh
xe là do biến dạng đàn hồi của lốp. Nếu lực ngang tăng dần lên gần bằng giá trị của
lực bám ngang thì lốp bắt đầu trượt ngang cục bộ (chủ yếu ở phần sau của vết tiếp
xúc). Nếu lực ngang tăng lên bằng hoặc lớn hơn F φy thì lốp sẽ bị trượt ngang hồn
tồn.
b)

a)
Gb

Gb
Fy

O1

D
C
B
A
B1
C1
D1

D
C
B
A
B2
C2
D2

Yb
n

Ff

δ

δ

Xb

n
O1

lk

Yb
O1

O

k
A1

k
Fx

b1

A2

M’y

c)

Hình 2: Sơ đồ minh họa sự lăn của bánh xe đàn hồi.
a.Khi khơng có lực ngang tác dụng.
b.Khi có lực ngang tác dụng.
14

’

Mx

c1


c.Biểu đồ phân bố lực ngang ở vết bánh xe.
Góc lệch hướng δ và lực ngang Fycó quan hệ với nhau bởi biểu thức sau
(ứng với khi Fy< Fφy).
Fy= kc.δ
Hoặc Yb= kc.δ
Fy – Lực ngang tác dụng lên bánh xe (N).
δ - Góc lệch hướng của bánh xe (góc lệch bên) (độ).
kc– Hệ số chống lệch bên. Hệ số này phụ thuộc vào kích thước lốp, kết cấu và áp
suất trong lốp (N/độ).
Sự lăn lệch của bánh xe dưới tác dụng của lực ngang ảnh hưởng rất lớn đến tính năng
dẫn hướng và ổn định của xe khi chuyển động.
Các yếu tố ảnh hưởng đến góc lệch hướng.
 Lực ngang Y.
 Độ cứng ngang cy của lốp.
 Trượt ngang của lốp ảnh hưởng của lực ngang đến góc lệch hướng.
Khi lực ngang Fycó giá trị nhỏ thì sự thay đổi hướng chuyển động của bánh xe là do
biến dạng đàn hồi của lốp. Nếu lực ngang tăng dần lên gần bằng giá trị của lực bám ngang
thì lốp bắt đầu trượt ngang cục bộ (chủ yếu ở phần sau của vết tiếp xúc). Nếu lực ngang tăng
lên bằng hoặc lớn hơn Fφy thì lốp sẽ bị trượt ngang hồn tồn.
Đặc tính hướng là quan hệ của góc lệch hướng α với các thông số X, Y, Z, C Y,...và α
là hàm số của các thông số trên.
X: Phản lực tiếp tuyến.
Y: Lực ngang Y.
Z: Phản lực pháp tuyến.
Cy: Độ cứng ngang của lốp.
Trong đó α là hàm số của biến dạng ngang và nó chịu sự ảnh hưởng của lực ngang Y

cũng như độ cứng ngang của lốp là Cy. Ngồi ra góc lệch hướng cịn chịu ảnh hưởng của
trượt ngang thơng qua các thơng số chính là lực ngang Y và bám ngang tức là nó chịu ảnh
hưởng của phản lực pháp tuyến Z và δk, φy và lực li tâm.
15


Hình 3:Quan hệ giữa hệ số bám ngang và hệ số kéo.
Mà δk, φy có phụ thuộc vào lực kéo và lực phanh khi vừa phanh vừa ga. Ở cầu trước
của xe thì do hiệu số của lực kéo và lực phanh nhỏ nên δ k rất nhỏ dẫn đến φy lớn nên ở cầu
trước có khả năng bám lớn.
Nhưng ở cầu sau thì lực phanh rất lớn dẫn đến φ y nhỏ nên cầu sau có khả năng bám
kém và cộng với tác dụng của lực ly tâm xe có khả năng bị rẽ đi.
1.1.8Đặc tính trượt của bánh xe khi kéo và khi phanh.
Khi giá trị lực kéo Fk (hoặc lực phanh Fp) tác dụng lên bánh xe thay đổi thì độ trượt
giữa bánh xe với mặt đường cũng thay đổi theo. Sự phụ thuộc của hệ số trượt vào các lực
Fk hoặc X: δ (Fk); δ (X) được biểu diễn ở hình 3.12 trong cả hai vùng: vùng trượt quay và
vùng trượt lết.

16


Hình 4:Đặc tính trượt tồn bộ của lực Fk và X.

Thông thường thay cho các lực người ta sử dụng các thơng số khơng thứ ngun
µX và µk; với định nghĩa như sau:
µX=X/ Z được gọi là hệ số lực vịng (lực tiếp tuyến).
µk=Fk/ Z được gọi là hệ số lực kéo.
Ở đây:
X là phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe.
Z là phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe.

Lúc đó các quan hệ của µX hoặc µk được gọi là đặc tính trượt và chúng được biểu
diễn trên hình 5.

17


Hình 5:Các đặc tính trượt của các bánh xe.
a.bánh xe chủ động.
b.bánh xe đang phanh.
Đối với bánh xe chủ động thì đặc tính trượt thường bao gồm các mối quan hệ µx(δ)
xác định từ lực X và µk(δ) xác định từ mơmen xoắn Mk. Đặc tính này có ý nghĩa quan
trọng đặc biệt đối với các xe chuyển động trên đường đất mềm hoặc khi khảo sát về “Hệ
thống tự động điều khiển lực kéo”. Trong các đặc tính này, khi µx và µk tăng thì hệ số cản
lăn f = µk–µx sẽ tăng theo.
Đối với bánh xe đang phanh thì thơng thường đặc tính trượt cho ở dạng quan hệ
µx(δ). Đặc tính trượt khi phanh có ý nghĩa quan trọng khi nghiên cứu về “Hệ thống phanh
chống hãm cứng ABS’’.
1.2Đặc tính quay vịng.
1.2.1Quay vịng.
Là khả năng người lái điều khiển quỹ đạo chuyển động của xe. Phần lớn thời gian ô
tô chuyển động là người lái tác dụng lên vơ lăng. Khi quay vơ lăng ơ tơ có thể thay đổi quỹ
đạo chuyển động theo mong muốn của người lái hay khơng là một bài tốn cần nghiên cứu
và tìm hiểu.

18


1.2.2Quay vịng lý thuyết.
Gỉa thiết rằng khi ơ tơ quay vịng thì bánh xe khơng bị biến dạng ngang và khơng bị
trượt ngang. Như vậy quay vịng lý thuyết chỉ đúng trong trường hợp ơ tơ quay vịng với tốc

độ rất chậm và bán kính quay vịng lớn và có sự liên quan đến lực ly tâm.

Hình 6:Quay vịng lí thuyết.
Để quay vòng đúng các bánh xe phải lăn trên các vòng tròn đồng tâm gọi là tâm quay
vòng lý thuyết với bán kính quay vịng lý thuyết là R 0. Muốn thế thì hai bánh xe dẫn hướng
phải quay với hai góc khác nhau (βn và βt).
Cotg βn-cotg βt=B/L
B –Chiều rộng cơ sở của xe.
L – Chiều dài cơ sở của xe.
Trong thực tế, để duy trì hai bánh xe dẫn hướng quay với hai góc khác nhau thì người
ta phải sử dụng hình thang lái.

19


Hình 7:Ảnh hưởng của góc βn và βt.
Trong trường hợp đơn giản ta có thể coi sự khác biệt của β n và βt là không lớn và βn
=βt=β. Khi đó ta có thể sử dụng model một vết.

Hình 8:Model một vết.

20


1.2.3Quay vòng thực tế.
Thực tế khi quay vòng với vận tốc lớn thì lực ly tâm khá lớn. Khi đó các bánh xe sẽ
bị biến dạng ngang và trượt ngang và sẽ xuất hiện góc lệch hướng α 1 và α2 của hai cầu. Dưới
ảnh hưởng của các góc lệch hướng thì quỹ đạo quay vịng thực tế sẽ khác hẳn so với quỹ đạo
quay vịng lý thuyết.

Hình 9:Quay vịng thực tế.
Gỉa sử ở cầu trước thì vecto tốc độ v 1 lệch một góc α1, ở cầu sau cũng có vecto tốc độ
v2 lệch một góc α2 thì lúc này tâm quay được xác định bằng cách kẻ hai đường vng góc
với v1 và v2.
Do sự xuất hiện của hai góc α1 và α2 nên tâm quay vịng thực tế O và bán kính quay
vịng thực tế R thay đổi so với lý thuyết (quỹ đạo của quay vòng thực tế cũng sẽ khác so với
lý thuyết).
R=L/(tanβ+α2-α1)
Bán kính quay vịng thực tế cũng chịu ảnh hưởng của góc lệch hướng.
Phương trình trên đặc trưng cho tính chất quay vịng của ơ tơ khi có tính đến độ biến dạng
ngang ở các bánh xe. Có ba trường hợp có thể xảy ra:

21


a. Trường hợp 1.
Nếu α1=α2 suy ra R=R0: Xe có tính chất quay vịng trung tính (quay vịng định mức).
Lúc này bán kính quay vịng thực tế bằng với bán kính quay vịng lý thuyết và xe quay vịng
đúng với quỹ đạo cong của đường.

Hình 10: Quay vịng trung tính.
Mặc dù bán kính quay vịng thực tế bằng với bán kính quay vịng lý thuyết nhưng tâm
quay khác nhau dẫn đến quỹ đạo thay đổi.
Trường hợp α1 = α2 rất khó xảy ra, mặc dù quỹ đạo có thay đổi nhưng mà ảnh hưởng
không nhiều.
Khi ô tô chuyển động thẳng (β=0) nếu có lực ngang Y và α 1 = α2 thì ơ tơ sẽ chuyển
động riêng và người lái có thể điều chỉnh vơ lăng để giữ hướng chuyển động của xe.
b. Trường hợp 2.
Nếu α1> α2 (góc lệch hướng cầu trước lớn hơn góc lệch hướng cầu sau) suy ra R > R 0:
Xe có tính chất quay vịng thiếu. Lúc này bán kính quay vịng thực tế lớn hơn bán kính quay

vịng lý thuyết.
22


Trường hợp này phải đánh thêm vô lăng là thuận với phản ứng của người lái và về cơ
bản là chấp nhận được.

Hình 11: Quay vịng thiếu.
Khi chuyển động thẳng nếu gặp gió ngang Y và α1 > α2.

Hình 12: Ảnh hưởng của lực li tâm và trượt ngang đến quay vịng thiếu.
Khi đó ơ tơ quay vịng nhưng tâm quay vẫn nằm ở phía đối diện lực Y, lực ly tâm
ngược chiều với lực Y và sẽ triệt tiêu sự ảnh hưởng của lực này. Kết quả là ô tơ vẫn duy trì
theo hướng chuyển động thẳng và có thể kết luận α1>α2 vẫn chấp nhận được.
23


c. Trường hợp 3.
Nếu α1< α2 suy ra R0 >R: Xe có tính chất quay vịng thừa. Lúc này, bán kính quay
vịng thực tế của ơ tơ nhỏ hơn bán kính quay vịng lý thuyết. Đối với loại xe này, khi quay
vịng, người lái phải giảm góc quay của vơ lăng để hai bán kính bằng nhau, nhằm đảm bảo
cho xe quay vịng đúng với quỹ đạo cong của đường.

Hình 13: Quay vịng thừa.
Khi ơ tơ chuyển động thẳng có gió ngang và α 1< α2 thì khi đó ơ tơ sẽ quay vịng
nhưng tâm quay sẽ nằm về cùng phía với lực Y đồng thời lực ly tâm cũng cùng chiều với lực
ngang Y. Hai lực này cộng hưởng với nhau và dẫn đến ô tô sẽ không duy trì chuyển động
thẳng.

24

Hình 14: Ảnh hưởng của lực ngang và lực li tâm đến quay vịng thừa.
Như vậy, qua ba phân tích chuyển động của ba loại xe có tính chất quay vịng khác
nhau, chúng ta thấy đối với loại xe có tính chất quay vịng thừa khi chuyển động và có lực
ngang tác dụng lên xe thì xe sẽ bị mất khả năng chuyển động thẳng ổn định. Nếu người lái
không có kinh nghiệm và xử lý chiều quay của vơ lăng khơng đúng thì dễ dẫn đến khả năng
xe bị lật đổ, rất nguy hiểm.

1.2.4Các yếu tố ảnh hưởng đến quay vịng ơ tơ.
Góc lệch hướng thơng qua việc điều khiển ba lực X, Y, Z.
X: Phản lực tiếp tuyến, điều khiển được.
Y: Lực ngang Y, hơi khó điều khiển được.
Z: Phản lực pháp tuyến.

25