- TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH. - Cấu tạo chung của hệ thống phanh. - Phanh dừng và hệ thống phanh phụ. - Hệ thống phanh phụ. - Công dụng của hệ thống ABS. - Thiết kế hệ thống thủy lực. - Sự thay đổi hệ số bám dọc x và hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối của bánh xe với mặt đường khi phanh. - Tín hiệu điện áp ở tốc độ bánh xe. - Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh. - Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh của mỗi bánh xe ở cầu. - Kết quả thí nghiệm trên ôtô du lịch có trang bị hệ thống ABS (trong trường hợp mỗi bánh xe đều có cảm biến và bộ van điều khiển riêng rẽ. - Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phanh thủy lực trên ô tô con có trang bị hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS. - 8 Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. - Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. - Vì các bánh xe trước sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển. - Các bánh xe sau sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định. - Ngoài ra các bánh xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám. - Để đảm bảo các yêu cầu này, trên ô tô, máy kéo hiện đại, người ta sử dụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe ( Antilook Braking System - ABS. - Phân loại Hệ thống phanh gồm có các cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh. - Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực, phanh chia ra các loại: Phanh bánh xe và phanh truyền lực. - Kết cấu cơ cấu phanh trên ô tô có đặc trưng tùy thuộc bởi vị trí đặt nó ở bánh xe hoặc ở truyền lực, bởi loại chi tiết quay. - Cơ cấu phanh ở bánh xe thường dùng loại trống - guốc và gần đây sử dụng nhiều loại đĩa ở các bánh xe trước. - Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe. - Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe. - Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe. - Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất thấp và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe. - Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫn động chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh. - Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp 1,7- Xylanh bánh xe. - 2,8- Đường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe. - Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống dẫn 2 và 8 đi đến các xylanh bánh xe 1 và 7 để thực hiện quá trình phanh. - Dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không 1,3- Đường ống dẫn dầu phanh đến xy lanh bánh xe. - 2- Xy lanh bánh xe. - Độ chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực và qua đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xylanh chính 2, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 3) đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh. - 7,9 - Đường ống dẫn dầu đến các xylanh bánh xe. - 8,10 - Xylanh bánh xe. - 5,6- Xylanh bánh xe. - Nguyên lý làm việc: Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu tác dụng lên các van 3 và 4, mở đường cho chất lỏng từ các bộ tích năng 7 và 9, đi đến các xylanh bánh xe 5 và 26 6. - Dẫn động khí nén Hệ thống phanh khí nén là hệ thống phanh trong đó sử dụng năng lượng của dòng khí nén để tạo ra momen phanh ở các cơ cấu phanh bánh xe. - Do đó, lực đạp phanh có thể không lớn nhưng vẫn tạo được mômen phanh lớn trên các bánh xe. - 28 - Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm việc cắt đường thông các bầu phanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đến các phanh 7 và 9 tác dụng lên cơ cấu ép, ép các guốc phanh ra tỳ sát trống phanh, phanh các bánh xe lại. - Phanh dừng và hệ thống phanh phụ 1.4.3.1. - Trong đó: Ppmax – Lực phanh cực đị có thể sinh ra tứ khả năng bám của bánh xe với mặt đường. - Khi bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thì hệ số bám có giá trị thấp nhất. - Theo biểu thức (1-2) thì khi 33 bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thì lực phanh sinh ra giữa bánh xe và mặt đường là nhỏ nhất, dẫn đến hiệu quả phanh thấp nhất. - Nếu tất cả các bánh xe bị trượt lê thì xe sẽ mất hoàn toàn tính ổn định. - Trên hình 1.15 chỉ ra mối quan hệ giữa hệ số bám dọc x và hệ số bám ngang y của bánh xe với mặt đường theo độ trượt ngang tương đối giữa bánh xe và mặt đường. - Trong đó: v - Vận tốc của ôtô wb - Vận tốc góc của bánh xe khi phanh rb - Bán kính làm việc của bánh xe Từ hình 2.1 ta thấy rằng hệ số bám dọc có giá trị cực đại xmax ở giá trị độ trượt tối ưu o. - Giải pháp tiên tiến nhất hiện nay để đảm bảo mối quan hệ trên khi phanh là hệ thống phanh có sự trợ giúp của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS). - Như vậy chức năng cơ bản của hệ thống phanh có trang bị ABS là giữ cho các bánh xe trong quá trình phanh ở độ trượt thay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị o, do đó đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất đồng thời đảm bảo tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh đặc biệt ở tốc độ cao và đường có hệ số bám thấp. - Cảm biến 5 có nhiệm vụ đo vận tốc góc của bánh xe và gửi tín hiệu này tới bộ xử lý trung tâm (ECU) 4. - Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa áp suất dầu xy lanh bánh xe với mức độ tăng tốc bánh xe và tốc độ bánh xe. - Sau khi áp suất giảm, ECU chuyển van điện sang chế độ "giữ " để theo dõi về sự thay đổi về tốc độ của bánh xe. - Chế độ giữ và tăng áp: Khi áp suất dầu bên trong xilanh bánh xe giảm (sau chế độ giảm áp). - Nó cho phép bánh xe gần bị bó cứng lại tăng tốc độ. - Tuy nhiên, nếu áp suất dầu giảm lực phanh tác dụng bánh xe sẽ giảm nhiều. - Chế độ giảm áp: Khi áp suất dầu trong xi lanh bánh xe tăng từ từ bởi ECU (Sau chế độ giữ và tăng áp) bánh xe có xu hướng lại bị bó cứng. - Vì vậy, ECU lại chuyển các van điện đến chế độ "Giảm áp " để giảm áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe. - Kết quả là mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng. - Hiện tượng này xảy ra bởi vì tất cả các bánh xe được nối với hệ thống truyền lực nên tốc độ của các bánh xe ảnh hưởng lẫn nhau. - Vì vậy bánh xe không bị bó cứng. - Kết quả là dầu phanh từ xi lanh bánh xe qua cửa "C " tới cửa "B" trong van điện 3 vị trí và chảy về bình dầu. - Kết quả là áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bị bó cứng. - ABS ECU sẽ cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất trong xi lanh bánh xe không đổi. - Van điện hai vị trí (2- positsion solenoid valve) điều khiển áp lực phanh từ xilanh chính đến xilanh bánh xe chỉ tăng hoặc giảm mà thôi. - Van điện ba vị trí (3-position solenoid valve) điều khiển áp lực phanh từ xi lanh chính đến xilanh bánh xe ngoài tăng và giảm còn có thêm trường hợp áp lực phanh trong các xilanh con không đổi. - Mối quan hệ giữa cường độ dòng điện điều khiển, áp lực phanh, gia tốc xe, tốc độ bánh xe trong hệ thống phanh ABS sử dụng van điện ba vị trí như sau: Khi phanh bình thường thì ECU chưa hoạt động nhưng khi áp lực phanh tăng và tốc độ bánh xe giảm, nếu khả năng hãm cứng xảy ra thì ECU sẽ làm việc. - Bắt đầu tại khoảng B tốc độ bánh xe bắt đầu tăng lên nên vì vậy mà gia tốc mang giá trị dương. - ECU tiếp tục điều khiển tăng áp lực phanh và giữ áp lực phanh một cách liên tục đó là phần B của đồ thị giúp cho bánh xe tiếp tục giảm tốc độ nhanh hơn. - 52 Không đủ áp lực phanh để dừng bánh xe nên ECU lại tiếp tục tăng áp lực phanh (phần D trên đồ thị). - Quá trình này lặp đi lặp lại liên tục cho đến khi tốc độ bánh xe nhỏ hơn 8km/h . - Với lập luận như vậy, tổng lực phanh tại tất cả các bánh xe của ô tô được tính như sau: Ppmax = P [3] Trong đó: P = G. - là lực bám giữa bánh xe với mặt đường - hệ số bám. - N) 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 MP nhằm hãm bánh xe lại. - Lúc đó ở bánh xe xuất hiện phản lực tiếp tuyến pP. - Zb: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe. - Khi bánh xe bị trượt lê 56 hoàn toàn thì hệ số bám có giá trị thấp nhất thì lực phanh sinh ra giữa bánh xe và mặt đường là nhỏ nhất, dẫn tới hiệu quả phanh thấp nhất. - Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường: P1p = φ.21Z (2.11. - Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường: Pp2 = φ.22Z (2.12) Trong đó: φ là hệ số bám giữa lốp và mặt đường. - Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước: bxpprPM bxgabxprhbLGrzM . - Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau: bxpprPM bxgabxprhaLGrzM Trong đó: Mp1 - Mômen phanh mỗi bánh xe ở cầu trước. - P1 - Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường. - 59 Mp2 - Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau. - P2 - Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường. - r bx - Bán kính làm việc của bánh xe. - Với : r0: Bán kính thiết kế của bánh xe. - Mô men phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước Mp1: Mp Mp . - Mô men phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau Mφ2: Mp Suy ra Mô mên phanh tổng là: Mp = Mp1 + Mp Mp N.m ) 2.2. - Phản lực thẳng góc lên bánh xe trƣớc và sau Z1, Z2 - Từ phương trình ( 3.9. - Lực phanh Pp1 và Pp2 Lực phanh Pp1 và Pp2 đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường và ngược với chiều chuyển động của ô tô. - Nhận xét: Tỷ số lực phanh bánh xe trước - sau phụ thuộc toạ độ trọng tâm của xe và gia tốc chậm dần khi phanh. - Để đảm bảo điều kiện phanh thì tỷ số 21/ppPPphải tuân theo (2.21), muốn bảo đảm điều kiện này thì: thay đổi mômen phanh tại bánh xe bằng cách dùng áp suất dầu hoặc khí nén tác dụng vào xylanh phanh mà có thể điều chỉnh được, vì vậy ta phải lắp thêm bộ điều hoà lực phanh trong hệ thống phanh ôtô. - Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau theo độ trượt λ 2.3. - Do vậy ta chỉ xét chế độ làm việc của một bánh xe. - Hành trình piston của xilanh ở các bánh xe là: S = 1mm = 0,001 ( m ) [6]. - Bơm thủy lực - Van giữ áp - Van giảm áp - Van một chiều - Bể chứa - Xy lanh phanh tại bánh xe - Bộ điều khiển ECU 71 Hình 3.3. - Xy lanh phanh: là cơ cấu chấp hành của hệ thống phanh thủy lực. - Khi không có tác động gì (không phanh), xy lanh tự mở bởi lò xo để tránh bó cứng bánh xe. - Sự điều khiển này cũng không đồng thời tại các bánh xe mà sẽ có sự độc lập tùy thuộc vào điều kiện trượt của bánh. - Thêm vào đó, các quá trình này cũng khác nhau ở mỗi bánh xe. - Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS (Anti-lock Braking System) ngày càng trở nên phổ biến
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt