Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh có 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 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. (H. 2-1) trình bày sự dịch chuyển trọng tâm của ôtô trong quá trình phanh. 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.

pdf35 trang | Chia sẻ: aloso | Ngày: 17/08/2013 | Lượt xem: 6493 | Lượt tải: 17download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh có điều hòa lực phanh, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
- 3 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH CÓ 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 Yr 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. (H. 2-1) trình bày sự dịch chuyển trọng tâm của ôtô trong quá trình phanh. 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. - 4 - 2.2. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA QUÁ TRÌNH PHANH Chất lượng của quá trình phanh bào gồm : Hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ôtô khi phanh. 2.2.1. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH Các chỉ tiêu dùng để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh bao gồm : gia tốc chậm dần khi phanh, thời gian phanh, quảng đường phanh, lực phanh và lực phanh riêng. 2.2.1.1. GIA TỐC CHẬM DẦN KHI PHANH (jp) Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả phanh. Để xác định gia tốc chậm dần khi phanh ta viết phương trình cân bằng lực phanh của ôtô trong trường hợp tổng quát như sau : Ff ± Fg + Fw + Fm + Fp + Fms - Fj = 0 (2.17) Fms-lực cản do ma sát trong hệ thống truyền động. Thực nghiệm cho thấy các lực Ff, Fw, Fms cản lại chuyển động của ôtô có giá trị rất nhỏ so với lực phanh Fp. Trong quá trình phanh ôtô thì lực phanh Fp chiếm khoảng 98% của tổng các lực có su hướng cản lại chuyển động của ôtô [1]. Vì vậy ta có thể bỏ qua các lực Ff, Fw, Fms trong phương trình (2.17). Và để thuận tiện khi phân tích các yếu tố ảnh hưởng và các biện pháp nâng cao chất lượng của quá trình phanh, chúng ta xét quá trình phanh ôtô trong trường hợp không kéo remorque (tải trọng tăng) (tải trọng giảm) (động cơ) (trọng tâm dịch chuyển về phía trước ) H. 2-1. Sự dịch chuyển trọng tâm của ôtô trong quá trình phanh - 5 - (Fm = 0), ôtô phanh trên đường năm ngang (Fg = 0). Như vậy phương trình cân bằng lực phanh trong trường hợp này được viết như sau : Fj = Fp (2.18) Thay Fj.max = j. max.. pjg G và Fp.max = .G vào biểu thức (2.18) Ta có : j. max.. pjg G = .G (2.19) Từ biểu thức (2.19) ta có thể xác định được gia tốc chậm dần cực đại khi phanh như sau : j p gj  . max.  (2.20) Để nâng cao hiệu quả phanh, nghĩa là tăng gia tốc chậm dần khi phanh thì cần phải giảm hệ số j. Do vậy trong những trường hợp phanh khẩn cấp người lái cần cắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, lúc đó j sẽ giảm và jp.max sẽ tăng lên như vậy hiệu quả phanh sẽ lớn. Biểu thức (2.20) cho thấy rằng gia tốc chậm dần khi phanh tỷ lệ thuận với hệ số bám () giữa lốp xe và mặt đường. Với loại đường nhựa tốt thì hệ số bám lớn nhất max = 0,7  0,8, vì vậy nếu coi j  1 thì gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh khẩn cấp có thể đạt được là : jmax = 7  8 m/s2 (coi g = 10 m/s2) [1]. Thực tế, trong quá trình ôtô vận hành, thường phanh với gia tốc chậm dần nhỏ hơn nhiều so với gia tốc chậm dần mà hệ thống phanh có thể đạt được. 2.2.1.2. THỜI GIAN PHANH (tp) Thời gian phanh cũng là một chỉ tiêu dùng để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh. Thời gian phanh càng nhỏ thì hiệu quả phanh càng lớn. Trong trường hợp tổng quát ta có : pj dvdt  (2.21) )(.. 21 1 2 1 2 vvgdvgj dvt j v v j v v p p       (2.22) Trong trường hợp phanh khẩn cấp, vận tốc ở cuối quá trình phanh v2 = 0. Ta có : - 6 - dvgj dvdt j p ..  (2.23)   11 0 1 0 max. min. .... v jj v p p vgdvgj dvt     (2.24) Trong đó : v1-vận tốc của xe tại thời điểm bắt đầu phanh v2-vận tốc của xe ở cuối quá trình phanh Biểu thức (2.24) cho thấy, thời gian phanh nhỏ nhất tỷ lệ thuận với hệ số (j) và vận tốc bắt đầu phanh (v1), tỷ lệ nghịch với hệ số bám () và gia tốc trọng trường (g). Như vậy, để cho thời gian phanh nhỏ cần phải giảm (j), do đó người lái cần cắt ly hợp khi phanh để giảm thời gian phanh. Thời gian phanh tính theo các công thức (2.22) và (2.24) là thời gian phanh mang tính chất lý thuyết, nghĩa là thời gian này được tính trong điều kiện lý tưởng, khi phanh áp suất chất lỏng (hoặc khí nén) đạt giá trị cực đại ngay tại thời điểm bắt đầu phanh và không kể đến thời gian phản ứng của lái xe. Thực tế, thời gian phanh bao gồm những khoảng thời gian sau :  Thời gian phản xạ của người lái (t1) : là khoảng thời gian tính từ thời điểm lái xe quyết định phanh đến lúc tác dụng lên bàn đạp phanh, thời gian này phụ thuộc vào phản xạ của người lái, thường nằm trong khoảng : t1 = 0,3  0,8 s [1]  Thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh (t2) : là khoảng thời gian tính từ lúc người lái tác dụng lên bàn đạp phanh đến lúc má phanh ép sát vào trống phanh. thời gian (t2) phụ thuộc vào kiểu dẫn động phanh. t2 = 0,03 s Đối với dẫn động phanh thủy lực t2 = 0,3 s Đối với dẫn động phanh bằng khí nén [1]  Thời gian phát triển lực phanh (t3) : là khoảng thời gian tính từ thời điểm lực phanh bắt đầu có tác dụng hãm bánh xe đến thời điểm lực phanh đạt đến một giá trị nhất định. Trong nhiều tài liệu giáo khoa, để dễ hiểu, thời điểm cuối cùng của giai đoạn phát triển lực phanh được quy ước là thời điểm lực phanh đạt giá trị cực đại.  Thời gian phanh chính (t4) : thời gian này được xác định theo công thức (2.24). Trong thời gian này, lực phanh (Fp) hoặc gia tốc chậm dần (jp) được duy trì ở giá trị cực đại. - 7 -  Thời gian nhả phanh (t5) : là khoảng thời gian tính từ thời điểm người điều khiển thôi tác dụng lên bàn đạp phanh đến khi lực phanh được loại bỏ (Fp = 0). Khi ôtô dừng hoàn toàn thì thời gian t5 không ảnh hưởng gì đến quãng đường phanh nhỏ nhất. Như vậy, thời gian phanh thực tế của quá trình phanh kể từ khi người điều khiển ra quyết định phanh xe cho đến khi xe dừng hẳn được tính như sau : t = t1 + t2 + t3 + t4 (2.25) [1] 2.2.1.3. QUÃNG ĐƯỜNG PHANH (Sp) Quãng đường phanh (Sp) là đoạn đường mà ôtô tiếp tục di chuyển tính từ thời điểm bắt đầu phanh đến thời điểm quá trình phanh kết thúc. Quãng đường phanh là một chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá hiệu quả phanh của ôtô. Đây là chỉ tiêu mà người điều khiển xe thường quan tâm nhất và có thể nhận thức được một cách trực quan điều đó giúp người điều khiển sử lý tốt các tình huống khi phanh ôtô trên đường. Trong trường hợp phanh khẩn cấp : j p g dt dvj  . max.  (2.26) Nhân cả hai vế phường trình trên với dSp ta có : p j p dSgdSdt dv ...   (2.27) p j dSgdvv ...    2221min. ..... 1 2 vvgdvvgS j v v j p       (2.28) Khi phanh đến lúc ôtô dừng hẳn (v2 = 0) ta có : 2 1min. .. vgS j p   (2.29) Biểu thức (2.29) cho thấy quảng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô lúc bắt đầu phanh (theo hàm bậc hai), phụ thuộc vào hệ số bám () và hệ số quán tính quay (j). Để giảm quãng đường phanh cần giảm hệ số (j) bằng cách cắt ly hợp khi phanh. - 8 - Đồ thị hình (H. 2-12) cho thấy sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo (v1) và (). Vận tốc ban đầu càng lớn thì quãng đường phanh càng lớn. Hệ số bám càng lớn thì quãng đường phanh càng nhỏ. 2.2.1.4. LỰC PHANH VÀ LỰC PHANH RIÊNG (p) Khi kiểm tra hệ thống phanh trên bệ thử người ta thường dùng chỉ tiêu lực phanh và lực phanh riêng để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh. Lực phanh (Fp) được xác định theo biểu thức (2.13). Lực phanh riêng (p) – còn gọi là hiệu suất phanh là tỷ số giữa lực phanh và trọng lượng của xe : p G Fp (2.30) Lực phanh riêng đạt cực đại khi phanh với lực phanh cực đại. p.max   G G G Fp .max. (2.31) Để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh thì ta chỉ cần dùng một trong bốn chỉ tiêu nói trên. Trong các chỉ tiêu đó thì chỉ tiêu quãng đường phanh là đặc trưng nhất, vì chỉ tiêu này cho phép người điều khiển hình dung được vị trí xe dừng lại khi thực hiện quá trình phanh để tránh các trướng ngại vật trên đường khi xe vận hành trên đường. H. 2-12. Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của quãng đường phanh nhỏ nhất vào v1 và  - 9 - 2.2.2. TÍNH ỔN ĐỊNH HƯỚNG CỦA ÔTÔ KHI PHANH Trong thực tế, cuối quá trình phanh thì trục dọc của ôtô có thể bị lệch đi một góc  so với hướng chuyển động ban đầu trục X (H. 2-13) . Nguyên nhân là do tổng lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên phải khác với tổng lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên trái và tạo ra momen quay vòng Mq quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm của ôtô. Nếu góc lệch  quá lớn sẽ ảnh hưởng đến an toàn chuyển động trên đường. Như vậy, tính ổn định hướng của ôtô khi phanh là khả năng ôtô giữ được quỹ đạo chuyển động như ý muốn của người điều khiển trong quá trình phanh. Giả sử ôtô đang chuyển động theo hướng của trục X, nhưng sau khi phanh thì trục dọc của ôtô bị lệch một góc  so với hướng của trục X. Trong khi phanh thì ở các bánh xe bên phải có các lực Fp.ph1 ở trục trước và Fp.ph2 ở trục sau, còn ở các bánh xe bên trái có các lực phanh Fp.tr1 ở trục trước và FP.tr2 ở trục sau. Tổng các lực phanh ở các bánh xe bên phải là : Fp.ph = Fp.ph1 + Fp.ph2 (2.32) Tổng các lực phanh ở các bánh xe bên trái là : Fp.tr = Fp.tr1 + Fp.tr2 (2.33) Giả sử tổng lực phanh bên phải Fp.ph lớn hơn tổng lực phanh bên trái Fp.tr, thì ôtô sẽ quay theo chiều mũi tên như trên hình vẽ quanh trọng tâm của ôtô. Momen quay vòng Mq được xác định theo biểu thức :   222 .... BFFBFBFM trpphptrpphpq  (2.34) Do sự ma sát giữa bánh xe và mặt đường cho nên khi xuất hiện momen quay vòng Mq thì ở các bánh xe của trục trước sẽ có phản lực Ry1 tác dụng từ mặt đường theo phương ngang và các bánh xe ở trục sau sẽ có phản lực Ry2 tác dụng. H. 2-13. Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh mà ôtô bị quay đi một góc . - 10 - Phương trình chuyển động của ôtô đối với trọng tâm của xe được viết như sau : bRaRMI yyqz 21  (2.35) Khi ôtô đã bị xoay đi một góc  thì momen quay vòng Mq lớn hơn rất nhiều so với momen của các lực Ry1 và Ry2 sinh ra, để đơn giản cho tính toán có thể bỏ qua các lực Ry1 và Ry2, phương trình (2.35) được viết lại như sau : qz MI  (2.36) Hay : z q I M (2.37) Trong đó : Iz-momen quán tính của ôtô quanh trục Z đi qua trọng tâm của xe Lấy tích phân hai lần của phương trình (2.37) ta được : CtI M z q  2.2 (2.38) Ở đây : t-thời gian phanh. Để tìm giá trị của C ta sử dụng điều kiện ban đầu khi t = 0 thì  = 0 thay vào phương trình (2.38) ta có C = 0, Như vậy biểu thức cuối cùng để xác định góc lệch  do momen Mq gây ra là : 2 .2 tI M z q (2.39) Biểu thức (2.39) cho thấy rằng góc lệch  tỷ lệ thuận với momen quay vòng Mq, với bình phương của thời gian phanh t và tỷ lệ nghịch với momen quán tính Iz của ôtô quanh trục Z đi qua trọng tâm của nó. Theo yêu cầu của nhà máy chế tạo, sữa chữa hoặc khi kiểm tra hệ thống phanh thì lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục phải như nhau nhằm đảm bảo sự ổn định hướng khi phanh. Độ chênh lệch tối đa giữa các lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục không được vượt quá 15% so với giá trị lực phanh cực đại ở các bánh xe của trục này [1]. Giả sử rằng các bánh xe ở phía bên phải có lực phanh lớn nhất Fp.phmax theo điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, thì lực phanh thấp nhất cho phép của các bánh xe ở phía bên trái là : Fp.trmin = 0,85Fp.phmax (2.40) - 11 - Lúc đó momen quay vòng cực đại Mq được tính như sau :   2min.max.max. BFFM trpphpq    285,0 max.max. BFF phpphp  (2.41) Từ đó ta có : max.max. 075,0 phpq BFM  (2.42) Thay Mq.max từ công thức (2.42) vào công thức (2.39) ta có công thức tính góc lệch cực đại cho phép max như sau : 2max. max 2 075,0 tI BF z php (2.43) Ở đây : Fp.phmax là lực phanh cực đại ở phía bên phải theo điều kiện bám. maxmax. 2  GF php  (2.44) Thay Fp.phmax ở công thức (2.44) vào công thức (2.43) ta có công thức tính góc lệch lớn nhất cho phép như sau : zI BGt max2 max 019,0   (2.45) Trường hợp tổng các lực phanh ở các bánh xe bên trái lớn hơn tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên phải thì ôtô sẽ bị lệch sang trái momen quay vòng có chiều ngược lại như trên hình (H. 2-13) quá trình tính toán góc lệch  cho trường hợp này cũng tương tự như trường hợp trên. Theo quy định góc lệch lớn nhất cho phép max không vượt quá 80 trong quá trình phanh [1]. - 12 - H. 2-14. Lực tác dụng lên ôtô khi phanh 2.2.3. CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CỦA QUÁ TRÌNH PHANH Điều kiện để có chất lượng của quá trình phanh lớn: 1) Tạo ra lực phanh lớn để đạt hiệu quả phanh cao 2) Đảm bảo lực phanh tại các bánh xe trên cùng một trục bằng nhau để tính ổn định khi phanh cao. Có nhiều biện pháp nhằm thỏa mãn một phần hai điều kiện kể trên ở những mức độ khác nhau:  Mặt đường, lốp xe có hệ số bám lớn  Bố trí cơ cấu phanh tại tất cả các bánh xe  Điều hòa lực phanh  Trang bị hệ thống phanh chống trượt lê. 2.3. SỰ PHÂN BỐ LỰC PHANH VÀ ĐIỀU KIỆN ĐẢM BẢO SỰ PHANH TỐI ƯU Hình (H. 2-14) trình bày các lực tác dụng lên ôtô khi phanh trên mặt phẳng nằm ngang Lực phanh Fp1 và Fp2 đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường và ngược chiều với chuyển động của ôtô. Lực quán tính Fj đặt tại trọng tâm T và cùng chiều với chiều chuyển động của ôtô. Như đã phân tích ở phần (2.2) để nâng cao hiệu quả của quá trình phanh, khi phanh người điều khiển thường cắt ly hợp. Do đó ta có thể bỏ qua hệ số quán tính quay j và lực quán tính được tính theo công thức sau : - 13 - pj jg GF  (2.46) Khi phanh lực cản không khí Fw và lực cản lăn Ff1, Ff2 không đáng kể, có thể bỏ qua. Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng (1,5  2)% [1]. Bằng cách lập các phương trình cân bằng momen của các lực tác dụng lên ôtô khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường B và A, ta có thể xác định được các phản lực vuông góc Z1 và Z2 tác dụng lên ôtô khi phanh như sau : L hFGbZ gj1 (2.47) L hFGaZ gj2 (2.48) Trong đó : Fj-lực quán tính sinh ra trong khi phanh a, b, hg-tọa độ trọng tâm của ôtô L-chiều dài cơ sở của ôtô Thay giá trị Fj từ công thức (2.46) vào (2.47) và (2.48) ta được :      g hjbL GZ gp1 (2.49)      g hjaL GZ gp2 (2.50) Để sử dụng hết trọng lượng bám của ôtô thì cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe trước và sau, lực phanh lớn nhất đối với toàn xe là : Fp.max = G. (2.51) Sự phanh có hiệu quả nhất khi các 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 lại thay đổi do có lực quán tính tác dụng. Khi phanh đạt hiệu quả cao nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các bánh trước và lực phanh ở các bánh sau là : 2 1 2 1 2 1 . . Z Z Z Z F F p p    (2.52) Thay các biểu thức (2.47), (2.48) vào (2.52) ta có : - 14 - gj gj p p hFGa hFGb F F   2 1 (2.53) Trong quá trình phanh thì lực cản lăn Ff1 và Ff2 không đáng kể, có thể bỏ qua, do vậy ta có thể viết như sau : Fj = Fp1 + Fp2 (2.54) Và : Fj.max = Fp.max = G (2.55) Thay giá trị Fj.max từ biểu thức (2.55) vào (2.53) ta có : g g p p ha hb F F . . 2 1     (2.56) Biểu thức (2.56) chính là điều kiện để đảm bảo sự phanh có hiệu quả nhất, nghĩa là muốn phanh đạt hiệu quả cao nhất (quãng đường phanh nhỏ nhất, hoặc gia tốc chậm dần lớn nhất, hoặc thời gian phanh nhỏ nhất) thì trong quá trình phanh quan hệ giữa lực phanh sinh ra ở các bánh trước Fp1 và lực phanh ở các bánh xe sau Fp2 phải luôn thỏa mãn biểu thức (2.56). Từ biểu thức (2.56) ta thấy trong điều kiện sử dụng của ôtô thì tọa độ trọng tâm của ôtô (a, b, hg) luôn thay đổi do chất tải khác nhau. Khi xe chuyển động trên đường thì gặp các loại đường khác nhau (đường nhựa, bê tông hay đường đất) và gặp các khí hậu khác nhau (trời nắng, trời mưa hay trời rét), do đó hệ số bám  thay đổi [8]. Do vậy tỷ số Fp1/Fp2 luôn phải thay đổi trong điều kiện sử dụng để đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất. Để tạo được tỷ số Fp1/Fp2 thỏa mãn điều kiện của biểu thức (2.56) thì phải thay đổi momen phanh Mp1 và Mp2 sinh ra ở cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau. Muốn thay đổi được momen phanh ở các cơ cấu phanh phải thay áp suất dầu hoặc áp suất khí nén dẫn đến các xylanh bánh xe (đối với phanh thủy lực) hoặc dẫn đến các bầu phanh (đối với phanh khí nén). Đa số trên các xe đời cũ thường có áp suất dầu hoặc khí nén dẫn động đến các cơ cấu phanh trước và phanh sau bằng nhau, như vậy không đảm bảo được sự phanh tối ưu theo công thức (2.56) ở các điều kiện sử dụng khác nhau. Ngày nay, trên nhiều loại xe đã bố trí bộ điều hòa lực phanh hoặc bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh (ABS). Các cơ cấu này sẽ tự động điều chỉnh lực phanh ở các bánh xe bằng cách thay đổi quan hệ áp suất dẫn động ra cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau của ôtô. 2.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH - 15 - Để quá trình phanh đạt hiệu quả cao nhất thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe trước Fp1 và lực phanh sinh ra ở các bánh xe sau Fp2 phải thỏa mãn điều kiện của biểu thức (2.56). Nếu coi bán kính của bánh xe trước rb1 và bánh xe sau rb2 bằng nhau trong quá trình phanh ta có thể viết quan hệ giữa momen phanh ở bánh trước Mp1 và ở bánh sau Mp2 như sau : 1 2 11 22 1 2 F F rF rF M M bp bp p p  (2.57) Kết hợp biểu thức (2.56) và biểu thức (2.57) ta có : g g p p hb ha M M . . 1 2     (2.58) Trong đó : Mp1- momen phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước. Mp2- momen phanh cần sinh ra ở các bánh xe sau. Như vậy muốn đạt được hiệu quả phanh cao nhất thì thì momen phanh sinh ra ở các bánh bánh xe trước Mp1 và ở các bánh xe sau Mp2 phải luôn tuân theo biểu thức (2.58). Với mỗi ôtô nhất định tọa độ trọng tâm của xe (a, b, hg) có thể thay đổi tùy theo các loại hàng hóa chuyên chở hoặc cách sắp xếp chúng lên xe. Coi j  1, ta có jp = .g thay vào công thức (2.49) và (2.50) ta có thể xác định được momen cần sinh ra ở các bánh xe trước Mp1 và ở các bánh sau Mp2 từ điều kiện bám của đường như sau :  gbbp hbLGrrZM .. 11   (2.59)  gbbp haLGrrZM .. 22   (2.60) Đối với ôtô đã chất tải nhất định, thì a, b, hg có giá trị không đổi. Bằng cách thay đổi giá trị của , dựa trên các biểu thức (2.59) và (2.60) ta có thể vẽ được đồ thị Mp1 = f1() và Mp2 = f2(). Trên hình (H. 2-15) trình bày đồ thị chỉ quan hệ giữa momen phanh Mp1 và Mp2 với hệ số bám . Đường liền nét ứng với ôtô khi đầy tải, đường đứt nét ứng với khi ôtô không tải. Mp Mp1 Mp2 - 16 - Từ đồ thị hình (H. 2-15) có thể vẽ đồ thị quan hệ giữa momen phanh ở bánh xe sau Mp2 và momen phanh ở bánh xe trước Mp1 hình (H. 2-16). Đồ thị trình bày ở hình (H. 2-16) được gọi là đường đặc tính phanh lý tưởng của ôtô. Đối với ôtô hiện nay thường dùng dẫn động phanh thủy lực hoặc dẫn động phanh khí nén, quan hệ giữa momen phanh sinh ra ở bánh xe và áp suất trong dẫn động phanh được biểu thị như sau : Mp1 = k1.P1 (2.61) H. 2-16. Đồ thị chỉ quan hệ giữa Mp1 và Mp2 1-Đầy tải; 2- Không tải Mp1 Mp2 - 17 - Mp2 = k2.P2 (2.62) Trong đó : P1, P2- áp suất trong dẫn động phanh ra cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau. k1, k2- hệ số tỷ lệ tương ứng với phanh trước và phanh sau. Từ các biểu thức (2.61) và (2.62) ta có thể xác định được quan hệ áp suất trong dẫn động phanh trước và phanh sau : 1.2 21 1 2 . P p p Mk MkP  (2.63) Trên hình (H. 2-17) trình bày đồ thị quan hệ giữa áp suất P1 và P2 khi quan hệ giữa các momen Mp1 và Mp2 tuân theo đường đặc tính phanh lý tưởng. Như vậy để đảm bảo sự phanh tối ưu thì quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh ra phía sau và áp suất trong dẫn động phanh ra phía trước phải tuân theo đồ thị chỉ ra trên hình (H. 2-17). Đồ thị này gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh. Để đảm bảo mối quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh phía trước (P1) và áp suất trong dẫn động phanh sau (P2) theo đúng đồ thị trên hình (H. 2-17) thì bộ P2 P1 H. 2-17. 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 1- Đầy tải; 2- Không tải - 18 - điều hòa lực phanh phải có kết cấu rất phức tạp. Các kết cấu của bộ điều hòa trong thực tế chỉ đảm bảo đường đặc tính gần đúng với đường đặc tính lý tưởng. Trên hình (H. 2-18) trình bày đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh loại piston bậc. Đường (1’) ứng với trường hợp đầy tải và đường (2’) ứng với trường hợp không tải. Trường hợp xe đẩy tải, ở giai đoạn đầu áp suất P1 ở dẫn động ra phanh trước và áp suất P2 ở dẫn động ra phanh sau đều bằng nhau, đường đặc tính đi theo đường thẳng OA nghiêng với trục hoành một góc 45o, lúc đó bộ điều hòa chưa làm việc. Khi áp suất trong xylanh chính đạt giá trị Pd ch (áp suất điều chỉnh) lúc này bộ điều hòa lực phanh bắt đầu làm việc. Từ thời điểm đó áp suất P2 nhỏ hơn áp suất P1 và đường đặc tính điều chỉnh đi theo đường thẳng AB gần sát với đường đặc tính lý tưởng. Với trường hợp xe không tải thì giai đoạn đầu đường đặc tính đi theo OC lúc đó đường đặc tính chưa làm việc. Khi áp suất trong xylanh chính tăng lên đến áp suất P’d ch ứng với điểm C thì bộ điều hòa bắt đầu làm việc. Tiếp đó đường đặc tính đi theo đường CD là đường đặc tính của bộ điều hòa khi xe không tải. Từ đồ thị hình (H. 2-18) ta thấy rằng áp suất trong dẫn động phanh sau P2 khi đã có bộ điều hòa 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 P2 có giá trị gần với H. 2-18. Đường đặc tính thực tế của bộ điều hòa lực phanh 1’- đầy tải; 2’- không tải P1 P2 - 19 - áp suất lý tưởng nhưng luôn nhỏ hơn áp suất lý tưởng yêu cầu cho nên tránh được hiện tượng bó cứng bánh xe sau khi phanh. Như vậy với mỗi điểm trên đường cong lý tưởng đều ứng với một tỷ số P2/P1 khác nhau, và ứng với mỗi tải trọng khác nhau ta lại có các đường đặc tính lý tưởng khác nhau [8]. Do vậy đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh ở các tải trọng khác nhau sẽ là một chùm đường nghiêng như trên hình (H. 2-19) Tóm lại bộ điều hòa lực phanh có nhiệm vụ đảm bảo cho áp suất P2 ở dẫn động phanh sau gần với áp suất lý tưởng yêu cầu và có giá trị luôn nhỏ hơn áp suất lý tưởng để tránh hiện tượng bó cứng bánh xe sau. Nếu bánh xe sau bị bó cứng thì hiệu quả phanh sẽ giảm do hệ số bám  giảm, đồng thời làm mất tính ổn định khi phanh. H. 2-19. Chùm đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh 1’- đầy tải; 2’- không tải - 20 - Chương 3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH CÓ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH Như đã phân tích ở chương 2 việc điều khiển áp suất phanh ở cầu sau là rất cần thiết. Bởi vì trong quá trình phanh trọng tâm của xe có su hướng dồn về phía trước do tác dụng của lực quan tính. Hiện tượng này làm tăng tải trọng cho cầu trước và giảm tải trọng cho cầu sau. Như vậy ở cầu trước cần lực phanh lớn hơn cầu sau. Bộ điều hòa lực phanh được thiết kế để làm nhiệm vụ này. Các bộ điều hòa được dùng phổ biến hiện này là: Van điều hòa đơn ( van P), Van điều hòa kép (Double Proportioning Valve), Van nhánh và van điều hòa (P&BV), Van điều hòa theo tải trọng ( Load Sensing Proportioning Vale) và Van điều hòa theo sự giảm tốc (DSPV) 3.1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG PHANH CÓ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH. H. 3-1. Sơ đồ hệ thống phanh có điều hòa lực phanh. P1 P2 P1 - 21 -  Cấu tạo Khoang A ở bên trái và thông với xylanh chính, khoang B ở bên phải piston và thông với cơ cấu phanh sau. Diện tích chịu áp lực dầu của khoang A là Ap và phía khoang B là Bp, trong đó Ap < Bp. Do diện tích chịu áp lực của khoang A nhỏ hơn phía khoang B nên lực của dầu tác dụng lên piston từ phía khoang B lớn hơn so với lực tác dụng ở khoang A. Tuy nhiên do có lò xo phụ trợ ở phía khoang A nên piston sẽ không dịch chuyển chừng nào áp suất phanh P2 chưa vượt quá trị số áp suất điều chỉnh Pd.ch. Quan hệ áp suất P1 và P2: psp BPFAP .. 21  sA p s p p kPkB F B APP  112 .. Trị số áp suất điều chỉnh: Pp s chd AB FP . Trong đó: Fs – lực căng ban đầu của lò xo. Pd.ch – áp suất điều chỉnh. kA, ks – các hệ số phụ thuộc vào cấu tạo của bộ điều hòa lực phanh.  Nguyên lý hoạt động: – Phanh bình thường: ở giai đoạn đầu áp suất ở dẫn động ra phanh trước (P1) và sau (P2) bằng nhau thể hiện trên đoạn OA nghiêng với trục hoành một góc 450 ( H. 2-18). Trong giai đoạn này hệ thống điều hòa chưa hoạt động. – Điều hòa lực phanh: khi áp suất trong xy lanh chính đạt giá trị Pd.ch thì bộ điều hòa làm việc như sau: piston P bị dầu đẩy về phía bên trái do áp lực dầu đã thắng lực ban đầu của lò xo, van V được đóng lại. Từ thời điểm đó áp suất P2 nhỏ hơn áp suất P1 và đường đặc tính phanh được thể hiện bằng đoạn AB gần sát nhưng nằm dưới đường đặc tính lý tưởng ( H. 2-18). Như vậy trong trường hợp hệ thống phanh có điều hòa lực phanh. Áp suất phanh sẽ thay đổi theo đường gấp khúc O – A – B. Điều này có nghĩa là P2 được - 22 - điều chỉnh cho gần sát với giá trị lý tưởng nhưng luôn luôn nhỏ hơn để đảm bảo bánh xe sau chỉ có thể bị bó cứng sau khi bánh xe trước đã bị bó cứng 3.2. VAN ĐIỀU HÒA ĐƠN (VAN P) Trên hình (H.3-2) trình bày sơ đồ dẫn động của hệ thống phanh sử dụng van điều hòa đơn. Van điều hòa đơn được lắp trên đường dẫn động dầu ra phía sau. Cấu tạo của van điều hòa đơn được trình bày trên hình (H. 3-3). Các chi tiết chính của van điều đơn bao gồm: vỏ van (1), trong vỏ van có piston van (2). Lò xo (4) đẩy piston về phía phải. Piston có diện tích mặt đầu bên phải lớn hơn bên trái. Lực tạo nên bởi áp suất dầu có su hướng đẩy piston dịch chuyển sang trái, do lực tác dụng lên mặt đầu piston tỷ lệ thuận với diện tích chịu áp suất. Đế van (5) tạo mặt tựa cố định cho lò xo (4). Phớt cao su (3) tạo khả năng đóng mở van khi piston dịch chuyển sang trái hay sang phải 1 245 3 Từ xy lanh chính H. 3-2. Sơ đồ dẫn động phanh sử van điều hòa đơn 1. Bàn đạp phanh; 2. Bộ trợ lực phanh; 3. Xylanh chính; 4. Van điều hòa đơn; 5. Đường ống dẫn dầu ra cơ cấu phanh trước; 6. Ống dẫn dầu ra cơ cấu phanh sau 1 2 4 6 5 3 - 23 - Nguyên lý hoạt động: Khi áp suất ở xylanh chính còn thấp piston (2) được đẩy sang phải nhờ lực căng của lò xo (4) là Flx, van P mở, dầu từ xylanh chính qua khe hở giữa phớt cao su xylanh và piston đến các xylanh con phía sau. Ở trạng thái này van P chưa làm việc. Lúc này áp suất trong dẫn động phanh phía trước và áp suất trong dẫn động phanh phía sau bằng nhau. Đường đặc tính của bộ điều hòa hợp với trục hoành một góc 45o (H. 3-4) Khi áp suất ở xy lanh chính tăng lên và đạt đến áp suất điều chỉnh (Pd ch) như trên hình (H. 3-4). Do piston có diện tích chịu áp suất dầu ở phía đầu bên phải lớn hơn diện tích chịu áp suất dầu ở đầu bên trái. Nên lực tạo bởi áp suất dầu tác dụng lên piston ở đầu bên phải (F2) lớn hơn lực tạo bởi áp suất dầu tác dụng lên piston ở Từ xylanh chính H. 3-4. Van P ở trạng thái chưa làm việc (van mở) 1. Vỏ; 2. Piston; 3. Phớt cao su; 4. Lò xo; 5. Đế van Đến các cơ cấu phanh sau 4 3 5 1 2 Flx P1 P2 Pd ch - 24 - đầu bên trái (F1) cộng với lực của lò xo (Flx) lúc này piston dịch chuyển sang trái, van P đóng và cắt việc cung cấp dầu cho các cơ cấu phanh ở phía sau. Tại thời điểm piston tiếp xúc với phớt cao su làm đóng cửa dầu dẫn đến các cơ cấu phanh phía sau thì áp suất ở hai phía của phớt cao su bằng nhau hình (H. 3-5). Khi đạp phanh sâu hơn nữa, áp suất dầu ở xylanh chính tiếp tục tăng lên, và áp suất phía trái của piston trong van điều hòa cũng tăng lên, lực của dầu tác dụng lên phía trái piston là F’1. Lúc này tổng lực (Flx + F’1) lớn hơn lực F2 hình (H. 3-6) nên piston bị đẩy sang phải tách khỏi phớt cao su xylanh để mở thông đường dầu cung cấp dầu cho các cơ cấu phanh sau. Khi đó áp suất dầu trong các cơ cấu phanh sau tăng lên. Đồng thời lực tác dụng lên piston ở phía đầu bên phải lúc này lại lớn hơn lực tác dụng lên piston phía đầu bên trái, piston lại bị đẩy sang trái tiếp xúc với phớt cao su đóng kín đường dầu dẫn đến các cơ cấu phanh sau. Quá trình này được lặp đi lặp lại liên tục tạo trạng thái cấp dầu nhấp nháy để đảm bảo tỷ P2/P1 gần đúng H. 3-6. Trạng thái làm việc của van P khi đạp phanh sâu hơn Flx F’1 F2 - 25 - với đường đặc tính lý tưởng. Đường đặc tính của van điều hòa đơn được trình bày trên hình (H. 3-4). Khi thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, áp suất trong xylanh chính giảm, phớt cao su (3) dịch chuyển sang trái do sự chênh lệch áp suất. Dầu phanh từ các cơ cấu phanh phía sau đẩy phớt cao su cúp xuống và trở về xylanh chính. Nó triệt tiêu sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của piston (phía xylanh chính và phía xylanh con bánh xe). Trạng thái làm việc này của van được trình bày trên hình (H. 3-7) H. 3-7. Van P ở trạng thái nhả phanh - 26 - 3.3. VAN ĐIỀU HÒA KÉP Với hệ thống phanh dẫn động thủy lực phân chia chéo thường sử dụng van điều hòa kép. Van điều hòa kép được thiết kế giống như hai van điều hòa đơn được lắp ghép song song trong cùng một vỏ van. Một van điều khiển áp suất ở bánh sau bên phải và một van điều khiển áp suất ở bánh sau bên trái. Sơ đồ dẫn động của hệ thống phanh sử dụng van điều hòa kép được trình bày trên hình (H. 3-8) Hình (H. 3-9) trình bày kết cấu của van điều hòa kép. Chuyển động của hai piston (3) được điều khiển bởi lò xo (5) thông qua vòng tựa (4). Hoạt động của van H. 3-8. Sơ đồ dẫn động phanh sử dụng van điều hòa kép 1. Bàn đạp; 2. Bộ trợ lực; 3. Xylanh chính; 4. Các đường ống dẫn dầu; 5. Van điều hòa kép; 6. Cơ cấu phanh trước; 7. Cơ cấu phanh sau 1 23 4 6 75 3 4 5 2 H. 3-9. Kết cấu của van điều hòa kép 1. Vỏ van; 2. Phớt cao su; 3. Piston; 4. Vòng tựa; 5. Lò xo 1 - 27 - điều hòa kép cũng giống như van điều hòa đơn. Nhưng so với van điều hòa đơn thì van điều hòa kép có ưu điểm là trong trường hợp vì một nguyên nhân nào đó một mạch dầu bị mất áp suất, lúc này trong van điều hòa kép chỉ có một piston chống lại lực đẩy của lò xo. Kết quả là áp suất trong dẫn động phanh phía sau tăng lên. Hình (H. 3-10) trình bày đường đặc tính của van điều hòa kép. Trên các xe bốn bánh chủ động (FWD) thường được trang bị loại van điều hòa kép này. 3.4. VAN NHÁNH VÀ VAN ĐIỀU HÒA (P&BV) Chức năng của van này cũng giống như các van đã được giới thiệu ở các trang trước. Kết cấu của van này gần giống như van P. Tuy nhiên trong kết cấu của van này có thêm một piston thứ hai. Nó đảm bảo áp suất đến các cơ cấu phanh sau là lớn nhất khi mạch dầu trong dẫn động ra cơ cấu phanh trước bị mất áp suất H. 3-10. Đường đặc tính của van điều hòa kép 1. Khi hệ thống phanh hoạt động bình thường 2. Khi một mạch dầu bị mất áp suất 1 2 Pd ch P’d ch P2 P1 - 28 -  Sơ đồ dẫn động phanh P&BV được sử dụng trên hệ thống phanh thủy lực phân chia trước, sau. Hình (H. 3-11) giới thiệu sơ đồ dẫn động phanh có sử dụng P&BV. Hình (H-12) giới thiệu kết cấu của P&BV H. 3-11. Sơ đồ dẫn động phanh có sử dụng P&BV H. 3-12. Các chi tiết tháo rời của P&BV 1. Vỏ van; 2. Đệm kín; 3. Piston thứ hai: 4. Đế van; 5. Piston thứ nhất; 6. Lò xo; 7. Phớt cao su 1 5 6 7 7 7 24 3 2 - 29 -  Hoạt động của van P&BV  Khi mạch dầu phía trước bình thường Trên hình (H. 3-13) trình bày mặt cắt của van B&BV. Lò xo (6) đẩy piston thứ hai (3) sang phải và đẩy piston thứ nhất (5) sang trái. Áp suất dầu trong dẫn động ra cơ cấu phanh sau tạo ra lực đẩy piston thứ hai (3) sang bên trái, trong khi áp suất dầu trong dẫn động phanh trước lại đẩy piston này sang phải. Tất cả các lực kể trên tạo ra sự cân bằng cho piston thứ hai (3), còn piston thứ nhất (5) được đẩy sang trái. Khi áp suất ở xylanh chính còn thấp, dầu chảy qua khe hở giữa piston thứ nhất (5) và phớt cao su (7) để đến các cơ cấu phanh sau. Lúc này áp suất ở cơ cấu phanh sau không được điều khiển. Khi áp suất ở xylanh chính tăng lên và đạt đến áp suất điều chỉnh của bộ điều hòa. Piston thứ nhất (5) dịch chuyển sang phải tiếp xúc với phớt cao su (7) đóng kín cửa dầu cắt đường dầu dẫn đến các cơ cấu phanh sau. Khi áp suất ở xylanh chính tiếp tục tăng lên và đạt đến một giá trị nào đó thì piston thứ nhất (5) lại bị đẩy sang trái để mở thông cửa dầu cấp dầu cho các cơ cấu phanh phía sau. Như vậy áp suất phanh phía sau được điều khiển và tính năng phanh được ổn định là do sự lặp đi lặp lại của bước hai và bước ba ở trên.  Khi mạch dầu phía trước bị hỏng Giả sử nếu mạch dầu phía trước bị mất áp suất do một nguyên nhân nào đấy. Lúc này áp suất trong dẫn động phanh sau đẩy piston thứ hai (3) sang trái và đẩy cả piston thứ nhất (5) sang trái đồng thời mở cửa dầu, vì vậy dầu từ xylanh chính được truyền đến các cơ cấu phanh sau và áp suất ở dẫn động phanh sau trong trường hợp này là không được điều khiển. 12 3 4 56 7 H. 3-13. Mặt cắt của van P&BV - 30 - Nói chung P&BV hoạt động như một van P thông thường. Tuy nhiên, trong trường hợp áp suất ở mạch dầu phía trước bị mất vì một nguyên nhân nào đó lúc này chỉ có các cơ cấu phanh phía sau làm việc. Khi đó áp suất trong dẫn động phanh sau không được điều khiển, nghĩa là nó sẽ tăng tự do theo lực tác dụng của người điều khiển. 3.5. VAN ĐIỀU HÒA THEO TẢI TRỌNG (LSPV) Các van điều hòa như đã giới thiệu ở phần trước chỉ có khả năng điều chỉnh áp suất dầu ở các cơ cấu phanh sau theo áp suất sau xylanh chính, bởi vậy khi tải trọng trên các bánh xe sau thay đổi lớn thì áp suất dầu ở các cơ cấu phanh sau không thay đổi theo. Van điều hòa theo tải trọng được thiết kế để điều chỉnh áp suất ở các cơ cấu phanh phía sau theo áp suất sau xylanh chính và theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên các bánh xe. Đường đặc tính của van điều hòa này gần sát với đường đặc tính lý tưởng hơn so với các van điều hòa khác. Van điều hòa này được gắn trên khung của phần cầu sau. Sự tăng và giảm tải trọng tác dụng lên cầu sau dẫn tới làm giảm hoặc tăng khoảng cách giữa cầu xe với khung xe và thể hiện bằng chuyển vị của thanh đàn hồi. Kết cấu của van điều hòa LSPV được giới thiệu trên hình (H. 3- 14). LSPV 1 2 3 5 4 6 H. 3-14. Kết cấu của van điều hòa theo tải trọng (LSPV) 1. Vỏ van; 2. Phớt cao su; 3. Lò xo; 4. Piston; 5. Đế van; 6. Thanh đàn hồi (đòn cảm tải) F1 F2 Đến cơ cấu phanh sau Từ xylanh 1 2 3 - 31 - Nguyên lý hoạt động: Thanh đàn hồi (6) luôn tựa vào piston (4) và dẫn động piston dịch chuyển trong vỏ van điều hòa (1). Piston bậc có diện tích chịu áp suất dầu phía trên lớn hơn phía dưới. Do đó lực tạo nên bởi áp suất dầu ở phía trên của piston (F2) lớn hơn lực tạo nên bởi áp suất tác dụng lên vành dưới của piston (F1). Lực (F2) đẩy piston xuống dưới còn lực (F1) đẩy piston lên trên. Lò xo (3) tạo ra lực căng (Flx) đẩy piston lên phía trên. Lực (F) của thanh đàn hồi (6) tác dụng lên đuôi piston có su hướng đẩy piston lên phía trên. Lực (F) có giá trị thay đổi từ 0, nếu thanh đàn hồi chỉ hơi tiếp xúc với đuôi piston (cầu sau và khung xe cách xa nhau), đến giá trị cực đại (cầu sau gần khung xe nhất). Nếu phanh chưa tác động, còn cầu sau và khung xe gần nhau (xe đầy tải) thì lực (F) của thanh đàn hồi (6) tác dụng lên đuôi Piston (4) có giá trị lớn nhất. Còn (F2 – F1  0) do áp suất dư của chất lỏng trong hệ thống là không đáng kể. Bởi vậy tổng các lực tác dụng lên piston van sẽ bằng (F + Flx) hướng lên phía trên và van ở trạng thái mở. Khi người lái đạp vào bàn đạp phanh, dầu từ xylanh chính đi đến van qua khe hở giữa phớt cao su (2) và piston (4) để đến các cơ cấu phanh phía sau ép má phanh vào trống phanh. Khi áp suất trong toàn hệ thống tăng lên và lực tổng cộng lúc này hướng xuống dưới (F2 – F1 > F + Flx) thì piston van đi xuống đóng van lại, - 32 - cắt đường dầu đến các cơ cấu phanh phía sau, làm cho áp suất ở các cơ cấu phanh phía sau không tăng lên nữa.. Nếu tiếp tục đạp phanh sâu hơn nữa, áp suất sau xylanh chính tăng lên lúc này lực tổng cộng hướng lên (F2 – F1 < F + Flx) và piston van đi lên van mở ra để tăng áp suất cho các cơ cấu phanh sau đến khi đạt tới hệ thức cân bằng mới thì van lại đóng lại trước khi áp suất ở dẫn động phanh phía sau bằng áp suất ở dẫn động phanh trước. Quá trình đóng mở van được lặp lại nhiều lần ứng với các áp suất ở dẫn động phanh trước thay đổi. Mức độ phanh càng lớn (hoặc tải trọng giảm), khoảng cách giữa cầu sau và khung càng lớn, đồng thời lực F càng nhỏ thì van đóng càng sớm. Ngược lại giảm cường độ phanh hoặc tăng tải trọng thì van đóng càng muộn và tăng áp suất ở dẫn động phanh phía sau. Như vậy van điều hòa LSPV hoạt động phụ thuộc vào áp suất phía sau xylanh chính và phụ thuộc vào tải trọng của xe do đó tránh được hiện tượng khóa cứng các bánh sau. Hình (H. 3-16) trình bày đường đặc tính của van LSPV. LSPV được sử dụng phổ biến trên các loại xe của hãng Toyota. 3.6. VAN ĐIỀU HÒA THEO SỰ GIẢM TỐC (DSPV)  Sơ đồ kết cấu Hình (H. 3-17) trình bày sơ đồ kết cấu của hệ thống phanh sử dụng van DSPV P1 P2 1 2 các diểm rẽ H. 3-16. Đường đặc tính của van LSPV 1 – đầy tải; 2 – không tải P1 – áp suất thủy lực phanh bánh trước P2 – áp suất thủy lực phanh bánh sau Piston A Piston B Van nhánh Bi G - 33 - Van DSPV được gắn bên trong của khung xe sao cho phần đầu của van hơi nghiêng về phía trên. DSPV bao gồm : piston A, piston B, bi G và một van nhánh. Khi đạp phanh mà sự giảm tốc của ôtô đạt đến một giá trị nhất định, viên bi di chuyển, vì vậy điều khiển được áp suất đến xylanh con của các bánh xe phía sau để tránh hiện tượng bó cứng các bánh xe phía sau. Piston A và piston B cũng làm nhiệm vụ điều khiển áp suất đến xylanh con các bánh xe phía sau.  Nguyên lý hoạt động  Khi xe không tải: Khi xe đang chạy nếu tác dụng lên bàn đạp phanh, áp suất trong xylanh chính tác dụng thẳng lên xylanh con các bánh xe sau và sinh ra lực phanh. Trạng thái này áp suất ở xylanh chính bằng áp suất ở các xylanh con, tức là áp suất ở các bánh xe phía sau không được điều khiển (H. 3-18) Khoang A Từ xylanh chính Piston A Đến bánh xe sau Piston BKhoang B Phớt cao su Bi G - 34 - Khi sự giảm tốc của ôtô đạt đến một giá trị nhất định do phanh, viên bi G lăn về phía trước và chạm vào phớt bi, vì vậy bịt tắc đường dầu thông giữa khoang A và khoang B mặc dù piston B có diện tích lớn hơn piston A nhưng cả hai piston đều bị đẩy về phía trước do lực của lò xo F và bị giữ ở vị trí này cho đến khi ôtô đạt đến một mức độ giảm tốc nhất định trong khi áp suất phanh trong xylanh chính và xylanh con bánh sau vẫn nhỏ (H. 3-19) Khi viên bi G đã đóng kín phớt bi cắt đường thông giữa khoang A và khoang B, nếu tiếp tục đạp phanh thì áp suất ở xylanh chính sẽ tăng lên. Tuy nhiên áp suất ở xylanh con vẫn không tăng lên cho đến tận khi sự chênh lệch áp suất giữa xylanh chính với xylanh con bánh xe phía sau đạt giá trị định trước. Lúc này van nhánh sẽ mở ra làm cho áp suất ở xylanh con bánh xe phía sau tăng lên hình (H. 3-20) Đến cơ cấu phanh sau Từ xylanh chínhLò xo Van nhánh Phớt bi bị khóa H. 3-19. Van DSPV khi xe không tải ở trạng thái phớt bi bị đóng Từ xylanh chính Đến cơ cấu phanh sau - 35 -  Khi xe đầy tải Nếu đạp phanh khi ôtô đang chạy, áp suất từ xylanh chính tác dụng trực tiếp lên các xylanh con bánh xe phía sau sinh ra lực phanh. Do lực quán tính của ôtô lớn hơn so với khi ôtô không tải, áp suất trong xylanh chính cũng lớn hơn nhờ thời gian để ôtô đạt đến sự giảm tốc xác định dài hơn. Do piston B có diện tích lớn hơn piston A và áp suất trong xylanh chính cao, lúc này piston A và piston B chống lại lực của lò xo F và dịch chuyển sang bên phải. Cho nên áp suất xylanh chính lúc này đã tăng nhưng vẫn bằng áp suất tại các xylanh con phía sau hình (H. 3-21). - 36 - Khi sự giảm tốc của ôtô lớn hơn một giá trị xác định do lực phanh. Viên bi G lăn về phía trước và chạm vào phớt bi, làm tắc đường dầu từ buồng A sang buồng B hình (H. 3-22). Khi buồng A và buồng B bị ngăn cách bởi bi G, áp suất trong xylanh chính tăng lên, piston A và piston B dịch chuyển về bên trái và vậy làm cho áp suất ở các xylanh con bánh xe phía sau tăng lên (H. 3-23) Từ xylanh chính Đến cơ cấu phanh sau H.3-21. Van DSPV khi xe có tải Phớt bi mở Buồng A Buồng B Từ xylanh chính Đến cơ cấu phanh sau Phớt bi khóa Buồng A Buồng B H. 3-22. Van DSPV khi có tải ở trang thái phớt bi bị khóa Từ xylanh chính Đến cơ cấu phanh sau Buồng B - 37 - Sau khi piston A và piston B trở về vị trí ban đầu, áp suất trong xylanh con bánh xe phía sau không tăng lên khi vẫn tiếp tục đạp phanh để tăng áp suất trong xylanh chính. Khi áp suất trong xylanh chính tăng và sự chênh lệch áp suất đạt đến giá trị nhất định, van nhánh mở cho phép áp suất ở xylanh con bánh xe phía sau tăng lên (H. 3-24). Từ xylanh chính Đến cơ cấu phanh sau Phớt bi khóa Van nhánh mở H. 3-24. Van DSPV khi xe có tải ở trạng thái van nhánh mở

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfCơ sở lý thuyết hệ thống phanh có điều hòa lực phanh.pdf
Tài liệu liên quan