LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của
TS.Dƣơng Ngọc Khánh và TS.Lê Hồng Quân. Đề tài đƣợc thực hiện tại Bộ môn Ô
tô và Xe chuyên dụng, Viện cơ khí Động lực,Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội. Các
số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc
công bố trong bất kỳ công trình nào.
Hà Nội, ngày 25 tháng 9 năm 2013
Tác giả
Đỗ Cao Cƣờng

1


LỜI CẢM ƠN
Với tƣ cách là tác giả của luận văn này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến
TS.Dƣơng Ngọc Khánh và TS.Lê Hồng Quân, các thầy đã hƣớng 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 và làm luận văn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những ngƣời
đã động viên và chia sẻ với tôi rất nhiều trong suốt thời gian tôi học và làm luận văn.
Tác giả
Đỗ Cao Cƣờng

2


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ........................................................................................ 5

2.1. Phân loại ô tô theo trọng lƣợng ........................................................................... 39
2.2. Động lực học quá trình phanh của ô tô ............................................................ 39
2.3. Cơ sở lý thuyết về tiêu chuẩn ECE đối với ô tô không trang bị ABS ................. 42
2.4. Vấn đề nghiên cứu ............................................................................................... 45
Chƣơng 3: XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
PHANH DẪN ĐỘNG THỦY LỰC Ô TÔ ĐÁP ỨNG TIÊU CHUẨN ECE .............. 48
3.1. Kiểm nghiệm hệ thống phanh theo tiêu chí phân chia lực phanh trong tiêu chuẩn
ECE ........................................................................................................................... 48
3.1.1. Kiểm nghiệm cho xe du lịch 7 chỗ (Toyota innova) ..................................... 48
3.1.2. Kiểm nghiệm cho xe du lịch 4 chỗ (Honda civic) ........................................ 55
3.2. Xây dựng phƣơng pháp tính toán thiết kế hệ thống phanh thủy lực đáp ứng tiêu
chuẩn ECE về tiêu chí phân chia lực phanh ............................................................... 61
3.2.1. Phƣơng pháp tính toán cho xe du lịch 7 chỗ Toyota Innova ......................... 62
3.2.2. Phƣơng pháp tính toán cho xe du lịch 4 chỗ ................................................. 73
3.3. Nhận xét và đánh giá ........................................................................................... 85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 89

4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số hiệu

Tên hình vẽ, đồ thị

Trang

Hình 1.1


Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng

20

Hình 1.7

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

21

Hình 1.8

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ

22

Hình 1.9

Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

22

Hình 1.10

Cấu tạo xy lanh chính hai buồng

23

Hình 1.11


Hình 2.2

Đồ thị tiêu chuẩn ECE cho loại xe M1

43

Hình 2.3

Đồ thị tiêu chuẩn ECE cho loại không phải M1 và N1

44

Hình 2.4

Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô khi phanh

45

Hình 3.1

Sơ đồ phân bố lực tác dụng của xe du lịch 7 chỗ

48

Hình 3.2

Đồ thị kiểm nghiệm về phân bố lực phanh theo tiêu chuẩn ECE
của xe du lịch 7 chỗ khi không trang bị bộ điều hòa lực phanh



68

Hình 3.8

Đồ thị kiểm nghiệm về phân bố lực phanh theo tiêu chuẩn
ECE của xe du lịch 7 chỗ khi trang bị bộ điều hòa lực phanh

71

Hình 3.9

Đồ thị đặc tính ( biểu diễn quan hệ p1 và p2 )

73

Hình 3.10

Đồ thị quan hệ giữa p1 và f

79

Hình 3.11 Đồ thị kiểm nghiệm về phân bố lực phanh theo tiêu chuẩn ECE
của xe du lịch 4 chỗ khi trang bị bộ điều hòa lực phanh

6

83



Bảng 3.1 Các số liệu tính toán xe du lịch 7 chỗ

49

Bảng 3.2 Giá trị lực phanh và mô men phanh tối ƣu

51

Bảng 3.3 Kết quả tính toán các thông số với hệ số lực phanh phân bố giữa
các cầu khi không có bộ điều hòa lực phanh của xe du lịch 7 chỗ

53

Bảng 3.4 Các số liệu tính toán xe du lịch 4 chỗ

55

Bảng 3.5 Giá trị lực phanh và mô men phanh tối ƣu

57

Bảng 3.6 Kết quả tính toán các thông số với hệ số lực phanh phân bố giữa

59

các cầu khi không có bộ điều hòa lực phanh của xe du lịch 4 chỗ
Bảng 3.7 Bảng mối quan hệ giữa thông số áp suất với hệ số bám

64


E/ECE/TRANS/505 áp dụng cho các ô tô không trang bị hệ thống chống hãm cứng
bánh xe ABS.
Qua những phân tích trên cho thấy đề tài "Nghiên cứu phƣơng pháp tính toán
thiết kế hệ thống phanh thủy lực đáp ứng theo tiêu chuẩn ECE" rất có ý nghĩa khoa
học và thực tiễn. Vì vậy tôi đã quyết định chọn đề tài này làm luận văn tốt nghiệp.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng quy trình tính toán thiết kế hệ thống phanh dẫn động thủy lực cho ô tô
đáp ứng phân bố đều lực phanh trên các cầu theo tiêu chuẩn ECE R13.
Sử dụng đồ thị các vùng giới hạn của các đƣờng cong hệ số sử dụng trọng lƣợng
bám để tính toán hệ thống phanh chính và kiểm tra tiêu chuẩn ECE.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tƣợng nghiên cứu
Tiêu chuẩn ECE R13 áp dụng cho ô tô sử dụng phanh thủy lực.
Phƣơng pháp tính toán thiết kế hệ thống phanh dẫn động thủy lực đáp ứng tiêu
chuẩn ECE R13.

9


Tính toán thiết kế hệ thống phanh chính cho một số ô tô cụ thể.
Xây dựng đồ thị các các đƣờng cong hệ số sử dụng trọng luọng bám tại cầu
trƣớc và cầu sau của các loại xe đó.
3.2 Phạm vi nghiên cứu
Hệ thống phanh dẫn động thủy lực cho ô tô sử dụng bộ điều hòa lực phanh để
phân bố lại lực phanh trên các cầu.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu kết cấu của hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
Phân tích sự phân bố lại trọng lƣợng lên các cầu trƣớc và cầu sau của ô tô trong
quá trình phanh.
Tìm hiểu quy định N013, tiêu chuẩn E/ECE/324, E/ECE/TRANS/505 áp dụng

Góp ý của các chuyên gia, thầy cô giáo chuyên môn trong việc xây dựng giả
thuyết khoa học và tiếp cận giải quyết bài toán khoa học.
6. Cấu trúc luận văn
Mở đầu
Nội dung
- Chƣơng l: Tổng quan hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực và vấn đề
nghiên cứu.
- Chƣơng 2: Tiêu chuẩn ECE về hệ thống phanh.
- Chƣơng 3: Tính toán hệ thống phanh dẫn động thủy lực cho một số ô tô đáp
ứng tiêu chuẩn ECE.
Kết luận.

11


Chƣơng l: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC
VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại
1.1.1. Công dụng
- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó
hoặc dừng hẳn.
- Giữ xe lâu dài trên đƣờng, đặc biệt là trên đƣờng dốc.
- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn đƣợc kết
hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe.
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đƣờng phanh ngắn nhất
khi phanh đột ngột trong trƣờng hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong mọi trƣờng hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển

1.2.2. Theo kết cấu của cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận thực hiện tiêu hao động năng của xe khi phanh và
đƣợc điều khiển từ các cơ cấu trên buồng lái. Cơ cấu phanh thƣờng dùng trên cơ sở tạo
ma sát giữa phần quay và phần cố định. Trên ô tô thƣờng sử dụng hai loại cơ cấu
phanh: tang trống và đĩa.
a) Cơ cấu phanh tang trống
Cơ cấu phanh tang trống đƣợc phân loại theo phƣơng pháp bố trí và điều khiển
các guốc phanh thành các dạng:

13


Hình 1.1. Cơ cấu phanh tang trống dẫn động thủy lực
- Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục: đƣợc sử dụng trên đẫn động
phanh thủy lực và khí nén. Đối với dẫn động thủy lực, cơ cấu phanh thƣờng đƣợc bố trí
trên cầu sau ô tô con và tải nhỏ, có xi lanh thủy lực điều khiển ép guốc phanh vào trống
phanh. Đối với dẫn động khí nén, cơ cấu phanh đƣợc bố trí trên cầu trƣớc ô tô tải vừa
và nặng, có xi lanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc phanh vào trống phanh.
- Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm: chỉ dùng với xi lanh thủy lực và
đƣợc bố trí ở cầu trƣớc của ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ. Kết cấu bố trí sao cho với
chuyển động tiến (theo chiều quay ω) cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi lùi trở
thành hai guốc nhả. Nhƣ vậy hiệu quả phanh khi tiến lớn, khi lùi nhỏ.
- Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi: cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác
động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trƣợt. Kết cấu của cơ cấu phanh dạng bơi
dùng cho ô tô tải với hệ thống dẫn động phanh thủy lực điều khiển khí nén.

14


- Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa: có khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mô men

- Giá đỡ xi lanh đồng thời là xi lanh điều khiển, trên đó bố trí các đƣờng dẫn dầu
áp suất cao, bên trong xi lanh có các piston.
- Hai má phanh phẳng đặt ở hai bên đĩa phanh và đƣợc tiếp nhận lực điều khiển
bởi các piston trong xi lanh bánh xe.
* Ưu điểm:
- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mô men phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi,
điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao.
- Thoát nhiệt tốt, khối lƣợng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn.
- Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát.
- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh nhỏ nên tác động nhanh hơn, hành trình
bàn đạp ngắn và dễ bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh – đĩa phanh.
* Nhược điểm:
- Giá thành cao.

16


- Áp suất tác dụng lên má phanh lớn nên yêu cầu vật liệu tốt hơn.
- Khi phanh sinh ra các lực phụ tác dụng lên ổ bi bánh xe.
- Kết cấu hở, dễ dính bụi, bùn đất nên các tấm ma sát của loại phanh này mòn
nhanh hơn phanh guốc, ít dùng trên xe tải.
1.2.3. Theo dẫn động phanh
a) Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí
Dẫn động cơ khí có ƣu điểm là độ tin cậy cao, nhƣng lực tác dụng bàn đạp lớn.
Loại này chỉ đƣợc dùng trong phanh tay.
b) Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực
Dẫn động phanh thủy lực có ƣu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do
dầu không bị nén). Nhƣợc điểm của nó là tỉ số truyền của dẫn động không lớn nên
không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Vì vậy hệ thống dẫn động phanh thủy
lực thƣờng đƣợc dùng trên ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ.

Hệ thống phanh là một tập hợp các cơ cấu đƣợc liên kết với nhau để thực hiện
quá trình phanh xe. Hiện nay, trên các ô tô hiện đại tồn tại bốn hệ thống phanh khác
nhau về chức năng, có kết cấu phức tạp và thƣờng dùng chung các phần từ nhƣ: nguồn
năng lƣợng, van phanh, cơ cấu phanh... Bốn hệ thống phanh đó là:
+ Hệ thống phanh công tác (còn gọi là hệ thống phanh chính) dùng để điều
chỉnh tốc độ chuyển động của ô tô trong điều kiện chuyển động bất kỳ.
+ Hệ thống phanh dừng dùng để giữ cố định xe trên đƣờng khi dừng xe trong
thời gian tuỳ ý.
+ Hệ thống phanh dự trữ dùng để dừng xe trong trƣờng hợp hƣ hỏng hệ thống
phanh công tác.
+ Hệ thống phanh phụ dùng để giữ tốc độ chuyển động của ô tô không đổi trong
thời gian dài hoặc để điều chỉnh tốc độ của ô tô ở giới hạn nào đấy khác không.
Ngoài ra, các xe đời mới còn có thể có hệ thống phanh tƣ động.
Trên hình 1.1 là sơ đồ khối của hệ thống phanh thủy lực

18


Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống phanh thủy lực
Hệ thống phanh sử dụng phƣơng pháp truyền năng lƣợng thủy tĩnh với áp suất
lớn nhất trong khoảng (60÷120) bar. Áp suất đƣợc hình thành khi ngƣời lái đạp bàn
đạp phanh, thực hiện tạo áp suất trong xilanh phanh chính. Chất lỏng (dầu phanh) đƣợc
dẫn theo các đƣờng ống tới các xilanh bánh xe (nằm trong cơ cấu phanh). Với áp suất
dầu, các pít-tông trong xilanh thực hiện tạo lực ép má phanh vào tang trống (hoặc đĩa
phanh), thực hiện sự phanh tại các cơ cấu phanh bánh xe. Sơ đồ cấu tạo phanh thủy lực
điển hình đƣợc thể hiện nhƣ trên hình 1.5.

1.Bànđạp; 2.Xi lanh phanh chính; 3.Đường dẫn dầu;
4.Xi lanh phanh bánh xe ; 5.Má phanh
Hình 1.5. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực

vậy, hệ thống dẫn động phanh thủy lực thƣờng đƣợc sử dụng trên ô tô con hoặc xe tải nhỏ.
1.5. Dẫn động thủy lực 2 dòng
1.5.1. Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt không có trợ lực

1. Bánh xe; 2. Đĩa phanh; 3. Xilanh bánh trước; 4. Xilanh chính;
5. Bàn đạp; 6. Xilanh bánh sau; 7. Má phanh.
Hình 1.7. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng
Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xilanh có hai đƣờng dầu độc lập
dẫn tới các bánh xe ô tô. Để có hai đầu ra độc lập ngƣời ta có thể sử dụng một xilanh
chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xilanh chính kép (loại tăng đem)
1.5.2. Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không
Ưu điểm: Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh đƣợc ở cầu
xe của dòng còn lại.
Nhược điểm: Nếu nhƣ hỏng đƣờng dẫn động cầu trƣớc thì có thể xảy ra hiện
tƣợng quay ngang xe khi phanh. Nếu hỏng đƣờng dầu dẫn động cầu sau thì có thể mất
tính ổn định khi phanh gấp.

21


1.Bánh xe; 2.Đĩa phanh ; 3.Xilanh bánh trước; 4. Xilanh chính;
5. Bàn đạp; 6. Xilanh bánh sau ; 7. Má phanh sau; 8. Trợ lực phanh
Hình 1.8. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ lực
1.5.3. Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không

1.Bánh xe ;2.Đĩa phanh ;3.Xilanh bánh trước; 4. Xilanh chính ;
5. Bàn đạp;6. Xilanh bánh sau; 7. Má phanh sau; 8. Trợ lực phanh
Hình 1.9. Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

22

- Ở trạng thái ban đầu, hai pit tông đều nằm ở vị trí tận cùng bên phải, các lỗ bù
dầu và nạp dầu của hai pit tông đều thông với các khoang trƣớc và sau của mỗi pit tông.
- Khi đạp phanh, trƣớc hết pit tông 4 dịch chuyển sang trái, che lỗ bù dầu 3, áp
suất dầu ở khoang I tăng dần và cùng lò xo 8 đẩy pit tông 11 dịch chuyển. Khi pit tông
11 đóng van bù dầu 14, khoang II đƣợc làm kín, áp suất trong khoang II tăng. Từ hai
cửa của xy lanh chính, dầu đƣợc dẫn tới các xy lanh bánh xe. Các pit tông của xy lanh
bánh xe đẩy các guốc phanh áp sát vào tang trống phanh, áp suất dầu trong hệ thống
phanh bắt đầu tăng cao, tạo ra lực phanh ở các guốc phanh.
- Khi nhả bàn đạp phanh, dƣới tác dụng của các lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh, bàn
đạp phanh và các lò xo hồi vị pit tông 8, 16 trong xy lanh chính, các pit tông 4, 11
đƣợc trở về vị trí ban đầu. Dầu từ xy lanh bánh xe đƣợc hồi về các khoang của xy lanh
chính, kết thúc quá trình phanh.
- Nếu hở một dòng, hệ thống phanh vẫn còn khả năng phanh ở dòng còn lại.
- Khi dòng dầu nối với khoang I bị mất áp suất, pit tông 4 dịch chuyển dƣới tác
dụng của lực bàn đạp phanh cho đến khi tỳ vào pit tông 11, tiếp tục đẩy pit tông 11
dịch chuyển. Dầu ở khoang II vẫn tiếp tục tăng áp suất và dẫn đến các xy lanh bánh xe
của dòng này để thực hiện phanh. Ngƣợc lại, nếu dòng dầu nối với khoang II bị mất áp
suất, pit tông 11 đƣợc pit tông 4 và lò xo 8 đẩy chạy tự do sang trái. Đuôi pít tông 11 bị
chặn bởi thân xy lanh 15 tạo nên điểm tựa cố định, pit tông 4 tiếp tục dịch chuyển và
nén dầu ở khoang I cấp cho các xy lanh bánh xe.
Nhƣ vậy phanh vẫn đƣợc thực hiện ở các bánh xe trên dòng không sự cố, tuy
nhiên hiệu quả phanh sẽ giảm.

24


1.6.2. Cấu tạo bộ trợ lực phanh
Hệ thống dẫn động phanh điều khiển phanh đòi hỏi làm việc thƣờng xuyên để
điều khiển tốc độ và dừng ô tô, các bộ truyền thủy tĩnh không cho phép có tỉ số truyền
dẫn động lớn, do vậy cần thiết giảm nhẹ lực bàn đạp phanh. Bộ trợ lực phanh sử dụng