cdtour
28-06-2012, 10:59 AM
Trên nhiều phương tiện thông tin đại chúng, trong thời gian gần đây rộ lên câu chuyện lỗi kỹ thuật về áp suất dầu phanh lớn hơn mức tiêu chuẩn tại cầu sau của xe Toyota Inova lắp ráp tại Việt Nam. Xung quanh vấn đề này có rất nhiều tranh luận, quan điểm khác nhau, nhưng bất kể nhà chuyên môn hay người sử dụng xe đều thống nhất với nhau rằng áp lực dầu phanh quá lớn sẽ có thể là bánh xe bị bó cứng và dễ dẫn tới việc xe bị lệch khỏi quỹ đạo chuyển động mà vẫn thường được gọi nôm na là hiện tượng “văng đuôi xe”. Vậy sự tương quan về mức độ nguy hiểm trong trường hợp khi chỉ các bánh xe của cầu trước hoặc của cầu sau bị bó cứng như thế nào? Đối với nhà chuyên môn về lĩnh vực ô tô thì đây là một vấn đề cơ bản, không có gì mới, nhiều tài liệu, giáo trình đã viết cụ thể về vấn đề này và bằng các công thức tính toán, các đồ thị, đường đặc tính… người ta thấy rõ sự nguy hiểm khi các bánh xe sau bị bó cứng lớn hơn hẳn trường hợp các bánh xe trước bị bó cứng. Tuy nhiên, để mọi người, kể cả người có chuyên môn lẫn người “ngoại đạo” có thể hiểu được một cách dễ dàng hơn lý do tại sao việc bó cứng các bánh xe của cầu sau nguy hiểm hơn so với cầu trước và cần trang bị bộ điều hòa lực phanh ở cầu sau, dưới đây xin giới thiệu với bạn đọc sơ đồ và cách lý giải dễ hiểu của Anfred Jante (1908-1985) – một trong số rất ít Giáo sư xuất sắc hàng đầu của Đức trong lĩnh vực ô tô và động cơ đốt trong.
Về nguyên tắc chung, khi bánh xe bị bó cứng, ma sát giữa bánh xe và mặt đường sẽ chuyển sang dạng ma sát trượt có hệ số ma sát rất nhỏ, bánh xe mất hẳn khả năng dẫn hướng.
Để đánh giá mức độ nguy hiểm đối với các trạng thái phanh khác nhau, trong các hình dưới đây có trình bày một số trường hợp xảy ra khi phanh xe ô tô.
Hình 1a) cho thấy: khi phanh, chỉ các bánh xe trước bị bó cứng và lực quán tính mf.A trùng với trục dọc của xe. Trường hợp này xe ở trạng thái ổn định bền và giữ nguyên hướng chuyển động.
Hình 1b) cho thấy: khi phanh chỉ các bánh xe sau bị bó cứng, lực quán tính mf.A trùng với trục dọc của xe. Trường hợp này, tuy xe giữ nguyên hướng chuyển động nhưng xe ở trạng thái ổn định không bền vững.
Hình 1c) cho thấy: khi phanh, chỉ các bánh xe trước bị bó cứng và lực quán tính mf.A không trùng với trục dọc của xe (như do kết cẩu cả xe hoặc việc xếp hàng lên xe hoặc phân bổ chỗ ngồi trên xe không đều). Trong trường hợp này, xuất hiện cánh tay đòn x, dưới tác dụng của mô men MB = mf.A.x, đuôi xe sẽ bị dịch chuyển sang trái so với trục chuyển động của xe. Tuy nhiên, khi dịch chuyển tới một vị trí nhất định nào đó, khi mà điểm B ở bên trái so với điểm đặt lực quán tính mf.A thì sẽ lại xuất hiện mô men MR có cánh tay đòn là y, kéo ngược đuôi xe trở lại vị trí ban đầu, quá trình này lặp đi lặp lại và giữ cho xe tiếp tục chuyển động theo quỹ đạo ban đầu.
Hình 1. Một số trường hợp xảy ra khi phanh
Hình 1d) cho thấy trường hợp khi phanh, chỉ các bánh xe sau bị bó cứng và lực quán tính mf.A không trùng với trục dọc của xe. Trong trường hợp này, mô men MB = mf.A sẽ làm cho đuôi xe bị dịch chuyển sang trái so với trục chuyển động. Khi dịch chuyển, cùng với sự gia tăng của cánh tay đòn x thì mô men MA tiếp tục tăng lên và làm cho xe càng bị lệch thêm so với quỹ đạo ban đầu.
Từ việc tích các trường hợp trên cho thấy, khi phanh:
- Nếu chỉ các bánh xe trước đó bị bó cứng thì xe vẫn có khả năng tự trở về theo hướng chuyển động ban đầu,
- Nếu các bánh xe sau bị bó cứng thì việc xe bị lệch so với quỹ đoạ chuyển động, người lái khó có thể điều khiển được xe và khả năng dẫn tới tai nạn là vô cùng lớn.
Vì vậy, khi thiết kế hệ thống phanh, người ta cần có các biện pháp để hạn chế việc các bánh xe bị bó cứng mà đặc biệt là các bánh sau.
Trong thực tế, khả năng bị bó cứng bánh xe phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như áp lực dầu phanh, phân bố tải trọng lên bánh xe… Đối với các loại xe có tải trọng phan bố lên cầu sau biến động trong phạm vi rộng như xe chở hàng, xe chở người, xe chở người nhiều chỗ ngồi… thì với hệ thống phanh đơn giản khó có thể có được lực phanh chung, phù hợp với các mức tải trọng khác nhau. Để giải quyết vấn đề này, các nhà thiết kế đã sử dụng bộ điều chỉnh lực phanh có khả năng tự điều chỉnh áp suất dầu phanh giữa cầu trước và cầu sau và bộ điều chỉnh lực phanh theo tải trọng lắp ở cầu sau của xe (hình 2).
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh lực phanh theo tải trọng phân bố trên cầu xe
Hy vọng rằng các thông tin trình bày ở trên có thể giúp bạn đọc hiểu được lý do tại sao việc bó cứng các bánh xe cầu sau của xe ô tô lại nguy hiểm hơn so với khi các bánh xe trước bị bó cứng.
TS. Đỗ Hữu Đức
(quangnam.dangkiem)
Về nguyên tắc chung, khi bánh xe bị bó cứng, ma sát giữa bánh xe và mặt đường sẽ chuyển sang dạng ma sát trượt có hệ số ma sát rất nhỏ, bánh xe mất hẳn khả năng dẫn hướng.
Để đánh giá mức độ nguy hiểm đối với các trạng thái phanh khác nhau, trong các hình dưới đây có trình bày một số trường hợp xảy ra khi phanh xe ô tô.
Hình 1a) cho thấy: khi phanh, chỉ các bánh xe trước bị bó cứng và lực quán tính mf.A trùng với trục dọc của xe. Trường hợp này xe ở trạng thái ổn định bền và giữ nguyên hướng chuyển động.
Hình 1b) cho thấy: khi phanh chỉ các bánh xe sau bị bó cứng, lực quán tính mf.A trùng với trục dọc của xe. Trường hợp này, tuy xe giữ nguyên hướng chuyển động nhưng xe ở trạng thái ổn định không bền vững.
Hình 1c) cho thấy: khi phanh, chỉ các bánh xe trước bị bó cứng và lực quán tính mf.A không trùng với trục dọc của xe (như do kết cẩu cả xe hoặc việc xếp hàng lên xe hoặc phân bổ chỗ ngồi trên xe không đều). Trong trường hợp này, xuất hiện cánh tay đòn x, dưới tác dụng của mô men MB = mf.A.x, đuôi xe sẽ bị dịch chuyển sang trái so với trục chuyển động của xe. Tuy nhiên, khi dịch chuyển tới một vị trí nhất định nào đó, khi mà điểm B ở bên trái so với điểm đặt lực quán tính mf.A thì sẽ lại xuất hiện mô men MR có cánh tay đòn là y, kéo ngược đuôi xe trở lại vị trí ban đầu, quá trình này lặp đi lặp lại và giữ cho xe tiếp tục chuyển động theo quỹ đạo ban đầu.
Hình 1. Một số trường hợp xảy ra khi phanh
Hình 1d) cho thấy trường hợp khi phanh, chỉ các bánh xe sau bị bó cứng và lực quán tính mf.A không trùng với trục dọc của xe. Trong trường hợp này, mô men MB = mf.A sẽ làm cho đuôi xe bị dịch chuyển sang trái so với trục chuyển động. Khi dịch chuyển, cùng với sự gia tăng của cánh tay đòn x thì mô men MA tiếp tục tăng lên và làm cho xe càng bị lệch thêm so với quỹ đạo ban đầu.
Từ việc tích các trường hợp trên cho thấy, khi phanh:
- Nếu chỉ các bánh xe trước đó bị bó cứng thì xe vẫn có khả năng tự trở về theo hướng chuyển động ban đầu,
- Nếu các bánh xe sau bị bó cứng thì việc xe bị lệch so với quỹ đoạ chuyển động, người lái khó có thể điều khiển được xe và khả năng dẫn tới tai nạn là vô cùng lớn.
Vì vậy, khi thiết kế hệ thống phanh, người ta cần có các biện pháp để hạn chế việc các bánh xe bị bó cứng mà đặc biệt là các bánh sau.
Trong thực tế, khả năng bị bó cứng bánh xe phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như áp lực dầu phanh, phân bố tải trọng lên bánh xe… Đối với các loại xe có tải trọng phan bố lên cầu sau biến động trong phạm vi rộng như xe chở hàng, xe chở người, xe chở người nhiều chỗ ngồi… thì với hệ thống phanh đơn giản khó có thể có được lực phanh chung, phù hợp với các mức tải trọng khác nhau. Để giải quyết vấn đề này, các nhà thiết kế đã sử dụng bộ điều chỉnh lực phanh có khả năng tự điều chỉnh áp suất dầu phanh giữa cầu trước và cầu sau và bộ điều chỉnh lực phanh theo tải trọng lắp ở cầu sau của xe (hình 2).
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh lực phanh theo tải trọng phân bố trên cầu xe
Hy vọng rằng các thông tin trình bày ở trên có thể giúp bạn đọc hiểu được lý do tại sao việc bó cứng các bánh xe cầu sau của xe ô tô lại nguy hiểm hơn so với khi các bánh xe trước bị bó cứng.
TS. Đỗ Hữu Đức
(quangnam.dangkiem)