Nghiên cứu hệ thống chống bó cứng phanh trên xe mazda CX 5 2013

TĨM TẮT CHUN ĐỀ
Hiện nay, hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) được xem như một tiêu chuẩn
của những chiếc xe ô tô. Đây là một thành phần hết sức quan trọng, hỗ trợ q trình
phanh xe được an tồn và chính xác hơn, đặc biệt trong những trường hợp phanh gấp.
Đề tài nghiên cứu hệ thống chống bó cứng phanh ABS trên xe Mazda CX-5
(2013). Đồng thời, đề tài cũng tìm hiểu về một số hệ thống kết hợp với hệ thống ABS
như: hệ thống phân phối lực phanh EBD, hệ thống kiểm soát lực kéo TCS. Các hệ
thống này cùng với ABS giúp đảm bảo sự ổn định cho xe trong các trường hợp khẩn
cấp, nâng cao độ an toàn cho xe.
Bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết qua tài liệu của Mazda CX-5, đề tài
thực hiện các vấn đề sau:
•

Cấu tạo, ngun lý hoạt động, vị trí từng bộ phận của các hệ thống mà đề

tài thực hiện nghiên cứu.
• Cách kiểm tra, chẩn đốn và sửa chữa hư hỏng các hệ thống.

III


Mục lục

NHIỆM VỤ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ............................................................................................................. I
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................................................................... II
TÓM TẮT CHUYÊN ĐỀ ......................................................................................................................................III
Mục lục .................................................................................................................................................................. IV
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ............................................................................................ VI
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................................................................... VII
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................................................. VIII
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ......................................................................................................................1

1.1 Lý do chọn đề tài: ...........................................................................................................................................1
1.2 Mục tiêu của đề tài: .........................................................................................................................................1
1.3 Phương pháp và phạm vi nghiên cứu: .............................................................................................................2
1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi và trong nước: ....................................................................................................2
1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước ............................................................................................................2
1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước .............................................................................................................3
1.5 Cấu trúc khóa luận ..........................................................................................................................................4
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .........................................................................................................................5
2.1 Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống phanh trên ô tô : ....................................................................................5
2.2 Cơ sở lý thuyết của q trình phanh ơ tơ : .......................................................................................................6
2.2.1 Xác định các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh: .......................................................................................7
2.2.2 Ổn định của ô tô khi phanh: ................................................................................................................... 10
2.3 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh abs: ......................................................................................................17
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE MAZDA CX-5 2013.................................21
3.1 NHIỆM VỤ- YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG ABS : ......................................................................................22
3.1.1 Nhiệm vụ ................................................................................................................................................... 22
3.1.2 Yêu cầu ......................................................................................................................................................22
3.2 CẤU TẠO- HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ABS TRÊN XE MAZDA CX-5 ......................................... 22
3.2.1 Cảm biến tốc độ bánh xe............................................................................................................................ 25
3.2.2 Cảm biến áp suất dầu phanh. .....................................................................................................................28
3.2.3 DSC HU/CM ......................................................................................................................................... 28
3.3 HỆ THỐNG DSC: HỆ THỐNG KẾT HỢP ABS VỚI MỘT SỐ HỆ THỐNG KHÁC ................................36
3.3.1 Cấu tạo hệ thống DSC: ..........................................................................................................................36
3.3.2 Các chức năng của hệ thống DSC .......................................................................................................... 37
3.3.3 Hoạt động của một số chức năng hệ thống DSC ....................................................................................38
3.3.4 Sơ đồ mạch điện hệ thống DSC trên xe Mazda CX-5 ............................................................................42
3.4 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN LỖI CỦA HỆ THỐNG DSC ...............................................51
3.4.1 Giới thiệu máy chẩn đoán của Mazda(M-MDS) ....................................................................................51
3.4.2 Cách sử dụng máy chẩn đoán................................................................................................................. 53

IV


3.4.3 Kiểm tra một số bộ phận của hệ thống DSC ..........................................................................................55
3.4.4 Chẩn đoán và sửa chữa một số mã lỗi hệ thống DSC trên xe Mazda CX-5 ...........................................59
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..............................................................................................................76
4.1 KẾT QUẢ THỰC HIỆN ..............................................................................................................................76
4.2 HẠN CHẾ VÀ ĐỀ NGHỊ....................................................................................................... ......................76
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................................77

V


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Tên viết tắt/ ký hiệu

Tên đầy đủ/đơn vị

ABS

Anti-lock Braking System

ATX

Automatic Transmission

AWD

All- Wheel Drive

B+

Battery Positive Voltage

CAN

Controller Area Network

CM

Control Module

CMDTC

Continuous Memory Diagnostic Test Code

CPU

Central Processing Unit

DLC

Data Link Connector

DSC CM

Dynamic Stability Control Cotrol module

DSC HU

Dynamic Stability Control Hydraulic Unit

DTC

Diagnostic Test Code(s)

EBD

Electronic Brakeforce Distribution

EPS

Electrric Power Steering

HLA

Hill Launch Assist

IDS

Integrated Diagnostic Software

LF

Left Front

LR

Left Rear

MAX

Maximum

MIN

Minimum

M-MDS

M-MDS

MRE

Magneto- resistive element MRE

ODDTC

On-Demand Diagnostic Test Code

ON

Switch on

OFF

Switch off

PCM

Powertrain Control Module

VI


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Ngun nhân xuất hiện phản lực ngang ở bánh xe khi phanh .................................................................11
Hình 2.2 Giới hạn bám của vịng trịn bánh xe khi phanh ......................................................................................11
Hình 2.3 Các bánh xe ở cầu sau bị hãm cứng ......................................................................................................... 12
Hình 2.4 Các bánh xe ở cầu trước bị hãm cứng .....................................................................................................13
Hình 2.5 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà có hiện tượng quay xe do lực phanh phân bố khơng đều ......15
Hình 2.7 Sự thay đổi hệ số bám dọc φ và hệ số bám ngang φ theo độ trượt tương đối λ ...............................19

Hình 3.1 Sơ đồ bố trí các bộ phận của ABS ở phía trước xe .................................................................................. 23
Hình 3.2 Đồng hồ táp lơ ......................................................................................................................................... 23
Hình 3.3 Sơ đồ bố trí các bộ phận của ABS ở phía sau xe .....................................................................................24
Hình 3.4 Chu trình điều khiển của ABS ................................................................................................................. 24
Hình 3.5 Cảm biến tốc độ bánh xe và vịng từ tính ................................................................................................25
Hình 3.6 Cảm biến tốc độ bánh xe và rotor cảm biến bánh xe trước ......................................................................26
Hình 3.7 Cảm biến tốc độ và rotor cảm biến ở bánh sau xe 2-WD ........................................................................ 26
Hình 3.8 Cảm biến tốc độ và rotor cảm biến ở bánh sau xe AW ...........................................................................27
Hình 3.9 Chuyển đổi tín hiệu cảm biến tốc độ bánh...............................................................................................27
Hình 3.10 DSC HU/CM ......................................................................................................................................... 28
Hình 3.11 Sơ đồ cấu tạo DSC HU ..........................................................................................................................30
Hình 3.12 Hoạt động của DSC HU khi phanh thường ........................................................................................... 31
Hình 3.13 Hoạt động của DSC HU trong chế độ tăng áp .......................................................................................32
Hình 3.14 Hoạt động của DSC HU trong chế độ giữ áp.........................................................................................33
Hình 3.15 Hoạt động của DSC HU trong chế độ giảm áp ......................................................................................34
Hình 3.16 Sơ đồ khối điều khiển của ABS .............................................................................................................35
Hình 3.17 Các chế độ hoạt động của ABS .............................................................................................................35

Hình 3.18 Sơ đồ khối điều khiển của EBD.............................................................................................................38
Hình 3.19 Các chế độ hoạt động của EBD .............................................................................................................39
Hình 3.36 Máy chẩn đốn của Mazd ......................................................................................................................53
Hình 3.37 Các cáp kết nối ......................................................................................................................................53
Hình 3.38 Kiểm tra khe hở của cảm biến tốc độ bánh xe trước..............................................................................58
Hình 3.39 Kiểm tra khe hở cảm biến tốc độ bánh sau xe 2-WD ............................................................................58
Hình 3.40 Kiểm tra khe hở cảm biến tốc độ bánh sau xe AWD .............................................................................59

VII


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng thống kê tình hình tai nạn giao thông ở Việt Nam từ năm 2010 đến năm 2016 ..............................1
Bảng 3.1 Chức năng các bộ phận chính ................................................................................................................. 28
Bảng 3.2 Hoạt động của các van điện khi phanh thường .......................................................................................30
Bảng 3.3 Hoạt động của các van điện trong từng chế độ .......................................................................................31
Bảng 3.4 Chức năng các bộ phận chính của hệ thống DSC ................................................................................... 36
Bảng 3.6 Các cực của DLC-2 .................................................................................................................................51
Bảng 3.7 Tiêu chuẩn kiểm tra DSC HU/CM .......................................................................................................... 57
Bảng 3.8 Bảng mã chẩn đoán hệ thống DSC trên xe Mazda CX-5 2013 ...............................................................59

VIII


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Lý do chọn đề tài:
Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật thì nền cơng
nghiệp ơ tô trên thế giới cũng ngày càng phát triển một cách mạnh mẽ. Các nhà sản xuất
tăng cường sản xuất ô tô, xe ô tô trở thành phương tiện vô cùng quan trọng để phục vụ vận

chuyển hành khách và hàng hóa. Các xe được chế tạo với xu hướng ngày càng tăng công
xuất động cơ và cả tốc độ xe. Do đó, nhu cầu an tồn đối với xe khi lưu thông trên đường
cũng được chú ý hơn và yêu cầu nghiêm ngặt hơn rất nhiều. Một trong những hệ thống an
tồn cực kỳ quan trọng trên ơ tơ chính là hệ thống phanh. Hệ thống phanh phải tốt, có độ
tin cậy cao thì mới phát huy được hết công suất động cơ, tốc độ xe mới cao, tiết kiệm được
nhiên liệu, giảm khí thải, và đặc biệt là mang đến sự an toàn, yên tâm cho người sử dụng.
Bên cạnh đó, đề tài giúp nhóm hồn thành khố luận, kết thúc học phần và có thế
nâng cấp xây dựng mơ hình cho đề tài phục vụ cho khố luận tốt nghiệp sắp tới.
Bảng 1.1 Bảng thống kê tình hình tai nạn giao thơng ở Việt Nam từ năm 2010 đến năm
2016
Năm

Số vụ tai nạn

Số người bị thương Số người tử vong

2010

14.442

10.633

11.449

2011

44.548

48.734

11.395

2012

36.376

38.060

9.838

2013

29.385

29.500

9.369

2014

25.322

24.417

8.996

2015

22.827

21.069

8.727

2016

21.589

19.280

8.685

Đối với việc ngăn chặn và hạn chế xảy ra tai nạn, một hệ thống phanh hiệu quả là
rất cần thiết. Khi gặp trường hợp đường trơn trượt hay những tình huống phanh bất ngờ,
việc người lái phanh gấp sẽ gây hiện tượng bó cứng phanh, tức là má phanh dính chặt vào
đĩa phanh, khơng cho bánh xe quay, dẫn đến mất độ bám làm mất khả năng lái, tăng quãng
đường phanh. Điều này cực kỳ nguy hiểm và khả năng rất lớn sẽ dẫn đến tai nạn. Để khắc
phục tình trạng này chúng ta cần đến hệ thống phanh ABS để chống bó cứng khi phanh.
1.2 Mục tiêu của đề tài:

1


Mục tiêu của đề tài này là tìm hiểu về chức năng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ
thống phanh ABS.
Từ đó, tìm ra cách sử dụng hệ thống phanh ABS một cách hiệu quả, biết cách kiểm tra,
chẩn đoán và sữa chữa khi hệ thống gặp sự cố.
1.3 Phương pháp và phạm vi nghiên cứu:
- Phương pháp nghiên cứu dựa trên lý thuyết. Nghiên cứu các tài liệu, sách về hệ thống
chống bó cứng phanh ABS.

- Phạm vi nghiên cứu gồm tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách kiểm tra chẩn
đoán và sữa chữa hệ thống.
1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi và trong nước:
1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
- Hệ thống phanh ABS là tên gọi theo các chữ viết tắt của tiếng anh “ Anti-Lock
Brake System”, được hiểu là hệ thống chống bó cứng khi phanh, giúp xe không bị trượt
lếch.
- Hãng Bosch của Đức đã có ý tưởng và phát triển hệ thống này từ thập niên 1930.
Phanh ABS được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1960 trên các máy bay thương mại. Khi
một máy bay có trọng lượng 50 tấn đáp xuống đường bay bị đóng băng ở tốc độ 210 km/h,
nếu người phi công không thể nhịp liên tục bàn đạp phanh thì chiếc máy bay có giá trị 20
triệu đô này sẽ trượt khỏi đường băng và trở thành đống sắt vụn. Để khắc phục hiện tượng
trên, người ta bắt đầu áp dụng phanh ABS vào máy bay. Với cơng nghệ thời đó,các chi tiết
phanh ABS rất lớn và đắt tiền. Hệ thống ABS sử dụng Hidro- cơ khí hoạt động không
đáng tin cậy và không đủ nhanh trong mọi tình huống.
- Điểm bất lợi của máy tính thập niên 60 là rất lớn và cồng kềnh, nên không thể đặt
nó lên chiếc ơ tơ. Vì thế người ta chế tạo ra các vi mạch nhỏ gọi là chíp điện tử, nhờ đó
các máy tính nhỏ hơn và mạnh hơn được ra đời, cho phép ứng dụng ABS trên ô tô.
- Năm 1978, lần đầu tiên sản xuất được hệ thống ABS điện. Hệ thống ABS áp dụng
lần đầu tiên trên xe ơ tơ là dịng xe S-serie của Mercedes-Benz vào năm 1978 sau đấy thì
được áp dụng trên cả những phương tiện khác kể cả mô tô. Hệ thống ABS được bố trí ở
tất cả các bánh xe vào năm 1971, chế tạo hàng loạt năm 1978, sau đó được hồn thiện theo
hướng điều khiển kỹ thuật số vào năm 1984 và từ sau năm 1992 một số nước phát triển
đã coi ABS là hệ thống phanh tiêu chuẩn bắt buộc đối với ô tô con.
2


- Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử, điều khiển tự động và các
phần mềm tính tốn, lập trình đã cho phép nghiên cứu va đưa vào ứng dụng các phương
pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa

q trình điều khiển ABS. Các cơng ty như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX là những
công ty đi đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo hệ thống phanh ABS để cung cấp
cho các nhà sản xuất ô tô trên thế giới.
1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Việc nghiên cứu hệ thống chống bó cứng phanh ABS ở Việt Nam hiện nay còn rất
nhiều hạn chế, chưa có các cơng trình nghiên cứu chun sâu về tổng thể hệ thống. Những
cơng trình nghiên cứu của các tác giả ở Việt nam chủ yếu đi sâu vào nghiên cứu một phần
của hệ thống như:
• Đề tài “ Nghiên cứu chế tạo bộ điều khiển hệ thống phanh chống hãm cứng (ABS)” của
kỹ sư Nguyễn Thành Tâm thực hiện tháng 9 năm 2007. Đề tài nghiên cứu một số vấn đề:

-

-

Nghiên cứu lý thuyết về phanh ABS.

-

Nghiên cứu và đề xuất thuật toán điều khiển hệ thống phanh ABS.

Thiết kế chế tạo thành công mạch điều khiển phanh ABS.Thử nghiệm và so sánh ECU do
TOYOTA sản xuất.
• Đề tài “ Nghiên cứu động lực học phanh và ổn định phanh ở xe nhiều cầu”
của kỹ sư Hồng Ngọc Chính. Đề tài nghiên cứu một số vấn đề:
-

Phân bố tải trọng trên xe nhiều cầu.

-

Ổn định phanh trên xe nhiều cầu.

-

Áp dụng tính tốn trên xe tải ba cầu nhãn hiệu HINO FM1 JNUA- RGV.

• Đề tài “ Nghiên cứu chế tạo mơ hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính” do kỹ
sư Nguyễn Quang Tuyến thực hiện tháng 9 năm 2011. Đề tài nghiên cứu một số vấn đề sau:
- Chế tạo mơ hình giao tiếp với máy tính trên cơ sở thiết bị của TOYOTA.
- Bộ tài liệu dùng cho giảng dạy dựa trên chương trình đào tạo của Tổng cục dạy nghề ban
hành.
• Đề tài “ Nghiên cứu vấn đề ổn định của hệ thống phanh chống hãm cứng(ABS)”
của học viên Nguyễn Hưng khóa 2010- 2012 được thực hiện đề cập đến một số vấn đề
sau:
-

Phân tích động lực học phanh ABS bằng thuật tốn ABS đơn giản.
3


-

Phân tích q trình điều chỉnh lực phanh ABS.

1.5 Cấu trúc khóa luận
1. Chương 1 : Tổng quan đề tài
2. Chương 2 : Cơ sở lý thuyết
3. Chương 3 : Nghiên cứu hệ thống phanh ABS trên xe Mazda CX5-2013
4. Chương 4 : Kết luận và đề nghị

4


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống phanh trên ô tô :
Xuất phát từ những tiêu chuẩn quốc gia về an toàn chuyển động của các phương
tiện giao thông, người ta đã đưa ra những yêu cầu quan trọng nhất như sau:
Đối với hệ thống phanh thuộc thế hệ các xe hiện đại, hệ thống phanh phải đạt
được:
-

Quảng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột.

-

Phanh êm dịu trong mọi trường hợp, đảm bảo sự êm dịu khi phanh.

-

Thời gian chậm tác dụng (còn gọi là thời gian phản ứng) nhỏ.

-

Điều khiển nhẹ nhàng.

-

Cơ cấu phanh thốt nhiệt tốt.

- Phân bố mơ men phanh ở các bánh xe phải tuân theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng
lượng bám và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường ở bất kỳ cường độ phanh nào (sử
đụng điều chỉnh tự động lực phanh theo tải, sử dụng thiết bị chống hãm cứng bánh xe).
-

Có độ tin cậy cao (sử dụng dẫn động phanh nhiều mạch độc lập, nâng cao độ bền

các chi tiết của hệ thống phanh).
-

Có hệ thống tự kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng một cách kịp thời.

Cũng từ những tiêu chuẩn trên, các phương tiện vận tải ô tô cần phải được trang
bị các hệ thống phanh bao gồm:
-

Hệ thống phanh cơng tác (hoặc phanh chính, và cũng thường gọi là phanh chân), có

tác dụng trên tất cả các bánh xe.
-

Hệ thống phanh dự phòng.

-

Hệ thống phanh dừng và hệ thống phanh phụ trợ (phanh chậm dần).

-

Điểm đặc biệt về an tồn đối với phanh cơng tác là dẫn động phanh cần phải có

khơng dưới hai mạch độc lập, ví dụ một mạch dẫn động cho cầu trước, một mạch dẫn động
cho cầu sau và một mạch cho dẫn động phanh dừng.. .để nếu hư hỏng một mạch nào đó,
mạch cịn lại vẫn đảm bảo phanh ơ tơ với hiệu quả phanh không thấp hơn 30% so với khi
hệ thống phanh còn nguyên vẹn. Theo tiêu chuẩn của Thụy Điển thì giá trị này là 50%
-Đối với hệ thống phanh khí nén, phanh cơng tác cần có dung tích bình chứa tới mức
đủ để phanh có hiệu quả 5 lần liên tiếp khi nguồn năng lượng (máy nén khí) khơng làm
việc. Mỗi mạch dẫn động cần có các bình chứa riêng biệt khi nguồn năng lượng là chung
5


của toàn hệ thống. Trong trường hợp một mạch dẫn động nào đó bị hư hỏng, nguồn năng
lượng chung vẫn tiếp tục cung cấp năng lượng cho các mạch khác còn tốt.
-Hệ thống phanh dự phòng cần phải đảm bảo dừng được ơ tơ trong trường hợp hệ
thống phanh chính bị hư hỏng. Có thể bố trí hệ thống phanh dự phịng riêng biệt, nếu khơng
thì hệ thống phanh chính hoặc phanh dừng phải thực hiện chức năng này và vẫn được coi
là hệ thống phanh dự phòng.
-Hệ thống phanh dừng phải dừng và đỗ được xe trên dốc. Dẫn động phanh dừng có thể
sử dụng bất kỳ dạng năng lượng nào, nhưng bộ phận tạo ra mô men phanh để giữ xe đứng
yên phải là một cơ cấu hoạt động thuần t bằng phương pháp cơ khí và khơng phụ thuộc
vào hệ thống phanh chính.
-Hệ thống phanh chậm dần (phanh phụ trợ) đảm bảo duy trì cho ơ tơ chuyển động
ở một tốc độ ổn định, điều chỉnh tốc độ ô tô một cách độc lập hoặc đồng thời cùng với hệ
thống phanh chính, nhằm mục đích giảm tải cho phanh chính.
-Khi làm việc với rơ mc, trên ơ tơ kéo cần có thiết bị bảo vệ chống tụt áp suất khí nén
(hoặc thuỷ lực) để đề phịng trường hợp đường ống nối giữa ô tô kéo và rơ moóc bị phá hủy.
-Trường hợp xe đang chuyển động mà bị đứt mc kéo, u cầu hệ thống phanh chính
của rơ moóc phải tự động dừng được moóc với hiệu quả khơng thấp hơn quy định đối với
xe đồn tương ứng.
-Trên rơ moóc cũng cần được trang bị cơ cấu phanh dừng để hãm rơ moóc khi tách nó

ra khỏi đầu kéo.
-Sự mài mòn của má phanh cần được bù lại bằng hệ thống điều chỉnh bằng tay hoặc
tự động. Theo tiêu chuẩn Thụy Điển, mài mòn má phanh cần được bù lại bằng hệ thống
điều chỉnh tự động hay phải có bộ phận tín hiệu để cảnh báo về việc tăng khe hở giữa má
phanh và tang phanh.-Trong mỗi mạch dẫn động phanh cần phải có các bộ phận giao tiếp
với thiết bị kiểm tra, để kiểm tra và thơng báo tình trạng kỹ thuật của dẫn động phanh trong
quá trình sử dụng.
2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình phanh ơ tơ :
Tính năng phanh hay chất lượng q trình phanh được định lượng thơng qua 2 nhóm
chỉ tiêu : Hiệu quả phanh và Tính ổn định khi phanh.[1]
Hiệu quả phanh đánh giá mức độ giảm tốc độ của ô tô khi người lái tác động lên cơ
cấu điều khiển phanh trong trường hợp phanh khẩn cấp.
6


Tính ổn định khi phanh đánh giá khả năng duy trì quỹ đạo của ơ tơ theo ý muốn của
người lái trong quá trình phanh.
2.2.1 Xác định các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh:
Gia tốc chậm dần lớn nhất j max , quảng đường phanh nhỏ nhất S min và lực phanh hoặc lực
phanh riêng. Để đánh giá hiệu quả phanh có thể dùng một trong những chỉ tiêu sau:
a) Gia tốc chậm dần khi phanh:
Gia tốc chậm dần đều khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất
lượng phanh và là đại lượng đặc trưng cho mức độ giảm tốc độ của ô tơ trong q trình
phanh. Khi phân tích các lực tác dụng lên ơ tơ, có thể viết phương trình cân bằng lực kéo
khi phanh ô tô như sau:
𝐹 = 𝐹 + 𝐹 + 𝐹 + 𝐹 ± 𝐹 (2.1)

Trong đó:

• 𝐹  Lực qn tính sinh ra khi phanh ơ tơ.

• 𝐹  Lực phanh sinh ra ở các bánh xe.
• 𝐹  Lực cản lăn.

• F : Lực cản khơng khí.
• F : Lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí.
• Fi : Lực cản dốc. Khi phanh trên đường nằm ngang thì lực cản lên dốc Fi = 0 .
-Khi phanh thì F , Ff , F khơng đáng kể, có thể bỏ qua. Sự bỏ qua này chỉ gây sai số 1,5 
2%.
-Khi bỏ qua các lực F , Ff , F , và khi ô tô phanh trên đường nằm ngang Fi = 0, ta có phương
trình sau :

Fj = Fp

(2.2)

-Lực phanh lớn nhất 𝑃

sinh ra tại các bánh xe được xác định theo điều kiện bám và

đồng thời theo cơng thức:
𝐹

Với:
•
•
•
-

= 𝐺. 𝜑

hay

.

.𝑗

= 𝐺. 𝜑

(2.3)

𝛿 : Hệ số tính đến ảnh hưởng của các trọng khối quay của ô tô
𝑗

: Gia tốc chậm dần khi phanh.

𝑔 : Gia tốc trọng trường.

Từ biểu thức (2.3) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:
7


Để 𝑗
-

𝑗

=

tăng thì ta giảm 𝛿 và tăng 𝜑 .

𝜑. 𝑔
𝛿

Giảm 𝛿 bằng cách tách ly hợp khi phanh gấp.

Tăng 𝜑 bằng cách cải thiện tình trạng mặt đường.

b) Thời gian phanh

Thời gian phanh là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh. Thời gian
phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt. Để xác định thời gian phanh ta có thể sử
dụng biểu thức sau:

𝑖 =

.

=

(2.5)

Suy ra : 𝑑𝑡 =

Muốn xác định thời gian phanh nhỏ nhất 𝑡

.

. 𝑑𝑣

cần tích phân dt trong thời hạn từ thời

điểm ứng với vận tốc khi bắt đầu phanh 𝑣 , vận tốc khi kết thúc phanh :
𝑣 (𝑣 > 𝑣 )

𝑡

∫

.

. 𝑑𝑣 =

(𝑣 − 𝑣 )

.

Khi ô tô phanh đến mức dừng hẳn thì 𝑣 = 0, do đó:
Trong đó:
•
•

𝑡

=

.

.

(2.7)

(2.8)

𝑣 : Vận tốc của xe tại thời điểm bắt đàu phanh.

𝑣 : Vận tốc của xe tại thời điểm kết thúc phanh.

- Từ biểu thức trên ta thấy rằng thời gian phanh ô tô nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc
bắt đầu phanh của ô tô, phụ thuộc vào hệ số

I

và hệ số bám  giữa các bánh xe với mặt

đường. Để cho thời gian phanh nhỏ nhất cần phải giảm

i

, vì vậy người lái xe nên cắt ly

hợp khi phanh. Ngoài ra phải thực hiện các biện pháp để tăng hệ số bám dọc  .
c) Quãng đường phanh:
Quãng đường phanh (S p ) là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng
phanh của ô tô. Vì vậy trong tính năng kỹ thuật của ơ tơ, các nhà chế tạo cho biết quãng
đường phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định. So với các chỉ tiêu khác thì
8


quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận thức được một cách trực quan,
dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xe xử lý tốt trong khi phanh ô tô trên đường. Để xác

định quãng đường phanh nhỏ nhất, có thể sử dụng biểu thức (2.5) bằng cách nhân hai vế
với dS (dS- vi phân của quãng đường), ta có:

. 𝑑𝑆 =

.

Hay là :

i

vdv =

.

i

. 𝑑𝑆

(2.9)

Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng cách tích phân dS trong giới hạn từ
v1 đến v2 . Ta có:

Sp min = ∫

𝛅i

. 𝑣𝑑𝑣 =

.

Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn v2 = 0 :

Sp min = ∫

𝛅i

. .

𝛅i
.

∫

𝛅i
.

.v 12

(2.10)

(2.11)

Từ biểu thức trên ta thấy rằng quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc
chuyển động của ô tô lúc bắt đầu phanh, phụ thuộc vào hệ số bám 𝛿 và hệ số tính đến ảnh
hưởng của các khối lượng quay 𝛅i . Để giảm quãng đường phanh cần giảm hệ số 𝛅i ,cho
nên nếu người lái cắt ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn.

Cần lưu ý rằng, theo các công thức trên thì jp max , tp min , S p min phụ thuộc vào hệ số

bám S

p min

, nhưng do 𝜑 lại phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên các bánh xe, tức là phụ

thuộc vào trọng lượng tồn bộ của xe G. Bởi vậy jp , t p , S p có phụ thuộc vào G, mặc dù
trong các cơng thức tính jp , t p , S p khơng có mặt của G.
d) Lực phanh và lực phanh riêng:
Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh. Chỉ
tiêu này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh ô tô trên bệ thử. Lực phanh sinh ra ở
các bánh xe của ô tô xác định theo biểu thức :

F p=

(2.13)

Ở đây :
•

Fp – Lực phanh ơ tơ.

•

M p – Mơ men phanh ở các cơ cấu phanh.

•

rb – Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.

Lực phanh riêng là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng tồn bộ G của ô tô,

nghĩa là:
9


Fpr=

(2.14)

Lực phanh riêng cực đại ứng với khi lực phanh cực đại :

=

Fpr max=

.

=𝜑

(2.15)

Từ biểu thức (2.15) ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng hệ số bám 𝜑. Như vậy

về lý thuyết mà nói, trên mặt đường nhựa khơ nằm ngang, lực phanh riêng cực đại có thể

đạt được giá trị 75÷ 80%. Trong thực tế giá trị đạt được thấp hơn nhiều, chỉ khoảng
45÷65%.
* Nhận xét:
- Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh thì chỉ tiêu quãng đường phanh là đặc

trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất, vì quãng đường phanh cho phép người lái hình
dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ phải xử trí để khỏi xảy ra tai
nạn khi người lái xe phanh ở tốc độ ban đầu nào đấy.
- Cần chú ý rằng bốn chỉ tiêu nêu trên đều có giá trị ngang nhau (giá trị tương đương),
nghĩa là khi đánh giá chất lượng phanh chỉ cần dùng một trong bốn chỉ tiêu trên.
2.2.2 Ổn định của ô tô khi phanh:
a) Ổn định của ô tô khi phanh nếu các bánh xe bị hãm cứng:
Để thấy rõ ổn định của ô tô khi phanh nếu các bánh xe bị hãm cứng, trước hết chúng
ta phải khảo sát mối quan hệ giữa phản lực tiếp tuyến X b và phản lực ngang Yb tác dụng từ
mặt đường lên bánh xe trong quá trình phanh. Khi phanh, phản lực tiếp tuyến tác dụng lên
bánh xe sẽ là:

X =Fpb+Ffb (2.16)
Nhưng do Ffb rất nhỏ so vớiFpb , nên có thể coi:

Xb=Fpb (2.17)
Ở đây:
Fpb –Lực phanh tác dụng lên bánh xe.
Ffb –Lực cản lăn tác dụng lên bánh xe.

10


Hình 2.1 Nguyên nhân xuất hiện phản lực ngang ở bánh xe khi phanh
Trong q trình phanh, nếu có lực ngang Y tác dụng lên thân xe, thì tại tâm các bánh
xe sẽ có lực ngang Fy tác dụng, lập tức dưới các bánh xe xuất hiện các phản lực ngang Yb
ngược chiều với Fy ( hình 2.1).
Chúng ta giả thiết rằng:
𝜑 ≈𝜑 ≈𝜑

≈𝜑

(2.17)

Lúc này dưới bánh xe sẽ xuất hiện đồng thời các lực Fpb và Yb . Hợp lực của chúng
là Nb :
Nb = 𝑁 − 𝐹

(2.18)

Phản lực tổng hợp Nb cũng bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt
đường. Nghĩa là: N bmax
Nb = F2pb + Y2b ≤Nbmax=𝜑. 𝑍𝑏

(2.19)

Giá trị Nbmax xác định một vịng trịn có tâm O tại tâm bề mặt tiếp xúc giữa bánh
xe với mặt đường và bán kính R = Nbmax . Vòng tròn này được gọi là vòng tròn giới hạn
bám. Nếu các lực Fpb , Yb hoặc Nb lớn hơn R thì bánh xe sẽ trượt ( hình 2.2).

Hình 2.2 Giới hạn bám của vịng trịn bánh xe khi phanh
11


Từ (2.18) ta suy ra:
Yb = 𝑁 − 𝐹

Theo ( 2.20) dễ thấy rằng: Khi lực phanh Fpb tăng thì phản lực ngang Yb giảm và ngược lại.
Đặ

ệ

ế

* Kết luận:

𝜑

𝜑

=

- Nếu lực phanh Fp = Fp max = 𝜑.Zb và bánh xe bắt đầu bị hãm cứng thì phản lực ngang

tác dụng lên bánh xe Yb = 0 . Lúc này chỉ cần một lực ngang nhỏ Y tác dụng lên thân xe thì
ở bánh xe sẽ xuất hiện một lực ngang Fy rất nhỏ tác dụng tại tâm bánh xe là làm cho bánh
xe sẽ trượt ngang, do ở dưới bánh xe Yb =0 và khơng cịn cân bằng lực theo chiều ngang.
Chúng ta sẽ sử dụng kết luận trên để xét ổn định của xe khi phanh nếu các bánh xe bị hãm
cứng.
b) Các bánh xe ở cầu sau bị hãm cứng khi phanh:
- Giả thiết rằng xe đang phanh trên đường không thẳng tuyệt đối, cho nên lực quán
tính 𝐹 sẽ tạo với trục dọc của xe một góc 𝛼 ≠ 0 xem hình 2.3 ). Nếu đường thẳng thì vẫn
có lực ngang tác dụng tại trọng tâm T, đó là thành phần 𝐺. 𝑠𝑖𝑛𝛽 do mặt đường nghiêng

ngang một góc 𝛽 ≠ 0. Như vậy, khi phanh sẽ xuất hiện lực ngang Y tác dụng tại T (𝑌 =
𝐹 hay 𝑌 = 𝐺. 𝑠𝑖𝑛𝛽 hoặc Y là lực gió tạt ngang).

Hình 2.3 Các bánh xe ở cầu sau bị hãm cứng
Khi có lực ngang tác dụng tại T thì ở các bánh xe cầu trước xuất hiện các phản lực
ngang 𝑌 , 𝑌 (𝑌 + 𝑌 = 𝑌 ), còn ở cầu sau do các bánh xe đã bị hãm cứng (𝐹

nên 𝑌 = 0, 𝑌 = 0, suy ra 𝑌 = 𝑌 + 𝑌 = 0.
12

> 𝜑. 𝑍 )


Dễ thấy rằng 𝑌 = 𝐹 và 𝑌 , 𝐹 là một ngẫu lực nên đã làm xuất hiện mô men 𝑀

làm quay xe:

𝑀 = 𝑌 .𝑎 = 𝐹 .𝑎

(2.22)

Với chiều cao của 𝑀 như ở hình 2.3 sẽ làm góc 𝛼 tăng lên, dẫn đến 𝐹 tăng lên làm

cho giá trị 𝑀 càng tăng, xe có khả năng bị quay ngang và nguy cơ xe bị lật đổ là khó tránh
khỏi. Bởi vậy, nếu các bánh xe ở cầu sau bị hãm cứng khi phanh là trạng thái chuyển động
không ổn định.
c) Các bánh xe ở cầu trước bị hãm cứng khi phanh:

- Vẫn giả thiết rằng: khi xe đang phanh thì có lực ngang Y tác dụng lên thân xe
(𝑌 = 𝐹 hay 𝑌 = 𝐺. 𝑠𝑖𝑛𝛽 hoặc Y là lực gió tạt ngang). Lúc này các bánh xe ở cầu trước bị
hãm cứng ( xem hình 2.4).

Hình 2.4 Các bánh xe ở cầu trước bị hãm cứng
Khi có lực ngang tác dụng tại T thì ở các bánh xe cầu sau xuất hiện các phản lực
ngang 𝑌 , 𝑌 (𝑌 + 𝑌 = 𝑌 ), còn ở cầu trước do các bánh xe bị hãm cứng (𝐹
nên 𝑌 = 0, 𝑌 = 0, suy ra 𝑌 = 𝑌 + 𝑌 = 0.

> 𝜑. 𝑍 )

Ta thấy rằng 𝑌 = 𝐹 và 𝑌 , 𝐹 là một ngẫu lực nên đã làm xuất hiện mô men 𝑀

làm quay xe:

𝑀 = 𝑌 .𝑎 = 𝐹 .𝑏

(2.23)

Với chiều cao 𝑀 như ở hình 2.4 sẽ làm góc 𝛼 giảm xuống, dẫn đến 𝐹 giảm xuống

làm cho giá trị 𝑀 càng giảm, tức là nguyên nhân làm quay xe càng giảm xuống và trở về
không. Cho nên nguy cơ xe bị quay ngang là không thể xảy ra.
13


Tuy nhiên, khi các bánh xe ở cầu trước bị hãm cứng, do các phản lực ngang tác dụng
lên các bánh xe trước bằng khơng. Nên xe khơng cịn điều khiển được thông qua hệ thống
lái, tức là xe bị mất tính ổn định hướng. Bởi vậy, ở trường hợp này xe cũng chuyển động
không ổn định.
∗ Kết luận :

- Khi phanh xe, để xe chuyển động ổn định thì không được để các bánh xe cầu trước và

cầu sau bị hãm cứng.
- Nếu tất cả các bánh xe ở cả hai cầu bị hãm cứng và khơng có lực ngang tác dụng lên
xe thì xe sẽ trượt thẳng. Nếu có lực ngang tác dụng lên xe thì xe sẽ trượt xiên ( vì lúc này
ngồi lực ngang Y cịn có lực 𝐹 tác dụng theo chiều dọc của xe, nên hợp lực của chúng làm
cho xe trượt ) và xe chuyển động không ổn định. Nếu hợp lực của lực ngang Y và lực 𝐹

q lớn thì xe có thể bị lật đổ.

d) Ổn định của ô tô khi phanh nếu các lực phanh phân bố không đều:
Trong quá trình phanh ơ tơ thì trục dọc của ơ tơ có thể bị nghiêng đi một góc 𝛾 nào

đấy so với phương quỹ đạo đang chuyển động. Sở dĩ như vậy là do tổng các lực phanh sinh

ra ở các bánh xe bên phải khác với tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên trái và tạo
thành mơ men quay vịng 𝑀 quanh trục thẳng đứng z đi qua trọng tâm T của ơ tơ
(hình 2.5).

Khi phanh mà ơ tơ bị quay đi một góc q mức quy định sẽ ảnh hưởng đến an toàn
chuyển động trên đường. Vậy tính ổn định của ơ tơ khi phanh là khả năng ô tô giữ được
quỹ đạo chuyển động như ý muốn của người lái trong quá trình phanh.
Trong phần này chúng ta nghiên cứu sự ổn định của ô tô khi phanh mà các lực phanh
phân bố không đều. Sơ đồ nghiên cứu như hình 2.5.
Giả sử ơ tô đang chuyển động theo hướng của trục x nhưng sau khi phanh thì ơ tơ bị
lệch một góc 𝑀 . Trong khi phanh thì ở các bánh xe bên phải có các lực phanh 𝐹
trước và 𝐹
𝐹

.

.

ở cầu sau, cịn ở các bánh xe bên trái có các lực phanh 𝐹

ở cầu sau.

Tổng các lực phanh ở các bánh xe bên phải là:

𝐹. =𝐹

.

+𝐹

(2.24)

.

Và tổng các lực phanh ở các bánh xe bên trái bằng:

𝐹

.

=𝐹

.

+𝐹

.

14

(2.25)

.

.

ở cầu

ở cầu trước và


Giả sử rằng tổng các lực phanh bên phải 𝐹 . lớn hơn tổng các lực phanh bên trái 𝐹

.

lúc đó ơ tơ sẽ quay vịng theo hướng mũi tên chỉ trên hình 2.5 quanh trọng tâm T của ơ tô.
Mô men quay 𝑀 được xác định theo biểu thức:

𝑀 =𝐹. . −𝐹 . . = 𝐹. −𝐹

.

.

(2.26)

Do có ma sát giữa bánh xe và mặt đường cho nên khi xuất hiện mơ men quay vịng
𝑀 thì ở các bánh xe của cầu trước sẽ có phản lực 𝑅

ngang (hình 2.5) và ở các bánh xe sau sẽ có phản lực 𝑅

tác dụng từ đường theo phương
tác dụng.

Phương trình chuyển động của ô tô đối với trọng tâm T được viết dưới dạng :

𝐼 .𝛾 = 𝑀 − 𝑅 𝑎 − 𝑅 𝑏

(2.27)

Vì ơ tơ đã bị xoay đi một góc 𝛾 nghĩa là mơ men quay vịng 𝑀 lớn hơn nhiều so với

mô men do các lực 𝑅
các lực 𝑅

và 𝑅

sinh ra, cho nên để đơn giản cho tính tốn ta có thể bỏ qua

và 𝑅 , lúc đó phương trình (2.27) có dạng:

𝐼 . 𝛾 = 𝑀 hoặc 𝛾 =

(2.28)

𝐼 Mơ men qn tính khối lượng của ơ tơ quanh trục z đi qua trọng tâm T

Hình 2.5 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà có hiện tượng quay xe do lực phanh
phân bố khơng đều
Lấy tích phân phương trình (2.28) ta được:

𝛾=

.𝑡 + 𝐶
15

(2.29)


nên:

Theo điều kiện ban đầu, khi t = 0 thì 𝛾 = 0 nên 𝛾 .= 0, thay vào (2.29) ta có: 𝐶 = 0

𝛾=

.𝑡

𝛾=

.𝑡 + 𝐶

(2.30)

Lấy tích phân phương trình (2.30), ta được:

Ở đây: t - Thời gian phanh.

(2.31)

Từ biểu thức (2.31) thấy rằng góc lệch 𝛾 tỷ lệ thuận với mơ men quay vịng 𝑀 , với

bình phương thời gian phanh t và tỷ lệ nghịch với mô men qn tính khối lượng
tơ quanh trục z đi qua trọng tâm của nó.

𝐼 của ơ

Theo u cầu của nhà máy chế tạo thì ơ tơ khi xuất xưởng (chế tạo hoặc sửa chữa)

phải đảm bảo lực phanh ở các bánh xe trên cùng một cầu là như nhau nhằm đảm bảo tính
ổn định khi phanh. Độ chênh lệch tối đa giữa các lực phanh ở các bánh xe trên cùng một
cầu không vượt quá 15% so với giá trị lực phanh cực đại ở các bánh xe của cầu này.
Giả sử rằng các bánh xe ở phía bên phải có lực phanh lớn nhất 𝐹 .

theo điều kiện

bám giữa bánh xe với mặt đường, thì lực phanh thấp nhất của các bánh xe phía bên trái cho
phép là:

𝐹

= 0.85𝐹 .

.

(2.32)

Lúc đó mơ men quay vịng cực đại 𝑀
Hay:

𝑀

=𝐹.

𝑀

Từ đó ta có 𝑀 = 0,075𝐵. 𝐹 .
Thế giá trị mơ men 𝑀

lệch cực đại max 𝛾 :

𝛾

=

được xác định như sau:

. −𝐹

= (𝐹 .

.

.

−𝐹

.

(2.33)

).

𝐵

2

từ biểu thức (2.33) vào biểu thức (2.31) ta tìm được góc
,

. .

16

𝑡

(2.34)


Ở biểu thức (2.34) thành phần 𝐹

cần phải hiểu là lực phanh cực đại ở một phía

( có thể phía bên phải hoặc có thể phía bên trái ) theo điều kiện bám.
Lực phanh cực đại:

Thế giá trị 𝐹

𝐹

= 𝜑

(2.35)

từ biểu thức (2.35) vào biểu thức (2.34), cuối cùng ta có biểu thức

xác định max  sau đây:

𝛾

Góc lệch cực đại max 𝛾

= 0,019

.

(2.36)

cho phép khi phanh không vượt quá 8° .

2.3 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh abs:
𝐹

Muốn nâng cao hiệu quả và ổn định của ô tơ khi phanh thì phải đảm bảo được 𝐹

và 𝐹

=𝐹

trong suốt quá trình phanh. Vì nếu 𝐹

đường phanh sẽ tăng lên, cịn nếu 𝐹

<𝐹

và 𝐹

<𝐹

=

thì qng

> 𝐹 thì các bánh xe cầu trước bị hãm cứng và xe

sẽ mất tính dẫn hướng (xe khơng điều khiển được) hoặc nếu 𝐹

>𝐹

thì các bánh xe cầu

sau bị hãm cứng và trượt lết trên đường, lúc này chỉ cẩn một lực ngang nhỏ tác dụng lên
xe là các bánh xe sẽ trượt ngang và xe sẽ mất tính ổn định khi phanh. Khi các bánh xe bị
trượt ngang thì quỹ đạo chuyển động của xe sẽ thanh đổi, nếu lúc này lực quán tính tác
dụng lên xe q lớn thì xe có thể bị lật đổ.
Hiện tượng ngu hiểm nêu trên thường gặp ở hệ thống phanh thường cổ điển khi
phanh gấp hoặc phanh trên đường trơn có hệ số bám nhỏ.
Hiện này, vận tốc của các loại ô tô càng ngày càng được nâng lên. Bởi vậy yêu cầu
đặc biệt được đặt ra cho hệ thống phanh trên các xe đời mới là phải loại trừ được nhược
điểm lớn vừa nêu trên của hệ thống phanh thường. Cho nên, trên các ô tô hiện đại đã được
trang bị hệ thống phanh chống hãm cứng ABS.
Nhiệm vụ của hệ thống phanh ABS là hiệu chỉnh liên tục áp suất trong dẫn động
phanh để lực phanh ở các bánh xe luôn luôn xấp xỉ bằng lực bám, nhờ đó các bánh xe
khơng bị hãm cứng và giữ cho độ trượt giữa bánh xe với mặt đường thay đổi trong một
giới hạn hẹp xung quanh giá trị 𝜆

(hình 2.6). Cho nên hệ thống phanh ABS đã đảm bảo

được hiệu quả phanh cao nhất, duy trì được tính dẫn hướng và tính ổn định tốt khi phanh
(do xung quanh giá trị 𝜆

thì 𝜑 ≈ 𝜑

và 𝜑 có giá trị tương đối lớn).

17


Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hệ số bám dọc 𝜑 và hệ thống ngang 𝜑 theo độ
trượt tương đối 𝜆

Từ đồ thị trên hình 2.6 cho chúng ta thấy:
-

Hệ số bám một mặt phụ thuộc vào loại đường và tình trạng mặt đường, mặt khác

cịn phụ thuộc vào độ trượt của bánh xe với mặt đường khi phanh.
-

Hệ số bám dọc khi phanh được định nghĩa :
𝜑 =

(2.37)

Với định nghĩa trên thì 𝜑 = 0 khi lực phanh 𝐹 = 0, tức là lúc chưa phanh. Khi bắt

đầu phanh, 𝜑 = 0 tăng nhanh và độ trượt 𝜆 cũng tăng lên. Khi độ trượt nằm trong khoảng
15÷25% thì 𝜑 ≈ 𝜑

khá lớn. Bởi vậy giá trị 𝜆
từng loại xe mà 𝜆

, đặc biệt khi 𝜆 = 𝜆

= 20% thì 𝜑 ≈ 𝜑

và 𝜑 có giá trị

được gọi là độ trượt tối ưu. Thực nghiệm chứng minh rằng, tùy

có thể thay đổi trong giới hạn 15÷25%.

Ở hệ thống phanh thường, khi gặp nguy hiểm, người lái đạp mạnh lên bàn đạp phanh

làm cho áp suất trong dẫn động phanh tăng cao, dẫn đến 𝐹 > 𝐹 ở các bánh xe, lập tức
các bánh xe bị hãm cứng và trượt lết hồn tồn 𝜆 = 100%, do đó 𝜑 giảm đi gần một

nữa, nên lực phanh 𝐹 cũng giảm đi gần một nữa, đồng thời khi 𝜆 = 100% thì 𝜑 ≈ 0,
dẫn đến 𝐹

= 𝜑 .𝐺 ≈ 0, cho nên khả năng bám ngang của các bánh xe khơng cịn nữa,

lúc này chỉ cần một lực ngang nhỏ tác dụng lên xe là xe sẽ bị trượt ngang
(hình 2.7).

Ưu điểm vượt trội của hệ thống phanh ABS so với phanh thường là : do ABS hiệu
chỉnh liên tục áp suất trong dẫn động phanh, nên độ trượt 𝜆 chỉ dao động trong giới hạn
10÷30% (hình 2.7). Ở trong giới hạn này 𝜑 ≈ 𝜑
18

nên 𝐹

≈𝜑

. 𝐺 = 𝐹 , bởi


vậy hiệu quả phanh sẽ cao nhất. Mặt khác 𝜑 ở trong giới hạn này cũng có giá trị khá lớn,
nên 𝐹

= 𝜑 . 𝐺 cũng có giá trị lớn, các bánh xe sẽ khơng bị trượt ngang, do đó đảm bảo

được tính dẫn hướng và độ ổn định của xe khi phanh.

Hình 2.7 Sự thay đổi hệ số bám dọc φ và hệ số bám ngang φ theo độ trượt tương đối
λ

Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao cần phải
điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay
đổi quanh giá trị 𝜆

trong giới hạn hẹp. Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh

22 có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh sau đây:
+ Theo gia tốc góc chậm dần của bánh xe được phanh (𝜀)

+ Theo giá trị độ trượt cho trước (𝜆 )

+ Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc góc chậm dần của nó.

Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh gồm các phần tử sau :

+ Cảm biến để phát tín hiệu về tình trạng của đối tượng cần được thông tin, cụ thể

là tình trạng của bánh xe đang được phanh (cảm biến vận tốc góc, cảm biến áp suất, cảm
biến gia tốc của xe).

+ Bộ điều khiển để xử lý các thông tin và phát các lệnh nhả phanh hoặc phanh bánh

xe (các bộ điều khiển này thường là loại điện tử).

+ Bộ thực hiện để thực hiện các lệnh do bộ điều khiển phát ra (bộ thực hiện có thể

là loại thủy lực, loại khí hay loại hỗn hợp thủy khí).

Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay thường sử dụng nguyên lý điều
chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc góc chậm dần của bánh xe và ở bánh xe
có bố trí cảm biến vận tốc góc. Biến thiên của vận tốc góc theo thời gian sẽ cho ra giá trị
gia tốc góc.
19