Khảo sát phương pháp thiết kế kết cấu hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe ( ABS ) ôtô hiện đại

Bộ giáo dục đào tạo

Bộ quốc phòng

Học viện kỹ thuật quân sự
------------------------------

phan đình lý

Tên đề tài luận văn :
Khảo sát phơng pháp thiết kế và kết cấu của hệ thống phanh chống hãm
cứng bánh xe ( ABS ) trên ôtô hiện đại.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hà nội- năm 2004.


Bộ giáo dục đào tạo

Bộ quốc phòng

Học viện kỹ thuật quân sự
--------------------------------

phan đình lý

Tên đề tài luận văn :
Khảo sát phơng pháp thiết kế và kết cấu của hệ thống phanh chống hãm
cứng bánh xe ( ABS ) trên ôtô hiện đại.
Chuyên ngành : kỹ thuật cơ khí- chế tạo máy.

Mã số
:
2.01.05.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.
Ngời hớng dẫn khoa học: TS. Trần khắc Thiêm.

Hà nội Năm 2004.


Bộ giáo dục và đào tạo.

Bộ quốc phòng

Học viện kỹ thuật quân sự.
--------------------------------

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Tên đề tài :
Khảo sát phơng pháp thiết kế và kết cấu của hệ thống phanh chống hãm
cứng bánh xe ( ABS ) trên ôtô hiện đại.
Chuyên ngành
Mã số
Ngày giao đề tài luận văn
Ngày hoàn thành luận văn

: Kỹ thuật cơ khí chế tạo máy.
: 2.01.05.
: 24/10/2003.
: 24/05/2004.

Ngời thực hiện :
Họ và tên
: KS. phan đình lý
Lớp
: Xe quân sự K14
Hệ đào tạo
: Tập chung.

Giáo viên hớng dẫn
Họ và tên
Học hàm, học vị
Đơn vị công tác

Cấp bậc : Thiếu tá.

:
: trần khắc thiêm
Cấp bậc : Đại tá
: Tiến sĩ.
: Học viện kỹ thuật quân sự .

Hà nội năm 2004.


Các ký hiệu sử dụng trong luận văn
Tên gọi

TT

đơn vị

Ký hiệu

m

a

m/s2

ax

1

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trớc

2

Gia tốc theo phơng chuyển động

3

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau

m

b

4

Lực cản không khí

N

DA

5

Gia tốc phanh

m/s2

Dx

6

Lực phanh ở cầu trớc

N

Fxf

7

Lực phanh ở cầu sau

N

Fxs

8

Hệ số cản lăn

9

Gia tốc trọng trờng

fr
m/s2

g

10 Chiều cao trọng tâm

m

h

11 Chiều cao lực cản không khí

m

hA

12 Chiều dài cơ sở

m

L

13 Lực ngang

N

Yk

14 Thời gian phanh

s

t

15 Vận tốc bắt đầu phanh

m/s

V0

16 Vận tốc kết thúc quá trình phanh

m/s

Vf

m

x

17 Quãng đờng phanh

18 Tải trọng động

Wd

19 Trọng lợng đặt lên bánh xe

Wwh

20 Góc lệch của xe khi phanh

độ



21 Góc nghiêng của đờng

độ



22 Hệ số bám dọc, bám ngang.

x, y


các chữ viết tắt
ABS - (Anti lock brake System): Hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
ASC - (Automatic Stability Control): Tự động điều khiển ổn định.
CAN- (Controlled Area Network): Mạng điều khiển nội bộ.
DME - (Digital Motor Electronics): Bộ điều khiển mô tơ kỹ thuật số.

DSC - (Dynamic Stability Control): Điều khiển ổn định động.
EML- (Electronic output control): Bộ điều khiển điện tử công suất động cơ.
ECT - (Electronic Controlled Transmission): Bộ điều khiển hộp số tự động.
ECU - (Electric Control Unit): Bộ điều khiển điện tử.
TRC - (Traction Control System): Hệ thống điều khiển lực kéo.
4WD- (4 Wheels Drive): Xe hai cầu chủ động.
FWD- (Front Wheels Drive): Xe cầu trớc chủ động.
RWD- (Rear Wheels Drive): Xe cầu sau chủ động.
FF - Động cơ đặt phía trớc, bánh trớc chủ động.
FR - Động cơ đặt phía trớc, bánh sau chủ động.


Mục lục.
Trang
Trang nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp.
Danh mục các chữ viết tắt.
Danh mục các ký hiệu.
Danh mục các bảng biểu, hình vẽ.
Mục lục.
Mở đầu.

1

Chơng I - Tổng quan về điều khiển quá trình phanh ôtô.
1.1

Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.

1.2

Lý thuyết về điều khiển quá trình phanh ôtô.

3

4

1.2.1 Phơng trình động lực học khi phanh.
1.2.2

Quan hệ lực giữa bánh xe và mặt đờng.

8

1.2.3 Lực phanh sinh ra ở bánh xe.

11

1.2.4 Nguyên lý xây dựng hệ thống điều chỉnh lực phanh.

18

1.2.5 Điều khiển lực kéo khi bánh xe bị trợt quay.

24

1.2.5.1

Điều khiển lực kéo.

1.2.5.2

Các phơng pháp điều khiển mô men truyền động.

27

1.2.6 Ôn định động học của xe khi quay vòng.

28

Chơng II Kết cấu và sơ đồ hệ thống phanh ABS điển hình.

31

2.1

Sự phát triển của hệ thống phanh ABS.

2.2

Phân loại hệ thống phanh ABS.

33


2.3

Kết cấu các bộ phận trong hệ thống phanh và các chức năng cơ bản của

chúng.

34

2.3.1 Cảm biến tốc độ bánh xe.

35

2.3.2 Cảm biến gia tốc.

37

2.3.3 Cơ cấu chấp hành.

40

2.3.4 Bộ điều khiển điện tử.

45

2.4

50

Một số hệ thống phanh ABS điển hình.

2.4.1 Hệ thống điều khiển lực kéo TRC.

52

2.4.1.1

Các bộ phận cơ bản của hệ thống điều khiển lực kéo.

2.4.1.2

Cơ cấu chấp hành bớm ga phụ.

55

2.4.1.3

Cảm biến vị trí bớm ga phụ.

56

2.4.1.4

Bộ điều khiển điện tử (ECU ABS & TRC ).

56

2.4.1.5

Quá trình điều khiển lực phanh.

59

2.4.2 Hệ thống điều khiển ổn định động khi xe quay vòng DSC.

62

2.4.2.1

Hệ thống thuỷ lực của DSC.

63

2.4.2.2

Hoạt động của DSC khi xe quay vòng thừa.

65

2.4.2.3

Hoạt động của DSC khi xe quay vòng thiếu.

70

Chơng III Sơ đồ thuật toán của quá trình điều khiển và xác định hiệu quả
phanh bằng phơng pháp mô phỏng trên máy tính.
3.1

Sơ đồ thuật toán của quá trình điều khiển.

3.2

Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh.

74

76

3.2.1 Gia tốc phanh.

78

3.2.2 Thời gian phanh.

79


3.2.3 Quãng đờng phanh.

80

3.2.4 Lực phanh và lực phanh riêng.

81

3.2.5 Giản đồ phanh và chỉ tiêu phanh thực tế.

82

3.2.6 Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hớng của ôtô khi phanh.

88

3.3

89

Xác định hiệu quả phanh bằng phơng pháp mô phỏng.

3.3.1 Xây dựng mô hình toán.

90

3.3.2 Mô phỏng hệ thống phanh ABS.

92

Kết luận.

99

Phụ lục 1 - File dữ liệu.
Phụ lục 2 File chơng trình chạy.
Tài liệu tham khảo.


Tài liệu tham khảo
[1] TS. Nguyễn phúc Hiểu, TS. Vũ đức Lập (2002), Lý thuyết ôtô quân sự.
[2] TS. Đào hoa Việt, Đặng sỹ Vạc (2002), ứng dụng kỹ thuật tự động trên xe.
[3] Nguyễn Hữu Cẩn, Cơ sở khoa học và thành tựu mới về phanh ô tô.
[4] Tài liệu đào tạo của TOYOTA, (ABS) và Hệ thống điều khiển lực kéo.
[5] Nguyễn tăng Cờng (1998), SIMULINK Mô phỏng các hệ động học.
[6] Nguyễn thành Trí, Châu ngọc Thạch (2002), Hệ thống thắng trên xe ôtô.
[7] Nguyễn Khắc Trai (1997), Tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động củaôtô.
[8] BMW Service Training (1996), Dynamic Stability Control DSC.
[9] Roneld K.Jurgen, Automotive Electronics Handbook (2nd Edition).

[10] Tom Denton (2000), Automobile Electrical and Electronic systems
(2nd Edition).
[11] Manfred Burckhardt (1995), Fahrwerktechnik: Radschlupf Regelsysteme.


Phô lôc 1
File d÷ liÖu
%DATA Data la file du lieu de chay chuong trinh mo phong
%trong moi truong MatLab Simulink
%

Xem them file Run

fprintf('Nap du lieu cho mo hinh phanh ABS...')

g = 9.81;
v0 = 88;
Rk =0.22

% Ban kinh banh xe

Kf = 1;
m = 50;
PBmax = 1500;
TB = 0.01;
I = 5;
%
% Do truot tuong doi
%
slip = (0:.05:1.0);

mu = [0 .4 .8 .97 1.0 .98 .96 .94 .92 .9 .88 .855 .83 .81 .79 .77 .75 .73
.72 .71 .7];
ctrl = 1;
disp('done.');

return


Phô lôc 2
File ch−¬ng tr×nh ch¹y
%Run la file nap du lieu va chay chuong trinh mo phong mo hinh phanh
%
Xem them file DATA
Run
try
time = sim('phanh_abs',25);
catch
data
time = sim('phanh_abs',25);
end
h = findobj(0, 'Name', 'Toc do ABS');
if isempty(h),
h=figure('Position',[300
387
452
257],...
'Name','Toc do ABS',...
'NumberTitle','off');
end
figure(h)

set(h,'DefaultAxesFontSize',8)
plot(time,yout(:,1:2))
title('Toc do cua xe va toc do banh xe')
ylabel('Toc do(rad/s)')
xlabel('Thoi gian(s)')
set(gca,'Position',[0.1300
0.1500
0.7750
0.750])
set(get(gca,'xlabel'),'FontSize',10)
set(get(gca,'ylabel'),'FontSize',10)
set(get(gca,'title'),'FontSize',10)
h = findobj(0, 'Name', 'Do truot ABS');
if isempty(h),
h=figure('Position',[300
56
452
257],...
'Name','Do truot ABS',...
'NumberTitle','off');
end
figure(h);
set(h,'DefaultAxesFontSize',8)
plot(time,slp)
title('Do truot')
xlabel('Thoi gian(s)')
ylabel('Do truot tuong doi chuan hoa')
set(gca,'Position',[0.1300
0.1500
0.7750

0.750])
set(get(gca,'xlabel'),'FontSize',10)
set(get(gca,'ylabel'),'FontSize',10)
set(get(gca,'title'),'FontSize',10)
return


Danh mục các bảng biểu, hình vẽ.
Bảng

Trang

2.1 Phân loại các kiểu hệ thống phanh ABS.

33

2.2 Chức năng của các bộ phận trong hệ thống TRC.

54

3.1

Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh.

77

3.2

Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lu hành trên đờng bộ.

87

3.3

Kết quả thí nghiệm hiệu quả phanh của ôtô con có trang bị ABS.

88

3.4

Kết quả thí nghiệm về tính ổn định hớng khi phanh.

89

Hình
1.1 Lực tác dụng lên ôtô khi phanh.

5

1.2 Quan hệ giữa hệ số bám dọc x với độ trợt tơng đối trên các mặt đờng
khác nhau.

9

1.3 Sự thay đổi hệ số bám ngang y giữa bánh xe với mặt đờng.

10

1.4 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe ôtô khi phanh.

11

1.5 Lực tác dụng lên bánh xe khi phanh có lực ngang tác dụng.

13

1.6 Sơ đồ khảo sát hiện tợng hãm cứng bánh xe cầu sau.

15

1.7 Sơ đồ khảo sát hiện tợng hãm cứng bánh xe cầu trớc.

15

1.8 Sơ đồ hệ thống phanh chia dòngkiểu K và kiểu TT.

17

1.9 Đặc tính thay đổi các thông số của bánh xe khi phanh gấp.

21

1.10 Sự thay đổi các thông số của bánh xe khi phanh bình thờng.

22

1.11 Sơ đồ khối hệ thồng phanh ABS.

23

1.12 Chu kỳ phanh khi có ABS.

24


1.13 Lực tác dụng lên bánh xe khi tăng tốc trên đờng có hệ số bám không đồng
nhất.

25

1.14 Quan hệ giữa hệ số bám dọc với độ trợt tăng tốc trên các mặt đờng khác
nhau khi tăng tốc.

26

1.15 đồ thị hệ số bám ngang theo góc trợt.

26

1.16 Các phơng pháp điều khiển mô men động cơ.

27

1.17 sự thay đổi phản lực thẳng đứng khi xe quay vòng.

29

2.1

Sự phát triển của hệ thống phanh ABS.

32

2.2

Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống phanh ABS trên xe.

35

2.3

Cảm biến tốc độ của bánh xe trớc, sau trên xe Corvette.

36

2.4

Cảm biến tốc độ bánh xe đặt trên cầu sau.

36

2.5

Cảm biến điện cảm và tần số tín hiệu tốc độ của bánh xe.

37

2.6

Vị trí giữa các răng trên vòng cảm biến và tín hiệu tơng ứng.

37

2.7

Cảm biến gia tốc và vị trí lắp đặt của chúng trên xe.

38

2.8

Hai loại cảm biến khác nhau.

39

2.9

Cơ cấu chấp hành của Bosch đợc đặt trên khung xe.

40

2.10 Cơ cấu chấp hành của Teves.

41

2.11 Hai loại cơ cấu chấp hành khác nhau.

41

2.12 Hoạt động của cơ cấu chấp hành khi phanh bình thờng.

42

2.13 Hoạt động của cơ cấu chấp hành ở chế dộ giảm áp.

43

2.14 Hoạt động của cơ cấu chấp hành ở chế độ giữ.

44

2.15 Hoạt động của cơ cấu chấp hành ở chế độ tăng áp.

45

2.16 Sơ đồ khối bộ điều khiển điện tử.

46


2.17 Sơ đồ mạch điện của bộ điều khiển điện tử.

47

2.18 Biếu đồ dừng xe của hệ thồng phanh ABS.

47

2.19 Hệ thống phanh ABS của Teves.

50

2.20 Sơ đồ bố trí minh hoạ các van trong hệ thống phanh ABS.

51

2.21 Cơ cấu chấp hành của Delco ABS VI.

52

2.22 Sơ đồ bố trí các bộ phận trên xe.

53

2.23 Sơ đồ hệ thống TRC.

53

2.24 Cơ cấu chấp hành bớm ga phụ.

55

2.25 Cảm biến vị trí bớm ga phụ.

56

2.26 Sơ đồ khối bộ điều khiển điện tử của hệ thống TRC.

57

2.27 Các trạnh thaí điều khiển tốc độ bánh xe.

58

2.28 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ở chế độ tăng áp.

60

2.29 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ở chế độ giữ.

61

2.30 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ở chế độ giảm áp.

62

2.31 DSC kết nối qua mạng điều khiển nội bộ.

63

2.32 Sơ đồ mạch thuỷ lực của hệ thống DSC.

64

2.33 Tăng áp xuất ở bánh sau phải.

66

2.34 Giữ áp xuất ở bánh sau phải.

66

2.35 Giảm áp xuất ở bánh sau phải.

67

2.36 Trạng thái tăng áp của bánh xe trớc/sau phải khi xe quay vòng thừa.

68

2.37 Trạng thái giữ áp của bánh xe trớc/sau phải khi xe quay vòng thừa.

68

2.38 Trạng thái giảm áp của bánh xe trớc/sau phải khi xe quay vòng thừa.

69

2.39 DSC điều khiển khi xe quay vòng thừa.

70


2.40 Tăng áp xuất của bánh sau trái.

71

2.41 DSC điều khiển khi xe quay vòng thiếu.

72

2.42 Phanh khi quay vòng trái khi gia tốc lệch bên quá 0.6g.

73

3.1

Sơ đồ trạng thái điều khiển của hệ thống phanh ABS.

75

3.2

Lu đồ thuật toán của quá trình điều khiển.

76

3.3

Đồ thị sự thay đổi quãng đờng phanh nhỏ nhất theo vận tốc.

81

3.4

Giản đồ phanh.

83

3.5

Sơ đồ mô phỏng hệ thống phanh ABS.

92

3.6

Các kết quả thu đợc ( Từ hình 3.6 ữ 3.17 ).

93 ữ 97


Chơng II
kết cấu và sơ đồ hệ thống phanh (ABS) điển hình.

2.1 Sự phát triển của hệ thống phanh (ABS)

Các hiện tợng giảm hiệu quả phanh, mất ổn định trong quá trình phanh
cũng nh ổn định động học trong quá trình quay vòng đợc trình bày ở
(chơng I), nguyên nhân gây nên các hiện tợng này đó chính là mối quan hệ
giữa lực phanh hay lực kéo với hệ số bám giữa bánh xe với mặt đờng. Bởi
vậy, các giải pháp kết cấu và điều khiển chủ yếu tập trung giải quyết vấn đề
lực kéo hay lực phanh phù hợp với hệ số bám giữa bánh xe với mặt đờng.
Để tạo điều kiện cho ngời lái dễ dàng điều khiển xe trong các tình
huống nguy hiểm, các hãng xe ôtô nổi tiếng trên thế giới đã nghiên cứu phát
triển các hệ thống đảm bảo an toàn chủ động cũng nh an toàn thụ động. Một
trong các phơng pháp đảm bảo an toàn chủ động đó là hệ thống phanh. Với
hệ thống phanh thông thờng ban đầu chỉ đảm bảo an toàn ở tốc độ chuyển
động thấp và trên đờng có hệ số bám cao. Khi ôtô chuyển động với tốc độ
cao thì hệ thống phanh thông thờng không đáp ứng đợc tính an toàn nữa.

Từ những năm 1970, các hãng ôtô lớn trên thế giới đã bắt đầu nghiên
cứu và đa vào ứng dụng các hệ thống phanh hiện đại ABS, ASC, ASC+T và
DSC. Hệ thống phanh ABS là hệ thống điều khiển phanh thuần túy, trong khi
ASC và ASC+T là hệ thống điều khiển tính ổn định của xe và điều khiển lực
kéo. Từ khi hệ thống DSC) ra đời, lần đầu tiên động lực học bên đợc đa vào
tính toán và xử lý.
Sự phát triển của hệ thống phanh ABS kết hợp với các hệ thống điều
khiển khác đợc trình bày ở hình 2.1.


Sù ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn
ABS / ASC / ASC + T / DSC

Bosch ABS
E23, 24, 28, 30

ABS Mark IV
E36

Bosch ABS/ASC
E31, 32, 34

ABS/ASC+T Mark
IV
Cã b×nh tÝch n¨ng
E36 M50 B25

Bosch ABS/ASC+T
Cã piston
E31, 32

Bosch ABS/ASC+T
Van ®iÒu khiÓn 3/3
Kh«ng cã piston
E34 M50 B25

DSC1
E31

Bosch ABS/ASC+T
2 van ®iÒu khiÓn 2/2
E31, 38, 39
DSC2
E31,
E38

ABS/ASC+T Mark
IV
Kh«ng b×nh tÝch
n¨ng

ABS/ASC-DDE Mark IV
G
Kh«ng b×nh tÝch n¨ng
E36 M51 tds td

DSC3
E38
ABS/ASC-EZA Mark IV
G

E36 M44

H×nh 2.1. Sù ph¸t triÓn cña hÖ thèng phanhABS.


2.2 Phân loại hệ thống phanh ABS.

Căn cứ vào nguồn cung cấp năng lợng cho hệ thống phanh, ngời ta
có thể phân hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh thành hai loại:
Nguồn năng lợng là một mô tơ riêng:
Nguồn năng lợng là một bơm trợ lực lái.
Căn cứ vào kiểu điều khiển dẫn động cơ cấu phanh ngời ta cũng phân
thành hai loại:
Kiểu điều khiển hai bánh xe sau.
Kiểu điều khiển tất cả các bánh xe.
Bảng 2.1 phân loại các kiểu hệ thống phanh ABS của hng xe TOYOTA.
Nguồn

Van điện ( số lợng )
Van khác ( số lợng )

Mạch
dầu(1)+

ECU
ABS
(2)+

Bánh chủ động.

Môtơ

Van điện 2 vị trí(4) và van
điều khiển lu lợng (4).
Van điện hai vị trí(6) và van
tăng áp (2).
Van điện 2 vị trí (6).

4ch

3ch

FF.

4ch

3ch

FF.

3ch

3ch

Van điện 2 vị trí (8).

4ch

Van điện 3 vị trí (3) và van
nối tắt (1).

Van điện 3 vị trí (3).

3ch

3ch
4ch
3ch

FR hoặc 4WD dựa trên
FR.
FF hoặc 4WD dựa trên FF.
FF hoặc 4WD dựa trên FF.
FR.

3ch

3ch

4ch

4ch

4ch

3ch

1ch

4ch
1ch

3ch

3ch

Môtơ

Van điện 3 vị trí (3) và van
cơ khí.(1).
Van điện 3 vị trí (4).
P/S

Van điện 2 vị trí (1) với các
van điều khiển thay đổi.
Van điện 2 vị trí ( 3 chính 2
phụ ) với các van điều khiển
thay đổi.

FR, MR hoặc 4WD dựa
trên FR.
FF.
FF, 4WD dựa trên FF hoặc
FR ( W/TRC ).
FR.
FR hoặc 4WD dựa trên
FR.
FR.


(1)+ - Trong trờng hợp (ABS) điều khiển 4 bánh, những xe có mạch

phanh chéo ( dùng phổ biến cho xe Toyota FF - động cơ đặt phía trớc, bánh
trớc chủ động ) thờng mạch dầu có 4 kênh, những xe có mạch phanh thông
thờng ( dùng phổ biến cho các xe Toyota FR - động cơ đặt trớc, bánh sau
chủ động ) thờng mạch dầu có 3 kênh, tuy nhiên, nó thay đổi ở một vài kiểu
xe.
(2)+ - ECU ABS điều khiển bánh riêng rẽ:
1ch ( 1 kênh ): chỉ điều khiển các bánh sau.
3ch ( 3 kênh ): điều khiển độc lập bánh trớc, điều khiển đồng
thời các bánh sau.
4ch ( 4 kênh ): điều khiển 3 kênh hay điều khiển độc lập tất cả
các bánh xe.

2.3 Kết cấu các bộ phận của hệ thống phanh ABS và các chức
năng cơ bản của chúng.

Hình 2.2 chỉ ra vị trí lắp đặt của các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh
ABS trên ô tô gồm các bộ phận sau:
1.

Cảm biến tốc độ bánh xe trớc và sau.

2.

Cảm biến gia tốc.

3.

Cơ cấu chấp hành.

4.

Bộ điều khiển điện tử


Hình 2.2 Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống phanh ABS trên xe.
2.3.1 Cảm biến tốc độ bánh xe.

Cảm biến tốc độ bánh xe là một cảm biến điện tử nó tạo ra tín hiệu
điện khi bánh xe quay, những cảm biến này đợc xem nh con mắt của bộ
điều khiển điện tử, nó cho phép bộ điều khiển điện tử nhìn thấy mức độ giảm
tốc hoặc mức độ hãm cứng của bánh xe. Mỗi cảm biến sử dụng một cơ cấu
rotor có răng, và đợc gọi là vòng cảm biến, vòng kích thích hay vòng từ trở,
đợc gắn trên moayơ hoặc trục bánh xe và cùng quay với bánh xe. Hầu hết
các vòng cảm biến đều có thể thay thế đợc, khi thay thế phải đảm bảo vòng
thay thế đúng số răng nh vòng cũ và đợc định vị đúng, khe hở giữa cảm
biến và vòng cảm biến đợc xác định chính xác (khe hở thờng nằm trong
khoảng 0,3 0,5 mm) để sự cảm ứng điện có thể xảy ra.


1. Cảm biến phía trớc.

2. Cơ cấu chuyển hớng bánh trớc.

3. Vòng cảm biến.

4. Cụm moay ơ, ổ bi.

6. trục.

7. Cơ cấu chuyển hớng bánh sau.

5. Cảm biến phía sau.
8. trục truyền động sau.

Hình 2.3 Cảm biến tốc độ bánh xe trớc và bánh xe sau trên xe Corvette.

Hình 2.4 Đối với xe vận tải nhỏ thờng dùng cảm biến tốc độ bánh xe đặt
trong trục sau, vòng cảm biến đợc đặt trên hộp vi sai.
Cảm biến tốc độ bánh xe gồm có một cuộn dây cảm ứng quấn quanh
một lõi sắt từ, cảm biến tốc độ bánh xe đợc đặt kế bên vòng cảm biến. Khi
bánh xe quay mỗi lần một răng của vòng cảm biến đi ngang qua cảm biến tốc
độ, cảm biến tốc độ xẽ nhận đợc sự thay đổi của từ thông trong mạch và tạo


ra một tín hiệu điện xoay chiều, tần số của tín hiệu này sẽ tỷ lệ với tốc độ của
bánh xe, nếu bánh xe đứng yên tần số tín hiệu cảm biến sẽ bằng không. Tín
hiệu từ cảm biến sẽ đợc truyền đến bộ điều khiển, từ đó bộ điều khiển sẽ
nhận biết đợc tốc độ của bánh xe.

Hình 2.5 Cảm biến điện cảm(A). Tần số tín hiệu tốc độ bánh xe (B).

Hình 2.6 Vị trí tơng đối giữa các răng trên vòng cảm biến và tín hiệu
tơng ứng.
2.3.2 Cảm biến giảm tốc.
Việc sử dụng cảm biến giảm tốc (hay còn gọi là cảm biến gia tốc) cho
phép bộ điều khiển điện tử đo trực tiếp sự giảm tốc của xe trong quá trình


phanh vì vậy nó biết rõ hơn tốc độ của bánh xe khi phanh, kết quả là mức độ
chính xác khi phanh đợc cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị hãm

cứng. Ngoài ra bộ điều khiển điện tử còn sử dụng cảm biến giảm tốc để phát
hiện chính xác định hệ số bám của bánh xe với bề mặt đờng.
Ví dụ: Trong trờng hợp xe 4WD ( 4 bánh xe hai cầu đều là chủ động ),
nếu một trong các bánh xe bị hãm cứng trên mặt đờng có hệ số bám thấp,
bánh xe bị hãm cứng sẽ làm các bánh xe khác bị hãm cứng theo. Hiện tợng
này xảy ra bởi vì tất cả các bánh xe đợc nối với hệ thống truyền lực, nên tốc
độ các bánh xe có ảnh hởng lẫn nhau. Vì vậy cảm biến giảm tốc đợc sử
dụng nhiều ở kiểu xe 4WD.
Cảm biến giảm tốc bao gồm hai cặp đèn LED ( diod phát quang ) và
phototransistor ( transistor quang ), một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín
hiệu. Cảm biến giảm tốc nhận biết đợc mức độ giảm tốc của xe và gửi các tín
hiệu điện về bộ điều khiển điện tử. Bộ điều khiển điện tử dùng những tín hiệu
này để xác định chính xác tình trạng mặt đờng và thực hiện các biện pháp
điều khiển thích hợp .

Hình 2.7 Cảm biến giảm tốc và vị trí lắp đặt trên xe.


Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe
tơng ứng với mức giảm tốc độ. Các rãnh trên đĩa cắt ánh sáng từ đèn LED
đến phototransistor và làm phototransistor đóng, mở. Ngời ta sử dụng hai cặp
đèn LED và phototransistor. Tổ hợp tạo bởi các cặp phototransistor này tắt và
bật, chia mức độ giảm tốc thành bốn mức và gửi về bộ điều khiển điện tử dới
dạng tín hiệu.
Trên một vài kiểu xe, gia tốc ngang (hay còn gọi là gia tốc lệch bên)
cũng đợc đo để xác định xe có ở trạng thái quay vòng hay không. Trong quá
trình quay vòng các bánh xe phía trong có xu hớng nhấc lên khỏi mặt đất do
lực ly tâm, ngợc lại các bánh xe phía ngoài bị tỳ mạnh xuống mặt đờng. Nói
cách khác bánh xe phía trong có xu hớng bị hãm cứng dễ ràng hơn trong khi
các bánh xe phía ngoài khó bị hãm cứng hơn. Vì vậy sau khi xem xe có ở

trạng thái quay vòng hay không, áp suất dầu đến bánh xe sau phía ngoài đợc
tăng lên cao hơn bánh xe phía trong để giảm quãng đờng phanh. Ngoài ra
cảm biến kiểu bán dẫn cũng thờng đợc sử dụng để đo sự giảm tốc do nó có
thể đo đợc cả gia tốc dọc và gia tốc ngang hình 2.8.

Hình 2.8 Hai loại cảm biến khác nhau.


2.3.3 Cơ cấu chấp hành abs

Cơ cấu chấp hành ABS còn đợc gọi là bộ điều tiết hay là bộ điều khiển
thuỷ lực, có nhiệm vụ cấp hay ngắt áp suất dầu phanh từ xi lanh phanh chính
đến mỗi xi lanh phanh ở các bánh xe theo tín hiệu từ bộ điều khiển điện tử để
điều khiển tốc độ bánh xe. Trong khi phanh bình thờng cơ cấu chấp hành
không làm thay đổi hoạt động bình thờng của hệ thống phanh. Trong khi
phanh gấp áp suất trong hệ thống tăng theo một cách bình thờng. Nếu bánh
xe bắt đầu bị hãm cứng, cơ cấu chấp hành sẽ dừng mọi sự gia tăng áp suất
thuỷ lực ở xi lanh hoặc calip (xilanh phanh đĩa) bánh xe. Nó có thể duy trì áp
suất trong hệ thống, nếu tác động này không đủ làm cho bánh xe quay ở tốc
độ thích hợp, cơ cấu chấp hành sẽ giảm áp suất. Ngay sau khi bánh xe quay
trở lại cơ cấu chấp hành lại tác động làm tăng áp suất trong xi lanh hoặc calip
bánh xe, chu kỳ trên đợc lặp đi lặp lại với tần số khoảng (5 ữ15) lần trong
một giây.
Những thiết kế ban đầu của Bosch, cơ cấu chấp hành là một bộ phận
riêng rẽ đợc đặt trên khung xe giữa xi lanh chính và xi lanh bánh xe và đợc
nối tới bộ điều khiển điện tử và nguồn điện. Cơ cấu chấp hành chỉ điều khiển
bánh xe sau bằng một van điều khiển đơn đợc vận hành bằng điện.

Hình 2.9 Cơ cấu chấp hành của Bosch đợc đặt trên khung xe.