Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink mô phỏng hệ thống phanh ABS trên xe du lịch”

LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển của ngành ô tô của Việt Nam như hiện nay, cùng với chiến lược
phát triển của nhà nước, chính sách nội địa hoá phụ tùng ôtô trong việc sản xuất và lắp ráp
đã tạo điều kiện cho các nhà thiết kế nghiên cứu, chế tạo các cụm, các hệ thống trên ôtô
trong nước, trong đó có hệ thống phanh. Vấn đề nghiên cứu thiết kế và chế tạo các phần tử
của hệ thống phanh ABS là phù hợp với xu hướng phát triển của thế giới và chủ trương nội
địa hoá sản phẩm ôtô của Việt Nam. Chính vì vậy, chúng em được giao đề tài:
“Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink
mô phỏng hệ thống phanh ABS trên xe du lịch”
Trong tình hình hiện nay, ngành ôtô của nước ta chủ yếu là lắp ráp nên để có thể độc
lập chế tạo các chi tiết của ôtô rất cần những nghiên cứu ứng dụng vào thực tế. Nghiên cứu
các vấn đề về lý thuyết và điều khiển hệ thống phanh ôtô hiện đại nhằm ứng dụng thiết kế
và chế tạo các hộp đen ECU điều khiển hệ thống phanh là một vấn đề rất phức tạp nhưng
đó là công việc cần phải bắt tay vào làm để trong tương lai khô ng xa chúng ta có thể tự
nghiên cứu và sản xuất ra những sản phẩm ôtô riêng của Việt Nam.
Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài là nhằm xây dựng cơ sỏ lí
thuyết cho hệ thống phanh ABS,trên cơ sở đó mô phỏng trên simulink để thấy rừ nhất mụ
hỡnh và hiệu quả của cơ cấu phanh
Đề tài cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc nghiên cứu về tính hiệu quả của phanh khi
cần giảm tốc độ cũng như hiệu quả phanh trong quá trình điều khiển động học của ôtô
thông qua việc sử dụng phần mềm lập trình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Ths.Đồng Minh Tuấn người trực tiếp hướng dẫn cùng
các thầy trong bôn môn ôtô, Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường ĐHSPKT Hưng Yên đã giúp
đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài.



Hưng yên, ngày 15 tháng 7 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trọng Khương

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

Hưng yên, ngày…...tháng..…năm..…
Giáo viên hướng dẫn.


www.oto-hui.com

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

Hưng yên, ngày…...tháng..…năm..…
Giáo viên phản biện.


www.oto-hui.com
MỤC LỤC
Trang
Giới thiệu chung…………………………………………............................................... 4
 Lý do chọn đề tài……...………………………...…….…………......................... . 4
 Bố cục của đồ án...……………...…………………………………...................... 5
Chương I : Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
1.1. Lịch sử phát triển của cơ cấu ABS...................................................................... 6
1.2. Nội dung , nhiệm vụ của đề tài........................................................................... 7
1.3. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu.................................................................... 8
Chương II : Hệ thống chống bó cứng bánh xe
2.1. Lực và mô men tác động lên xe trong trong mặt phẳng dọc............................ . 9
2.2. Cơ sở lí thuyết về điều hòa lực phanh chống bó cứng bánh xe khi phanh……. 17
2.3. Sự bám của bánh xe với mặt đường………………………………………… 27

2.4. Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS....................................................... 33
2.5. Sơ đồ của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS)…………………............. 40
2.6. Quá trình điều khiển của ABS…………………………………................... 46
2.7. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cả cơ cấu ABS …………………… .55
2.8. Các trạng thái phanh……………………………………………………… 65
Chương III : Mô phỏng bằng Matlab - Simulink
3.1 Giới thiệu nội dung chính của Matlab – Simulink; Matlab - State flow……… 67
3.2. Sơ đồ mô phỏng ............................................................................................... 69
3.3. Mô phỏng các cụm của hệ thống ……………………………………………… 71
Chương IV : Kết quả mô phỏng và phân tích

4.1. Trường hợp 1 :
...................................................... 90
4.2. Trường hợp 2 :
.................................................... 92
4.3. Trường hợp 3 :
........................................................ 95
4.4. Trường hợp 4:
................................................... 97
4.5. Trường hợp5: bốn bánh hệ số bám khác nhau……………………………… 101
4.6. Kết luận và kiến nghị ………………………………………………………….. 103
www.oto-hui.com
GIỚI THIỆU CHUNG

1. Lý do chọn đề tài
Cơ cấu phanh là cơ cấu an toàn chủ động của ô tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng và
đỗ ôtô trong những trường hợp cần thiết.
Nền công nghiệp ô tô đang ngày càng phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh,
mật độ lưu thông trên đường ngày càng lớn. Các xe ngày càng được thiết kế với công suất
cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh hơn thì yêu cầu đặt ra với cơ cấu phanh cũng càng cao

và nghiêm ngặt hơn. Một ô tô có cơ cấu phanh tốt, có độ tin cậy cao thì mới có khả năng
phát huy hết công suất, xe mới có khả năng chạy ở tốc độ cao, tăng tính kinh tế nhiên liệu,
tính an toàn và hiệu quả vận chuyển của ô tô.
10% số vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh
mạnh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mất lái. Hệ thống ABS giúp khắc
phục tình trạng này không phụ thuộc vào kỹ thuật phanh của người lái.
Ở VN tai nạn giao thông ngày một gia tăng cả về số vụ và tính chất nguy hiểm
Năm 2005 2006 2007 2008
Số vụ tai nạn 15000 15500 16060 16700
Số người chết( người ) 11200 12300 14600 15740
Số người bị thương( người ) 11840 12140 12410 12780

Trên thế giới cũng có nhiều diễn biến hết sức phức tạp,số vụ tai nạn ngày càng tăng
nên tính cấp thiết là phải nâng cao kỹ thuật cho xe cơ giới nói chung và cho ô tô nói riêng
Báo cáo năm 2004 của WHO cho biết mỗi ngày trên thế giới, h ơn 3000 người chết
do tai nạn giao thông. Trong số này, các nước có thu nhập thấp và trung bình chiếm đến
85% số ca tử vong.
Do tầm quan trọng của hệ thống phanh trên ô tô về sự an toàn giao thông trong quá
trình hoạt động mà việc nghiên cứu để nâng cao kỹ thuật sử lí cho hệ thống phanh.mà nhà
trường đã giao cho em tìm hiểu về hệ thống phanh ABS

2. Bố cục của đồ án
* Đồ án gồm 4 chương

- Chương I : Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
- Chương II : Hệ thống chống bó cứng bánh xe
- Chương III : Mô phỏng hệ thống chống bó cứng bánh xe
- Chương IV : Phân tích các kết quả mô phỏng điển hình

Kết luận và kiến nghị

www.oto-hui.com
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Lịch sử phát triển của cơ cấu ABS.
Với sự hiểu biết đơn giản và kinh nghiệm, tránh hiện tượng các bánh xe bị hãm
cứng trong quá trình phanh khi lái xe trên đường trơn trượt, người lái xe đạp phanh bằng
cách nhấn liên tục lên bàn đạp phanh để duy trì lực bám ngăn không cho bánh xe bị trượt
lết và đồng thời có thể điều khiển được hướng chuyển động của xe. Về cơ bản chức năng
của cơ cấu phanh ABS cũng giống như vậy nhưng hiệu quả, độ chính xác và an toàn cao
hơn.
Cơ cấu ABS được sử dụng lần đầu tiên trên các máy bay thương mại vào năm 1949,
chống hiện tượng trượt ra khỏi đường băng khi máy bay hạ cánh. Với công nghệ thời đó,
kết cấu của cơ cấu ABS còn cồng kềnh, hoạt động không tin cậy và không tác động đủ
nhanh trong mọi tình huống. Trong quá trình phát triển ABS đã được cải tiến từ loại cơ khí
sang loại điện và hiện nay là loại điện tử.
Vào thập niên 60, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử ra đời, giúp cơ
c
ấu ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969, sau đó cơ cấu ABS được nhiều
công ty sản suất ô tô nghiên cứu và đưa vào ứng dụng vào năm 1970. Công ty toyota sử
dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật Bản vào năm 1971 đây là cơ cấu ABS một kênh điều
khiển đồng thời hai bánh sau. Nhưng phải đến thập niên 80 cơ cấu này mới được phát triển
mạnh nhờ cơ cấu điều khiển kĩ thuật số, vi xử lý thay cho các cơ cấu điều khiển tương tự
đơn giản trước đó.
Lúc đầu cơ cấu ABS chỉ được lắp ráp trên các xe du lịch mới, đắt tiền, được trang bị
theo yêu cầu và theo thị trường. Dần dần cơ cấu này đư ợc đưa vào sử dụng rộng rãi hơn,
đến nay ABS gần như trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại xe du lịch và cho
phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt, ngày nay
cơ cấu ABS không chỉ được thiết kế trên các cơ cấu phanh thuỷ lực mà còn ứng dụng rộng
rãi trên các cơ cấu phanh khí nén của các xe tải và xe khách lớn.
Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động như

khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với t ốc độ cao, khi phanh
trong những trường hợp khẩn cấp … Cơ cấu ABS còn được thiết kế kết hợp với nhiều cơ
cấu khác.
Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu kiểm soát lực kéo Traction Control (hay ASR) làm
giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để tránh hiện tượng các bánh xe bị trượt
lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bởi điều này làm tổn hao vô ích một
phần công suất của động cơ và mất tính ổn định chuyển động của ô tô.
www.oto-hui.com
Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu phân phối lực phanh bằng điện tử EBD (Electronic
Break force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến các bánh xe phù hợp với
các chế độ tải trọng và các chế độ chạy của xe.
Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu BAS ( Break Assist System) làm tăng thêm lực
phanh ở các bánh xe để quãng đường phanh là ngắn nhất trong trường hợp phanh khẩn cấp.
Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu ổn định ô tô bằng điện tử (ESP) không chỉ có tác
dụng trong khi dừng xe, mà còn can thiệp vào cả quá trình tăng tốc và chuyển động quay
vòng của ô tô, giúp nâng cao hiệu quả chuyển động của ô tô trong mọi trường hợp.
Ngày nay với sự phát triển vượt bậc và hỗ trợ rất lớn của kĩ thuật điện tử của ngành điều
khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình đã cho phép nghiên cứu và đưa vào ứng
dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ, điều khiển thông
minh, tối ưu hoá quá trình điều khiển ABS.
Các công ty như BOSCH, AISIN, DENCO, BENDI là những công ty đi đầu trong
việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo các cơ cấu ABS và cung cấp cho các công ty sản xuất ô
tô trên toàn thế giới.

1.2 Các thành tựu đạt được trong lĩnh vực chống bó cứng bánh xe
1.2.1. Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bánh xe trên thế giới.
Trên thế giới đã có rất nhiều nhà nghiên cứu về lĩnh vực này ví dụ như :
Asami, K., Nomura, Y. and Naganawa, T.(1989). Traction Control (TRC) System for 1987
Toyota Crown. Cho, D. and Hedrick, J.K. (1989). Choi, S. H. and Cho, D. W. (1998).
Nonlinear Sliding mode controller with pulse width modulation for vehicular slip ratio

control. Proceedings of the KSAE 1999 Spring Annual Meeting. K. Fujita, K., Inous, Y.
and Masutomi S. (1990). The ‘Lexus’ Traction Control (TRAC) System. Kawabe, T.,
Nakazawa, M.,Notsu, I. and Watanabe, Y. (1997). A Sliding Mode Controller for Wheel
Slip Ratio Control System. Vehicl Systems Dynamics, Vol. 27.Tan, H.S. and Chin, Y. K.
(1992). Vehicle antilock braking and traction control.
Qua nghiên cứu các đề tài trên, mỗi đề tài có mục tiêu, nội dung phương pháp
nghiên cứu khác nhau và đạt được kết quả nhất định trong đó nổi trội nhât là: Công trình
nghiên cứu với đề tài (wheel slip control with moving slipding surface for traction control
system) của K.CHUN và M.SUNWOO đại học Hanyang –seoul -Hàn Quốc (11/4/2004);
trong đó tác giả đã phân tích được quá trình điều khiển, tiến hành mô phỏng bằng phần
mềm Matlap- Simulink và được thử nghiệm trên xe điện (electric kart) công trình đã đạt
được :
www.oto-hui.com
- Đã tính tới yếu tố thời gian tăng tốc và thời gian phản ứng của hệ thống
- Mô phỏng được quá trình điều khiển
- Kiểm nghiệm trong phòng thí nghiệm trên loại xe điện nhỏ
Hạn chế của đề tài :
- Mới chỉ kiểm nghiệm dưới dạng mô hình đơn giản

1.2.2. Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bánh xe ở Việt Nam.
Những kết quả nghiên cứu về về hệ thống chống bó cứng bánh xe trên ô tô ở việt
nam đến nay còn rất nhiều hạn chế,chưa có công trình chuyên sâu nghiên cứu tổng thể về
hệ thống .Một số công trình đã được thực hiện ở Việt Nam hoặc ở nước ngoài của các tác
giả Việt Nam chủ yếu đi sâu vào nghiên cứu một phần trong hệ thống như hệ thống chống
hãm cứng bánh xe khi phanh như:
Đề tài: Nghiên cứu hệ thống phanh ABS trên cơ sở hệ thống thử nghiệm tương
đương, thực hiện năm 2005; Đề tài : Mô phỏng hệ dẫn động phanh dầu sử dụng trợ lực
chân không, thực hiện năm 2005; Đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phanh chống
hãm cứng bánh xe, thực hiện năm 2006; Đề tài “Tổng hợp bộ điều khiển điện tử và mô
phỏng hệ thống phanh có ABS trên ô tô du lịch” của tác giả anh Vũ. v.v.

Nhìn chung với các hiểu biết chưa nhiều ở nước ta, đề tài mong muốn tham gia một
phần trong mảng nghiên cứu chống trượt quay bánh xe giúp ô tô tăng khả năng tăng tốc
trên đường đặc biệt là đường có hệ số bám thấp. Đây là vấn đề liên quan đến an toàn giao
thông khi điều kiện đường xá nước ta còn chưa phát triển và tạo điều kiện cho xe có khả
năng tăng tốc tốt khi điều kiện thời tiết xấu.
Để khắc phục những hiện tượng đó, phần lớn các ô tô con sang trọng hiện nay đều
được trang bị hệ thống chống trượt quay bánh xe, gọi tắt là ASR (Traction Control
System). Tại thị trường ô tô Việt Nam rất ít hãng trang bị hệ thống này trên ôtô chỉ có vài
hãng như: BMW, GM Daewoo,Toyota.

1.3. Nội dung , nhiệm vụ của đề tài
1.3.1.Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu quá trình điều khiển của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) trên
xe du lịch.
- Mô phỏng và diễn tả quá trình làm việc của hệ thống chống bó cứng bánh xe bằng
Simulink, từ đó phân tích yếu tố như: vận tốc chuyển động của xe, hệ số bám bánh xe với
mặt đường đến quá trình phanh ôtô
- Đánh giá kết quả mô phỏng các chế độ làm việc điển hình
www.oto-hui.com
1.3.2. Nội dung nghiên cứu
- Một là : Phân tích làm rõ quá trình chống bó cứng bánh xe và thông số đánh giá,
từ đó phân tích hệ số bám của bánh xe với mặt đường và ảnh hưởng của nó đến quá trình
phanh ôtô
- Hai là : Trình bày quá trình điều khiển và mô tả các phần tử chính của hệ thống
phanh chống bó cứng bánh xe(ABS).
- Ba là : Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS và
tiến hành mô phỏng quá trình làm việc ở một số chế độ làm việc điển hình
- Bốn là : Phân tích kết quả mô phỏng.

1.4. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu

1.4.1. Phạm vi nghiên cứu.
Do giới hạn về thời gian và kinh phí, nên phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới
hạn ở hệ thống phanh thuỷ lực có trang bị cơ cấu ABS trên xe đu lịch, đây là cơ cấu phanh
điển hình được trang bị cơ cấu ABS nhiều trên các xe hiện nay.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
Với mục tiêu là “mô phỏng cơ cấu phanh ABS bằng simulink” để phục vụ công
tác nghiên cứu và giảng dạy, nên phương pháp nghiên cứu chính ở đây là phương phá p
tham khảo tài liệu kết hợp với phương pháp thực nghiệm, phù hợp với nhiệm vụ nghiên
cứu của đề tài.
Dựa trên các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, tiến hành
chọn lọc, phân tích và cơ cấu hóa, giải thích bản chất vật lý của các hiện tượng xảy ra trong
quá trình phanh, từ đó có những phân tích đánh giá tính hiệu quả và phạm vi ứng dụng của
cơ cấu ABS, giúp người đọc nắm được một cách có cơ cấu bản chất hoạt động của cơ cấu.
Sử dụng phương pháp nghiên cứu để xây dựng mô hình hoạt động của cơ cấu ABS
và giải thích cơ chế các quá trình điều khiển của ABS.

1.5. Mục tiêu của đề tài
Trước những yêu cầu cấp thiết đó về sự an toàn và chất lượng điều khiển thì
đề tài ”mô phỏng hệ thống phanh ABS trên xe du lịch” được thực hiện với mục tiêu sau

* Mục tiêu:
- Nghiên cứu quá trình điều khiển của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) trên
xe du lịch.
- Mô phỏng và diễn tả quá trình làm việc của hệ thống chống bó cứng bánh xe bằng
Simulink, từ đó phân tích ảnh hưởng của các yếu tố như: vận tốc chuyển động của xe, hệ
số bám bánh xe với mặt đường.đến quá trình phanh ôtô
- Đánh giá kết quả mô phỏng các chế độ làm việc điển hình
www.oto-hui.com
CHƯƠNG II
HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE ABS

2.1. Lực và mô men tác động lên xe trong trong mặt phẳng dọc
2.1.1. Lực phanh sinh ra ở bánh xe
 Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men ma sát
còn gọi là mô men phanh M
P
nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó ở bánh xe xuất hiện phản lực
tiếp tuyến
p
P

- Chiều
p
P
ngược chiều chuyển động
- Phương song song với mạt phẳng nằm ngang
- Điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc giữa lốp và đường
 Xét tại một bánh xe như hình vẽ:

Hình 1: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh.
Trong đó : M
P
: mô men phanh tác dụng lên bánh xe
P
P
: lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường
M
jb
: Mômen quán tính của bánh xe
M

f
: Mômen cản lăn
P
f
: Lực cản lăn
Z
b
: Phản lực của bánh xe
r
b
: bán kính làm việc trung bình của bánh xe

www.oto-hui.com
- Khi đó lực phanh
p
P
được xác định theo công thức:

b
P
P
r
M
P =
(2.1)
- Do đó lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường

ϕ
ϕ
.

max bp
ZPP ==
(2.2)
Trong đó:
P
pmax
: Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt đường
P
ϕ
: Lực bám giữa bánh xe với mặt đường ;
Z
b
: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe ;
ϕ
: Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường
Khi phanh thì bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, do đó trên bánh xe sẽ có
mô men quán tính M
jb
tác dụng, mô men này cùng với chiều chuyển động của bánh xe;
ngoài ra còn có mômen cản lăn M
f
tác dụng, mômen này ngược với chiều chuyển động và
có tác dụng hãm bánh xe lại. Như vậy trong khi phanh bánh xe thì lực hãm tổng cộng là:

b
jbf
p
b
jbfp
po

r
MM
P
r
MMM
P
−
+=
−+
=
(2.3)
Trong quá trình phanh ôtô, mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh tăng lên, đến một
lúc nào đấy sẽ dẫn đến sự trượt lê bánh xe. Khi bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thì hệ số bám
ϕ có giá trị thấp nhất thì lực phanh sinh ra giữa bánh xe và mặt đường là nhỏ nhất, dẫn tới
hiệu quả phanh thấp nhất. Không những thế, nếu các bánh xe trước bị trượt sẽ làm mất tính
dẫn hướng khi phanh, còn nếu bánh sau bị trượt khi phanh làm mất tính ổn định khi phanh.
Vì vậy để tránh hiện tượng trượt lê hoàn toàn bánh xe (tức là không để bánh xe bị
bó cứng khi phanh)trên ôtô hiện đại có đặt bộ chống bó cứng bánh xe khi phanh.

2.1.2. Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu.
Giả sử ôtô chuyển động với vận tốc v
1
, khi phanh thì v
1
giảm dần và gia tốc j<0.
Lúc này các lực tác dụng lên ôtô (hình 2)

Hình 2: Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh
www.oto-hui.com
Trong đó:

G: Trọng lượng ôtô đặt tại trọng tâm của xe
Z
1
, Z
2
: Các phản lực thẳng góc của bánh xe trước và sau
P
1
f
, P
2
f
: Lực cản lăn của bánh trước và sau
P
1
P
, P
2
P
: Lực phanh sinh ra ở bánh trước và sau
P
j
: Lực quán tính
P
ω
: Lực cản không khí
L: Chiều dài cơ sở của xe
 Lực quán tính P
j
sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần, P

j
đặt tại trọng tâm
và cùng chiều với chiều chuyển động, và P
j
được xác định theo biểu thức sau :

ipj
j
g
G
P
δ
.=
(2.4)
Trong đó:
g: Gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s
2
)
j
p
: Gia tốc chậm dần khi phanh.

i
δ
: Hệ số tính đến ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay.
 Khi phanh thì lực cản không khí P
ω
và lực cản lăn P
f1
và P

f2
không đáng kể, có
thể bỏ qua. Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1,5 ÷ 2%
 Bằng cách lập các phương trình cân bằng mômen của các lực tác dụng lên ô tô
khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường A và B, ta có thể xác định
các phản lực thẳng góc Z
1
và Z
2
như sau:
Ta có phương trình mômen tại điểm A:

0....
1
=−+−=∑
ωω
hPhPaGLZ
gjm
A


Hay:

)...(
1
1
ωω
hPhPaG
L
Z

gj
+−=


L
hPGb
Z
gj
+
=
1
(2.5)
Tương tự lập phương trình mômen tại điểm B ta được:

)...(
1
2
ωω
hPhPbG
L
Z
gj
−+=


L
hPGa
Z
gj
−

=
2
(2.6)
 Nhận xét : Các phản lực tiếp tuyến tại bánh xe là hàm bậc nhất đối với lực phanh
và phụ thuộc vào trọng lượng ôtô khi phanh và toạ độ trọng tâm.
www.oto-hui.com
 Thay giá trị P
j
từ công thức (2.4) vào (2.5), (2.6) ta được :









+=
g
hj
b
L
G
Z
gp
1
(2.7)










−=
g
hj
a
L
G
Z
gp
2
(2.8)
 Lực phanh P
p1
và P
p2
đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường và ngược
chiều với chiều chuyển động của ôtô.
 Theo điều kiện bám
ϕ
PP
p
≤
max
nhưng khi tính toán người ta lấy

ϕ
PP
p
=
max
nên
ta có :
P
pmax
= G.
ϕ
(2.9)
 Nhận xét: Sự phanh có hiệu quả nhất là khi 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 trong quá
trình phanh lại thay đổi do có lực quán tính P
j
tác dụng
Vậy để phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các bánh xe trước và
lực phanh ở các bánh xe sau sẽ là:

2
1
2
1
2
1
.
.
Z
Z

Z
Z
P
P
p
p
==
ϕ
ϕ
(2.10)
Hay:

gj
gj
p
p
hPaG
hPbG
P
p
..
..
2
1
−
+
=
(2.11)
Do bỏ qua P
ω

và P
f
nên khi phanh thì:

pj
PP =
và
ϕ
.
maxmax
GPP
pj
==

Thay giá trị
maxj
P
vào (2.11) ta được:

g
g
p
p
ha
hb
P
P
.
.
2

1
ϕ
ϕ
−
+
=
(2.12)
 Nhận xét: Tỷ số lực phanh bánh xe trước – sau phụ thuộc toạ độ trọng tâm của xe
và gia tốc chậm dần khi phanh. Để tỷ số này không thay đổi trong suốt quá trình phanh là
điều kiện không thể vì: Trên xe tải trọng lớn kết hợp với hệ thống treo làm thay đổi chiều
cao trọng tâm khi xe chuyển động.
Mặt khác do sức cản mặt đường thì gia tốc chậm dần khi phanh không phải
là chậm dần đều, do cách chất tải vì thế hệ số bám
ϕ
thay đổi nên toạ độ trọng tâm cũng
thay đổi làm tỷ số
21
/
pp
PP
cũng luôn thay đổi.
www.oto-hui.com
Để đảm bảo điều kiện phanh thì tỷ số
21
/
pp
PP
phải tuân theo (2.12), muốn
bảo đảm điều kiện này thì: Thay đổi mômen phanh tại bánh xe bằng cách dùng áp suất dầu
hoặc khí nén tác dụng vào xylanh phanh mà có thể điều chỉnh được, vì vậy ta phải lắp thêm

bộ điều hoà lực phanh trong hệ thống phanh ôtô.

2.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh.
 Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh ta phải xét đến các yếu tố sau:
1- Gia tốc chậm dần khi phanh
2- Thời gian phanh
3- Quãng đường phanh
4- Lực phanh và lực phanh riêng

2.1.3.1. 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. Khi phân tích các lực tác dụng lên ôtô, có thể viết phương trình cân
bằng lực kéo khi phanh ôtô như sau:

ifpj
PPPPPP ±++±=
ηω
(2.13)
Trong đó: P
j
: Lực quán tính sinh ra khi phanh ôtô
P
p
: Lực phanh sinh ra ở các bánh xe
P
f
: Lực cản lăn
P
ω
: Lực cản không khí

P
i
: Lực cản lên dốc
P
η
: Lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí
 Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực cản lại chuyển động của ôtô có giá trị rất bé so
với lực phanh. Vì thế có thể bỏ qua các lực cản P
f
; P
ω

; P
η
và khi phanh trên đường nằm
ngang có phương trình:

pj
PP =

Khi đó lực phanh lớn nhất P
Pmax
sinh ra tại bánh xe được xác định theo biểu thức :

maxmax jp
PP =

Theo điều kiện bám
ϕϕ
GPP

p
≤≤
max
nên ta có :

max
.
.
p
i
j
g
G
G
δ
ϕ
=
(2.14)
Trong đó:
δ
i
: Hệ số tính đến ảnh hưởng của các trọng khối quay của ôtô
j
pmax
: Gia tốc chậm dần khi phanh
g: Gia tốc trọng trường
www.oto-hui.com
Từ biểu thức (2.14) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:

i

p
g
j
δ
ϕ
.
max
=
(2.15)
 Nhận xét: Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần phải giảm hệ số δ
i
. Vì vậy khi phanh
đột ngột người lái cần tắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực lức đó
δ
i
sẽ
giảm j
Pmax
tăng. Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh còn phụ thuộc vào hệ số bám
ϕ
của
lốp với mặt đường(mà giá trị của hệ số bám lớn nhất
8,075,0
max
÷=
ϕ
trên đường nhựa tốt).

2.1.3.2. Thời gian phanh.
 Thời gian phanh cũng 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 cần sử dụng công thức sau:

i
g
dt
dv
j
δ
ϕ
.
==
(2.16)
Từ biểu thức (2.16) có thể viết :

dv
g
dt
i
.
ϕ
δ
=

 Muốn xác định thời gian phanh nhỏ nhất chỉ cần tích phân dt trong giới hạn từ thời
điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v
1
tới thời điểm ứng với v
2
ở cuối quá trình phanh:

( )
21min
..
1
2
vv
g
dv
g
t
i
v
v
i
−==
∫
ϕ
δ
ϕ
δ
(2.17)
Khi phanh ôtô đến khi dừng hẳn thì v
2
=0 do đó :

g
v
t
i

.
.
1
min
ϕ
δ
=
(2.18)

Trong đó:
v
1
: Ứng với vận tốc phanh ban đầu
v
2
: Ứng với vận tốc khi kết thúc phanh
Từ biểu thức (2.18) ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc bắt
đầu phanh của ôtô, phụ thuộc vào hệ số
δ
i
và hệ số bám
ϕ
giữa bánh xe với mặt đường. Để
thời gian phanh nhỏ cần giảm
δ
i
, vì vậy người lái xe cần cắt ly hợp khi phanh.
www.oto-hui.com

2.1.3.3. Quãng đường phanh.

 Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng, thực tế nhất để đánh giá chất lượng phanh
của ôtô. So với các chỉ tiêu khác thì 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 trí tốt trong
khi phanh ôtô trên đường.
Từ công thức:

dt
dvg
i
=
δ
ϕ
.

Ta nhân 2 vế với ds ta được:

dS
g
dS
dt
dv
i
δ
ϕ
.
=


dS
g

vdv
i
δ
ϕ
.
=⇒
(2.19)
Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng cách tích phân ds hai vế của biểu
thức (2.19) với giới hạn từ v
1
đến v
2
ta được:

∫∫
==
1
2
1
2
..
min
v
v
i
v
v
i
vdv
g

dvv
g
S
ϕ
δ
ϕ
δ


( )
2
2
1
2
min
.2
vv
g
S
i
−=⇔
ϕ
δ
(2.20)
Ta phanh đến khi ôtô dừng hẳn thì v
2
=0

g
v

S
i
.2
2
1
min
ϕ
δ
=
(2.21)
Từ biểu thức trên ta thấy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào:
- Vận tốc chuyển động của ôtô lúc bắt đầu phanh v
1

- Hệ số bám
ϕ

- Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay
δ
1

Muốn giảm quãng đường phanh thì ta cần phải giảm
δ
1
. Vì vậy nếu người lái cắt ly
hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn. Ta thấy ở biểu thức trên S
min
phụ
thuộc vào
ϕ

, mà
ϕ
phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên bánh xe. Do vậy S
min
phụ thuộc vào
trọng lượng toàn bộ của ôtô G
Ta có đồ thị thể hiện sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận tốc bắt
đầu phanh v
1
và theo giá trị hệ số bám như sau:
www.oto-hui.com

Hình 3: Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất
theo tốc độ bắt đầu phanh v
1
và hệ số bám
Từ đồ thị thấy rằng:
Ở vận tốc bắt đầu phanh v
1
càng cao thì quãng đường phanh S càng lớn vì quãng
đường phanh phụ thuộc bậc 2 vào v
1
.
Hệ số bám
ϕ
càng cao thì quãng đường phanh S càng giảm.

2.1.4. 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 ôtô trên bệ thử.

Lực phanh sinh ra ở bánh xe được xác định theo biểu thức:

b
P
p
r
M
P =
(2.22)
Trong đó:
P
P
: Lực phanh của ôtô.
M
P
: Mômen phanh của các cơ cấu phanh.
r
b
: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.
Lực phanh riêng P là lực phanh được tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G
của ôtô:

G
P
P
P
=
(2.23)
Lực phanh riêng P lớn nhất khi lực phanh P
p

cực đại:

ϕ
ϕ
===
G
G
G
P
P
P
.
max
max
(2.24)
www.oto-hui.com
Từ biểu thức trên ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng giá trị hệ số bám
ϕ
:
Về mặt lý thuyết thì: Trên mặt đường nhựa khô nằm ngang, lực phanh riêng cực đại
có thể đạt giá trị 75
÷
80%.
Trong thực tế giá trị đạt được thấp hơn nhiều khoảng 45% đến 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.

2.2. Cơ sở lí thuyết về điều hòa lực phanh và chống bó cứng bánh xe khi phanh

2.2.1. Điều hòa lực phanh

Muốn đảm bảo phanh có hiệu quả nhất thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe trước
P
p1
và ở các bánh xe sau P
p2
phải thỏa mãn:
g
g
p
p
ha
hb
P
P
.
.
2
1
ϕ
ϕ
−
+
=

Nếu coi bán kính các bánh xe r
b1
và r
b2

là bằng nhau thì trong quá trình phanh ta có
thể viết quan hệ giữa mômen phanh ở bánh xe như sau:

1
2
11
22
1
2
.
.
p
p
bp
bp
p
p
P
P
rP
rP
M
M
==
(2.25)
Kết hợp biểu thức (2.12) và (2.25) ta có quan hệ sau:

g
g
p

p
hb
ha
M
M
.
.
1
2
ϕ
ϕ
−
−
=
(2.26)
Trong đó :
M
p1
: Mômen phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước.
M
p2
: Mômen cần sinh ra ở các bánh xe sau.
Mômen phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước M
p1
và các bánh xe sau M
p2
có thể xác định
từ điều kiện bám theo biểu thức sau:

).(

..
..
11 g
b
bp
hb
L
rG
rZM
ϕ
ϕ
ϕ
+==
(2.27)

).(
..
..
22 g
b
bp
ha
L
rG
rZM
ϕ
ϕ
ϕ
−==
(2.28)

Đối với ôtô đã chất tải nhất định, ta có a, b, h
g
cố định. Bằng cách thay đổi giá trị
ϕ
,
dựa trên biểu thức (2.27) và (2.28) ta có thể vẽ đồ thị M
p1
= f
1
(
ϕ
) và M
p2
= f
2
(
ϕ
).
www.oto-hui.com

Hình4: đồ thị chỉ quan hệ giữa mômen phanh M
p1
và M
p2
với hệ số bám
Đối với ôtô hiện nay thường dùng dẫn động thủy lực hoặc khí nén quan hệ giữa
mômen phanh sinh ra ở bánh xe và áp suất trong dẫn động phanh biểu thị như sau:

ddp
PkM

111
.=
(2.29)

ddp
PkM
222
.=
(2.30)
p
1dd
, p
2dd
: Là áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau
k
1
, k
2
: Là hệ số tỷ lệ tương ứng với phanh trước và phanh sau.
Từ các biểu thức (2.29) và (2.30) ta có thể xác định quan hệ giữa áp suất trong dẫn
động phanh trước và phanh sau:

12
21
1
2
.
.
p
p

dd
dd
Mk
Mk
p
p
=
(2.31)
Như vậy để đảm bảo sự phanh lý tưởng thì quan hệ giữa áp suất trong dẫn động
phanh sau và trong dẫn động phanh trước phải tuân thủ theo đồ thi chỉ trên (hình4) đồ thị
này được gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh.

Hình 5. đồ thị quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh đảm bảo sự phanh lý tưởng
1- đầy tải ; 2- không tải
www.oto-hui.com
Muốn đảm bảo đường đặc tính này thì bộ điều hòa lực phanh phải có kết cấu rất
phức tạp. Các kết cấu trong thực tế chỉ đảm bảo đường đặc tính gần đúng với đường đặc
tính lý tưởng.

Hình 6: đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh.
1- Đầy tải ; 2- không tải
Trên hình 6 trình bày đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh loại piston bậc.
Đường đặc tính lý tưởng đậm nét ứng với tải đầy và đường nét đứt ứng với lúc không tải.
* Trước hết chúng ta xét trường hợp khi xe đầy tải.
Ở giai đoạn đầu áp suất p
1
ở dẫn động ra phanh trước và p
2
dẫn động ra
phanh sau đều bằng nhau, đường đặc tính đi theo đường thẳng OA nghiêng với trục hoành

1 góc 45
0
, lúc đó bộ điều hòa lực phanh chưa làm việc.
Khi áp suất trong xylanh phanh chính đạt giá trị p
đch
(áp suất điều chỉnh) thì
lúc đó bộ điều hòa lực phanh bắt đầu làm việc.
Từ thời điểm đó áp suất p
2
nhỏ hơn áp suất p
1
và đường đặc tính điều chỉnh
đi theo đường thẳng AB gần sát với đường cong lý tưởng.
* Nếu xét ở trạng thái xe không tải thì.
Ở giai đoạn đầu đường đặc tính đi theo đường thẳng OC nghĩa là lúc đó bộ
điều hòa lực phanh chưa làm việc. Áp suất p’
đch
ứng với điểm C là áp suất ở dẫn động
phanh trước ở thời điểm mà bộ điều hòa bắt đầu làm việc.
Tiếp đó đường đặc tính di theo đường CD là đường đặc tính của bộ điều hòa
lực phanh khi xe không tải.
Như vậy ứng với mỗi tải trọng khác nhau ta có đường đặc tính lý tưởng khác
nhau và đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh ở các tải trong khác nhau sẽ là một
chùm đường nghiêng khác nhau.
www.oto-hui.com
⇒
Tóm lại bộ điều hòa lực phanh đảm bảo cho áp suất p
2
ở dẫn động phanh sau
gần với áp suất lý tưởng yêu cầu và có giá trị nhỏ hơn áp suất lý tưởng để tránh bó cứng

bánh xe sau. Khi bánh xe sau bị bó cứng thì hiệu quả phanh sẽ giảm do hệ số bám
ϕ
giảm
bởi bánh xe bị trượt lê đồng thời làm mất tính ổn định khi phanh.

2.2.2. Vấn đề chống bó cứng bánh xe khi phanh
Trong tính toán động lực học của quá trình phanh ôtô thường sử dụng giá trị hệ số
bám cho trong các bảng. Hệ số bám này thường được xác định bằng thực nghiệm bánh xe
đang chuyển động bị hãm cứng hoàn toàn, nghĩa là khi bánh xe bị trượt lê 100%.
Thực tế ra, hệ số bám của bánh xe ôtô với mặt đường ngoài việc phụ thuộc vào loại
đường và tình trạng mặt đường còn phụ thuộc vào khá nhiều yếu tố bởi độ trượt của bánh
xe tương đối với mặt đường trong quá trình phanh. Sự thay đổi hệ số bám dọc
x
ϕ
và hệ số
bám ngang
y
ϕ
của bánh xe với mặt đường theo độ trượt tương đối
λ
giữa bánh xe và mặt
đường.
Độ trượt tương đối
λ
được xác định theo biểu thức:

v
rv
bb.
ω

λ
−
=
(2.32)
Trong đó:v : Vận tốc của ôtô.

b
ω
: Vận tốc góc của bánh xe đang phanh.
r
b
: Bán kính làm việc của bánh xe.
Hệ số bám dọc được hiểu là tỷ số của lực tiếp tuyến P
p
trên tải trọng G
b
tác dụng
lên bánh xe.
b
p
x
G
P
=
ϕ

Vậy hệ số bám dọc bằng không khi lực phanh tiếp tuyến bằng không, nghĩa là lúc
chưa phanh.
Ta thấy rằng hệ số bám dọc có giá trị cực đại
maxx

ϕ
ở giá trị độ trượt tối ưu
0
λ

không những đảm bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang
y
ϕ
cũng có giá
trị khá cao.
Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là
0
λ
thì sẽ đạt
được lực phanh cực đại,
bxp
GP .
maxmax
ϕ
=
nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo
độ ổn định tốt khi phanh.
Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh là giữ cho bánh
xe trong quá trình phanh ở độ trượt thay đổi trong một giới hạ n hẹp quanh giá trị
0
λ
, nhờ
vậy sẽ đảm bảo hiệu quả phanh, tính ổn định và tính dẫn hướng khi phanh tốt nhất.
www.oto-hui.com
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 cao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường
thay đổi quanh giá trị
0
λ
trong giới hạn hẹp. Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi
phanh có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh sau đây:
- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.
- Theo giá trị độ trượt cho trước.
- Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc 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. Tùy theo sự lựa chọn nguyên lý điều chỉnh có thể
dùng cảm biến vận tốc góc, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh, cảm biến gia tốc của
ôtô và các loại cảm biến khác.
- Bộ điều khiển để xử lý thông tin và phát các lệnh nhả phanh hoặc phanh bánh xe.
- Bộ thực hiện để thực hiện các lệnh do bộ điều khiển phát ra (bộ thực hiện có thể là
thủy lực, loại khí hoặc 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 chậm dần của bánh xe có bố trí cảm biến
vận tốc góc.
Bảng 2.1. kết quả thí nghiệm ôtô du lịch có hệ thống chống hãm cứng bánh xe


Loại đường
Tốc độ bắt đầu
phanh v(m/s)
Quãngđường phanh Lợi về hiệu
quả
phanh
Có hệ thống

chống hãm
cứng bánh xe.
Không có hệ
thống chống hãm
cứng bánh xe.
Đường bêtông khô
Đường bêtông ướt
13,88
13,88
10,6
18,7
13,1
23,7
19,1
21,1
Đường bêtông khô
Đường bêtông ướt
27,77
27,77
41,1
62,5
50,0
100,0
17,8
37,5

2.2.3. Giản đồ phanh và chỉ tiêu phanh thực tế.
 Các công thức xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh
mang tính lý thuyết, trong điều kiện lý tưởng, tức là khi phanh thì áp suất chất lỏng có giá
trị cực đại tại thời điểm bắt đầu phanh, không kể thời gian phản ứng của người lái

 Để xác định được quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanh
qua các đồ thị thực nghiệm thể hiện quan hệ giữa lực phanh P
p
sinh ra ở bánh xe với thời
gian t. Đồ thị này được gọi là ‘‘giản đồ phanh ’’.
www.oto-hui.com
Giản đồ phanh được xây dựng bằng thực nghiệm, qua giản đồ phanh ta phân tích
và thấy được bản chất của quá trình phanh
Giản đồ phanh là quan hệ giữa lực phanh P
p
với thời gian t hay cũng là quan hệ
của gia tốc chậm dần j với thời gian t

Hình 7: Giản đồ phanh
 Quan sát giản đồ ta thấy:
Điểm O : Lúc người lái nhìn thấy chướng ngại ở phía trước và nhận thức được cần
phải phanh.
t
1
: Thời gian phản xạ của người lái.
+ Từ lúc thấy được chướng ngại vật cho đến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh.
+ Thời gian t
1
phụ thuộc vào trình độ người lái.Thường giới hạn t
1
= 0,3 - 0,8 (s).
t
2
: Thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh.
+ Từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào

trống phanh.
+ Thời gian này đối với các loại phanh là khác nhau.
Với phanh dầu t
2
= 0,03(s)
Với phanh khí t
2
=0,3 (s)
t
3
: Thời gian biến thiên lực phanh hoặc tăng gia tốc chậm dần
+ Với phanh dầu: t
3
= 0,2 (s)
+ Với phanh khí: t
3
= 0,5 - 1(s)
t
4
: Thời gian phanh hoàn toàn, ứng với lực phanh cực đại, được xác định theo công
thức
g
v
t
i
.
1
min
ϕ
δ

=
(2.33)
Trong thời gian t
4
này lực phanh P
p
và gia tốc chậm dần j có giá trị không đổi.
t
5
: Thời gian nhả phanh, lực phanh P
p
giảm đến 0
+ Với phanh dầu t
5
có giá trị t
5
= 0,2 (s)
+ Với phanh khí t
5
có

giá trị t
5
= 1,5- 2(s)
www.oto-hui.com
Khi ôtô dừng hoàn toàn rồi mới nhả phanh thì thời gian t
5
không ảnh hưởng gì đến
quãng đường phanh nhỏ nhất.
Vậy quá trình phanh kể từ khi người lái xe nhận được tín hiệu cho đến khi ôtô dừng

hẳn kéo dài thời gian t như sau: t = t
1
+ t
2
+ t
3
+ t
4
(2.34)
 Quan sát trên giản đồ phanh ta thấy :
Ở thời gian t
1
, t
2
lực phanh P
p
hoặc gia tốc chậm dần j bằng không. Lực phanh P
p

và gia tốc chậm dần j bắt đầu tăng lên từ điểm A là điểm khởi đầu của thời gian t
3
, cuối
thời gian t
3
lực phanh và gia tốc chậm dần có giá trị cực đại và giữ không đổi trong suốt
thời gian t
4
, cuối thời gian t
4
thì lực phanh và gia tốc chậm dần giảm cho đến hết thời gian

t
5
thì chúng có giá trị bằng 0.
Nếu kể đến thời gian chậm tác dụng t
2
của dẫn động phanh thì quãng đường phanh
thực tế tính từ khi tác dụng lên bàn đạp phanh cho đến khi ôtô dừng hẳn được xác định theo
công thức sau:
ϕ
g
vk
tvS
s
2
2
1
21
+=
(2.35)
Trong đó: k
s
: Hệ số hiệu đính quãng đường phanh, được xác định bằng thực nghiệm:
Với xe du lịch: k
s
= 1,1
÷
1,2
Với xe tải và xe khách: k
s
= 1,4

÷
1,6
S: Quãng đường phanh thực tế
 Trong thực tế khi sử dụng má phanh bị mòn và điều chỉnh phanh không đúng sẽ
làm cho quãng đường phanh lớn và gia tốc chậm dần khi gia tốc giảm 10
÷
15% so với khi
phanh còn mới và điều chỉnh đúng.
 Những qui định về hiệu quả phanh được Bộ Giao thông vận tải Việt Nam quy
định rõ trong “Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường của phươgn tiện cơ giới
đường bộ” trình bày ở bảng sau:
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường
.

Loại ôtô
Quãng đường
phanh (m)
không lớn hơn
Gia tốc chậm dần
cực đại, (m/s
2
)
không nhỏ hơn
- Ôtô con và các loại ôtô khác thiết kế trên cơ
sở ôtô con
- Ôtô tải, trọng lượng toàn bộ nhỏ hơn 80 KN và
ôtô khách có chiều dài toàn bộ dưới 7,5m
- Ôtô tải hoặc đoàn ôtô có trọng lượng toàn bộ
lớn hơn 80 KN ,ôtô khách có chiều lớn hơn 7,5m
7,2

9,5


11
5,8

5,0


4,2

www.oto-hui.com
2.2.4. Tính ổn định của ôtô khi phanh.
Trong quá trình phanh của ôtô thì trục dọc của ôtô có thể bị nghiêng đi một góc β
nào đấy so với hướng của 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 mômen quay vòng M
q
quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm A
của ôtô.
Khi phanh mà ôtô quay đi một góc quá mức quy định thì sẽ mất an toàn chuyển
động trên đường. Vậy tính ổn định khi phanh là khả năng ôtô dữ được quỹ đạo chuyển
động như ý muốn của người lái trong quá trình phanh.
Giả sử ôtô đang chuyển động theo hướng của trục X nhưng sau khi phanh thì lệch
một góc β. Trong khi phanh thì các bánh xe bên phải có lực phanh P
P.Ph1
ở trục trước, P
P.Ph2

ở trục sau, còn ở các bánh xe bên trái có các lực phanh P
P.tr1
ở trục trước và P
P.tr2
ở trục sau
: Tổng các lực phanh bên phải là:
P
P.Ph
= P
P.Ph1
+ P
P.Ph2
(2.36)
Tổng các lực phanh bánh xe bên trái là:
P
P.tr
= P
P.tr1
+P
P.tr2
(2.37)
Giả sử rằng tổng các lực phanh bên phải P
P.Ph
lớn hơn bên trái P
Ptr
, lúc đó ôtô sẽ qua
vòng quanh trọng tâm A của ôtô.
Mômen quay vòng M
q
xác định theo biểu thức:

( )
222
....
B
PP
B
P
B
PM
trpphptrpphpq
−=−=
(2.38)
Do có sự ma sát giữa bánh xe và mặt đường cho lên khi suất hiện mômen quay vòng
M
q
thì các bánh xe của trục trước sẽ có phản lực R
Y1
tác dụng từ mặt đường theo phương
ngang và ở các bánh xe sau sẽ có phản lực R
y2
tác dụng:
Phương trình chuyển động của ôtô đối với trọng tâm A được viết dưới dạng:
I
Z
.β=
q
M
- R
y1

a- R
y2
b (2.39)
Vì ôtô đang bị xoay đi một góc β nghĩa là mômen quay vòng M
q
lớn hơn nhiều so
với khi tác dụng R
y1
và R
y2
sinh ra, cho lên để đơn giản khi tính toán có thể bỏ qua các lực
R
y1
và R
y2
lúc này phương trình(5.39) có dạng:
I
Z
.β=
q
M
hoặc
Z
q
I
M
=
β
(2.40)
Ở đây: I

z
- Mômen quán tính của ôtô quanh trục Z đi qua trọng tâm A.
Lấy tích phân hai lần phương trình (2.40) ta được:

Ct
I
M
Z
q
+=
2
2
β
(2.41)
Ở đây: t- Thời gian phanh.
www.oto-hui.com