thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh abs và máy tính để thí nghiệm và mô phỏng hoạt động thực abs trên máy tính

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH GIAO TIẾP
GIỮA HỆ THỐNG PHANH ABS VÀ MÁY TÍNH
ĐỂ THÍ NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG
THỰC ABS TRÊN MÁY TÍNH
S

K

C

0

0

3
2

9
5

5
1

9

2

MÃ SỐ: T2009 -16

S KC 0 0 2 5 6 8

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

  

Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường
Tên đề tài:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH GIAO TIẾP GIỮA
HỆ THỐNG PHANH ABS VÀ MÁY TÍNH ĐỂ
THÍ NGHIỆM VÀ MƠ PHỎNG HOẠT ĐỘNG
THỰC ABS TRÊN MÁY TÍNH
Mã số: T2009-16

Chủ nhiệm: KS Nguyễn Trọng Thức
Tham gia: GVC.ThS Nguyễn Văn Thình

Tp HCM 2010


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và

mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

MỤC LỤC
Chƣơng 1 Dẫn nhập

Trang

1.1. Đặt vấn đề ..................................................................................... 02
1.2. Mục tiêu - nhiệm vụ nghiên cứu ................................................... 02
1.3. Tầm quan trọng của vấn đề ........................................................... 02
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................. 02
1.5 Phương pháp nghiên cứu ............................................................. 03
Chƣơng 2 Cơ sở lý luận
2.1. Tổng quan về hệ thống phanh ôtô. ................................................. 04
2.2. Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh chống trượt lê ........................ 09
2.3. Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh
chống hãm cứng (ABS) trên ôtô ........................................................... 24
Chƣơng 3 Thiết kế thi công
3.1. Sơ đồ khối ................................................................................... 48
3.2. Phần mềm giao tiếp ....................................................................... 50
3.3. Mô hình thực tế ............................................................................. 58
Chƣơng 4 Kết luận – Hƣớng phát triển .................................................... 62
Chƣơng 5 Tài liệu tham khảo .................................................................... 63

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 1


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và

mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

Chƣơng 1: DẪN NHẬP
1.1. Đặt vấn đề:
Ngày nay, chúng ta đang tiến bước vào thế kỷ mới, thế kỷ của nền kinh tế tri thức.
Thế kỷ mà kỹ thuật số dần dần khẳng định vị trí của mình và là sự kế thừa của kỹ thuật
tương tự. Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, nhiều sản phẩm công nghệ
cao được tích hợp với mật độ ngày càng nhỏ và tinh vi đã ra đời. Trong đó, sự ra đời của
các bộ vi điều khiển ngày càng hoàn thiện và làm việc với tốc độ cao, chính xác đã được áp
dụng trong nhiều lĩnh vực điều khiển để đáp ứng nhu cầu xã hội.
Không đứng ngoài sự phát triển chung ấy, ngành công nghệ ôtô đã có những tiến
bộ vượt bậc về công nghệ và đặc biệt là đã ứng dụng được những công nghệ mới nhất của
các ngành công nghệ hỗ trợ lên xe nhằm đem lại sự tiện nghi, sang trọng và kinh tế…
Những đòi hỏi ngày càng cao của người sử dụng càng trở nên khó khăn hơn, là sự thách
thức lớn đối với những nhà kỹ thuật. Nhờ kỹ thuật điện - điện tử và công nghệ thông tin đã
giúp cho các nhà kỹ thuật giải quyết bài toán khó một cách đơn giản hơn và chính xác hơn.
Do đó, các ôtô sản xuất hiện nay đều được trang bị hệ thống điện – điện tử khá phức tạp
như hệ thống phun xăng, hệ thống đánh lửa, hệ thống kiểm soát khí thải, hệ thống phanh
chống hãm cứng …
Để bắt kịp đà tăng trưởng của công nghệ điện – điện tử và công nghệ thông tin
hiện đại ngày nay, mỗi bản thân chúng ta cần phải tiếp thu thêm những kiến thức về mảng
công nghệ này. Do đó, những người thực hiện đã bắt tay vào nghiên cứu đề tài:
“Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để
thí nghiệm và mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính”
1.2. Mục tiêu - nhiệm vụ nghiên cứu:
Mục tiêu của đề tài này là xây dựng một mô hình thí nghiệm hoạt động giống những
điều kiện thực tế trên xe nhờ vào sự trợ giúp máy tính. Qua đó, giúp sinh viên tìm hiểu về
hoạt động của hệ thống ABS cũng như các ứng dụng của nó thông qua việc thí nghiệm trên
mô hình thực tế.
1.3. Tầm quan trọng của vấn đề:

Trong xã hội ngày càng phát triển lượng kiến thức cần được truyền tải trong nhà
trường ngày càng tăng mà thời gian cho phép thì có giới hạn và ngày càng phải rút ngắn,
khi đó sự nổ lực của cả người học và người dạy là rất cần thiết. Đặc biệt là trong lĩnh vực
nghiên cứu, dạy và học . Việc ứng dụng phần mềm Labview sẽ mở ra một cách tiếp cận
mới trực quan hơn thông qua sự mô phỏng giả lập các tín hiệu. Việc này phù hợp với xu
hướng chung trong nghiên cứu, giảng dạy khoa học kỹ thuật.
1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu :
Đối tuợng nghiên cứu bao gồm phần mềm lập trình Labview, Vi điều khiển và hệ
thống phanh chống hãm cứng ABS của Toyota. Trên cơ sở đó nghiên cứu và thực hiện
chuơng trình và mô hình thực tế nhằm giao tiếp giữa máy vi tính và hệ thống phanh chống
hãm cứng ABS. Các thông số đo, hiển thị và điều chỉnh:


Tín hiệu của cảm biến tốc độ bánh xe

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 2


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính


Tín hiệu điều khiển của ECU ABS



Tín hiệu phanh

1.5. Phƣơng pháp và phƣơng tiện nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu:



Tham khảo tài liệu: đọc nhiều tài liệu về hệ thống phanh ABS, các loại ECU điều
khiển phanh ABS, các sơ đồ mạch kết nối của ECU, phần mềm lập trình LabVIEW.
Các tài liệu về kỹ thuật điện tử, vi mạch. Các tài liệu trên mạng, sách báo… Ngoài ra,
để thực hiện có hiệu quả, những người thực hiện còn trao đổi với bạn bè, đồng
nghiệp, học tập kinh nghiệm ở thầy cô và những người đi trước.



Quan sát: hoạt động của các loại ECU.



Thực nghiệm: lắp đặt trên board và viết chương trình thử nghiệm.
Phương tiện nghiên cứu:



Phương tiện sử dụng để thu thập tài liệu: sách giáo khoa, giáo trình thực tập, mạng
Internet, máy tính PC, …



Phương tiện phục vụ thí nghiệm: máy tính PC, cáp kết nối nạp Vi điều khiển và một
số linh kiện khác.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 3


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

Chƣơng 2:

CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ:
2.1.1. Chức năng , yêu cầu và phân loại hệ thống phanh của ôtô:
2.1.1.1.Chức năng:


Giảm vận tốc của ô tô đến một trị số xác định hoặc giảm vận tốc đến khi
dừng hẳn



Duy trì vận tốc của ô tô ở một trị số nhất định trong trường hợp xe chuyển
động xuống dốc



Đảm bảo ô tô không chuyển động khi đang đứng trên đường dốc hoặc khi
không có mặt của người lái.



Hệ thống phanh còn có chức năng phối hợp với ly hợp chuyển hướng khi
quay vòng ở xe bánh xích

Khi đang chuyển động, nếu người lái cắt nguồn truyền động đến các bánh xe chủ
động, vận tốc của ô tô sẽ giảm dần và dừng hẳn sau một thời gian nhất định do động năng
của ô tô tiêu hao dần cho các nội lực cản chuyện động như lực cản của đường ( Fψ), lực
cản của không khí ( Fw), lực ma sát (Fms),… tuy nhiên các lực cản tự nhiên nói trên sẽ
không đủ lớn khi muốn giảm nhanh vận tốc của ô tô hoặc duy trì vận tốc của ô tô khi xe
đang chạy xuông dốc. bởi vậy, ô tô phải được trang bị hệ thống phanh để tạo ra một loại
lực cản nhân tạo – lực phanh (Fp) – trong những trường hợp cần thiết. Quá trình tạo ra và
duy trì lực phanh được gọi là quá trình phanh. Căn cứ vào mục đích phanh, có thể phân biệt
các quá trình phanh:
 Phanh chậm dần: được sử dụng để dừng xe ở một vị trí đã định hoặc giảm
từ từ vận tốc của xe. Trong quá trình phanh chậm dần, động năng của xe đựơc tiêu hao bởi
cả hai loại lực cản : lực cản tự nhiên và lực cản nhân tạo.
Quá trình này có thể được thực hiện nhờ hệ thống phanh chính hoặc hệ thống phanh
hãm chuyên dụng (hệ thống phanh hãm chuyên dụng thường được trang bị cho các loại xe
tải cỡ lớn để hãm ô tô khi chuyển động xuống dốc trên đoạn đường dốc dài nhằm tránh
phải sử dụng phanh chính và đảm bảo hệ thống phanh chính luôn trong tình trạng kĩ thuật
tốt, sẵn sàng cho sử dụng trong những trường hợp phanh khẩn cấp). Ngoài ra người điều
khiển còn có thể sử dụng động cơ và hộp số như một hệ thống phanh phụ. Phương pháp
phanh bằng động cơ được thực hiện khi không cắt ly hợp, lực phanh được hình thành trên
các bánh xe là do moment phanh của động cơ, moment ma sát trọng hệ thống truyền lực và
ở các bánh xe sinh ra. Phương pháp này thường được sử dụng khi cần giảm từ từ vận tốc
của ô tô hoặc sử dụng chuyển dộng xuống dốc dài với vận tốc vừa phải
 Phanh khẩn cấp: là quá trình phanh khi lái xe phát hiện tình huống phải
phanh để dừng xe trong thời gian ngắn nhất có thể khi phanh khẩn cấp, động năng của xe
bị tiêu hao chủ yếu bởi lực cản nhân tạo (khoảng 90%), còn lại là các lực cản khác


Phanh tại chổ: được sử dụng để ngăn sự chuyển động của xe khi đang đỗ.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 4


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính
Hệ thống phanh không chỉ đảm bảo tính an toàn khi vận hành mà còn cho phép
nâng cao vận tốc trung bình của ô tô, qua đó nâng cao hiệu quả khai thác. Xu hướng chung
là vận tốc của ô tô ngày càng được nâng cao, bởi vậy việc nghiêng cứu hoàn thiện hệ thống
phanh ô tô luôn là một yêu cầu cần thiết.
2.1.1.2.Yêu cầu:
Hệ thống phanh của ô tô cần đáp ứng các yêu cầu sau:


Đảm bảo đạt được tính năng phanh cao



Lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh không quá lớn để việc
điều khiển nhẹ nhàng. Đảm bảo tỉ lệ thuận giữa lực tác dụng lên cơ cấu điều
khiển phanh và lực phanh trên bánh xe



Thời gian phản ứng của hệ thống phanh ngắn



Hoạt động tin cậy trong thời gian dài

2.1.1.3.Phân loại hệ thống phanh:
Tiêu chí phân loại

Mục đích sử dụng

Môi chất và cách thức truyền động
phanh

Đặc điểm cấu tạo của cơ cấu phanh

Thiết bị cung cấp năng lượng cho hệ
thống phanh

Các loại phanh


Hệ thống phanh chính



Hệ thống phanh phụ



Hệ thống phanh hãm



Hệ thống phanh tự động



Hệ thống phanh cơ khí



Hệ thống phanh thủy lực



Hệ thống phanh khí nén



Phanh trông



Phanh đĩa



Phanh điện



Phanh động cơ



Hệ thống phanh không có trợ lực



Hệ thống phanh có trợ lực



Hệ thống phanh quán tính



Hệ thống phanh trọng lực



Hệ thống phanh cơ bản



Hệ thống phanh có điều hòa lực
phanh



Hệ thống chống hãm cứng

Mức độ hoàn thiện

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 5


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính
 Hệ thống phanh chính ( phanh chân): là hệ thống được người lái sử dụng
trong những tình huống thông thường khi thực hiện quá trình phanh. Hệ thống
phanh chính được sử dụng phổ biến hiện nay là hệ thống phanh thủy lực và
phanh khí nén
 Hệ thống phanh phụ (phanh tay): là hệ thống phanh có chức năng chính là
giữ xe đứng yên trên đường bằng hay đường dốc khi xe không chuyển động.
Ngoài ra, hệ thống phanh phụ còn có thể được sử dụng trong một số tình huống
đặc biệt như hệ thống phanh chính bị sự cố hoặc hiệu quả phanh không đạt yêu
cầu. Hệ thống phanh phụ thường là loại phanh kiểu truyền động cơ khí
 Hệ thống phanh cơ khí: Dùng để dừng ô tô những đoạn đường đèo dốc, hay
giữ cho ô tô cố định ở một vị trí nào đó trên đoạn đường thẳng mà không cần
sự tác động của người điều khiển hoặc dùng để giảm tốc độ hay dừng hẳn khi
phanh chân bất ngờ bị mất tác động trong lúc ô tô đang di chuyển và phanh
tay có thể kết hợp cùng với phanh chân cùng tác động để phanh ô tô khẩn
cấp - nhằm rút ngắn đi quãng đường phanh và thời gian phanh.
 Hệ thống phanh thủy lực: Hệ thống phanh sử dụng loại chất lỏng (thường là
dầu thủy lực) để tạo ra moment phanh
 Hệ thống phanh khí nén: Hệ thống phanh sử dụng không khí nén để tạo ra
moment phanh
 Hệ thống phanh hãm: Là hệ thống phanh có chức năng giảm hoặc duy trì

tốc độ xe ở một trị số nhất định mà không cần dừng xe lại. Hệ thống phanh hãm
thường được trang bị cho những xe có trọng tải lớn và được sử dụng trong
trường hợp xe chạy xuống dốc trong thời gian dài thay vì phải sử dụng hệ thống
phanh chính nhằm đảm bảo tình trạng kỹ thuật tốt cho hệ thống phanh chính.
Hệ thống phanh hãm thường dùng là phanh phanh điên hoặc phanh thủy lực.
 Hệ thống phanh tang trống: là hệ thống phanh được trang bị cơ cấu phanh tang
trống. Trong cơ cấu phanh tang trống, moment phanh được tạo ra bằng cách ép
các má phanh vào trống phanh quay cùng với bánh xe.
 Hệ thống phanh đĩa: là hệ thống phanh được trang bị cơ cấu phanh
đĩa. Trong cơ cấu phanh đĩa, moment phanh được tạo ra bằng cách ép má phanh
vào đĩa phanh gắn trên bánh xe.
 Hệ thống phanh điện: là hệ thống phanh được trang bị cơ cấu phanh điện. Hệ
thống phanh điện làm việc dựa trên nguyên lý sử dụng lực điện từ để
cản lại chuyển động của bánh xe khi người lái xe đóng dòng điện phanh.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 6


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

 Hệ thống phanh không có trợ lực và hệ thống phanh có trợ lực: Ở hệ
thống phanh không có trợ lực, toàn bộ năng lượng cần thiết để tạo ra lực
phanh là do người lái xe tạo ra. Ở hệ thống có phanh trợ lực chỉ một phần năng
lượng cần thiết để tạo ra lực phanh là xuất phát từ người lái xe, phần còn lại
do bộ phận trợ lực phanh tạo ra. Đa số ô tô hiện nay đều trang bị hệ thống
phanh có trợ lực.
 H ệ thống phanh c ó đ i ề u hoà lực phanh: Phanh có bộ điều hòa lực

phanh là hệ thống phanh mà áp suất trong dẫn động phanh có bộ điều chỉnh
nhằm tận dụng trọng lượng bám khi tải trên các bánh trước và các bánh sau
thay đổi, việc điều chỉnh đó nhờ bộ điều hòa lực phanh.
 Hệ thống phanh chống trƣợt lê: Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe
là hệ thống phanh có nhiệm vụ ngăn cản sự t r ư ợ c lết của bánh xe giữ cho
các bánh xe không b ị hã m c ứng trong quá t r ình phanh. Ngày nay hệ
thống ABS được trang bị hầu hết trên các ô tô hiện đại đ ời mới, các ô
tô có t ính năng cao và một số ô tô 12 chỗ, hệ thống ABS tuy giá thành cao
nhưng hiệu quả nên được sự dụng rất phổ biến
2.1.2. Các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh ô tô:
Hệ thống phanh của ô tô được cấu thành từ những bộ phận cơ bản sau đây :


Bộ phận điều khiển phanh



Bộ phận cung cấp năng năng phanh



Dẫn động phanh



Cơ cấu phanh

Ngoài ra, trên một số ôtô kéo remorque, hệ thống phanh còn được trang bị bộ
phận phận điều khiển phanh trên remorque.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 7


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống phanh ôtô
2.1.2.1. Bộ phận điều khiển phanh:
Bộ phận điều khiển phanh có nhiệm vụ nhận lực tác dụng của người lái để
truyền đến dẫn động phanh. Nó bao gồm các chi tiết: bàn đạp phanh, các khớp làm mở van
khí trong hệ thống phanh khí nén hay hệ thống phanh thủy lực có bộ trợ lực khí nén. Bộ
phận điều khiển phanh được lắp đặt trong khoang điều khiển, nơi mà người lái có thể tác
động được một cách dễ dàng. Tín hiệu điều khiển có thể được truyền đi nhờ các phương
tiện cơ khí, thủy lực, khí nén bao gồm cả việc sử dụng trợ lực hay không trợ lực
Ngày nay, bộ phận điều khiển phanh còn có sự trợ giúp của các thiết bị điện tử
nhằm nâng cao hiệu quả phanh và giảm sự mệt nhọc cho người điều khiển.
2.1.2.2 Bộ phận cung cấp năng lượng phanh.
Bộ phận cung cấp năng lượ ng đư ợ c bố t r í truớc dẫn động phanh. Nguồn
năng l ư ợ n g cung cấp năng l ư ợ n g c ầ n t h i ế t cho q u á t r ì n h phanh. Trong
trường hợp hệ thống phanh khí nếu thiếu nguồn cung cấp năng lượng là máy nén
không khí , trong trường hợp hệ thống phanh không có trợ lực thì nguồn cung cấp
năng lượng chính là lái xe.
2.1.2.3. Dẫn động phanh:
Dẫn động phanh:


Bằng thủy lực (loại xi lanh chính 1 dòng và 2 dòng)



Bằng khí nén:
-

Loại một tầng: dùng trên xe du lịch và xa tải nhẹ

-

Loại hai tầng: dùng trên các xe tải nặng

2.1.2.4. cơ cấu phanh :
Cơ cấu phanh là bộ phận có chức năng trực tiếp tạo ra lực phanh. Nguyên lý hoạt
động chung của cơ cấu phanh là tạo ra ngoại lực có tác dụng cản chuyển động của ôtô
trong quá trình phanh trên cơ sở các nguyên lý ma sát, thủy lực, điện từ, khí động, v.v...
Cho đến nay, đa số các cơ cấu phanh được sử dụng là cơ cấu phanh kiểu ma sát, trong đó
moment phanh được tạo ra nhờ ma sát giữa má phanh và bộ phận chuyển động quay liên
kết với các bánh xe của ôtô.
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 8


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính
Căn cứ vào nguyên lý tạo moment phanh có thể phân biệt :
• Cơ cấu phanh ma sát.
• Cơ cấu phanh thuỷ lực.
• Cơ cấu phanh điện.
2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HÊ THỐNG PHANH CHỐNG TRƢỢT LÊ

2.2.1. Động lực học quá trình phanh ôtô:

Hình 2.5: Lực và momen tác dụng lên ôtô khi phanh
G - Trọng lực,

G - Trọng ượng bám,

Fg - Lực cản dốc,

Z - Lực đỡ,

Ff - Lực cản lăn,

Fw - Lực cản của không khí,

Fj - Lực quán tính,

Fm - Lực kéo remorque,

Fp - Lực phanh.

2.2.1.1. Trọng lực (G):
Lực hút của trái đất tác dụng lên khối lượng của xe. Trọng lực có phương vuông
góc với mặt đất, chiều thẳng đứng, điểm đặt tại trọng tâm của xe.
G=m.g

(1)

trong đó :
G - Trọng lực , [N]

m - Khối lượng của xe , [kg]
g - Gia tốc trọng trường , [m/s2]
g = 9,81 m/s2

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 9


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

Hình 3.6: Phân bố
trọng lực trên các trục
của ôtô

G b1 - Trọng lực phân bố trên trục trước
G - Trọng lượng bám của xe,
- Lực nghiêng

G b2 - Trọng lực phân bố trên trục sau,
G1 - Trọng lượng bám của các bánh xe trước, GY
G2 - Trọng lượng bám của các bánh xe sau,.

2.2.1.2. Lực cản dốc (Fg):
Lực xuất hiện khi xe trên đường dốc. Lực cản dốc có phương song song với mặt
đường, ngược chiều tiến của xe khi lên dốc, cùng chiều tiến khi xe xuống dốc, điểm đặt tại
trọng tâm của xe.

F g = G ⋅ sinα

(2)

2.2.1.3. Phản lực vuông góc (Z):
Trong thực tế, cả mặt đường và bánh xe đều không phải là những vật cứng tuyệt
đối nên chúng đều biến dạng dưới tác dụng của trọng lượng của ô tô. Mặt đường và bánh
xe tiếp xúc với nhau ở vô số điểm và tạo nên vùng tiếp xúc (tire contact patch). Tại mỗi
điểm tiếp xúc trên bánh xe sẽ có một phản lực thành phần tác dụng từ mặt đường. Tổng
của tất cả các lực thành phần đó được gọi là phản lực tổng hợp từ mặt đường hay gọi tắt là
phản lực của mặt đường (reaction of the road).
Phản lực của mặt đường có điểm đặt tại tâm vùng tiếp xúc. Để tiện trong nghiên
cứu, người ta thường phân tích phản lực của mặt đường thành 3 thành phần : Z, X và Y

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 10


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

Hình 2.7: Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe
G b1 - Trọng lực phân bố trên trục trước

G b2 - Trọng lực phân bố trên trục sau

G - Trọng lượng bám của xe

G1 - Trọng lượng



Phản lực vuông góc (Z):

Còn gọi là Lực đỡ (Supporting Force) là thành phần có phương vuông góc
với mặt đường.
Z 1 - Lực đỡ các bánh xe trước
Z 2 - Lực đỡ các bánh xe sau



Z 1 = Gb1 . cos α = G1

(3a)

Z 2 = Gb2 . cos α = G2

(3b)

Phản lực tiếp tuyến (X):

Thành phần tác dụng trong mặt phẳng song song với mặt đường và có phương cùng
phương chuyển động của ôtô.


Phản lực ngang (Y):

Thành phần tác dụng trong mặt phẳng song song với mặt đường và theo phương
ngang.
2.2.1.4. Lực cản lăn (Ff):

- Lực xuất hiện do ma sát giữa bánh xe với mặt đường và do biến dạng của bánh xe
với mặt đường cùng phương song song với mặt đường.
Ff1=f1.Z1

(4a)

Ff2=f2.Z2

(4b)

Trong đó :
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 11


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính
f1, f2 lực cản lăn ở các bánh xe trước và bánh sau
nếu coi f1= f2
 Ff=FG =fG.cosα
2.2.1.5. Lực cản của không khí (Fw):
Khi ôtô chuyển động làm thay đổi áp suất khong khí trờn bề mặt của nó làm xuất
hiện dòng xoáy khi ở phần sau của ô tô và gây ra ma sát giữa khong khó với bề mặt của
chúng và sinh ra lực cản của không khí, cùng chiều ngược hoặc cùng chiều chuyển động
của xe tùy thuộc vào vận tốc của gió và của xe có phương song song với mặt đường có
điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc
Fw = 0,5Pw.Cw.A(V+V0)2
Trong đó :

(5)

3

Fw

: mật độ của không khí (kg/m )

Cw

: hệ số cản của không khí

V

: vận tốc của ôtô

Vo

: vận tốc của gió

A

: diện tích cản chính diện

2.2.1.6. Lực quán tính (Fj):
Xuất hiện do sự thay đổi vận tốc của ôtô lực quản tính gồm các thành phần sau: lực
quán tính do gia tốc của các khối lượng chuyển động tịnh tiến (Fi’) và các khối lượng
chuyển động quay (Fi’’) có chiều cùng chiều hay ngược chiều tùy thuộc vào chiều chuyển
động gia tốc của xe có phương song song với mặt đường điểm đặt tại tâm của xe
Fj=δ jG/g.J

Trong đó :

(6)

J : gia tốc của ôtô

δ j : hệ số quán tính quay ( hệ số tính đến ảnh hưởng của gia tốc đến
các khối lượng chuyển động quay )
2.2.1.7. Lực kéo remorque (Fm) :
khi ôtô có kéo remorque thì lực cản ở remorque kéo được sinh ra gọi là lực
remorque có chiều ngược chiều chuyển động của xe có phương song song với mặt đường
và được đặt tại tâm của remorque kéo
Fm= n.Q. 
Trong đó :

(7)

n : số lượng remorque
Q : là trọng lượng của một remorque
 : là hệ số cản tổng cộng của đường

2.2.1.8. Lực phanh (Fp)
Lực phanh là tổng của các phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe được hình
thành khi xuất hiện moment phanh.

Fp 
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Mp
rb

(8a)
Trang 12


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

F

'

p . max

rb

- bán kính của bánh xe

Mp.max

- moment phanh cực đại

F'p.max

- lực phanh tiềm năng.



M p. max
rb

(8b)

Moment phanh là moment cản chuyển động quay của bánh xe xuất hiện khi má
phanh được ép vào tang trống hoặc đĩa phanh. Trong trường hợp cơ cấu phanh tang trống
hoặc cơ cấu phanh đĩa, moment phanh được xác định bằng công thức sau :
Mp = T . rt

(10)

trong đó :
T - lực ma sát giữa má phanh và bề mặt của tang trống hoặc bề mặt của đĩa phanh

rt - khoảng cách giữa điểm đặt của lực ma sát và đường tâm của trục quay,

Hình 2.8 : Moment phanh và lực phanh
Lực phanh tính theo công thức (8b) là lực phanh lớn nhất mà hệ thống phanh có thể
tạo ra. Tuy nhiên, nếu hệ thống phanh tạo ra lực phanh lớn hơn lực bám thì bánh xe sẽ
trượt lê, tức là xe vẫn chuyển động mà bánh xe không quay. Để tránh hiện tượng trượt lê,
lực phanh thực tế được hình thành tại vùng tiếp xúc chỉ có thể nhỏ hơn hoặc bằng lực bám:
Fp.max ≤ F

(9a)

F =  . G

(9b)

Biểu thức (9) được gọi là điều kiện bám khi phanh.
2.2.2. Phƣơng trình cân bằng lực phanh:

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 13


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính
Phương trình cân bằng lực tác dụng lên ôtô trong quá trình phanh trong trường hợp
tổng quát có thể biểu diễn như sau :
Ff1 + Ff2 ± Fg + Fw + Fm + Fms + Fp1 + Fp2 - Fj = 0

(10a)

Fψ + Fw + Fm + Fms + Fp - Fj = 0

(10b)

hoặc
Để thuận tiện khi phân tích các yếu tố ảnh hưởng và các biện pháp nâng cao tính
năng phanh, chúng ta xét trường hợp phanh như sau :


Ôtô chạy trên đường bằng (α =0), không kéo remorque (Fm = 0).

 Bỏ qua ảnh hưởng của lực cản của đường (Fψ), lực cản của không khí (Fw)
và lực ma sát (Fms). Trong trường hợp phanh khẩn cấp, để đảm bảo hiệu quả phanh cao, hệ
thống phanh phải tạo ra được lực phanh lớn nhất có thể. Trong trường hợp đó, các lực cản
tự nhiên (Fψ, Fw, Fms) thường rất nhỏ so với lực phanh (Fp).
Với những giả định nêu trên, phương trình cân bằng lực phanh trong trường hợp

phanh khẩn cấp có dạng :
Fp.max - Fj.max = 0

Thế

Fp  .G và

Fj . max   j .

.G   j

G
. j p. max vào (10c) ,ta có :
g

G
j p. max
g

j p. max 



(10c)

 .g
j

(10d)

(10e)

2.2.3. Các chỉ tiêu đánh giá tính năng phanh :
 Tính năng phanh hay chất lượng quá trình phanh được định lượng thông qua 2
nhóm chỉ tiêu : hiệu quả phanh và tính ổn định khi phanh.
 Hiệu quả phanh đánh giá mức độ giảm tốc độ của ôtô khi người lái tác động lên cơ
cấu điều khiển phanh trong trường hợp phanh khẩn cấp.
 Tính ổn định khi phanh đánh giá khả năng duy trì quỹ đạo của ôtô theo ý muốn
của người lái trong quá trình phanh.
2.2.3.1. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh:
 Thời gian phanh:


Trong trường hợp tổng quát ta có :

dt 

dv
jp

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 14


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

tp 


v2

dv M p
 j rb
v1 p

Trong trường hợp phanh khẩn cấp :

dt 

dv
j p. max
0

t p. min  
v1



j
.dv
 .g

dv
j p. max

0



v1

j

dv  j .v1
 .g
 .g

(11)

trong đó :
v1 - vận tốc của xe tại thời điểm bắt đầu phanh,
v2 - vận tốc của xe tại thời điểm kết thúc phanh.
Công thức (11) cho thấy, thời gian phanh sẽ dài khi vận tốc bắt đầu phanh lớn, thời gian
phanh sẽ ngắn khi hệ số bám lớn. Thời gian phanh trong trường hợp ly hợp vẫn đóng (δj >
1) thì thời gian phanh sẽ dài hơn so với trường hợp mở ly hợp .Thời gian phanh bao gồm:
 Thời gian phản ứng của lái xe (t1) :khoảng thời gian tính từ thời điểm lái
xe quyết định phanh đến thời điểm chạm đến cơ cấu điều khiển phanh. Thời gian phản ứng
(t1) phụ thuộc vào khả năng và kỹ năng của lái xe và thường nằm trong khoảng 0.3÷0.8 s .
 Thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh (t2) :khoảng thời gian tính
từ thời điểm cơ cấu điều khiển phanh bắt đầu được tác động đến thời điểm xuất hiện gia
tốc phanh .Thời gian t2 phụ thuộc vào kiểu dẫn động phanh và tình trạng kỹ thuật của nó.
t2 = 0.05÷0.1 s đối với dẫn động phanh thuỷ lực.
t2 = 0.2÷0.4 s đối với dẫn động phanh khí nén.
 Thời gian giảm tốc phanh từ 0 đến giá trị jpôđ (t3):coi như quy luật tăng
này là tuyến tính .
t3 = 0.2÷0.4 s đối với dẫn động phanh thuỷ lực.
t3 = 0.5÷0.75 s đối với dẫn động phanh khí nén
 Thời gian phanh với giảm tốc phanh ổn định (t4) : lực phanh và giảm tốc
phanh có giá trị không đổi t4 = 1.5÷1.8 s



Thời gian nhả phanh , lực phanh giảm đến 0 (t5)

t5 = 0.2 s đối với dẫn động phanh thuỷ lực.
t5= 1.5÷2 s đối với dẫn động phanh khí nén
 Gia tốc phanh
Gia tốc phanh (jp) là đại lượng đặc trưng cho mức độ giảm tốc độ của ôtô trong quá trình
phanh.
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 15


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính


Gia tốc phanh tức thời :



Gia tốc phanh trung bình trong quá trình phanh :

j p .m 


jp =

dv/dt

v1  v2
tp

Trong quá trình phanh khẩn cấp

j p. max 

 .g
j

 Quãng đƣờng phanh:
Quãng đường phanh (Sp) là đoạn đường mà ôtô đi qua tính từ thời điểm bắt đầu phanh đến
thời điểm kết thúc phanh.
Trong trường hợp phanh khẩn cấp ta có :

j p. max 

dv  .g

dt
j

Nhân cả 2 vế phương trình trên với dSp ta có :

dv
 .g
.ds p 
.ds p
dt

j
v.dv 

 S p. min  

 .g
ds
j p

2
2
j

.v.dv  j  v  v 
2 
 .g
 .g  1

Khi phanh ôtô đến dừng hẳn ta có :

S p. min 

2
j
.v
 .g 1

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

(12)

Trang 16


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

Hình 3.9: Đặc tính động học quá trình phanh
 Hiệu suất phanh:

p 

Fp
G

(13)

2.2.3.2. Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định khi phanh:
Tính ổn định phanh là khả năng đảm bảo quỹ đạo của ôtô theo ý muốn của người
lái trong quỏ trình phanh. Tính ổn định khi phanh được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu: Góc quay
khi phanh (βp) và hành lang phanh (Bp).
 Góc quay khi phanh (βp):
Trong quá trình phanh ôtô thì trục dọc của ôtô bị nghiêng đi một góc β nào đấy so
với hướng của quỹ đạo đang chuyển động. Đó 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
moment quay vòng Mq quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm A của ôtô.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 17

Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

Hình 2.10: Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh mà bị quay ngang
Khi phanh mà ôtô bị quay đi một góc quá mức quy định sẽ ảnh hưởng đến an toàn
chuyển động trên đường. Vậy tính ổn đinh khi phanh là khả năng ôtô giữ được quỹ đạo
chuyển động như ý muốn của người lái trong quá trình phanh.
Giả sử ôtô chuyển động theo hướng trục X nhưng sau khi phanh ôtô bị lệch đi một
gúc β. Trong khi phanh thì ở các bánh xe bên phải có các lực phanh Fp.ph1 ở trục trước và
Fp.ph2 ở trục sau, còn các bánh xe bên trái có các lực phanh Fp.tr1 ở trục trước và Fp.tr2 ở
trục sau.
Tổng các lực phanh ở cỏc bánh xe bên phải là:
Fp.ph = Fp.ph1 + Fp.ph2

(14)

Tổng các lực phanh ở các bánh xe bên trái là :
Fp.tr = Fp.tr1 + Fp.tr2

(15)

Giả sử rằng tổng các lực phanh bờn phải Fp.ph lớn hơn tổng các lực phanh bên trái
Fp.tr thì ôtô quay vũng theo chiều mũi tên như hình vẽ quanh trọng tâm A của ôtô.
Moment quay vòng Mq được xác định theo biểu thức:

Mq  Fp. ph

B

B
B
 Fp.tr  Fp. ph  Fp.tr 
2
2
2

(16)

Do có sự ma sát giữa bánh xe và mặt đường cho nên khi xuất hiện moment quay
vòng Mq thì các bánh xe ở trục trước sẽ có phản lực Ry1 tác dụng từ mặt đường theo
phương ngang và ở các bánh xe sau sẽ có phản lực Ry2 tác dụng
Phương trình chuyển động của ôtô đối với trọng tâm A được viết dưới dạng sau :


Iz.   Mq  Ry1  Ry2 .b
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

(17)

Trang 18


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính
Vì ôtô bị xoay đi một góc β tức là moment quay vòng lớn hơn rất nhiều so với các
moment do các lực Ry1 và Ry2 sinh ra, để đơn giản bớt ta có thể viết lại như sau:


Iz.   Mq



Hay



Mq
Iz

(18)

Với: Iz – moment quán tính của ôtô quanh trục Z đi qua trọng tâm A lấy tích phân hai lần
phương trình (18) ta được :



Mq 2
t C
2.Iz

(19)

Với: t - thời gian phanh
Để tìm giá trị của C ta sử dụng điều kiện ban đầu khi t = 0 thì β = 0 và đưa vào
phương trình (19) ta có C = 0. Từ đó rút ra được biểu thức cuối cùng để xác định góc lệch
β do moment quay vòng gây nên. Mà moment này là do sự chênh lệch lực phanh bên phải
và bên trái gây nên:



Mq 2
t
2.Iz

(20)

Qua biểu thức trên ta thấy β tỷ lệ thuận với Mq, với bình phương thời gian phanh t
và tỷ lệ nghịch với moment quán tính Iz của ôtô quanh trục Z đi qua trọng tâm của nó.
Theo yêu cầu của nhà chế tạo thì khi ôtô xuất xưởng thì phải bảo đảm lực phanh ở các
bánh xe trên cùng một trục là như nhau và độ chênh lệch lực phanh ở các bánh xe trên
cùng một trục không vượt quá 15% so với giá trị lực phanh cực đại ở các bánh xe ở trục
này.
Giả sử rằng các bánh xe ở phái bên phải có lực phanh lớn nhất Fp.phmax theo điều
kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, thì lực phanh thấp nhất giữa các bánh xe ở phái bên
trái cho phép là:
Fp.trmin = 0.85.Fp.phmax

(21)

Lúc này mômen cực đại Mqmax được xác đinh như sau:

Mqmax  Fp. ph  Fp.tr 

B
2

 Fp. ph max  0.85Fp. ph max 

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

B
2

(22)

Trang 19


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

Từ đó ta có :

Mqmax  Fp. ph max .

B
B
 Fp.tr min .
2
2

Lấy giá trị Mqmax từ biểu thức (22) thay vào biểu thức (20) ta tìm được góc lệch
cực đại βmax:

 max 

0.075.B.F ' p. max
2Iz

t2

(23)

Ở biểu thức (21) thành phần F′p.max cần phải hiểu là lực phanh cực đại ở một phía
(có thể bên trái hay bên phải) tuỳ theo điều kiện bám.
Lực phanh cực đại:

 max

B.G.t 2
 0.019
 max
Iz

(25)

Góc lệch cực đại βmax cho phép khi phanh không vượt quá 8° hoặc khi phanh thì
ôtô không vượt ra ngoài hành lang có chiều rộng 3,5m.

Mqmax  Fp. ph max .

B
B
 Fp.tr min .
2
2

2.2.3.3. Các biện pháp nâng cao tính năng phanh
Điều kiện để có tính năng phanh cao :
 Tạo ra lực phanh lớn để đạt hiệu quả phanh cao.

 Đảm bảo lực phanh tại các bánh xe trên cùng một trục bằng nhau để
tính ổn định khi phanh cao.
Có nhiều biện pháp nhằm thoả mãn một phần 2 điều kiện kể trên ở những mức độ
khác nhau, ví dụ :


Mặt đường có hệ số bám lớn



Lốp xe có hệ số bám lớn



Bố trí cơ cấu phanh tại tất cả các bánh xe



Điều hòa lực phanh



Chống trượt lê

2.2.4. Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh chống trƣợt lê
2.2.4.1.Đặc tính của ma sát:
Ma sát là sự cản trở chuyển động của hai vật tiếp xúc với nhau. Nó thay đổi tuỳ
thuộc vào lực tác dụng lên mặt trượt, độ phẳng của các bề mặt tiếp xúc và vật liệu các bề
mặt tiếp xúc.
Ma sát tĩnh và ma sát động: Kéo một vật từ trạng thái đang đứng yên sang trạng

thái di động cần nhiều sức hơn lúc kéo vật đó tiếp tục di động. Điều này có nghĩa là khi
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 20


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính
kéo một vật đang đứng yên hay ma sát tĩnh lớn hơn ma sát của vật đang di đông hay ma sát
động

Hình 3.11: Ma sát tỉnh lớn hơn ma sát động
Hệ thống phanh trên ôtô được chế tạo dựa trên 2 lực ma sát: đó là ma sát giữa bố
phanh và đĩa phanh (hay trống phanh) và lực ma sát giữa vỏ xe với mặt đường.
Nếu lực ma sát của hệ thống phanh nhỏ hơn lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường
thì xe không thể giảm tốc một cách nhanh chóng được.
Nếu lực ma sát của hệ thống phanh lớn hơn lực ma sát giữa bánh xe với mặt đường
thì bánh xe sẽ bị hãm cứng và trượt lết trên mặt đường, do ma sát động nhỏ hơn ma sát tĩnh
nên vỏ xe càng bị trượt nhiều hơn sẽ làm giảm hiệu quả phanh và mất ổn định hướng làm
khó điều khiển xe…
Với xe có trang bị hệ thống phanh ABS thì ABS sẽ điều khiển áp lực dầu tác dụng
lên các xi-lanh bánh xe làm cho các bánh xe giảm cùng tốc độ và không bị hãm cứng, giúp
duy trì ổn định hướng tốt hơn khi phanh gấp.
2.2.4.2. Hệ số trượt và hệ số bám:
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 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%.
Loại đường và tình trạng mặt đường

Hệ số bám 

1/ Đường nhựa, bê tông
-

Khô và sạch

-

Ướt

-

Pha sét, khô

0.5-0.6

-

Ướt

0.2-0.4

0.7-0.8
0.35-0.45

2/ Đường đất

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 21

Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính
3/ Đường cát
-

Khô

0.2-0.3

-

Ướt

0.4-0.5

Thực tế , hệ số bám của bánh xe ôtô với mặt đường ngoài việc phụ thuộc vào lọai
đường và tình trạng mặt đường còn phụ thuộc khá nhiều bởi độ trượt của bánh xe tương
đối với mặt đường trong quá trình phanh.
Độ trượt tương đối được xác định theo biểu thức:



v  wb .rb
v

(26)

trong đó:

v

: vận tốc của ôtô

wb

: vận tốc góc của bánh xe đang phanh

rb

: bán kính làm việc của bánh xe

Hệ số bám dọc được hiểu là tỷ số của lực phanh Fp trên tải trọng Gb tác dụng lên
bánh xe:

x 

Fb
Gb

Với khái niệm như trên thì hệ số bám dọc bằng không khi lực phanh tiếp tuyến
bằng không, nghĩa là lúc chưa phanh. Theo đồ thị ta thấy hệ số bám dọc có giá trị cực đại

xmax ở giá trị độ trượt tối ưu λ0.
Thực nghiệm chứng tỏ rằng giá trị λ0 thường nằm trong giới hạn từ 15÷25%. Ở giá
trị độ trượt tối ưu λ0 không những đảm bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám
ngang  y cũng có giá trị khá cao.
Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là λ0 thì sẽ đạt
được lực phanh cực đại:
Fpmax = xmax.Gb

Nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo ổn định tốt khi phanh. Để độ trượt
nằm trong giới hạn hẹp quanh giá trị λ0 thì hệ thống phanh thường được gắn thêm hệ thống
chống hãm cứng bánh xe khi phanh, nhờ vậy sẽ đảm bảo hiệu quả phanh, tính ổn định, tính
dẫn hướng khi phanh nhờ có giá trị xmax, y đạt giá trị cao. Theo đồ thị thấy rằng nếu
phanh mà các bánh xe bị bó cứng ngay từ đầu thì hiệu quả phanh, tính ổn định khi phanh,
tính dẫn hướng sẽ giảm đột ngột do x giảm đi một nữa và y giảm đi một vài lần.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 22


Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để thí nghiệm và
mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính

Hình 2.12: Sự thay đổi hệ số bám dọc x và hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối

λ của bánh xe khi phanh
2.2.4.3. Tác hại của trượt lết:
Trong quá trình hãm bánh xe, sự ma sát của bố phanh và trống phanh (đĩa phanh)
sẽ làm chậm dần tốc độ quay của bánh xe, sau đó sự ma sát giữa mặt đuờng và vỏ xe làm
xe dừng lại. Khi hãm phanh thật nhanh, nếu các bánh xe bị khoá cứng, lực quán tính của xe
đang chuyển động sẽ làm cho các bánh xe bị trượt lết trên mặt đường.
Khi bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thì ma sát giữa lốp xe với mặt đường là ma sát
động. Ngược lại, nếu hệ thống phanh giảm tốc độ của các bánh xe một cách không quá đột
ngột thì các bánh xe vẫn tiếp tục quay chậm dần trên mặt đường thì ma sát giữ lốp xe với
mặt đường lúc bấy giờ là ma sát tĩnh. Do ma sát tĩnh giữa lốp xe với mặt đường hãm đứng
bánh xe nhanh hơn ma sát động giữa bánh xe với mặt đường nên trượt lê sẽ làm giảm chất
lượng phanh, làm mất tính dẫn hướng cũng
như làm mất tính ổn định khi phanh.

Ngoài ra khi các bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn thì công ma sát giữa trống phanh
và má phanh cũng như sự cản lăn hoàn toàn không có nữa, tất cả năng lượng hầu như biến
thành nhiệt ở khu vực tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường. Sự trượt lê ngoài việc làm
giảm hiệu quả phanh còn làm tăng thêm độ mòn lốp, tăng độ trượt dọc và ảnh hưởng xấu
đến tính ổn định ngang của xe.
2.2.4.4. Nguyên lý điều chỉnh:
Để khắc phục hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh nhằm làm tăng tính hiệu quả
và ổn định của quá trình phanh, trên ôtô hiện đại thường lắp hệ thống chống hãm cứng
bánh xe gọi tắt là ABS (anti-lock braking system).
Hệ thống phanh ABS dựa vào nguyên lý điều chỉnh sau:
- Gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.
- Giá trị độ trượt cho trước.
- Giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó mà
hệ thống chống hãm cứng ra đời, đảm bảo hiệu quả phanh cao và điều chỉnh áp suất trong
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang 23