đồ án tốt nghiệp đại học hệ thống phanh trên ô tô

1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
Hà Nội, Ngày……tháng……năm 2017
Giáo viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)


2
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
Hà Nội, Ngày……tháng……năm 2017
Giáo viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)


3

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................4
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ........................6
I.Tổng quan........................................................................................................6
1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài..........................................................................6

1.2. Sơ lược hệ thống phanh trang bị ABS.....................................................7
CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ THỐNG
PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS 2013..................................................27
II.Hệ thống phanh trênxe Toyota Vios 2013....................................................27
2.1.Sơ đồ làm việc hệ thốnsg phanh trên xe Toyota Vios 2013...................27
2.2.Nguyên lý làm việc hệ thống phanh trên xe Toyota Vios 2013.............28
CHƯƠNG III: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN
XE TOYOTA VIOS 2013....................................................................................35
III.Kết cấu và bộ phận chính............................................................................35
3.1.Cơ cấu phanh..........................................................................................35
3.2.Giới thiệu về Xe Toyota Vios 2013........................................................51
Động cơ ô tô Toyota Vios 2013 có những đặc điểm kết cấu và những thông
số kỹ thuật như sau:......................................................................................53
CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ
THỐNG PHANH PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS 2013....................61
IV. Các hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống phanh chính Toyota Vios
2013:.................................................................................................................61
4.1. Những công việc bảo dưỡng cần thiết:.................................................62
4.2. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, bộ phận chính:................................63
4.3.Kiểm tra hệ thống ABS..........................................................................64
4.4.Kiểm tra hệ thống chuẩn đoán...............................................................66
Bước 1: Chức năng kiểm tra ban đầu...........................................................66
4.5. Kiểm tra bộ phận chấp hành.................................................................73
4.6. Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe.........................................................75
4.7. Kết luận.................................................................................................75
KẾT LUẬN..........................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................78


4

LỜI NÓI ĐẦU
Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành phương
tiện quan trọng về hành khách và hàng hóa cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng
thời trở thành phương tiện tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. ngay ở
nước ta số ô tô tư nhân cùng phát triển cùng với sự tăng trưởng kinh tế, mật độ
xe trên đường ngày càng tăng.
Mỹ và Nhật là hai nước sản xuất ô tô nhiều nhất thế giới hàng năm mỗi
nước sản xuất khoảng 12 đến 13 triệu chiếc.
Do mật độ ô tô trên đường ngày càng tăng và tốc độ chuyển động ngày
càng cao cho lên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết hàng
đầu luôn phải quan tâm. Nó không những gây thiệt hại lớn về người mà còn gây
thiệt hại lớn về tài sản của nhà nước và của công dân. Một trong những nguyên
nhân đó là do con người gây ra ( như lái xe say rượu, mệt mỏi, buồn ngủ....). Do
hư hỏng máy móc trục trặc về kỹ thuật và đương xá qúa xấu.
Trong nguyên nhân hư hỏng máy móc trục trặc kỹ thuật thì tỉ lệ tai nạn
giao thông do hệ thống phanh là 52.2 % đến 74.4%. Từ số liệu trên thấy rằng tai
nạn do hệ thống phanh chiếm tỉ lệ lớn nhất vì thế mà hiện nay hệ thống phanh
càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế, chế tạo và sử dụng nghiêm ngặt và
chặt chẽ nhằm tăng hiệu quả phanh tính ổn định hướng, tăng độ tin cậy làm việc
với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô.
Trong những cải tiến đó thì có hệ thống phanh trang bị ABS. Nó còn được
gọi là hệ thống phanh chống bó cứng bánh là một trong những hệ thống phanh có
ưu điển vượt trội nhất hiện nay. Nó đảm bảo cho người và phương tiện trên các
loại đường làm cho người lái chủ động được tốc độ.
Vì vậy đề tài: “NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊNXE
TOYOTA VIOS 2013” sẽ giúp cho em hiểu rõ về công dụng và cấu tạo, nguyên


5

lý hoạt động của hệ thống từ đó tìm ra cách sử dụng tốt nhất, cách bảo dưỡng và
chuẩn đoán hư hỏng và đưa ra biện pháp sử lý. Do hệ thống ABS mới được biết
đến tại Việt Nam nên trong quá trình làm đồ án gặp một số khó khăn về tiếp xúc
thực tế và tài liệu tham khảo và sự giúp đõ của thầy hướng dẫn Ths.Trịnh Đắc
Phong . Do vậy trong đồ án không tranh khỏi những thiếu sót chưa thể hoàn
chỉnh được. Mong các thầy và các bạn góp ý để đồ án được hoàn thiện tốt hơn.
Hà Nội,Ngày 05 tháng 05 năm 2017.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Trần Nam


6
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
I.Tổng quan
1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài.
Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách
và vận chuyển hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành
phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Ở nước ta,
số người sử dụng ô tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế,
mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao dẫn đến tai nạn giao thông ngày
càng nhiều. Do đó để đảm bảo tính an toàn vấn đề tai nạn giao thông là một
trong những hướng giải quyết cần thiết nhất, luôn được quan tâm của các nhà
thiết kế và chế tạo ôtô mà hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng.
Phanh sử dụng ABS là một trong hai công nghệ bổ sung cho hệ thống
phanh hữu dụng nhất của ngành công nghiệp ôtô thời gian gần đây. Vai trò chủ
yếu của ABS là giúp tài xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống
phanh gấp.
Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu
chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và

chặt chẽ.
Ðối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, nghiên
cứu về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn. Ðó là lý do em chọn đề tài
“NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS
2013”.Ðể giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý
hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh. Từ đó tạo tiền đề
cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn
định hướng và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích
đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả chuyển động của ô tô.


7
Hệ thống phanh xe Toyota Vios là hệ thống phanh dẫn động thủy lực sử
dụng ABS, là một trong những hệ thống phổ biến hiện nay
1.2. Sơ lược hệ thống phanh trang bị ABS.
1.2.1.Công dụng,yêu cầu hệ thống phanh.
1.2.1.1. Công dụng:
Hệ thống phanh dùng để:
- Giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ
cần thiết nào đó.
- Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng
yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.
Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan
trọng. Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc.
Nhờ thế ô tô máy kéo mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc
độ và năng suất vận chuyển.
1.2.1.2. Yêu cầu:
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:
- Làm việc bền vững, tin cậy.
- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường

hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an
toàn cho hành khách và hàng hóa.
- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn
chế.
- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh.
- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng
và khi quay vòng.


8
- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn dịnh trong mọi
điều kiện sử dụng.
- Có khả năng thoát nhiệt tốt.
- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều
khiển nhỏ.
Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ
thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh:
- Phanh làm việc: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên
ở mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn được
gọi là phanh chân.
- Phanh dự trữ: dùng phanh ô tô máy kéo khi phanh chính hỏng.
- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ. Dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng
yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều
khiển bằng tay đòn nên còn được gọi là phanh tay.
- Phanh chậm dần: trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như: xe tải, trọng
lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách, trọng lượng lớn hơn 5 tấn) hoặc làm
việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải
có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để:
+ Phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn cho

phép khi xuống dốc.
+ Để giảm dần tốc độ ô tô máy kéo trước khi dừng hẳn.
Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng
của nhau nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận là điều khiển và dẫn động
độc lập.
Ngoài ra còn để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân
thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn
làm việc bình thường.


9
Để có hiệu quả phanh cao:
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn.
- Phân phối mômen phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được
toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy lực phanh trên các bánh xe
phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng.
- Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn
động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng
lượng lớn.
Để đánh giá hiệu quả phanh người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính: gia tốc
chậm dần và quãng đường phanh.Ngoài ra cũng có thể sử dụng các chỉ tiêu khác,
như: lực phanh hay thời gian phanh.
Các chỉ tiêu quy định về hiệu quả phanh cho phép do từng quốc gia hay
từng hiệp hội qui định riêng dựa vào nhiều yếu tố, như: nguồn gốc và chủng loại
các ô tô đang lưu hành, điều kiện đường xá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật,
các trang thiết bị kiểm tra…
Khi phanh bằng phanh dữ trữ hoặc bằng các hệ thống khác thực hiện chức
năng của nó, gia tốc chậm dần cần phải đạt 3m/s 2 đối với ô tô khách và 2,8m/s 2
đối với ô tô tải.
Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh được đánh giá bằng tổng

lực phanh thực tế mà các cơ cấu phanh của nó tạo ra. Khi thử (theo cả hai chiều:
đầu xe hướng xuống dốc và ngược lại) phanh dừng phải giữ được ô tô máy kéo
chở đầy tải và động cơ tách khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên mặt dốc có
độ nghiêng không nhỏ hơn 25%.
Hệ thống phanh chậm dần phải đảm bảo cho ô tô máy kéo khi chuyển
động xuống các dốc dài 6km, độ dốc 7%, tốc độ không vượt quá 30±2 km/h, mà
không cần sử dụng các hệ thống phanh khác. Khi phanh bằng phanh này, gia tốc
chậm dần của ô tô máy kéo thường đạt khoảng 0,6÷2,0 m/s2.


10
Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh, sự
phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều
kiện sau:
-Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau.
Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% lực phanh lớn nhất.
-Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì: các
bánh xe trước trượt sẽ làm cho ô tô máy kéo bị trượt ngang; các bánh xe sau
trượt có thể làm ô tô máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngoài ra các
bánh xe bị trượt còn gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám.
Để đảm bảo yêu cầu này, trên ô tô máy kéo hiện đại người ta sử dụng các bộ
điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking
System-ABS).
1.2.1.3.Phân loại hệ thống phanh.

a)

b)

c)

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính
a-Phanh trống-guốc
b-Phanh đĩa

c- Phanh dải.

- Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: phanh bánh xe và
phanh truyền lực.


11
- Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra:
phanh guốc, phanh đĩa và phanh dải.
- Theo loại dẫn động, phân chia ra: phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh
khí nén, phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau).
1.2.2.Chức năng nhiệm vụ ABS ,phân loại ABS
1.2.2.1.Chức năng nhiệm vụ ABS.
ABS thực ra là công nghệ điện tử thay thế cho phương pháp phanh hiệu
quả nhất (đặc biệt trên mặt đường trơn trượt) là đạp - nhả pê-đan liên tục, cảm
nhận dấu hiệu rê bánh để xử lý. Do việc thực hiện kỹ thuật này không đơn giản
mà các chuyên gia ôtô ở hãng Bosch, Đức, đã nghiên cứu, chế tạo cơ cấu ABS
bao gồm các cảm biến lắp trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý
điện tử CPU và thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đổi áp suất trong piston phanh).
Trong trường hợp phanh gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có
tốc độ quay chậm hơn mức quy định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua
bơm và van thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả),
giúp bánh xe không bị hãm cứng (hay còn gọi là "bó").
Tương tự, nếu một trong các bánh quay quá nhanh, máy tính cũng tự động
tác động lực trở lại, đảm bảo quá trình hãm. Để thực hiện được điều này, hệ

thống sẽ thực hiện động tác ép - nhả má phanh trên phanh đĩa khoảng 15 lần mỗi
giây, thay vì tác động một lần cực mạnh khiến bánh có thể bị "chết" như trên các
xe không có ABS. Hệ thống phanh ABS hiện đại thường được nhà sản xuất trang
bị để đảm bảo tính tiện nghi cũng như mức độ an toàn của xe ô tô hiện đại khi xe
ô tô ngày càng phổ biến tại Việt Nam.
Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất
trong dẫn động phanh các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:
- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng
bám và tránh quay xe khi phanh).


12

Hình 1.2 Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong.
- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước (để đảm bảo điều kiện ổn định).
Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an
toàn nhất vì:
- Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc. Các
bánh xe trượt lết trên đường sẽ gây mòn lốp và giảm hệ số bám.
- Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp tục nhận lực
ngang và không thể thực hiên quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc
đổi hướng để tránh chướng ngại vật (hình 1.2), đặc biệt là trên các mặt đường có
hệ số bám thấp. Do đó dễ gây ra những tai nạn khi phanh.
Vì vậy mục tiêu của hệ thống phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá
trình phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị λ 0, khi đó hiệu
quả phanh cao nhất (lực phanh đạt giá trị cực đại do giá trị φ max) đồng thời tính
ổn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất (φ y đạt giá trị cao), thỏa mãn các
yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút ngắn quảng đường phanh, cải thiện tính
ổn định và khả năng điều khiển lái của xe trong khi phanh.
Quãng đường phanh: Trong tính toán động lực học quá trình phanh, quãng

đường phanh x được xác định theo phương trình sau:
x=


13
Trong đó:
X: là quãng đường phanh.
M: là khối lượng của xe.
V0: là vận tốc ban đầu khi bắt đầu phanh.
Vf: là vận tốc cuối cùng.
Ta thấy quãng đường phanh đến khi xe dừng hẳn (Vf = 0) phụ thuộc vào
vận tốc ban đầu (V0), khối lượng M của xe và lực phanh F p. Khi lực phanh đạt
cực đại thì quảng đường phanh là ngắn nhất (xem các nhân tố khác giữ nguyên
giá trị). Theo hình 1.3, nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở vùng lân cận λ 0 thì
sẽ đạt được lực phanh cực đại, khi đó quảng đường phanh là ngắn nhất.
Tính ổn định chuyển động và tính ổn định hướng: Duy trì khả năng bám
ngang trong vùng có giá trị đủ lớn nhờ vậy làm tăng tính ổn định chuyển động và
ổn định quay vòng khi phanh “xét theo quan điểm về độ trượt”. Tuy nhiên do sự
khác biệt thường xuyên của tải trọng và hệ số bám trên các bánh xe và các bánh
xe được điều khiển một cách độc lập với cùng một ngưỡng gia tốc nên lực phanh
trên các bánh xe sẽ khác nhau. Sự khác biệt lực phanh trên các bánh xe trái phải
sẽ tạo ra mô men quay vòng cưỡng bức quanh trục thẳng đứng (trục thẳng đứng
đi qua trọng tâm xe nếu tổng lực phanh của các bánh xe bên trái khác tổng lực
phanh của các bánh xe bên phải). Mô men quay vòng cưỡng bức sẽ làm lệch
hướng chuyển động của xe khi phanh, làm giảm ổn định chuyển động. Đối với
xe du lịch mô men quán tính của khối lượng nhỏ, vận tốc đâm xe lớn có thể gây
nguy hiểm khi phanh. Ngoài ra trạng thái trượt của các bánh xe ở các cầu khác
nhau cũng làm thay đổi đặc tính quay vòng của xe khi phanh, nếu độ trượt của
bánh xe cầu trước lớn hơn cầu sau dẫn đến góc lệch hướng trước lớn hơn góc
lệch hướng sau thì xe có xu hướng quay vòng thiếu, nếu độ trượt của bánh xe sau

lớn hơn bánh xe trước thì xe có xu hướng quay vòng thừa.


14

Hình 1.3 Sơ đồ biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường.
Tỉ số trượt:
Tỉ số khác biệt giữa tốc độ xe và tốc độ bánh xe.
Tỉ số trượt = (tốc độ xe – tốc độ bánh xe).100%/tốc độ xe
Tỉ số trượt 0% là trạng thái bánh xe quay tự do không có lực cản.
Tỉ số trượt 100% là trạng thái trong đó bánh xe bị bó cứng hoàn toàn và trượt
trên mặt đường.
Mối quan hệ giữa lực phanh và tỉ số trượt được biểu diễn bởi đồ thị. Bằng
đồ thị ta có thể dễ dàng hiểu được mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số trượt. Lực
phanh không nhất thiết cân đối với tỷ số trượt. Vì vậy để đảm bảo lực phanh lớn
nhất thì tỷ số trượt nằm trong vùng dung sai trượt ABS.
Từ những kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng đối
với ABS thì hiệu quả phanh và ổn định phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa
chọn sơ đồ phân phối các mạch điều khiển và mức độ độc lập hay phụ thuộc của


15
việc điều khiển lực phanh tại các bánh xe. Sự thỏa mãn đồng thời hai chỉ tiêu
hiệu quả phanh và ổn định khi phanh là khá phức tạp và là vấn đề đã và đang
nghiên cứu của các nhà chuyên môn.
Các hệ thống hãm cứng bánh xe khi phanh có thể sử dụng nguyên lý điều
chỉnh sau đây:
- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe khi 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.
Ở các loại đường nhựa khô, hệ số bám dọc vẫn tương đối cao. Tuy nhiên
hệ số bám ngang φy nhỏ, do đó không đảm bảo được lực bám ngang, làm cho xe
mất tính ổn định hướng khi phanh. Vì vậy trang bị ABS trên xe sẽ vẫn rất cần
thiết để đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất. Qua thực nghiệm người ta thấy rằng
khi có trang bị hệ thống ABS:
Đường nhựa khô: hiệu quả phanh đạt khoảng 115% (tăng 15% so với không có
ABS).
Đường đóng băng: hiệu quả phanh đạt khoảng 150% (tăng 50% so với không có
ABS).
Tóm lại khi có trang bị hệ thống ABS:
Lợi về hiệu quả phanh (lực phanh lớn hơn do hệ số bám luôn ở phạm vi giá trị
φmax ).
Lợi về tính ổn định ngang do φy còn đủ lớn giúp cho xe ổn định ngang.
1.2.2.2.Phân loại ABS
Hệ thống phanh ABS được phân loại theo nhiều phương pháp điều chỉnh,
phương pháp điều khiển, phương pháp điều chỉnh, thành phần kết cấu, ngoài ra
còn phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng dẫn động điều khiển riêng rẽ.


16

Hình 1.4 Các phương pháp điều chỉnh áp suất phanh.
a- Dùng bơm hồi dầu;

b- Xả dầu về đường hồi;

c-Dùng piston đối áp

1- Bơm dầu

5- Van xả
2-Bình tích năng
6- Cơ cấu phanh
3- Xi lanh chính
7-Đường hồi dầu
4- Van nạp
8- Van điện từ chính
Mặc dù có chung một nguyên lý làm việc, nhưng các ABS có thể được
thiết kế theo nhiều sơ đồ kết cấu và biện pháp điều chỉnh áp suất khác nhau. Hệ
thống ABS được phân loại theo các phương pháp sau:
- Theo phương pháp điều khiển, ABS có thể chia thành hai nhóm lớn: điều
khiển bằng cơ khí và điều khiển điện tử.


17
Hệ thống ABS được phân loại theo các phương pháp sau:
Hình 1.5 là sơ đồ phân loại hệ thống ABS đã được các hãng trên thế giới
chế tạo:

Hình 1.5 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS
- Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiển điện tử chia ra:


18
Loại dùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cổ điển (còn gọi là
loại không tích hợp).
Loại bán tích hợp.
Loại tích hơp.
- Theo phương pháp điều chỉnh (giảm) áp suất, chia ra:
Dùng bình tích năng và bơm hồi dầu.

Dùng van xả dầu về bình chứa.
Dùng piston đối áp.
- Ngoài ra các ABS còn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng
dẫn động điều khiển riêng rẽ.
1.2.3.Sơ đồ nguyên lý làm việc, một số sơ đồ điển hình.
1.2.3.1.Sơ đồ nguyên lý làm việc
Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS thực chất là một bộ điều chỉnh
lực phanh có mạch liên hệ ngược. Sơ đồ khối điển hình của một ABS có dạng
như trên hình 1.6 gồm:

Hình 1.6 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
1- Cảm biến tốc độ
2- Bộ phận điều khiển
3- Cơ cấu thực hiện

4- Nguồn năng lượng
5- Xilanh chính hoặc tổng van khí nén
6- Xilanh bánh xe hoặc bầu phanh

Bộ phận cảm biến 1, bộ phận điều khiển 2, bộ phận chấp hành hay cơ cấu thực


19
hiện 3 và nguồn năng lượng 4.
- Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi của các thông số được
chọn để điều khiển (thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh xe hoặc
giá trị độ trượt) và truyền tín hiệu đến bộ phận điều khiển 2. Bộ phận 2 sẽ xử lý
tín hiệu và truyền đến cơ cấu thực hiện 3 để tiến hành giảm hoặc tăng áp suất
trong dẫn động phanh.
- Chất lỏng được truyền từ xi lanh chính (hay tổng van khí nén) 5 qua 3 đến

các xi lanh bánh xe (hay bầu phanh) 6 để ép các guốc phanh và thực hiện quá
trình phanh.
Để hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe, ta khảo
sát quá trình phanh xe như trên hình 1.7.

Hình 1.7 Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh.
Nếu bỏ qua mômen cản lăn rất nhỏ và để đơn giản coi Z bx = const, thì
phương trình cân bằng mô men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi
phanh, có dạng:
Ở đây:Mp - Mô men phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh.
Mφ - Mô men bám của bánh xe với đường.


20
Jb

- Mô men quán tính của bánh xe.

- Tốc độ góc của bánh xe.
Từ đó ta có gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh:

Hình 1.8 Sự thay đổi các thông số khi phanh có ABS.
Sự thay đổi Mp, Mφ, và εb theo độ trượt được thể hiện trên hình 1.8
Đoạn O - 1 – 2 biểu diễn quá trình tăng M p khi đạp phanh. Hiệu (Mp - Mφ)
tỷ lệ với gia tốc chậm dần ε b của bánh xe. Hiệu trên tăng nhiều khi đường M φ đi
qua điểm cực đại. Do đó sau thời điểm này, gia tốc ε b bắt đầu tăng nhanh. Sự
tăng đột ngột của gia tốc εb chứng tỏ bánh xe sắp bị hãm cứng và được sử dụng
làm tín hiệu vào thứ nhất để điều khiển làm giảm áp suất trong dòng dẫn động.
Do có độ chậm tác dụng nhất định nào đó (phụ thuộc vào tính chất hệ thống), sự
giảm áp suất thực tế bắt đầu từ điểm 2.

Do Mp giảm, εb giảm theo và bằng không ở điểm 3 (khi M p - Mφ). Vào
thời điểm tương ứng với điểm 4 – mô men phanh có giá trị cực tiểu không đổi.
Trên đoạn từ điểm 3 đến điểm 6, mô men phanh nhỏ hơn mô men bám,
nên xảy ra sự tăng tốc bánh xe. Sự tăng gia tốc góc bánh xe được sử dụng làm tín


21
hiệu vào thứ hai để điều khiển tăng áp suất trong hệ thống phanh (điểm 5).
- Khi tốc độ góc bánh xe tăng lên, độ trượt giảm và bởi vậy φ và Mφ cũng tăng lên.
- Tiếp theo, chu trình lặp lại. Như vậy, trong quá trình điều khiển, bánh xe lúc thì
tăng tốc lúc thì giảm tốc và buộc Mφ phải thay đổi theo chu trình kín 1 - 2 - 3 - 4
- 5 - 6 - 1, giữ cho độ trượt của bánh xe dao động trong giới hạn λ 1 ÷ λ2 (hình
1.8), đảm bảo cho hệ số bám có giá trị gần với cực đại nhất.
Trên hình 1.9 là đồ thị biểu diễn quá trình thay đổi áp suất trong dẫn động và gia
tốc chậm dần của bánh xe khi phanh có ABS theo thời gian.

Hình 1.9 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động
(a) và gia tốc chậm dần của bánh xe ;

(b) khi phanh có ABS.

Hình 1.9a cho thấy, quá trình phanh với ABS nói chung có 3 giai đoạn (3pha):
tăng áp suất(1-->2), giảm áp suất (2-->4) và duy trì (giữ) áp suất (4-->5). ABS
làm việc với 3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha. Một số ABS có thể không có
pha duy trì áp suất- gọi là ABS 2 pha.
Với các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay, hệ số trượt thay đổi
trong khoảng λ1 ÷ λ2 = (15 ÷ 30)%. Tần số thay đổi áp suất trong dẫn động khí
nén khoảng (3 ÷ 8) Hz còn trong dẫn động thủy lực đến 20Hz.

22
Để thấy rõ vai trò của ABS có thể tham khảo số liệu trong bảng 1.1 nhận
được khi thử nghiệm xe du lịch trong hai trường hợp có và không có ABS và đồ
thị quá trình phanh trên hình 1.10; 1.11.
Bảng 1.1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ôtô du lịch có trang bị ABS.
(mỗi bánh xe có một cảm biến và điều khiển riêng)
Tốc

độ

Loại đường

đầu

Đường bê tông khô

V(m/s)
13,88

Đường bê tông ướt
Đường bê tông khô
Đường bê tông ướt

bắt Quảng đường phanh Sp(m)
phanh
Có ABS
Không ABS

Mức

tăng

hiệu

quả phanh (%)

10,6

13,1

19,1

13,88
27,77

18,7
41,1

23,7
50,0

21,1
17,8

27,77

62,5

100,0

37,5

Hình 1.10 Quá trình phanh điển hình trên mặt đường trơn không có ABS.


23

Hình 1.11 Quá trình phanh điển hình của ôtô có trang bị ABS.
1.2.3.2.Một số sơ đồ điển hình
Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ ABS phổ biến dùng với dẫn động thủy lực,
điều khiển bằng điện tử.
5

6

7

ECU

4

3

2

1

Hình 1.12 Sơ đồ ABS 1 kênh 1 cảm biến.
1- Cảm biến tốc độ
2- Xy lanh chính

3- Khối thủy lực
4- Cơ cấu cung cấp năng lượng

5- Bơm cao áp
6- Rơle điện
7- Xy lanh bánh xe


24
ABS 1 kênh – RWAL (Rear Wheel Antilock) hay RABS (Rear Antilock
Braking System) là những hệ thống chống hãm cứng hai bánh sau, điều khiển áp
suất dòng dẫn động đi đến đồng thời cả hai phanh bánh sau, nó chỉ là những hệ
thống đơn giản được thiết kế cho các loại xe thể thao, xe tải nặng, vì các loại xe
này rất dễ bị hãm cứng bánh sau khi phanh trong trường hợp non hoặc không tải.
Sơ đồ hình 1.12 sử dụng một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm
biến đặt trên bánh răng vành chậu của bộ vi sai cầu sau (tài liệu tham khảo [6]).
Sơ đồ này hai bánh sau được điều khiển chung theo modun chọn thấp (select low
mode), tức là bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh
chung cho cả cầu sau.

Hình 1.13 Sơ đồ ABS 3 kênh 3 cảm biến.
Sơ đồ hình 1.13 sử dụng hai cảm biến tốc độ bánh xe đặt ở các bánh xe cầu
trước và một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh
răng vành chậu của bộ vi sai cầu sau (tài liệu tham khảo [4]).


25

Hình 1.14 Sơ đồ ABS 3 kênh 4 cảm biến.
Trên hình 1.14 là sơ đồ ABS 3 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4

van điều khiển (tài liệu tham khảo [4]). Phương án này hai bánh trước được điều
khiển độc lập, hai bánh sau được điều khiển chung theo modun thấp (select low
mode), tức là bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh
chung cho cả cầu sau. Phương án này sẽ loại bỏ được mô men quay vòng cưỡng
bức trên cầu sau tính ổn định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt.

Hì
nh 1.15 Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến.