Khảo sát kỹ thuật hệ thống phanh ABS trên xe hyundai i20

MỤC LỤC
Chương 1. Tổng quan về hệ thống phanh ABS

4

1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài:

4

1.2. Sơ lược hệ thống phanh trang bị ABS.

4

1.2.1.Công dụng,yêu cầu hệ thống phanh.

4

1.2.1.1. Công dụng.

4

1.2.1.2. Yêu cầu.

5

1.2.1.3.Phân loại hệ thống phanh.

7

1.2.2.Chức năng nhiệm vụ ABS ,phân loại ABS.

7

1.2.2.1.Chức năng nhiệm vụ ABS:

7

1.2.2.2.Phân loại ABS .

11

1.2.3.Sơ đồ nguyên lý làm việc, một số sơ đồ điển hình.

14

1.2.3.1.Sơ đồ nguyên lý làm việc .

14

1.2.3.2.Một số sơ đồ điển hình .

18

Chương 2. Kết cấu hệ thống phanh ABS xe Hyundai i20

21

2.1.Sơ đồ và nguyên lý làm việc hệ thống phanh trên xe Hyundai i20.

21

2.1.1.Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Hyundai i20.

21

2.1.2.Nguyên lý làm việc.

21

2.1.2.1.Khi không phanh.

21

2.1.2.2.Khi phanh ABS chưa làm việc.

21

2.1.2.3.Khi phanh ABS làm việc

22

2.2.Kết cấu và bộ phận chính.

24

2.2.1.Cơ cấu phanh.

24

2.2.1.1.Cơ cấu phanh trước.

24

2.2.1.2.Cơ cấu phanh sau.

28

2.2.2.Xy lanh chính.

28

2.2.3.Các cảm biến.

29

2.2.4. Khối điều khiển điện tử ECU.

30

2.2.5. Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit).

32

2.2.6. Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD).
2.2.7. Trợ lực phanh.
1

32
33

Chương 3 Khai thác kỹ thuật hệ thống phanh xe ABS Hyundai i20

35

3.1. Những công việc bảo dưỡng cần thiết.

36

3.2. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, bộ phận chính.

36

3.3.Kiểm tra hệ thống ABS.

37

3.4.Kiểm tra hệ thống chuẩn đốn.

39

3.5. Kiểm tra bộ phận chấp hành.

45

3.6. Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe.

47

KẾT LUẬN

48

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

49

2


LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo
theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện
đại hóa nên địi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con
người. Do đó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì cơng nghệ
ơtơ cũng có sự thay đổi khá lớn. Nhu cầu của con người dần dần được đáp
ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, … trong
đó vấn đề an tồn được đặt lên hang đầu. Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ
thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống
phanh ABS với những tính năng ưu việt: chống bó cứng bánh xe khi phanh,
ổn định hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra.
Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của
giáo viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Khảo sát kỹ thuật hệ
thống phanh ABS trên xe hyundai i20”.
Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức cịn hạn
chế nên trong q trình thực hiện khơng thể tránh khỏi những thiếu sót nhất
định. Em rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của q thầy cơ cùng tất cả
các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hiển cùng các
thầy cô giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2021.

Sinh viên thực hiện

Lê Minh Tùng

3


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS
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 thơng ngày càng
nhiều.Do đó để đảm bảo tính an tồn vấn đề tai nạn giao thơng 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 trị 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 sốt 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 thơng 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 “Khảo
sát kỹ thuật hệ thống phanh ABS trên xe hyundai i20”.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 tồn chuyển động và tăng
hiệu quả chuyển động của ô tô.
Hệ thống phanh xe HYUNDAI i20 là hệ thống phanh dẫn động thủy lực sử
dụng ABS, hiện nay đang sử dụng rộng rải cho các đời xe 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 dến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ
cần thiết nào đó.
- Ngồi ra hệ thống phanh cịn có nhiệm vụ giữ cho ơ tô máy kéo đứng yên
tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.
4


Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng.
Nó đảm bảo cho ơ tơ máy kéo chuyển động an tồn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ thế
ơ tơ 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 ơ tơ máy kéo đứng n khi cần thiết, trong thời gian không hạn
chế.
- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh.
- Khơng có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và

khi quay vòng.
- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn dịnh trong mọi điều
kiện sử dụng.
- Có khả năng thốt nhiệt tốt.
- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay địn 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: Cịn 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.
5


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.
Ngồi ra cịn để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính cịn được phân
thành các dịng độc lập để nếu một dịng nào đó bị hỏng thì các dịng cịn lại vẫn

làm việc bình thường.
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.Ngồi 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
khơng 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.
Để q trình phanh được êm dịu và để người lái được cảm giác, điều khiển
được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh cần phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ

lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở
bánh xe. Đồng thời khơng có hiện tượng tự siết khi phanh.
6


Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển cảu 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.
-Khơng 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 ơ tơ máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngồi 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 SystemABS).
1.2.1.3.Phân loại hệ thống phanh.
- Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: phanh bánh xe và
phanh truyền lực.
- 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).

a)

c)

b)

Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính

a-Phanh trống-guốc; b-Phanh đĩa; c- Phanh dải.
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

7


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 cịn lại, thơng qua bơm và van
thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (q trình nhả), giúp bánh xe
khơng bị hãm cứng (hay cịn 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 khơng có ABS.
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).

Hình 1-2 Q trình phanh có và khơng 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
tồn 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 hồn tồn, cịn 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
8


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.
Quảng đường phanh: Trong tính tốn động lực học quá trình phanh, quảng
đường phanh x được xác định theo phương trình sau:
M
x=
Fp

 V0 2 V f 2 


−
 2
2 


Trong đó:

X: là quảng 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 (V f = 0) phụ thuộc vào vận tốc
ban đầu (V0), khối lượng M của xe và lực phanh Fp. 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 ỏ 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 mơ men
quay vịng 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). Mơ men quay vịng 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. Ngồi ra trạng
thái trượt của các bánh xe ở các cầu khác nhau cũng làm thay đổi đặc tính quay
vịng của xe khi phanh, nếu độ trượt của bánh xe cầu trước lớn hơn cầu sau dẫn đến
9


góc lệch hướng trước lớn hơn góc lệch hướng sau thì xe có xu hướng quay vịng
thiếu, nếu độ trượt của bánh xe sau lớn hơn bánh xe trước thì xe có xu hướng quay
vịng thừa.

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 khơng có lực cản.
Tỉ số trượt 100% là trạng thái trong đó bánh xe bị bó cứng hồn tồn
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 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
10


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 khơ, hệ số bám dọc vẫn tương đối cao. Tuy nhiên hệ số
bám ngang φy nhỏ, do đó khơng 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 khơng
có ABS).
● Đường đóng băng: hiệu quả phanh đạt khoảng 150% (tăng 50% so với
khơng 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 φ max
).
- Lợi về tính ổn định ngang do φy còn đủ lớn giúp cho xe ổn định ngang.
1.2.2.2.Phân loại ABS
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.
Hình 1.4 dưới đây là sơ đồ phân loại hệ thống ABS đã được các hãng trên thế
giới chế tạo:

11


Hình 1.4 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS.

12


3

1

1

3

2

2
7
5

8

5

4

6

4
6

2

a)

b)

3

1
7

9

4

5

6

c)

Hình 1.5 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; 2- Bình tích năng; 3- Xi lanh chính; 4- Van nạp; 5- Van xả;
6- Cơ cấu phanh; 7- Đường hồi dầu; 8- Van điện từ chính.
- Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiển điện tử chia ra:
•Loại dùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cổ điển (cịn gọi là
loại khơng 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.
- Ngồi ra các ABS cịn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng dẫn
động điều khiển riêng rẽ.
13


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:

6
1

2

3

4

5

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
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.

14


Hình 1.7 Các lực và mơmen 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 mơ men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh, có
dạng:
M p − Mϕ − Jb (

dω b
)=0
dt

Ở đây:Mp - Mô men phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh.
Mφ - Mô men bám của bánh xe với đường.
Jb

- Mơ men qn tính của bánh xe.

ω b - Tốc độ góc của bánh xe.

Từ đó ta có gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh:
εb =

dω b ( M p − M ϕ )
=
dt
Jb

Hình 1.8 Sự thay đổi các thơng số khi phanh có ABS.
15


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 εb 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 dịng 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 khơng 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 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 M φ 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 1.9), 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, q 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
16


việc với 3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha. Một số ABS có thể khơng 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 cịn trong dẫn động thủy lực đến 20Hz.
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 khơng có ABS và đồ thị q
trình phanh trên hình 1.10; 1.11.
Bảng 1-1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ơtơ du lịch có trang bị ABS.
(mỗi bánh xe có một cảm biến và điều khiển riêng)
Mức tăng hiệu

Đường bêtông khô

Tốc độ bắt đầu Quảng đường phanh Sp(m)
Không ABS
phanh V(m/s) Có ABS
13,88

10,6
13,1

Đường bêtơng ướt
Đường bêtơng khơ

13,88
27,77

18,7
41,1

23,7
50,0

21,1
17,8

Đường bêtơng ướt

27,77

62,5

100,0

37,5

Loại đường

quả phanh (%)
19,1

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

17


Hình 1.11

Q trình phanh điển hình của ơtơ 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.
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 khơng tải.

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.
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
18


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]).

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
19

độc lập, hai bánh sau được điều khiển chung theo modul 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 mơ men quay vịng cưỡng bức trên cầu sau tính
ổn định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt. Hầu hết các xe có bánh sau chủ động
và nhiều xe bánh trước chủ động sử dụng ABS 3 kênh.
ABS 4 kênh điều khiển phanh 4 bánh xe một cách riêng biệt. Đây là hệ thống
hoàn chỉnh nhưng đắt tiền nhất và yêu cầu mỗi bánh xe phải có một cảm biến tốc độ
riêng.

Hình 1-15 Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến.
Trên hình 1.15 là sơ đồ ABS 4 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van
điều khiển độc lập (sử dụng phổ biến cho xe động cơ đặt trước bánh trước chủ
động). Với phương án này các bánh xe đều được tự động điều chỉnh lực phanh sao
cho ln nằm trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh là lớn nhất.
Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải khơng đều thì mơ men
quay vịng cưỡng bức lớn tính ổn định giảm.

CHƯƠNG 2
KÊT CẤU HỆ THỐNG PHANH ABS XE HYUNDAI i20
20


2.1. Sơ đồ và nguyên lý làm việc hệ thống phanh trên xe HYUNDAI i20
2.1.1. Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe HYUNDAI i20

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe HYUNDAI i20
1,6- Đĩa phanh; 2-Xi lanh chính ; 3-Bầu trợ lực chân khơng ; 4-Bàn đạp phanh ; 5 –
Cơng tắt khởi động;7,13- Các cảm biến;8-Dịng dẫn động phanh trước;9-Đèn báo
phanh;10-Đèn báo ABS;11-Bộ thuỷ lực và máy tính;12-Dịng dẫn động phanh
trước.

2.2. Kết cấu và bộ phận chính.
2.2.1. Cơ cấu phanh.
2.2.1.1. Cơ cấu phanh trước.

21


10
9

10

8

7

6

5

4

K
T? l? 1:2

A-A

3

Ø300

46
K

Ø182

Ø54

A

25

Ø300
Ø119

A

Hình 2.2: Cơ cấu phanh trước
1- Đĩa phanh; 2 - Chốt dẫn hướng ; 3 - Xi lanh; 4 - Pitton ; 5 - Bu lơng xả khí;
6 - Vịng làm kín; 7 - Chụp bụi; 8 - Má kẹp; 9 - Má phanh; 10 – Rãnh thông gió.
Thơng số kỹ thuật và kết cấu :
Kích thước của đĩa phanh:
Đường kính ngồi đĩa phanh: 300 [mm]
Đường kính trong đĩa phanh: 237,5 [mm]
Bề dày đĩa phanh

: 25 [mm]

Bề dày má phanh

: 10 [mm]

Góc ơm má phanh

: 30 [ 0 ]

Với kết cấu như vậy thì điều kiện làm mát tốt hơn, nhiệt độ làm việc của cơ
cấu phanh thấp.Tuy nhiên kết cấu như vậy có độ cứng vững khơng cao. Khi các
chốt dẫn hướng bị mòn biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mịn khơng đều,
hiệu quả phanh giảm và gây rung động.
Đĩa phanh được chế tạo bằng gang có xẻ rãnh thơng gió và có bề dày 25
[mm].
Má kẹp : Được đúc bằng gang rèn.
Xylanh thuỷ lực : Được đúc bằng hơp kim nhôm. Để tăng tính chống mịn và
giảm ma sát, bề mặt làm việc của xylanh được mạ một lớp crôm. Khi xilanh được
chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh . Một
trong các biện pháp để giảm nhiệt độ dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa
piston với má phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim.
22


Các thân má phanh : Chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá.
Tấm ma sát của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát khoảng
12-16 % diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi.
Cơ cấu ép bằng xylanh thủy lực còn gọi là xylanh con hay xylanh bánh xe, có
kết cấu đơn giản, dễ bố trí. Thân của xylanh được chế tạo bằng gang xám, bề mặt làm
việc được mài bóng. Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm
Nguyên lý làm việc:
Khi phanh : Người lái đạp bàn đạp, dầu được đẩy từ xylanh chính đến bộ trợ
lực, một phần trực tiếp đi đến các xylanh bánh xe để tạo lực phanh, một phần theo

ống dẫn đến mở van khơng khí của bộ trợ lực tạo độ chênh áp giữa hai khoang
trong bộ trợ lực. Chính sự chênh áp đó nó sẽ đẩy màng của bộ trợ lực tác dụng lên
piston trong xylanh thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp của người lái.
Khi đó lực bàn đạp của người lái cộng với lực trợ lực sẽ tác dụng lên piston thủy lực
ép dầu theo đường ống đến xylanh an toàn, rồi theo các đường ống dẫn độc lập đến
các xylanh bánh xe trước và sau . Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong
xilanh bánh xe ép má phanh vào má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.
Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ đàn hồi của vịng làm
kín và độ đảo chiều trục của đĩa. Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ cách
mặt đĩa một khe hở nhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở.
Trên hình 1.10a, minh hoạ sự biến dạng của vịng làm kín tương ứng với cùng một
áp suất p và ba giá trị khe hở J 1, J2 và J3 khác nhau: Với khe hở lớn như J 3, vịng
làm kín có thể bị ép tụt ra khỏi rãnh lắp trên xi lanh. Với khe hở như J 2, vịng làm
kín sẽ hư hỏng sau một thời gian ngắn do biến dạng quá lớn. Khe hở với giá trị J 1 là
vừa phải, với khe hở này, khi áp suất thôi tác dụng, vịng làm kín sẽ trở về trạng thía
ban đầu.
Nhờ độ đàn hồi của các vịng làm kín 7 và độ đảo chiều trục của đĩa, khi nhả
phanh các má phanh luôn được giữ lại cách mặt đĩa một khe hở nhỏ. Do đó khơng
địi hỏi phải có cơ cấu tách các má phanh và điều chỉnh khe hở đặc biệt nào. Tuy
vậy, trên một số xe kích cỡ lớn có thể có trang bị thêm cơ cấu điều chỉnh khe hở tự
động.

23


J1

J2

P

J3

P

P

a)

3
2
1

b)

c)

Hình 2.3 Biến dạng đàn hồi của vịng làm kín.
a- Biến dạng của vịng làm kín tương ứng với các khe hở J 1, J2, J3 khác nhau và áp
suất p bằng nhau; b, c- Trạng thái chưa làm việc và đang chịu áp suất; 1- Piston; 2Vịng làm kín; 3- Xilanh.
Ưu nhược điểm:
Qua phân tích nguyên lý làm việc và đặc điểm kết cấu, ta thấy phanh đĩa có một loạt
các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống - guốc như sau:
- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,05 ÷ 0,15 mm nên rất nhạy, giảm
được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động.
- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mịn đều.
- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở.
- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trị
của chúng để đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến
dạng của kết cấu. Vì thế phanh đĩa có kích thước nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe.

- Hiệu quả phanh khơng phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn.
- Điều kiện làm mát tốt hơn.
Tuy vậy, phanh đĩa còn một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:
- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín.
- Các đĩa phanh loại hở dễ bị oxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh.
- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt, xước.
- Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên
khi động cơ không làm việc, hiệu quả dẫn động phanh thấp và khó sử dụng chúng
để kết hợp làm phanh dừng.
2.2.1.2. Cơ cấu phanh sau.
24


8

K

7 6 5 4 3

T? l? 1:2

A-A

Ø280
Ø212,8

K

Ø280

Ø43

9

Ø186

30

A

11

2

A

1

Hình 2.4: Cơ cấu phanh sau
1- Đĩa phanh; 2 - Chốt dẫn hướng ; 3 - Xi lanh; 4 - Pitton ; 5 - Bu lơng xả khí;
6 - Vịng làm kín; 7 - Chụp bụi; 8 - Má kẹp; 9 - Má phanh; 10 – Rãnh thơng gió.
Thơng số kỹ thuật và kết cấu :
Kích thước của đĩa phanh:
Đường kính ngồi đĩa phanh: 280 [mm]
Đường kính trong đĩa phanh: 212,8 [mm]
Bề dày đĩa phanh

: 11 [mm]

Bề dày má phanh

: 10[mm]

Góc ơm má phanh

: 30[ 0 ]

Với kết cấu như vậy thì điều kiện làm mát tốt hơn, nhiệt độ làm việc của cơ
cấu phanh thấp.Tuy nhiên kết cấu như vậy có độ cứng vững khơng cao. Khi các
chốt dẫn hướng bị mịn biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều,
hiệu quả phanh giảm và gây rung động.
Đĩa phanh loại thường được chế tạo bằng gang có bề dày 25 [mm].
Má kẹp : Được đúc bằng gang rèn.
Xylanh thuỷ lực : Được đúc bằng hơp kim nhôm. Để tăng tính chống mịn
và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xylanh được mạ một lớp crôm. Khi xilanh
được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh .
Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa
piston với má phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim.
Các thân má phanh : Chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá.
25