NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Ô
TÔ
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS
TRÊN XE TOYOTA VIOS
Giảng viên hướng dẫn:
Lớp: 20203AT6009001

Khóa:

Thành Viên:
MSV:

2018602218

HÀ NỘI - 2021


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới TS.Lê
Đức Hiếu, người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, chu đáo, ln động viên
khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt thời gian thực
hiện khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Cơng nghệ kỹ thuật Ơ
tơ đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong quá trình học tập và hồn
thành khóa luận này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè người thân trong gia đình ln tạo
điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập.
Trong suốt q trình làm khóa luận, em đã cố gắng nỗ lực hết sức mình

để hồn thành bản khóa luận này. Tuy nhiên do kiến thức cịn hạn hẹp, thời
gian có hạn và nguồn tài liệu cịn hạn chế nên bản khóa luận của em khơng
tránh khỏi thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cơ để bản
khóa luận của em được hồn thiện hơn.
Cuối cùng em xin kính chúc các thầy cô luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và
thành công trong công việc cũng như trong cuộc sống.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày.....tháng.....năm 2021
Sinh viên thực hiện


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ ngun lý các loại phanh........................................................4
Hình 1.2 Q trình phanh có và khơng có ABS trên đoạn đường cong............5
Hình 1.3 Sơ đồ biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường.................................7
Hình 1.4 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS...........................................................9
Hình 1.5 Các phương pháp điều chỉnh áp suất phanh.....................................10
Hình 1.6 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe..................11
Hình 1.7 Các lực và mơmen tác dụng lên bánh xe khi phanh.........................12
Hình 1.8 Sự thay đổi các thơng số khi phanh có ABS...................................13
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.................................................................................14
Hình 1.10 Q trình phanh điển hình trên mặt đường trơn khơng có ABS....15
Hình 1.11

Q trình phanh điển hình của ơtơ có trang bị ABS. [4].............15

Hình 1.12 Sơ đồ ABS 1 kênh 1 cảm biến........................................................16
Hình 1.13 Sơ đồ ABS 3 kênh 3 cảm biến........................................................16
Hình 1.14 Sơ đồ ABS 3 kênh 4 cảm biến........................................................17

Hình 1.15 Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến........................................................18
Hình 1.16 Sơ đồ tổng thể xe TOYOTA VIOS.................................................21
Hình 1.17: Kết cấu ly hợp...............................................................................22
Hình 1.18: Mặt cắt của biến mơ thủy lực hộp số tự động..............................24
Hình 1.19 Bộ phận dẫn hướng loại một đòn của hệ thống treo độc lập..........25
Hình 1.20 Hệ thống treo phụ thuộc kiểu dầm xoắn chữ H –Eta beam............25
Hình 1.21 Sơ đồ cường hố lái.......................................................................26
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS.....................28
Hình 2.2 Khi phanh bình thường....................................................................29
Hình 2.3 Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất..........................................................30
Hình 2.4 Giai đoạn giảm áp............................................................................31
Hình 2.5 Giai đoạn tăng áp..............................................................................32
Hình 2.6: Dẫn động phanh thủy lực................................................................33


Hình 2.8: Sơ đồ dẫn động kiểu hai dịng riêng biệt.........................................34
Hình 2.9: Sơ đồ dẫn động kiểu 2 dịng chéo, kết hợp trợ lực..........................35
Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý bộ trợ lực chân khơng........................................36
Hình 2.11: Sơ đồ ngun lý bộ trợ lực chân khơng kết hợp thủy lực.............38
Hình 2.12: Sơ đồ ngun lý bộ trợ lực chân khơng đơng trục........................40
Hình 3.1: Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thơng gió..........................................44
Hình 3.2: Cơ cấu phanh trước.........................................................................45
Hình 3.3: Biến dạng đàn hồi của vịng làm kín...............................................46
Ưu nhược điểm:...............................................................................................47
Hình 3.4: Kết cấu xy lanh chính......................................................................48
Hình 3.5: Cảm biến tốc độ bánh xe trước.......................................................49
Hình 3.6 : Cảm biến tốc độ bánh xe sau..........................................................49
Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe.
.........................................................................................................................50
Hình3.8: Bầu trợ lực.......................................................................................54

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ơtơ du lịch có trang bị ABS.............14
Bảng 1-2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe TOYOTA VIOS....................18
Bảng 1-3 : Thông số kỹ thuật..........................................................................21


MỤC LỤC
PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Ô TƠ........................
LỜI CAM KẾT...................................................................................................
LỜI CẢM ƠN.....................................................................................................
DANH MỤC CÁC HÌNH...................................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG..................................................................................
MỤC LỤC...........................................................................................................
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................
Lý do chọn đề tài.................................................................................................
CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA VIOS 2007........................................................................................1
1.1.
1.1.1.
1.2.

Sơ lược hệ thống phanh trang bị ABS.............................................1
Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh......................1
Chức năng nhiệm vụ, phân loại và sơ đồ, nguyên lý làm việc.......4

1.2.1.

Chức năng nhiệm vụ, phân loại ABS..................................4

1.2.2.

Sơ đồ và nguyên lý làm việc, một số sơ đồ điển hình............11

1.3.

Giới thiệu tởng quan về xe Toyota Vios.........................................18

1.3.1.

Giới thiệu về động cơ...................................................21

1.3.2.

Hệ thống truyền lực.....................................................22

1.3.3.

Hệ thống treo.............................................................24

1.3.4.

Hệ thống lái...............................................................26

1.3.5.

Hệ thống điều hịa khơng khí..........................................26

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ

THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS.......................................28
2.1.
2.2.

Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios.......28
Nguyên lý làm việc của hệ thông phanh ABS trên xe Toyota Vios
28

2.2.1.

Khi không phanh.........................................................28

2.2.2.

Khi phanh ABS chưa làm việc........................................29


2.2.3.
2.3.

Khi phanh ABS làm việc...............................................30
Một số kiểu dẫn động phanh..........................................................32

2.3.1.

Dẫn động phanh chính kiểu cơ khí........................32

2.3.2.

Dẫn động phanh kiểu thủy lực...............................32

2.3.3.

Dẫn động phanh chính bằng khí nén.....................41

2.3.4.

Dẫn động phanh bằng khí nén - thủy lực kết hợp..41

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS
TRÊN XE Ô TÔ TOYOA VIOS.....................................................................44
3.1.

Đặc điểm và kết cấu các bộ phận chính.........................................44

3.1.1.

Cơ cấu phanh.............................................................44

3.1.2.

Xy lanh chính.............................................................47

3.1.3.

Các cảm biến..............................................................48

3.1.4.

Khối điều khiển điện tử ECU..........................................51

3.1.5.

Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit)..................53

3.1.6.

Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD)..............................53

3.1.7.

Trợ lực phanh.............................................................54

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THAY DẦU PHANH CỦA HỆ THÔNG PHANH
ABS TRÊN XE Ô TÔ VIOS 2007..................................................................56
4.1.

Những công việc bảo dưỡng cần thiết:..........................................57

4.2.

Những điều cần biết về dầu phanh:...............................................58

4.3.

Cách thay dầu:.................................................................................58

4.4.

Khi sử dụng dầu phanh cần chú ý:................................................59

TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................60
KẾT LUẬN.....................................................................................................62


LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây do nhu cầu của 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 để phục vụ nhu
cầu cho con người. Do đó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì
cơng nghệ ơ tơ cũng có sự thay đổi khá lớn. Kèm theo sự phát triển của xã hội
thì nhu cầu của con người ngày càng có sự đòi hỏi cao về các mặt tiện nghi,
kinh tế, giảm thiểu ơi nhiễm mơi trường,... trong đó vấn đề an toàn được đặt
lên hàng đầu. Sau nhiều năm nghiên cứu và 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 xảy ra trong q
trình vận hành xe.
Từ đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo
viên, em quyết định thực hiện đề tài: “ KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH
ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS 2007 ’’.
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 thế tránh khỏi những thiếu sót nhất
định. Em rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng tất
cả các bạn để đề tài có thể hồn thiện hơn.
Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn thầy …. cùng các thầy cô giáo, các
bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, Ngày.....Tháng.....Năm 2021
Sinh viên thực hiện
Phạm Quốc Bảo

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Cơ cấu phanh là cơ cấu an tồn chủ động của ơ tơ, dùng để giảm tốc độ
hay dùng và đỗ ôtô trong những trường hợp cần thiết.
Nền công nghiệp ô tô đang ngày càng phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng
nhanh, mật độ lưu thông trên đường ngày càng lớn. Các xe ngày càng được
thiết kế với công suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh hơn thì yêu cầu đặt
ra với cơ cấu phanh cũng càng cao và nghiêm ngặt hơn. Một ô tơ có cơ cấu
phanh tốt, có độ tin cậy cao thì mới có khả năng phát huy hết cơng suất, xe
mới có khả năng chạy ở tốc độ cao, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tính an tồn
và hiệu quả vận chuyển của ô tô.
10% số vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp
phanh mạnh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mất lái. Hệ thống
ABS giúp khắc phục tình trạng này khơng phụ thuộc vào kỹ thuật phanh của
người lái.
Ở VN tai nạn giao thông ngày một gia tăng cả về số vụ và tính chất nguy
hiểm.
Năm
Số vụ tai nạn
Số người chết
Số người bị
thương

2005

2006

2007

2008

15000
11200
11840

15500
12300
12140

16060
14600
12410

16700
15740
12780


CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE
TOYOTA VIOS 2007
1.1. Sơ lược hệ thống phanh trang bị ABS
1.1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh
1.1.1.1. 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 tơ 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 tồn ở mọi chế độ làm
việc. Nhờ thế ơ tơ mới có thể phát huy hết khả năng, nâng cao tốc độ và khả
năng vận chuyển. [1]
1.1.1.2. Yêu cầu của hệ thống phanh
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
tồn cho hành khách và hàng hóa.
- Giữ cho ơ tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian khơng 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 thoát nhiệt tốt.
1


- 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 xun phải chuyển động xuống các dốc dài, cịn
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.
Ngồi ra cịn để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính cịn được
phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng 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 mơmen 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
2


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…
Để quá 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.
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 System-ABS). [2]

3


1.1.1.3. Phân loại
- 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). [1]

a)

b)

c)

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý các loại phanh
a-Phanh trống-guốc; b-Phanh đĩa; c- Phanh dải
1.2. Chức năng nhiệm vụ, phân loại và sơ đồ, nguyên lý làm việc
1.2.1. Chức năng nhiệm vụ, phân loại ABS
1.2.1.1. Chức năng nhiệm vụ
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 cịn lại, thơng
4


qua bơm và van thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (quá
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). [3]

KHƠNG CÓ ABS

CÓ ABS

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 khơng thể thực hiên quay vịng khi phanh trên đoạn đường cong
5


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 q
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.
Quảng đường phanh: Trong tính tốn động lực học q 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 λ0 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
6


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). 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 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.
7


Tỉ số trượt 100% là trạng thái trong đó bánh xe bị bó cứng
hồn tồn và trượt trên mặt đường. [4]
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 mơn.
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 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
8


giá trị φmax ).
- Lợi về tính ổn định ngang do φy còn đủ lớn giúp cho xe ổn định ngang.
1.2.1.2. Phân Loại
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:

Hình 1.4 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS.
9


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.
10


- Ngồi ra các ABS cịn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số
dòng dẫn động điều khiển riêng rẽ. [5]
1.2.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc, một số sơ đồ điển hình
1.2.2.1.Sơ đồ và 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

3

2

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,
11

ta khảo sát quá trình phanh xe như trên hình 1.7.

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  M  Jb (

d 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

- Mô men quán tính của bánh xe.

 b - Tốc độ góc của bánh xe.

Từ đó ta có gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh:
b 

d b ( M p  M  )

dt
Jb

12


Hình 1.8 Sự thay đổi các thơng 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 εb của bánh xe. Hiệu trên tăng nhiều khi đường
Mφ 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 ε b 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 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 M φ 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.
13


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 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 trị 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 quá 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)
Tốc độ bắt Quảng đường phanh Sp(m)
đầu phanh
Có ABS
Khơng ABS
V(m/s)

Mức

tăng

hiệu

quả

13,88

10,6

13,1

19,1

Đường bêtông 13,88

18,7

23,7

21,1

27,77

41,1

50,0

17,8

Đường bêtông 27,77

62,5

100,0

37,5

Loại đường

phanh (%)

Đường bêtông
khô
ướt
Đường bêtông
khô
ướt

14


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

Hình 1.11

Q trình phanh điển hình của ôtô có trang bị ABS. [4]

1.2.2.2. 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 không tải.

15

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. 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.

16