ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH
DỰA TRÊN CƠ SỞ XE TOYOTA CAMRY

Sinh viên thực hiện: HÀ ĐĂNG KHÁNH

Đà Nẵng – Năm 2019


Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch dựa trên cơ sở xe TOYOTA CAMRY

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH ................... 2
1.1. Cơng dụng và vai trị của ơ tơ du lịch ........................................................................ 2
1.2. Hệ thống phanh thường được sử dụng trên ô tô du lịch. ........................................... 3
1.3. Cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh chống bó cứng ABS .......................................... 5
1.3.1. Chức năng hệ thống phanh chống bó cứng ABS ................................................. 5
1.3.2. Nguyên lý làm việc .............................................................................................. 8
1.3.3. Phân loại ABS ................................................................................................... 13
1.3.4. Một số sơ đồ điển hình ...................................................................................... 14
1.3.4.1. Sơ đồ ABS ba kênh ba cảm biến ................................................................. 14
1.3.4.2. Sơ đồ ABS ba kênh bốn cảm biến ............................................................... 15
1.3.4.3. Sơ đồ ABS bốn kênh bốn cảm biến ............................................................ 15
Chương 2 . PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
PHANH XE DU LỊCH ................................................................................................... 17
2.1. Thông số cơ bản để tính tốn................................................................................... 17

2.2. Mơ men phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh ............................................................ 18
2.2.1. Phân tích chọn hệ số bám.................................................................................. 18
2.2.2. Tính chọn bán kính làm việc trung bình của bánh xe Rbx ................................ 19
2.2.3.Tính chọn tọa độ trọng tâm theo chiều cao hg ................................................... 20
2.2.4. Tính chọn phân bố trọng lượng cầu trước và sau ............................................. 20
2.3. Hệ số phân bố lực phanh lên các trục bánh xe ....................................................... 22
2.4. Phân tích, chọn loại dẫn động phanh ....................................................................... 22
2.4.1. Dẫn động thủy lực ............................................................................................. 22
2.4.2. Dẫn động khí nén .............................................................................................. 23
2.5. Phân tích, chọn sơ đồ dẫn động phanh .................................................................... 24
2.6. Phân tích, chọn cơ cấu phanh .................................................................................. 25
Chương 3: TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH ......................... 27
3.1. Tính tốn mơ men phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép u cầu ..................... 27
3.2. Tính tốn xác định bề rộng má phanh b .................................................................. 29
3.3. Tính tốn kiểm tra các thông số liên quan khác của cơ cấu phanh ......................... 32
SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam


Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch dựa trên cơ sở xe TOYOTA CAMRY

3.3.1. Tính tốn kiểm tra cơng trượt riêng .................................................................. 32
3.3.2. Tính tốn kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh ................................... 33
3.3.3. Tính tốn điều khiển truyền động phanh ........................................................... 35
3.4. Tính tốn các chỉ tiêu phanh .................................................................................... 42
3.4.1. Tính tốn các chỉ tiêu phanh ............................................................................. 42
3.4.2. Gia tốc chậm dần khi phanh ............................................................................. 43
3.4.3. Thời gian phanh ................................................................................................ 43
3.4.4.Quãng đường phanh ........................................................................................... 45

Chương 4. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE
DU LỊCH ........................................................................................................................ 46
4.1. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên xe du lịch ........................... 46
4.1.1. Sơ đồ .................................................................................................................. 46
4.1.2. Nguyên lý làm việc ............................................................................................ 47
4.1.3. Sơ đồ mạch hệ thống ABS ................................................................................. 47
4.1.3.1. Khi không phanh ......................................................................................... 47
4.1.3.2. Khi phanh với ABS hoạt động .................................................................... 48
4.1.4. Các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh ABS .................................................. 51
4.1.4.1. Cụm điều khiển điện tử ECU ABS ............................................................. 51
4.1.4.2. Cụm điều khiển thủy lực HCU .................................................................... 51
4.1.4.3. Các cảm biến sử dụng ................................................................................. 52
4.2. Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống phanh xe du lịch ............................... 53
4.2.1. Kết cấu phanh trước .......................................................................................... 53
4.2.2. Kết cấu phanh sau ............................................................................................. 55
4.2.3 Xy lanh chính ...................................................................................................... 56
4.2.3.1. Kết cấu ......................................................................................................... 57
4.2.3.2. Nguyên lý làm việc ..................................................................................... 57
4.2.4. Bộ trợ lực chân không. ...................................................................................... 58
4.2.4.1. Kết cấu ......................................................................................................... 59
4.2.4.2. Nguyên lý làm việc ..................................................................................... 59
KẾT LUẬN .................................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 62

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam


Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch dựa trên cơ sở xe TOYOTA CAMRY


LỜI NÓI ĐẦU
Nhu cầu sử dụng ô tô trong giao thông hiện nay đang phát triển mạnh mẽ. Trong
ngành động lực chuyên nghiên cứu và chế tạo động cơ nhằm tạo ra những động cơ có
cơng suất có ích lớn nhất và giảm suất tiêu hao nhiên liệu. Nhưng muốn sử dụng hiệu
quả cơng suất đó trên ơ tơ thì lại phụ thuộc vào cấu tạo của ơ tơ. Để ơtơ hoạt động
được thì phải đảm bảo được những thơng số kỹ thuật cũng như tính ổn định của ơtơ
trong q trình làm việc.
Đối với ơtơ hệ thống phanh là một trong những cụm chi tiết quan trọng nhất, bởi
vì nó đảm bảo cho ơtơ chạy an tồn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất
vận chuyển. Những yêu cầu về an tồn cũng phải rất cao vì vậy em được giao đề tài đồ
án tốt nghiệp: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH DỰA TRÊN CƠ
SỞ XE TOYOTA CAMRY”.
Đà Nẵng, ngày 02 tháng 09 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Hà Đăng Khánh

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam


MỞ ĐẦU
Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và vận
chuyển hàng hóa cho các ngành kinh tế quốc dân. Ở nước ta, số người sử dụng ôtô
ngày càng nhiều cùng với sự phát tiển kinh tế, giao thông vận tải, cho nên mật độ ô tô
lưu thông trên đường ngày càng nhiều dẫn đến tai nạn giao thơng càng nhiều. Do đó để
đảm bảo tính an tồn 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 ơ tơ mà hệ thống

phanh đóng vai trị rất quan trọng.
Phanh sử dụng ABS là một trong những công nghệ bổ sung cho hệ thống phanh
hữu dụng nhất của ngành công nhiệp ô tô 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, giữ cho
các bánh xe không bị hãm cứng hồn tồn khi phanh ngặt. Nó góp phần giảm thiếu các
tai nạn nguy hiểm nhờ điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu.
Đối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu về
các hệ thống trên ô tô, đặc biệt là hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực. Vì vậy em
chọn “THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE DU LỊCH DỰA TRÊN CƠ SỞ XE
TOYOTA CAMRY” làm đề tài tốt nghiệp. Để giải quyết vấn đề này thì trước hết ta
cần phải hiểu rõ 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 ơ tơ.
Ngồi phần mở đầu và kết luận, đồ án được chia làm 4 chương: Chương 1:
TỔNG QUAN, Chương 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ
THỐNG PHANH XE DU LỊCH, Chương 3: TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH
TRÊN XE DU LỊCH, Chương 4: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU HỆ
THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH.

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 1


Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE DU LỊCH


1.1. Cơng dụng và vai trị của ơ tơ du lịch
Ơ tơ du lịch là một loại phương tiện giao thơng đường bộ có khả năng vận chuyển
một số lượng người và hàng hóa hạn chế, chủ yếu phục vụ nhu cầu cá nhân. Ngày nay,
ô tô du lịch ngày càng được sử dụng rộng rãi, mở rộng nhiều chủng loại nhằm đáp cho
từng nhóm đối tượng sử dụng cụ thể, gồm một số loại chính như sau:
- Xe phục vụ cho các nhu cầu đi lại thông thường của cá nhân có từ 2-5 chỗ ngồi
và khoang chứa đồ nhỏ như: xe sedan (hình 1.a), xe coupe (hình 1.b), xe compi (xe
hatchback) (hình 1.c), xe cabriolet (có thể mở mui) (hình 1.d), xe thể thao (hình 1.e).
- Xe phục vụ cho các nhu cầu đi lại và vận chuyển lớn hơn như: xe đa dụng từ 58 chỗ ngồi, thay đổi được bố trí khoang xe để chở người hoặc chở hàng, có thể hoạt
động trên các địa hình khó khăn (hình 1.f) ; xe bán tải có khoang hành khách và thùng
chở hàng riêng biệt (pick-up) (hình 1.h) ; xe khách loại nhỏ (mini bus) có từ 9-16 chỗ
ngồi (hình 1.g).

Hình 1-1. Các loại xe du lịch
a)

Xe sedan

e)

Xe thể thao

b)
c)
d)

Xe coupe
Xe compi
Xe cabriolet


f)
g)
h)

Xe đa dụng
Xe mini bus
Xe pick-up

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 2


Tuy nhiên, cùng với việc được sử ngày càng phổ biến, các loại ô tô du lịch cũng
dần thay đổi để đáp ứng những nhu cầu sử dụng đa dạng của nhiều đối tượng khác
nhau. Ví dụ như dịng xe gia đình nhỏ gọn xuất hiện để phục vụ nhu cầu đi lại cá nhân,
xe MPV kết hợp giữa xe compi và xe đa dụng cho khả năng chuyên chở lớn hơn nhưng
lại phù hợp với điều kiện sử dụng thơng thường trên đường tốt ...
Ơ tơ du lịch nói chung có đặc điểm:
- Tải trọng nhỏ, vận tốc trung bình lớn.
- Kích thước bố trí hạn chế.
- Đề cao tính tiện nghi, thẩm mỹ.
- Yêu cầu khắt khe về độ an toàn, tin cậy.
- Giảm tối đa khối lượng cơng việc cho người sử dụng.
Do đó, kết cấu các cụm hệ thống trên ơ tơ du lịch cũng có những nét đặc trưng
riêng và luôn luôn được cải tiến để đáp ứng được các yêu cầu đặt ra.
1.2. Hệ thống phanh thường được sử dụng trên ô tô du lịch.
Thông thường, trên xe du lịch thường sử dụng hệ thống phanh chính dẫn động

thủy lực chia dịng, có trợ lực chân không, cơ cấu phanh guốc chốt tựa cùng phía lực
đẩy bằng nhau bố trí ở cầu sau, cơ cấu phanh đĩa hoặc phanh guốc chốt tựa khác phía
bố trí ở cầu trước. Trên một số xe hiện đại có thể sử dụng tồn bộ cơ cấu phanh đĩa.
Phanh dừng của xe du lịch thường được dẫn động bằng cơ khí đến các cơ cấu
phanh ở cầu sau.
Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên xe du lịch được bố trí chung như biểu diễn trên
Hình 1.2:

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 3


Hình 1-2. Sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh trên xe du lịch
1. Cơ cấu phanh trước; 2. Bình chứa dầu; 3. Xylanh chính; 4. Dịng phanh chính;
5. Dịng phanh phụ; 6. Bầu trợ lực chân không; 7. Bàn đạp phanh;
8. Cần phanh dừng; 9 và 11. Cáp dẫn động; 10. Dẫn hướng cáp; 12. Cơ cấu
phanh sau; 13. Cần dẫn động điều hoàn lực phanh; 14. Bộ điều hịa lực
phanh.
Trên hình 2.1 là sơ đồ bố trí chung của một hệ thống phanh điển hình sử dụng
cho xe du lịch, bao gồm hai hệ thống phanh:
* Hệ thống phanh chính dẫn động thủy lực với các đặc điểm:
- Xylanh chính chia thành hai tầng dẫn động hai dịng phanh riêng biệt, nếu một
trong hai dịng đó bị hỏng thì phần cịn lại vẫn hoạt động được. Việc phân dịng phanh
cũng có nhiều phương án khác nhau:

Hình 1-3. Sơ đồ phân dòng phanh thủy lực
+ Một dòng phanh dẫn động hai bánh xe cầu trước, dòng còn lại dẫn động hai

bánh xe cầu sau (hình 1.3.a).
SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 4


+ Dẫn động chéo, bánh trước bên trái cùng một dịng với bánh sau bên phải và
ngược lại (hình 1.3.b).
+ Dẫn động hỗn hợp, một dòng cho tất cả các bánh xe và một dịng cho hai bánh
trước (hình 1.3.c).
+ Mỗi dòng dẫn động hai bánh trước và một bánh sau (hình 1.3.d).
+ Hai dịng song song cho cả bốn bánh xe (hình 1.3.e).
Nói chung, độ tin cậy của hệ thống dẫn động thủy lực là tương đối cao nên hai sơ
đồ a và b thường được chọn sử dụng do có kết cấu đơn giản, tuy nhiên hiệu quả phanh
sẽ giảm đi đáng kể nếu một trong hai dòng bị hỏng. Các sơ đồ c, d, e có kết cấu phức
tạp, chỉ sử dụng cho các xe có điều kiện hoạt động đặc biệt, yêu cầu độ tin cậy cao,
hiệu quả phanh giảm đi ít nếu xảy ra hư hỏng (Hệ thống trong hình 1.3. sử dụng sơ đồ
c).
- Bộ trợ lực chân không được lắp liền cụm với xylanh chính, lấy nguồn chân
khơng từ cổ hút động cơ.
- Bộ điều hịa lực phanh lấy tín hiệu điều khiển là khoảng cách giữa khung xe và
cầu sau để thay đổi áp suất dầu tới các cơ cấu phanh sau.
- Cơ cấu phanh trước kiểu đĩa, thường là giá đỡ di động, có thể có một hoặc
nhiều xylanh cơng tác.
- Cơ cấu phanh sau kiểu tang trống chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau. Trên
một số xe đã sử dụng cơ cấu phanh đĩa cho cả phía sau.
* Hệ thống phanh dừng: Do khoảng cách ngắn, lực doãng cơ cấu phanh không
lớn nên thường sử dụng dẫn động cơ khí tới hai cơ cấu phanh của cầu sau . Hiện nay

có một số xe trang bị phanh dừng điều khiển điện.
Dẫn động phanh thủy lực có ưu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do
dầu khơng bị nén). Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là tỉ số truyền của dẫn động dầu
không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Hiệu suất truyền động
sẽ giảm ở nhiệt độ thấp.
1.3. Cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh chống bó cứng ABS
1.3.1. Chức năng hệ thống phanh chống bó cứng ABS

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 5


Các bộ điều chỉnh lực phanh bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn
động phanh đến các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:
- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng được triệt để trọng lượng
bám và tránh quay xe khi phanh).
- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước trượt 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 làm mòn lốp và giảm hệ số bám. Nghiên cứu đã cho thấy hệ số
bám dọc có giá trị cao nhất khi bánh xe chịu lực dọc và trượt cục bộ trong giới hạn hệ
số trượt:

Cịn ơtơ, khi phanh với tốc độ 180 [km/h] trên đường khơ, bề mặt lốp có thể bị
mịn vệt đi một lớp dày tới 6 [mm].
Các bánh xe bị trượt dọc hồn tồn, cịn mất khả năng tiếp nhận lực ngang và

khơng thể thực hiện quay vịng khi phanh trên đọan đường cong hoặc đổi hướng để
tránh chướng ngại vật, đặc biệt là các đoạn đường có độ bám thấp. Do đó dễ gây ra tai
nạn nguy hiểm khi phanh.

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 6


Hình 1-4. Sự thay đổi hệ số bám dọc và ngang theo độ trượt tương đối của
bánh xe [4]
Vì thế, để đảm bảo đồng thời hiệu quả phanh và tính ổn định cao. Ngồi ra
cịn giảm mài mịn và nâng cao tuổi thọ cho lốp, cần tiến hành quá trình phanh ở
trong một giới hạn nhất định, nghĩa là đảm bảo sao cho các bánh xe trong q trình
phanh khơng bị trượt lết hoàn toàn mà chỉ trượt cục bộ trong giới hạn λ= (15-30)%.
Đó chính là chức năng và nhiệm vụ của hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
Để cho các bánh xe khơng bị hãm cứng hồn tồn khi phanh ngặt, cần phải
điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt
đường nằm trong giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu. Các hệ thống chống hãm cứng
bánh xe khi phanh có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh khác nhau như:
- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.
- Theo giá trị độ trượt cho trước.
- Theo tỷ số vận tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó.
Như vậy hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong các hệ thống an tồn
chủ động của một ơtơ hiện đại. Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ
điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu.

SVTH: Hà Đăng Khánh


GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 7


Hình 1-5. Q trình phanh có và khơng có ABS trên đọc đường cong [4]
1- Qũy đạo; 2- Có ABS; 3- Khơng có ABS; 4- Xe bị hãm cứng
1.3.2. Ngun 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 của ABS có dạng như trên (Hình 1-18) gồm:
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
độ trượt) và truyền tín hiệu điện đến bộ phận điều khiển (2). Bộ phận (2) sẽ xử lý tín
hiệu và truyền lệnh đến cơ cấu thực hiện (3) để tiến hành giảm hoặc tăng áp suất trong
dẫn động phanh.
Chất lỏng được được truyền từ xy lanh chính (hay tổng van khí nén) (5) qua (3)
đến các xy lanh bánh xe (hay bầu phanh) (6) để ép các phần tử và thực hiện quá trình

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 8


phanh.


Hình 1-6. Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe [4]
1- Cảm biến tốc độ; 2- Bộ phận điều khiển; 3- Cơ cấu thực hiện; 4- Nguồn năng
lượng;5- Xy lanh chính hoặc tổng van khí nén; 6- Xy lanh bánh xe hoặc bầu phanh

Để hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe, ta khảo
sát quá trình phanh bánh xe như trên (Hình 1-7).

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 9


Hình 1-7. Các lực và mơ men tác dụng lên bánh xe khi phanh [4]
Nếu bỏ qua mô men cản lăn rất nhỏ và để đơn giản coi Zbx =const, thì phương
trình cân bằng mơ men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh có
dạng:

Ở đây:
- Mbx: Mô men phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh.
- Mp: Mô men bám của bánh xe với đường.
- Jb: Mơ men qn tính của bánh xe.
Từ đó ta có gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh:

Sự thay đổi Mbx, Mφ và εb theo độ trượt thể hiện trên (Hình 1-20).
Đoạn O-1-2 biểu hiện quá trình tăng Mbx khi đạp phanh. Hiệu (Mbx-Mφ) tỷ lệ với
gia tốc chậm dần εb của bánh xe. Hiệu trên tăng nhiều khi đường Mφ đi qua cực đại.
Do đó sau thời điểm này, gia tốc εb bắt đầu tăng nhanh. Sự tăng đột ngột của εb được
sử dụng làm tín hiệu để giảm áp suất trong dẫn động. Do có độ chậm tác dụng nhất

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 10


định nào đó (phụ thuộc tính chất hệ thống), sự giảm áp suất thực tế được bắt đầu ở
điểm (2). Do Mbx giảm, εb giảm theo và bằng không ở điểm (3) (khi Mbx-Mφ). Vào
thời điểm tương ứng với điểm (4) mơ 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 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 bánh xe tăng lên, độ trượt giảm và bởi vậy φbx cũng như Mbx tăng
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 Mbx 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 λ1-λ2 (Hình 1-20), đảm bảo cho hệ số bám
có giá trị gần với giá trị cực đại nhất.

Hình 1-8 Sự thay đổi các thơng số khi phanh có ABS [4]
Trên (Hình 1-8) 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.

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 11



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 [4]
(Hình 1-9) cho thấy, q trình phanh với ABS nói chung có ba giai đoạn ba pha
tăng áp suất (1→2), giảm áp suất (2→4) và duy trì giữ áp suất (4→5). ABS làm việc
với ba giai đoạn như vậy gọi là ABS ba pha. Một số ABS có thể khơng có pha duy trì
áp suất gọi là ABS hai 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 (38) Hz cịn trong dẫn động thủy lực đến 20Hz.
Trên (Hình 1-10) và (Hình 1-11) là đồ thị quá trình phanh của xe du lịch trong hai
trường hợp có và khơng có ABS.
Bảng 1-1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ơ tơ du lịch có trang bị ABS [4]
Quãng đường phanh Sp (m)
Mức tăng
Tốc độ bắt
Loại đường

hiệu quả
dầu phanh

Có ABS

Khơng ABS
phanh (%)

Đường bê tơng khơ

13,88

10,6


13,1

19,1

Đường bê tông ướt

13,88

18,6

23,7

21,1

Đường bê tông khô

27,77

41,1

50

17,8

Đường bê tông ướt

27,77

62,5


100

37,5

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 12


t
Hình 1-11.Qúa trình phanh điển hình của ơ tơ có ABS [4]
Để tránh cho các lốp khơng bị bó cứng và làm mất khả năng quay vô lăng trong
khi phanh khẩn cấp nên lặp lại động tác đạp và nhả bàn đạp nhiều lần, tuy nhiên khơng
có thời gian làm việc này trong thời gian khẩn cấp.
Hệ thống ABS dùng một máy tính xác định tình trạng quay của 4 bánh xe trong
khi phanh có thể tự động đạp và nhả. Sự khác nhau về tỉ lệ giữa tốc độ của xe và tốc độ
của các bánh xe được gọi là hệ thống số trượt.
Ngoài ra cũng cần phải giữ lực quay vịng ở mức cao để duy trì sự ổn định về
hướng. Để thực hiện điều này người ta thiết kế hệ thống ABS để tăng hiệu suất phanh
tối đa bằng cách sử dụng hệ số trượt là (10-30) % bất kể các điều kiện của mặt đường,
đồng thời giữ lực quay vòng càng cao càng tốt để duy trì sự ổn định về hướng.
1.3.3. 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
cơ khí và điều khiển bằng điển tử.
SVTH: Hà Đăng Khánh


GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 13


- Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiển điện tử chia ra:
+ Loại dùng kết hợp với xy 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.
1.3.4. Một số sơ đồ điển hình
Sau đây giới thiệu một số sơ đồ ABS điển hình phổ biến với dẫn động thủy lực,
điều khiển điện tử.
1.3.4.1. Sơ đồ ABS ba kênh ba cảm biến

Hình 1-12. Sơ đồ ABS ba kênh ba cảm biến[4]
Sơ đồ (Hình 1-12) 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.

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 14



1.3.4.2. Sơ đồ ABS ba kênh bốn cảm biến

Hình 1-13. Sơ đồ ABS ba kênh bốn cảm biến [4]
Trên (Hình 1-13) là sơ đồ ABS ba kênh bốn cảm biến bố trí ở các bánh xe và bốn
van điều khiên. Phương án này hai bánh xe trước được điều khiển độc lập, hai bánh
sau được điều khiển chung theo môdun thấp, 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 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 trước chủ động sử dụng ABS ba
kênh.
1.3.4.3. Sơ đồ ABS bốn kênh bốn cảm biến
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
tiêng.

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 15


Hình 1-14 Sơ đồ ABS bốn kênh bốn cảm biến

[4]

Trên (Hình 1-14) là sơ đồ ABS bốn kênh bốn cảm biến bố trí ở các bánh xe và bốn
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.

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 16


Chương 2.

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH
XE DU LỊCH

2.1. Thơng số cơ bản để tính tốn
Bảng 2-1 Thơng số cơ bản
Thơng số

Kí hiệu

Đơn vị

Giá trị

1

Chiều dài cơ sở


L0

mm

2775

2

Chiều rộng cơ sở

B0

mm

1825

3

Trọng lượng toàn bộ

Ga

KG

1900

4

Trọng lượng không tải


Go

KG

1480

5

Trọng lượng phân bố cầu trước

G1

KG

960

6

Trọng lượng phân bố cầu sau

G2

KG

940

7

Bán kính vịng quay tối thiểu


R

m

5,5

8

Chiều cao lớn nhất

H

mm

1470

STT

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 17


2.2. Mô men phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh

Hình 2-1 Sơ đồ tính tốn lực tác dụng lên ơ tơ khi phanh
Trong đó:

- Ga: Trọng lượng tồn bộ của xe.
- Z1: Phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe cầu trước.
- Z2: Phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe cầu sau.
- L0: Chiều dài cơ sở của xe.
- hg: Toạ độ trọng tâm theo chiều cao.
- a,b: Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước / sau.
- Pp1,Pp2: Lực phanh ở các bánh xe cầu trước / sau.
- Pj: Lực quán tính khi phanh.
- Để đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất với gia tốc chậm dần lớn nhất mà bánh xe
khơng bị trượt thì trước hết cơ cấu phanh ở các bánh xe phải có khả năng tạo ra
mơ men phanh lớn nhất được xác định bằng theo tài liệu [2]:
Mbx=Gbx.bx.Rbx
[N.m]
(2.1)

2.2.1. Phân tích chọn hệ số bám

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 18


Hệ số bám φbx giữa lốp với mặt đường của bánh xe khi phanh phải là (giá trị lớn
nhất có thể có) nhằm nâng cao hiệu quả hệ thống phanh. Tuy nhiên hệ số bám không
được chọn quá lớn quá giá trị giới hạn mà tại đó khi phanh bánh xe có bắt đầu trượt lết
hồn tồn. Nếu vượt q giới hạn thì các bánh xe bị trượt lết, bánh xe sẽ bị mất dẫn
hướng và do đó xe dễ bị lệch khỏi hướng chuyển động, xe có thể bị xoay và quay đầu
xe, thậm chí có thể bị lật xe rất nguy hiểm.

Hệ số bám φbx giữa lốp với mặt đường của bánh xe thường được xác định bằng
thực nghiệm. Với các kiểu lốp hiện nay, trên các loại đường nhựa hoặc bê tơng tốt và
khơ ráo thì hệ số bám lớn nhất φmax có thể đạt đến (0,75÷ 0,85)
Với hệ thống phanh có trang bị hệ thống kiểm sốt và điều chỉnh độ trượt bánh
xe (xe có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS - Anti-lock Brake System,
hay trang bị hệ thống phanh điều khiển điện tử – Electronic Brake System) thì hệ số
bám có thể đạt đến giá trị cực đại, tức là φbx = φmax = 0,75÷0,85.
Đối với xe thiết kế hệ thống phanh có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh
xe ABS chọn φbx =0,8.
2.2.2. Tính chọn bán kính làm việc trung bình của bánh xe Rbx
Theo tài liệu [1] ta có:
Rbx = λ.R0 [m]
Trong đó:

(2.2)

- λ là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp khi làm việc so với bán kính thiết kế và
có thể chọn theo cơng thức kinh nghiệm sau:
+ Với lốp áp suất thấp: P1=(0,08÷0,5) [MN/m2] thì chọn λ= 0,93÷0,935.
+ Với lốp áp suất cao: P1>0,5 [MN/m2] thì chọn λ= 0,945÷0,950 .
- Chọn λ = 0,93.

Trong đó:
- d: đường kính của vành bánh xe được tính theo đơn vị Anh [inch]
- B: Bề rộng của lốp được tính đơn vị [mm] 225/55R17

SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam


Page 19


- Kí hiệu của lốp: 225/55R17
Thay hết vào (2.2) ta có:

2.2.3.Tính chọn tọa độ trọng tâm theo chiều cao hg
Theo tài liệu [1] ta có:
hg = 0,5. B0
= 0,5.1825
= 912 [mm]

(2.4)

2.2.4. Tính chọn phân bố trọng lượng cầu trước và sau
Theo bảng (2-1) ta có trọng lượng tồn bộ của xe:
Ga = 1900 [KG] = 1900.9,81=18639 [N].
Với xe du lịch thì phần trọng lượng cầu trước, cầu sau gần như nhau ta chọn theo
tài liệu tham khảo của nhà sản xuất
G
1 = 960 [KG] = 960.9,81=9417,6 [N].

(2.5)

G2 = 940 [KG] = 940.9,81= 9221,4[N].
Viết phương trình cân bằng mơ men khi xe đứng yên ta có tọa độ trọng tâm theo
chiều dọc xe O2 ta có (Hình 2-1).

Trong đó:


SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 20


- Ga: Trọng lượng toàn bộ của xe. Ga =18639 [N].
- Z1: Phản lực pháp tuyến ở các bánh xe cầu trước. Z1 = G1 =9417,6 [N].
- L0: Chiều dài cơ sở của xe . L0= 2775 [mm].
Thay vào công thức (2.6) ta được:
9417, 6.2775
b=

=1402 [mm].

18639
a = L0 – b = 2775 – 1402 = 1373 [mm].
Trọng lượng bám ở mỗi cầu xe theo tài liệu [2]:

Trong đó:
- Gbx1, Gbx2: Trọng lượng bám của các cầu xe.
- Ga: Trọng lượng toàn bộ của xe. Ga = 18639 [N]
- hg = 912 [mm] là tọa độ trọng tâm khi xe đầy tải.
- φbx: Hệ số bám của bánh xe
Thay số vào (2.7) ta được:
Trọng lượng bám cầu trước:

Trọng lượng bám cầu sau:


Từ đây ta tính được lực phanh yêu cầu của mỗi bánh xe trước và sau theo tài liệu
[2]:
Lực phanh bánh xe trước:
Pbx1 = Gbx1.φbx = 7158,7.0,8 = 5727 [N]
Lực phanh bánh xe sau:
Pbx2 = Gbx2.φbx = 2160,8.0,8 = 1728,6[N]

(2.8a)
(2.8b)

Mô men phanh yêu cầu ở các bánh xe trước và sau theo tài liệu [2]:
SVTH: Hà Đăng Khánh

GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam

Page 21