3.6.1. Fogalommagyarázatok
A fékerő vezérlő berendezéseket a szakirodalom olykor tévesen fékerő szabályozónak ne-vezi. Az a feladatuk, hogy a gépkocsinál megvalósított effektív fékerő felosztást minél közelebb hozza az ideális fékerő felosztás parabolájához [14] [15].
Az a megnevezés, tehát, hogy fékerő szabályozó helytelen. A szabályozáshoz ugya-nis egy zárt szabályozási kör szükséges.
Tehát szükséges lenne egy visszacsatolás a pillanatnyilag érvényes szabályozott ér-tékről. Valamennyi használatos, így nevezett berendezésnél ez nem áll rendelkezésre. Va-lójában a fékező nyomás és ezzel a fékerő is vezérelve van. Emiatt bármely fennálló hiba a szabályozással nem fog megszűnni, hanem minden hatásával benne marad a rendszerben.
Egy ilyen berendezés alkalmazásakor ezt soha nem szabad elfelejteni.
Fékerő vezérlő berendezések csoportosítása:
Nyomáshatároló fékerőmódosító berendezések,
Nyomásaránytartó fékerőmódosító berendezések.
3.6. ábra: Különböző fékerő korlátozó és lassulásfüggő átkapcsolási pontú a fékerő módosító az ideális fékerőfelosztási diagramba berajzolva.
1. A Bendix fékerő határoló diagramja a 3.7. ábra szerint magasan lévő átkapcsolási ponttal.
2. A Girling vállalat sugaras karakterisztikájú fékerő korlátozó diagramja a 3.8 ábra szerint.
Az ideális fékerő arány parabolája szaggatott vonallal van megrajzolva.
3.6a ábra: Különböző nyomásaránytartó fékerő módosítók nyomásfüggő átkapcsolási ponttal. A bemeneti nyomás függvényében ábrázolva a kimeneti nyomás.
1. A Teves cég nyomásaránytartó fékerő módosítójának diagramja a 3.9., illetve a 3.10. ábrák szerint állandó nyomásfüggő átkapcsolási ponttal.
2. A Teves cég nyomásaránytartó fékerő módosítójának diagramja a terheléstől függő átkapcsolási nyomásokkal.
Mindkettőnek van egy átkapcsolási pontja, ahol megváltozik a karakterisztika. A fékerő határolónál az átkapcsolási pont elérése után további nyomásnövekedés nem lehetséges (3.6. ábra). A nyomásaránytartó fékerőmódosítónál változás következik be a fékerő felosz-tási faktor DB az átkapcsolás után változik.
Az átkapcsolás lehet:
fékező nyomás függő,
a gépkocsi lassulásától függő,
a gépkocsi terhelésétől függő.
3.6.2. Terhelés függő átkapcsolás
A terhelésfüggő változatnál a fékerő felosztás diagramján az átkapcsolási pont úgy a fékbe-tét súrlódási tényezőjének változása, mint pedig a gépkocsi tömegének változása befolyá-solja. Ha a gépkocsinál nincs szintszabályozás, egy kiegészítő egységgel az átkapcsolási pont a berugózástól függővé tehető (tehát a hátsó futómű terhelésétől függővé). Ennél arra kell odafigyelni, hogy a hátsó kerekek felfüggesztését ezen szempont szerint is jól mére-tezzék. A gyárilag betervezett „fékezési bólintási” annyira erősen befolyásolja a fékezést, hogy fékezéskor a helytelen méretezés vagy karbantartási hiba miatti elállítódás esetén a hátsó futómű túlfékezett lesz. (lásd Alapfogalmak „Grundlagen” [1] kötet). Hasonló mó-don veszélyes ilyen szempontból a futómű „lejjebb ültetése”, mert ilyenkor olyan, mintha nagyobb lenne a terhelés, pedig a valóságban ez nem áll fenn. A szükségesnél nagyobb nyomás kerül a hátsó futóműhöz.
A fronthajtású gépkocsik különösen, amikor tömegükhöz képest nagy a terhelésük, rendszerint nem nélkülözhetik a fékerő vezérlő berendezést. Az újabb kutatások azt tárták fel, hogy a korábban főleg a kedvező ára miatt beépített a nyomásfüggő átkapcsolási pontú fékerő korlátozók problémákat okoznak. A nem megfelelő terhelés miatt a gépkocsi féke-zési tulajdonsága az ilyen berendezések beépítése miatt hátrányosan megváltozik.
3.6.3. Lassulás függő átkapcsolás
A nyomásfüggő átkapcsoló pontú fékerőmódosítóknál bizonyos szempontok szerint jobb a lassulásfüggő átkapcsolási pontú fékerő korlátozó. Ennél figyelembe kell azt venni, hogy az átkapcsolási pont nincs egyértelműen meghatározva. Az a fékpedál működtetési sebes-ségétől és a teljes fékrendszer állapotától is függ. Különösen fontos a hátsó futómű fékkö-rének megfelelő légtelenítettsége. A megbízhatóság egy különleges változattal növelhető, ez az úgynevezett sugaras karakterisztikájú „lassulásfüggő átkapcsolású fékerő határoló”.
A fejlesztés a következő irányokba folyik:
a kicsi és könnyű szerelvényeket részesítik előnyben,
különös értéket képvisel, a korróziónak ellenálló kivitel,
lehetőleg ne kelljen beállítani, ezért tűnik előnyösnek a lassulásfüggő változat.
A jelenlegi fejlesztési állapot legjobban a jelentősebb gyártók különböző kivitelezett válto-zataival jellemezhető. Itt előre kell bocsátani azt, hogy a kivitel erőteljesen függ a gépkocsi fékkör felosztásától. Az egykörös változatok a futóművenkénti fékerő felosztásnál „fekete-fehér”, vagy TT felosztásnál használatosak. A fronthajtású gépkocsiknál, melyek negatív kormánylegördülésű sugarúak is, átlós, vagy „K” fékkör felosztásúak, az úgynevezett
„Twin-Regler”, vagyis a kétkörös változat használatos, mely mindkét fékkörre hat. Szűk átkapcsolási tűrést kell ezeknél betartani.
3.6.4. Konstrukciós kialakítások
Néhány fontos példát mutatunk be a következőkben a gyártók neve szerinti ABC sorrend-ben. A 3.7 ábra mutat egy magasan lévő átkapcsolási pontú Bendix fékerő határolót. A lehetséges fékerő felosztását a 3.6 ábra mutatja. A főfékhengertől érkező fékező nyomás az 1-es csatlakozón lép be. Az átfúrt vezetőcsapon 2 átáramlik. Golyósor 3 vezeti meg a tö-meget 4. Az előfeszített rugó 5 gondoskodik arról, hogy csak egy meghatározott értéknél nagyobb lefékezettségnél mozduljon meg a tömeg. Ez határozza meg a kapcsolási pontot.
3.7. ábra: Sematikus metszet egy Bendix nyomáshatárolóról, melynek tömegét (4) golyósor vezeti. A rugók beállíthatók.
1. folyadék belépés; 2. Vezetőcsap; 3. Golyóház; 4. Tömeg; 5. Rugó; 6. Dugattyú; 7. Rugó; 9. Folyadék kilé-pés; 10. Átfúrt tömítés
3.8. ábra: Sematikus metszet egy Girling nyomáshatárolóról, melynek átkapcsolási pontja lassulásfüggő, karakterisztikája pedig sugaras (G-Valve).
1. Kapcsoló golyó; 2. felfekvő felület; 3. vezérlő nyílás; 4. fékfolyadék tér; 5. Kimenet; 6. Lépcsős dugattyú;
ist vezérlési áttétel
A hátsó futómű csatlakozik a 9-hez (3.7. ábra). A tömeg a beállított lefékezettség z felett mozdul meg és fekszik fel a tömítéshez 10. Ezzel megakadályozza a további fékezőnyo-más növekedést. A kifogástalan működés érdekében a fékerő határoló átfolyási ellenállása és a hátsó fékkör térfogata egymással össze kell legyen hangolva. Ha ez nem így van, ak-kora az átkapcsolási pontot a fékpedál lenyomási sebessége jelentősen befolyásolja.
A 3.8. ábra a Girling cég lassulásfüggő fékerő módosítóját mutatja, melynek a karak-terisztikája sugaras. A készülék működése a következő: A gépkocsiba történő beszerelése hosszirányban, α szögben történik az út felületéhez képest. Ez határozza meg a kapcsoló golyóra ható erőket, lásd 3.8a ábra.
Kvázi-stacionárius esetben, ha a golyó tömegereje Gg -vel jelölt:
(3.52) Ebből következik:
(3.53)
3.8a ábra: A „G-Valve” golyójára ható erők sematikus ábrázolása
Amikor a lefékezettség z0 nagyobb, mint tanα, a golyó (1) elindul felfelé az azt megtá-masztó felületen (2) és felfekszik a nyílásra (3). Ekkor a fékfolyadék átáramlása a kimeneti csatlakozó felé megszűnik és a hátsó fékkör lezáródik. Ezért további fékfolyadék nyomás-növekedés nem lehetséges. Ez csak akkor válik lehetővé, amikor a fékfolyadék bemeneti nyomás annyira megnövekszik, hogy a lépcsős dugattyú (6) megmozdul. Ekkor növekszik a kimeneti nyomás. A bemeneti és a kimeneti nyomás aránya (D2/D1)2. Az ehhez tartozó megvalósított fékerő felosztás a 3.6. ábrán látható.
A 3.9. ábra A fényképen a Teves vállalat „becsavarható” kisméretű fékerő módosító-ja látható. Az átkapcsolási pontmódosító-ja nyomásfüggő. A 3.10. ábrán egy sematikus metszeti rajz látható. A konstrukcióval meghatározott átkapcsolási pontig a bemenetnél és a kimenetnél ugyan az a nyomás. Ha a bemenetnél tovább növekszik a nyomás az csak a konstrukcióval meghatározott módon, mérsékelten jelentkezik a kimeneten.
3.9. ábra: „Becsavarható” fékerő módosító (Teves)
3.10. ábra: A 3.9 ábrán látható „Becsavarható” fékerő módosító metszeti ábrája (Teves) Részei:
1. Ház; 2. Szelep; 3. Rugó; 4. Tárcsa; 5. Tömítés; 6. Tömítés; 7. Nyomó darab; 8. Hüvely; 9. Rugó; 10. Tár-csa; 11. Tömítés; 12. Differenciál dugattyú; 13. Tömítés; 14. Záró csavar
Ez a következő módon történik: Nyugalmi állapotban a differenciál dugattyút (12) a rugó (9) ereje a záró csavarnak (14) ütközteti. A rugó (3) a szelepet (2) a házban rögzített fém tárcsának (4) nyomja. A fék működtetésekor a főfékhengerből a fékfolyadék térfogatárama átjut a szelep axiális és radiális hornyain, és tovább áramlik a differenciáldugattyú (12) furatán a hátsó kerékhez. Amikor elérjük az átkapcsolási pontot a lépcsős kialakítású diffe-renciál dugattyú (12) az előfeszített rugó ellenében elmozdul jobbra, a szelep zárja a du-gattyú furatát. Ha a bemeneti nyomás tovább növekszik, elmozdul a dudu-gattyú és nyit a sze-lep, majd ismét bezár. A kimeneti nyomás mérsékeltebb további növeléséhez a szelep fo-lyamatosan nyit és zár.
A 3.11. ábrán egy korszerű fékerő módosító tengelyterhelés függő kétkörös változatát mutatja.
3.11. ábra: Kétkörös, könnyű kivitelű tengelyterhelés függő átkapcsolási pontú fékerő módosító (Teves).
A hagyományos készülékekkel szemben a következők az előnyei:
50%-kal kisebb tömeg az alumíniumból sajtolt profil alkalmazásával,
kompakt építési mód kis helyigény,
mechanikus, hidraulikus, vagy pneumatikus vezérlés a terhelés figyelembevételére,
építőszekrény elv alkalmazása,
korrózióállóság az alumínium és a nemesacél alkalmazása révén.
A „twin”–kettős kivitelnél a közös házba egymás mellett két azonos, egymástól függetle-nül működő egység van beszerelve. A működtetést egy közös kar végzi. Az egyik fékkör meghibásodása esetén a másik kör változatlanul működik tovább. Az egység működése a következő:
Az átkapcsolási pont eléréséig a bemeneti és a kimeneti résznél ugyan az a nyomás.
További nyomásnövekedés esetén a kimeneti nyomás egy a konstrukciótól függő arányban kisebb kimeneti nyomást ad. Ez a következő módon történik: Nyomásmentes állapotban a dugattyút (2) a működtető kar (12) a rugó (8) erejével a szelephüvelyben (5) az ütközőnek nyomja. A tandem főfékhengertől érkező fékfolyadék térfogat az A1 csatlakozóhoz érkezik meg és a szelephüvely (5) körgyűrű alakú részén a nyitott szelepen (3) keresztül a kimeneti A2 csatlakozóhoz és onnan a hátsó kerekekhez áramlik (3.12. ábra).
3.12. ábra: A 3.11. ábrán látható kétkörös fékerő módosító metszete (Teves).
1. ház; 2. dugattyú; 3. szelep; 4. szelepfej; 5. szelephüvely; 6. hornyos gyűrűs tömítés; 7. menetes hüvely; 8.
rugó a beállításhoz; 9. vezetőcsap; 10. vezetőhüvely; 11. kar; 12. gömb fejű csap; A1 bemeneti csatlakozó;
A2 kimeneti csatlakozó
Amikor elérjük az átkapcsolási nyomást, elmozdul a dugattyú (2), a működtető kar (11) ellenében legyőzve a rugóerőt, egészen addig, míg a szelep (3) eléri a szelephüvelyt (5). A bemeneti részen a további nyomásnövekedéskor a dugattyú ide-oda mozogni kezd az erő kiegyenlítődése következtében és így a szelep (3) a szelepülékre (5) támaszkodik, majd kinyitja a keresztmetszetet és ismét zárja. Ennek megfelelően az A2 kimeneti csatlakozónál a dugattyú és a szelepülék megfelelő keresztmetszeteitől függően mérsékeltebb lesz a nyomásnövekedés. Ha lecsökken a nyomás a tandem főfékhengerben a dugattyú (2) a ru-góval terhelt működtető karral (11) visszamozdul az alaphelyzetig. Ezzel egy időben le-csökken a nyomás a fékkör hátsó részében a szelep gumi alakzatán (4) keresztül, melynek tömítő ajka (3) ilyenkor visszacsapó szelepként működik. Ennek a fékerő módosítónak a működési diagramja a 3.6a ábrán látható.
mékeinek sokféle kivitele létezik. Lényeges elvi továbblépések ezen a területen nem várha-tók.
A fékező nyomás vezérlés területén a fejlesztések az előbb említett egységektől elka-nyarodnak az ABS felé. A fronthajtású gépkocsiknál van olyan elképzelés is, az egyszerű-sített ABS-nél, hogy csak az első kerekek szabályozottak a hátsók pedig csak „együtt vezé-reltek”. Erről részletesebben a kerékcsúszás szabályozó rendszerek „Radschlupf-Regelsysteme” [7] kötetben lehet olvasni.