A Mazda 323 F Dízel Vákuumos Fékrásegítőjének Működése és Fontossága
A hidraulikus fékrendszer gyakran tartalmaz mechanikus, és pneumatikus erőátviteli elemeket is. A gépkocsivezető által kifejtett pedálerőt mechanikus áttétel növeli és közvetíti a főfékhenger dugattyújához. A hidraulikus alap fékrendszernél a gépkocsi lassításhoz szükséges nyomást és a működtetéshez szükséges fékfolyadék térfogatot a főfékhenger dugattyúja hozza létre. Csöveken jut el a kerékfékszerkezetek munkahengereibe. A nyomást a munkahengerek alakítják át működtető erővé, illetve elmozdulássá. Ez szorítja egymásra a súrlódó felületeket.
Az alap fékrendszert további, különböző feladatokat ellátó szerelvények egészítik ki. Ezek egyrészt csökkentik a gépkocsivezető által a pedálon kifejtendő működtető erőt. Másrészt a biztonságos fékezés érdekében futóművenként összehangolják a fékerők nagyságát. Feladatuk a komfortosabb és hatékonyabb fékezés megvalósítása. A nagyobb tömegű gépkocsiknál a gépkocsivezető által kifejtett pedálerő már viszonylag nagy pedál áttételnél is kevésnek bizonyul a hatóságilag előírt fékhatás elérésére. Ezért fékrásegítőt szerelnek be. Közös jellemzőjük, hogy működésükhöz segédenergia szükséges.
A fékrendszer egyik legfontosabb része a fékrásegítő, amely biztosítja, hogy kisebb erőkifejtéssel is megfelelő fékerőt tudjunk elérni a jármű vezetése során. A fékrásegítő célja, hogy a fékpedál lenyomásakor keletkező nyomást fokozza, így kevesebb fizikai erőre van szükség a fékezéshez. A vákuum egy olyan fizikai jelenség, amiben a nyomás a környezetéhez képest alacsonyabb. A vákuum tulajdonképpen egy nagyon alacsony sűrűségű levegő, aminek így tulajdonságai is eltérnek környezetétől. Az autókban használt vákuum a motor szívórendszeréből vagy a vákuumpumpából származó alacsony nyomású levegőt hasznosítja. Amikor megnyomjuk a fékpedált, a vákuumszabályozó lecsökkenti a nyomást a főfékhengerben, ez segíti a fékolaj azonnali és gyors áramlását a fékbetétekhez, és megkönnyíti azok összenyomását a féktárcsával.
A Vákuumos Fékrásegítő Felépítése és Működése
A főfékhengert közvetlenül a vákuumos rásegítőre szerelik. A pedálerővel arányosan a fékrásegítő a főfékhenger dugattyújára ható működtető erőt növeli. A fékrendszer konstrukciós kialakításánál össze kell hangolni a főfékhenger és a vákuumos fékrásegítő műszaki jellemzőit.
A vákuumos fékrásegítő háza acéllemezből sajtolással készül. Az utóbbi évtizedek fejlesztései a tömeg csökkentésére irányultak. 2013-ban több gyártó bemutatott alumínium ötvözetből készült vákuumos fékrásegítőt is. A rásegítő házának két részét peremezéssel rögzítik egymáshoz. Nagy átmérőjű dugattyú támasztja meg a rásegítő két részét egymástól elválasztó, elasztomerből készült membránt. Ennek pereme látja el egyúttal a két házrész közötti tömítés feladatát is. A fékpedállal mozgatott működtető rudazatba kettős szelepet építenek be. A két egység között a működtető erőt egy beállítható hosszúságú nyomórúd adja át. A típusnak megfelelő méret beállítása nagyon fontos. Ha a hossza nagyobb a kelleténél nem lesz megfelelő a fékoldás.
Youngtimer Mazda Xedos 6 restaurálása
Miután kialakult a legnagyobb vákuum lezár a szelep és így tárolja a vákuumot a rásegítőben. A visszacsapó szelep megakadályozza továbbá, hogy a kartergáz és a benzingőz bejuthasson a rásegítő belsejébe. A fékrásegítő élettartamát alapvetően az elasztomer membrán, a tömítések és a szennyeződések ellen védő gumi harmonikák anyaga és minősége határozzák meg.
A Vákuumos Fékrásegítő Működési Fázisai
A vákuumos fékrásegítő membránjának mindkét oldalán a motor, vagy a vákuum szivattyú által létrehozott nyomás alakul ki. A működtető rudazatba beépített kettős szelep fékoldási helyzetben egymással összeköti a belső két kamrát. A fékpedál lenyomásakor a vezérlő dugattyú előre mozdul és a rászerelt tömítés felfekszik a belső vállon. Így a membrán előtti és mögötti terek összeköttetése megszűnik. Amikor a fékpedál tovább mozdul kinyílik a kettős szelep belső része. A membrán mögötti térbe a rudazat nyakrészénél lévő szivacs szűrőn keresztül a környezetből levegő áramlik be. Emiatt növekszik ebben a kamrában a nyomás és a membránra ható erő.
A pedálerő és a rásegítő erő összege a rudazat zárt belső térébe beépített, meghatározott Shore keménységű, de alakváltozásra képes gumi tárcsa szélét összenyomja. Emiatt annak közepe kidudorodik és visszahat a fékpedálra. Amikor a főfékhenger dugattyúja elmozdul, záródik a kettős szelep. A fékpedál benyomott állapotban marad és így kialakul a részfékezési állapot. A membrán két oldalán kialakult a nyomáskülönbség, de az tovább nem változik. A fékpedál további lenyomásakor, teljes fékezéskor a kettős szelep nem záródik be és kialakul a lehető legnagyobb rásegítés. Ez az úgynevezett kivezérlési pont. A vákuumos fékrásegítő membrán átmérőjét jelenleg is négyzetcollban szokták megadni. A fékpedál erőteljes lenyomása miatt a kettős szelep nem zár vissza. A membrán bal oldali kamrájában vákuum, a jobb oldaliban atmoszférikus nyomás van.
A vákuumos fékrásegítő a pedálerőt 6,5 szeresére növeli. Működési küszöbérték 84 ± 20 N. A fékezőnyomás 200 N pedálerőnél a 33 ± 4 bar. A maximális fékezőnyomás 0,8 bar vákuumnál 115 bar.
Gépjárművek fékrásegítő (vákuum-dobos) rendszerének működése
Két Membrános Fékrásegítők
Nagyobb tömegű gépkocsiknál nagyobb fékező nyomás szükséges. Ezért nagyobb átmérőjű rásegítőt kell beépíteni. A tapasztalatok szerint azonban a vákuumos fékrásegítő membránjának átmérőjét 10” fölé nem célszerű növelni, mert akkor működés közben a dugattyú már könnyen félrebillen és ezért megszorul. Emiatt nem növekszik a fékező nyomás. Nagyobb tömegű gépkocsinál és azoknál, melyeket gyárilag vonóhoroggal is ellátnak, nagyobb rásegítő hatásra van szükség. Ezt két membrános kivitellel valósítják meg. Mindkét membrán bal oldali kamráit, és a jobboldaliakat is átvezető csatornákkal egymással összekötik. A két membrándugattyú ugyan arra a működtető rudazatra fejt ki az erőt. A működtetéséhez az egy membránoshoz hasonló szeleprendszert építenek be. A két membrán átmérője nem egyforma.
Mazda 6 kormánykapcsoló típusok
Vákuumforrások Dízelmotoroknál
Alapjárati fordulatszámon az Otto-motor szívócsövében a zárt pillangószelep mögött 0,7-0,8 bar vákuum alakul ki, amely energiaforrásként használható. A motorfék használatakor az alapjáratinál nagyobb lesz az úgynevezett kényszer alapjárati fordulatszám és ezért a kialakult vákuum is. A pillangószelep nélküli dízelmotorral szerelt gépkocsiknál a fékrásegítő energiaellátásához vákuumszivattyút kell felszerelni. Ezt mechanikus áttételen keresztül működtetheti a belsőégésű motor.
Gyakran alkalmaznak villanymotorral hajtott vákuumszivattyúkat a dízelmotoros, az elektromos és a hibrid autóknál. Hibrid-, vagy elektromos hajtású gépkocsiknál, de azoknál a hagyományos személygépkocsiknál is, melyeknél „stop & go” működésmódot alkalmaznak, vagyis várakozásnál leállítják a belsőégésű motort a vákuumos fékrásegítő energiaellátását villanymotoros vákuumszivattyú végzi. Azoknál a benzinmotoros gépkocsiknál, melyeket automatikus sebességváltóval szerelnek a hidegindítás után az üzemi hőmérséklet eléréséig, a kissé nyitott pillangószelep miatt a szívócsőben a megszokottnál kisebb a vákuum.
Különböző Vákuumszivattyú-típusok
- Dugattyús vákuumszivattyú: Kettős működésű dugattyús vákuumszivattyút szerelnek be például a Mercedes személygépkocsikba, melyet a Pierburg gyárt. A dugattyú alatti és feletti térhez egy-egy szívó és nyomószelep tartozik. Ha a megfelelő vákuum kialakult, a két tér között egy ötödik szelep is kinyit és összeköti a két részt egymással. A vákuumszivattyú hajtása a belső égésű motorról hullámokkal ellátott tárcsa segítségével történik. Rugó ellenében golyóscsapággyal ellátott emelőkar mozgatja a dugattyút. A működtető tárcsát a vezérműtengely forgatja. A vákuumszivattyú kimeneti részénél két csőcsatlakozót találunk. A nagyobb átmérőjűhöz csatlakoztatják a vákuumos fékrásegítőt. A beépített ötödik szelep ennek a csatlakozónak elsőbbséget biztosít.
- Forgólapátos vákuumszivattyú: Forgásiránya kötött. A forgólapátos vákuumszivattyúknál a házhoz képest excentrikusan beszerelt forgórészben vannak a lapátok, melyeket a centrifugális erő szorít a ház belső felületére. A szívó részen a lapátok közötti kamrák térfogata növekszik, ez látja el energiával a vákuumos fékrásegítőt. Szállító képessége a fordulatszámon kívül az excentricitás nagyságától is függ. Ahhoz, hogy lapátok és a ház között jó legyen a tömítéshez megfelelő kenőolaj ellátás is szükséges. A lapátok általában kopásálló műanyagból készült csapok körül mozdulnak el. Van olyan két lapátos kivitel is, melynél a forgórész radiális hornyába szerelik be a lapátokat. Ezek a hidrodinamikus kenéselmélet alapján felúsznak a ház falán képződött kenőolaj filmen. A moduláris rendszerben készülő egylapátos Wabco vákuumszivattyúk a vevői igényeknek megfelelően 140 cm3, 180 cm3, 220 cm3-esek. A szivattyúház különleges geometriai kialakítású. A motor kenőolajkörébe kötik be és így gondoskodnak az olajellátásáról. A hajtás vagy közvetlenül a vezérmű tengelyről, vagy az adagoló szivattyúról történik. De hajtható a vezérmű szíj segítségével a főtengelyről is.
- Membrános vákuumszivattyú: Kisebb vákuum igény esetén, ha a fékrásegítőn kívül mást nem kell ellátni, membrános vákuumszivattyú is alkalmazható.
Aktív Fékrásegítők és Fékasszisztensek
Az alap fékrendszer kiegészítő elemei. Nem csak fékezéskor, de a fékrendszer elemeinek felhasználásával avatkoznak be. Ebbe a csoportba tartozik a blokkolásgátló, a kipörgésgátló, a fékasszisztens, az elektronikus fékerő felosztás, vagy az elektronikus stabilitás program. A fékasszisztens előnyös hatását jól bizonyítják a végrehajtott mérések. Pánikszerű fékezéskor a gépkocsivezetők ugyan elég gyorsan reagálnak, de nem elég nagy erővel nyomják a fékpedált. Ezért a fékrendszerben késlekedve alakul ki az ABS szabályozás kezdetéhez szükséges fékező nyomás. Rövidebb a fékút, ha már a fékezés kezdetén, amikor a gépkocsi még nagy sebességgel halad, a lehető legnagyobb fékerő kialakul. Ez a fékasszisztenssel valósítható meg. A legkorszerűbb változatok megháromszorozzák, vagy akár hatszorosára is növelik a pedálerőt.
Az aktív fékrásegítő jól hasznosítható a gépkocsivezetést támogató, különböző asszisztens rendszereknél. Ezek nem csak a komfortot, hanem a biztonságot is növelik. Kezdetben a felsőbb osztály autóiba szerelték be. Kedvező útviszonynál 100 km/h sebességnél a fékutat 33 m-re csökkenti.
| Fékrásegítő Generáció | Jellemző funkciók | Kiemelt előny |
|---|---|---|
| Első generációs aktív vákuumos fékrásegítő | Elektromos elmozdulás érzékelő a rudazaton, elektromágneses szelep aktiválása, atmoszférikus levegő beengedése | Gyorsabb maximális rásegítés elérése |
| Második generációs aktív vákuumos fékrásegítő | "Hill holder" (emelkedőn tartás) funkció | Komfort és biztonság növelése emelkedőn induláskor |
| Harmadik generációs aktív vákuumos fékrásegítő | Adott lassulás azonos pedálerővel elérhető, terhelt és üres állapotban is | Kiszámíthatóbb és hatékonyabb fékezés |
Mechanikus Fékasszisztensek
A Continental Teves 2000-óta gyártja sorozatban a mechanikus működésű fékasszisztenst. Előnye, hogy beszerzése egyszerűbb és olcsóbb, mint az elektronikus változaté. Ennél a vákuumos fékrásegítő belső részét egészítik ki egy újabb mechanikus egységgel. Ezért az egy membrános kivitelnél a főfékhenger 6 - 8 mm-el, a két membrános kivitelnél 12,7 mm-el kerül kijjebb. A beépített kiegészítő mechanikával a vákuumos fékrásegítő egy bizonyos fékpedál lenyomási sebesség felett gyorsabban éri el a kivezérlési pontot (maximális rásegítés). Mechanikus működésű aktív fékrásegítőt gyárt az amerikai TRW konszern is. Normál fékezésnél a fékpedál rudazata és a főfékhenger dugattyújának nyomórúdja között a hagyományos fékrásegítőkhöz hasonlóan lineáris karakterisztika érvényesül. A pedálsebesség - erő karakterisztika is hasonló.
Tapasztalatok a Mazda hátsó ülés szerelésével kapcsolatban
A fékpedál gyors lenyomásakor, amikor a sebesség egy bizonyos küszöbértéknél nagyobb, a mechanikus részbe szerelt záró golyók radiálisan elmozdulnak. A hüvely elmozdul jobbra és feltámaszkodik a reteszelő lemezen. A golyók további elmozdulását kívülről megakadályozza. A reakciótárcsán képződő erőt a golyókosár a szelepház felé közvetíti és megszűnik a visszahatás a fékpedál felé. A szelepház nem mozdul vissza zárás irányban, hanem nyitott helyzetben marad a fékezés végéig. Így az atmoszérikus nyomás teljesen megtölti a vákuumos fékrásegítő membránja mögötti jobb oldali kamrát. A rásegítő így a lehető legnagyobb nyomáskivezérlést valósítja meg. A másodperc töredéke alatt nagy fékezőnyomás valósul meg. A hidraulikarendszerben kialakul az ABS szabályozás kezdetének megfelelő nyomás anélkül, hogy ehhez a pedálerőt növelni kellene. Valójában a fékpedálon kifejtendő erő nagyon gyorsan csökkenni fog. Így a fékpedál lenyomásához szükséges erő hozzávetőleg megegyezik a tengelykapcsoló működtetéséhez szükségessel. A fékpedál teljes visszaengedése szükséges ahhoz, hogy a fékasszisztens működésből visszakapcsoljon a normál rásegítő működésre. A fékpedál visszaengedése után a reteszelő lemez visszamozdítja a záró hüvelyt, a rugók és a golyókosár segítségével a záró golyók visszakerülnek az alaphelyzetbe.
Az amerikai TRW mechanikus fékasszisztensénél a vákuumos fékrásegítő szelepházába egy erős állandó mágnest szerelnek be. Amikor hirtelen fékpedál lenyomásnál a működtető szelep megközelíti a mágnest, az magához húzza azt és nem tud visszárni. Így a nyitott szelepen keresztül azonnal beáramlik a teljes atmoszérikus nyomás és kialakul a lehető legnagyobb rásegítés. Egyebek között ezt a változatot alkalmazzák a Renault személygépkocsikban. Az EVA (Emegency Valve Assistant) vészfékezésnél a vákuumos fékrásegítőnél egy hidromechanikus szerkezettel jelentős mértékben megnöveli a rásegítést. Így a fékező nyomás nagyon gyorsan eléri az ABS szabályozási küszöbértéket. Ez a szerkezet a fékpedál lenyomásának sebességétől függően aktiválódik. Nagy fékező teljesítmény alakul ki kis pedálerő hatására. A fékpedál visszaengedését követően automatikusan visszakapcsol normál fékrásegítő működésre.
Gyakori Hibák és Tünetek a Vákuumos Fékrásegítő Rendszerben
Főleg dízel autóknál tapasztalható, hogy a legváratlanabb helyzetekben fékezéskor hirtelen felkeményedik a fékpedál. Ha meghibásodás miatt nincs vákuum, a fékpedál rudazata a főfékhenger dugattyúját úgy mozdítja el, hogy közben nem alakul ki a rásegítő hatás. Ebből következik, hogy a vákuum hiánya a rendszer hatékonyságának csökkenését és így a fékút hosszának növekedését okozza, mivel a pedál lenyomása sokkal nagyobb fizikai erőt igényel. A fékrásegítő hiba jelei különösen fontosak, mivel a hibás működés közvetlen hatással van a fékhatásra és a jármű biztonságos vezethetőségére. A fékrásegítő hibája komoly veszélyt jelenthet, mivel közvetlen kapcsolatban áll a jármű fékrendszerével. Ha a rásegítés nem megfelelő, nagyobb erő kell a fékpedál lenyomásához, ami különösen kritikus helyzetekben késlekedést okozhat a reakcióidőben.
A fékrásegítő hibáinak számos jele lehet, amelyeket érdemes időben felismerni. A leggyakoribb tünetek közé tartozik a fékpedál keményedése, amely azt jelzi, hogy a rásegítő nem biztosít elegendő vákuumot. Az egyik legjellemzőbb fékrásegítő hiba jele a kemény fékpedál érzete, amely különösen városban, lassabb haladáskor tűnhet fel. A keményedő fékpedál azt jelzi, hogy a fékrásegítő rendszer nem biztosítja a szükséges vákuumot, így a fékezéshez nagyobb erőre van szükség. A fékrásegítő hibáját gyakran kísérik szokatlan hangok, például sziszegés vagy sípolás, amikor a fékpedált lenyomjuk. Ezek a hangok a vákuumszivárgás jelei lehetnek, amely a fékrásegítő rendszerében fordul elő. A fékrásegítő hiba jelei között szerepelhet a fékpedál visszarúgása is, amelyet általában a vákuum hiánya okoz. Ebben az esetben a pedál lenyomásakor hirtelen ellenállásba ütközik, ami különösen váratlan helyzetekben lehet zavaró és veszélyes. Ha a fékrásegítő meghibásodik, gyakran tapasztalható, hogy a jármű fékútja megnövekszik. Ennek oka, hogy a fékhatás csökken, mivel a fékpedál lenyomásakor nem kap megfelelő rásegítést. A fékrásegítő vákuumot igényel a működéséhez, így gyakori, hogy a hiba jelei a motor beindításakor lépnek fel. Ilyenkor a fékpedál lenyomása kemény és merev lehet, ami a vákuumrendszer hibájára utal. Bár kevésbé nyilvánvaló, de a fékrásegítő hibája közvetetten befolyásolhatja a jármű üzemanyag-fogyasztását is. Egy vákuumszivárgás például a motor üzemanyag-keverékére hatással lehet, így az üzemanyag-fogyasztás növekedéséhez vezethet.
A vákuum esetében a szivárgások és szelephibák a gyakoriak, ahol kevésbé a javítás, mint sem a probléma megtalálása jelenti a nagyobb kihívást. Szennyeződések vagy lerakódások is befolyásolhatják a vákuumrendszer állapotát, mint ahogyan az érzékelők és vezérlők is meghibásodhatnak. A fékrásegítő vákuummal működik, így a vákuumcső épsége kiemelten fontos. Ha szivárgás van a vákuumcsőben, az azonnal befolyásolja a fékrásegítő működését. Példaként említhető, amikor a légszűrő csövének bordázott része kinyílt a vákuumcső mögött. Így az egész motor fars levegőt szívott és a vákuumcső sem dolgozott. Alapjáratról gyorsítva hideg mocinál rángatott, melegen meg néha bedadogott. Próba képpen adtam az arcának vagy 2 méter szigetelő szalagot és meggyógyult.
Mivel az autóban a vákuum feltétele a hatékony és könnyen kezelhető fékerőnek, ezért fontos annak hibátlan működése. A fék az egyik legfontosabb alkatrésze járművünknek, hibás fékrendszerrel rövid távon is veszélyes az autózás. A fékrásegítő hibáját érdemes minél előbb szakemberrel megvizsgáltatni, hiszen a probléma súlyosbodhat, és komoly balesetveszélyt jelenthet. Ha a fékrásegítő hiba jelei közül bármelyiket tapasztaljuk, ne halogassuk az ellenőrzést, és mielőbb vigyük a járművet szervizbe. A fékrendszer meghibásodása különösen veszélyes lehet, ezért fontos, hogy a fékrásegítő hiba jeleit időben felismerjük. A kemény fékpedál, a megnyúlt fékút és a szokatlan hangok mind arra utalhatnak, hogy a fékrásegítő nem működik megfelelően. Az ilyen problémák kezelésével nemcsak a jármű, hanem a vezető és az utasok biztonsága is garantálható.