A TRW fékrendszerei: A biztonság és innováció garanciája
A fékrendszer kétségtelenül azon rendszerek közé tartozik, amelyek jelentősen befolyásolják a jármű biztonságát, amihez közvetlenül hozzátartozik az utasok biztonsága is. Ez szükségessé teszi az alkatrészek és funkciók folyamatos fejlesztését, együttműködést kell biztosítani más rendszerek, például a jármű vezetését segítő elektronikával, mely összefügg a fékrendszer működésével.
A TRW, mint innovátor a féktechnológiában
A TRW egy globálisan elismert márka az autóipari alkatrészek piacán, különösen a biztonsági rendszerek és fékalkatrészek területén. Több mint egy évszázados múlttal rendelkezik, és a ZF Friedrichshafen AG részeként a világ egyik vezető beszállítója az eredeti és utángyártott alkatrészek piacán. A TRW neve egyet jelent a fejlett technológiával, megbízhatósággal és a járműbiztonság iránti elkötelezettséggel.
A TRW gyökerei az Egyesült Államokba nyúlnak vissza, és 1901-ig vezethetők vissza. Kezdetben főként mechanikai és precíziós alkatrészeket gyártott, majd a 20. század második felére a biztonsági rendszerek, fékrendszerek, kormányművek és futóművek területén vált piacvezetővé. A TRW a gyártás során szigorú minőségellenőrzési rendszert alkalmaz, amely garantálja a megbízhatóságot és az OE-minőséget. A TRW az iparág egyik leginnovatívabb szereplője.
A TRW világszerte több mint 40 országban van jelen, és olyan vezető járműgyártók elsődleges beszállítója, mint a BMW, Mercedes-Benz, Ford, Toyota vagy Volkswagen. Összességében a TRW név garancia a kiemelkedő minőségre, fejlett technológiára és maximális biztonságra. Legyen szó fékbetétekről, lengéscsillapítókról vagy elektronikus biztonsági rendszerekről, a TRW termékei mindig a legmodernebb elvárásoknak megfelelnek. A márka célja nem csupán a jármű teljesítményének javítása, hanem a vezetők és utasok biztonságának biztosítása minden közlekedési helyzetben.
A rendszer komponensek változásai között szerepel a jelenleg megvalósított TRW IBC rendszer, amely nem igényli a vákuumfokozó alkalmazását. A bevonat célja a súrlódási együttható optimális szintre emelése a fékbetétek cseréjét követő kezdeti fázisban. Ez a megfelelő fékezési nyomatékot biztosítja a legelső megállásoktól kezdve a betétek felszerelése után.
Fékmunkahenger csere Lada Nivában
A féktárcsák, melyek a legtöbb esetben öntöttvasat tartalmaznak a gyártási folyamatban, szintén fejlesztés alatt van. A növelt átmérőjűket úgy tervezték, hogy megfelelő fékezési nyomatékot biztosítsanak a minőségi, nehézgépjárműveknél. További új kihívásokat állít a gyártók elé, hogy meg kell felelni a megnövekedett pontossági szinteknek, pl. az elfogadható élettartamnak és a DTV (lemezvastagság-variáció) tűrések csökkenésének.
A TRW garantálja az ABS-érzékelők stabilitását és megbízhatóságát minden körülmények között, -40 °C-tól +150 °C-ig. Ez azért van, mert minden ABS-érzékelőt a végletekig alaposan tesztelnek, és megvizsgálnak. Tesztelési folyamatok biztosítják, hogy az összes TRW utángyártott ABS-érzékelő pontosan a szigorú előírásoknak megfelelően készüljön, és ugyanolyan szerkezetű legyen, mint a gyári alkatrészek. Mert ha a mágnes vagy chip csupán egy fokkal nincs a helyén, az akár 30%-kal is elveszítheti a jelerősséget, ami veszélyes lehet a járművezetők számára.
A hidraulikus fékrendszer alapjai
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.
Fékrásegítők: Komfort és hatékonyság
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 főfékhenger és a kerékfékszerkezet közé szerelik be.
Samara kerékcsapágy Francia típus
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 felépítése és működése
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.
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. 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 főfékhengert közvetlenül a vákuumos rásegítőre szerelik. 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. A vákuumos fékrásegítő membránjának mindkét oldalán a motor, vagy a vákuum szivattyú által létrehozott nyomás alakul ki.
Alkatrész útmutató Lada típusokhoz
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. Ha meghibásodás miatt nincs vákuum, a fékpedál rudazata a főfékhenger dugattyúját úgy mozdítja el, hogy közben nem alakul ki a rásegítő hatás.
Vacuum brake booster - How it works! (Animation)
Kétmembrános 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 ugyanarra a működtető rudazatra fejt ki az erőt. A működtetéséhez az egy membránoshoz hasonló szeleprendszert építenek be. A két membrán átmérője nem egyforma.
Fékasszisztens rendszerek: Rövidebb fékút, nagyobb biztonság
A Mercedes szimulátorában vizsgálatokat végeztek, hogy a különböző vezetők, kezdők és rutinosak, férfiak és nők, öregek és fiatalok hogyan reagálnak a veszély helyzetekre, hogyan lehetne a fékutat csökkenteni. A vizsgálatok eredménye az volt, hogy az esetek 70%-ában még hirtelen fékezésnél sem volt elég nagy a pedálerő ahhoz, hogy elérhető legyen a legnagyobb fékrásegítés. A gépkocsiba beépített rásegítő tehát nincs megfelelően kihasználva. Nem valósul meg a lehető legnagyobb fékerő. A gépkocsi lassulása kisebb, mint ami elérhető lenne, így a fékút pedig hosszabb.
Ezen probléma kiküszöbölésére fejlesztették ki az aktív vákuumos fékrásegítőt, mely a Mercedes-Benz és a Lucas közös fejlesztésének eredménye volt.
Az aktív fékrásegítők generációi
Első generációs változat: A vákuumos fékrásegítő fékpedálhoz csatlakozó rudazatát elektromos elmozdulás érzékelővel látták el, mely az elektronikának jelet ad. Ha a fékpedál elmozdulásának sebessége egy előre meghatározott küszöbértéket átlép, aktiválja a vákuumos fékrásegítő elektromágneses szelepét. Az kinyit és a membrán mögötti kamrába atmoszférikus nyomású levegőt enged be.
Második generációs változat: Az aktív vákuumos fékrásegítő az alapfeladat ellátásán kívül, amikor a vezető az emelkedőn bizonyos ideig nyomva tartja a fékpedált, automatikusan működésbe hozza az elektromágneses szelepet, és az aktív vákuumos fékrásegítő tartja befékezve a gépkocsit. A vezető visszaengedheti a fékpedált, mert „hill holder”-ként működik. Induláskor a gázpedál elmozdulásával arányosan automatikusan kifékeződik.
Harmadik generációs változat: A gépkocsi üres és terhelt állapotában egy adott lassulás azonos pedálerővel érhető el.
A fékasszisztens előnyös hatását jól bizonyítják a végrehajtott mérések. 100 km/h sebességről normál fékezéssel, fékasszisztens nélkül 73 m megtétele után áll meg a gépkocsi. Fékasszisztenssel kedvező útviszonyoknál 100 km/h sebességnél a fékutat 33 m-re csökkenti.
Az aktív fékrásegítő jól hasznosítható a gépkocsivezetést támogató, különböző asszisztens rendszereknél. Ezek nem csak a komfortot, hanem a biztonságot is növelik. 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. Kezdetben a felsőbb osztály autóiba szerelték be.
Mechanikus fékasszisztens rendszerek
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.
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 atmoszférikus 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 visszazárni. Így a nyitott szelepen keresztül azonnal beáramlik a teljes atmoszférikus nyomás és kialakul a lehető legnagyobb rásegítés. Egyebek között ezt a változatot alkalmazzák a Renault személygépkocsikban.
TRW mechanikus fékasszisztens jellemzői (példa Renault modellekben):
| Jellemző | Érték |
|---|---|
| Tömeg | 3,7 kg |
| Pedálerő növelés | 6,5-szeres |
| Működési küszöbérték | 84 ± 20 N |
| Fékezőnyomás (200 N pedálerőnél) | 33 ± 4 bar |
| Maximális fékezőnyomás (0,8 bar vákuumnál) | 115 bar |
EVA (Emergency Valve Assistant)
Az EVA (Emergency 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.
Vákuumszivattyúk: A rásegítés energiaforrása
Gyakran alkalmaznak villanymotorral hajtott vákuumszivattyúkat a dízelmotoros, az elektromos és a hibrid autóknál.
Dugattyús vákuumszivattyúk
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 vákuumszivattyúk
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 vákuumszivattyúk
Kisebb vákuum igény esetén, ha a fékrásegítőn kívül mást nem kell ellátni, membrános vákuumszivattyú is alkalmazható.
Villanymotoros vákuumszivattyúk
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, így a fékezés hatékonyságának biztosításához kiegészítő vákuumforrás szükséges.