Fékek
2011. 03. 10.
Csonka György
1
AZ ÓRA ÁTTEKINTÉSE Fékek • • • • • • • • •
Fékezés alapfogalmai A fékezés elmélete Fékrendszerek csoportosítása Féktípusok Hidraulikus fékek Vákuummembrános fékrásegítő Dobfék Tárcsafék Blokkolásgátló fékrendszer
2011. 03. 10.
Csonka György
2
Fékezés alapfogalmai • Reakció idő: az észleléstől a fékezés megkezdéséig eltelt idő (szubjektív). • Fékút: járműnek a fékezés kezdetétől a megállásig megtett útja. • Féktávolság (megállási távolság): – az a legrövidebb távolság, amelyen az autóval meg tudunk állni. Ehhez intenzív fékezésre van szükség. – Észleléstől a megállásig megtett út, (a fékút, a fékkésedelmi idő és a reakció idő alatt megtett út összege).
2011. 03. 10.
Csonka György
3
A fékezés időbeli lezajlása: • • •
•
•
(0) Megjelenik az akadály, veszély (1) Észleljük az akadályt, mérlegelünk és döntünk, majd megkezdjük a válaszcselekvést. Eközben az észlelési idő telik el (2) Áttesszük lábunkat a gázpedálról a fékpedálra, és nyomni kezdjük. A láb megmozdulásától a pedál megérintéséig a cselekvési idő telik el. Az észlelési és a cselekvési idő összege a reakcióidő (0,6...0,7 s időtartam) (3) A pedál benyomásától a teljes fékhatás kialakulásáig eltelt idő a fékkésedelmi idő. Szokásos értéke 0,15...0,3 s. A reakcióidő és a fékkésedelmi idő összege a késlekedési idő (kb. 1 s-nak tekinthető) (4) A kialakult teljes fékhatás következménye az intenzív lassulás és a megállás. A fékpedál megérintésétől a megállásig megtett út a fékút
2011. 03. 10.
Csonka György
4
A fékezés elmélete A fékek olyan gépelemek, melyek feladata gépek, gépszerkezetek nyugalmi állapotának fenntartása, mozgásának lassítása, vagy mozgási sebességének állandó értéken tartása. A fékezésre három okból lehet szükség: – Mozgási energia felemésztésére – Helyzeti energia felemésztésére – Álló gépjármú rögzítésére
2011. 03. 10.
Csonka György
5
Fékberendezések csoportosítása • Üzemi fék: lábbal működtethető súrlódó fékszerkezet. • Rögzítőfék: kézzel működtethető fék, - általában az üzemi fékszerkezetre hat, csak a mozgatórendszere más. • Tartós lassító fék: feladatuk: hosszú lejtőkön a járművek (busz, teherautó) sebességét állandó értéken tartani a kerék-fékrendszertől függetlenül. Fajtái: – motorfék – (retarder)
2011. 03. 10.
Csonka György
6
További csoportosítási szempontok: – Feladatuk szerint • Fékezéshez használt energiafajta szerint • Fék vezérlése szerint • Vontató és vontatmány összekapcsolási módja szerint
– A fékezéshez használt energiafajta szerint • Izomerővel működtetett • Segéderővel működtetett • Külső erővel működtetett
– A vontató és vontatmány összekapcsolási módja szerint • Egyvezetékes légfék • Kétvezetékes légfék
2011. 03. 10.
Csonka György
7
Féktípusok •
Fékezést különféle helyekre beépített különféle szerkezetekkel lehet megvalósítani. Ezek közül természetesen a legjellegzetesebb a kerekeket közvetlenül fékező szerkezet. Ez működik üzemi fékként. A rajzon további fékezési lehetőségeket láthatunk, melyek azonban nem helyettesíthetik a kerékbe épített üzemi féket. Ezeknek a kiegészítő, "tartós" fékeknek főleg akkor van szerepük, amikor hosszabb ideig akarjuk megakadályozni, hogy a jármű gyorsuljon, például lejtőn.
2011. 03. 10.
Csonka György
8
• Üzemi fékezéskor a fékpedálra kifejtett erővel olajnyomást létesítünk, ami a kerekekben lévő munkadugattyú segítségével szétfeszíti a fékpofákat. • A rendszerhez szorosan hozzátartozik egy kis villamos hálózat: fékezéskor ki kell hogy gyulladjon a "stoplámpa", ami két vörösen világító fényforrás a jármű hátulján. • Ma már készítenek olyan rendszereket, melyekkel igyekszenek jobban felhívni a követő járművezetők figyelmét a fékezés megkezdéséről és intenzitásáról: az utóbbit jelezheti a fényerő erősödése, vagy sűrű villogás.
2011. 03. 10.
Csonka György
9
Hidraulikus fékek
2011. 03. 10.
Csonka György
10
1 – pedál, 2 – főfékhenger, 3 – csővezeték, 4 – kerék-fékhenger, 5 - fékpofa 2011. 03. 10.
Csonka György
11
2011. 03. 10.
Csonka György
12
Katt a képre!
Maga a fékezés a következő fázisokból áll: 1. A pedálra kifejtett erő a főfékhenger dugattyúján (bal oldal) keresztül nyomni kezdi a rugót.
2. A rugó előfeszítésétől függő pedálerőnél a dugattyú megmozdul, s halad előre. Emiatt a dugattyú előtt nő az olaj nyomása. A nyomásnövekedés következtében a csővezeték (kis mértékben) tágulni kezd. Ezt a tágulást az ábra közepén lévő, igen erős, de elő nem feszített dugattyú modellezi. (Fékerőszabályzó) Ekkor a kerékben lévő fékdugattyú (az ábra jobb oldalán) még nem mozog, mivel annak rugója kicsit elő van feszítve. 3. A nyomás növekedésével előbb-utóbb megmozdul a fékdugattyú, emiatt a főfékhenger dugattyúja is gyorsabban mozog, az olajáramlás fokozódik. 4. A fékdugattyú felütközik (eltűnik a fékbetét és a henger belső palástja közötti rés). Ekkor még nincs fékezés. 5. A fékerő (a nyomás) további növekedésével a fékdugattyú növekvő erővel szorítja a fékpofát a dobhoz: fékezés!. Ettől kezdve a főfékhenger dugattyúja megint csak olyan mértékben tud mozogni, ami a csővezeték tágulásával (a középső dugattyú süllyedésével) arányos. 2011. 03. 10.
Csonka György
13
• A balesetbiztonságot nagy mértékben növeli, ha a kerékfékek két, egymástól független körbe vannak bekapcsolva, úgy, hogy az egyik kör meghibásodása esetén a másik kör üzemképes maradjon - még ha esetleg kisebb fékhatással is. • A hiba általában szivárgás vagy gőzbuborék-képződés miatt szokott előfordulni, a csővezeték szakadása miatt ritkábban. A két kör kialakítására több féle megoldás született, melyek közül a legjellegzetesebbeket az alábbi ábra mutatja - a legolcsóbbtól a legköltségesebbikig.
2011. 03. 10.
Csonka György
14
• •
A két körhöz természetesen olyan főfékhenger tartozik, amelyik mindkét kört - külön-külön is - ki tudja szolgálni. Az ábrán látható szerkezetben két dugattyú van sorba kapcsolva: a fékpedál az elsőt mozgatja, s az tolja a másodikat - normális esetben hidraulikusan, fék-köre kiesése esetén felütközve a másodikra, közvetlenül. Ha a másik fékkör hibásodik meg, akkor a fékezés azok után kezdődik, miután a második dugattyú véghelyzetében felütközik. Természetesen az olajtartály is kétfelé van osztva.
Katt a képre!
2011. 03. 10.
Csonka György
15
•
•
Van olyan megoldás is, amikor hagyományos főfékhenger tartozik mindkét körhöz, s közös mechanikai szerkezettel működtetik a kettőt (jobb oldali ábra). Itt lehetőség van arra is, hogy a statikus vagy dinamikus tengelyterhelésváltozásnak megfelelően módosítsuk az első és a hátsó tengelyhez menő körben a nyomásarányokat (a görgőt kell ide vagy oda elhúzni akár kézi beavatkozással, akár automatikusan). Célszerű a két kör közé egy jelző szerkezetet beépíteni, amelyik figyelmezető lámpát kapcsol be, ha a két körben jelentősen eltér az olajnyomás (bal oldali ábra).
2011. 03. 10.
Csonka György
16
A fékkésedelem csökkentése érdekében alakították ki a kétlépcsős dugattyút. • A következő dián látható szerkezet fő tulajdonsága az, hogy a fékezés első fázisában - amikor a fékekben a hézag még nem tűnt el - a nagyobbik felületű dugattyújával sok olajat tud gyorsan a rendszerbe benyomni, amihez nem kell nagy nyomás, mivel csak a fékpofák viszonylag gyenge rugóját kell legyőzni. • Amikor a hézag eltűnik, akkor már a szállítandó mennyiség nagysága eltörpül (csak a rendszer tágulását kell kielégíteni), viszont meg kell kezdeni a nyomás növelését, ami a kis felületű (hagyományos méretű) dugattyúra vár.
2011. 03. 10.
Csonka György
17
• Az átkapcsolást a piros szelepdugattyú hajtja végre. • Amíg a rendszerben nincs nyomásigény, addig a kis dugattyú karmantyús tömítése maga elé engedi az olajat. • Amikor azonban a nyomás elér egy bizonyos értéket, a szelepdugattyú becsúszik a nagy dugattyúba, s átjárást nyit a nagy felületű dugattyú által szállított olaj szabad visszaáramlásához.
Katt a képre!
2011. 03. 10.
Csonka György
18
Vákuummembrános fékrásegítő
2011. 03. 10.
Csonka György
1. Főfékhenger 2. Fékfolyadék tartály 3. Nyomórúd 4. Műanyag ütközőbetét 5. Szelep 6. A fékpedálhoz csatlakozó tolórúd 7. Műgumi membrán 8. A membránt megtámasztó fémtárcsa 19 9. Visszacsapó szelep
A súrlódó felület alakja szerint lehet dobfék, vagy tárcsafék
2011. 03. 10.
Csonka György
20
Dobfék
Féktartó lap
2011. 03. 10.
Csonka György
21
Dobfék
2011. 03. 10.
Csonka György
22
Kerékfékhenger kialakítása. Katt ide!
2011. 03. 10.
Csonka György
23
Tárcsafék
2011. 03. 10.
Csonka György
24
2011. 03. 10.
Csonka György
25
Rögzített kengyel veszi körül a féktárcsa egy részét. A fékbetéteket mindkét oldalról dugattyúk nyomják a féktárcsára. Nagy helyigény.
2011. 03. 10.
Axiálisan eltolható kengyel veszi körül a féktárcsa egy részét. Egy dugattyú nyomja csak a fékbetétet a tárcsára. A másik betétet a reakcióerõ az eltolható kengyellel nyomja a tárcsára. Kisebb helyigény.
Csonka György
26
A tárcsafék előnyei a dobfékekhez képest:
érzékenysége kicsi és megközelítően állandó értékű, ismételt fékezéskor a hatásossága kevésbé csökken, hőhatásra nem deformálódik, hőelvezetése jobb, öntisztító, a kismértékű fékhézag folytán, a fékkésedelem kisebb gyártás tekintetében egyszerűbb, a fékbetétek ellenőrzése egyszerűbb automatikus utánállítás,
2011. 03. 10.
Csonka György
27
A tárcsafék hátrányai a dobfékekhez képest: nagy pedálerőre van szükség, mivel belsőáttéte kicsi, szervo rásegítőt igényel, rögzítőfékként csak körülményesen alkalmazható, az ébredő nagyobb hőmérséklet miatt, magasabb forráspontú fékfolyadékkal üzemeltethető, nagyobb nyomástűrésű betétanyagot igényel, a súrlódó felületek közé könnyebben jut nedvesség, szennyeződésre érzékeny, üzemi nyomása: 50-80 bar gyorsabb kopás, rövidebb szervizintervallum,
2011. 03. 10.
Csonka György
28
BLOKKOLÁSGÁTLÓ FÉKRENDSZER (Anti-lock Braking System - ABS) Elv: tapadási súrlódási tényező nagyobb, mint a csúszási, ezért nem szabad megengedni a csúszást. • Működése: A rendszer érzékelőből, szelepekből, visszatöltő pumpákból és a vezérlésből áll. A szenzorok a kerekek sebességét mérik. A szelepek felelősek a féknyomás csökkentéséért, a hozzájuk kapcsolódó pumpák a csökkentett féknyomás visszatöltéséért. • Túlzott mértékű lassulás esetén a szelepeken keresztül csökken a féknyomást, mindaddig míg újra gyorsulást nem érzékel, ekkor a visszatöltő pumpa lép működésbe, egészen addig, amíg a kerék lassulása túl nem lépi az autó lassulását. Ezt a kört egyes ABS-ek másodpercenként akár 15-20-szor is képesek megtenni. Fajtái: • 1 vagy 2 csatornás, 2 kerékre ható • 2 csatornás, 4 kerékre ható, kereszt elrendezésű • 3 csatornás, 4 kerékre ható • 4 csatornás, 4 kerékre ható 2011. 03. 10.
Csonka György
29
Előnyei: - csökkenti a fékutat (általában) - megmarad a jármű irányíthatósága
2011. 03. 10.
Hátrányai: - kockaköves úton nő a fékút - friss hó esetén nőhet a fékút - sáros, iszapos, kavicsos úton megzavarodhat a fékrendszer
Csonka György
30
Egykörös főfékhenger vázlata 1. Fékfolyadék tartály 2. Dugattyú 3. Tömítőgyűrű 4. Töltőfurat 5. Kiegyenlítő furat 6. Lélegző furat 7. Féklámpa kapcsoló 8. Karmantyú 9. Töltőtárcsa 10. Fenékszelep
2011. 03. 10.
Csonka György
31
Kétkörös főfékhenger vázlata
1. Nyomócsap a hátsó dugattyúhoz 2. A hátsó dugattyú 3. Nyomórugó 4. Nyomótér 2011. 03. 10.
5. Első dugattyú 6. Nyomórugó 7. Nyomótér 8. Kiegyenlítő furat Csonka György
9. Kiegyenlítő furat 10. Fékfolyadék tartály
32
Kerékfékhenger
1. Henger 2. Dugattyú 3. Tömítőgyűrű 4. Nyomórugó 2011. 03. 10.
5. Nyomótárcsa 6. Nyomócsap 7. Porvédő gumi 8. Fékfolyadék beömlő nyílás. Csonka György
Előző dia
33
