Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Provozní brzdy osobních automobilů Bakalářská práce
Vedoucí práce: Ing. Jiří Čupera, Ph.D
Vypracoval: Jan Kotlas Brno 2010
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Provozní brzdy osobních automobilů vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
dne…………………………………. podpis bakaláře…………………….
PODĚKOVÁNÍ Děkuji panu Ing. Jiřímu Čuperovi, Ph.D. za odborné vedení při zpracování mé bakalářské práce.
ABSTRAKT
Obsahem mé bakalářské práce je popis jednotlivých součástí brzdové soustavy osobních automobilů. První část se zabývá provozními brzdami. Druhá část pojednává o protiblokovacích a protiskluzových systémech. Dále je uveden popis funkce systému stability jízdy ESP. Nakonec jsou uvedeny vývojové tendence a jejich vliv na bezpečnost.
Klíčová slova: brzdy, bezpečnost, ABS, ASR, ESP
ABSTRACT
The content of my bachelor thesis is description of each part of a car braking system. The first part deals with the operating brake. The second part is concerned of anti-block and anti-skid systems. Next is a description of the functions of the ESP stability ride. Finally, as mentioned trends and their impact on safety.
Key words: brakes, safety, ABS, ASR, ESP
OBSAH 1 ÚVOD ............................................................................................................................ 8 2 CÍL PRÁCE ................................................................................................................... 8 3 PROVOZNÍ BRZDY A JEJICH SOUČÁSTI............................................................... 9 3.1 Kapalinové brzdy .................................................................................................... 9 3.1.1 Brzdová kapalina ........................................................................................... 10 3.1.2 Brzdové obložení ........................................................................................... 11 3.2 Brzdné zpomalení (ms-2)....................................................................................... 11 3.3 Brzdový asistent BAS ........................................................................................... 12 3.4 Bubnové brzdy ...................................................................................................... 13 3.4.1 Brzdové čelisti ............................................................................................... 13 3.4.2 Brzdový buben ............................................................................................... 13 3.4.3 Brzdový váleček (,,prasátko’’)....................................................................... 14 3.4.4 Štít brzdy........................................................................................................ 15 3.4.5 Vratné pružiny ............................................................................................... 15 3.5 Kotoučové brzdy................................................................................................... 15 3.5.1 Kotoučové brzdy s pevným třemenem .......................................................... 15 3.5.2 Kotoučové brzdy s plovoucím třmenem ........................................................ 16 3.5.3 Brzdový kotouč.............................................................................................. 16 3.5.4 Třecí segmenty (,,brzdové destičky’’) ........................................................... 17 3.6 Doba a dráha brzdění ............................................................................................ 18 3.6.1 Doba brzdění.................................................................................................. 18 3.6.2 Dráha brzdění................................................................................................. 18 3.7 Dvouokruhová brzdová soustava – uspořádání .................................................... 19 3.8 Posilovač brzd....................................................................................................... 21 3.8.1 Posilovač brzd kapalinový (hydraulický) ...................................................... 21 3.8.2 Posilovač brzd podtlakový............................................................................. 21 3.8.3 Hlavní brzdový válec dvouokruhový............................................................. 21 3.9 Regulace brzdné síly ............................................................................................. 22 3.9.1 Regulátory brzdné síly ................................................................................... 22 3.9.2 Hydraulický regulátor .................................................................................... 22 3.9.3 Zátěžový (mechanický regulátor) .................................................................. 22
3.9.4 Elektronické rozdělení brzdné síly (EBV, EBD)........................................... 23 4 BRZDOVÉ SYSTÉMY ............................................................................................... 23 4.1 Asistenční systémy................................................................................................ 23 4.2 Asistenční systémy podporující vozidlo ............................................................... 23 4.3 ABS....................................................................................................................... 24 4.3.1 Historie ABS.................................................................................................. 24 4.3.2 Protiblokovací systém ABS ........................................................................... 24 4.3.3 Elektronický závěr diferenciálu ABD, EDS .................................................. 25 4.3.4 Individuální regulace ABS............................................................................. 25 4.3.5 Protiblokovací systém ABS – konstrukce ..................................................... 25 4.3.6 Regulace GMA .............................................................................................. 26 4.3.7 Regulace Select – low.................................................................................... 26 4.3.8 Řídicí jednotka systému ABS ........................................................................ 27 4.4 Regulace prokluzu ASR........................................................................................ 28 4.4.1 Regulace brzdného momentu MSR ............................................................... 28 4.4.2 Regulace prokluzu elektronickým řízením nastavení polohy škrticí klapky EMS ........................................................................................................................ 28 4.4.3 Regulace prokluzu přibrzděním hnacích kol ................................................. 29 4.4.4 Regulace prokluzu řízením výkonu motoru................................................... 29 4.4.5 Regulace prokluzu řízením vstřikování u vznětových motorů ...................... 29 4.4.6 Regulace prokluzu řízením vstřikování u zážehových motorů...................... 29 4.4.7 Regulace prokluzu řízením zapalování.......................................................... 30 4.5 Systém dynamické stabilizace jízdy vozidla ESP................................................. 30 4.6 ESP II .................................................................................................................... 31 5 VÝVOJOVÉ TENDENCE A BEZPEČNOST............................................................ 32 5.1 Adaptivní systémy pro udržování bezpečného odstupu........................................ 32 5.2 Systémy automatického nouzového brzdění......................................................... 32 5.3 Systém ochrany chodců ........................................................................................ 33 6 ZÁVĚR ........................................................................................................................ 34 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ............................................................................ 35 SEZNAM OBRÁZKŮ.................................................................................................... 35
1 ÚVOD Brzdové zařízení tvoří všechny brzdové soustavy montované na vozidla, jejichž funkcí je snížení rychlosti pohybujícího se vozidla nebo jeho zastavení či zajištění již stojícího vozidla. Jsou to soustavy pro brzdění provozní, nouzové (při poruše některé části soustavy) a parkovací. Brzdění vozidla se dosahuje zpravidla záměrně vyvolaným třením mezi rotujícími a pevnými částmi motorového vozidla, např. mezi brzdovým kotoučem a brzdovými čelistmi. Tím se pohybová energie mění ve třecích částech v energii tepelnou, kterou je nutno odvádět do ovzduší, aby nedošlo k poškození brzd. Soustava provozního brzdění musí umožnit ovládání pohybu vozidla a jeho spolehlivé, rychlé a účinné zastavení při jakékoli rychlosti a při každé okamžité hmotnosti a na všech svazích (ve stoupání i klesání), které při provozu vozidla přicházejí v úvahu. Účinek provozního brzdění musí být odstupňovatelný. Řidič musí mít možnost ovládat orgán pro provozní brzdění beze změny polohy trupu ze svého sedadla, aniž by sejmul obě ruce z řízení vozidla. Na brzdových systémech závisí také bezpečnost provozu (použité koncepce a technologie brzdění). K bezpečnosti přispívají zejména různé podpůrné elektronické systémy jako ABS, ASR, ESP atd.
2 CÍL PRÁCE Cílem mé bakalářské práce je popsat jednotlivé součásti používané u provozních brzd osobních automobilů. Déle pak popsat nejpoužívanější elektronické brzdné systémy. Především nejznámější protiblokovací systém ABS, na který navazují protiprokluzová regulace ASR, elektronické rozdělení brzdné síly EBD a systémy jízdní stability ESP. V závěru uvést vývojové tendence a jejich přínos z pohledu bezpečnosti.
8
3 PROVOZNÍ BRZDY A JEJICH SOUČÁSTI Provozní brzdy snižují rychlost vozidla, případně až do jeho úplného zastavení, přičemž se vozidlo nesmí odchýlit od přímého směru. Provozní brzdy jsou ovládány pouze nohou řidiče, jejich účinek musí být odstupňován (regulovatelný) a musí působit na všechna kola. Nouzové brzdy plní úkoly provozních brzd při jejich poruše a musí působit alespoň na jedno kolo z každé strany vozidla. Soustava nemusí být samostatná, může být neporušený okruh dvouokruhových provozních brzd nebo brzda parkovací. Parkovací brzdy zajišťují stojící vozidlo proti pohybu (zejména na svahu), a to i za nepřítomnosti řidiče.
3.1 Kapalinové brzdy U osobních automobilů se používají brzdy kapalinové. Hlavní části kapalinové (hydraulické) brzdové soustavy jsou znázorněny na obr. 1. Činnost hydraulické brzdové soustavy je založena na využití Pascalova zákona: ,,Tlak vyvolaný vnější silou, která působí na povrch kapaliny v uzavřené nádobě, je ve všech místech kapaliny stejný.“ Tlak kapaliny je vytvořen brzdovým pedálem, který působí silou na píst v hlavním brzdovém válci. Kapalina přenáší tlakovou sílu na pístky v kolových brzdových válečcích, přičemž obvykle vytváří i příslušný převod. [1]
Obr. 1: Hlavní části kapalinové brzdové soustavy [1] 9
(1) – první okruh (2) – druhý okruh (3) – hlavní brzdový válec (4) – regulační (redukční) ventil (5) – podtlakový posilovač (6) – potrubí k sacímu potrubí motoru (7) – zpětný ventil (8) – přední kotoučová brzda (9) – zadní bubnová brzda (10) – vyrovnávací nádobka (11) – spínač brzdových světel (12) – spínací skříňka (13) – kontrola stavu hladiny brzdové kapaliny (14) – brzdová světla 3.1.1 Brzdová kapalina Brzdová kapalina musí mít vysoký bod varu (například 260°C), odolnost proti stárnutí a nízkou viskozitu. Dále musí být mísitelná s ostatními brzdovými kapalinami a musí být chemicky neutrální, nesmí působit korozivně na kovové části brzdového systému a chemicky na pryžová těsnění. Obvykle jsou brzdové kapaliny vyrobeny na bázi alkoholu. Nejčastěji je to glykol a glykoléterové směsi se speciálními přísadami. V zásadě splňují na ně kladené požadavky a v mnoha případech je i překračují. Jsou ale silně hygroskopické (pohlcují vzdušnou vlhkost) a při delším působení mohou narušovat lakované povrchy. Vlhkost se do brzdové kapaliny dostává odvzdušňovacími otvory ve vyrovnávací nádobce a brzdách. Pohlcováním vlhkosti se vlastnosti kapaliny zhoršují, protože už při poměrně nízké teplotě se v ní mohou tvořit bublinky vodních par, což může vést i k selhání brzd. Bod varu brzdové kapaliny, která obsahuje 3,5 % vody, je asi 140 °C až 160°C. Brzdová kapalina obsahuje po dvou letech provozu asi 3 % vody, proto je ji nutno pravidelně měnit, doporučená doba je asi 1 rok. [1]
10
3.1.2 Brzdové obložení U bubnových brzd je brzdové obložení přinýtováno nebo přilepeno na brzdové čelisti, u kotoučových brzd je přilepeno na kovové nosné destičky. Většinou se používá obložení z organických materiálů, pro obzvláště vysoké namáhání se vyrábí obložení ze spékaných práškových kovů. Brzdové obložení má součinitel tření větší než 0,4 a je odolné do teploty asi 800 °C.
3.2 Brzdné zpomalení (ms-2) Brzdné zpomalení je úbytek rychlosti vozidla za 1 sekundu způsobený účinkem brzdy, popřípadě odlehčovací brzdy. Brzdné zpomalení je střední nebo okamžité. Okamžité brzdné zpomalení se zjistí z přímého měření nebo z diagramů získaných zvláštními měřícími přístroji. Střední brzdné zpomalení se vypočítá ze vztahu :
v2 a= 25,9s
(m.s-2)
v je rychlost vozidla (km.h-1) s brzdná dráha (m) [1]
Obr. 2: Hydraulický převod [1]
11
3.3 Brzdový asistent BAS Většina řidičů sice sešlápne v kritických situacích brzdový pedál rychle, ale ne dost intenzivně. V brzdovém systému se tak nevytvoří největší tlak, což má vliv na brzdnou dráhu automobilu. Tuto nedokonalost odstraňuje elektronické zařízení BAS (z angličtiny: Brake ASsist, popřípadě z němčiny: Brems ASsistent). Elektronická řídicí jednotka zjišťuje stav nouze pomocí snímače polohy pracovního pístu podtlakového posilovače brzd. Tato poloha je úměrná tlakovému spádu mezi podtlakovou a pracovní komorou posilovače, vytvářenému otvíráním atmosférického ventilu spojeného s okolím podle pohybu brzdového pedálu. Elektronická řídící jednotka stálým porovnáváním s referenčními (porovnávacími) hodnotami zjistí, kdy rychlost sešlápnutí brzdového pedálu předstihne běžný stav. V tomto případě, kdy je situace kritická i podle dalších údajů, dochází k aktivaci elektromagnetického ventilu, který okamžitě zavzdušní pracovní komoru posilovače brzd a docílí tak největší možný tlakový spád a tím i největší posilovací účinek (blokování kol zabraňuje ABS). Po odbrzdění se přívod elektrického proudu do elektromagnetického ventilu přeruší a systém se okamžitě vypíná. [1]
Obr. 3: Brzdový asistent BAS [1]
12
3.4 Bubnové brzdy Bubnové brzdy se používají u zadních náprav osobních automobilů. Jsou třecí s vnitřními brzdovými čelistmi. Nejdůležitější části jsou: o brzdové čelisti, o brzdový buben, o dvoupístkový kolový, brzdový váleček, o štít brzdy, o vratné pružiny. 3.4.1 Brzdové čelisti Brzdové čelisti jsou vyrobeny z ocelového plechu nebo jako odlitky ze slitin lehkých kovů. Mají profil T, čímž získávají potřebnou tuhost. Na jednom konci mají většinou opěrnou plochu pro výřez v tlačítku brzdového válečku, druhý konec je uložen otočně na čepu nebo se opírá svou oválnou plochou o pevnou opěrku. V druhém případě je uložení čelistí lepší, samy se v bubnu vystřeďují a opotřebení obložení je rovnoměrnější. [1] 3.4.2 Brzdový buben Brzdový buben se otáčí spolu s kolem. Musí mít vysokou odolnost proti otěru, stálost tvaru a rozměrů a materiál musí dobře vést teplo. K jeho výrobě se používá šedá nebo temperovaná litina, ocelolitina nebo slitiny lehkých kovů. Třecí plochy jsou jemně soustruženy, případně broušeny. Buben nesmí radiálně ani axiálně házet a nesmějí u něj vznikat vibrace. [1]
13
Obr. 4: Bubnová brzda [1]
3.4.3 Brzdový váleček (,,prasátko’’) Obvykle se používají válečky se dvěma pístky. Na pístky působí ve válečku tlak brzdové kapaliny, který vzniká v hlavním brzdovém válci. Tímto tlakem se vytvoří rozpěrná síla pro rozevření čelistí a jejich přitlačení k brzdovému bubnu. Váleček je pevně spojen se štítem brzdy. Pístky jsou utěsněny pryžovými těsnícími kroužky v drážce pístů nebo pryžovými manžetami na čelech pístů. Hrníčkové manžety jsou přitlačovány k pístku pružinou přes opěrné misky. Pokud jsou použity brzdové válečky s hrníčkovými manžetami, musí po uvolnění brzd zůstat ve válečku určitý přetlak (0,04 MPa až 0,17 MPa, to je 0,4 až 1,7 bar). Tlakem kapaliny jsou okraje hrníčkové manžety přitlačovány ke stěně válečku, a tím utěsňují pístky. Jestliže ve válečku s hrníčkovými manžetami nezůstane zbytkový tlak, může dojít vlivem netěsnosti k přisátí vzduchu. Přetlak v okruhu těchto brzd je zajištěn výtlačným ventilem, obvykle umístěným na výstupu kapaliny z hlavního brzdového válce. Protiprachové manžety zabraňují vnikání nečistot do válečku. Z vnějších stran pístků jsou do válcových otvorů vloženy tlačné čepy (tlačítka), kterými se přenáší pohyb a síla na brzdové čelisti. Na zadní straně válečku jsou otvory se závity pro upevnění válečku ke štítu brzdy a pro připojení brzdové hadice, na nejvyšším místě válečku je umístěn odvzdušňovací ventil. [1]
14
Obr. 5: Dvoupístkový kolový brzdový váleček [1] (1) brzdový váleček, (2) pístek, (3) pružina, (4) těsnící kroužek (manžeta), (5) tlačítko, (6) protiprachová manžeta, (7) hrníčková manžeta, (8) odvzdušňovací ventil (šroub), (9) ochranná pryžová čepička 3.4.4 Štít brzdy Štít je vyroben z ocelového plechu a je pevně spojen s některou částí nápravy. Ke štítu brzdy jsou kromě brzdového bubnu připevněny všechny dílčí části bubnové brzdy. 3.4.5 Vratné pružiny Vratné pružiny (vinuté) při odbrzdění vracejí brzdové čelisti do klidové polohy.
3.5 Kotoučové brzdy Stejně jako bubnové brzdy patří mezi brzdy třecí. Vzhledem k většímu brzdnému účinku a odolnosti vůči ,,vadnutí’’ brzd při dlouhodobém intenzivním brzdění se používají především u předních náprav osobních automobilů. Stále častěji se však kotoučové brzdy objevují i na zadních nápravách nejen sportovních a luxusních automobilů, ale i cestovních automobilů nižších cenových tříd. Z konstrukčního hlediska se rozlišují kotoučové brzdy s pevným a plovoucím třmenem. [1] 3.5.1 Kotoučové brzdy s pevným třemenem U kotoučových brzd s pevným třmenem jsou na obou stranách třmenu vytvořeny válečky, ve kterých se pohybují pístky. Při brzdění přitlačují pístky brzdové obložení
15
(destičky) z obou stran na brzdový kotouč (přítlačná síla je vytvořena tlakem brzdové kapaliny). [1] 3.5.2 Kotoučové brzdy s plovoucím třmenem U kotoučových brzd s plovoucím třemenem je třmen uložen posuvně v pevném držáku. Pístek ve válečku tlačí obložení proti brzdovému kotouči. Reakční síla posouvá třmen, který se přitlačí na brzdový kotouč na opačné straně. [1] 3.5.3 Brzdový kotouč Kotouč má obvykle tvar talíře, vyrábí se z temperované litiny nebo ocelolitiny obsahující legující prvky. V bubnu brzdového kotouče zadní brzdy může být umístěna mechanicky ovládaná parkovací bubnová brzda. U vysoce namáhaných brzd se používají kotouče s vnitřním chlazením proudícím vzduchem (duté kotouče). Tyto kotouče obsahují radiálně uspořádané vzduchové kanály, které jsou provedeny tak, aby při otáčení kotouče vznikl takzvaný ,,ventilační efekt“. Někdy obsahuje třecí plocha kotouče ještě přídavné otvory pro dosažení nízkého ohřevu při brzdění a rychlého ochlazení po brzdění. U motocyklů přídavné otvory snižují hmotnost kotouče a zlepšují jeho samočisticí schopnost. V poslední době se začínají používat brzdové kotouče, na jejichž třecí ploše jsou vytvořeny spirálové drážky přesně stanovené hloubky. Tyto drážky slouží k indikaci opotřebení kotouče, kromě toho zlepšují jeho samočisticí schopnost a urychlují ,,záběh’’ obložení brzdových destiček (například brzdové kotouče ATE Power Disk). [1]
16
Obr. 6: Brzdové kotouče [1] (1) třecí segmenty (“brzdové destičky“) (2) pístek (3) brzdový kotouč (4) třmen brzdy (pevný nebo “plovoucí“) (5) držák brzdy (6) brzdová kapalina 3.5.4 Třecí segmenty (,,brzdové destičky’’) Třecí segmenty se vkládají do třmene kotoučové brzdy, proti vysunutí jsou zajištěny plochou nebo křížovou pružinou. Na nosný kovový segment je nalepeno brzdové obložení. Různé konstrukční úpravy a tlumící materiály u bezazbestového obložení odstraňují jejich zvýšenou hlučnost a sklon k vibracím. Stále častěji se používají třecí segmenty s indikací opotřebení obložení. V tomto případě jsou v určité hloubce obložení zalisovány dva kontakty. Pokud se obložení opotřebí až na jejich úroveň, při brzdění dojde k jejich propojení prostřednictvím brzdového kotouče, tím se sepne elektrický obvod a rozsvítí se varovná kontrolka stavu obložení kotoučové 17
brzdy. U novějších variant dojde k rozsvícení varovné kontrolky při přerušení vodiče zalisovaného v obložení. [1]
3.6 Doba a dráha brzdění 3.6.1 Doba brzdění Doba brzdění je doba, která uplyne od okamžiku, kdy řidič začne působit na brzdu vozidla (brzdovou soustavu), až do okamžiku, kdy účinek brzdy pomine nebo kdy se vozidlo zastaví. Složky doby brzdění jsou tyto: o doba technické prodlevy brzdy je doba, která uplyne od okamžiku, kdy řidič začne působit na brzdu vozidla, až do okamžiku, kdy se účinek brzdy začne projevovat, o doba náběhu brzdění je doba, která uplyne od okamžiku, kdy se účinek brzdy začne projevovat, až do okamžiku, kdy dosáhne plné výše, o účinná doba brzdění je doba, která uplyne od okamžiku, kdy se účinek brzdy začne projevovat, až do okamžiku, kdy pomine nebo kdy se vozidlo zastaví, o doba doběhu brzdění je doba, která uplyne od okamžiku, kdy řidič přestane působit na brzdu vozidla, až do okamžiku, kdy účinek brzd pomine. Pokud je třeba určit celkovou dobu brzdění, je nutno k době brzdění připočítat i reakční dobu řidiče (0,5 - 1,2 sekundy). To je doba, která uplyne od okamžiku, kdy řidič spatří překážku, až do okamžiku, kdy začne působit na brzdu automobilu. [1] 3.6.2 Dráha brzdění Dráha brzdění je dráha, kterou vozidlo ujede v době brzdění.
18
Obr. 7: Doba (dráha) brzdění a její složky [1]
3.7 Dvouokruhová brzdová soustava – uspořádání Pro dvouokruhové brzdy existuje celá řada možností uspořádání. Základní způsoby uspořádání jsou: ,,přední – zadní’’, ,,diagonální’’, ,,trojúhelníkové’’, ,,čtyři – dva’’, ,,čtyři – čtyři’’.
o Uspořádání ,,čtyři-dva’’ (,,HI’’) Při použití čtyřpístkových kotoučových brzd na přední nápravě působí jeden brzdový okruh na přední i zadní nápravu, druhý jen na přední nápravu.
o Uspořádání ,,čtyři-čtyři’’ (,,HH’’) Toto uspořádání je možné tehdy, jestliže jsou na všech kolech použity čtyřpístkové kotoučové brzdy. Každý brzdový okruh působí na jeden pár pístků kotoučových brzd na každé nápravě.
o Uspořádání ,,diagonální’’ (,,X’’) Brzdový okruh tvoří vždy jedno přední kolo a k němu diagonálně umístěné kolo zadní. Používají se stejné druhy brzd jako u uspořádání ,,přední-zadní’’.
o Uspořádání ,,přední-zadní’’ (,,II’’)
19
Přední a zadní náprava jsou brzděny oddělenými okruhy. Při poruše předního okruhu se vytvoří velmi malý účinek neporušeným okruhem zadních brzd. V tomto případě je možno použít bubnové nebo kotoučové brzdy na všech kolech nebo vpředu brzdy kotoučové a vzadu bubnové.
o Uspořádání ,,trojúhelníkové’’ (,,LL’’) Při použití čtyřpístkových kotoučových brzd u přední nápravy působí každý okruh na přední nápravu a jedno zadní kolo. [1]
Obr. 8: Uspořádání brzdových okruhů [1]
20
3.8 Posilovač brzd Úkolem posilovače brzd je podpořit svalovou sílu řidiče při brzdění (umožnit snížení ovládací síly na pedál brzdy). K hlavnímu brzdovému válci hydraulických brzd může být přiřazen podtlakový nebo hydraulický posilovač brzdného účinku. 3.8.1 Posilovač brzd kapalinový (hydraulický) U vozidel, která jsou opatřena posilovačem řízení s vysokotlakým hydraulickým čerpadlem, je možno využít tlaku oleje i pro vytvoření posilovacího brzdného účinku. V porovnání s podtlakovým posilovačem je hydraulický méně náročný na prostor a má rovnoměrnější posilovací účinek, protože nezávisí na chodu motoru. Při poruše motoru stačí tlak oleje v zásobníku ještě asi na 12 zabrzdění. Po poklesu tlaku v zásobníku nebo při poruše zařízení zůstávají brzdy v činnosti, ale bez posilovacího účinku. Potřebný tlak je vytvářen vysokotlakým hydraulickým čerpadlem (obvykle lamelovým), které je poháněno motorem vozidla, u novějších systémů elektromotorem. [1] 3.8.2 Posilovač brzd podtlakový V tomto případě se pro vytvoření posilovacího účinku využívá podtlak. U zážehových motorů může být podtlak jednoduše odebírán ze sacího potrubí motoru. Protože podtlak v sacím potrubí je malý (asi 20kPa, to je 0,2 bar), je potřebná velká plocha a prostor, aby se dosáhl potřebný posilovací účinek. Z toho plyne také skutečnost, že posilovač se plní i vyprazdňuje poměrně dlouhou dobu. Po zastavení motoru je umožněno minimálně jedno zabrzdění s nezměněným brzdným účinkem. Při dalším sešlápnutí brzdového pedálu však podtlak v posilovači klesá a ovládací síla na brzdový pedál se zvyšuje. [1] 3.8.3 Hlavní brzdový válec dvouokruhový Účelem hlavního brzdového válce je vytvořit tlak v každém brzdovém okruhu, umožnit prostřednictvím vyrovnávací nádobky změnu objemu brzdové kapaliny v závislosti na změně teploty a umožnit okamžitý pokles tlaku v systému při rychlém uvolnění brzdového pedálu. [1]
21
3.9 Regulace brzdné síly 3.9.1 Regulátory brzdné síly Při brzdění se mění zatížení náprav (dynamické zatížení náprav). Tato změna závisí na velikosti brzdného zpomalení, zatížení, rozložení užitečného nákladu a na výšce těžiště. Při brzdění vozidla v přímém směru vozidla se přední náprava více zatěžuje a zadní naopak odlehčuje. Při brzdění kol v zatáčce vzniká přídavné zatížení vnějších a odlehčení vnitřních kol. Brzdy jsou u většiny vozidel dimenzovány pomocí rozdělení brzdné síly (brzdného tlaku kapaliny) tak, aby si vozidlo zachovalo při průměrném brzdném zpomalení a průměrném zatížení směrovou stabilitu a řiditelnost. Při velkých odchylkách od průměrných hodnot mohou nastat dva případy. Buď se zablokují zadní kola a vozidlo se dostane do smyku nebo se zablokují přední kola a vozidlo se stane neřiditelným. Blokování zadních kol se může omezit použitím hydraulického nebo zatěžovacího regulátoru brzdné síly, které jsou umístěny v přívodním potrubí k brzdám zadní nápravy. [1] 3.9.2 Hydraulický regulátor Po dosažení přepínacího (regulačního) tlaku narůstá tlak v brzdách zadní nápravy v určitém poměru k přírůstku tlaku v brzdách přední nápravy. Přírůstek tlaku v brzdách zadní nápravy je menší. Tlak tedy není regulován, ale řízen v závislosti na brzdovém tlaku předních brzd. [1] 3.9.3 Zátěžový (mechanický regulátor) Zátěžový regulátor je součástí brzdového systému vozidel s výraznou změnou zatížení zadní nápravy (například Škoda Felicia Pick-up, Škoda Octavia). Regulátor, pevně spojený s karoserií, je prostřednictvím pákového mechanismu spojen se zadní nápravou. Při propružení se mění vzdálenost mezi karoserií a zadní nápravou, tento pohyb se prostřednictvím pákového mechanismu přenáší na pístek, který je uložen v tělese regulátoru. Změnou zatížení regulačních pružin se mění přepínací tlak. Tímto způsobem se tlak v brzdách zadní nápravy mění v závislosti na jejím zatížení a změně zatížení při brzdění. Zadní kola mohou být při jakémkoliv zatížení lépe využita pro brzdění. [1]
22
3.9.4 Elektronické rozdělení brzdné síly (EBV, EBD) U vozidel s protiblokovacím systémem ABS se pro omezovaní brzdného účinku na kolech zadní nápravy před regulací ABS nebo při výpadku funkce ABS velmi často používá elektronický rozdělovač brzdné síly EBV (z němčiny: Elektronischer Bremskraft-Verteiler nebo z angličtiny: Electronic Brake Distribution). Systémy EBV pro svou činnost využívají elektromagnetické ventily ABS. Vozy vybavené systémem EBV nemají regulátory brzdné síly, a proto jsou pak v případě poruchy tohoto sytému zadní kola přebrzďována. [1]
4 BRZDOVÉ SYSTÉMY 4.1 Asistenční systémy Při vývoji systémů aktivní a pasivní bezpečnosti je důležité, aby bylo vozidlo schopno přijímat a zpracovávat informace o svém okolí, rozpoznávat nebezpečné situace a co nejlépe pomáhat řidiči při řízení automobilu.
4.2 Asistenční systémy podporující vozidlo Pokud je to nutné, působí tyto systémy přímo, aniž by řidič mohl zabránit jejich působení a působí v pozadí tak, že to řidič nemusí vůbec poznat a účinky považuje za normální. Tyto systémy musí pracovat rychle a precizně a většinou je řídí mikropočítače. Pokud se takové systémy aktivují, přebírají kontrolu nad vozidlem, aniž by tomu řidič mohl zabránit. Asistenční systémy podporující vozidlo jsou například: o protiblokovací systém ABS, o protiprokluzový systém ASR, o elektronická stabilizace jízdy ESP, o brzdový asistenční systém BA, o elektronická distribuce brzdné síly EBV/EBC, o aktivní stabilizace podvozku AFS, o systém pro automatické nouzové brzdění ABN. [2]
23
4.3 ABS 4.3.1 Historie ABS První funkční elektronický systém ABS se začal prodávat v roce 1971 na vozech Cadillac Imperial jako součást příplatkové výbavy, ale až Mercedes o několik let později ukázal, že ABS může skutečně fungovat pořádně a spolehlivě. Historie systému ABS sahá daleko do minulosti. Už v roce 1929 si tento systém nechal patentovat francouzský vynálezce a průkopník Gabriel Voisin. Ten se zajímal zejména o stavbu letadel a právě pro ně byl systém ABS původně vyvinut. V roce 1936 podala firma Bosch patentový návrh na „Vorrichtung zum Verhőten des Festbremsens der Räder eines Kraftfahrzeugs“. V roce 1978 uvedla společnost Bosch protiblokovací systém ABS na trh. V leteckém průmyslu našel široké uplatnění v padesátých letech, ale to se jednalo ještě o mechanický systém. Počátkem let šedesátých začaly s ABS experimentovat i automobilky, hlavně pak malosérioví výrobci. Dokonce se v roce 1958 prvně ukázal na prototypu motocyklu Royal Enfield, ale do sériové výroby se kvůli vysoké technické náročnosti a ceně nedostal. Nicméně ukázal, že například na motocyklu může zabránit nehodě a pádu, brzdnou dráhu zkrátil až o 30 %. Prvním silničním autem s mechanickým ABS byl malosériový Jensen FF v roce 1966, který byl odborníky označován za "nejbezpečnější automobil své doby". Také s ním experimentoval Ford a objevilo se na několika závodních autech. Masového rozšíření však doznal až počátkem 90. let, ale ještě v roce 2000 nebyl systém ABS na některých levných vozech standardem. V současnosti musejí být nové automobily připuštěné k provozu v rámci Evropské unie vybaveny protiblokovacími systémy. 4.3.2 Protiblokovací systém ABS Účelem systému ABS (z němčiny: Anti-Blockier-System) je zachování řiditelnosti a směrové stability vozidla i při intenzivním brzdění a co nejvíce zkrátit brzdnou dráhu vozidla (zejména na kluzké vozovce). Platí, že zachování řiditelnosti a stability vozidla má přednost před zkrácením brzdné dráhy.
24
4.3.3 Elektronický závěr diferenciálu ABD, EDS Použití elektronického závěru diferenciálu EDS (z němčiny: Elektronische Differential-Sperre), označovaného také zkratkou ABD (z němčiny: Automatische Brems-Differentialsperre), je možné jen ve spojení s protiblokovacím systémem ABS. Pokud hnací kola automobilu prokluzují, systém EDS rozděluje hnací moment motoru nerovnoměrně na hnací kola pomocí řízeného brzdění těchto kol. Přitom se používají již existující součásti systému ABS. Má-li při zrychlení vozidla jedno z hnacích kol velký prokluz, provede řídicí jednotka EDS regulaci takto: Vždy je brzděno pouze jedno hnací kolo (to s větším sklonem k prokluzu). Přitom se vzájemně porovnávají rychlosti otáčení obou hnacích kol. Jestliže je překonán určitý rozdíl rychlostí, následuje přibrzdění rychleji se protáčejícího kola. Velikost rozdílů rychlostí kol pro počátek regulace při rozjezdu je závislá na typu vozidla, hnacím systému a stavu přilnavosti pneumatik k vozovce (obvykle je to 8 – 32 km.h-1). Při vyšších rychlostech vozidla je rozdíl pro ,,spuštění’’ regulace menší (asi 6 km.h-1), a tím se prokluz dostává do oblasti ideálních hodnot. Regulace prokluzu hnacích kol přibrzděním je v činnosti při rychlosti jízdy vozidla asi do 40 km.h-1. [1] 4.3.4 Individuální regulace ABS Tato regulace se používá u přední nápravy osobních automobilů vyšších tříd s větší hmotností a stabilitou. Každé přední kolo je pomocí jemu příslušných elektromagnetických ventilů ovlivňováno tak, že přenáší největší možný brzdný účinek nezávisle na ostatních kolech. [1] 4.3.5 Protiblokovací systém ABS – konstrukce Kromě posilovače brzd, tandemového hlavního brzdového válce a kolových brzd (kotoučových nebo bubnových) patří k systému ABS následující části: o hydraulická jednotka ABS, o elektronická řídicí jednotka ABS, o snímače otáček s kolovými ozubenými impulsními kotouči.
Během jízdy měří snímače na obou předních kolech a pastorku stálého převodu zadní nápravy (třísnímačový systém), popřípadě na všech kolech (čtyřsnímačový systém) otáčky kol. Rozezná-li řídicí jednotka z přijímaných signálů snímačů nebezpečí
25
zablokování, aktivuje v hydraulické jednotce elektromagnetické ventily příslušného kola. [1]
Obr. 9: Třísnímačový čtyřkanálový systém Bosch ABS 2 S [1] (1) snímač otáček kol, (2) kolové brzdy, (3) hydraulická jednotka, (4) hlavní brzdový válec s podtlakovým posilovačem, (5) elektronická řídicí jednotka, (6) kontrolka ABS 4.3.6 Regulace GMA Regulace GMA (z němčiny: Ger-Moment-Aufbauverzıgerung – zpomalení nárůstu stáčivého momentu) se používá u brzd přední nápravy osobních automobilů s kratším rozvorem a nižší hmotností. Při brzdění na plochách s nestejným součinitelem adheze (levá kola na suchém asfaltu, pravá na ledě) vznikají na předních kolech velmi rozdílné brzdné síly, které vyvinou otáčivý moment kolem svislé osy. Menší vozidla s nižším momentem setrvačnosti potřebují u systému ABS regulaci GMA, aby byla při brzdění na vozovce s rozdílnou adhezí dobře ovladatelná. Zpomalení nárůstu stáčivého momentu je realizováno takzvaně časově zpomaleným nárůstem brzdného tlaku u kola s vysokým součinitelem adheze (s vyšší přilnavostí pneumatiky k vozovce). [1]
4.3.7 Regulace Select – low Regulace ,,Select – low’’ se používá u brzd zadní nápravy osobních automobilů. Na zadní nápravě určuje kolo s nižším součinitelem adheze (nižší přilnavostí) společný tlak v obou brzdách zadní nápravy. [1]
26
Obr. 10: Hydraulická část čtyřkanálového systému Bosch ABS 5.0 [1] (1) hlavní brzdový válec, (2) hydraulická jednotka, (3) tlumič tlakových rázů, (4) čerpadlo, (5) elektromotor, (6) zásobník tlaku, (7) elektromagnetické vstupní ventily, (8) elektromagnetické výstupní ventily, LZ – zadní náprava vlevo, PZ – zadní náprava vpravo, LP – přední náprava vlevo, PP – přední náprava vpravo 4.3.8 Řídicí jednotka systému ABS Řídicí jednotka spíná elektromagnetické ventily do tří různých poloh: o zvýšení tlaku, vstupní elektromagnetický ventil je otevřen a spojuje hlavní brzdový válec s kolovým brzdovým válečkem; tlak v brzdě kola může vzrůstat (výstupní ventil uzavřen), o udržení tlaku, vstupní ventil se uzavře (výstupní zůstává uzavřený) a oddělí brzdu kola od hlavního brzdového válce, tlak v brzdě kola zůstává konstantní, o snížení tlaku, výstupní elektromagnetický ventil se otevře (vstupní zůstává uzavřen) a spojí brzdový váleček se zpětným tokem. Tím dochází ke snížení brzdného tlaku příslušného kola. Kapalina je nejprve přijata zásobníkem tlaku a pak je čerpadlem přečerpána přes zpětné ventily zpátky do příslušného brzdového okruhu. V této poloze je elektromagnetický ventil tak dlouho, dokud se kolo nezačne pohybovat 27
s určitým zrychlením. Pak se elektromagnetický ventil přepne do polohy ,,udržení tlaku’’ , tlak v brzdě vzroste a celý cyklus se opakuje. Současně může být tímto způsobem snižován nebo zvyšován brzdný tlak nejenom kontinuálně (plynule), ale také stupňovitě taktovým řízením (mírnější snižování nebo zvyšování tlaku). V závislosti na součiniteli adheze vozovky dochází ke čtyřem až deseti regulačním cyklům za sekundu. [1]
4.4 Regulace prokluzu ASR Účelem systému regulace prokluzu ASR (z němčiny: Antriebs-SchlupfRegelung, popřípadě z angličtiny: Anti Skid Regulation) je především zajištění stability a řiditelnosti vozidla při zrychlení (pokud nejsou překročeny fyzikální zákony).
4.4.1 Regulace brzdného momentu MSR Systém ASR je možno přídavně doplnit o regulaci brzdného momentu motoru MSR (z němčiny: Motor-Schleppmoment-Regelung). Při řazení nižšího rychlostního stupně nebo při prudkém uvolnění pedálu akcelerátoru na kluzké vozovce může dojít vlivem brzdného účinku motoru k vysokému brzdnému skluzu (blokování kol). MSR musí lehkou akcelerací nepatrně zvýšit točivý moment motoru tak, aby se brzdění kol snížilo na hodnotu zaručující jízdní stabilitu. [1] 4.4.2 Regulace prokluzu elektronickým řízením nastavení polohy škrticí klapky EMS Elektronickým řízením nastavení polohy škrticí klapky EMS, neboli pomocí takzvaného ,,elektronického plynu’’ (EMS z němčiny: Elektronische MotorleistungSteuerung, to je elektronické řízení výkonu motoru). Točivý moment motoru je snižován přivřením škrticí klapky tak, aby byl zajištěn optimální prokluz hnacích kol. Okamžité
polohy
akceleračního
pedálu
a
škrticí
klapky
jsou
zjišťovány
potenciometrem. Elektrický napěťový signál o úhlu natočení škrticí klapky je v řídicí jednotce vyhodnocen a na jeho základě jsou stanoveny další řídicí signály pro nastavovač škrticí klapky. [1]
28
4.4.3 Regulace prokluzu přibrzděním hnacích kol Tento způsob regulace vyžaduje rozšíření hydrauliky ABS. Slouží ke zlepšení přenosu hnací síly, především na vozovce s rozdílným součinitelem adheze. Požadované hodnoty prokluzu je dosaženo přibrzděním prokluzujícího hnacího kola. Výhodou tohoto způsobu regulace je individuální ovlivňování prokluzu jednotlivých hnacích kol. 4.4.4 Regulace prokluzu řízením výkonu motoru Regulace se provádí především za účelem zajištění jízdní stability při vyšších rychlostech. Výkon motoru (točivý moment) může být v závislosti na požadavcích systému ABS/ASR a v závislosti na použitém systému řízení (managementu) motoru snižován následujícími způsoby: o elektronickým řízením nastavení polohy škrticí klapky (EMS), o řízením vstřikování u zážehových motorů, o řízením vstřikování u vznětových motorů, o řízením zapalování. [1] 4.4.5 Regulace prokluzu řízením vstřikování u vznětových motorů Tento systém se používá u vznětových motorů s elektronicky řízeným vstřikovacím čerpadlem, kdy v závislosti na prokluzu hnacích kol řídicí jednotka motoru snižuje vstřikované množství paliva. [1] 4.4.6 Regulace prokluzu řízením vstřikování u zážehových motorů Tento způsob se používá u zážehových motorů s vícebodovým sekvenčním (postupným) vstřikováním benzinu. V tomto případě dochází při prokluzu kol k potlačení vstřikovacích impulsů. Aby se dosáhlo velmi jemného odstupňování nastavení hnacího momentu motoru, vypíná nebo zapíná systém (v závislosti na prokluzu) vstřikování vždy pro jeden válec v rytmu dvou otáček klikové hřídele. To znamená, že v prvním stupni regulace řídicí jednotka systému vynechá každý druhý vstřikovací impuls pro první válec, ve druhém stupni regulace uzavře vstřikování do prvního válce, ve třetím stupni regulace vynechá každý druhý vstřikovací impuls pro druhý válec, a tak dále. [1]
29
4.4.7 Regulace prokluzu řízením zapalování Krátkodobé potlačení (vynechání) zapalovacích impulsů slouží k rychlému snížení hnacího momentu (především u vozidel s pohonem zadní nápravy). Současné potlačení vstřikovacích impulsů zabraňuje proniknutí nespálené směsi do výfukového potrubí. Při potlačení pouze vstřikovacích impulsů dochází k nepatrnému prodloužení reakční doby. Zmenšení předstihu zážehu přináší rovněž rychlé snížení hnacího momentu motoru. Pokud je tento způsob odstranění prokluzu dostačující, má přednost před potlačením zapalovacích impulsů. Vliv zásahu do řízení motoru na složení výfukových plynů a zatížení katalyzátoru je minimální díky velmi krátkému okamžiku nasazení. [1]
4.5 Systém dynamické stabilizace jízdy vozidla ESP Systémy stabilizace jízdy vozidla, obecně známé pod zkratkou ESP (z angličtiny: Electronic Stability Program – elektronický stabilizační program), jsou určitým rozšířením systémů ABS a ASR. Ty umožňují ovládat skluz nebo prokluz pneumatiky (při brzdění nebo zrychlení) pouze v podélném směru vozidla. ESP reguluje skluz pneumatiky také v příčném směru. Příliš velký příčný skluz pneumatiky vede ke ztrátě bočního vedení a k ,,vybočení’’ vozidla do strany. ESP zvyšuje stabilitu vozidla ve stopě při průjezdu zatáčkou a zároveň snižuje nebezpečí smyku při brzdění, zrychlení i při volném pohybu vozidla. U systému ESP se vedle snímačů používaných u systémů ABS a ASR objevují ještě další snímače. Snímač úhlu natočení volantu indikuje řidičem zvolený směr jízdy. Srdcem systému je kombinovaný snímač míry otáčení (rychlosti otáčení) a příčného zrychlení, který dodává prostřednictvím svých signálů při zohlednění fyzikálních veličin přesný obraz o skutečných pohybech vozidla (otáčení vozidla kolem svislé osy a odchylky vozidla od normálního směru). Velmi důležitou funkci zastává precizní řízení brzdného tlaku se snímačem tlaku brzdové kapaliny. Porovnání požadovaných hodnot ze strany řidiče se skutečným chováním vozidla vytváří základ pro regulaci systému ESP. Stabilizace jízdy vozidla je dosaženo samočinnými zásahy do brzd jednotlivých kol a hnacího momentu motoru bez zásahu řidiče. Zjistí-li systém prostřednictvím snímačů příčně dynamický kritický stav vozidla, dochází k přibrzdění příslušných kol, tím se vytvoří točivý moment kolem svislé osy vozidla, který kompenzuje nežádoucí 30
nedotáčivý, popřípadě přetáčivý pohyb vozidla. Současně se sníží točivý moment motoru na hodnotu odpovídající dané situaci. Tímto způsobem dosažené zpomalení vozu má stabilizační účinek. Hrozí-li například vybočení zadní části u přetáčivého vozidla, bude přibrzděno přední kolo na vnější straně zatáčky (obr. 11). U nedotáčivého chování vozidla se korekce provede přibrzděním zadního kola na vnitřní straně zatáčky. Systém současně sleduje, jak na kritickou chybu reaguje řidič a během několika milisekund mikroprocesor určí, jak silně a které kolo je třeba přibrzdit a o kolik snížit hnací moment motoru, aby se vozidlo opět stabilizovalo. [1]
Obr. 11: Regulace vybočení vozidla pomocí ESP [1]
4.6 ESP II U první generace systému ESP může dojít k tomu, že i když
je regulace
v kritické situaci dostatečná a není potřeba korigovat řízení, řidič svojí aktivitou přesto reaguje změnou v řízení (stres), což může způsobit vznik smyku. Došlo tedy k dalšímu rozšíření a zdokonalení systému, který nyní aktivně zasahuje do řízení vozidla. Jednotlivé komponenty: o hydraulicko-elektrická řídící jednotka s citlivým řízením tlaku, o ovládání jednotky s vakuovým posilovačem, o snímač úhlu natočení volantu, o snímač otáček kol, o snímač stáčivé rychlosti se snímačem bočního zrychlení.
31
Místo hydraulického ovládání u ESP I jsou u ESP II použity elektricky ovládané aktuátory s velmi krátkou dobou reakce a s perfektní synchronizací všech systémů. Používá se pokročilá mikroprocesorová technika. U ESP II je použita sběrnice FlexRay s desetinásobnou datovou propustností oproti CAN u ESP I. Systém ESP se stále vylepšuje a zdokonaluje, a tím přispívá k větší bezpečnosti.
5 VÝVOJOVÉ TENDENCE A BEZPEČNOST Vývoj osobních automobilů jde neustále vpřed a zdokonalují se samozřejmě i brzdy a brzdové systémy vozidel. Výrobci automobilů vyvíjí nové brzdové systémy, které podporují řidiče a zvyšují bezpečnost provozu. Některé elektronické systémy dovedou i předvídat situace, které mohou nastat. Při zjištění možné komplikace ihned informují řidiče, popřípadě samy zahájí činnost vedoucí k jejich rychlému vyřešení. Mezi tyto systémy patří například: o Systémy automatického nouzového brzdění, o Adaptivní systémy pro udržování bezpečného odstupu, o Asistenční systémy pro udržování vozidla uprostřed jízdního pruhu, o Varování při vybočení z jízdního pruhu, o Inteligentní usměrňovač rychlosti, o Čtení dopravních značek, o Systémy rozpoznání chodce .
5.1 Adaptivní systémy pro udržování bezpečného odstupu Asistenční sytém ACC (Adaptive Cruise Control). Ten vychází ze systému Cruise Control, což je tempovat. Systém ACC plní obvyklé funkce tempomatu, tedy především udržuje nastavenou rychlost jízdy. Přitom však nedovolí, aby se rychleji jedoucí vůz nebezpečně přiblížil ke vpředu jedoucímu automobilu.Tento systém má další různé modifikace. [2]
5.2 Systémy automatického nouzového brzdění Brzdový asistent PLUS (Daimler-Chrysler) je systém sledující prostřednictvím radaru vpředu jedoucí automobil a při nebezpečném přiblížení k němu řidiče varuje. Tento systém se schopností nebezpečnou situaci předvídat spadá do oblasti prevence dopravních nehod. Hrozí-li střet, brzdový asistent PLUS bleskurychle zajistí optimální
32
podporu vynaložené brzdné síly, která je okamžitě k dispozici i v případě, že řidič sešlapuje brzdový pedál příliš opatrně. Nárazy zezadu a srážky se stojícími vozidly patří k běžným příčinám nehod. V mnoha takových případech za nehodu může nepozornost řidiče a následná pozdní reakce. Automobilka Volvo vyvinula pokročilý systém s pomocnými funkcemi, který řidiči pomáhá takovým nehodám zabránit, popřípadě minimalizovat jejich následky, pokud k nehodě dojde. Funkce systému je založena na zkrácení celkové vzdálenosti potřebné k zastavení. Prostor před vozidlem je neustále sledován radarovým čidlem. K aktivaci systému dochází různými způsoby a v různých fázích. Pokud se vůz blíží k překážce (stojící nebo pohyblivé) a řidič nereaguje, rozsvítí se výstražná kontrolka, jejíž obraz se odráží v čelním skle. Současně zazní výstražný zvuk. To je v některých případech dostatečné pro obnovení pozornosti řidiče a zabránění nehodě. Pokud začne řidič brzdit, systém sleduje tlak na brzdová pedál. Je-li tlak vyhodnocen jako příliš nízký na to, aby bylo vozidlo schopno včas zastavit, systém brzdný tlak zvýší. Pokud není rychlost příliš vysoká, dokáže toto zvýšení brzdného tlaku předejít kolizi. Pokud však řidič vůbec nereaguje, jsou brzdy aktivovány automaticky a brzdný tlak v systému se postupně zvyšuje tak, aby došlo ke zpomalení vozidla. V takovém případě se může stát, že nehodě nebude možné zabránit, avšak hlavním cílem v tomto případě je snížit rychlost a tedy i riziko závažných důsledků. [2]
5.3 Systém ochrany chodců Švédská automobilka Volvo na ženevském autosalonu (2010) představila sedan Volvo S60. Vozidlo má zabudovaný systém ochrany chodců, který dokáže zabránit srážce.Tento systém uvedlo Volvo jako první na světě. Systém rozpoznávání chodců (Pedestrian Detection) dokáže rozpoznat chodce, který vstoupí do jízdní dráhy vozidla, a upozornit na něj řidiče. Pokud řidič včas nereaguje, systém automaticky aktivuje brzdy na maximální výkon. V nouzové situaci je řidič nejprve upozorněn zvukovým výstražným signálem a blikajícím světlem v zorném poli na čelním skle. Ve stejném okamžiku se zvýší tlak v brzdném systému vozidla. Pokud řidič ani přes upozornění nereaguje a srážka se stane nevyhnutelnou, vůz začne samočinně brzdit.
33
Pokud řidič na vzniklou situaci včas nezareaguje, dokáže systém rozpoznávání chodců s funkcí plně automatického brzdění srážce s chodcem zabránit až do rychlosti 35 km/h. Při vyšších rychlostech je podle švédské automobilky kladen důraz především na to, aby se rychlost vozidla před nárazem co nejvíce snížila. Při nižší rychlosti nárazu se významně snižuje riziko vzniku závažných poranění. Pokud se rychlost jízdy zmenší například z 50 km/h na 25 km/h, sníží systém rozpoznávání chodců riziko usmrcení chodce údajně o 20 procent. [4]
6 ZÁVĚR Ve své práci jsem shrnul a popsal součásti provozních brzd osobních automobilů. Dále popisuji jednotlivé elektronické brzdné systémy a uvádím směr, kterým se ubírá vývoj. V dnešní době jsou stále větší požadavky na kvalitu a výkon brzdové soustavy. Automobilů stále přibývá, provoz houstne a tím je i nebezpečnější. Nastává větší pravděpodobnost vzniku krizové situace, kterou je třeba vyřešit s co nejmenšími nebo nejlépe žádnými následky. Je nutné počítat s tím, že ani nejlepší elektronické brzdné systémy a asistenty nedovedou v náhlých krizových situacích bezpečně zastavit vozidlo, a proto by měl člověk vznik možných krizových situací předvídat dopředu a jezdit s rozumem. Elektronické brzdné systémy jsou důležitým prvkem, který výrazně přispívá k větší bezpečnosti při cestování dopravními prostředky.
34
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1] JAN, Zdeněk; ŽDÁNSKÝ, Bronislav. Výkladový automobilový slovník. Brno : Computer Press, a.s., 2007. 244 s. ISBN 978-80-251-1842-9. [2] VLK, František. Automobilová elektronika 1 : Asistenční a informační systémy. Brno : Nakladatelství a vydavatelství VLK, 2006. 269 s. ISBN 80-239-6462-3. [3] VLK, František. Podvozky motorových vozidel : Pneumatiky a kola. Zavěšení kol, nápravy. Odpružení. Řídící ústrojí. Brzdové soustavy. Brno : Nakladatelství a vydavatelství VLK, 2000. 392 s. ISBN 80-238-5274-4. [4] VLK, František. Elektronické systémy motorových vozidel 2. Brno : Nakladatelství a vydavatelství VLK, 2002. 592 s. ISBN 80-238-7282-6. [5] VLK, František. Dynamika motorových vozidel : Jízdní odpory, Hnací charakteristika, Brzdění, Odpružení, Řízení, Ovladatelnost, Stabilita. 1. vyd. Brno: Nakl.Vlk, 2000. 434 s. ISBN 80-238-5273-6. [6] URL: www.novinky.cz [7] URL: www.autoweb.cz [8] URL: www.auto.cz
SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1: Hlavní části kapalinové brzdové soustavy [1]...................................................... 9 Obr. 2: Hydraulický převod [1] ...................................................................................... 11 Obr. 3: Brzdový asistent BAS [1] ................................................................................... 12 Obr. 4: Bubnová brzda [1] .............................................................................................. 14 Obr. 5: Dvoupístkový kolový brzdový váleček [1] ........................................................ 15 Obr. 6: Brzdové kotouče [1] ........................................................................................... 17 Obr. 7: Doba (dráha) brzdění a její složky [1] ................................................................ 19 Obr. 8: Uspořádání brzdových okruhů [1]...................................................................... 20 Obr. 9: Třísnímačový čtyřkanálový systém Bosch ABS 2 S [1] .................................... 26 Obr. 10: Hydraulická část čtyřkanálového systému Bosch ABS 5.0 [1] ........................ 27 Obr. 11: Regulace vybočení vozidla pomocí ESP [1] .................................................... 31
35
