ZÁKLADY DOPRAVNÍ TECHNIKY A DOPRAVNÍ PROSTŘEDKY

ZÁKLADY DOPRAVNÍ TECHNIKY A DOPRAVNÍ PROSTŘEDKY Miroslav Tesař Petr Jílek

Pardubice 2012

Tyto studijní materiály vznikly za finanční podpory Evropského sociálního fondu a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu OP VK CZ.1.07/2.2.00/15.0462 „Virtuální vzdělávání v dopravě“.

úvod do předmětu

Název:

Základy dopravní techniky a dopravní prostředky

Autor:

Miroslav Tesař, Petr Jílek

Vydání:

první, 2012

Počet stran:

6973

Náklad:

50

Studijní materiály pro studijní obor : všechny obory, Dopravní fakulta Jana Pernera Jazyková korektura: nebyla provedena.

Tyto studijní materiály vznikly za finanční podpory Evropského sociálního fondu a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost. Název: Virtuální vzdělávání v dopravě Číslo: CZ.1.07/2.2.00/15.0462 Realizace: Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava/Univerzita Pardubice

© Miroslav Tesař, Petr Jílek © Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Univerzita Pardubice ISBN: 978-80-248-3281-4

VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

2

úvod do předmětu

POKYNY KE STUDIU Základy dopravní techniky, dopravní prostředky Pro předmět ZDT a DP jste obdrželi studijní balík obsahující: • integrované skriptum pro distanční studium obsahující i pokyny ke studiu, • přístup do e-learningového portálu obsahující doplňkové animacemi vybraných částí kapitol a doprovodné video „Osobní automobil“

Cílem předmětu Cílem je seznámení se základními pojmy a principy v oblasti silničních vozidel. Po prostudování modulu by měl student získat základní povědomí a znalosti o principech konstrukčního uspořádání silničních vozidel. Měl by pochopit princip činnosti hlavních konstrukčních skupin vozidel a poznat podstatu zákonitostí spojených s pohybem silničního vozidla.

Pro koho je předmět určen Modul je zařazen do bakalářského studia všech oborů studijního programu. Skriptum se dělí na části, kapitoly, které odpovídají logickému dělení studované látky.


3

úvod do předmětu

Při studiu každé kapitoly se můžete setkat s následujícími informačními symboly: Cíl: Informuje o tom, co je nejpodstatnější v dané části a co nového Vám studium přinese.

Výklad Následuje vlastní výklad studované látky, zavedení nových pojmů, jejich vysvětlení, vše doprovázeno obrázky, tabulkami, řešenými příklady, odkazy na animace.

Shrnutí pojmů Na závěr kapitoly jsou zopakovány hlavní pojmy, které si v ní máte osvojit. Pokud některému z nich ještě nerozumíte, vraťte se k nim ještě jednou.

Otázky Pro ověření, že jste dobře a úplně látku kapitoly zvládli, máte k dispozici několik kontrolních otázek.

Úlohy k řešení Bude zadána úloha k samostatnému řešení, která Vám umožní lépe pochopit podstatu studovaného problému.

Klíč k řešení Výsledky zadaných příkladů budou uvedeny v závěru učebnice v Klíči k řešení. Používejte je až po vlastním vyřešení úloh, jen tak si samokontrolou ověříte, že jste obsah kapitoly skutečně úplně zvládli. V textu mohou být použity kromě výše uvedených ještě další symboly. Jejich význam je ale natolik zřejmý, že není nutné je blíže vysvětlovat

Úspěšné a příjemné studium s tímto učebním textem Vám přejí autoři. Miroslav Tesař, Petr Jílek


4

úvod do předmětu

OBSAH 1. ÚVOD DO PŘEDMĚTU 1.1 Historie motorových vozidel 2. DRUHY SILNIČNÍCH VOZIDEL 2.1 Základní pojmy 2.1.1 Druhy vozidel 3. KATEGORIE VOZIDEL 4. ZÁKLADNÍ ČÁSTI MOTOROVÝÁCH VOZIDEL 5. ZÁKLADNÍ USPÚOŘÁDÁNÍ (KONCEPCE) MOTOROVÝCH VOZIDEL 5.1 Celkové uspořádání poháněcí soustavy 5.2 Rozměry a hmotnosti motorových vozidel 5.2.1 Hmotnosti vozidel 5.2.2 Rozměry vozidel 5.3 Rámy vozidel 5.4 Karosérie vozidel 6. KOLA A PNEUMATIKY 6.1 Drtuhy a konstrukce disků a ráfků kol 6.1.1 Disky kol 6.1.2 Ráfky kol 6.2 Druhy a konstrukce pneumatik 6.2.1 Rozdělení pneumatik 6.2.2 Konstrukční provedení pneumatik 6.2.3 Základní parametry pneumatik 6.2.4 Značení pneumatik 6.3 Způsoby uložení kol 7. NÁPRAVY 7.1 Rozdělení náprav 7.2 Tuhé nápravy 7.3 Nezávislé zavěšení kol 8. PÉROVÁNÍ A TLUMIČE 8.1 Význam pérování a tlumení 8.2 Druhy pružících prvků 8.2.1 Kovové pružící prvky 8.2.2 Nekovové pružící prvky 8.2.3 Moderní způsoby pérování 8.3 Druhy tlumičů pérování 9. BRZDY 9.1 Rozdělení brzdových soustav 9.2 Kapalinové brzdy 9.3 Bubnové brzdy 9.4 Kotoučové brzdy 9.5 Brzdová soustava s posilovačem 9.6 Elektronické systémy brzd 9.7 Vzduchotlaké brzdy VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

5

úvod do předmětu

9.8 Zpomalovací brzdy 10. ŘÍZENÍ 10.1 Základní pojmy geometrie řízení 10.2 Druhy a konstrukce řízení 10.3 Posilovače řízení 11. SPOJKY 11.1 Účel a základní druhy spojek 12. PŘEVODOVKY 13. SPOJOVACÍ A HNACÍ HŘÍDELE 14. ROZVODOVKY


6

úvod do předmětu

Předkládaný učební text slouží pouze jako vodítko k usnadnění studia. Text je určen pro posluchače kombinované formy studia a v žádném případě nenahrazuje přednášky, kde budou příslušná témata rozebrána do větší hloubky. Posluchači jsou povinni se seznámit s doporučenou a s povinnou literaturou.


7

úvod do předmětu

1

ÚVOD DO PŘEDMĚTU

Předmět Základy dopravní techniky a Dopravní prostředky umožní studentům získat přehled o problematice konstrukce silničních motorových vozidel v rozsahu potřebném pro získání základních znalosti o principech konstrukčního uspořádání silničních vozidel. Student by měl pochopit princip činnosti hlavních konstrukčních skupin vozidel a poznat podstatu zákonitostí spojených s pohybem silničního vozidla. Informace obsažené v tomto studijním materiálu jsou sestaveny tak, aby umožnily studovat danou problematiku v logickém sledu, který odpovídá návaznosti jednotlivých skupin a podskupin motorového vozidla, při přenosu točivého momentu motoru ke kolům hnací nápravy.

1.1 Historie motorových vozidel Cíl: Seznámit se stručným přehledem historie vzniku automobilu

Francouzký filosof Auguste Comté kdysi řekl:

„Nezná svůj obor, kdo nezná jeho historii“. Když se na historii motorových vozidel, nebo automobilů, podíváme trochu v širších souvislostech, musíme začít již od vlastního pojmu „automobil“. Slovo automobil (zastarale kolojezd), pochází z řeckého výrazu ve významu samostatně a z řeckého mobilis - ve významu pohyblivý. Odtud tedy pojem automobil, často používaný ve zkráceném tvaru auto. Ve starší češtině byl používán doslovný překlad slova automobil = samohyb.

Pojmy k zapamatování Automobil je tedy definován jako samostatně se pohybující pozemní dopravní prostředek, který je nezávislý na kolejích nebo trolejích a k jehož pohybu není třeba tažných zvířat či lidské síly a je schopen se po zemi pohybovat díky svému vlastnímu pohonu.

Výklad Této definici, která zahrnuje i motorová jednostopá vozidla (motorky, mopedy, motorová jízdní kola), autobusy a pojízdné pracovní stroje, však odpovídá v právních předpisech termín motorové vozidlo. Slovo automobil (auto) se používá v užším významu. Protože prvními motorovými vozidly byla vozidla, která z dnešního pohledu patří hlavně mezi automobily, můžeme při stručné procházce historií fenoménu 20. století, zvanému automobil, zůstat u tohoto obecně používaného pojmu, i když se v podstatě jedná o historii motorového vozidla jako takového.


8

úvod do předmětu

Zabývat se podrobně historií automobilů nelze, protože to je velmi rozsáhlá problematika. Pro účel tohoto předmětu se zaměříme pouze na stručný přehled historie automobilu ve formě hlavních historických událostí, která se dají považovat za rozhodující při formování dalšího vývoje a rozvoje tohoto nejdynamičtěji se rozvíjejícího odvětví lidské činnosti devatenáctého a dvacátého století. 1.1.1 Historie automobilů v datech Pokud se chceme věnovat čistě historii automobilu, bylo by správné začít od opravdu historicky prvního automobilu na světe, tedy něčeho co odpovídá našemu chápání automobilu jako takového. Jenže naskýtá se otázka zda by takovýto automobil spatřil světlo světa bez toho hlavního co bylo je a bude hnacím motorem lidské činnosti. A tím je odvěká touha lidstva usnadnit si svoji každodenní činnost, touha po nových poznáních a hlavně snaha využít každého nového poznání ve svůj prospěch. Nebyl tedy počátkem nebo alespoň předzvěstí začátku historie automobilů okamžik, kdy člověk využil pro tažení nákladu sílu zvířete? A nebyl počátkem okamžik kdy pro usnadnění přesunu nákladu člověk poprvé využil kolo? Možná bychom se takto dostali až na počátek lidské civilizace, kdy člověk začal přemýšlet o své činnosti a začal hledat způsoby jak si svůj nelehký pobyt na Zemi usnadnit. Pokud tedy zůstaneme u základní definice automobilu, bude asi správné začít opravdu tam, kdy se dá předpokládat, že světlo světa spatřilo poprvé KOLO. Další přehled je sestaven z nejdůležitějších událostí, o kterých se dá říci, že „psala“ dějiny automobilů. 4 tisíce let před n.l. – vynález kola. Kolo se poprvé objevilo pravděpodobně v oblasti Malé Asie. Jako značně pravděpodobnou se jeví hypotéza, že vynález kola má přímou souvislost s vynálezem hrnčířského kruhu (princip kola otáčejícího se na hřídeli). 2 tisíce let před n.l. – využití kola na vozech, zejména ve starém Egyptě, v Mezopotámii se u bojových vozů objevilo významné zdokonalení – paprskové kolo. Všeobecné rozšíření lehkého bojového vozu je připisováno o 350 let později Chetitům, národu obývajícímu území dnešního východního Turecka a Sýrie. Obr.1.1: Podoba prvních vozů. Tyto dva údaje lze tedy považovat za úplně první historické události související s věcí bez které by dnešní automobil nebyl tím čím je, s KOLEM. Přeskočíme nyní celé tisíciletí a začneme sledovat vznik již opravdového automobilu v jeho pravém slova smyslu.


9

úvod do předmětu

1769 – Nicolas Joseph Cugnot – sestrojil první samostatně se pohybující mechanické vozidlo. N.J. Cugnot byl francouzský vynálezce a dělostřelecký důstojník. Využil u svého vynálezu rozmachu parního stroje, který pro pohon svého „vozidla“ využil. Prvenství tohoto muže je však někdy zpochybňováno a je připisováno vlámskému misionáři v Číně, Ferdinandu Verbiestovi, který měl údajně první automobil na světě vyrobit okolo roku 1672. 1815 – parní vůz Josefa Boška - první „automobil“ ve střední Evropě. 1835 - profesor Sibrandus Stratingh z Groningen (Holandsko), sestrojil první elektromobil.

Obrázek 1.2 – První „samohybný stroj“

Obrázek.1.3: Parní automobil Josefa Boška.

1862 – 1866 – Nicolaus Otto, vyvinil první čtyřdobý spalovací motor.

Obrázek 1.4 – První vznětový motor


10

úvod do předmětu

1885 – Karl Benz vyvinul a sestrojil motorovou tříkolku, která je považována za opravdu první automobil tak jak jej dodnes chápeme.

Obrázek 1.5- Benz - první automobil 1883

Obrázek 1.6- Replika prvního automobilu

Zajímavost k tématu 29. ledna 1886 získal Karl Benz na svoji tříkolku patent.

Toto datum je považováno za zrod automobilu. 1887 – nezávisle na Benzovi, začal automobily stavět také Gottlieb Daimler. 1888 – Anglický zvěrolékař John Dunlop vynalezl pneumatiku plněnou vzduchem. Do té doby se používaly plné gumové obruče. 1889 – ve Francii vznikla první automobilní továrna Panhard a Levassor, (dnes výrobce vojenských automobilů Panhard). 1893 – Francie zavedla povinnou registraci automobilů pomocí očíslovaných tabulek. 1894 – Pařížský časopis Le Petit Journal uspořádal první automobilovou soutěž. Opravdový závod se ale konal až o rok později na trati Paříž-Bordeaux. 1895 – František Křižík, první elektromobil na území dnešní ČR. 1897 – Rakušan Rudolf Diesel sestrojil první provozuschopný vznětový motor. 1897 – první automobil na území dnešní ČR Präsident v Kopřivnické továrně


11

úvod do předmětu

Obrázek 1.8 – První nákladní automobil Obrázek 1.7 - Původní podoba automobilu President 1898 – první nákladní automobil vyrobený v Kopřivnické továrně. 1898 – první motocykl Laurin a Klement. 1903 - Henry Ford založil svou továrnu. 1904 – Spojené státy překonaly Francii v počtu vyrobených automobilů a staly se světovou jedničkou. 1905 – výroba aut Laurin a Klement. 1907 – zahájila činnost Pražská továrna na automobily (od 1910 Praga) 1908 – Henry Ford zahájil výrobu modelu Ford – T. Začíná éra sériové výroby. Do roku 1927 bylo vyrobeno přes 15 miliónů kusů modelu T. Od počátku 20. století se začaly psát „moderní dějiny“ vývoje a výroby automobilů a automobilismu. 1923 – Kopřivnická továrna je přejmenována na TATRA 1924 - Byly vyroben první nákladní vůz s naftovým motorem. První sériové dieselové osobní auto, Mercedes 260D, vzniklo v roce 1936. 1925 – Plzeňská Škoda zapojila do koncernu závod L&K. 1929 - Američan Paul Galvin vynalezl první autorádio, položil tak základ společnosti Motorola. 1936 - V Německu byl představen vůz pro masy, pozdější Volkswagen Brouk. Jeho výroba skončila až v roce 2003 v Mexiku, celkem bylo vyrobeno přes 21 milionů kusů. 1951 - Na trhu se objevil první posilovač řízení, původně vyvinutý pro těžké nákladní automobily. 1953 - Američtí zákazníci si do svých vozů mohli pořídit první klimatizaci. Poprvé se objevují bezpečnostní pásy, vynález ale pochází už z konce 19. století. Dnes nejrozšířenější tříbodové pásy uvedlo na trh Volvo v roce 1959. 1958 - Na americkém trhu se objevily první japonské vozy, automobilky Toyota a Nissan prodaly každá kolem 1000 vozů. Do Evropy přišli Japonci o rok později. 1965 - První běžně vyráběný vůz s pohonem všech kol, britský Jensen FF. Japonské Subaru přišlo se svými "čtyřkolkami" začátkem 70. let, Audi představilo první quattro v roce 1980.


12

úvod do předmětu

1973 - Automobil Oldsmobile Tornado se stal prvním vozem, ve kterém si mohli zájemci koupit airbag. V Evropě patří prvenství Mercedesu, který přišel s tímto bezpečnostním prvkem v roce 1980. 1974 - Na trh přišla první generace Volkswagenu Golf, který se stal nejprodávanějším automobilem světa, prodalo se přes 24 milionů vozů. V současnosti se vyrábí pátá generace. 1975 - V Americe se objevily první katalyzátory, dnes používaný třícestný katalyzátor s lambda sondou poprvé použilo Volvo v roce 1976. 1978 - Po deseti letech vývoje přišla firma Bosch s ABS - protiblokovacím brzdovým systémem, dnes běžnou výbavou aut. 1997 - V Japonsku se začal prodávat první hybridní automobil, poháněný spalovacím motorem a elektřinou - Toyota Prius. To je tedy stručný přehled těch nejdůležitějších dat souvisejících s historií automobilů ve světě, ale i na území dnešní ČR. Stejně tak jako jednotlivé události, vytvářely dějiny automobilů i samotné automobily. Dá se vyjmenovat řada značek a typů automobilů, které „vstoupily do historie“ . A to tím, že přinesly nějaký prvek, změnu, která se pak stala zcela běžnou, nebo prostě tím, že se tyto automobily staly legendou.

Zajímavost k tématu 1.1.2 Automobily, které psaly historii 29. ledna 1886 podal Karl Benz na patentním úřadě žádost o zaregistrování svého Patent Motorwagen. Za 126 let se stalo auto součástí každodenního života. Zde jsou uvedeny vizitky tuctu těch nejslavnějších aut, která se svým způsobem podílela i na tom jak vypadají a jak jsou vybaveny současné automobily a dá se říci že i na tom, kam se současný trend vývoje automobilů ubírá a která rozhodně stojí za pozornost. Nechybí mez nimi ani zástupce automobilů pocházejících z českých zemí.

FORD MODEL T (vyráběn 1908 až 1927) - Automobil, který motorizoval Ameriku, továrna Henryho Forda jich vyrobila přes 15 milionů - v pozici nejprodávanějšího vozu světa ho předstihl až Volkswagen Brouk. Jednoduchý a konzervativní automobil měl motor o výkonu 20 až 22 koní, dosahoval maximální rychlosti 60 km/h.

BUGATTI ROYALE (1926 až 1932) - Geniální Ettorre Bugatti se mezi světovými válkami prosadil sportovními auty. Postavil ale i jeden z nejslavnějších luxusních vozů, typ 41 Royale. Vzniklo pouze šest či sedm aut (nikdo nezná přesný počet), ovšem zcela výjimečných - každé vážilo tři tuny, poháněl je třináctilitrový řadový osmiválec vyvinutý z leteckého motoru a později upravený pro použití ve vlacích a dosahovalo rychlosti přes 160 km/h.


13

úvod do předmětu

MERCEDES-BENZ SSK (1928 až 1932) - Sportovní automobil zkonstruovaný Ferdinandem Porschem byl nejrychlejším autem své doby, jeho maximální rychlost se blížila 180 km/h. Na přelomu 20. a 30. let vévodil světovým závodním drahám. Přeplňovaný motor o objemu 7,1 litru dával výkon až 300 koňských sil. Předloni byl jeden z necelé čtyřicítky vyrobených kusů prodán za 4,18 milionu liber (asi 200 milionů korun

TATRA 87 (1938 až 1950) - Nástupce revoluční Tatry 77, jež se vyráběla v letech 1934 až 1937 a které vzniklo ve dvou variantách jen 250 kusů. Typ 87 si zachoval aerodynamický tvar předchůdce i koncepci se vzduchem chlazeným motorem vzadu, byl ale lehčí a motor měl větší výkon; k jeho typickým znakům patřily tři přední světlomety. Tatra 87 se vyráběla za války i po jejím konci hlavně pro státní úřady, celkem vzniklo 3023 kusů. Proslavili ji mimo jiné Jiří Hanzelka a Miroslav Zikmund na své cestě kolem světa.

VOLKSWAGEN BROUK (1941 až 2003) - Jedno z nejkultovnějších aut všech dob. Brouka zkonstruoval Ferdinand Porsche už koncem 30. let na Hitlerův popud jako auto pro lidové masy, po začátku války ale dostala přednost vojenská varianta. První sériové vozy vznikly v roce 1941, cestu ke slávě ale začal Brouk až po válce. Výroba byla obnovena v roce 1945, posledního evropského Brouka vyrobili v roce 1978. Úplně poslední ale vyjel z mexické továrny až na podzim 2003, celkem jich vzniklo přes 22 miloónů.

WILLYS JEEP (1941 až 1945) - Automobil, který se stal jednou z ikon druhé světové války a byl předchůdcem dnešních terénních vozů s pohonem všech kol. Vývoj začal na konci 30. let, předkem jeepu byl vůz malé společnosti Bantam, nakonec jej ale vyráběl větší Willys, ale i Ford. Během války vzniklo téměř 640.000 jeepů, po jejím skončení pak vznikla i civilní varianta CJ-2, jejíž potomek, Jeep Wrangler, se vyrábí dodnes.


14

úvod do předmětu

CITROËN 2CV (1948 až 1990) - Prototyp auta pro každého vnikl ve Francii už před válkou, do výroby se ale dostal až tři roky po jejím konci. Populární "kachna" dostala do vínku řadu pokrokových konstrukčních řešení včetně nezávislého zavěšení všech kol, tak užitečného na rozbitých venkovských cestách. Celkem bylo vyrobeno 3,87 milionu kusů, poslední z nich v Portugalsku. FIAT 600 (1955 až 1985) - Malé kulaté vozítko, které kromě Itálie motorizovalo i řadu dalších zemí. "Šestistovka" se v rodné zemi vyráběla 15 let, vznikala ale i v Argentině, Španělsku, Německu či Jugoslávii - právě tam pod označením Zastava 850 vyrobili v roce 1985 poslední. Originálních Fiatů 600 vyjelo z bran továrny na 2,6 milionu, podobného, ale menšího typu Fiat 500 se pak mezi lety 1957 a 1977 vyrobilo ještě o milion více. CITROËN DS (1955 až 1975) - Aerodynamický, na svou dobu nesmírně pokročilý automobil, který proslavil mimo jiné filmový Fantomas. K hlavním inovacím patřilo hydropneumatické odpružení, které se stalo poznávacím znamením velkých citroënů a jež později převzala i řada jiných automobilek. DS měl zpočátku poměrně slabý čtyřválcový motor o výkonu 75 koní, až později přibyl stokoňový agregát, plány na vývoj vidlicového šestiválce ale továrna vzdala. Celkem se vyrobilo skoro 1,5 milionu vozů. MINI (1959 až 2000) - Vůz, který prakticky celý zkonstruoval Alexander Issigonis, už koncem 50. let ukázal cestu, jakou se u malých vozů časem vydala většina značek. Auto mělo vpředu napříč uložený motor pohánějící přední kola, malé vnější rozměry s koly v rozích samonosné karoserie a relativně velký vnitřní prostor. V roce 1963 vznikla slavná sportovní varianta Mini Cooper, která mimo jiné třikrát vyhrála Rallye Monte Carlo. Do září 2000, kdy sjelo z výrobního pásů poslední, se jich vyrobilo 5,3 milionu. MUSTANG (od roku 1964) - Legenda mezi sportovními vozy, dnes se vyrábí už pátá generace, vyrobilo se jich přes osm milionů. Nejslavnější ale zůstává původní mustang z roku 1964, kterého do konce výroby v roce 1973 vznikly skoro tři miliony. Automobil zkonstruovali jako levné sportovní auto pro dospívající silnou poválečnou generaci a kromě obchodního úspěchu se stal i vděčným objektem různých úprav, k nejslavnějším patřil Shelbyho Mustang GT-350. FORD


15

úvod do předmětu

VOLKSWAGEN GOLF (od roku 1974) - Vůz nižší střední třídy s výklopnou zádí, neboli hatchback, který se stal jakýmsi etalonem své třídy. Začátkem 70. let se Volkswagen potýkal se slabým odbytem zastaralých Brouků a až moderní Golf s vpředu uloženým vodou chlazeným motorem a pohonem předních kol dal firmě nový impulz. Golf se stal nejprodávanějším automobilem všech dob, od konce roku 2003 se vyrábí pátá generace a loni v prosinci překročila celková výroba 24 milionů. Teprve čas ukáže, zda i v dnešní době, charakterizované obrovským rozmachem elektronizace a využíváním nejnovějších vědeckých poznatků v konstrukci automobilů, se zrodí takový automobil, o kterém příští generace budou mluvit jako o automobilových legendách, které i za 50 nebo i za 100 let, bude stát za to si připomenout.

Zajímavost k tématu Úplně na závěr by možná bylo vhodné připomenout, že auto se může stát i filmovou hvězdou. Našla by se jich asi celá řada, ale za nejznámější je možné považovat automobil Aston Martin DB5, kultovní automobil slavného agenta 007, kterého na stříbrném plátně představoval neméně slavný Sean Connery.

zdroj: http://auto.idnes.cz


16

druhy silničních vozidel

2

DRUHY SILNIČNÍCH VOZIDEL

Cíl: Seznámit s rozdělením vozidel podle druhů a kategorií. Komunikaci mezi odborníky příslušného zaměření usnadňuje jednotné, přesně definované názvosloví. Základní názvosloví v oblasti silničních vozidel je definováno normami. K základním normám definujícím základní pojmy a údaje o vozidlech patří:  CSN 30 0024 Druhy silničních vozidel.  ČSN 30 0025 Základní části a ústrojí vozidel.  ČSN 30 0026 Rozměry vozidel.  ČSN 30 0027 Motory vozidel.  ČSN 30 0029 Údaje o vozidlech.  ČSN ISO 1176 Hmotnosti – terminologie a kódy.  ČSN 30 0031 Díly vozidel. Pojmy a jejich definice jsou v některých oblastech dále zpřesňovány příslušnými zákony a vyhláškami. To platí i o druzích silničních vozidel. Problematiku silničních vozidel řeší zákon 56/2001 Sb. Zákon o podmínkách provozu na pozemních komunikacích. Další zpřesnění a rozšíření některých souvisejících oblastí řeší Vyhláška 341/2002 Sb. Vyhláška Ministerstva dopravy a spojů o schvalování technické způsobilosti a o technických podmínkách provozu vozidel na pozemních komunikacích.

2.1 Základní pojmy Pojmů, které lze označit za základní je celá řada. Dále budou uvedeny a definovány pouze ty, které přímo souvisí s problematikou zahrnutou v předmětu Motorová vozidla. K těmto pojmům patří:  silniční vozidlo  zvláštní vozidlo  přípojné vozidlo

Pojmy k zapamatování Silniční vozidlo je motorové nebo nemotorové vozidlo, které je vyrobené za účelem provozu na pozemních komunikacích pro přepravu osob, zvířat nebo věcí.

Pojem silniční vozidlo je nejobecnější. Zahrnuje vozidla určená k provozu na pozemních komunikacích nevázaná na koleje, nebo trolejové vedení určená především pro dopravu osob nebo nákladů, pro zvláštní účely a služby.


17


Obecně se silniční vozidla rozdělují na motorová vozidla, poháněná vlastním motorem a nemotorová vozidla, která nemají vlastní pohon a jsou tažena motorovým vozidlem.

Pojmy k zapamatování Zvláštní vozidlo je vozidlo vyrobené k jiným účelům než k provozu na pozemních komunikacích, které může být při splnění podmínek stanovených příslušným zákonem (56/2001 Sb.) k provozu na pozemních komunikacích schváleno. Obecně tedy platí, že za zvláštní vozidlo je nutno požadovat každé vozidlo (motorové i nemotorové), které je vyrobeno k jinému účelu než k provozu na pozemních komunikacích. Mezi zvláštní vozidla patří různé samohybné nebo tažené pracovní stroje, zemědělské nebo lesnické traktory a stroje, jejichž prvotní určení je jiné než jaké je pro silniční vozidlo.

Pojmy k zapamatování Přípojné vozidlo je silniční nemotorové vozidlo určené k tažení jiným vozidlem, s nímž je spojeno do soupravy. Z tohoto významu pojmu vyplývá, že za přípojné vozidlo se považuje pouze nemotorové silniční vozidlo, určené k tomu, aby spolu s motorovým silničním vozidlem tvořilo jízdní soupravu. Za přípojné vozidlo tedy nelze považovat nemotorové pracovní stroje, jako například zemědělské nebo stavební tažené stroje (secí stroje, rýpadla, nakladače apod). 2.1.1 Druhy vozidel Silniční vozidla se rozdělují na jednotlivé druhy takto:

Obrázek 2.1 – Druhy silničních vozidel

Výklad Jednotlivé druhy silničních vozidel je možné charakterizovat následujícím způsobem.


18


Osobní automobily. Osobní automobil:

•

Vozidlo určené zejména pro přepravu osob a jejich zavazadel nebo nákladu.

• • •

Má nejvýše devět míst k sezení včetně místa řidiče. Může táhnout přívěs. Cel. hmotnost nesmí převýšit 3,5 t a prostor pro zavazadla nesmí být větší než prostor pro přepravu osob.

Osobní automobil je motorové vozidlo, které má 4 nebo více kol, zpravidla poháněné spalovacím motorem nebo elektromotorem. Osobní automobily se dále dělí podle dalších znaků.

Hlavní rozlišující znaky osobního automobilu:

• • • •

Karoserie – druh Střecha – typ Počet míst k sezení – a jejich uspořádání Počet bočních dveří

Podle těchto znaků můžeme osobní automobily rozdělit na jednotlivé typy osobních automobilů, jak je uvedeno na obrázku Obr. 2.2.

Obrázek 2.2: Rozdělení osobních automobilů na jednotlivé typy. Podle hlavních rozlišujících znaků je možné definovat jednotlivé typy osobních automobilů takto:


19


SEDAN

KAROSERIE : STŘECHA: MÍSTA K SEZENÍ:

Dvoudveřový sedan

Sedan se splývavou zádí

uzavřená pevná, tuhá, část střechy může být otvíratelná 4 nebo více, nejméně ve dvou řadách

Čtyřdveřový sedan

Sedan se šikmou zádí

POZNÁMKA: v zádi mohou být dveře zasahující až ke střeše

LIMUSINA

KAROSERIE :

prostornější, uzavřená – může mít dělící stěnu mezi předními a zadními sedadly STŘECHA: pevná, tuhá, část střechy může být otvíratelná MÍSTA K SEZENÍ: 4 nebo více, nejméně ve dvou řadách – případná další sedadla mohou být sklápěcí BOČNÍ DVEŘE: 4 nebo 6

Benz S classe, šestidveřová limuzína

– Mercedes Benz


20


KUPÉ

KAROSERIE :

uzavřená, s obvykle omezeným zadním prostorem pro cestující STŘECHA: pevná, tuhá, část střechy může být otvíratelná MÍSTA K SEZENÍ: 2 až 3 vpředu, případná zadní sedadla pevná nebo sklopná BOČNÍ DVEŘE: 2

POZNÁMKA: v zádi mohou být dveře zasahující až ke střeše

Kupé Peugeot 308 RC Z

KABRIOLET

KAROSERIE : proměnlivá bez pevných rámů bočních dveří, s pevnými sloupky čelního skla, nebo s ochranným obloukem proti převrácení STŘECHA: poddajná, stahovací, popř. tuhá, odnímatelná nebo Sklápěcí MÍSTA K SEZENÍ: 4 nebo více, nejméně ve dvou řadách BOČNÍ DVEŘE: 2 nebo 4

Cabriolet Audi

Ford Focus Cabriolet


21


ROADSTER

KAROSERIE : proměnlivá bez pevných rámů bočních dveří, s pevnými sloupky čelního skla, nebo s ochranným obloukem proti převrácení, s omezeným zadním prostorem pro cestující STŘECHA: poddajná, stahovací, popř. tuhá, odnímatelná nebo sklápěcí MÍSTA K SEZENÍ: 2 až 3 vpředu, případná zadní sedadla pevná, nebo sklopná BOČNÍ DVEŘE: 2

Audi TT Roadster 3.2 quattro

OSOBNÍ KOMBI

KAROSERIE :

uzavřená, zadní část je konstruována tak, že vnitřní prostor je proti vnitřnímu prostoru sedanu zvětšen STŘECHA: pevná, tuhá, část střechy může být otvíratelná MÍSTA K SEZENÍ: 4 nebo více, nejméně ve dvou řadách. Zadní sedadla se sklopnými opěradly nebo vyjímatelná ke zvětšení ložné plochy. BOČNÍ DVEŘE: 2 až 4 a jedny zadní dveře

Sedan se zvětšeným vnitřním prostorem Peugeot 308 Prologue


22


KAROSERIE : uzavřená, STŘECHA: pevná, tuhá, část střechy může být otvíratelná, MÍSTA K SEZENÍ: 2 nebo více, nejméně v jedné řadě. Zadní sedadla se sklopnými opěradly nebo vyjímatelná ke zvětšení ložné plochy. BOČNÍ DVEŘE: 2 až 4 a jedny zadní dveře

KOMBI

POZNÁMKA: vztažný bod R sedadla řidiče je min. 750 mm nad vozovkou – měřeno při pohotovostní hmotnosti vozidla

POZNÁMKA: Kombi může být odvozeno od malého nákladního, zpravidla skříňového automobilu. Za sedadlem řidiče musí být boční okna

Ford Transit kombi

VÍCEÚČELOVÝ (SPECIÁLNÍ)

• • •

KAROSERIE : uzavřená, otevřená nebo otvíratelná STŘECHA: pevná, stahovací nebo odnímatelná MÍSTA K SEZENÍ: 1 nebo více sedadel BOČNÍ DVEŘE: 2 až 4 případně i zadní dveře

Terénní, Obytný, Obojživelný

POZNÁMKA: automobil je konstruován k usnadnění příležitostné dopravy zboží

Ford Ranger

Mercedes G

Nákladní automobily VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

23


Nákladní automobil:

• •

Vozidlo určené zejména pro dopravu nákladů. Může táhnout přívěs.

Rozdělení nákladních automobilů na jednotlivé typy je provedeno hlavně podle účelu použití a podle typu nástavby. Přehled typů a jejich vyobrazení je na obrázku Obr. 2.3.

Obrázek.2.3: Rozdělení nákladních automobilů na jednotlivé typy. Na obrázku 1.11 je speciální automobil uveden jako alternativa všech základních typů. Je to z toho důvodu, že speciální automobil je určen pro plnění zpravidla jednoho specifického úkolu. Z hlediska konstrukce bude řešen právě pro tento specifický úkol. Typickým příkladem jsou cisterny pro přepravu specifických kapalných látek (pohonné hmoty, potraviny, pitná voda, atd.) Speciální automobil může být ale z hlediska konstrukce řešen i jako skříňový, nebo jako valníkový. Podle hlavních rozlišujících znaků lze jednotlivé typy nákladních automobilů charakterizovat takto:

Hlavní rozlišující znaky nákladního automobilu:

• • •

Karoserie – druh nástavby Provedení kabiny Hlavní účel použití


24


VALNÍKOVÝ

Nákladní automobil s valníkovou karoserií a s uzavřenou kabinou POZNÁMKA: ložný prostor může být kryt plachtou, přetaženou přes odnímatelnou nosnou konstrukci

Střední valníkový automobil Lehký valníkový automobil

Těžký valníkový automobil

SKLÁPĚČKOVÝ

Těžký sklápěčkový automobil

Nákladní automobil se sklápěcí karoserií nebo korbou a s uzavřenou kabinou

valníkovou

Lehký sklápěčkový automobil Ford Transit


25


SKŘÍŇOVÝ

Nákladní automobil se skříňovou karoserií

• •

s oddělenou skříní furgon

Lehký skříňový automobil - furgon

Těžký skříňový automobil – s oddělenou skříní

SPECIÁLNÍ nákladní

Nákladní automobil který svou konstrukcí a vybavením je určen pouze pro dopravu určitých druhů, nebo skupin nákladů pro které jsou nutné zvláštní úpravy, nebo pro vykonávání specifické činnosti.


26


PIKAP

Lehký nákladní automobil zpravidla na podvozku osobního automobilu s karosérií upravenou pro přepravu nákladů. Kabina dvou nebo vícemístná je oddělena od prostoru pro náklad.

Pikap s otevřenou ložnou plochou, čtyř až pětimístná kabina.

Pikap s uzavřeným prostorem pro náklad, dvoumístná kabina.

I když další druh nákladního automobilu není uveden v základním rozdělení, je přesto vhodné tento druh nákladního vozidla specifikovat. Jedná se o TAHAČ. V podstatě by se tento druh mohl zahrnout mezi speciální vozidla. Protože ale plní pouze přepravní úkoly i když specifickou formou, pouze tažením přípojných vozidel. Je tedy vhodné doplnit základní rozdělení nákladních automobilů o tento druh, o TAHAČ. Tahač:

Nákladní vozidlo . Je určen výlučně pro tažení přívěsů nebo návěsů. Tahač a přípojná vozidla tvoří jízdní soupravu.

Tahač přívěsů: Může být vybaven pomocným ložným prostorem

Tahač návěsů

Autobusy VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

27


Autobusy jsou vozidla určená výhradně pro dopravu osob. Jejich další dělení je hlavně podle počtu osob, které může autobus převážet a podle dopravního účelu. To znamená, zda je určen pro městskou hromadnou dopravu osob, nebo pro dálkovou dopravu. Je to dáno i jeho konstrukcí, která danému účelu odpovídá. Například v autobuse pro dálkovou dopravu je vnitřní prostor řešen tak, že neumožňuje dopravu stojících osob, na rozdíl od městského autobusu, kde se naopak počítá s větším počtem stojících osob než je počet míst k sezení. Rozdělení autobusů na jednotlivé typy je na obrázku Obr.2.4. Autobus:

•

Automobil určený pro dopravu osob a jejich cestovních zavazadel, který má více než 9 míst pro cestující, včetně místa řidiče.

• •

Může být jedno nebo dvoupodlažní, případně kloubový. Může rovněž táhnout přívěs.

Obrázek.2.4: Rozdělení a jednotlivé typy autobusů. Dále jsou uvedeny charakteristiky jednotlivých typů autobusů. Malé autobusy:

• •

Vozidla pro dopravu osob s hmotností do 5 t. Obsaditelnost – 9 až 22 cestujících

Minibus:

•

Jednopodlažní tuhý autobus, který má 9 až 16 míst k sezení pro cestující, mimo místa řidiče

Minibus na podvozku lehkého NA

Midibus:

•

Jednopodlažní tuhý autobus, který má 17 až 22 míst k sezení pro cestující, mimo místa řidiče


28


Velké autobusy:

• •

Vozidla určená pro dopravu osob s hmotností nad 5 t. Obsaditelnost – 23 a více cestujících

Městský autobus:

Vnitroměstský autobus

• •

• • • • • •

je určen pro městskou dopravu, má místa pro sedící i stojící cestující, převažují místa pro stojící, počet sedadel je omezen, vnitřní prostor dovoluje častý pohyb cestujících, má široké (obvykle troje) dveře pro rychlé nastupování a vystupování, výška podlahy je obvykle snížena na 360 - 550 mm, jsou určeny pro přepravu až 110 osob.

VNITROMĚSTSKÝ – určený pro přepravu osob ve městech, PŘEDMĚSTSKÝ – určený pro přepravu mezi městem a předměstími, má menší počet stojících osob

Průvodce studiem Podrobnější rozdělení druhů vozidel je uvedeno v Příloze č. 18 k vyhlášce č. 341/2002 Sb.


29

kategorie vozidel

3

KATEGORIE VOZIDEL Cíl: Seznámit s pojmem kategorie vozidel a zařazení typů vozidel do jednolivých kategorií. Pojmy k zapamatování

Kategorie vozidel je označení, které vedle označení druhů vozidel je určeno k jejich jednotnému zařazování. Označené kategorií vozidel je zavedeno zejména pro schvalování vozidel a osvědčování jejich technické způsobilosti k provozu na pozemních komunikacích.

Průvodce studiem Kategorie vozidel jsou definovány v zákoně 56/2001 Sb.

Výklad Vozidla jsou rozdělena do jednotlivých kategorií takto: Kategorie L – motorová vozidla zpravidla s méně než čtyřmi koly Kategorie M - motorová vozidla, která mají nejméně čtyři kola a používají se pro dopravu osob Kategorie N - motorová vozidla, která mají nejméně čtyři kola a používají se pro dopravu nákladů Kategorie O - přípojná vozidla Kategorie T - traktory zemědělské nebo lesnické Kategorie S - pracovní stroje Kategorie R - ostatní vozidla, která nelze zařadit do výše uvedených kategorií

Členění kategorií vozidel

„L“    

Kategorie L se dále člení na: mopedy motocykly motorové tříkolky motokola

MOPEDY: a) dvoukolové mopedy jsou dvoukolová vozidla s objemem válců motoru nepřesahujícím 50 cm3 v případě spalovacího motoru a s maximální konstrukční rychlostí nepřesahující 45 kmh-1 při jakémkoli druhu pohonu,


30

kategorie vozidel

b) tříkolové mopedy jsou tříkolová vozidla s jakýmkoli uspořádáním kol, s objemem válců motoru nepřesahujícím 50 cm3 v případě spalovacího motoru a s maximální konstrukční rychlostí nepřesahující 45 kmh-1 při jakémkoli druhu pohonu, c) lehké čtyřkolky, jejichž hmotnost v nenaloženém stavu je menší než 350 kg, do čehož se nezapočítává hmotnost baterií v případě elektrických vozidel, dále, jejichž nejvyšší konstrukční rychlost nepřesahuje 45 kmh-1 a jejichž zdvihový objem motoru nepřesahuje 50 cm3 u zážehových motorů nebo pro jiné druhy motorů maximální čistý výkon nepřesahuje 4 kW, MOTOCYKLY: a) motocykly jsou dvoukolová vozidla s objemem válců motoru přesahujícím 50 cm3 v případě spalovacího motoru, nebo s maximální konstrukční rychlostí přesahující 45 kmh-1 při jakémkoli druhu pohonu pohonu, b) motocykly s postranním vozíkem jsou vozidla s třemi koly uspořádanými nesouměrně vzhledem k střední podélné rovině, s objemem válců motoru přesahujícím 50 cm3 v případě spalovacího motoru, nebo s maximální konstrukční rychlostí přesahující 45 kmh-1 při jakémkoli druhu pohonu, MOTOROVÉ TŘÍKOLKY: a) motorové tříkolky jsou vozidla s třemi koly uspořádanými souměrně vzhledem ke střední podélné rovině s objemem válců motoru přesahujícím 50 cm3 v případě spalovacího motoru, nebo s maximální konstrukční rychlostí přesahující 45 kmh-1 při jakémkoli druhu pohonu, b) čtyřkolky jiné než lehké tříkolky, jejichž hmotnost v nenaloženém stavu nepřesahuje 400 kg nebo 550 kg u vozidel určených k přepravě nákladů, do čehož se nezapočítává hmotnost baterií v případě elektrických vozidel a dále, u nichž maximální čistý výkon motoru nepřesahuje 15 kW, MOTOKOLO: jízdní kolo s trvale zabudovaným motorem s objemem válců motoru nepřesahujícím 50 cm3 v případě spalovacího motoru a s maximální konstrukční rychlostí nepřesahující 25 kmh-1 při jakémkoli druhu pohonu.

Zajímavost k tématu Vozidla zařazená podle EHK - OSN v kategorií L1 a L2 s maximální konstrukční rychlostí 50 kmh-1 se považují za mopedy, vozidla kategorií L3 a L4 se považují za motocykly a vozidla kategorie L5 se považují za motorové tříkolky.

„M“ Kategorie M se dále člení na:  kategorii M1  kategorii M2  kategorii M3


31

kategorie vozidel

a) M1 - vozidla, která mají nejvýše osm míst k přepravě osob, kromě místa řidiče, nebo víceúčelová vozidla, b) M2 - vozidla, která mají více než osm míst k přepravě osob, kromě místa řidiče, a jejichž nejvyšší přípustná hmotnost nepřevyšuje 5 000 kg. c) M3 - vozidla, která mají více než osm míst k přepravě osob, kromě místa řidiče, a jejichž největší přípustná hmotnost převyšuje 5 000 kg.

„N“ Kategorie N se dále člení na:  kategorie N1  kategorie N2  kategorie N3 a) N1 - vozidlo, jehož největší přípustná hmotnost nepřevyšuje 3 500 kg, b) N2 - vozidlo, jehož největší přípustná hmotnost převyšuje 3 500 kg, avšak nepřevyšuje 12000kg, c) N3 - vozidlo, jehož největší přípustná hmotnost převyšuje 12 000 kg.

Zajímavost k tématu Terénní vozidlo. Mezi vozidla kategorie M a N je možné zařadit také vozidla, která mají zvýšenou průjezdnost terénem. Tato vozidla charakterizujeme jako terénní vozidlo. Nejedná se o samostatnou kategorii, ale o přesnější určení vozidla, které má specifické vlastnosti. Terénním vozidlem rozumíme motorové vozidlo kategorie M nebo N, které splňuje technické podmínky stanovené prováděcím právním předpisem (vyhl. 341/2002 Sb.)

Terénní vozidlo příslušné kategorie se označuje doplňkovým písmenem G ke kategorii M nebo N, například M1G, N3G. Pro zařazení vozidla do skupiny terénních vozidel, musí být splněny pro jednotlivé kategorie následující podmínky: Vozidla kategorie N1 s přípustnou hmotností do 2 t a vozidla kategorie M1 se považují za terénní pokud:  nejméně jedna přední a jedna zadní náprava jsou současně poháněny, i pokud může být pohon jedné nápravy odpojen,  jsou vybavena nejméně jedním uzávěrem diferenciálu, nebo zařízením, kterým dosáhneme stejného účinku,  pokud je vypočtená stoupavost vozidla nejméně 30%. Kromě toho musí toto vozidlo splňovat nejméně pět požadavků z následujících šesti:  přední nájezdový úhel je nejméně 25°,  zadní nájezdový úhel je nejméně 20°,


32

kategorie vozidel

   

přechodový úhel je nejméně 20°, světlá výška pod přední nápravou je nejméně 180 mm, světlá výška pod zadní nápravou je nejméně 180 mm, světlá výška mezi nápravami je nejméně 200 mm.

Vozidla kategorie N1 s přípustnou hmotností nad 2t, nebo vozidla kategorie N2, M2, m3 s největší přípustnou hmotností do 12t, se považují za terénní vozidla pokud  mají všechna kola poháněna, i pokud může být pohon jedné nápravy odpojen,  nebo jsou-li splněny následující požadavky: o nejméně jedna přední a jedna zadní náprava jsou současně poháněny, i pokud může být pohon jedné nápravy odpojen, o jsou vybavena nejméně jedním uzávěrem diferenciálu, nebo zařízením, kterým dosáhneme stejného účinku, o pokud je vypočtená stoupavost vozidla nejméně 25%. Vozidla kategorie M3 s přípustnou hmotností nad 12t, nebo vozidla kategorie N3, se považují za terénní vozidla pokud mají všechna kola poháněna, i pokud může být pohon jedné nápravy odpojen, nebo jsou-li splněny následující požadavky:

 nejméně polovina kol je poháněna,  vozidlo je vybaveno nejméně jedním uzávěrem diferenciálu nebo zařízením kterým dosáhneme stejného účinku,  vypočtená stoupavost je nejméně 25%,  z následujících šesti požadavků jsou splněny nejméně čtyři: o přední nájezdový úhel je nejméně 25°, o zadní nájezdový úhel je nejméně 25°, o přechodový úhel je nejméně 25°, o světlá výška pod přední nápravou je nejméně 250 mm, o světlá výška mezi nápravami je nejméně 300 mm, o světlá výška pod zadní nápravou je nejméně 250 mm.

a

Světlou výšku mezi nápravami lze definovat jako výšku kvádru, který by se vešel pod vozidlo mezi předními a zadními nápravami. Obr. 3.1.

Obrázek. 3.1: Světlá výška mezi nápravami, rozměr a.


33

kategorie vozidel

b

Světlou výšku pod nápravou lze definovat jako výšku kruhového oblouku procházejícího středem stop kol nápravy a dotýkajícího se nejnižšího bodu vozidla mezi koly. U dvojité montáže kol se uvažují vnitřní kola. Obr. 3.2.

Obrázek 3.2 : Světlá výška pod nápravou, rozměr b.

„O“        

Kategorie O se dále člení na: kategorie O1 kategorie O2 kategorie O3 kategorie O4 kategorie OT1 kategorie OT2 kategorie OT3 kategorie OT4

a) O1 - přípojná vozidla, jejichž největší přípustná hmotnost nepřevyšuje 750 kg, b) O2 - přípojná vozidla, jejichž největší přípustná hmotnost převyšuje 750 kg, ale nepřevyšuje 3 500 kg, c) O3 - přípojná vozidla, jejichž největší přípustná hmotnost převyšuje 3 500 kg, ale nepřevyšuje 10 000 kg, d) O4 - přípojná vozidla, jejichž největší přípustná hmotnost převyšuje 10 000 kg, e) OT1 - přípojná vozidla traktoru, jejichž největší přípustná hmotnost nepřevyšuje 1500 kg, f) OT2 - přípojná vozidla traktoru, jejichž největší přípustná hmotnost převyšuje 1500 kg, ale nepřevyšuje 3 500 kg,


34

kategorie vozidel

g) OT3 - přípojná vozidla traktoru, jejichž největší přípustná hmotnost převyšuje 3500 kg, ale nepřevyšuje 6 000 kg, h) OT4 - přípojná vozidla traktoru, jejichž největší přípustná hmotnost převyšuje 6000 kg.

„T“ a)

b)

c) d)

Kategorie T se dále člení na:  kategorie T1  kategorie T2  kategorie T3  kategorie T4 o kategorie T4.1 o kategorie T4.2 T1–traktory s maximální konstrukční rychlostí nepřevyšující 40 km h-1, s nejméně jednou nápravou a s minimálním rozchodem větším něž 1150 mm, s nenaloženou hmotností v provozním stavu větší než 600 kg a se světlou výškou nad vozovkou menší než 1000 mm. T2 – traktory s maximální konstrukční rychlostí nepřevyšující 40 kmh-1, s minimálním rozchodem menším než 1150 mm, s nenaloženou hmotností v provozním stavu větší než 600 kg a se světlou výškou nad vozovkou menší než 600 mm. Pokud je poměr mezi výškou těžiště a střední hodnotou rozchodu všech náprav větší než 0,9, je maximální rychlost omezena na 30 kmh-1. T3 – traktory s maximální konstrukční rychlostí nepřevyšující 40 kmh-1, a s nenaloženou hmotností v provozním stavu menší než 600 kg. T4 – ostatní traktory s maximální konstrukční rychlostí nepřevyšující 40 kmh-1 d1) - T4.1 – traktory s vysokou světlou výškou – traktory konstruované pro práci s vysokými plodinami. Jejich znakem je zvýšený podvozek nebo jeho část. Pokud je traktor v pracovní poloze, je jeho světlá výška větší než 1000 mm. Pokud je poměr mezi světlou výškou a rozchodem kol větší než 0,9, nesmí maximální konstrukční rychlost překročit 30 kmh-1. d2) - T4.2 – zvláště široké traktory – traktory, charakterizované svými velkými rozměry, přednostně určené k práci na velkých zemědělských plochách.

„S“ Kategorie S se dále člení na:  kategorie SS  kategorie SP o kategorie SP1 o kategorie SP2 o kategorie SP3

a) SS - pracovní stroj samojízdný je zvláštní vozidlo s vlastním zdrojem pohonu, konstrukčně a svým vybavením určené pouze pro vykonávání určitých pracovních činností. Pracovní stroj samojízdný není určený zpravidla pro přepravní činnost, VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

35

kategorie vozidel

b) SP - pracovní stroj přípojný je zvláštní vozidlo bez vlastního zdroje pohonu, konstrukčně a svým vybavením určené pouze pro vykonávání určitých pracovních činností. Pracovní stroj přípojný se připojuje k tažnému motorovému vozidlo, které je přizpůsobené pro jeho připojení. Pracovní stroj přípojný není určený zpravidla pro přepravní činnost. Pracovní stroje přípojné se dělí 1. Sp1 pracovní stroj přípojný s největší technicky přípustnou hmotností nepřevyšující 3 000 kg, 2. Sp2 pracovní stroj přípojný s technicky přípustnou hmotností převyšující 3000kg, avšak nepřevyšující 6 000 kg, 3. Sp3 pracovní stroj s technicky přípustnou hmotností převyšující 6 000 kg.

Shrnutí pojmů  silniční vozidla jsou rozdělena na jednotlivé druhy a kategorie  druhy vozidel jsou definovány ve vyhlášce č. 341/2002 Sb.  kategorie vozidel jsou definovány v zákoně 56/2001 Sb.

Otázky 1. Co víte o historii automobilů? 2. Jaké jsou základní druhy motorových vozidel? 3. Vyjmenujte druhy osobních automobilů. 4. Vyjmenujte druhy nákladních automobilů. 5. Jaké jsou kategorie vozidel? 6. Která vozidla patří do kategorie M? 7. Do jaké kategorie patří nákladní automobily? 8. Charakterizujte vozidla patřící do kategorie M1. 9. Charakterizujte vozidla patřící do kategorie N2. 10. Podle čeho se zařazují autobusy do jednotlivých kategorií a do jakých kategorií patří?


36

Základní části motorových vozidel

4

ZÁKLADNÍ ČÁSTI MOTOROVÝCH VOZIDEL Cíl: Naučit se definovat základní části (skupiny a podskupiny) motorového vozidla a jejich základní uspořádání ve vozidle.

Motorové vozidlo je poměrně složitá soustava tvořená jednotlivými skupinami, podskupinami a součástmi. Každá část vozidla plní svoji funkci. Podle toho je možné motorové vozidlo rozdělit na základní části. Charakteristika základních částí motorových vozidel a jejich popis vychází z normy ČSN300025, která také ujednocuje názvosloví jednotlivých součástí.

Výklad Základní části vozidla Strojový spodek, Strojový spodek, šasi: šasi:

Podvozek motorového vozidla soustavou a příslušenstvím. Je schopen samostatného pohybu

Podvozek:

Rám vozidla s podvěsy, řízením, brzdným zařízením a příslušenstvím

Podvěs – přední, zadní:

Poháněcí soustava:

s

poháněcí

Náprava s koly, pérováním, vlastními brzdami, popř. s nosnými a suvnými částmi podvěsu a s rejdovým ústrojím Vozidlový motor a převodná ústrojí motorového vozidla

Vozidlový motor:

Motor k přímému pohonu vozidla uzpůsobený pro práci v širokém rozsahu otáček a zatížení

Převodná ústrojí:

Ústrojí spojující motor s hnacími koly vozidla za účelem přenosu točivého momentu nebo jeho přerušování i za účelem změny jeho velikosti a smyslu.


37

Základní části motorových vozidel

Karoserie:

Část vozidla, ve které jsou vytvořeny prostory pro využití vozidla podle jeho účelu.

Rám:

Základní nosná část vozidla, vytvořená z různých nosných prvků.

Nástavba:

Funkční účelová část speciálních vozidel, s veškerým svým příslušenstvím a výstrojí – nezahrnuje budku pro obsluhu

Náprava:

Orgán, jehož prostřednictvím jsou dvě protější kola vozidla zavěšena na nosné konstrukci vozidla, nebo na nosných částech podvěsu Zařízení k pružnému zachycování nárazů vznikajících při jízdě vlivem nerovností vozovky

Pérování: Řízení: Brzdné zařízení:

Ústrojí (i činnost), kterým řidič udržuje nebo mění směr jízdy vozidla Soubor brzdových soustav a zpomalovacích soustav, jimiž je vozidlo opatřeno.

Příslušenství (vozidla, strojového spodku, podvozku, motoru, karoserie) :

Výstroj (vozidla, karoserie) :

Výbava(vozidla) :

Pomocná zařízení a pomocné přístroje a prostředky s vozidlem pevně spojené, které jsou po technické stránce nezbytné pro činnost vozidla podle jeho účelu nebo pro samostatný pohyb strojového spodku, popř. pro funkci podvozku, motoru, karoserie. Pomocná zařízení a pomocné přístroje, pomůcky a prostředky, s vozidlem pevně spojené a pro jeho provoz předepsané, nebo účelné, nikoliv však nezbytné. (zrcátka, stěrače, rychloměr apod.) Dále účelová zařízení speciálních automobilů a pracovních strojů (radlice, naviják apod.) Konečně ozdobné prostředky a kování, jakož i prostředky k ochraně vozidla, nákladu a obsluhy (kontrolní svítilny, bezpečnostní pásy apod.) Prostředky a pomůcky k údržbě a ochraně vozidla a nákladu, s vozidlem nespojené, jakož i náhradní díly ( nářadí, plachta, hasící přístroj, sněhové řetězy apod.)


38

základní uspořádání (koncepce) motorových vozidel

5

ZÁKLADNÍ USPOŘÁDÁNÍ (KONCEPCE) MOTOROVÝCH VOZIDEL Pojmy k zapamatování Celkovým uspořádáním neboli dispozicí či koncepcí vozidla se rozumí celkové rozmístění jeho jednotlivých základních částí tak, aby vozidlo co nejlépe splňovalo požadavky, které jsou na něj kladeny. Celkové uspořádání má značný vliv na užitné vlastnosti vozidel.

Základní koncepci motorových vozidel, je možné charakterizovat základními znaky koncepce, nebo-li celkového uspořádání motorového vozidla. Podle těchto znaků je možné rozlišovat různé koncepce vozidel mezi sebou. Základní znaky:

    

počet a umístění motoru (počet motorů a jejich umístění na vozidle), uspořádání převodného ústrojí (rozmístění skupin a rozdělování točivého momentu), uspořádání a počet náprav (rozložení náprav, počet kol, hnací kola, řídící kola), druh karoserie, (podle funkce, typ) druh nosné části vozidla (typ rámu).

Počet a umístění motoru: Z hlediska počtu motorů:

 poháněcí soustava s jedním motorem, což je nejčastější.  poháněcí soustava se dvěma (popř. více) motory, málo používané řešení pro svoji složitost, používá se u těžkých tahačů a speciálních vozidel. Podle orientace může být motor umístěn:

 

podélně, příčně.

Podle polohy na vozidle:

• • •

v přední části, v zadní části, ve střední části.


39


Uspořádání převodného ústrojí: Je závislé na:

• • •

druhu a účelu vozidla, počtu a umístění náprav, počtu motorů.

Mělo by být provedeno zejména s ohledem na zajištění:

• • •

optimálního přenosu a rozdělování hnacího momentu na kola, optimálního rozložení hmotnosti, ošetřovatelnosti a opravitelnosti.

Uspořádání lze rozdělit z hlediska těchto typických znaků:

• •

rozmístění jednotlivých skupin převodového ústrojí, způsob rozdělování točivého momentu.

Uspořádání a počet náprav:

Počet náprav:

Podle počtu náprav rozeznáváme vozidla:

dvounápravová


40


třínápravová

čtyřnápravová

vícenápravová

Rozmístění náprav: Podle rozmístění náprav se označují vozidla číselným kódem: například 2 – 2 Tento číselný kód označuje počet náprav a jejich umístění vzhledem k vozidlu. To znamená kolik náprav je vpředu, kolik vzadu, případně kolik uprostřed. O tom, kolik náprav tvoří například skupinu vpředu, rozhoduje poměr mezi rozvorem jednotlivých náprav. Systém značení vyplývá z následujících příkladů. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

41


1-1

1-2

2-4

2-2


42


Počet hnacích kol:

Označuje se číselným kódem ve tvaru: (počet všech kol X počet hnacích kol) Pro toto označení je důležité kolik kol je trvale poháněných. Pohon kol, který je vypínatelný se neoznačuje. Například vozidlo dvounápravové s trvalým pohonem všech kol se označí 4 x 4. Vozidlo, které má možnost zapínat pohon všech kol, bude označeno jako 4 x 2, případně se vyznačí možnost pohonu všech kol v závorce, tedy vozidlo 4 x 2 (4 x 4). Toto vozidlo má trvale poháněnou zadní nápravu s možností zapínání pohonu přední nápravy. Bude mít označení

4 x 2 (4 x 4).

Toto vozidlo má trvale poháněná všechna kola . Bude mít označení

4x4

Toto vozidlo má poháněné dvě zadní nápravy, bez možnosti pohonu přední nápravy. Bude mít označení

6x4


43


Toto vozidlo má trvale poháněné všechny čtyři nápravy. Bude mít označení

8x8

• • •

Druh karoserie:

Podle dopravního účelu:

Podle dopravního účelu Podle vztahu k podvozku Podle tvaru

•

OSOBNÍ KAROSERIE – karoserie osobních automobilů; mají prostor pro obsluhu a pro cestující (obvykle společný), dále prostor pro hnací ústrojí a zavazadlový prostor, zpravidla v jednom konstrukčním celku.

•

Názvy se shodují s názvy příslušných automobilů ČSN 300024

•

AUTOBUSOVÁ KAROSERIE – karoserie autobusů; mají prostor pro obsluhu a pro cestující (obvykle společný), dále prostor pro hnací ústrojí a zavazadlový prostor (popř. zvláštní), zpravidla v jednom konstrukčním celku.

•

Názvy se shodují s názvy příslušných autobusů ČSN 300024

•

DODÁVKOVÁ nebo NÁKLADNÍ KAROSERIE – karoserie dodávkových nebo nákladních automobilů; mají prostor pro obsluhu a pro náklad, buď v jednom konstrukčním celku, nebo odděleně.


44


Podle vztahu k podvozku:

Podle tvaru:

•

PODVOZKOVÁ – určená k upevnění na podvozek, nebo strojový spodek vozidla, jehož tuhost umožňuje i jízdu bez karoserie

•

POLONOSNÁ – z části přejímá nosnou funkci rámu vozidla, který proto může mít slabší konstrukci. Strojový spodek vozidla není schopen samostatné jízdy.

•

SAMONOSNÁ – zcela přejímá nosnou funkci rámu, takže rám nahrazuje. Vozidlo v takovém případě nemá podvozek.

•

BLATNÍKOVÁ – blatníky vyvstávají z obrysu stěn. Zpravidla jsou oddělitelné.

•

PONTONOVÁ – blatníky jsou vytvořeny uvnitř obrysu.

•

KAPOTOVÁ – prostor pro hnací ústrojí, nebo zavazadla vystupuje celý před čelní stěnu karoserie

•

POLOKAPOTOVÁ – prostor pro hnací ústrojí, nebo zavazadla vystupuje zčásti před čelní stěnu karoserie

•

BEZKAPOTOVÁ – prostor pro hnací ústrojí, nebo zavazadla nevystupuje před čelní stěnu karoserie

•

PROUDNICOVÁ – vnější tvar je řešen s ohledem na odpor vzduchu

Druh nosné části: Nosná část vozidla přenáší všechny síly působící na vozidlo a slouží k upevnění většiny skupin. Druhy :

• • •

Samonosná karoserie, Rám Polonosná karoserie + rám

Nejvýraznějším znakem celkové koncepce motorových vozidel je uspořádání hnacího ústrojí, to znamená umístění motoru a převodného ústrojí, ve vztahu k umístění a počtu hnacích náprav. Podle tohoto znaku je možné dále rozlišovat několik základních provedení celkové koncepce motorových vozidel. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

45


5.1 Celkové uspořádání poháněcí soustavy Poháněcí soustava a hnací nápravy a) pohon zadní nápravy Standardní pohon:

•

Má motor (M), spojku (S) a převodovku (P) vpředu. Spojovací, nebo kloubový hřídel (H) spojuje převodovku s rozvodovkou zadní nápravy (R), která prostřednictvím kloubových hřídelů pohání zadní kola.

•

V tomto případě je motor obvykle uložen podélně ve středu přední nápravy

Pohon transaxle: • Je to varianta standardního pohonu - motor a spojka jsou vpředu, převodovka a rozvodovka na poháněné zadní nápravě.

•

Moment motoru je přenášen dlouhým spojovacím, nebo kloubovým hřídelem.

•

Tímto uspořádáním se docílí většího zatížení zadní hnací nápravy.


46


Zhodnocení standardní koncepce: VÝHODY:

NEVÝHODY:

•

Může být použit dlouhý motor – vhodné pro vozidla s velkým objemem motoru.

•

Malé zatížení zavěšení motoru – zachycuje pouze max. moment motoru násobený max. převodem převodovky (stálý převod je až na nápravě).

• •

Jednoduchá izolace hluku motoru.

•

Vhodná přední deformační zóna ve spojení s pružně uloženým motorem.

• • •

Jednoduchá konstrukce přední nápravy.

• •

Značné zatížení přední nápravy – namáhavější řízení.

• •

Nutný tunel v podlaze vozu pro hnací hřídel zadní nápravy.

Dlouhý výfuk s dobrou možností tlumení hluku a prostorem pro umístění katalyzátoru.

Rovnoměrné opotřebení pneumatik PN i ZN. Dostatek místa pro rejdové ústrojí

Malé zatížení hnací zadní nápravy při částečném obsazení vozu. Nepříznivý poměr mezi délkou vozidla a délkou vnitřního prostoru.

Koncepce s motorem vzadu: Před nápravou:

•

Motor je umístěn vzadu, je spojen s převodovkou a rozvodovkou a pohání zadní kola.

•

Protože motor je umístěn před zadní nápravou, nemůže být vozidlo vybaveno zadními sedadly.

•

Proto se tato dvoumístná vozidla hodí pouze jako sportovní, nebo soutěžní


47


Za nápravou:

•

Je li motor umístěn za nápravou, pak mohou být použita i zadní sedadla (např. Š-120), nebo v případě furgonu či mikrobusu.

•

Při umístění motoru pod podlahou může být zadní prostor využit pro náklad.

Zhodnocení koncepce pohonu zadní nápravy s motorem vzadu: VÝHODY:

NEVÝHODY:

• • •

Velmi dobrý rozjezd a stoupavost.

• • • •

Příznivé rozdělení zatížení náprav při brzdění.

• • • •

Sklon k přetáčivosti a citlivost na boční vítr.

•

Zavazadlový prostor musí být vpředu.

Kompaktní poháněcí soustava s malými nároky na prostor. Lehce ovladatelné řízení a jednoduchá konstrukce přední nápravy. Snadná demontáž motoru. Žádný tunel v podlaze karosérie. Malý přední převis.

Vysoké zatížení zadní nápravy. Složité ovládání převodovky. Velké nároky na chlazení, složitá chladící soustava a topení a obtíže s umístěním palivové nádrže.

•

Pro uvedené nevýhody se od této koncepce v poslední době ustupuje.

•

Pro své výhody je používána pouze u sportovních nebo soutěžních vozů.


48


b) pohon přední nápravy

• • •

Má vpředu umístěnou celou poháněcí soustavu.

•

Naproti tomu při pohonu zadních kol teoreticky vzniká labilní stav. Potřebnou stabilitu je nutno dosáhnout vhodnou geometrií přední nápravy.

•

Vozidlo s předním pohonem vzniklo ze standardní koncepce přesunem pohonu nápravy do přední části vozu.

Motor může být uspořádán podélně, nebo příčně. Při pohonu předních kol je vozidlo „taženo“, vzniká stabilní stav mezi hnacími silami a setrvačnou silou. Vozidlo má tendenci k nedotáčivosti.

Motor podélně:

Před diferenciálem a přední nápravou

•

Tato koncepce zaručuje vysoké zatížení přední nápravy, čímž se těžiště posouvá značně dopředu.

•

Vysoké zatížení přední nápravy je výhodné z hlediska chování vozidla v bočním větru a při trakci v zimě.

•

Nevýhodou jsou velké síly v řízení, které je nutno kompenzovat posilovačem, dále výrazná nedotáčivost a nepříznivé rozdělení zatížení náprav při brzdění.

•

Vyžaduje, aby řazení bylo uspořádáno dole, nebo vedeno přes celou hnací skupinu.

Za diferenciálem a přední nápravou

Nad diferenciálem a přední nápravou

• •

Slouží ke zmenšení předního převisu.

•

Příznivé je rozložení zatížení náprav.

Předností je dobrá přístupnost a kompaktní konstrukce, což umožňuje krátkou příď, která je výhodná z hlediska výhledu.


49


Motor příčně:

•

Při příčném umístění motoru se ušetří nákladný kuželový stálý převod a místo něj může být použit stálý převod s čelními koly.

Nad převodovkou

•

U dnes používaných koncepcí je motor s převodovkou umístěn před přední nápravou, převodovka je pod motorem a rozvodovka s diferenciálem za ní.

•

Celá poháněcí soustava je kompaktní a tvoří jeden blok.

•

Převodovka a rozvodovka mohou mít společnou olejovou náplň.

•

Předností tohoto uspořádání jsou mimořádně malé prostorové nároky v podélném směru.

Vedle převodovky

•

Motor příčně uložený vedle převodovky, má podobně jako podélný motor, prostorové problémy.

•

V tomto případě je nedostatek místa mezi předními podběhy, ale na druhé straně se tím nabízí největší užitečný prostor.

•

Na Obr - Převodovka je umístěna vlevo od motoru a rozvodovka s diferenciálem je pod ní.


50


Zhodnocení koncepce předního pohonu:

VÝHODY:

NEVÝHODY:

• • • • • • • • • •

Zatížení řízených a poháněných kol. Větší směr.stabilita na voz. s malou adhezí. Nedotáčivost, malá citlivost na boční vítr. Jednoduchá konstrukce zadní nápravy. Delší rozvor a tím vyšší pohodlí jízdy. Kompaktní poháněcí soustava. Dobré chlazení a topení. Hladká podlaha karoserie. Delší výfukové potrubí. Větší zavazadlový prostor.

•

Zavěšení motoru musí zachytit max. moment násobený celkovým převodem.

•

Ovlivnění řízení vlivem pohonu – zejména u silných motorů (nutný velký převod, nebo posilovač řízení).

• • • •

Lze použít jen motory omezené délky.

c) pohon všech kol

Složitá přední náprava a omezený poloměr zatáčení. Nestejné opotřebení pneumatik. Komplikované provedení ovládacího ústrojí převodovky.

•

Pohon všech kol byl pro osobní automobily zaveden poměrně pozdě, protože vozidla měla nízký výkon motoru a pohon jedné nápravy plně dostačoval.

•

Dále to byly ekonomické důvody a prostorové nároky.

•

Pohon všech kol se proto nejdříve používal pouze u terénních vozidel.

•

V roce 1980 se presentovala firma Audi vozem Quattro s pohonem všech kol, což podnítilo další aktivity v této oblasti.


51


Motor je obvykle vpředu – varianty jako u předního pohonu:

Audi Quattro

Trvalý pohon všech kol:

• •

Zavedený firmou Audi. U tohoto provedení jsou obvykle použity automatické závěry diferenciálů náprav.

Zapínatelný pohon všech kol

•

Zapínání druhé nápravy může být manuální, nebo automatické. K tomu účelu slouží viskózní spojky, nebo jsou snímány otáčky kol a v případě potřeby dojde k zapnutí pohonu druhé nápravy elektronicko-hydraulickým systémem.

•

Tato vozidla musí mít kromě nápravových diferenciálů i diferenciál mezinápravový, aby se zamezilo vzniku parazitních sil v poháněcí soustavě.

•

K zablokování mezinápravového diferenciálu a diferenciálu zadní nápravy se používají viskózní spojky, nebo závěry diferenciálu.


52


Zhodnocení koncepce pohonu všech kol: VÝHODY:

NEVÝHODY:

• • • • • •

Velmi dobré trakční schopnosti, zejména na kluzké vozovce.

• • • •

Zvýšené pořizovací náklady.

Dobrý rozjezd a stoupavost, nezávisle na zatížení. Vysoká schopnost akcelerace. Malá citlivost na boční vítr a velmi dobrá stabilita. Příznivé rozdělení zatížení náprav. Stejnoměrné opotřebení pneumatik.

Vyšší pohotovostní hmotnost. Vyšší spotřeba paliva. Menší zavazadlový prostor.

5.2 Rozměry a hmotnosti motorových vozidel Mezi základní technické údaje o vozidlech patří údaje o hmotnostech a rozměrech vozidla. Vedle těchto základních údajů, se uvádí řada dalších údajů, které podrobněji charakterizují dané vozidlo t hlediska jeho technických parametrů.

Výklad 5.2.1 Hmotnosti vozidel Pojmy související s hmotností vozidla vycházejí z ČSN 30 0030. Některé pojmy uvedené v této normě, jsou v současné době nahrazeny novými pojmy, které vycházejí z vyhlášky č.341/2002 Sb. V této vyhlášce jsou v § 1 definovány základní pojmy související s určení hmotnostních parametrů motorových a nemotorových vozidel. Největší povolená hmotnost. Největší hmotnost, se kterou smí být vozidlo užíváno v provozu na pozemních komunikacích. Největší technicky přípustná hmotnost vozidla. Největší hmotnost vozidla daná jeho konstrukcí a hmotností nákladu podle údajů výrobce. Provozní hmotnost vozidla. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

53


Hmotnost nenaloženého vozidla s karosérií v pohotovostním stavu, nebo hmotnost podvozku s kabinou, pokud výrobce nemontuje karosérii. Vozidlem v pohotovostním stavu se rozumí vozidlo s náplní chladící kapaliny, oleje, 90% paliva, 100% ostatních náplní, s nářadím, náhradním kolem a s řidičem (75 kg). U vozidel kategorie L se hmotnost řidiče nepřičítá. Tyto pojmy související s hmotnostmi vozidel, nahrazují pojmy vyplývající z ČSN 30 0030 a které se v řadě technické dokumentace stále používají. Jedná se o pojmy:  pohotovostní hmotnost  užitečná hmotnost  celková hmotnost. V současné právní úpravě již pojem „užitečná hmotnost“ není definován. Pojem „pohotovostní hmotnost“ je nahrazen pojmem „provozní hmotnost“ vozidla. Pojem „celková hmotnost“ je nahrazen pojmem „ největší přípustná hmotnost“ a „největší povolená hmotnost“. Souvislost těchto dvou pojmů je v tom, že vozidlo může mít výrobcem stanovenou největší technický přípustnou hmotnost, která v podstatě vyjadřuje, jak velký náklad může dané vozidlo vzhledem ke své konstrukci převážet. Na druhé straně ale může být tato hmotnost příslušnými právními předpisy omezena právě největší povolenou hmotností. Například vzhledem k velikosti zatížení jednotlivých náprav a podobně. Jako doplňkové pojmy související s hmotnostmi je možné uvažovat: Největší technicky přípustná hmotnost na nápravu. Hmotnost odpovídající největšímu technicky přípustnému statickému svislému zatížení, kterým působí náprava vozidla na povrch vozovky. Okamžitá hmotnost vozidla. Hmotnost zjištěná v určitém okamžiku při provozu vozidla na pozemní komunikaci.

Zajímavost k tématu Přehled základních hodnot hmotností vozidel Vyhláška č.341/2002 Sb. stanovuje v § 15 největší povolené hmotnosti silničních vozidel. Jako příklad jsou uvedeny některé nejdůležitější údaje. Největší povolená hmotnost silničních vozidel nesmí překročit: - u motorových vozidel se dvěma nápravami 18 t - u motorových vozidel se třemi nápravami 25 t - u motorových vozidel se čtyřmi a více nápravami 32 t - u jízdních souprav 48 t Největší povolená hmotnost na nápravu vozidla nesmí překročit: VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

54


- u jednotlivé nápravy - u jednotlivé hnací nápravy

10 t 11,5 t

5.2.2 Rozměry vozidel

Pojmy k zapamatování Dalším důležitým technickým údajem vozidla jsou jeho rozměry. Základní pojmy související s rozměry vozidel vycházejí z ČSN 30 0026. K základním rozměrům patří:  šířka  výška  délka.

Výklad Délka vozidla:

Vzdálenost dvou svislých rovin kolmých k podélné svislé střední rovině a dotýkajících se předního a zadního konce vozidla. Všechny části upevněné k vozidlu (nárazníky, SPZ apod.) leží mezi těmito rovinami.

Šířka vozidla:

Vzdálenost dvou rovin rovnoběžných s podélnou svislou rovinou vozidla a dotýkajících se vozidla z obou jeho stran. Všechny pevné části (např. kryty hlav kol, dveřní kliky apod. s výjimkou zpětných zrcátek) se nacházejí mezi těmito rovinami.

Výška vozidla:

Vzdálenost nejvyššího pevného bodu vozidla od základny

Kromě těchto základních rozměrových údajů se udávají další rozměrové údaje: Rozchod kol:

Vzdálenost středů otisků pneumatik obou kol nápravy ( u dvojmontáže – ke středu dvojmontáže)

Rozvor náprav:

Vzdálenost kolmic spuštěných na vozovku ze středů dvou kol umístěných za sebou na téže straně vozidla.

Světlá výška:

Vzdálenost nejnižšího bodu na podvozku vozidla od vozovky. Určuje se světlá výška mezi nápravami a světlá výška pod nápravou. Světlá výška byla definována v části 1.1.3.

Přední převis:

Vzdálenost od kolmice spuštěné ze středu kola přední nápravy na vozovku k nejvzdálenějšímu bodu přední části vozidla (zpravidla nárazník)


55


Zadní převis:

Vzdálenost od kolmice spuštěné ze středu kola zadní nápravy na vozovku k nejvzdálenějšímu bodu zadní části vozidla (zpravidla nárazník)

Přechodový úhel:

Tupý úhel nájezdové rampy, přes kterou může vozidlo přejet, aniž by uvázlo za spodek podvozku.

Přední – zadní nájezdový úhel:

Úhel mezi přímkou, která se opírá o přední –zadní pneumatiku a zároveň se dotýká přední – zadní části karosérie (podvozku) a vozovkou. Je to sklon svahu, na který může vozidlo vyjet – sjet aniž by uvázlo za přední – zadní nárazník.

Význam základních rozměrových údajů názorně vyplývá ze schématického znázornění na následujícím obrázku.


56


Kromě rozchodu kol a rozvoru náprav, jsou další uvedené rozměry využívané hlavně u terénních vozidel, protože mají zásadní vliv na průjezdnost terénem.

Zajímavost k tématu Některé hodnoty rozměrů vozidel Vyhláška č.341/2002 Sb. stanovuje v § 16 největší povolené rozměry vozidel. Jako příklad jsou uvedeny některé nejdůležitější údaje. Největší povolená šířka: - vozidel kategorie M1 - vozidel kategorií M2, M3, N, O, OT, T - dvoukolových mopedů ostatních vozidel kategorie L

2,50 m 2,55 m 1,00 m 2,00 m

Největší povolená výška: - vozidel - vozidel kategorie L - vozidel kategorií N3, O4, určených pro přepravu vozidel

4,20 m

Největší povolená délka: - jednotlivého vozidla s výjimkou autobusu a návěsu - autobusu se dvěma nápravami - autobusu se třemi a více nápravami

12,00 m 13,50 m 15,00 m

4,00 m 2,50 m


57


- kloubového dvoučlánkového autobusu - kloubového tříčlánkového autobusu - soupravy tahače s návěsem - soupravy motorového vozidla s jedním přívěsem - vozidla kategorie L - soupravy se dvěma přívěsy nebo s návěsem a jedním přívěsem

18,00 m 22,00 m 16,50 m 18,75 m 4,00 m 22,00 m

Shrnutí pojmů  vozidla se skládají ze základních částí, které zahrnují: strojový spodek, poháněcí soustava, karosérie a jejich podskupiny.  základní koncepci motorových vozidel, je možné charakterizovat základními znaky koncepce, nebo-li celkového uspořádání motorového vozidla  každá koncepce uspořádání vozidla má své opodstatnění, výhody a nevýhody  k základním technickým údajům o vozidlech patří hmotnostní a rozměrov= údaje  některé související pojmy a povolené hodnoty hmotností a rozměrů vozidel jsou uvedeny ve vyhlášce č. č.341/2002 Sb.

Otázky 1. Vyjmenujte základní části vozidel. 2. Které znaky charakterizují koncepci (uspořádání ) motorového vozidla? 3. Uveďte příklad provedení koncepce s pohonem přední nápravy. 4. Jaké hmotnosti se uvádějí u vozidel? 5. Definujte pojem největší technicky přípustná hmotnost. 6. Vyjmenujte rozměrové údaje vozidel. 7. Co je to světlá výška? 8. Co je to rozchod kol? 9. Jaká je největší povolená hmotnost vozidla se dvěma nápravami? 10. Jaká je největší povolená délka samostatného vozidla?


58


5.3 Rámy vozidel Pojmy k zapamatování Rám, tvoří základní nosnou část vozidla. Přenáší všechny síly působící na vozidlo a slouží k upevnění většiny skupin vozidla.

Výklad Rám - základní část podvozkové karoserie.

  

Plní základní funkci, tj. nosnou. Je vytvořen z různých nosných prvků a jeho nedílnou součástí je jeho příslušenství. Umisťují a upevňují se na něm základní skupiny a části vozidla.

Požadavky na rámy

  

Vysoká ohybová tuhost a pevnost při minimální hmotnosti, která nedovolí rozkmitání a poškození při jízdě. Účelnost konstrukce, pro dosažení nejvhodnějšího celkového uspořádání vozidla. Racionální geometrický tvar, umožňující snížení polohy těžiště vozidla, velké celkové zdvihy kol (propérování), zkřižitelnost náprav a velký rejd rejdových kol.

Rozdělení rámů


59


Podle tvaru Žebřinový - rám je tvořen ze dvou podélníků a z několika příček. Úhlopříčkový - rám je vytvořen ze dvou podélníků, z několika příček a dvojice úhlopříček ve střední části. Křížový - rám je vytvořen dvěma podélníky, které se ve své střední části sbližují. Obvodový - rám je vytvořen dvěma podélníky, které v podstatě opisují obrys bočních stěn vozu a několika příčkami. Plošinový - rám je vytvořen jako vyztužená plošina, která je zároveň podlahou vozidla.

Páteřový poháněcí soustava či převodové ústrojí se připevňují ke střednímu podélnému nosníku. Vidlicový druh páteřového rámu, jehož střední podélný nosník je vpředu i vzadu rozvidlen.

V podstatě varianty žebřinového rámu.

U vozidel s páteřovým rámem se používá pomocný rám

Podle spojení prvků Svařované rámy - hlavní nosné prvky rámu jsou svařeny. Nýtované (šroubované) rámy - hlavní nosné prvky jsou spojeny nýty (šrouby).

• • •

Jako materiál jsou zde obvykle použity těžce svařitelné oceli. V případě oprav se rám svařovat nesmí. Obvykle se používají kombinace nýtových a šroubových spojů.


60


Podle torzní tuhosti Torzně pružné rámy:

• • •

jsou jednodušší konstrukce a rovněž jejich výroba je jednodušší, při přejíždění nerovností - vzniká menší krutový moment a tedy i nižší namáhání rámu, vozidlo má rovnoměrnější zatížení kol při přejezdu nerovností.

•

nevýhoda - rámy se obtížně spojují s torzně tuhými nástavbami a vzniká u nich torzní kmitání, které snižuje pohodlí jízdy.

Torzně tuhé rámy - mají výhody a nevýhody opačné.

Konstrukční provedení rámů Žebřinové rámy :

        

Rám tvoří dva podélné nosníky, několik příček a příslušenství rámu. Tvar příček, jejich počet a rozmístění jsou ovlivněny celkovým uspořádáním vozidla. Podélníky jsou lisované z pásové oceli a mají profil průřezu "U" nebo tvoří tenkostěnný profil obdélníkového průřezu postavený vždy na výšku. Základní parametry profilu podélníků jsou: - poměr výšky k šířce: h/b = 2,8 až 3,5 - tloušťka plechu: 3 až 4 mm u OA, 5 až 10 mm u NA. Podélníky jsou nejpříznivěji namáhány jsou-li přímé, bez veškerých ohybů. Každý ohyb rámu znamená zvýšené namáhání i zvýšenou deformaci. Rám bývá opatřen předními i zadními nárazníky. Zadní příčka rámu se používá pro upevnění tažného zařízení a proto je často zesílena. Na rámu je upevněno i příslušenství rámu, tj. konzoly, držáky, nosníky, tažný hák


61


Páteřový nástavný rám :



         

Je tvořen středním podélným nosníkem, složeným ze skříní rozvodovek, skříně příd. převodovky, nosných trub, spojovacích dílů, případně i skříní skupin převodového ústrojí. Spojení jednotlivých částí je provedeno přírubami s přesnými šrouby. Rám má několik příčníků pro uložení motoru, pérování a pomocného rámu. Předností páteřového nástavného rámu je univerzálnost při použití unifikovaných strojních skupin. Změnou počtu skříní převodového ústrojí, nosných trub a spojovacích dílů dosáhneme různého uspořádání a jiných rozvorů. Zvýší se tuhost rámu což vede ke snížení hmotnosti vlastního rámu, dokonalejší uložení částí převodového ústrojí v rámu zejména z hlediska tuhosti uložení. Nedostatkem jsou větší konstrukční složitost páteřového nosníku, což klade vysoké požadavky na přesnost výroby a montáže, zhoršený přístup ke skupinám převodového ústrojí uložených v páteřovém nosníku, vede ke zvýšení celkové hmotnosti vozidla.

U páteřového rámu je nutno pro upevnění nástaveb vozidla použít ještě pomocný rám, obvykle je to žebřinový rám.


62


Konstrukční provedení rámu vozidla Tatra T 815 :

Pomocný

Páteřový nástavný Pomocný rám je žebřinový. Je tvořen dvěma podélníky a několika příčkami. K pomocnému rámu je připevněna karoserie a ostatní skupiny vozidla.

5.4 Karosérie vozidel Pojmy k zapamatování Karosérie, je část vozidla, ve které jsou vytvořeny prostory pro využití vozidla podle jeho účelu. U motorových vozidel slouží také pro umístění poháněcí soustavy. Nástavba vozidla, je funkční, účelová část vozidel, nebo speciálních vozidel s veškerým svým příslušenstvím,. Nezahrnuje budku pro řidiče vozidla.

Požadavky na karoserie Karoserie musí splňovat tyto základní požadavky:

Musí umožnit uchycení všech skupin vozidla a uložení výstroje a výbavy.  Musí splňovat nároky na prostor z hlediska osádky vozidla a přepravovaného nákladu.  Musí umožnit dostatečný výhled osádky z vozidla.  Musí splnit podmínky z hlediska pasivní bezpečnosti.  Nesmí docházet k nadměrným vibracím a kmitům karoserie.  Musí umožnit přístup k jednotlivým agregátům vozidla, které jsou v karoserii uloženy.  Tvar karoserie musí zabezpečit co nejmenší součinitel odporu vzduchu.  Prostor pro osádku musí být odhlučněn.  Musí umožnit vytvoření vhodného mikroklimatu v prostoru osádky.


63


Rozdělení karoserií

Výklad Rozdělení karosérií podle dopravního účelu v podstatě odpovídá rozdělení jednotlivých druhů motorových vozidel. Platí to zejména u osobních automobilů. Jak se vyvíjely nové typy vozidel, začaly se měnit i některé charakteristické rysy karosérií. V některých případech tak již ne zcela odpovídal jejich tvar používaným základním typům. Začalo se proto objevovat nové pojmenování těchto vzniklých tvarů, nebo spíše typů karosérií. Vedle základních druhů vozidel, uvedených v části 1.3 této kapitoly, je možné definovat druhy karosérií současných osobních automobilů takto:


64


Zajímavost k tématu Přehled nejběžnějších druhů karosérií současných osobních automobilů: Sedan. Tříprostorová čtyřdveřová karoserie pro 4–5 osob. Zadní stěna zavazadlového prostoru je svislá s výraznou hranou. Příklad: Mercedes-Benz třídy E. Hatchback. Dvouprostorová tří nebo pětidveřová karoserie pro 4–5 osob. Zavazadlový prostor je přístupný dveřmi, které jsou ukotveny ve střeše vozu. Příklad: Fiat Grande Punto.

Liftback. Dvouprostorová pětidveřová karoserie pro 4–5 osob podobná hatchbacku. Záď vozu je delší a plošší. Příklad: Škoda Octavia. Kombi. Dvouprostorová pětidveřová karoserie pro 4–7 osob. Prostor pro zavazadla je zvětšen, přístupný dveřmi ukotvenými ve střeše vozu. Příklad: Renault Laguna. Kupé. Dvoudveřová tříprostorová karoserie určená pro 3-4 osoby. Záď vozu se směrem dozadu silně svažuje. Příklad: Porsche 911.

Kabriolet. Tříprostorová otevřená dvou nebo čtyřdveřová karoserie pro 3-4 osoby. Střecha je plátěná nebo kovová, skládací. Příklad: BMW 3 Cabrio. Roadster. Dvoudveřová tříprostorová karoserie pro 2 – 3 osoby. Jen jedna řada sedadel, střecha plátěná skládací nebo pevná odnímatelná (tzv. hard-top). Příklad: Jaguar E Type. Off-road. Dvouprostorová pětidveřová karoserie pro 4–9 osob. Stavba karoserie je podřízena dobré průjezdnosti terénem. Má větší světlou výšku a velké nájezdové úhly. Příklad: Hummer H2


65


SUV (Sport Utility Vehicle, sportovní užitkový vůz. ) Dvouprostorová pětidveřová karoserie pro 4–7 osob. Konstrukce je zaměřena hlavně na jízdu po silnici, ale je upravena pro zvládnutí nenáročného terénu. Příklad: Audi Q7. MPV (Multi Purpose Vehicle, víceúčelový vůz. ) Dvouprostorová karoserie pro 5–7 osob. Pětidveřová, případně s posuvnými zadními dveřmi. Velký vnitřní prostor s variabilním uspořádáním. Příklad: Opel Zafira.

Cross-over. Automobil, obsahující prvky více kategorií. Dvouprostorová karoserie pro 5-7 osob. Příklad: Nissan Murano. zdroj: www.autoidnes.cz

Výklad

Konstrukční provedení karoserií Samonosná karoserie přejímá nosnou funkci rámu vozidla a nahrazuje jej. Vozidlo nemá strojový spodek. Snižuje se hmotnost a hlučnost. Vyrábí se jako celokovové a nebo kombinované s plasty. Polonosná z části přejímá nosnou funkci rámu. Strojový spodek vozidla není schopen samostatné jízdy. Příkladem je karoserie městského autobusu. Součástí je žebřinový rám, který současně tvoří nosný prvek podlahy. Na něj je napojena kostra karoserie z ocelových profilů.

Podvozková - je určená k upevnění na podvozek nebo strojový spodek. Základní (nosnou) částí podvozkové karoserie je rám. Dalšími částmi může být např. budka řidiče a valník či jiný druh karoserie a nebo nástavba.


66


Kromě svoji základní funkce, plní karosérie hlavně osobních vozidel, ještě jednu velmi důležitou funkci. Karosérie současných osobních automobilů je svoji konstrukcí a použitými materiály navržena tak, aby splňovala náročné požadavky současných předpisů zaměřených na pasivní bezpečnost vozidel. Z těchto důvodů obsahuje konstrukce karosérií řadu bezpečnostních prvků, které zajišťují osádce vozidla vysokou pravděpodobnost přežití při havárii vozidla.

Bezpečnostní prvky karoserií Koncepce moderních automobilů:

• •

tuhá kostra kolem řidiče a osádky, vpředu a vzadu lehce deformovatelná část.

Deformační prvky karoserií – čelní náraz: Deformovatelná struktura přední části vozu:

•

Musí umožnit postupný nárůst odporu při deformaci.

• • •

Lehce deformovatelné prvky. Obtížně deformovatelné prvky Tuhá struktura

Deformační prvky karoserií – náraz zezadu:

• • • •

Při nárazu zezadu - situace obdobná jako u čelního nárazu. Nárazové rychlosti zde ale bývají menší. U současných vozidel s motorem převážně vpředu nejsou ani vážné problémy s vytvořením deformačních zón. Obdobné deformační prvky jako v přední části můžeme sledovat i v části zadní.


67


Deformační prvky karoserií – boční náraz:

• • • • • • •

Boční náraz - při nehodách poměrně častý. Vytvoření deformačních zón po bocích kabiny - složité. Účinné deformační zóny - nelze vytvořit neúměrně by narostla šířka vozu. Proto se tato situace řeší zabezpečením maximální tuhosti bočních částí karoserie, aby se zabránilo vniknutí jejích částí do kabiny. Jedná se především o: výztuhy bočních dveří, zesílení konstrukce podlahy v oblasti prahů

Aby karosérie plnila velmi náročné požadavky, které jsou na moderní automobil kladené, začínají se při konstrukci stále více uplatňovat vysokopevnostní materiály. Je to jediná cesta jak při zvyšujících se nárocích na pasivní bezpečnost zachovat přijatelnou hmotnost vozidla. Následující obrázek ukazuje jaký je rozdíl ve skladbě materiálu na karosérii dvou vývojových typů vozidla Škoda Octavia. Z obrázku jasně vyplývá, jak se zvýšil podíl materiálů s vyšší nebo vysokou pevností oproti běžným materiálům, používaným dříve.

Karosérie současných automobilů je velmi složitým konstrukčním celkem a jejímu vývoji i vlastní výrobě je věnována stále větší pozornost. Konstruktéři musí často řešit i protichůdné požadavky vyplývající z požadavků pasivní bezpečnosti a na druhé straně z požadavků na design karosérie.


68


Navrhnout a vyrobit karosérii moderního osobního automobilu je proto nemyslitelné bez pomoci virtuálního prototypingu, tedy návrhu karosérie pomocí 3D modelování a v návaznosti na to, podrobit virtuální prototyp karosérie náročným pevnostním výpočtům a testům, včetně známého crasch testu. Takto navržená karosérie pak splňuje všechny požadavky a může být ve velmi krátké době zařazena do sériové výroby bez nutnosti výroby a náročných zkoušek řady prototypů. Tím se také výrazně snižuje ekonomická náročnost procesu vývoje nové karosérie.

Shrnutí pojmů         

rám je základní nosná část vozidla rám musí plnit základní požadavky druhy rámů se dělí podle torzní tuhosti, spojení prvků, tvaru k základním tvarům rámů patří rám žebřinový a rám páteřový ostatní druhy rámů jsou odvozeny od rámu žebřinového karosérie je část vozidla, kde jsou vytvořeny prostory pro využití vozidla karosérie musí splňovat základní požadavky druhy karosérií se dělí podle vztahu k podvozku, dopravního účelu, tvaru karosérie plní důležitou funkci z hlediska pasivní bezpečnosti.

Otázky 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Co je to rám vozidla? Jaké základní požadavky jsou kladeny na rámy? Vyjmenujte základní druhy rámů motorových vozidel. Co je to karosérie vozidla? Jaké požadavky jsou kladeny na karosérie vozidel? Jaké znáte druhy karosérií? Jaké jsou druhy karosérií podle dopravního účelu? Jakou důležitou funkci ještě plní karosérie osobního automobilu? Jakým způsobem je dosahováno, aby karosérie splňovala požadavky z hlediska pasivní bezpečnosti?


69

6. KOLA A PNEUMATIKY Kolo silničního automobilu jehož nedílnou součástí je pneumatika, je definováno jako VOZIDLOVÉ KOLO. Konstrukční provedení vozidlových kol má významný vliv na základní vlastnosti vozidle. Provedení a vlastnosti vozidlových kol ovlivňují bezpečnost jízdy, hospodárnost, průjezdnost apod. Pro každý druh silničního vozidla se volí vhodný typ a provedení vozidlového kola.

Pojmy k zapamatování Vozidlové kolo se skládá z diskového kola, ráfku a pneumatiky. Vozidlové kolo plní funkci  nosného prvku  pohybového a vodícího ústrojí  podílí se na pérování Provedení a vlastnosti vozidlového kola mohou významnou měrou ovlivnit chování a vlastnosti vozidla.

Výklad

   

Vozidlová kola rozdělujeme podle několika hledisek: Podle způsobu použití je dělíme na kola pro motocykly osobní automobily nákladní automobily, autobusy, přípojná vozidla traktory a pracovní stroje.

Podle počtu kol na nápravě, na kola  jednoduchá  podvojná. Podle provedení nosné části (disku) na kola  disková  paprsková  hvězdicová.

     

Podle provedení ráfku na kola s ráfkem prohloubeným poloprohloubeným plochým jednoduchým půleným vícedílným.

kola a pneumatiky

Přehledně jsou druhy vozidlových kol uvedeny na obrázku Obr.6.1.

Obrázek 6.1: Druhy vozidlových kol Vozidlové kolo se skládá z jednotlivých částí. Jejich název a umístění vzhledem k celému vozidlovému kolu vyplývá ze schématu na obrázku Obr.2.2.

 ráfek kola (1),  disk kola (2) - k ráfku je přivařen, nebo přinýtován,  náhlaví (3) - s otvory pro šrouby kola,  hlava kola (4) - s přírubou v níž jsou uloženy:  šrouby kol (6)  s maticemi (7),  pneumatika(5). Obrázek 6.2: Části vozidlového kola. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

70

kola a pneumatiky

6.1 Druhy a konstrukce disků a ráfků kol. 6.1.1 Disky kol Nejčastěji jsou používána kola disková Obr.6.3 a. Kola hvězdicová jsou používána hlavně na osobních automobilech, zejména na sportovních vozech(Obr.6.3b). Paprsková kola jsou běžně používána u motocyklů, ale najdeme je i u lehkých sportovních automobilů. Obr.6.3 c.

a)

b)

c)

Obrázek 6.3: Druhy vozidlových kol: a) diskové, b) hvězdicové, c) paprskové. Podle technologie výroby mohou být disková kola:

 Lisovaná – jsou výhodná pro velkosériovou výrobu a jsou levnější. Disk je obvykle k ráfku bodově přivařen.

jeden

 Odlévaná – nejčastěji se používají u osobních automobilů. Ráfek i disk je odlitek z lehkých slitin. Mají menší pevnost, jsou lehčí, přesně vyvážená.

Disková kola, která jsou nejčastěji používaným typem, jsou k hlavě kola připevněna pomocí šroubů a matic. Toto spojení musí plnit některé základní funkce. Spojení diskového kola s hlavou kola musí zajistit:

 přenos točivého (brzdného) momentu a bočních sil,  středění upevnění diskových kol,  snadnou výměnu při poškození pneumatiky.


71

kola a pneumatiky

Pro spojení diskového kola s hlavou kola se používá různé provedení šroubů a matic kol: šrouby jsou upevněny na hlavě kola a kolo je k nim přichyceno pomocí matic.

 Do

hlavy jsou šrouby buď zašroubovány, zalisovány (obr.a) nebo přišroubovány maticí (obr.b,c).

 Matice kol jsou opatřeny kulovou nebo kuželovou dosedací plochou.

Pro vystředění diskového kola na hlavě kola jsou šrouby kol opatřeny kulovou nebo kuželovou dosedací plochou a šroubují se do otvorů v hlavě kola.

• •

Pro ulehčení montáže slouží středící kolíky na hlavě kola. Tvary otvorů v náhlaví diskového k l j bá k

Točivý moment se přenáší hlavně třením mezi hlavou kola a náhlavím disku. Upevňovací šrouby nejsou namáhány na střih (pokud nejsou povoleny).

Z tohoto důvodu je velmi důležité, dodržovat správný utahovací moment matic nebo šroubů kol. Pokud je kolo dotaženo malým momentem, točivý moment se přenáší přes dříky šroubů, které jsou namáhány na střih a může dojít k jejich poškození. Při velkém dotahovacím momentu dojde k vymačkání dosedacích ploch matic v disku kola. V důsledku toho se matice nebo šroub mohou uvolnit, což opět vede k nebezpečí poškození šroubu a nejhorším případě i k možnosti ztráty vozidlového kola. Správný utahovací moment šroubů kol uvádí výrobce vozidla, nebo je uveden v dílenské příručce pro jednotlivé typy vozidel podle druhu a velikosti použitých diskových kol. Předepsané utahovací momenty je nutné dodržovat.


72

kola a pneumatiky

6.1.2 Ráfky kol

Pojmy k zapamatování Ráfek je nedílnou součástí vozidlového kola. Je to část vozidlového kola, na které je uložena pneumatika. Tvar a provedení ráfku je řešeno podle druhu vozidlového kola a podle způsobu uložení pneumatiky na ráfku. Účel ráfku : Uložení pneumatiky musí být provedeno tak, aby byl zajištěn přenos svislé, boční a obvodové síly bez relativního pohybu mezi pneumatikou a ráfkem. Jednotlivé části a jejich názvosloví vyplývá z následujícího přehledu a obrázku.



opěrné plochy boční dorazy pro patky pneu

ráfku

–

 dosedací plochy 

prohloubení ráfku – umožňuje montáž pneu na nedělený ráfek

 světlá šířka –

vzdálenost



okraj ráfku – tvar zakončující opěrnou plochu

průměr

 průměr ráfku – je to


73

kola a pneumatiky

Základní rozměry, označování a provedení ráfků diskových kol jsou uvedeny v katalozích výrobců. Rozměry jsou udávány v anglických palcích a nebo v milimetrech.  Za základní rozměry lze považovat světlou šířku ráfku a průměr ráfku.  Dále je uváděn tvar okraje ráfku a označení druhu ráfku.

Jednotlivé typy ráfků lze rozdělit podle jejich tvaru. Podle tohoto dělení rozeznáváme rázky:    

prohloubené (nedělené) – pro osobní automobily poloprohloubené (dělené) – pro lehlé nákladní automobily a přívěsy ploché (dělené) – pro nákladní automobily, autobusy, přívěsy, návěsy půlené – pro speciální vozidla.

Prohloubené ráfky Prohloubené ráfky jsou ráfky jednoduché (nedělené). Montáž pneumatiky na ráfek je umožněna prohloubením. Prohloubené

4½ J x 13 - S

symetrický ráfek

průměr ráfku v palcích označení pro jednodílný ráfek tvar okraje ráfku šířka ráfku v palcích

Prohloubené

4½ J x 13 - A

asymetrický ráfek

Nové značení ráfků podle ISO má průměr ráfku na začátku a u asymetrických ráfků se již nepoužívá označení druhu 13 x 5 J – S = symetrický ráfek, 13 x 5 J = asymetrický ráfek,


74

kola a pneumatiky

75

Prohloubené bezpečnostní ráfky : Prohloubené bezpečnostní ráfky se používají u bezdušových radiálních pneumatik, brání sesmeknutí neumatiky a náhlému úniku vzduchu.

Tvary bezpečnostních profilů dosedací dosedací plochy (Hrbolky zabraňují sklouznutí pneumatiky do prohloubené části při úniku vzduchu.)

5½ J x 14 H

profil dosedací plochy

průměr ráfku v palcích označení pro jednodílný ráfek tvar okraje ráfku šířka ráfku v palcích

 Profil H (hump) – v dosedací ploše ráfku je obvodový hrbolek, který je silně zaoblen

 Profil FH (flat hump) – hrbolek má pouze malý poloměr.



Profil CP (contre pente) – k základní dosedací ploše o sklonu 5o navazuje další plocha s opačným sklonem.

 Profil SL (special ledge) – mezi skloněnou dosedací plochou a prohloubením ráfku je oblast vodorovná (válcová plocha), která umožňuje posunování patky od okraje, ale b ň j k žité ú ik d h

Poloprohloubené ráfky Představují přechod mezi prohloubenými a plochými ráfky. Prohloubení ráfku je zde menší a neumožňuje montáž pneumatiky, pouze ji usnadňuje. Proto jsou tyto ráfky vícedílné (dělené). Pro svoji složitost se používají omezeně.

Ploché ráfky Ploché ráfky jsou vždy dělené (vícedílné). Používají se pro snadnější montáž pneumatik větších rozměrů. Označení

8,0 - 20 označení

průměr ráfku v palcích pro

plochý

šířka ráfku v palcích


kola a pneumatiky

• • •

Úplně ploché ráfky se dnes již nepoužívají, protože obvodové síly jsou zde přenášeny pouze boční opěrnou plochou. Výhodnější jsou proto ploché ráfky s úkosem u kterých obvodové síly přenáší i kuželová dosedací plocha. Velikost úkosu se provádí 5o. Kromě toho je na základu ráfku vytvořeno mírné prohloubení, které usnadňuje montáž pneumatiky.

Dvoudílný ráfek

Třídílný ráfek

Čtyřdílný ráfek pro bezdušové pneumatiky


76

kola a pneumatiky

Půlené ráfky

•

Používají se pro pneumatiky velkých rozměrů, nebo pro speciální pneumatiky.

•

Vlastní ráfek má dvě části (posice 4,6 na obrázku).

•

Mezi vnitřní patky pneumatiky vložen rozpěrný kruh (5).

•

Obě části ráfku jsou staženy větším počtem šroubů (2) a matic (3).

•

Součástí ráfku může být i postranní kruh (4).

•

Tím je pneumatika upevněna na ráfku (patky jsou sevřeny mezi rozpěrný kruh a obě části ráfku) a je zabráněno

je

Schéma půleného ráfku

6.2 Druhy a konstrukce pneumatik Pojmy k zapamatování Pneumatika je souhrnný název pro plášť, duši a ochrannou vložku, vše namontované na ráfek kola a naplněné tlakovým vzduchem (plynem). Plášť je pružná část pneumatiky, která zajištuje styk kola s vozivkou a která svoji patkou dosedá na ráfek.

Výklad Aby pneumatika správně plnila svoji funkci, musí splňovat řadu požadavků. Tyto požadavky je možné rozdělit na tři hlavní skupiny:  základní požadavky  provozní požadavky  funkční požadavky


77

kola a pneumatiky

 základní : •

vysoká pevnost, především běhounu, při požadované velké nosnosti, a vysoké životnosti,

• • •

malá hmotnost, vhodná technologie hromadné výroby, statická a dynamická vyváženost.

 provozní : • • • • • •

snadná montáž a huštění, malé opotřebení, odolnost proti průrazu, nízká pořizovací cena, odolnost proti svléknutí, možnost jízdy při ztrátě tlaku.

 funkční : • • • • • • • • •

přenášení tíhy vozidla, radiální pružnost, malý valivý odpor, malý přenos vibrací, přenos tečných sil, maximální součinitel adheze, vhodné deformační charakteristiky, malá hlučnost, symetričnost a stálost sil a momentů.

Splnění těchto, někdy i protichůdných požadavků, má významný vliv zejména na bezpečnost a hospodárnost jízdy. U terénních vozidel výrazně ovlivňuje průjezdnost vozidla terénem. 6.2.1 Rozdělení pneumatik


78

kola a pneumatiky

Dělení pneumatik se provádí podle několika hledisek. Hlediska, podle kterých určujeme druh pneumatiky jsou:    

podle použití podle konstrukce a materiálu kostry pneumatiky podle huštění podle vzorku desénu. Přehled druhů pneumatik podle jednotlivých hledisek je přehledně uveden v tabulce.

6.2.2 Konstrukční provedení pneumatik

Výklad Pneumatika je konstrukčně poměrně složitý výrobek. Je vyrobena z řady druhů materiálů, skládá se z několika částí z nichž každá plní svoji přesnou funkci. Pojmenování a funkce hlavních částí pneumatik vyplývá z následujícího obrázku konstrukčního provedení pneumatik a z popisu jednotlivých částí.


79

kola a pneumatiky

Pojmy k zapamatování

Části pneumatik : Plášť je pružná vnější část pneumatiky, která zajišťuje styk s vozovkou a která svou patkovou částí dosedá na ráfek. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

80

kola a pneumatiky

běhoun - vrstva pryže na vnějším obvodu pláště, opatřena vzorkem a jeho hlavní funkcí je přenášet síly mezi kolem a vozovkou;

nárazník (výztužný pás) - tvoří přechod mezi běhounem a kordovou kostrou pláště;

kostra tvořená kordovými vložkami, zakotvenými kolem patních lan a určuje řadu vlastností, např. nosnost, jízdní vlastnosti, vlastnosti kostry závisí na její konstrukci a druhu použitých kordů;

bočnice chrání boční část kostry pláště;

patka zesílená část pláště dosedá na ráfek, a umožňuje montáž pneumatiky a utěsnění pláště na ráfku.

Duše, Ventil, Ochranná vložka

V současné době se používají převážně bezdušové pneumatiky. U nich je duše nahrazena pryžovou těsnící vrstvou uvnitř pláště, která zabraňuje úniku vzduchu. Jednotlivé typy a druhy plášťů se liší hlavně provedením vzorku desénu. Základní rozdělení je na  letní pneumatiky  zimní pneumatiky. Rozdíl není pouze v provedení desénu, ale i v kvalitě materiálu běhounu. Obecně lze říci, že letní pneumatiky mají jemnější vzorek desénu, uzpůsobený pro lepší odvod vody ze VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

81

kola a pneumatiky

stopy. Běhoun pláště je vyroben z tvrdší pryžové směsi, která je schopna lépe odolávat zvýšeným teplotám při provozu v letním období. Zimní pneumatiky mají vzorek desénu hrubší, pro vytvoření lepších záběrových podmínek na sněhu, a blátě. Jsou vyrobeny z měkčí směsi, která lépe přilne k vozovce i za snížených teplot. Proto je provoz na zimních pneumatikách během letního období nevhodný, protože se tyto pneumatiky rychleji opotřebovávají. Podle konstrukce kostry pláště, rozlišujeme dva základní typy plášťů:  diagonální  radiální.

Základní rysy obou druhů plášťů je množné charakterizovat takto: DIAGONÁLNÍ PNEUMATIKY :

O pevnosti kostry rozhoduje :

 pevnost použitých kordů,  hustota kordové tkaniny,  počet kordových vložek,  úhel který spolu svírají kordové nitě Počet vložek bývá sudý. Nitě svírají s obvodovou kružnicí úhel αk = 30 až 40o.

 Kordová tkanina bývá z nití o průměru 0,6 až 0,8 mm. Materiál nití je různý, např. bavlněné,polyamidové nebo ocelové nitě.

 Pryž je směsí kaučuku (většinou syntetického), plnidel (sazí), vulkanizačních přísad (např.síra) a dalších komponentů.

 Styk s vozovkou zabezpečuje běhoun, který je tvarován z pevné a tvrdé pryže s

malým opotřebením. Běhoun je opatřen vzorkem - dezénem, který mívá šířku dB =


82

kola a pneumatiky

RADIÁLNÍ PNEUMATIKY :

   

Nitě kordové kostry nejsou zkříženy, ale svírají s obvodem úhel 90o, tj. jsou vedeny od patky k patce. Kordová kostra pláště je slabší, proto musí být zesílený nárazník s vlákny kříženými pod malým úhlem (10 až 30o). Kostra nese boční síly, nárazník rozvádí obvodové síly. Boční stěny jsou měkčí, nárazník je ohybově tuhý.

STEEL (kordová kostra) :

• • •

celotextilní, umělá vlákna v kostře i v nárazníku, kombinovaná, kostra je textilní nebo z umělých

vláken,

• nárazník ocelový. ALL STEEL kostra i nárazník z ocelových vláken. Radiální pneumatiky představují v současné době nejvyšší kvalitativní stupeň ve výrobě pneumatik. jejich výhody ale i nevýhody ve srovnání s diagonálními pneumatikami lze shrnout takto: Výhody radiálních plášťů oproti diagonálním :

 

snížené opotřebení a zvýšení životnosti (kilometrový výkon se zvyšuje až dvakrát), zvýšená bezpečnost jízdy - lepší vodící vlastnosti a stabilita, kratší brzdná dráha,

 zlepšené adhezní vlastnosti (o 10 až 20 %),  zvýšená nosnost při zvýšených rychlostech jízdy,  snížení spotřeby paliva (5 až 10 %),  menší hysterezní ztráty a snížená teplota pneumatiky v provozu,  zvýšené pohodlí při jízdě.


83

kola a pneumatiky

Nevýhody radiálních plášťů oproti diagonálním :

− v místech přechodu běhounu a patky s bočnicí vznikají oblasti koncentrace napětí a dochází zde k únavovému poškození pneumatiky (trhlinky, separace),

− zvýšená boční pružnost pneumatiky, avšak boční vedení v mezních situacích je lepší, − zvýšené nebezpečí průrazu bočnic při jízdě v terénu.

Vedle těchto základních druhů konstrukčního provedení pneumatik, existují další speciální druhy, které se využívají pro zvláštní účely na speciálních automobilech, pracovních strojích apod. Patří sem například: SPECIÁLNÍ PNEUMATIKY :

Používají se pro provoz v těžkých provozních podmínkách. Mezi speciální patří pneumatiky:

   

taktické, širokoprofilové , obloukové, válcové.

Jednotlivé typy speciálních pneumatik lze charakterizovat takto: TAKTICKÉ PNEUMATIKY :

 

Jsou obvykle napojeny na soustavu ústředního huštění a zabezpečují zejména průjezdnost vozidel v bořivém málo únosném terénu. Změnou huštění v poměrně širokém rozmezí tlaku dosáhneme snížení valivého odporu (menší boření) a zvětšení adheze.


84

kola a pneumatiky

Konstrukční zvláštnosti :



slabší kordová vrstva (ve srovnání s diagonálními pneu je počet kordových vložek až poloviční), nosnost je dosažena použitím kvalitnějších materiálů kordu, pro pneumatiku je použita měkká pryž, která umožňuje její deformaci při podhuštění, běhoun s dezénem je rozšířen i na bočnice, speciální univerzální dezén se součinitelem plnosti kp = 0,35 až 0,45, pro jízdu na silnici se využívá středový pás dezénu a aby docházelo v terénu k samočištění dezénu, musí vrcholy šípového dezénu směřovat ve směru jízdy vozidla, ventil je bez vložky, pneumatika je upevněna na speciálním vícedílném ráfku.

   

 

Pro zvýšení životnosti je nosnost taktické pneu nižší až 50 %. Při jízdě s podhuštěnými pneu je nutno rychlost jízdy snížit.

ŠIROKOPROFILOVÉ PNEUMATIKY : Širokoprofilové pneumatiky, obvykle nahrazují dvojmontáže zadních kol.

• • •

Jejich použitím je možno dosáhnout snížení hmotnosti vozidla. Jejich šířka je asi dvojnásobná oproti diagonálním. Mají slabší kordovou kostru (asi o 20) a jsou použitelné i pro soustavu ústředního huštění pneumatik.

VÁLCOVÉ PNEUMATIKY : Válcové pneumatiky se používají pro provoz ve zvláště obtížných podmínkách (bořivé terény, polární oblasti apod.). Jsou to pneumatiky, u kterých je šířka větší než průměr.

OBLOUKOVÉ PNEUMATIKY : Obloukové pneumatiky jsou obdobou širokoprofilových pneumatik.

• • •

Používají se pro zvýšení průchodivosti místo dvojmontáží jako sezónní prostředek. Dále se používají u speciálních vozidel. Charakteristické pro ně je snížení boků pmeumatiky.


85

kola a pneumatiky

6.2.3 Základní parametry pneumatik

Výklad Mezi základní parametry pneumatik řadíme údaje, které pneumatiku definují. Jedná se o tyto parametry:  rozměry pneumatiky  nosnost pneumatiky  profilové číslo Význam jednotlivých parametrů vyplývá z následujícího přehledu:

Rozměry (mm): vnější průměr pneumatiky - D, šířka pneumatiky - b, jmenovitý průměr ráfku - d, výška profilu pneumatiky - h, poloměr zakřivení běhounu - R, šířka ráfku (patky), statický poloměr pneu - rs, dynamický poloměr pneu - rd.

Pojmy k zapamatování Nosnosti (kg):

•

nosnost pneumatiky - největší přípustné zatížení pneumatiky při určitém huštění a největší povolené rychlosti,

•

ekonomická nosnost - nejvýhodnější nosnost s ohledem na životnost a ekonomické využití pláště,

•

index nosnosti - symbolové číslo, které určuje maximální nosnost pneumatiky při rychlosti určené kategorií rychlosti za daných specifických podmínek.

Rychlosti : Max. rychlost (při daném huštění a zatížení):


86

kola a pneumatiky

Maximální rychlost je udávána rychlostní kategorií pneumatiky. Tato kategorie označená písmenem, určuje maximální rychlost jízdy, při které výrobce zaručuje dané vlastnosti pneumatiky. Profilové číslo:



profilové číslo "p" (vyjádřeno poměrem výšky profilu "h" k šířce "b" pneumatiky: p=h/b.100

6.2.4 Značení pneumatik

Výklad Aby bylo možné snadno rozlišit jednotlivé druhy a provedení pneumatik, je zavedeno jednotné značení. Značení lze rozdělit do dvou skupin. 1. Značení, které zahrnuje všeobecné údaje o pneumatice. 2. Značení rozměrů pneumatiky. Údaje o pneumatice jsou uvedeny slovně, číselně, nebo kódy na bocích pláště. jejich význam vyplývá z následujícího obrázku. Značení rozměrů pneumatik je provedeno číselným kódem, který zahrnuje hlavní rozměry pláště a vazbu na rozměr ráfku. Způsob značení rozměrů a význam jednotlivých čísel vyplývá z následujícího obrázku. Značení radiálních plášťů pro osobní automobily :

1 - značku (výrobce) pláště; 2 - označení rozměru pláště: - jmenovitou šířku pláště (v mm nebo palcích), - profilové číslo; - konstrukce kostry (R = radiální), - jmenovitý průměr ráfku (v mm nebo palcích); 3 - index nosnosti a kategorie rychlosti; 4 - staré označení rozměru pláště; 5 - konstrukce: TUBELESS = bezdušová, 6 - konstrukce : STEEL = ocelokordový nárazník, 7 - označení pláště pro zimní provoz; 8 - označení výrobce; 9 - indikátor opotřebení (TWI); 10 - označení desénu (desénové číslo); 11 - kód pro vývoz do USA (DOT); 12 - homologační znak a číslo homol.protokolu; 13 - údaj nosnosti, huštění a rychlosti pro USA; 14 - údaj o konstrukci pro vývoz do USA;


87

kola a pneumatiky

Značení rozměrů pneumatik je provedeno číselným kódem, který zahrnuje hlavní rozměry pláště a vazbu na rozměr ráfku. Způsob značení rozměrů a význam jednotlivých čísel vyplývá z následujícího obrázku. Značení pneumatik : Osobní automobily : Starší označení: 175/70 H R 14

Nové označení:

175/70 R 14 84 S

průměr ráfku v palcích konstrukce (R – radiální, „-„ diagonální) kategorie rychlosti profilové číslo šířka pneumatiky v milimetrech kategorie rychlosti index nosnosti průměr ráfku v palcích konstrukce (R – radiální, „-„ diagonální) profilové číslo šířka pneumatiky v milimetrech

Nákladní automobily : 11 R 22,5 16PR

pevnost kostry úkos dosedacích ploch 15o průměr ráfku v palcích (22,5) konstrukce kostry (radiální bezdušová) šířka pneumatiky v palcích

6.3 Způsoby uložení kol. Aby vozidlová kola plnila správně svoji funkci, musí být vhodným způsobem uložena na nápravách, nebo na hnacím hřídeli. Jednotlivé způsoby uložení kol se liší podle toho, zda se jedná o kolo nepoháněné, nebo kolo hnací. Obecně musí uložení kola splňovat základní požadavky: Uložení kol na nápravách musí splňovat následující požadavky:

• •

Musí zajistit přenos všech sil mezi kolem a nápravou. Musí zajistit přesné otáčení kola bez nežádoucích vůlí.

Uložení kol nepoháněných, je jednodušší. Jedná se způsob, který je využit u přední nápravy vozidel s pohonem zadní nápravy, nebo u zadní nápravy vozidel s předním pohonem. Způsob provedení je také závislý na typu použité nápravy.


88

kola a pneumatiky

Nepoháněná kola Uložena na otočném čepu: Otočný čep může být proveden u neřízených náprav jako: a) Zakončení nápravy u: - tuhé nápravy, - výkyvné kyvadlové nápravy, - klikové nápravy, - kyvadlové úhlové nápravy, - spřažené nápravy. b) Součást těhlice u: - čtyřúhelníkové nápravy, - lichoběžníkové nápravy, - nápravy Mc Pherson, U řídících náprav je otočný čep kola na rozvidlení, které je uloženo na rejdových čepech.

Ukázka konstrukčního provedení:

•

Kolo je zde uloženo na dvou kuželíkových ložiskách.

1 – těhlice 2 – hlava kola

Hnací kola

U hnacích kol je problém uložení o něco složitější. Aby byl zajištěn přívod hnacího momentu, musí být kolo spojeno s hnacím hřídelem. Podle způsobu, jakým je hnací hřídel spojen s hlavou kola a jak je hlava kola a hnací hřídel uložen na ložiskách v nápravě, rozlišujeme tři základní způsoby uložení:  uložení letmé  uložení pololetmé  uložení s odlehčeným hřídelem. Princip a konstrukční provedení jednotlivých způsobů uložení vyplývá z následujícího přehledu.


89

kola a pneumatiky

Uložení kola letmo:

•

používá se u hnacích kol lehkých vozidel

•

hlava kola – uložena pevně na hnací hřídel

•

hnací hřídel – namáhán na ohyb i krut

Uložení letmo se u současných automobilů již nepoužívá. Jeho velkou nevýhodou je, že hnací hřídel je namáhán současně na ohyb i krut. Uložení kola pololetmo:

•

používá se pro hnací kola při vyšších zatíženích

• hlava kola – pevně spojena s hnacím hřídelem a současně uložena v ložisku na nápravě • hnací hřídel – namáhán na krut a částečně na ohyb

Uložení pololetmo je již z hlediska namáhání hnacího hřídele vhodnější. Používá se jak u osobních tak i u lehčích nákladních automobilů.


90

kola a pneumatiky

Uložení kola s odlehčeným hřídelem:

•

používá se pro hnací kola při vysokých zatíženích

•

hlava kola – pevně spojena s hnacím hřídelem a současně uložena na dvou ložiskách na vnějším konci mostu nápravy

•

hnací hřídel – namáhán pouze na krut

Tento způsob uložení se využívá hlavně o nákladních vozidel, protože je schopen přenášet velká zatížení. Je to typické uložení kola na tuhé nápravě.


91

kola a pneumatiky

Shrnutí pojmů             

vozidlové kolo se skládá z diskového kola, ráfku a pneumatiky plní funkci nosného prvku, pohybového a vodícího ústrojí, podílí se na pérování vozidlová kola dělíme podle použití, provedení nosné části, provedení ráfků, počtu kol kola dělíme na disková, hvězdicová, paprsková ráfek je nedílnou součástí vozidlového kola, na ráfku je uložena pneumatika ráfky jsou prohloubené, poloprohloubené, ploché, půlené pneumatika je souhrnný název pro plášť, duši a ochrannou vložku pneumatiky dělíme podle použití, konstrukce a materiálu kostry, huštění, vzorku desénu pneumatiky jsou diagonální nebo radiální pneumatiky mají své parametry: rozměry, nosnost, rychlost, profilové číslo pneumatiky mají systém značení kola s pneumatikou se ukládají na nápravy několika způsoby hnací kola se ukládají: letmo, pololetmo, s odlehčeným hřídelem

Otázky 1. Jaký je účel vozidlového kola? 2. Z jakých částí se vozidlové kolo skládá? 3. Jaké druhy vozidlových kol se používají? 4. Jakou funkci plní ráfek? 5. Jaké druhy ráfků znáte? 6. Co je to pneumatika? 7. Podle čeho dělíme pneumatiky? 8. Jaký je rozdíl mezi pneumatikou diagonální a radiální? 9. Jaké jsou základní parametry pneumatik? 10. Vysvětlete systém značení pneumatik. 11. Jakým způsobem se ukládají kola na nápravy?


92

nápravy

7

NÁPRAVY Cíl: Seznámit se s funkcí a účelem náprav a poznat základní typy náprav vozidel. Pojmy k zapamatování

Náprava je jednou z nejdůležitějších částí podvozku. Náprava je součást jejímž prostřednictvím jsou dvě vozidlová kola zavěšena na nosné konstrukci vozidla, nebo nosných částech podvěsu.

Výklad Náprava je součástí podvěsu, což je základní část podvozku vozidla. Podvěs slouží k vedení vozidla, přenosu sil od kol na rám vozidla a naopak, tlumení rázů. Podvěsem rozumíme souhrn ústrojí, která spojují kola s rámem vozidla. Podvěsy mohou být  přední  zadní. Zadní podvěs je tvořen:  nápravou s vozidlovými koly  pérování  kolovými brzdami. Přední podvěs je tvořen stejnými částmi, má ale navíc:  rejdové ústrojí  rejdové čepy. Náprava se podílí na plnění požadavků kladených na podvěsy vozidla. Hlavní funkcí nápravy je zavěšení kol na podvěs. Účel nápravy je přenos sil, které působí na vozidlová kola na nosnou část vozidla. Jedná se o tyto síly:


93

nápravy

Náprava přenáší z kola na nosnou část vozidla tyto síly:

• svislé • hnací • brzdné • boční

Aby náprava správně plnila účel a funkce, musí splňovat základní požadavky. Základní požadavky na nápravy:



Profil nosníku, mostu nebo nápravnice musí při požadavku vysoké pevnosti a tuhosti zabezpečit požadovanou světlou výšku a optimální výšku těžiště vozidla.

 

Malá hmotnost a rozměry nápravy (neodpérovaných hmot).



U řídících náprav je nutno v provozu zabezpečit stabilnost prvků geometrie řízení.

 

Snadné ošetřování, seřizování a opravy.

Hnací nápravy musí umožnit správnou funkci v nich uložených částí převodového ústrojí.

Jednoduchá a levná výroba.

7.1 Rozdělení náprav Nápravy silničních vozidel jsou řešeny mnoha způsoby. Jednotlivé druhy náprav se dělí podle těchto hledisek:  podle umístění  podle funkce  podle konstrukčního provedení. Rozdělení náprav je uvedeno na následujícím schématu:


94

nápravy

Druhy náprav podle funkce:

 Sunutá a vlečená náprava je taková, na kterou se nepřenáší moment motoru,

má jen nosnou, popř. i řídící funkci. Na vozidle sunutá náprava je umístěna ve směru jízdy před hnací nápravou, vlečená náprava je umístěna ve směru jízdy za hnací nápravou.

 Hnací náprava - náprava na kterou se přenáší točivý moment motoru a jejíž kola vozidlo pohánějí.

 Řídící náprava - náprava, která slouží k řízení směru jízdy vozidla. Druhy náprav podle konstrukčního provedení:

 Tuhé nápravy - spojují dvě protilehlá kola pevně. Pohyb jednoho kola se přes tuhou nápravu přenáší i na druhé kolo.  Výkyvné nápravy – skupina náprav nazývaná jako – nezávislé zavěšení kol –

protilehlá kola jsou k rámu vozidla zavěšena samostatně, nezávisle na sobě. Přímá vazba s druhým kolem je přerušena (polonápravy). Každé kolo nápravy se může pohybovat nezávisle na druhém.


95

nápravy

7.2 Tuhé nápravy Pojmy k zapamatování Tuhá náprava je tvořena nápravnicí, nebo mostem nápravy, který spojuje obě kola nápravy pevně. Kola jsou tedy spolu pevně vázána, bez možnosti vzájemného pohybu. Jejich spojení je „tuhé“.

Výklad Tuhé nápravy jsou stále používaný typ náprav, zejména u nákladních automobilů. Uplatňují se ale také u osobních automobilů, hlavně u automobilů terénních, nebo v provedení SUV, MPV apod. Nosnou část tuhé nápravy tvoří nosník (most nápravy), opatřený na vnějších koncích čepy kol, brzdovými štíty, nebo držákem brzdových třmenů. Pokud se jedná o hnací nápravu, je most vytvořen dutým profilem kruhového, nebo obdélníkového průřezu. Součástí hnací tuhé nápravy je skříň rozvodovky, ve kteréže uložen stálý převod hnací nápravy. Tuhé nápravy dělené mají zpravidla dělící rovinu právě ve skříni rozvodovky. Konstrukční provedení tuhých náprav vyplývá z následujících obrázků.

Tuhé nápravy:

• •

Tuhé nápravy jsou nejstarším typem náprav.

•

Podle konstrukčního provedení jsou mosty nebo nápravnice tuhých náprav: - celistvé, - skládané.

I dnes jsou používány jako přední a zadní nápravy nákladních automobilů a jako zadní nápravy osobních automobilů.

Hlavní části tuhých náprav –jsou závislé na konstrukci nápravy. Ve většině případů má náprava tyto hlavní části:

  

hlava kola (skříň kolové redukce), rozvodovka, mostové roury (u poháněných náprav – je v nich vložen hnací hřídel kola) nebo nápravnice (u nepoháněných náprav – jen nosník).


96

nápravy

Dva základní typy tuhých náprav je možné charakterizovat takto: Tuhé celistvé nápravy: Nápravnice nebo most nápravy je z jednoho kusu nebo je složen z několika kusů, které jsou spojeny nerozebíratelným spojem (např. svárem).

•

Po straně rozvodovky (1) jsou nalisovány mostové trouby (2) a na jejich konce jsou opět nalisovány skříně (3) redukce kol.

•

Na obě trouby (2) jsou za tepla navlečeny držáky (4) s kluznými opěrami per a s oky pro upevnění čepů suvných ramen.

•

Jednotlivé části jsou pojištěny svařením.

Tuhé skládané nápravy: Nápravnice nebo most nápravy je složen z několika kusů, které jsou spojeny rozebíratelným spojem (např. šroubovým),

• •

Skříň rozvodovky této nápravy je odlitá z litiny a je dělená ve svislé části.

•

Také montáž stálého převodu je náročnější, zejména na seřízení záběru ozubených kol.

Tuhost nápravy je ovlivněna především spolehlivostí šroubového spojení obou částí skříně rozvodovky.

Pro zavěšení tuhých náprav k rámu vozidla se používají listová pera, nebo vinuté pružiny. Každý způsob má své výhody a nevýhody. Zavěšení pomocí listových per se využívá hlavně u nákladních vozidel.


97

nápravy

Odpružení a zavěšení tuhé nápravy pomocí listových per :

  

Je nejstarším konstrukčním způsobem zavěšení tuhé nápravy. Listová pera : vedou nápravu, působí jako pružící prvek a tlumí kmity. Pro zmenšení ohybového namáhání listových per se používají podélné a příčné vzpěry, které přenáší reakce a odlehčují tak listová pera.

Náprava a její zavěšení zabezpečuje v tomto případě přenos :

MK

• hnacího momentu MH (od motoru) • momentu na kole MK (od hnacího MH nebo brzdného MB momentu)

• vodorovných sil FX (hnací, brzdné) • svislých sil FZ (od zatížení, rázů)

MH

FX FZ

FY

• bočních sil FY

U osobních automobilů se častěji používají vinuté pružiny. Tyto pružiny ale mohou přenášet pouze svislé síly od zatížení vozidla. Pro přenos podélných a příčných sil, musí být tuhá nápravy vybavena dalšími prvky, které přenos těchto sil zajistí. Zavěšení tuhé nápravy pomocí podélných ramen a boční vedení Panhardskou tyčí je nejběžnější způsob zavěšení tuhé nápravy odpružené vinutými pružinami. Používají se ještě další způsoby.


98

nápravy

99

Odpružení tuhé nápravy pomocí vinutých pružin :

 

Zavěšení má nevýhodu, že vinuté pružiny jsou schopny přenášet pouze svislé síly. Proto se pro vedení těchto náprav používá některý z následujících způsobů zavěšení:

FX

Podélná ramena a „Panhardská tyč“ :

X

FZ

• svislé síly FZ

zachycují vinuté pružiny

• vodorovné síly FX a moment na kole MK

jsou zachyceny podélnými rameny

FY

• boční síly FY

zachycuje příčné rameno „Panhardská tyč“

•

uložení pomocí „Panhardské tyče“ musí být provedeno pomocí pryžových silentbloků a kulových kloubů, aby byl umožněn klopný pohyb nápravy.

•

tyč způsobuje při propružení boční pohyb nápravy, tím vzniká kmitání nápravy.

•

panhardská tyč má být proto co nejdelší a umístěna pokud možno co nejvíce vodorovně.

Podélná ramena a střední trojúhelníkové rameno:

•

Podélné vedení nápravy zabezpečují dvě podélná ramena i trojúhelníkové rameno.

•

Trojúhelníkové rameno současně vede nápravu v bočním směru.

•

Pružiny a tlumiče jsou umístěny přímo na mostu nápravy.

•

K podélným ramenům v blízkosti mostu je přivařen příčný stabilizátor.

Jednou z hlavních nevýhod tuhých náprav je jejich velká hmotnost. Tento nedostatek odstraňuje tak zvané odlehčené provedení tuhé nápravy, známé také jako náprava De-Dion.


FZ

nápravy

Odlehčená tuhá náprava (De-Dion)

•

Poháněné tuhé nápravy mají velkou hmotnost neodpružených částí.

•

Tuto nevýhodu je možno eliminovat použitím odlehčené nápravy.

•

Rozvodovka je upevněna na karoserii a pohon kol je pomocí kloubových hřídelů. Tím je zmenšena hmotnost neodpérovaných částí.

•

Další možností zmenšení hmot neodpérovaných částí je použití kotoučových brzd u rozvodovky

Podstatou tohoto provedení nápravy je, že nejtěžší součást nápravy, skříň rozvodovky se stálým převodem hnací nápravy, je od vlastní nápravy oddělena a je zavěšena na rám vozidla. Nápravu tedy tvoří pouze nápravnice, která spojuje obě kola. Pohon kol je zajištěn pomocí kloubových hřídelů. Toto provedení má vlastnosti tuhé nápravy, ale výrazně se snižuje hmotnost nápravy. To má příznivý vliv na chování vozidla. Nápravu De Dion používala řada sportovních vozů.

Zajímavost k tématu Jako příklad zajímavé konstrukce zavěšení náprav s využitím odlehčených náprav De-Dion, je švýcarské vozidlo DURO.


100

nápravy

Náprava De-Dion – švýcarské vozidlo DURO : Náprava má ojnicové vedení, příčný Wattův přímovod a originálně řešený stabilizátor, který zlepšuje styk kol při jízdě po nerovném terénu.

Výhody a nevýhody tuhých náprav: Výhody:

• • • • •

dobrý přenos sil a spolehlivé vedení kol, jednoduchá konstrukce a levná výroba, minimální ošetřování, umožňují dokonalé uložení částí převodového ústrojí v nápravě, výkyvy náprav nezpůsobují nerovnoměrnost chodu převodového ústrojí.

Nevýhody:

• • • •

značná neodpérovaná hmotnost nápravy, větší potřebný prostor pro výkyv celé nápravy, samovolné řízení nápravy na nerovné vozovce, změna roviny rotace kol při výklonu nápravy a tím vznik gyroskopického momentu na kole.


101

nápravy

7.3 Nezávislé zavěšení kol. Pojmy k zapamatování Nezávislé zavěšení kol je takový způsob zavěšení kol nápravy, který umožňuje nezávislý pohyb jednoho kola nápravy na druhém. Každé kolo nápravy se může pohybovat samostatně, aniž by ovlivnilo pohyb druhého kola. Kola nápravy jsou na sobě nezávislá.

Výklad Mezi nezávislé zavěšení kol zařazujeme takové typy náprav, které nezávislý pohyb kol umožňují. Souhrnně lze tyto nápravy nazvat jako výkyvné nápravy. Mezi tyto nápravy patří:  nápravy výkyvné kyvadlové  nápravy čtyřúhelníkové  nápravy teleskopické  nápravy klikové  nápravy úhlové  nápravy McPherson  nápravy spřažené.

Výkyvné nápravy:

• jsou charakterizovány

• •

nezávislým zavěšením kol skládají se ze dvou polonáprav

Mezi základní typ výkyvných náprav patří nápravy výkyvné kyvadlové. Tento typ náprav je typickým znakem nákladních automobilů TATRA.

Výkyvné kyvadlové nápravy:

• podle polohy osy kývání jsou:

•

každé kolo je zavěšeno na jednom příčném, příčném, nebo šikmém rameni polonápravě

• •

zkrácené nezkrácené


102

nápravy

Oba typy výkyvných náprav jsou založeny na stejném principu. Každá polonáprava je otočně připevněna k rámu vozidla a okolo tohoto připevnění vykyvuje. Rozdíl je pouze v tom, kde je místo připevnění. Pokud je polonáprava zavěšena mimo podélnou osu vozidla, jedná se o nápravu zkrácenou. Pokud jsou obě polonápravy zavěšeny tak, že mají společný střed jejich výkyvného pohybu, který leží v podélné ose vozidla, jedná se o nápravy nezkrácené.

• Výkyvná kyvadlová náprava zkrácená Kyvadlová náprava s polonápravami přikloubenými k nosné konstrukci vozidla tak, že osa kývání je mimo podélnou rovinu souměrnosti, ale je s ní rovnoběžná.

Konstrukční provedení zadního podvěsu s výkyvnou kyvadlovou zkrácenou hnací nápravou: • Náprava je odpružena příčným listovým perem. • Vidlice polonápravy je pomocí čepů upevněna na skříni rozvodovky. • Na konci polonápravy je příruba pro čep kola. • Nevýhodou této nápravy je vznik velkého příčného posunu kola a tím i boční síly a velkého gyroskopického momentu při výklonu. • Tyto jevy negativně ovlivňují směrovou stabilitu vozidla.

• Výkyvná kyvadlová náprava nezkrácená Kyvadlová náprava s polonápravami přikloubenými k nosné konstrukci vozidla tak, že osa kývání je v podélné rovině souměrnosti vozidla.

Konstrukční provedení této nápravy typické pro automobily TATRA:

•

Rozvidlení polonápravy je pomocí kluzných ložisek uloženo na kluzných plochách vytvořených na páteřovém rámu vozidla.

•

Vykyvování polonáprav je umožněno zvětšenými bočními otvory skříně rozvodovky, které jsou utěsněny pryžovými měchy.

•

Vnější konec trouby polonápravy je vytvořen jako otočný čep kola.


103

nápravy

Výkyvné kyvadlové nápravy patří ke starším typům nezávislého zavěšení. U současných vozidel se již nepoužívají. Jsou však stále používány u nákladních vozidel TATRA, kde mají své opodstatnění pro své nesporné výhody při jízdě v těžkém terénu. U osobních vozidel se tento typ nápravy objevil naposledy u typové řady automobilů Škoda 105 – 120, kde byla použita výkyvná kyvadlová náprava zkrácená jako zadní poháněná náprava.

Zadní náprava Š-105.

Výhody a nevýhody výkyvných kyvadlových náprav: Výhody:

• • • • • •

velmi dobrý přenos sil a spolehlivé vedení kol, minimální ošetřování, výkyvy náprav nezpůsobují nerovnoměrnost chodu, umožňují dokonalé uložení částí převodového ústrojí v nápravě, menší neodpérovaná hmotnost (oproti tuhým nápravám), menší potřebný prostor pro výkyv celé nápravy (oproti tuhým nápravám).

Nevýhody:

•

změna roviny rotace kol při výklonu nápravy a vznik gyroskopického momentu na kole,

• •

změna rozchodu kol při výklonu, složitější konstrukce a dražší výroba.

Nejpoužívanějším typem nezávislého zavěšení kol zejména u osobních automobilů jsou nápravy čtyřúhelníkové. Jedná se o základní typ nezávislého zavěšení kol, ze kterého jsou odvozeny v podstatě všechny typy nezávislého zavěšení kol současných osobních automobilů.


104

nápravy

Čtyřúhelníkové nápravy:

•

výkyvné nápravy u kterých je každé kolo zavěšeno na dvou příčných závěsných ramenech umístěných nad sebou.

• podle délky závěsných prvků jsou: •rovnoběžníkové •lichoběžníkové • rovnoběžníková čtyřúhelníková náprava se stejnou délkou závěsných prvků

•

Výhodou této nápravy je pouze to, že při jejím výklonu nevzniká gyroskopický moment. Z hlediska zástavby do vozidla ale vyžaduje více prostoru. Proto se používá spíše ojediněle.


•

Výkyvná ramena (5, 9) jsou uchycena k držáku (7) prostřednictvím čepů (6, 8).

• •

Držák (7) je přišroubován k rozvodovce.

•

V těhlici (12) př. náprav jsou umístěny rejdové čepy (2).

•

Radiální síly v rejdových čepech zachycují jehlová ložiska.

•

Axiální síly zachycují čočky, které jsou umístěny v dolní části rejdového čepu (11).

•

Polonáprava je odpružena vinutou pružinou (3), která je doplněna kapalinovým teleskopickým tlumičem (4), který je horním okem připevněn ke karoserii.

Přední konce výkyvných ramen (5, 9) jsou pomocí čepů (1, 10) spojeny s těhlicí (12).


105

nápravy

• lichoběžníková

čtyřúhelníková náprava s nestejnou délkou závěsných prvků

•

Při výkyvu polonápravy zde vzniká velmi malý boční posun a tím i malá boční síla a velmi malý gyroskopický moment. V důsledku je tedy výhodnější, než náprava rovnoběžníková.

•

Vlastnosti této nápravy jsou ovlivněny: - Rozměry ramen. - Rozmístěním (sklonem) ramen.


•

Na spodním rameni nápravy je uchycena vinutá pružina spolu s tlumičem.

•

Vedení pružiny s tlumičem je dole rozvidleno a tímto rozvidlením probíhá hnací hřídel kola.

•

Pro lepší zachycení podélných sil je spodní rameno spojeno s karoserií podélnou vzpěrou, která je na karoserii uchycena pomocí pryžového pouzdra.

•

Na její přední části se nastavuje záklon rejdové osy.

•

Horní trojúhelníkové rameno slouží současně k nastavení odklonu kola.

Další ukázka konstrukčního provedení této nápravy:

• • •

Tato náprava byla použita u automobilů ŠKODA jako řídící náprava. Těhlice ( spojení dolního a horního ramena) je zde nahrazena rejdovým čepem. Výhodou tohoto provedení je snížení počtu součástí, nižší zatížení čepů a prodloužení příčných závěsných ramen.


106

nápravy

Naprostá většina současných osobních automobilů používá jako přední nápravu, často ale i jako zadní nápravu provedení nezávislého zavěšení kol, pojmenované jako náprava McPherson. Toto konstrukční provedení vychází ze základního typu nezávislého zavěšení, ze čtyřúhelníkové nápravy. Základní změnou je, že horní výkyvné rameno je nahrazeno vzpěrou, která tvoří současně pružící prvek a plní i funkci tlumiče pérování. Vzpěra, která je součástí těhlice, je spodním koncem upevněna ke spodnímu, nejčastěji trojúhelníkovému rameni a horním koncem je připevněna ke karosérii vozidla.

Náprava Mc Pherson

• • •

Je odvozena od lichoběžníkové nápravy. Horní rameno je nahrazeno posuvným vedením. Tím se získává větší prostor. Pro své nesporné výhody – stejně dobré vlastnosti z hlediska směrové stability jako u lichoběžníkové nápravy a navíc jednoduchost a menší rozměry – se hojně používá jako řídící náprava osobních automobilů i speciálních vozidel.

Příklad provedení nápravy McPherson je uveden na obrázku.

Na obrázku - přední hnací řídící náprava osobního automobilu.

• • • • •

Natáčení kola umožňuje opěrné ložisko (1). Náprava je odpružena vinutou pružinou (2) doplněnou teleskopickým tlumičem (3). Teleskopická vzpěra (posuvné vedení-horní rameno) je upevněno pomocí třmene (4). Pohon kola je zabezpečen hnacím hřídelem (5) se stejnoběžným kuličkovým kloubem. Se spodním závěsným ramenem (7) je spojen příčný stabilizátor (6).


107

nápravy

Dále jsou uvedeny základní charakteristiky a příklady konstrukčního provedení dalších typů náprav, patřících do skupiny výkyvných nápravy, tedy provedení jako nezávislé zavěšení kol.

Kyvadlová úhlová náprava

•

Je používána jako zadní náprava u osobních automobilů.

•

Osa kývání nápravy je v půdorysu a často i v bokorysu šikmá.

•

Má velmi dobré vlastnosti z hlediska směrové stability, příčný posun i gyroskopický moment při propérování jsou velmi malé.


• • • •

Jedná se o zadní hnací nápravu osobního automobilu. Ramena jsou zavěšena na nápravnici ve tvaru V. Celá náprava ja připevněna ke karoserii pomocí pryžových bloků. Tlumiče jsou umístěny za koly ve směru jízdy. Tím se zmenšuje potřebná tlumící síla.

Spřažená náprava

• • •

Z klikové nápravy se v posledních letech vyvinula náprava spřažená. Obě podélná ramena jsou spojena tuhou příčkou, která slouží současně jako příčný stabilizátor. Tato příčka je tuhá na ohyb, ale torzně je měkká.


108

nápravy

Konstrukční provedení:

• • •

Ramena nápravy jsou vyrobena z trubek kruhového průřezu. Příčný nosník má profil ve tvaru "U". Odpružení je pomocí vinutých pružin s polyuretanovými vložkami.

Výhodou této nápravy je:

• • • • • •

Snadná montáž a demontáž. Malý potřebný prostor. Jednoduché upevnění pružících prvků. Málo konstrukčních dílů. Malá hmotnost. Malá změna sbíhavosti , odklonu kol a rozchodu při propérování.

•

Nevýhody:

• •

Náprava nemůže být použita jako hnací. Vysoké namáhání svarů a příčného nosníku.

Teleskopická náprava

• • • •

Je to výkyvná náprava, u které je každé kolo zavěšeno na svislém suvném vedení nebo kinematicky podobném ústrojí. Z hlediska směrové stability je tato náprava velmi výhodná. Má malé rozměry, ale nelze ji využít jako nápravu řídící. Používá se proto spíše omezeně u speciálních vozidel.

Tento typ nápravy se u současných automobilů téměř nepoužívá. Setkat se můžeme spíše u speciálních vozidel.

s ní


109

nápravy

Kliková náprava

•

Každé kolo - zavěšeno na jednom, nebo dvou závěsných ramenech (klikách).

•

Používá se především pro nepoháněné zadní nápravy.

•

Náprava má příčnou osu kývání a zabírá velmi málo místa.

•

Při použití této nápravy jsou důležitá dvě konstrukční opatření: - Pružiny musí být umístěny co nejblíže středu kola pro zmenšení svislého zatížení v uložení nápravy. - Vzdálenost uložení ložisek kliky by měla být co největší, aby se zmenšilo jejich zatížení ve vodorovné rovině. Zadní nepoháněná kliková náprava osobního automobilu.

•

Odpružení je provedeno pomocí zkrutných tyčí (4, 5) a teleskopických tlumičů (8).

•

Ramena klikových polonáprav (1) jsou přivařena k příčným trubkám (2, 3), které jsou vsunuty do sebe a uloženy otočně v držácích podélných ramen (6).

•

Do trubek jsou nasunuty zkrutné tyče (4, 5), které jsou vnějšími konci uloženy v držácích (6) na karoserii.

•

Stabilizátor (7) je přišroubován k podélným ramenům (6).

Víceprvková náprava Jak se postupně zvyšovaly požadavky na jízdní vlastnosti vozidel a také na bezpečnost, zdokonalovalo se i konstrukční řešení zavěšení kol. Ze základních typů náprav se postupně vyvinuly typy zavěšení, které jsou často charakterizovány jako víceprvkové zavěšení kol. Základní snahou těchto moderních typů zavěšení je zlepšit kinematiku pohybu kola při propérování a tím přispět k lepšímu vedení kola zejména v zatáčkách a při brzdění. Tím se dosahuje i lepších jízdních vlastností, což přispívá i k bezpečnosti moderních automobilů. Příklad provedení víceprvkového zavěšení kola je na obrázku.


110

nápravy

U víceprvkové nápravy je každé kolo zavěšeno na více (až pěti) ramenech. Jedná se o prostorově poměrně složitý mechanismus, který zajišťuje optimální kinematiku nápravy. Víceprvková náprava může být použita jako přední či jako zadní, v obou případech může být hnaná či hnací. Víceprvková náprava je považována za nejlepší konstrukční kompromis vedení kola. Její konstrukce i výroba je bohužel náročnější, což se obráží v ceně. Dalším příkladem může být víceprvkové zavěšení kol zadní nápravy automobilu Škoda Octavie

Kola jsou uchycena pomocí dvou vlečných ramen a čtyř příčných ramen. Takovéto řešení dovoluje oddělení podélných a příčných sil, přenášených od kol do karoserie. Zavěšení je v příčném směru velmi tuhé, což zlepšuje stabilitu jízdy v zatáčkách, ale poměrně poddajné v podélném směru, což přispívá k vyššímu cestovnímu komfortu. Svislé síly jsou zachyceny pružinou a tlumičem, které mohou být uloženy blízko kolům a neomezují velikost zavazadlového prostoru. Víceprvková zadní náprava bývá obvykle (stejně jako přední) vybavena torzním stabilizátorem, který omezuje naklánění karoserie v zatáčkách. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

111

nápravy

Shrnutí pojmů    

nápravy jsou jednou z nejdůležitějších součástí podvozku automobilu náprava spojuje protilehlá kola, zjišťuje přenos všech sil z kol na rám vozidla a naopak nápravy dělíme podle umístění, funkce a konstrukčního provedení základní dělení náprav je na nápravy tuhé a na nezávislé zavěšení kol

Otázky 1. Jaká je základní funkce náprav? 2. Co je to podvěs? 3. Jaké síly přenáší náprava? 4. Jaké je základní rozdělení náprav? 5. Jaké jsou druhy náprav podle konstrukčního provedení? 6. Charakterizujte tuhé nápravy. 7. Co je to nezávislé zavěšení kol? 8. Jaké znáte druhy výkyvných náprav? 9. Popište nápravu McPherson. 10. Co je to víceprvkové zavěšení kol?


112

Pérování a tlumiče

8

PÉROVÁNÍ A TLUMIČE Pojmy k zapamatování

Pérování je součást podvěsů vozidla. Jedná se o zařízení, které je určeno k zachytávání otřesů a rázů při jízdě vozidla. Pérování přispívá k pohodlí jízdy a chrání součásti vozidla před namáháním způsobeným otřesy a rázy od nerovností vozovky.

8.1 Význam pérování a tlumení Výklad Svůj hlavní účel plní pérování spolu s dalšími částmi, které se na pérování podílí: Hlavní části pérování:

• pružící prvky vestavěné mezi vozidlová kola

(nebo nápravy) a nosnou část vozidla

• pneumatiky • tlumiče pérování • odpružená sedadla • popř. stabilizátory Účel pérování:

• zmírnit prudké, krátké a tvrdé rázy a otřesy vznikající při jízdě po nerovnostech;

• zmenšit namáhání rámu či karoserie krutem, který vzniká při přejíždění nerovností;

• udržet všechna kola ve stálém styku s vozovkou.

Nedílnou součástí každého systému pérování u motorových vozidel, je tlumení. Tuto činnost zajišťují tlumiče pérování.

VŠB‐TU Ostrava, Univerzita Pardubice

113


Tlumiče pérováni patři mezi tlumiče, bez kterých by jsme se v dnešní době neobešli. Jízda bez tlumičů ani nepřipadá v úvahu, všechny vibrace by se přenášely na karoserii a kolo automobilu by se nedrželo na vozovce. Toto je velice nežádoucí z pohledu pohodli jízdy a hlavně bezpečnosti jízdy. Proto nesmi tlumiče v žádném autě chybět.

Pojmy k zapamatování Tlumiče v pružící soustavě vozidla musí zajistit vysokou bezpečnost jízdy a zvýšit jízdní pohodlí. Aby tyto dva úkoly byli splněny, tak tlumič musí tlumit nárazy, které vznikají nerovností vozovky a nepřenášet je na karoserii. Zároveň musí kmitání neodpružených částí udržovat v co nejmenší míře. Vozidlový tlumič je tedy tlumič nárazů i tlumič kmitání. Úlohou tlumení v pružící soustavě je odebrat mechanickou energii a změnit ji v jiný typ energie (tepelnou energii). Nezastupitelný význam tlumičů pérování názorně ukazuje obrázek 8.1, kde je znázorněn pohyb vozidla po přejezdu nerovnosti bez tlumičů a s tlumiči pérování.

Obrázek 8.1: Jízda bez tlumičů (nahoře) a s tlumiči pérování (dole).


114


Význam pérování a tlumení lze tedy shrnout následovně:

Pérování slouží k pružnému zachytávání nárazů vznikajících při jízdě vozidla přes nerovnosti vozovky.

Tlumiče pérování tlumí kmitání karosérie a zajišťují trvalý styk kol s vozovkou

8.2 Druhy pružících prvků. Aby pérování plnilo správně svoji funkci, musí splňovat základní požadavky. Pérování by mělo splňovat tyto základní požadavky:

         

Má prudké, krátké a tvrdé rázy a otřesy přeměňovat na měkčí a volnější výkyvy a tím chránit osádku, vozidlo i náklad před škodlivými otřesy a rázy. Dojde-li k nežádoucímu odskočení kola, musí je pružící soustava co nejdříve vrátit do styku s vozovkou, aby se zabránilo smyku kola a lépe využila adhezní síla a výkon motoru pro zlepšení průjezdnosti. Má přenášet i podélné síly (popř. eliminovat točivé a klopné momenty). U těch druhů pérování, které nejsou schopny přenášet podélné síly, se musí zajistit přenos těchto sil vhodným uložením náprav. Pérováním se má dosáhnout podle možností nejpřijatelnějšího pohybu pro lidský organismus při přejíždění nerovností. Výsledné odpružené kmity by měly mít frekvenci lidského kroku, tj. počet kmitů 65 až 110 min-1. Progresivní charakteristika pérování - vlastnosti. Dostatečná pevnost a tuhost. Snadné ošetřování, seřizování a opravy. Dostatečná životnost a provozní spolehlivost. Jednoduchá a levná výroba. Malé hmotnosti a rozměry.

prvky. Základním rysem všech pružících prvků je to, že pro svoji činnost využívají vlastnosti materiálu, ze kterého jsou vyrobeny a to je pružnost. Podle druhu materiálu, na jehož pružnosti je funkce pružícího prvku založena, rozezníváme pružící prvky:  kovové  nekovové  plynové.


115


Kromě toho se pružící prvky dále dělí podle způsobu provedení a podle tvaru. Základní rozdělení pružících prvků používaných pro pérování motorových vozidle vyplývá z následujícího schématu.

8.2.1 Kovové pružící prvky Největší skupinu tvoří pružící prvky kovové. Jsou také nejpoužívanějším druhem pružících prvků u automobilů. Tyto pružící prvky využívají pro svoji činnost pružnosti ocele, ze které jsou vyrobeny. Podle tvaru a způsobu provedení rozeznáváme tyto základní druhy kovových pružících prvků:  listová pera  vinuté pružiny  zkrutné (torzní) tyče.

Listová pera Listová pera jsou nejstarším druhem pružícího prvku. Používala se již na kočárech a bryčkách tažených koňmi. Od té doby se princip listového pera v podstatě nezměnil. Listová pera mají své výhody i nevýhody. Používají se hlavně u nákladních automobilů, nebo u osobních automobilů k odpružení zadní nápravy. Konstrukce listového pera je poměrně jednoduchá. jednotlivé části listového pera vyplývají z následujícího obrázku:


116


Listové pero - pružný nosník složený z jednotlivých listů a dalších dílů:



hlavní list (2) (je nejdelší)



opěrný list (je někdy)



ukončení hlavního listu : - závěsná oka (1), - kyvný závěs, - kluzná opěra



spony pera (3)



svorník pera (4) Na nápravu je celé pero obvykle připevněno pomocí třmenů pera. Na rám je připevněno pomocí závěsů.

Jednotlivé části listového pera mají svoji funkci a umožňují správné zavěšení pera k rámu vozidla a k nápravě. Listová pera se nejčastěji používají pro odpružení tuhých náprav. Příklad použití listových per ve spojení s tuhou nápravou je na obrázku 8.2.

Obrázek 8.2: Listová pera ve spojení s tuhou nápravou.


117


Jednotlivé části listového pera jsou uvedeny v dalším přehledu. Závěsná oka :

•

Oka jsou vytvořena na hlavním listu na obou stranách, nebo pouze na jedné straně.

•

Druhý list pera (opěrný) je na koncích volně zahnut kolem ok hlavního listu.

•

Po svinutí musí být mezi plochou ok a plochou rovné části listu vůle v (Obr. a).

Svorník pera :

• •

Listy se uprostřed spojují svorníkem pera, jistí je proti podélnému posunu.

•

Matice svorníku se zajišťují proti uvolňování.

Svorník pera musí být z jakostního materiálu (vysoká pevnost při dobré houževnatosti).

Spony pera :

 K zamezení bočního posunutí listů pera se používají spony pera, které se k listům připevňují různým způsobem.

Třmeny pera :

•

Slouží k upevnění pera na nápravu.

•

Pero je připevněno k nápravě pomocí upínací desky a dvou třmenů.

U pínací


118


Závěsy pera :

 Závěsná

oka se opatřují kluznými pouzdry čepů per.  Pro tlumení chvění se používají pryžová pouzdra.

Páskový závěs: Dvě bočnice jsou navlečeny na čepech a ty jsou uloženy v pryžových pouzdrech.

Tříoký a čtyřoký závěs jsou podobné páskovému závěsu, jsou ale vytvořeny z jednoho odlitku.

Závěs s pryžovými opěrami:

• •

Dva horní listy pera mají ploché ukončení na kterém jsou plechová pouzdra, uložená v pryžovém bloku. Pryžové bloky jsou uloženy na rámu, umožňují podélný posuv a tlumí vibrace přenášené na rám.

Výhody a nevýhody listových per :

 Výhody : • vedou nápravu, tzn. že mohou zachycovat podélné i boční síly • jsou výrobně jednoduchá a tím i levná • jsou snadno opravitelná • vzájemným třením listů nastává samotlumící účinek


119


 Nevýhody : • jsou těžká a materiál je nedostatečně využit (listy jsou namáhány pouze v povrchových vrstvách)

• poměrně tvrdé pérování • potřebují ošetřování (mazání mezi listy) Vinuté pružiny Vinuté pružiny jsou nejrozšířenějším druhem pružícího prvku u automobilů, hlavně osobních. Používají se jak u přední tak i u zadní nápravy. Oproti listovým perům mají řadu výhod.

 

Vinuté pružiny se používají jako pružící prvky hlavně u lichoběžníkových náprav a náprav typu Mc Pherson. Stále více se rozšiřuje jejich použití u tuhých náprav, ale lze je použít jako pružící prvek i u dalších typů náprav.

Rozdělení pružinového pérování podle různých hledisek :

Typický příklad použití vinutých pružin je na obrázku 8.3.

Obrázek 8.3: Lichoběžníková náprava odpružená vinutou pružinou.


120


Konstrukce vinutých pružin : a) Uložení vinutých pružin

•

Horní závity - uloženy v opěrách pružin upevněných k nosné části vozidla.

•

Dolní závity - v opěrných miskách, které jsou uloženy pomocí čepů kyvně v kluzných ložiskách na nápravě.

•

Pružiny musí být uloženy tak, aby zatěžující síla působila v ose pružiny.

b) Stoupání závitu

•

Je nutno volit tak, aby při max. stlačení pružiny byla zajištěna bezpečná vůle mezi závity.

•

Jinak by závity dosedaly na sebe a pružina by způsobila hluk a přenos rázů.

c) Závěrné závity

• • • • •

Závěrné závity - zabezpečují styk pružiny s opěrnými plochami a přenos sil.

•

Nebo je drát ukončen kolmo (což je výhodnější z hlediska výroby) a opěrné plochy pak musí mít prolis pro závěrný závit.

•

Méně často se používají závěrné závity s menším středním průměrem.

Délka závěrného závitu má být nejméně ¾ obvodu vinutí. Jejich stoupání je menší než u činných závitů. Závěrné závity na obou koncích mají být vzájemně pootočeny o 1800. Čela pružiny mohou být broušena do roviny. Opěrné plochy pro pružinu jsou pak rovinné.

Vinuté pružiny je možné použít v podstatě u každého typu nápravy. Příklady použití vinutých pružin s hlavními typy náprav jsou na následujících obrázcích. Pružinové pérování u tuhé nápravy :



 

Opěrné misky pro válcové vinuté pružiny jsou uloženy v prohloubení držáků na mostu tuhé zadní nápravy.

Tlumič

vinutá pružina

Vedení nápravy – ojnicové + panhardská tyč za mostem nápravy. Tlumiče jsou umístěny za mostem nápravy


121


Pružinové pérování u lichoběžníkové nápravy :

•

• • •

Dolní konec vinuté válcové pružiny je umístěn v opěrné misce na spodním rameni přední řízené lichoběžníkové nápravy.

Tlumič pérování

Válcově vinutá pružina pérování

Horní konec je opřen v sedle vytvořeném na nápravnici. V ose pružiny je umístěn teleskopický tlumič pérování. Propérování a odpérování je omezeno pryžovými dorazy.

Pryžový doraz

Pružinové pérování u nápravy Mc Pherson:

•

• •

Osa válcové pružiny u přední řízené nápravě Mc Pherson osobního automobilu v tomto případě svírá určitý úhel s osou teleskopického tlumiče, který je současně horní vzpěrou nápravy. Toto nesouosé uložení se někdy používá z důvodu zmenšení ohybového namáhání teleskopického tlumiče.

Válcově vinutá pružina pérování

Teleskopický tlumič pérování

Pružina je opět uložena v opěrných miskách, kde spodní je přivařena na plášti teleskopického tlumiče a horní ke karoserii.


122


Pružinové pérování u klikové nápravy :

• • •

Vinuté pružiny jsou uloženy v opěrách, které jsou vytvořeny přímo na spodní části klik. O karoserii se opírají pryžovými kroužky (2). Tlumiče jsou upevněny v držácích na klikách mimo pružiny.

Pružinové pérování u úhlové nápravy :

• •

Pružiny jsou spodní částí upevněny v opěrných miskách na kyvných ramenech, horní částí v opěrných miskách na karoserii. Teleskopické tlumiče jsou uchyceny na ramenech za pružinami.

Pružinové pérování u spřažené nápravy :

• •

Pružiny jsou spodní částí upevněny v opěrných miskách přivařených k plášti tlumičů, horní částí v opěrných miskách na karoserii. Teleskopické tlumiče jsou uchyceny na klikách uvnitř pružin.


123


Výhody a nevýhody vinutých pružin :

 Výhody : (oproti listovému pérování) • větší schopnost pohlcování energie a práce bez tření • menší hmotnost • měkčí pérování • menší náročnost na ošetřování

 Nevýhody • pro přenos sil a vedení nápravy nutno použít

zvláštní konstrukce závěsu

• vyžadují konstrukčně složitější podvěs • nemají samotlumící účinek a vyžadují účinné tlumiče pérování • u válcových pružin je lineární charakteristika pérování Zkrutné pérování Zkrutné, nebo-li torzní pérování je posledním druhem pérování s kovovým pružícím prvkem. Tento druh pružících prvků se používá hlavně u nákladních a speciálních vozidel. Byl ale použit i u osobních automobilů. Podstata - zkrucování tyče po délce, které se děje natáčením ramene zatíženého polonápravou nebo kolem.

•

Zkrutná tyč má nejčastěji kruhový průřez, na koncích jsou hlavice o větším průměru než průměr tyče.

•

Přechod tyče v hlavici bývá pro zvýšení únavové pevnosti plynulý s velkým poloměrem a povrch bývá hladce broušen nebo kuličkován.

• •

Volná část zkrutné tyče se chrání pouzdry nebo laminátovou vrstvou před poškozením povrchu. Koncové hlavice jsou ukončeny: - drážkováním , - čtvercovým nebo obdélníkovým průřezem - šestihranné.


124


• • •

Zkrutná tyč nesmí být namáhána ohybem, ale jen krutem. Aby se zabránilo kombinovanému namáhání, ukládá se tyč do vodících ložisek. Jedním koncem je zkrutná tyč pevně uložena v rámu, na druhém konci je uloženo výkyvné rameno, které je spojeno závěsy s nápravou.

Výhody a nevýhody zkrutného pérování

:

 Výhody malá hmotnost nízké nároky na údržbu malé nároky na prostor možnost přesného seřízení

 Nevýhody : • nelze dosáhnout progresivitu pérování 8.2.2 Nekovové pružící prvky Do skupiny nekovových pružících prvků patří pérování pneumatické a pryžové. I v tomto případě se využívá pružnosti použitého materiálu. V případě pneumatického pérování se využívá pružnosti plynů a v případě pryžového pérování, pružnosti pryže.

Pneumatické pérování Pojmy k zapamatování Využívá přirozené vlastnosti plynů, jejich pružnost. provedení pneumatického pérování  pérování vzduchové  pérování hydropneumatické.

Používají se dvě základní


125


Výklad a ) Pružiny s konstantním objemem náplně – VZDUCHOVÉ PÉROVÁNÍ Statické stlačení pružiny se vyrovnává změnou hmotnosti plynu při stálém objemu. Pružícím médiem je vzduch. Pružiny pracují s tlaky do 1,0 MPa a nazýváme je nízkotlaké. b ) Pružiny s konstantní hmotností náplně – HYDROPNEUMATICKÉ PÉROVÁNÍ Statické stlačení pružiny se vyrovnává přičerpáváním kapaliny nad píst, hmotnost plynu je stálá. Pracovní médium je většinou dusík. Tlaky jsou 2 až 10 MPa, proto je nazýváme vysokotlaké.

•

Hmotnost plynu nebo jeho objem lze regulovat a tím udržovat u stojícího vozidla stálou výšku nad vozovkou nezávisle na zatížení.

•

Pneumatické pružiny mají malou boční tuhost a musí být vedeny vhodným závěsem nápravy a kola.

•

Používá se také kombinace pneumatických pružin s listovými pery. - Náprava je vedena slabším listovým perem, které nese pohotovostní hmotnost. - Užitečný náklad je odpérován pneumaticky.

Vzduchové pérování

:

Vzduchové pružiny nejsou pístové, ale mají uzavřený prostor. Používají se :

• • •

vlnovcové pružiny: - kruhové, - oválné, vakové pružiny, kombinované pružiny.


126


Vlnovcové pružiny :

•

hlavní částí pružný plášť, zpevněný až čtyřmi vrstvami kordu,

• •

dvou, tří a čtyřvlnovcové pružiny jsou z jedné části,

•

vlnovec má na obou koncích zesílené příchytné patky, které jsou zaklesnuty do tvarovaných opěrných přírub,

• •

pružící objem vzduchu se uzavírá víky,

oddělovací kroužky nedovolí deformaci středních částí,

zdvih pružin musí být omezen dorazy, - spodní doraz je namontován na nápravě nebo rámu, - horní doraz je namontován do vlnovce.

Vakové pružiny:

• • • • •

Pružina je tvořena pryžovým vakem zesíleným syntetickým kordem. Okraje vaku mají zesílené patky, které jsou v horní části sevřeny mezi uzavírací víko a opěrnou přírubu, ve spodní části pak připevněny pomocí šroubů a kovového kroužku ke tvarovanému pístu. Součástí uzavíracího víka je horní pryžový doraz. Při zdvihu se vak odvaluje po pístu a mění tak svůj profil podle jeho tvaru. Efektivní plocha se mění v závislosti na tvaru pístu a může se pomalu zvětšovat, být konstantní nebo se zmenšovat.


127


Velmi důležitým prvkem vzduchové pružící soustavy je výškový regulační ventil.

• •

Slouží k udržení konstantní výšky nástavby nad vozovkou při různém zatížení. Při zvětšení zatížení: - stlačí se pružiny - zmenší se vzdálenost mezi neodpérovanými hmotami a nástavbou, - táhlo natáčí páku ventilu a ventil otevře přívod tlakového vzduchu do vzduchových pružin. - to se děje tak dlouho, dokud není obnovena původní výška.

• •

Při odlehčení probíhá tento děj obráceně a tlakový vzduch je odpouštěn do ovzduší.

•

Aby při rychlých pružících pohybech nevznikala nežádoucí regulace, jsou regulační ventily konstrukčně uspořádány tak, že regulace vzniká se zpožděním.

V soustavě vzduchového odpružení je více regulátorů, obvykle nad jednotlivými nápravami vozidla.

Výhody a nevýhody vzduchového pérování :

 Výhody : • progresivní charakteristika • tuhost pérování se automaticky přizpůsobuje zatížení vozidla • konstantní výška karoserie nad vozovkou bez ohledu na zatížení • menší náročnost na prostor, menší hmotnost


128


 Nevýhody : • malá boční tuhost, pro přenos sil a vedení vozidla nutno použít složitější zavěšení kol,

• nutnost zdroje tlakového vzduchu, ekonomicky náročnější • omezená životnost, málo odolné proti poškození, stárnutí pryžových částí • nutnost kontroly těsnosti a pravidelné údržby Hydropneumatické pérování :

•

Využívá rozdělení pružícího pracovního prostoru na dvě části membránou.

•

Hmotnost plynu a efektivní plocha pružiny se během provozu nemění a je v celém pracovním zdvihu konstantní.

•

Přenos sil mezi kolem a plynem je hydraulický.

•

Každé kolo má svou pružící jednotku.

•

Píst hydraulického válce jednotky je spojen se závěsným ramenem kola.

•

K válci je připojena skříň ze dvou polokoulí, mezi nimiž je sevřena pružná pryžová membrána.

•

V prostoru nad membránou je plyn, pod ní tlaková kapalina.

•

V horní části hydraulického válce je přípojka pro samočinnou regulaci světlé výšky vozidla.

•

Tato jednotka nevyžaduje tlumič - jeho funkci nahrazuje dvojčinný škrtící ventil umístěný mezi spodní polokoulí a hydraulickým válcem.

•

Zdrojem tlakové kapaliny je čerpadlo a tlakový zásobník.

•

Hydropneumatické jednotky na nápravě jsou propojeny, což zajišťuje příčnou stabilitu vozidla.

•

U některých vozidel je přidána ještě jednotka třetí, která je společná pro celou nápravu a slouží k nastavení režimu jízdy (tvrdé, nebo měkké pérování).

•

Pro omezení houpání vozidla a tím zvýšení jízdního pohodlí se používá propojení hydropneumatických jednotek kol na obou stranách vozidla.

•

Najede-li např. přední kolo na nerovnost vozovky, vytlačí píst část kapaliny do zadní jednotky, kde je píst z pružící jednotky vytlačován. Tím je vytvořena podélná stabilizace vozidla.


129


Plyn - dusík

Kapalina

Výhody a nevýhody hydropneumatického pérování :

 Výhody : • ustavení karoserie ve vodorovné poloze bez ohledu na nestejné rozložení tíhy • nastavení stálé světlé výšky při různém zatížení • měnit světlou výšku vozidla podle charakteru a stavu vozovky • progresivita pérování • malé rozměry  Nevýhody • soustava je značně složitá, výrobně nákladná a náročná na těsnost • nezajišťuje konstantní vlastní frekvenci při změně statického zatížení • nadměrné zvýšení tuhosti při zvýšení jejího statického zatížení


130


Pryžové pérování Jako hlavní pružící prvek se pryžové pružiny používají pouze výjimečně. Pryžové pružiny se většinou uplatňují:

•

v kombinaci s ostatními druhy per, zejména ve funkci přídavných progresivních dorazových pružin, řadí se paralelně k pružinám a přichází do styku až při určitém propérování hlavní pružiny,

•

jako dorazové bloky a jako pružící prvek k uložení poháněcího ústrojí, karoserií a jiných dílů vozidel.

pryžové válečky

náprava

rameno

Příkladem uplatnění jsou pryžové pružiny, které jsou používány u některých přívěsů, návěsů a podvalníků.

•

Čep je vložen pootočen.

•

Rohové dutiny pružící válečky.

•

Kolo je připevněno pomocí výkyvného ramene k čepu.

•

Na obrázku jsou typické křivky závislosti mezi kroutícím momentem a pružnou deformací pro oba typy pružin a čepů. - typ A umožňuje maximální deformaci 30 - 35o, - typ B až 60o.

do

nápravy

vyplňují

a

pryžové


131


Výhody a nevýhody pryžového pérování :

 Výhody : • malá hmotnost a vysoké pružící schopnosti • progresivní a snadno měnitelná charakteristika • vhodný průběh vnitřního tření – tlumení (není ale dostatečné) • nízká cena, jednoduchá konstrukce, min. nároky na údržbu  Nevýhody : • vznikají zde trvalé deformace – nízká životnost • negativní závislost na teplotě – změny pružnosti • malá odolnost proti „stárnutí“ • neschopnost vedení nápravy a nutnost složitějšího závěsu

8.2.3 Moderní způsoby pérování Pérování vozidla má významný vliv nejen na pohodlí jízdy, ale hlavně na jízdní vlastnosti vozidla. Přizpůsobit charakteristiku pérování všem provozním podmínkám je těžké. Proto se vždy volí vhodný kompromis. Z hlediska bezpečnosti by bylo vhodné, aby se charakteristika pérování mohla i během provozu měnit a přizpůsob se tak okamžitým provozním podmínkám, případně požadovanému režimu jízdy. Proto se výrobci moderních automobilů snaží nalézt taková řešení pružících sousta, která by těmto vysokým nárokům vyhovovala. Jedním z řešení, které se již začalo objevovat na automobilech některých značek, je využití vzduchového pérování. Vzduchové pružiny byly donedávna výsadou pouze nákladních vozidel. Díky možnostem techniky a zejména rozvoji elektroniky, se výhody vzduchových pružin dají využít i u osobních automobilů. Jedním z příkladů moderního způsobu pérování je AIRMATIC což je označení vzduchového pérování použitého na vozech Mercedes-Benz. VŠB‐TU Ostrava, Univerzita Pardubice

132


Systém Airmatic má v automatickém režimu za cíl zvýšit jízdní stabilitu při jízdě na vozovce s různým povrchem. Např. při rychlém průjezdu zatáčkami systém vyrovnává náklon karoserie vozu, při rychlosti nad 140 km/h zase automaticky sníží světlou výšku o 15 mm, a pokud rychlost opět klesne pod 70 km/h, Airmatic světlou výšku opět zvýší. U modelu GL může řidič ručně zvýšit světlou výšku, až do výše 307 mm. Díky tomuto zvýšení se může Mercedes-Benz GL brodit až do hloubky vody 600 mm. Jedná se o systém vyvinutý společně firmami Daimler a Chrysler. Jde o kombinaci vzduchového odpružení a tlumiču s regulovatelnou charakteristikou. Tento systém spojuje výhody systémů vzduchového odpružení a proměnného tlumení. Princip systému je založen na vzduchových tlumičích. Obrázek 8.4.

Obrázek 8.4: Vzduchové tlumiče systému Airmatic. Díky těmto tlumičům je celý systém adaptabilní a umožňuje měnit charakteristiku pérování a tlumení podle provozních podmínek. Uspořádání podvozku se systémem Airmatic automobilu Mercedes-Benz je na obrázku 8.5

Obrázek 8.5: Podvozek MercedesBenz s pneumatickým pružením Airmatic.


133


Popsaný systém je jedním z nejnovějších systémů pérování automobilů. Existují i jiné systémy, které je ale možné charakterizovat jako systémy aktivního podvozku, protože se nejedná pouze o způsob pérování, ale zahrnují i tlumení nebo stabilizaci vozidla. Tyto systémy budou uvedeny v části 4.6. Systémy elektronické stabilizace podvozku.

8.3 Druhy tlumičů pérování. Zajímavost k tématu

Na počátku výroby automobilů bylo používáno k pérovaní vozidel zejména listových pružin, které mají výrazný samotlumící účinek a proto při jejich provozu nebyly používány tlumiče pérování. Později bylo pérování vozidel doplněno třecími tlumiči (Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.áček 8.6), které ještě později přestaly vyhovovat. Již u tohoto systému tlumení se používalo základního principu práce tlumičů a to je přeměna kinetické energie na teplo. Tohoto principu využívají i současné tlumiče. Dalším vývojovým krokem byly pákové tlumiče (Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.ázek 8.7), které již přinesly značný komfort v oblasti tlumení pérování vozidel. Jejich hlavní přednost spočívala v relativně jednoduché výrobě a velice snadné možnosti nastavení útlumových sil délkou ovládacího ramene tlumiče a velikostí průtokového kanálu, který se nechal seřizovat regulačními šrouby. Obrázek 8.6: Třecí tlumič


134


Obrázek 8.7: Pákový tlumič. Další ve vývoji byly již pístové kapalinové tlumiče, které se v podstatě používají dodnes.

Pojmy k zapamatování Tlumiče pérování pracují na principu přeměny mechanické energie vznikající pohybem kol nebo náprav vůči karoserii v energii tepelnou vznikající nejčastěji vnitřním třením kapaliny.

Výklad

FUNKCE A DRUHY TLUMIČŮ PÉROVÁNÍ : Funkce tlumičů :

 zvýšení pohodlí jízdy – tlumí nárazy a brání nárazům na

dorazy,  zajištění bezpečnosti jízdy – tlumí kmity karoserie a zlepšují styk kol s vozovkou.

Druhy tlumičů :

 V současnosti se převážně 

používají tlumiče dvojčinné odpor tlumiče působí v obou směrech. Odpor tlumiče při propérování roste pomaleji než při odpérování.


135


Teleskopické tlumiče U dvouplášťového tlumiče:

•

vnitřní válec tlumiče je pracovní, je zde píst s průtokovými ventily,

•

vnější válec tvoří vyrovnávací prostor, zaplněný do poloviny kapalinou,

•

vyrovnávacím

•

je místo vyrovnávacího prostoru pružná plynová náplň.

oba prostory jsou propojeny ventilem. U jednoplášťového tlumiče:

Jednoplášťové tlumiče jsou výhodnější:

• •

jsou lépe chlazeny než dvouplášťové,

• •

Pro uchycení jsou tlumiče opatřeny na koncích oky nebo čepy.

při stejných rozměrech větší pracovní plocha pístu a tím nižší pracovní tlak kapaliny. Na čep jsou nasunuty dva pryžové silentbloky, mezi kterými je sevřen úchyt tlumiče připevněný na karoserii nebo rámu.

• •

Silentbloky jsou na obou stranách opatřeny podložkami a přitaženy maticí.

•

Trubkou je protažen šroub, kterým je tlumič uchycen na vozidlo.

Do oka je obvykle vložena pryžová vložka s kovovou trubkou uprostřed, která po stranách přesahuje pryžovou vložku.

Dvouplášťový teleskopický tlumič

Výklad U dvouplášťového tlumiče je pístnice s ochranným krytem upevněna ke karosérii, uchycení vnějšího válce je upevněno na zavěšení kol nebo na nápravu, čímž je jednoznačně určena jeho poloha. Maximální odklon od svislice je dán polohou ventilu na dně, přičemž musí být zaručeno, že nedojde k přisátí plynu do hlavního pracovního prostoru. Válec se skládá z vnitřní a vnější trubky. Ve vnitřní trubce se pohybuje píst – je zcela zaplněna olejem. Mezi vnitřní a vnější trubkou se nachází vyrovnávací prostor; ten je pouze částečně naplněn olejem a prostor nad touto naplní je otvory spojen s atmosférou. Tento prostor má za úkol při pohybu pístnice zachycovat olej vytlačovaný z pracovního prostoru. V pístu a pracovním prostoru jsou umístěny ventily, které s různou intenzitou škrtí průtok oleje. Při roztahování tlumiče se současně nasává olej z vyrovnávacího prostoru přes ventil umístěný na dně. Tento tlumič může být i jako plynokapalinový, kde ve vyrovnávacím prostoru se nachází dusíková náplň o přetlaku cca 0,5 MPa, čímž se sníží pěnivost oleje, zlepší odolnost proti přetížení a zlepší se tlumící síly téměř ve všech oblastech vibrací. Nevýhodou dvouplášťového tlumiče je větší hmotnost. VŠB‐TU Ostrava, Univerzita Pardubice

136


Obrázek 8.8: Dvouplášťový teleskopický tlumič.

Jednoplášťový teleskopický tlumič

Výklad U jednoplášťového tlumiče odpadá vnější trubka tlumiče, neboť vyrovnávání objemů je zajištěno pomocí pohyblivého pístu, který odděluje náplň oleje od náplně dusíku o tlaku cca 2 MPa. Tím, že prostor pod pístem je neustále pod tlakem plynu, nedochází k pěnění oleje a tím zeslabování účinků tlumení. Jednoplášťové tlumiče se mohou vzhledem ke své konstrukci montovat v jakékoliv poloze. Další výhodou je lepší chlazení pracovního prostoru. Díky většímu průměru pracovního pístu při stejném vnějším průměru je nižší pracovní tlak kapaliny. Jednoplášťový tlumič má však nižší životnost těsnících kroužků pístnice, z důvodů vyššího přetlaku plynu a větší zástavbovou délku.


137


Obrázek 8.9: Jednoplášťový teleskopický tlumič. Činnost teleskopických tlumičů je závislá na správné činnosti pracovních pístů tlumiče. Pracovní písty jsou ta část kapalinových a plynokapalinových tlumičů, která je přímo zodpovědná za tlumení pohybu. Jsou pevně připojeny k pístnici a při svém posuvném pohybu jimi protéká olej z polohy pod pístem vzhůru i naopak. Tomuto protékání brání vždy skupina kanálků rozmístěná rovnoměrně po obvodu pístu. Tyto skupiny jsou dvě a liší se ve vzdálenosti od středu pístu, se kterou jsou do pístu navrtány. Hydraulického odporu, který tvoří tlumící síly, je docíleno pomocí pružných ocelových kotoučů. Ty mají vždy takový poloměr, aby bránily průchodu oleje na konci těch kanálků, pro které jsou určeny. Vnitřními otvory protéká olej při roztahování tlumiče a vnějšími při jeho stlačování. Aby širší kotouč nebránil oleji i u kanálků na menším poloměru, jsou mezi sebou vždy vnitřní a vnější kanálky pootočeny o určitý úhel a horní širší kotouč obsahuje výřezy. Princip činnosti pracovního pístu tlumiče je znázorněn na obrázku 8.10.


138


Obrázek 8.10: Princip činnosti pracovního pístu tlumiče. Činnost pracovního pístu tlumiče je možné shrnout následovně:

Pracovní ventily tlumičů:

• •

Jsou umístěny v pracovním pístu.

•

Při roztahování (pohyb pístu nahoru) kapalina proudí otvory na menším poloměru, které jsou zespodu přikryty kroužkem přitlačovaným pružinou s velkou přítlačnou silou.

•

Kombinací průtokových otvorů, přítlačných sil a charakteristik pružin je možno dosáhnout vhodnou charakteristiku tlumiče.

Při stlačování (pohyb pístu dolů) proudí kapalina otvory na větším poloměru, které jsou překryty pružnou ocelovou membránou s poměrně malou přítlačnou silou (na horní ploše pístu).

Variabilní tlumiče


Za variabilní tlumiče lze považovat takové tlumiče, u kterých je možné měnit jejich tlumící účinek v závislosti na provozních podmínkách. Takové tlumiče mnohem lépe vyhovují velmi proměnným provozním podmínkám, způsobu jízdy případně i zatížení vozidla.


139


Tlumiče s proměnlivým účinkem

Výklad Nejstarším způsobem je systém vyvinutý firmou Monroe. Jejím prvním konstrukčním řešením byl systém SENSA-TRAC. Snahou bylo umožnit určitý stupeň tlumení pro menší amplitudy a jiný pro výkyvy automobilu přesahující danou mez. Čím je zatížení vozidla větší, tím větších výchylek dosahuje tlumící píst v obou směrech a právě toho SENSA-TRAC využívá. V oblasti odpovídající standardnímu zatížení je otevřená drážka, kterou může olej při pohybu pístu obtékat. Odpor, který je tlumiči kladen, je tedy menší a tlumící efekt je tedy v této oblasti nižší. Odpovídá spíše komfortnímu nastavení. Ve chvíli, kdy se píst dostane do výchylky, ve které drážka končí, olej je nucen protékat pouze ventily a odpor proti pohybu roste.

Obrázek 8.11: Tlumi Mončroe systému SENSA-TRAC. Tento systém je označován jako PSD (Position Sensitive Damping). V současnosti se vyrábí i v inovované variantě nazvané SAFE-TECH. U ní jsou zakončení obtokové drážky mnohem plynulejší. Zároveň už není ocelový kotouč přitlačován k ventilům pružinami, ale je použit pružný kotouč, který se pod tlakem oleje sám ohýbá, což značně zjednodušilo konstrukci pístu a umožnilo tlumiči rychleji reagovat na pohyb kola. Další možností od stejné firmy je provedení DCD (Displacement Conscious Damping). Toto řešení je určeno pro automobily, u nichž se předpokládá uložení tlumičů pod vysokým úhlem. Účinnost obyčejného tlumiče by byla takovýmto uložením snížena, neboť dráha, kterou píst urazí při určité změně světlé výšky, se s úhlem natočení tlumiče rapidně VŠB‐TU Ostrava, Univerzita Pardubice

140


snižuje. Průměr pracovního válce je tedy přizpůsoben pracovním oblastem odpovídajícím režimu zatížení. Namísto drážky v jednom místě obvodu je zde rozdílná šířka celého pracovního válce. Těsnění mezi pístem a válcem je řešeno pomocí rozpěrných kroužků, které udržují těsnící kroužek vždy v kontaktu s válcem. Obrázek 8.12.

Obrázek 8.12: Detail pracovního válce DCD tlumiče.

Tlumiče s elektonicky nastavitelnými ventily Tlumiče s elektronicky nastavitelnými ventily umožňuji během jízdy změnit charakteristiku tlumeni podle potřeby, vzhledem k jízdním podmínkám. Tyto změny jsou ovládány řídící jednotkou a probíhají velmi rychle. Řídící jednotka ověřuje správnost nastavení tlumiče každé 2 ms. Vlastní nastavení probíhá až 20x za sekundu a je regulováno pomocí velikosti proudu v rozmezí 0 až 1,8A. Firma ZF Sachs vyvinula dva typy těchto tlumičů s elektronicky ovládanými ventily a to CDCi a CDCe. Tlumič CDCi má stejnou konstrukci jako dvouplášťový tlumič. Jeho průtokové ventily jsou ale plynule proměnlivé. Tlumič CDCe se liší tím, že má tzv. bypass umístěny mimo tlumič, ve kterém je umístěn elektromagneticky ventil. Při přerušení proudu se tlumič pomocí přítlačné pružiny nastaví na tvrdou charakteristiku tlumeni. Provedení tlumiče CDC je na obrázku 8.13.


141


Obrázek 8.13: Provedení tlumiče CDCe. Na obrázku je pozice 1 – tlumič 2 – snímač zrychlení karosérie 3 – snímač zrychlení kola 4 – elektromagnetický ventil 5 – řídící jednotka. Na obrázku 8.14 je detail umístění ventilu tlumiče CDCe (external valve).

Obrázek 8.14: Ventil tlumiče CDCe.


142


Na vnější straně tlumiče je umístěn elektromagneticky ovládaný ventil a jeho pohybem lze regulovat množství oleje, které při zasouvání a vysouvání pístnice protéká do vnějšího vyrovnávacího pláště. Při pokynu od řídící jednotky je do ovládání přivedeno napětí. Cívka umístěná před ventilem přitáhne pístek a olej může volně odtékat. Pérování se tak stává měkčí, pružnější. Ve chvíli, kdy provozní podmínky vyžadují větší odpor při tlumení, řídící jednotka přeruší přívod napětí na cívku, elektromagnetické pole pomine a píst ventilu se pomocí vyrovnávací pružiny vrátí do původní polohy. Odpor proti průtoku oleje se tím zvětší a pérování je tužší. Tento systém je navržen tak, aby v případě poruchy ventil mechanicky zůstával v uzavřené poloze. Je to z toho důvodu, že větší tuhost znamená obvykle bezpečnější jízdu a má tedy přednost před pohodlnějším měkkým pérováním.

Zajímavost k tématu

Elektroleorogické tlumiče Velkým technickým průlomem je využívání takzvané elektroreologické tekutiny. Ta má tu vlastnost, že obsahuje mikročástečky citlivé na elektrické pole. V případě ovlivnění elektrickým polem se jednotlivé částice seskupují do řetězců a viskozita dané kapaliny vysoce stoupá. Z principu fungování tlumiče je zřejmé, že čím větší je viskozita použité kapaliny, tím větší odpor klade při protékání ventily pístu a tím větší vytváří tlumící efekt. V oblasti pístu je tedy umístěno elektrické vinutí napájené vodiči vedoucími pístnicí. To pak ovládá stav okolní tekutiny. Reakční doba se zde pohybuje v řádech milisekund. Řídící jednotka tedy vyhodnocuje údaje o zrychlení vozidla, o aktuální světlé výšce, případně o naklápění vozu a téměř nepřetržitě může ovládat tlumení každého jednotlivého kola.

Magnetoleorogické tlumiče Kromě elektroreologické kapaliny lze použít i magnetoreologickou. Ta se liší tím, že obsahuje větší částečky železa a jejich seskupování je řízeno magnetickým polem. Vnitřní tření takto zmagnetizované kapaliny je až desetkrát větší než v případě elektroreologické. Možnost ovlivnění viskozity, a tím i tlumení, je tedy ještě výraznější. Princip činnosti magnetoreologického tlumiče je na obrázku 8.15.


143


Obrázek 8.15: Princip magnetoreologického tlumiče.

Zajímavost k tématu SYSTÉMY ELEKTRONICKÉ STABILIZACE PODVOZKU Tyto systémy, které se stále častěji objevují na moderních automobilech se často nazývají jako aktivní odpružení vozidla. Aktivním odpružením vozidla jsou označovány systémy, které se vyznačují tím, že nenastavují pouze tlumící a pružící charakteristiku, ale aktivně vyrovnávají pohyby karoserie. Existuje celá řada systémů, které se mnohdy liší pouze označením, které daná automobilka pro svůj systém používá. Mezi nejznámější systémy patří systém DCC, ABC a MRC Bose.

DCC – Dynamic Chassis Kontrol. Zkratka DCC označuje systém adaptivního podvozku. Díky adaptivnímu podvozku může řidič pouhým stisknutím tlačítka změnit charakteristiku podvozku svého automobilu. Adaptivní podvozek DCC umožňuje nastavení charakteristiky pérování podvozku v závislosti na kvalitě vozovky nebo požadavku řidiče. Řídící elektronika neustále sleduje natočení kol a náklon karoserie, podle naměřených hodnot systém DCC automaticky upravuje charakteristiku podvozku (velikost útlumu). Takový systém používá například Volkswagen a Audi. Obrázek 8.16.


144


Obrázek 8.16: Aktivní podvozek na automobilu VW Scirocco. Pokud řidič chce zvolit např. sportovní nastavení, jednoduše stiskne tlačítko SPORT na přístrojové desce a dál se o nic nestará. Automobil sám provede potřebné změny nastavení. Obvykle jsou dostupné ještě další volby: NORMAL a COMFORT. Každá z těchto možností specifickým způsobem ovlivňuje charakteristiku tlumičů, odezvu posilovače a reakci na plyn.

ABC – Aktive Body Control. ABC je zkratka označující aktivní zavěšení kol. Tento systém je založen na elektronicky řízených hydraulických válcích, které udržují konstantní světlou výšku vozu nezávisle na jeho zatížení. Mimo to kompenzují sklon karosérie při akceleraci nebo při brzdění, stejně jako při jízdě v zatáčce. Díky spolupráci elektronických, hydraulických a mechanických prvků, systém ABC neustále kontroluje a upravuje polohu karoserie. Citlivé senzory systému Active Body Control rozeznají pohyby karoserie již v počátcích a proto může systém reagovat na novou situaci během zlomku sekundy. Princip činnosti systému ABC je založen na skutečnosti, že každé kolo má vlastní elektronicky řízený hydraulický válec umístěný přímo v tlumící a pružící jednotce. Tento hydraulický válec generuje přídavnou sílu a tím koriguje celkovou sílu ve vinuté pružině. Na základě příkazů z řídící jednotky a podle aktuálních požadavků tak hydraulické válce ovlivňující účinek vinuté pružiny. Řídící jednotka provádí tuto regulaci každých 10 ms. Na obrázku 8.17 je schéma sysému ABC na vozu Mercedes-Coupé CL, kde byl tento systém poprvé aplikován koncem roku 1999.


145


Obrázek 8.17: Princip systému ABC použitý na voze Mercedes-Coupé CL.

Systém MRC Bose Řešení vyvinuté společností Bose je v tomto směru velkou technologickou novinkou. K regulaci odpružení je zde využit lineární elektromotor umístěný vždy samostatně u každého kola. Ten má ve svém válci stator rozvinutý do roviny a na něj je přiváděn elektrický proud vytvářející elektromagnetické pole. Toto pole pak může působit jako odpor proti pohybujícímu se magnetickému pístu uvnitř. Výhodou takovéhoto provedení je především jeho bezkonkurenčně nejrychlejší schopnost reagovat na jízdní požadavky. Vzhledem k tomu, že zde neproudí žádná kapalina, pouze elektromagnetické pole, jedná se při tlumící adaptaci řádově o jednotky milisekund. Další výhodou je možnost rekuperace proudu. Vozidlo vytváří při jízdě pohyb pístu (pérování) a tím se ve statoru indukuje proud. Pokud je tato elektrická energie ukládána do vysokovýkonných kondenzátorů, lze ji později využít k dalšímu tlumení. Tím je dosaženo, že celý systém potřebuje pouze malý příkon elektrické energie. Princip provedení systému vyplývá z obrázku 8.18. N obrázku 8.18 a) je lineární elektromotor. Na obrázku 8.18 b) je použití systému MRC Bose na nápravě. Zavěšení kol je v podstatě modifikací zavěšení typu MacPherson a proto je možné tento systém použít ve většitě současných vozidel, které zavěšení MacPherson používají.


146


Obrázek 8.18: Pérování pomocí lineárních elektromotorů.

Shrnutí pojmů           

pérování je součástí podvěsů vozidla účelem pérování je zmírnění rázů vzniklých při jízdě vozidla na pérování se podílí pružící prvky, pneumatiky, měkké čalounění sedadel pružící prvky dělíme na kovově, nekovové, plynové pružící prvky musí splňovat základní požadavky kladené na pérování základním druhem kovových pružících prvků jsou listová pera, vinuté pružiny, zkrutné tyče plynové pérování dělíme na vzduchové a hydropneumatické pérování tlumiče pérování zajišťují pohodlí jízdy a bezpečnost používají se hlavně kapalinové tlumiče stále častěji se uplatňují tlumiče s proměnlivým účinkem aktivní odpružení vozidel umožňuje nastavovat optimální hodnoty tlumení i tuhosti pružících prvků

Otázky 1. Jaký je účel pérování vozidel? 2. Jaký je účel tlumení pérování? 3. Vyjmenujte druhy pružících prvků 4. Popište konstrukci listového pera. 5. Jaké má výhody a nevýhody vinutá pružina? 6. Jaký je princip činnosti vzduchové pružiny? 7. Vysvětlete princip činnosti kapalinových tlumičů pérování. 8. Jaké jsou základní druhy kapalinových tlumičů? 9. Co jsou to tlumiče s proměnlivým účinkem? 10. Jaké znáte systémy elektronické stabilizace podvozku?


147

Brzdy

9

BRZDY

Průvodce studiem Bezpečnost jízdy vozidla do značné míry závisí na účinnosti a spolehlivosti jeho brzd. Čím účinněji může být vozidlo brzděno, tím větší může být bezpečná rychlost jízdy vzhledem ke konkrétním podmínkám provozu a tím větší bude i jeho průměrná rychlost. Schopnost intenzivně brzdit umožňuje zmenšovat potřebné vzdálenosti mezi vozidly při jízdě v hustém provozu nebo v kolonách vozidel. Brzděním rozumíme proces, při kterém řidič záměrně snižuje rychlost vozidla až do případného zastavení, nebo jím rozumíme zamezení pohybu stojícího vozidla. Brzdění vozidla lze podle účelu rozdělit na:  provozní,  nouzové,  parkovací,  odlehčovací. Provozní brzdění - musí umožnit ovládání pohybu automobilu a jeho účinné a rychlé zastavení při všech režimech jízdy, které mohou nastat při provozu vozidla. Nouzové brzdění - musí umožnit zastavení vozidla v případě poruchy provozního brzdění. Parkovací brzdění - musí umožnit udržení stojícího vozidla na svahu. Odlehčovací brzdění - musí umožnit snížení rychlosti, nebo její dodržení při jízdě se svahu.

Zařízení, které zajišťuje brzdění motorových vozidel se souhrnně nazývá brzdná zařízení V rámci popisu brzdných zařízení je nejprve nutné ujednotit základní pojmy, spojené s touto oblastí motorových vozidel.


148

Brzdy


Základní pojmy :

• Brzdné zařízení - soubor brzdových a zpomalovacích soustav, jimiž je vozidlo opatřeno. • Brzdová soustava - soubor ústrojí, která slouží ke zmenšování rychlosti vozidla, nebo k

jeho zastavení a nebo která slouží k zajištění stojícího vozidla.

• Zpomalovací soustava (odlehčovací brzda) - ústrojí, které slouží ke zmírňování nebo

omezení rychlosti jedoucího vozidla, nikoli však k jeho

zastavení.

Účel brzdných zařízení:

 Zmenšovat rychlost jízdy vozidla popř. až jej zastavit.

 Zajistit stojící vozidlo proti jeho samovolnému pohybu.  Zabezpečit stabilitu a bezpečnost při brždění.  Umožnit brždění jízdních souprav. Stejně jako na jiná zařízení motorových vozidel jsou na brzdná zařízení kladeny základní požadavky, které vyplývají z účelu použití.

Výklad


149

Brzdy

Požadavky na brzdná zařízení Jsou uvedeny v platném zákonu ČR („Schvalování technické způsobilosti“, „Podmínky provozu silničních vozidel na pozemních komunikacích“) a v předpisu EHK-OSN (č.13). Mezi základní požadavky patří:

•

Minimální brzdná dráha nebo maximální velikost zpomalení. Splněním tohoto požadavku dosáhneme vysokých dynamických vlastností vozidla.

•

Zachování stability při brždění. Požadavek je možno splnit vyvozením stejných sil v brzdách levých a pravých kol a potřebným rozdělením brzdných sil mezi předními a zadními koly vozidla.

•

Zajištění pohodlné jízdy při provozním brždění vozidla. Lze splnit jen při pozvolném narůstání brzdných sil. Výjimku tvoří nouzové brždění.

•

Ulehčení práce řidiče při brždění. Stanoveny jsou max. přípustné hodnoty ovládacích sil.

•

Zachování brzdných vlastností i po několikerém brždění, tj. stálost brzdného účinku. Nesmí docházet k slábnutí brzd např. vlivem poklesu součinitele tření při oteplení brzd.

•

Zachování brzdných vlastností vozidla v dlouhodobém provozu. To lze dosáhnout malým opotřebením obložení, snadným a jednoduchým seřizováním vůlí.

•

Spolehlivá činnost brzd ve všech podmínkách. Splnění tohoto požadavku dosáhneme správným dimenzováním brzdných zařízení a použitím více okruhových brzdových soustav, včetně použití zařízení pro zajištění stability při brždění (např. ABS).

•

Malá hmotnost a rozměry, životnost a provozní spolehlivost, jednoduchá a levná výroba.

9.1 Rozdělení brzdových soustav


150

Brzdy

Jednotlivé druhy brzdových soustav lze charakterizovat takto:

a) Podle účelu použití:

•

Soustava pro provozní brždění (provozní brzda) je soubor prvků umožňujících řidiči snížení rychlosti jízdy nebo zastavení při normální jízdě. Její účinek musí být odstupňovatelný.

•

Soustava pro nouzové brždění (nouzová brzda) je soubor prvků který umožňuje snížení rychlosti nebo zastavení při selhání provozní brzdy. Účinek musí být rovněž odstupňovatelný.

•

Soustava pro parkovací brždění (parkovací brzda) je soubor prvků určený k tomu, aby zabránil vozidlu, zejména stojícímu na svahu, dát se do pohybu, zvláště za nepřítomnosti řidiče.

•

Soustava pro samočinné brždění (samočinná brzda) je soubor prvků které jsou určeny k zabrždění přípojného vozidla při jeho odpojení od tahače. Ať úmyslném, či náhodném.

b) Podle zdroje energie

•

Přímočinná brzdová soustava – energie potřebná k vytvoření brzdné síly je pouze svalová síla řidiče.

•

Polostrojní brzdová soustava (s posilovačem) - energie potřebná k vytvoření brzdné síly je svalová síla řidiče a další zdroj energie.

•

Strojní brzdová soustava - energie potřebná k vytvoření brzdné síly se dodává jedním nebo několika zdroji energie, které řidič pouze ovládá.

•

Nájezdová brzdová soustava – energie potřebná k vytvoření brzdné síly vzniká přiblížením přípojného vozidla k tahači.

•

Gravitační brzdová soustava - energie potřebná k vytvoření brzdné síly vzniká od tíhy přípojného vozidla při propérování.

•

Průběžná brzdová soustava - je provozní nebo nouzová brzda vozidel spojených do jízdní soupravy, řidič ji ovládá jedním pohybem, zajišťuje sladění brzd soupravy a energie je dodávána týmž zdrojem.

•

Poloprůběžná brzdová soustava je provozní nebo nouzová brzda vozidel, spojených do jízdní soupravy, řidič ji ovládá jedním pohybem, zajišťuje sladění brzd soupravy a energie pro brždění návěsů nebo přívěsů a je dodávána jiným zdrojem než energie pro brždění tahače.

c) Podle ovládacího ústrojí

• • •

Nožní – ovládána nohou. Ruční – ovládána rukou. Samočinná – působí automaticky nezávisle na řidiči.


151

Brzdy

Hlavní části brzdových soustav :

Části brzdových soustav Každá brzdová soustava má následující části:

•

Zdroj energie s příslušenstvím – části brzdové soustavy, které dodávají a regulují energii potřebnou pro brždění. Zdroj může být umístěn i mimo vozidlo (např.u přípojných vozidel), nebo jím může být svalová síla řidiče.

•

Ovládací ústrojí - je ústrojí nebo prvek, kterým se řídí činnost brzdové soustavy.

•

Převod brzdy - je ústrojí, které přenáší účinek zdroje energie na vlastní brzdy.

•

Vlastní brzda - je ústrojí, které obsahuje prvky spojené s neotáčejícími se částmi vozidla (brzdící prvky) a při uvedení ústrojí do činnosti prostřednictvím převodu brzd působí buď přímo nebo nepřímo na jiné prvky spojené s koly (bržděné prvky) a vyvolává na nich sílu zpomalující jejich pohyb.


152

Brzdy

9.2 Kapalinové brzdy Kapalinové brzdy patří, z hlediska dělení brzdových soustav, přímočinných.

do skupiny brzd

Pojmy k zapamatování U přímočinných brzd je energie potřebná k vytvoření brzdné síly pouze svalová síla řidiče.

Do skupiny brzd přímočinných patří také brzdy mechanické. Ty se u současných motorových vozidel již téměř nepoužívají, s výjimkou menších motocyklů. U automobilů je z hlediska současných požadavků na brzdové soustavy použití mechanických brzd prakticky vyloučeno.

Výklad

Kapalinové přímočinné brzdy: Hlavní přednosti kapalinových brzd jsou:

   

malá prodleva brzdy, zajištění současného brždění všech kol při potřebném rozdělení brzd. sil mezi nápravy, vysoká účinnost kapalinového převodu, třecí části kapalinového převodu není nutno mazat, kapalina má samomazací účinek,



možnost unifikace částí kapalinového převodu pro různé automobily. K hlavním nedostatkům patří:

– – – –

náchylnost k netěsnostem a tím narušení bezpečnosti (u jednokruhového převodu), pokles účinnosti při nízkých teplotách, nedostatečný převodový poměr a proto se většinou používají posilovače, zahřívání brzdové odvzdušňování.

kapaliny

snižuje

brzdový

účinek

a

vyžaduje

nutnost


153

Brzdy

Jednookruhové kapalinové přímočinné brzdy:

• •

1

Mohou být použity u vozidel s nejvyšší konstrukční rychlostí do 25 km.h-1. U jiných vozidel nejsou tyto povoleny z hlediska bezpečnosti.

brzdy

2

2 3

Princip jejich činnosti je velmi jednoduchý. Sešlápnutím brzdového pedálu působí řidič silou na hlavní brzdový válec 1, kde píst tlačí na brzdovou kapalinu. Protože kapalina je nestlačitelná, tlak z hlavního brzdového válce se potrubím 2 přenese až do kol kde jsou brzdové válečky 3. V nich tlak kapaliny posune pístky, které působí brzdící silou na čelisti v případě bubnové brzdy, nebo na brzdové destičky v případě kotoučové brzdy. Z hlediska bezpečnosti motorových vozidel, je podle současných homologačních předpisů používání jednookruhových brzd u automobilů kategorie M zakázáno. Musí se používat pouze brzdové soustavy dvoukruhové. Dvouokruhové kapalinové přímočinné brzdy:

•

zvýšení bezpečnosti.

Jejich princip činnosti je stejný, pouze hlavní brzdový válec má dvě části, (je dvoukruhový) a každá část ovládá jeden brzdový okruh. Nejzákladnější rozdělení okruhů je na přední a zadní nápravu. V praxi se používá řada dalších způsobů rozdělení brzdových okruhů. Ovládání je provedeno jedním pedálem, ale dvěma okruhy, které mohou být zapojeny způsobem:  standardním – ( a ) každý okruh brzdí jednu nápravu. Při poruše jednoho okruhu dochází ke změně řiditelnosti vozidla (přetáčivost – nedotáčivost).  do kříže – ( b ) Při poruše některého okruhu vzniká stáčivý moment kolem svislé osy.  jeden okruh ovládá přední, druhý obě nápravy – ( c ) toto zapojení vyžaduje zdvojené přední ovládací válce. Při poruše vždy zůstávají bržděna přední kola a směrová stabilita se mění velmi málo.  každý okruh ovládá přední nápravu a jedno zadní kolo – ( d ) situace je zde stejná jako u c).  každý okruh ovládá obě nápravy – ( e ) kolové ovládací válce musí být zdvojeny na obou nápravách. Provedení je technicky i ekonomicky nejnáročnější, ale nedochází k narušení směrové stability vozidla.


154

Brzdy

Nejdůležitější částí kapalinových brzd je Hlavní brzdový válec. Hlavní brzdový válec

• •

– jednookruhový - nejdůležitější část převodu.

Při sešlápnutí pedálu brzdy tlačítko (19) působí na píst (17) a stlačuje pružinu (9). Přitom dojde k uzavření kompenzačního otvoru (8) manžetou (7) a kapalina je vedena výtlačným ventilem (12) do brzdových válců v kolech.

• •

Tlak v nich je přímo úměrný ovládací síle na pedálu brzdy.

•

Tlak vracející se kapaliny otevře zpětný ventil (11) a kapalina protéká do hlavního brzdového válce.

Při odbrždění se píst (17) vrací zpět působením pružiny (9) a tlakem kapaliny který vzniká působením vratných pružin brzdových čelistí.

U dvouokruhových brzd se používá hlavní brzdový válec tandemový, kde písty jsou uspořádány za sebou.

• •

Zásobní nádržky kapaliny jsou připojeny otvory (1).

•

Kapalinová vazba obou pístů je pro případné poškození doplněna mechanickou, tj. zarážkami na obou pístech.

•

Tím je zajištěno, že při poruše jednoho okruhu působí s plnou intenzitou zbývající okruh.

Při brždění je kapalina z prostoru před prvním (pravým) pístem vytlačována přípojkou (2) do prvního okruhu, ale současně působí na další píst (levý), který vytlačuje kapalinu z dalšího prostoru přípojkou (3) do druhého okruhu.


155

Brzdy

Kapalinové brzdy se používají hlavně u osobních automobilů. Pro vyvození potřebného brzdného účinku na kolech automobilu se používají vlastní kolové brzdy v provedení jako bubnové brzdy, nebo kotoučové brzdy.

9.3 Bubnové brzdy Pojmy k zapamatování Bubnové brzdy patří k nejstaršímu typu kolových brzd. Jsou však stále využívány u osobních automobilů nižších tříd, nebo jako brzdy zadních náprav. Častější jsou u užitkových nebo nákladních automobilů na autobusů.

Konstrukční provedení bubnových brzd Bubnové brzdy : Základní části bubnové brzdy: Brzdový buben ( 5 ) je spojen s kolem vozidla. Štít brzdy ( 8 ) nosná část, jsou zde uchyceny ostatní prvky čelisťové brzdy. Brzdové čelisti s obložením ( 2 , 3 ) jsou buď náběžné, nebo úběžné. Kotevní čepy ( 1 ) slouží k upevnění čelistí. Seřizovací ústrojí ( 7 ) které zajišťuje potřebnou vůli mezi obložením čelistí a bubnem. Ovládací zařízení ( 4 ) působí na čelisti brzdícími silami. Vratné pružiny ( 6 ) po odbrždění vymezují vůli mezi bubnem a čelistmi.

Směr otáčení

Brzdící síla

Náběžná čelist

Úběžná čelist

Odkaz na ANIMACI Bubnová brzda 2 Bubnová brzda 3


156

Brzdy

Druhy bubnových brzd : Jednonáběžné - a :

se stejnými brzdícími silami, se stejným pohybem čelistí. Dvojnáběžné : jednosměrné - b obousměrné - c

Dvojúběžné - b (při opačném směru otáčení). Samozesilovací :

jednosměrné obousměrné -

d e

Pásové - f

Zhodnocení bubnových brzd: 1. Jsou poměrně jednoduché konstrukce a hodně používané. 2. Velikost brzdného momentu je závislá na konstrukčním řešení. 3. Na velikost brzdného momentu má značný vliv změna součinitele tření, což ovlivňuje účinnost brzd, 4. Čím nižší je citlivost brzd na změnu součinitele tření, tím je účinek stabilnější. 5. Nedostatek čelisťových brzd – slábnutí účinku při ohřátí – nutnost intenzivního chlazení.

   

K hlavním částem bubnových brzd patří: brzdové bubny brzdové čelisti ovládací ústrojí seřizovací ústrojí.


157

Brzdy

Brzdové bubny :

 jsou uchyceny na náboj kola pomocí šroubů, často přímo šroubů kol,  obvykle jsou lité z běžné, nebo legované litiny (nikl, molybden),  musí být dostatečně tuhé, aby se při brždění vlivem tepla nedeformovaly - obvodové  

žebro zabraňuje deformacím (Obr. a ), pro zajištění lepšího odvodu tepla je vnější obvod bubnu obvodově nebo příčně žebrován (Obr. b , c , d ) současně se zvyšuje tuhost bubnu, pro snížení hmotnosti a zlepšení chlazení lze použít bubny vyrobené z lehké slitiny, které jsou na třecích plochách opatřeny litinovým třecím kroužkem (Obr. d , e ).

Brzdové čelisti : Čelisti bubnových brzd :

 základní průřez čelistí je vždy ve tvaru T,  buď svařované z ocelových plechů, nebo odlévané z lehkých slitin (pro osobní

utomobily, případně lité ocelolitinové s výztužnými žebry (pro nákladní automobily),  otočné čelisti mají na jednom konci oko pro upevnění ke kotevnímu čepu, na druhém konci je vytvořena plocha, nebo je zde upevněn opěrný člen na který působí ovládací zařízení,  plovoucí čelisti mají místo oka opěrku, zasahuje do tvarované opěry na kotevním čepu, Obložení může být vcelku, nebo složené ze segmentů a je na čelistech :

 lepeno - má větší životnost a dokonale sedí na celé ploše čelisti,  nýtováno - používá se především u nákladních automobilů, nýty musí být z měkkého

materiálu, aby se při opotřebení obložení až k hlavě nýtu nevydřela brzdící plocha bubnu (Nevýhodou nýtovaného obložení je, že obvykle nesedí dokonale na celé ploše čelistí a musí se vyměnit jakmile se opotřebí k hlavám nýtů, takže jeho životnost je menší.)

Lepené

Nýtované obložení


158

Brzdy

Ovládací ústrojí : U kapalinových převodů se jako ovládací zařízení používají :  Jednočinné brzdové válce u ednosměrných dvojnáběžných a samozesilovacích brzd. - Válec je tvořen jedním pístem 2 . - Kapalina je přiváděna do prostoru za pístem . - Tlačný čep 1 v pístu válce se opírá o brzdovou čelist. 

Dvojčinné brzdové válce u obousměrných jednonáběžných, dvojnáběžných a samozesilovacích obousměrných brzd. - Tlaková kapalina je zde přiváděna do prostoru mezi písty . - Ve střední poloze a v kontaktu s čelistmi jsou písty 2 s tlačnými čepy 1 udržovány vloženou pružinou.

U pneumatických převodů brzd se jako ovládací ústrojí používají brzdové klíče.

Automatické seřizování pomocí třecích kroužků :  V širší drážce pístu (1) brzd. válce je s vůlí „a“, která odpovídá požadované vůli mezi čelistí a bubnem vložen pružný, radiálně rozříznutý kroužek (3).  V nezamontovaném stavu má větší průměr než vnitřní průměr brzd. válečku, po montáži je pružně stlačen.  při brzdění se píst (1) pohybuje vlevo,  při dosednutí čelisti na buben je vymezena vůle „a“,  při opotřebení obložení vůz málo brzdí, řidič zvýší sílu na pedálu, překoná tření kroužku (3), je unášen s pístem (1) až dojde k brždění kola,  po uvolnění pedálu brzdy zůstane kroužek (3) v nové poloze, kolo se odbrzdí a znovu se nastaví vůle „a“ mezi kroužkem a pístem.


159

Brzdy

9.4 Kotoučové brzdy Pojmy k zapamatování U vozidel se projevuje tendence menších kol, při vyšších nárocích na stabilitu a brzdný moment se bubnové čelisťové brzdy blíží k hranicím svých možností. Proto se u současných automobilů stále více uplatňují kotoučové brzdy

Výklad Kotoučová brzda má proti bubnové řadu výhod. Je jednodušší konstrukce, a hlavně má při srovnatelné velikosti vyšší brzdný účinek. Název kotoučová brzda je odvozen od hlavního prvku brzy, kotouče, který nahrazuje brzdový buben. Kotouč je připevněn k náboji kola, se kterým se otáčí. K pevným částem nápravy je připevněn brzdový třmen, jehož součástí jsou brdové válečky. Tlakem kapaliny ve válečcích, působí pístky na brzdové destičky, které jsou přitlačovány z obou stran na brzdový kotouč a vyvozují tak třením brzdnou sílu. Energie otáčejícího se kola je přeměněna na teplo.

Základní části kotoučové brzdy jsou: Brzdící prvky – brzdové destičky s obložením. Ovládací zařízení – brzdový válec s pístem. Kotouč – je pevně spojen s otáčejícím se kolem, obvykle je přišroubován k hlavě kola a jeho boky tvoří třecí plochy. Třmen – pevně spojen s nápravou. V něm je uloženo ovládací zařízení a brzdové destičky s obložením.

Rozlišujeme dva základní druhy kotoučových brzd  kotoučové brzdy uzavřené  kotoučové brzdy otevřené. Uzavřené kotoučové brzdy se používají pouze u speciálních a terénních vozidel, tedy tam, kde je zvýšené nebezpečí znečištění brzd a tím možnost snížení jejich účinku. U běžných a osobních vozidel se používají kotoučové brzdy otevřené. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

160

Brzdy

Kotoučové brzdy – druhy : Uzavřené – brzda je uzavřena v krytu, jsou zde větší nároky na konstrukci a chlazení, ale je menší nebezpečí znečistění funkčních ploch. Otevřené – brzda není uzavřena krytem a má lepší chlazení, ale je zde možnost vnikání nečistot. Lze je dále rozdělit podle způsobu vyrovnávání brzdících sil: S pevným třmenem – kotouč i třmen jsou pevně uchyceny. S pohyblivým třmenem – třmen je uložen posuvně, nebo otočně.

Uzavřená

Otevřená brzda s pevným třmenem

Otevřená brzda s pohyblivým třmenem

Otevřená kotoučová brzda s pevným třmenem:



Kotouč brzdy (1) je pomocí šroubů uchycen na přírubě hlavy kola.  Třmen (2) je přišroubován na držák na nápravě.  V třmenu brzdy jsou uloženy po obou stranách hydraulické brzdové válce (5) s písty (6).  Propojení brzdových válců je pomocí potrubí (4).  Odvzdušnění brzdových válců se provádí pomocí šroubu (7).  Po stranách kotouče jsou na tvarovaných pístech uloženy třecí segmenty s obložením (3).  Při brždění působí tlak kapaliny na píst, který se posouvá a přitlačuje třecí segmenty s obložením na kotouč. Zhodnocení brzd s pevným třmenem: Výhody:

  

jednoduchá konstrukce, tuhý celek, snazší udržení stálého tlaku v třecí ploše i při nerovnostech kotouče,



vibrace jsou značně tlumeny hydraulikou válečků po obou stranách. Nevýhody: - nutnost použití dvou brzdových válců.


161

Brzdy

Otevřená kotoučová brzda s plovoucím třmenem:

  

Těleso třmene je posuvné, kapalinový brzdový válec je umístěn na vnitřní straně kola. Protilehlá destička je přitlačována ke kotouči plovoucím rámem třmenu. Vůle mezi destičkami a kotoučem po odbrzdění se vytvoří odtlačením pístu válce axiálním házením kotouče a posunem třmenu.

Odkaz na ANIMACI Brzda kotoučová 1

Zhodnocení kotoučových brzd: Výhody:

         

Malá citlivost na změnu součinitele tření – stabilita brzdného účinku v důsledku malého vnitřního převodu a lineární charakteristiky. Malé slábnutí brzdného účinku při opakovaném brždění – dobrý odvod tepla a tvarová stálost kotouče. Snadná a rychlá výměna obložení a automatické seřizování vůle. Menší hmotnost než bubnové brzdy. Rovnoměrné tlaky v třecí ploše – rovnoměrné opotřebení. Práce brzdy s malými vůlemi – malá prodlevy brzdy. Stejný brzdný moment při jízdě vpřed i vzad. Vyváženost osových sil a vyloučení radiálních sil. U uzavřených brzd – velké třecí plochy a malé měrné tlaky i opotřebení. U otevřených brzd – velká chladící plocha.

Nevýhody:

    

Malý vnitřní převod – nutná velká ovládací síla. Větší místní ohřátí kotouče. Obtížnější a nákladnější řešení mechanického ovládání parkovací brzdy. Otevřené brzdy – vnikání nečistot a tím zvýšené opotřebení. Uzavřené brzdy – horší chlazení.


162

Brzdy

9.5 Brzdová soustava s posilovačem Výklad

K ovládání přímočinných brzd se využívá síla řidiče. Se zvyšujícími se nároky na bezpečnost provozu se zvyšují i nároky na účinnost brzdových soustav. Pro zvýšení brzdného účinku je nutné zvyšovat velikost ovládací síly. Síla, kterou může při brzdění vyvodit řidič je omezena možnostmi lidského těla. Maximální síla, kterou může řidič působit na brzdový pedál je také omezena příslušnými předpisy. Aby bylo ale možné zvýšit účinnost brzd, musí se ovládací síla působící na pedál brzdy zvětšit. Jedinou možností jak toho dosáhnout je, využít jiný zdroj energie než pouze svalovou sílu řidiče. Tímto přídavným zdrojem energie je posilovač brzd. Posilovač brzd nenahrazuje nutnou práci řidiče při brzdění, ale pouze násobí sílu, kterou řidič na brzdový pedál působí. Brzdová soustava, která je vybavena posilovačem se nazývá jako brzda polostrojní.

Polostrojní brzdy

• • • •

Zdroj energie - svalová síla řidiče a další zdroj. Polostrojní brzdové soustavy (brzdy s posilovačem) se obvykle používají u osobních, dodávkových a lehkých nákladních automobilů s kapalinovým převodem brzdy. Brzdy jsou ovládány kapalinou (z hlavního brzdového válce) a jejich účinek je zvyšován v posilovači. Výhodou je, že v případě poruchy posilovače není funkce vlastní brzdy narušena.

Zajímavost k tématu Podle rozdělení brzdových soustav existují tří druhy polostrojních brzd:  mechanické  přetlakové  podtlakové. Mechanické polostrojní brzdy se v současné době nepoužívají. Přetlakové polostrojní brzdy jsou u současných vozidel spíše výjimkou. Nejpoužívanější jsou tedy polostrojní brzdy podtlakové. Jsou běžně známé jako brzdy s podtlakovým posilovačem. Tento typ brzd je dnes používán téměř na každém osobním automobilu a je považován za standard brzdové soustavy.


163

Brzdy

Podtlaková polostrojní brzda:

• • •

Podtlakový posilovač je vždy vzduchový. Zdrojem energie je podtlak vyvolaný sáním motoru. Tyto posilovače pracují s malými podtlaky a proto mají rozměrné pracovní válce a jejich účinek je nižší.

Zde lze rozlišit dva druhy uspořádání : a) Brzdový pedál odděleně od posilovače a hlavního brzdového válce b) Posilovač a hlavní brzdový válec u brzdového pedálu a) Brzdový pedál odděleně od posilovače a hlavního brzdového válce

•

Výhodou tohoto posilovače je možnost jeho umístění kdekoliv odděleně od brzdového pedálu.

•

Nevýhodou je větší složitost celého systému.

• • • •

Podtlakový posilovač je napojen k sacímu potrubí motoru.

•

Současně působí kapalina na píst (7) spojený s membránou. Ta se prohne a dosedne na ventil (2).

• •

Tím je spojení obou prostorů podtlakového válce (3) přerušeno.

•

Protože v pravé části válce je podtlak, membrána (4) se prohne vpravo. Její pohyb se přenáší na píst (6), zpětný ventil se uzavře a dochází k posílení.

Pokud se nebrzdí, je vzduchový ventil (1) posilovače uzavřen a podtlakový (2) otevřen. Tím je pravý i levý prostor ve válci (3) po obou stranách membrány (4) propojen. Při brzdění kapalina z brzdového válce u pedálu jde do hlavního brzdového válce (5) protéká otvory v pístech (6), odtlačí zpětný ventil a prochází k brzdovým válcům.

Dalším pohybem se otevře ventil (1) a atmosférický vzduch se dostane do levé části válce (3).


164

Brzdy

b) Posilovač a hlavní brzdový válec u brzdového pedálu

•

Toto provedení je kompaktní a nejvíce používané.

•

Pedál brzdy (3) je tlačnou tyčkou spojen přímo s ovládacím ústrojím podtlakového posilovače (2).

•

K posilovači je přišroubován kapalinový tandémový brzdový válec (1) se zásobní nádržkou kapaliny.


165

Brzdy

Konstrukční provedení: Ve válci posilovače (2) jsou dva prostory A a B. Prostor A je spojen přes zpětný ventil (10) se sacím potrubím motoru a vytváří se zde podtlak. Prostor B může být spojen s atmosférou přes molitanovou vložku (8). Oba prostory jsou propojeny kanálkem D a K. Pístnice (1) ovládá píst hlavního brzdového válce a pístnice (9) je spojena s brzdovým pedálem. V klidové poloze je prostor A propojen s prostorem B přes kanálek K a otevřený ventil (7) a kanálek D. Propojení prostoru B s atmosférou je uzavřeno a v obou prostorech A i B se vytváří podtlak. Při brždění se pístnice (9) i s ventilem (7) a pístkem (6) pohybuje vlevo. Pístek dosedne na vložku (5) a posunuje vlevo pístnici (1) tandémového brzdového válce a píst (4) posilovače. Současně se uzavře ventil (7) a tím se přeruší spojení prostorů A a B. Dalším pohybem se ventil (7) odtlačí od sedla vpravo a prostor B se propojí s atmosférou přes protiprachovou molitanovou vložku (8). Pod tlakem v prostoru A vzniká posilový účinek. Při přerušení pohybu pedálu se uzavře spojení s atmosférou a znovu se propojí prostory A a B. Nastane rovnovážný stav. Při uvolnění pedálu se uzavře spojení s atmosférou a propojí se prostory A a B a pružina (3) vrátí píst posilovače s membránou do klidové polohy.

B D

K


166

Brzdy

9.6 Elektronické systémy brzd. Cíl: Seznámit s elektronickými systémy používanými u současných automobilů. Výklad Se stále se zvyšující rychlostí s jakou se moderní automobily pohybují, se zvyšovaly i požadavky na účinnost brzdové soustavy. Bylo nutné zajistit aby brzdy byly schopné zastavit vozidlo i z vyšší rychlosti. To bylo možné pouze zvyšováním brzdné síly, která působí na kolech automobilu. Jenže velikost brzdné síly nemůže růst do nekonečna. Je omezena schopností pneumatiky přenášet na vozovku tečné síly, které mezi pneumatikou a vozovkou působí. Brzdná síla patří mezi tyto síly. Maximální tečná síla, kterou je schopna pneumatika na vozovku přenést je definována jako adhezní síla. Velikost brzdné síly je tedy limitována adhezní silou. Pokud brzdná síla dosáhne velikosti adhezní síly, kolo se začne po vozovce smýkat. Vozidlo se dostává do smyku a účinnost brzdění se prudce snižuje a nakonec úplně ztrácí. Tento stav výrazně ohrožuje bezpečnost automobilů zejména v kritických situacích. Proto bylo logické, že se brzy objevily snahy vybavit automobily zařízením, které by zablokování kol a tím ztrátě schopnosti brzdit, zamezilo. Zařízení, které se postupně vyvinulo a které se u současných automobilů stalo standardní výbavou je

ABS (Anti-lock Braking System) Zajímavost k tématu Systém ABS byl vyvinut firmou BOSCH v roce 1978. Historie však sahá ještě dál. Již na počátku 20. století se objevovaly úvahy o tom, jak by bylo možné zabránit blokování kol při prudkém brzdění. Firma Bosch ohlásila již roku 1936 patent na „Zařízení k zabránění silného brzdění kol motorového vozidla“. Avšak teprve s příchodem elektronického řízení mohli inženýři vyvinout protiblokovací brzdový systém, který byl dostatečně rychlý a robustní pro použití v motorových vozidlech. První komerční uplatnění nalezl systém ABS jako zvláštní výbava vozu Mercedes-Benz třídy S a krátce na to také u BMW řady 7.

Výklad Systém ABS, spolu s rychlým rozvojem elektroniky, vytvořil základ pro vývoj dalších elektronických systémů, které výrazně zvyšují aktivní bezpečnost moderních automobilů. Tyto systémy se velmi rychle rozvíjejí a řada výrobců automobilů zavádí různé modifikace a varianty. Základem je ale vždy systém ABS. Ty nejpoužívanější systémy VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

167

Brzdy

doplňující systém ABS a zlepšující proces brzdění a následně i jízdní stabilitu automobilů budou v dalším podrobněji popsány. Přehled nejběžnějších elektronických systémů spolupracujících s brzdovou soustavou, nebo podporujících její činnost. ABS Anti-lock Braking System Protiblokovací systém ABS plus Zdokonalený ABS pro vozidla off-road a SUV ABS+CBC ABS+Cornering Brake Kontrol Ovládání stáčení při brzdění ASR Antiebsschlupfregelung Protiprokluzový systém MSR Motor Schleppmoment Regelung Regulace kroutícího momentu ESP Electronic Stability Programme Elektronický systém jízdní stability BAS Brake Assistant Systém Brzdový asistent BDW Brake Disc Wiping Stírání brzdového kotouče EDS Elektronische Differenzialspelle Elektronický diferenciál EBD Electronic Brakeforce Distribution Elektronické rozdělování brzdné síly EBP Electronic Brake Prefill Předpříprava (předplnění) brzd

ABS - Anti-lock Braking Systém

Pojmy k zapamatování Protiblokovací systém ABS je jedním ze základních prvků aktivní bezpečnosti vozidla. Svojí funkcí má zabránit zablokování kola při brzdění, a tím i ztrátě adheze mezi kolem a vozovkou. Díky systému ABS je vozidlo ovladatelné i při prudkém brzdění.

Výklad ABS zabraňuje zablokování kola při brzdění. Kolo se systémem ABS se stále odvaluje a tím se zabraňuje ztrátě adheze mezi kolem a vozovkou. Odvalující se kolo totiž umožňuje zachování stability, ovladatelnosti a řiditelnosti vozidla v mezních situacích (například při prudkém brzdění nebo brzdění na kluzké vozovce). Zablokované kolo totiž nepřenese žádnou boční sílu a neumožní zatočení. Princip činnosti.  Systém zabraňuje zablokování kol při brzdění tím, že automaticky reguluje brzdnou sílu v třmenech tak, aby nedošlo k zablokování kol.  Při zablokování kola by došlo ke ztrátě adheze a vozidlo by se stalo neřiditelné, nebylo by možné měnit smět jízdy otáčením volantu.


168

Brzdy

Každé kolo má vlastní snímač otáček, který dává řídící jednotce informace o rychlosti otáčení jednotlivých kol. Pokud řídící jednotka dostane signál, že je kolo blokováno, krátkodobě sníží tlak v brzdovém systému a tím uvede kolo znovu do pohybu. Systém ABS může uvolnit kolo 12–16× za sekundu, a tím systém zajišťuje relativně stále otáčení kol a řiditelnost vozu. Při prudkém brzdění systém ABS udržuje brzdnou sílu na mezi adheze, dochází při něm k zablokování kola a následném uvolnění kola v rychlém sledu za sebou až do zastavení vozidla. Základní části systému ABS jsou na obrázku 9.1.

Obrázek 9.1: Základní části ABS. zdroj: www.musclecarclub.com

Každé kolo je vybaveno indukčním snímačem otáček, na obrázku 9.1 je to žlutý snímač u brzdového kotouče. Ten dává řídící jednotce informace o pohybu kola. Řídící jednotka (šedá krabička) situaci vyhodnocuje a pomocí regulačního ventilu (hnědá součást na obrázku) snižuje tlak v brzdovém systému, aby uvedla kolo znovu do pohybu.

zdroj: http://cs.autolexicon.net

Obrázek 9.2: Princip činnosti snímače otáček. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

169

Brzdy

Protože systém ABS je základním elektronickým systémem pro ovládání brzd, rozebereme ho trochu podrobněji.

 Princip práce ABS - přerušované brzdění.  Regulační

obvod

ABS:

1- snímač otáček kola 2-elektronická řídící jednotka 3 - akční člen 4 - zdroj energie

 Části regulačního obvodu :

•

Informační - snímač otáček kola - snímá okamžitou rychlost otáčení.

•

Vyhodnocovací a rozhodovací - elektronická řídící jednotka, - upravuje signály od snímače otáček a zpracovává je pro výkonný prvek. Je to v podstatě mikropočítač.

•

Výkonná - akční člen (regulační ventil nebo tzv. modulátor brzdného tlaku), - podle signálů z řídící jednotky mění tlak v brzdovém válci.

Druhy regulace. Individuální regulace (IR) - každé kolo je regulováno zvlášť - minimální brzdná dráha, ale při rozdílných adhezních podmínkách pod levými a pravými koly vzniká stáčivý moment kolem svislé osy vozidla. Výběrová regulace (SL) - Regulace „Select-low“ Omezuje stáčivý moment na nulu. Tento systém zachovává v obou brzdových válcích jedné nápravy stejnou hodnotu tlaku, jejíž velikost je určena podle kola s horšími adhezními podmínkami. Modifikovaná individuální regulace (MIR) - Je to obměněná regulace Selectlow. Při blokování jednoho kola není zvyšován brzdný tlak v neblokujícím kole, ale je udržován na stálé hodnotě. Tlak v brzdovém válci blokujícího kola je snižován do té míry, až je dosažena příslušná obvodová rychlost , takže může být na tomto kole opět zvýšen brzdný tlak. Pak je zvýšen také tlak na kole s vyšší adhezí, až opět druhé kolo blokuje.


170

Brzdy

Význam používání ABS pro aktivní bezpečnost vozidel nelze upřít. Velmi dobře to ilustruje obrázek, na kterém je názorně ukázán rozdíl náhlého vyhnutí překážce vozidla bez ABS a s ABS.

zdroj: www.whnet.com

Vyhýbací manévr vozidla s ABS a vozidla bez ABS

ABS plus

Pojmy k zapamatování ABSplus je zdokonalený protiblokovací systém ABS, vyvinutý automobilkou Volkswagen speciálně pro offroadové a SUV vozy. Automobilka tento systém poprvé uvedla ve svém modelu Touareg.

Výklad Systém ABSplus vyvinula a patentovala automobilka Volkswagen. ABSplus patří k sériovému vybavení a je důležitým prvkem aktivní bezpečnosti. ABSplus dokáže zkrátit brzdnou dráhu vozu na nezpevněném povrchu až o 20%. Vozidla jedoucí po nezpevněném povrchu (písek, štěrk) ztrácejí při intenzivním brzdění stabilitu a řiditelnost, tím se podstatně prodlužuje brzdná dráha. Inovativní systém kontroly trakce ABSplus hrne částečky


171

Brzdy

nepevného povrchu před částečně zablokovaná kola, čímž vytváří brzdicí klín, který podstatně zvyšuje účinnost brzdění, aniž by snižoval stabilitu a řiditelnost vozu.

zdroj: www.volkswagen.de

ABS + CBC - ABS+Cornering Brake Kontrol

Pojmy k zapamatování Systém ABS společně s CBC zvlášť upravuje velikost brzdícího tlaku působícího na jednotlivá kola, automobil proto brzdí mnohem efektivněji.

Výklad CBC vznikl jako doplnění a vylepšení systému ABS. Poprvé byl představen firmou BMW v roce 1997. Zkratka CBC vznikla z anglického Cornering Brake Control. Systém CBC svou funkcí výrazně potlačuje stáčivé momenty působící kolem svislé osy vozu, které vznikají při brzdění v zatáčkách. Další důležitou výhodou je fakt, že automobil může brzdit v zatáčkách mnohem intenzivněji, jelikož systém upravuje velikost brzdícího tlaku na jednotlivá kola zvlášť.


172

Brzdy

zdroj: www.bmw.co.nz

ASR _ Antiebsschluptregelung

Pojmy k zapamatování ASR je protiprokluzový systém zajištující přenos hnací síly od motoru na povrch vozovky.

Výklad Protiprokluzový systém ASR (z německého Antriebsschlupfregelung) zabraňuje protáčení poháněných kol snížením výkonu motoru. V případě, že se poháněná kola začnou protáčet, systém ASR sníží točivý moment motoru na hodnotu, kterou jsou kola za daných adhezních podmínek schopna přenést na vozovku, aniž by se protáčela. Princip činnosti.  ASR pracuje v součinnosti se systémem EDS a řídící jednotkou motoru.  Narozdíl od EDS (elektronické uzávěrky diferenciálu) může ASR pracovat při každé rychlosti vozidla.  Systém ASR tak zvyšuje bezpečnost a stabilitu jízdy na kluzkém povrchu, zároveň zabezpečuje plynulé zrychlení bez prokluzujících kol.  Při jízdě v zatáčce působí systém regulace prokluzu proti nedotáčivosti vozidla a zvyšuje jízdní stabilitu.

Snímače otáček kol, které jsou společné s ABS, neustále sledují otáčky kol hnané nápravy. Řídicí jednotka, která je také společná s ABS, porovnává tyto údaje s otáčkami kol nepoháněné nápravy. Pokud na základě signálů ze snímačů otáček řídící jednotka vyhodnotí, že dochází k prokluzu hnacích kol (kola), je řídicí jednotkou vydán pokyn, aby toto kolo bylo


173

Brzdy

přibrzděno. V případě vyšší rychlosti je řídicí jednotkou motoru vydán příkaz ke snížení točivého momentu motoru vynuceným ubráním plynu. Následkem tohoto zásahu se kola přestanou protáčet.

zdroj: www.vb.ozq8.com

Funkce systému ASR

Zajímavost k tématu Systém ASR se v automobilech poprvé objevil v roce 1986. Existuje celá řada příbuzných systémů na podobných principech. Různé automobilky však používají různá označení: ASC, DTC, ETC, ETS, TCS a TC.

MSR - Motor Schleppmoment Regulung Pojmy k zapamatování MSR je zkratka zařízení pro regulaci krouticího momentu motoru. Systém MSR funguje jako doplněk ABS a ASR. Při náhlém ubrání plynu a hrozbě smyku následkem přílišného brzdicího účinku motoru systém MSR mírně přidá plyn, tím sníží brzdný moment od motoru. Tímto zařízením jsou vybaveny moderní vznětové motory (VW, Audi, Seat, Škoda).


174

Brzdy

Výklad Zkratka MSR pochází z německého výrazu Motorschleppmomentregelung, který v češtině znamená regulaci točivého momentu motoru. Systém MSR je využíván zejména u moderních dieselových motorů, jejichž vysoký točivý moment je schopen při brzdění motorem, zejména na povrchu se sníženou adhezí, zablokovat hnaná kola a tím zapříčinit vznik smyku. MSR funguje díky spojení se systémem ABS a řídicí jednotkou motoru. Systém MSR rozezná tendenci k zablokování kol (smyk) a automaticky zvýší otáčky motoru tak, aby se kola neustále otáčela.

Princip činnosti. Moderní vznětové motory mají vysoký kompresní poměr, díky němu vzniká při prudkém ubrání plynu točivý moment, který působí na hnací kola vozidla v opačném směru a brzdí je. Při jízdě na povrchu se sníženou adhezí může tento točivý moment kola úplně zablokovat čímž dojde ke ztrátě stability a ke smyku vozidla. Řídící jednotka ABS je schopna, pomocí snímačů umístěných na kolech, rozeznat tendenci k blokování hnacích kol. Systém MSR poté vyšle signál řídicí jednotce motoru, která vydá pokyn ke zvýšení otáček motoru. Tím se brzdný točivý moment motoru sníží a kola se opět začnou odvalovat, vozidlo je opět řiditelné. Systémy ABS + MSR jsou proto důležitým prvkem aktivní bezpečnosti.

ESP – Electronic Stability Programme Pojmy k zapamatování ESP je elektronický systém jízdní stability. Pomáhá zvládnout kritické jízdní situace.

Výklad Jeden z prvních a zároveň nejvíce využívaných elektronických stabilizačních systémů nese označení ESP. Zkratka ESP pochází z anglického Electronic Stability Programme což v překladu znamená elektronický stabilizační program. Systém ESP prostřednictvím zásahů do ovládání brzd pomáhá zvládnout některé kritické situace, které mohou při jízdě nastat. Je-li zjištěn nestabilní stav jízdních vlastí vozidla, dojde k samočinné aktivaci ESP. ESP prostřednictvím řízených brzdných zásahů vozidlo stabilizuje. Ke své funkci využívá ESP i další elektronické systémy podvozku jako ABS a protiskluzové systémy. Systém ESP umožňuje využití jízdních vlastností až na samou hranici fyzikálních zákonů, tím přispívá k obecnému zvýšení aktivní bezpečnosti. Ze statistik vyplývá, že kdyby všechny vozy byly vybaveny ESP , zabránilo by se zhruba desetině dopravních nehod. Systém VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

175

Brzdy

ESP vyhodnocuje až 30 krát častěji než řidič stav jízdní stability a v případě potřeby okamžitě zasahuje. Princip činnosti. Aby mohlo v kritické situaci ESP správně reagovat, musí znát odpovědi na dvě základní otázky. Kam řidič vozidlo směřuje a kam vozidlo doopravdy jede? Pro zodpovězení těchto otázek je systém vybaven celou řadou snímačů. Snímač natočení volantu a snímače otáček všech kol zodpoví první otázku, kam řidič vozidlo směřuje. Odpověď na druhou otázku, kam vozidlo skutečně jede, pomáhá zjistit měřič příčného zrychlení a momentu setrvačnosti podle svislé osy vozu. Na základě těchto hodnot systém může porovnat požadovanou dráhu vozidla se skutečnou. Pokud se hodnoty liší, systém vyhodnotí situaci jako kritickou a zasáhne. Cílenými brzdnými zásahy vytvoří ESP opačný otáčivý moment, než je moment, který vozidlo dostal do smyku. Při nedotáčivém smyku systém přibrzdí zadní kolo na vnitřní straně zatáčky a sníží tah motoru. V druhém případě, tedy při přetáčivém průjezdu zatáčkou, systém ESP přibrzdí kolo na vnější straně zatáčky, opět provede zásah do řízení motoru a případně i automatické převodovky.

nedotáčivý smyk

přetáčivý smyk

bez ESP

s ESP


176

Brzdy

Zajímavost k tématu Objevení a následné zavedení ESP znamenalo v automobilovém průmyslu převratný pokrok. Obdobná situace nastala kdysi při zavedení ABS. Prvním vozem, který byl vybaven systémem ESP, se stal v roce 1995 Mercedes E nové generace. Cena nového systému však byla pro obecné nasazení příliš vysoká. Kvůli nezdařilému testu švédských novinářů v roce 1997 se však ESP rychle dostalo do výbavy i vozidel nižších tříd. Při onom testu nového Mercedesu třídy A si automobil nedokázal poradit s tzv. losím testem a převrátil se. To vzbudilo mnoho kritiky. Aby značka Mercedes neztratila kredit, začala vybavovat i tyto levnější modely systémem ESP. Nemalou měrou se o existenci ESP zasloužila i firma BOSCH, která se zabývá vývojem těchto a podobných elektronických systémů a zároveň je jeho největším výrobcem. V současnosti se systém ESP uplatňuje v každém třetím vozidle vyrobeném v Evropě. Evropská unie (EU) hodlá učinit ze stabilizačního systému povinnou součást výbavy nových aut. Počínaje rokem 2014 by měly všechny nové automobily v Evropě disponovat elektronickým stabilizačním systémem, rozhodla o tom Evropská komise. Nedávný výzkum prokázal, že stabilizaci má pouze 42% aut, prodaných na území EU. Zpravidla se jedná o větší a dražší auta.

BAS – Brake Assistant System Pojmy k zapamatování BAS je zkratka označující brzdový asistent. Brzdový asistent dokáže monitorovat intenzitu sešlápnutí plynu a na základě zjištěných údajů zvýšit účinnost brzd.

Výklad BAS je zkratka označující brzdový asistent, tato zkratka vznikla z anglického Brake Assistant System. Systém BAS monitoruje rychlost a intenzitu sešlápnutí brzdového. Podle těchto veličin je systém schopen vyhodnotit kritickou situaci a případně zvýšit tlak v brzdné soustavě. Tím se dosáhne větší brzdné síly při stejném tlaku nohy na pedál. Zároveň se zkrátí brzdná dráha až o 20%. Brzdový asistent je tedy prvkem aktivní bezpečnosti. Existují tři základní typy BAS: elektronický, hydraulický nebo mechanicky brzdový asistent. Jejich funkce je v podstatě stejná, liší se pouze ve způsobu snímání potřebných signálů. Pod brzdovým pedálem je umístěn snímač, který snímá rychlost a sílu stlačení pedálu. Při dosažení mezní hodnoty dojde k aktivaci brzdového asistenta, který urychlí náběh


177

Brzdy

brzd tím, že zvýší tlak v hydraulickém systému brzd. BAS tím zkrátí dobu potřebnou k dosažení maximálního brzdného účinku.

zdroj: www.sicurauto.it

BWD – Brake Disc Wiping Pojmy k zapamatování Elektronický systém, který v daných intervalech čistí kotouče od vody, čímž zvyšuje účinnost brzd a zkracuje brzdnou dráhu.

Výklad BDW (Brake Disc Wiping) je prvek aktivní bezpečnosti, vyvinutý firmou BOSCH. Tento systém pomáhá zkrátit brzdnou dráhu tím, že za silného deště, kdy se na kotoučích tvoří vodní film, přitlačuje brzdové obložení ke kotoučům, čímž vytlačí vodu. Tím se dosáhne případné rychlejší reakce brzd.


178

Brzdy

EDS – Elektronische Differenzialspelle Pojmy k zapamatování EDS je systém elektronicky řízené uzávěry diferenciálu. Tento systém motorista ocení především v zimních měsících a při jízdě na vozovce se špatnou adhezí. EDS přibrzďuje protáčející se hnací kolo a tím umožňuje přenesení výkon na kolo s lepšími adhezními podmínkami.

Výklad EDS samočinně přibrzďuje protáčející se kolo hnací nápravy s cílem vyrovnat silový poměr na obou kolech. Pomocí snímačů systému ABS řídicí jednotka neustále sleduje a vyhodnocuje otáčení obou hnacích kol. Pokud rozdíl otáček levého a pravého kola odpovídá prokluzu kol, vyšle řídící jednotka signál a systém ABS protáčející se kolo přibrzdí. Přibrzděním odlehčeného (protáčejícího se) kola se momenty na obou kolech vyrovnají a výsledný účinek je podobný jako u mechanické uzávěry diferenciálu.

Princip činnosti. Za předpokladu stejných adhezních poměrů mezi pneumatikou a kolem působí u poháněné nápravy s diferenciálem stejně velký krouticí moment MA na obě kola. Pokud je tření mezi kolem a vozovkou dostatečné, kola přenesou na vozovku všechen hnaní moment. Každé kolo tedy přenáší 50% celkového hnacího momentu. Pokud je na jedné straně vozovky více kluzký povrch, tedy povrch s nižší adhezí, určuje velikost přenášeného hnacího momentu kolo s nižším součinitelem tření. Nápravový diferenciál stále rozděluje hnací moment v poměru 50:50, a pokud jedno kolo nemůže přenést hnací moment, sníží se velikost přenášeného momentu na obou kolech současně.

zdroj: www.skoda-auto.com


179

Brzdy

Dojde-li k překročení hranice přilnavosti na jednom kole, kolo se začne protáčet. To znamená, že přenese menší krouticí moment. Podle adhezních podmínek může jít dokonce až k nule (jistě znáte situaci ze zimní silnice, kdy jedno kolo zajelo do závěje a automobil se ve stoupání úplně zastavil). 50% z nuly je opět nula, takže ani kolo na dobrém povrchu nemůže přenášet sílu a rozjet vozidlo. Všechen výkon jakoby mizí skrze protáčející se kolo. Nyní začíná fungovat systém elektronické uzávěry diferenciálu. Řídicí jednotka EDS začne protáčející se kolo přibrzďovat, čímž vyvolá brzdný moment MB, který pomůže dorovnat momentový poměr na nápravě. Nyní díky brzdnému momentu může kolo s vyšší adhezí přenášet sílu na vozovku a nedochází k prokluzu.


Předností EDS je nejvíce využito v zimním období, např. při rozjezdech s jedním kolem na zasněžené krajnici nebo při jízdě do stoupání s jednostranně kluzkou vozovkou.



180

Brzdy

EBD – Elektronic Brakeforce Distribution Pojmy k zapamatování Systém elektronického rozdělování brzdných sil. Tento systém umožňuje rozdělení brzdné síly na jednotlivá kola, čímž zefektivňuje celé brzdění a zkracuje brzdnou dráhu.

Výklad EBD z anglického Electronic Brakeforce Distribution – elektronické rozdělování brzdné síly. Systém sleduje změnu zatížení náprav při brzdění. Na základě těchto měření dokáže řídicí jednotka upravit brzdný tlak na každém kole tak, aby byl brzdný účinek maximální.

Princip činnosti. Na obrázku dole je názorná ukázka, jak EBD funguje. V prvním případě jede ve vozidle pouze řidič a vozidlo má určitou brzdnou dráhu. V druhém případě jede ve vozidle více pasažérů a brzdná dráha se prodlouží. Zároveň však systém EBD přerozdělí rozložení brzdných sil podle aktuálního rozložení hmot. Jelikož další posádka a náklad posouvají těžiště zpravidla dozadu (zvyšují přítlak na zadní nápravě), systém EBD může zvýšit brzdný účinek zadních kol. Ve třetím případě je znázorněna situace, kdy vozidlo není vybaveno systémem EBD a jeho brzdná dráha je nejdelší.

zdroj: www.hondacarindia.com


181

Brzdy

EBP – Elektronic Brake Prefill Pojmy k zapamatování Elektronický systém, který po náhlém ubrání plynu okamžitě přiblíží brzdové obložení ke kotoučům a zkrátí tak dobu náběhu brzdy.

Výklad EBP (Electronic Brake Prefill) je prvek aktivní bezpečnosti vyvinutý firmou BOSH. V případě, že řidič prudce uvolní plynový pedál, elektronika systému EBP z toho vyvodí, že jde o možnou nouzovou situaci. Systém Electronic Brake Prefill okamžitě přiblíží brzdové obložení k brzdovým kotoučům. Tím se zkrátí doba náběhu brzd a součastně i samotná brzdná dráha. Systém EBP spolupracuje s brzdovým asistentem.


182

Brzdy

9.7 Vzduchotlaké brzdy Cíl: Poznat podstatu a princip činnosti vzduchotlakých strojních brzd. Nákladní vozidla a autobusy, mají ve srovnání s osobními automobily výrazně vyšší hmotnost. Proto pro jejich brzdění je nutná mnohem větší brzdná síla. K jejímu dosažení musí na čelisti bubnových brzd, nebo na brzdové destičky kotoučových brzd působit mnohem větší brzdící síla. Tu řidič svoji silou ani za pomoci posilovače brzd není schopen vyvinout. Proto musí být u těžkých vozidel k dosažení dostatečné brzdící síly k dispozici jiný zdroj energie. Tím je u motorových vozidel stlačený vzduch. Protože řidič svým působením na brzdový pedál pouze ovládá a reguluje velikost brzdného účinku a vlastní práci za něj vykoná jiný zdroj energie ve formě stlačeného vzduchu, nyzývá se tento brzdový systém strojní přetlakové brzdy.

Výklad Strojní brzdy

   

U strojní brzdové soustavy se energie potřebná k vytvoření brzdné síly dodává jedním nebo několika zdroji energie, které řidič pouze ovládá. Používají se především u nákladních automobilů, v menší míře u dodávkových a osobních automobilů. Konstrukčních provedení a způsobů zapojení převodů strojních brzd a stejně tak i provedení jednotlivých přístrojů je velké množství. Proto se zaměříme pouze na základní principiální řešení.

Strojní vzduchové brzdy:

• • •  

Používají se u středních a těžkých nákladních automobilů, tahačů, jízdních souprav a speciálních vozidel. Brzda působí účinkem přetlaku vzduchu ve vzduchojemu, kde řidič pouze řídí množství tlakového vzduchu propouštěného do brzdových válců. Brzda má zpravidla pneumaticko-mechanický převod. Konstrukčních provedení a způsobů zapojení (převodů) brzd i provedení jednotlivých přístrojů je značné množství. Z tohoto důvodu jsou dále popsány pouze ukázky typických zapojení vzduchových brzdových soustav a ukázky konstrukčního provedení a funkce typických používaných přístrojů.


183

Brzdy

a) Jednookruhová strojní přetlaková brzda

• •

Je to brzda jednoduché konstrukce, která je dnes povolena pouze u vozidel s maximální konstrukční rychlostí do 25 km.h-1. Na této brzdě je ale snadné pochopení funkce celé soustavy

• Vzduch z kompresoru je přiváděn přes odlučovač oleje a plnič pneumatik do • • • • • •

vyrovnavače tlaku a odtud do vzduchojemů vozidla. Ze vzduchojemů prochází tlakový vzduch k hlavnímu brzdiči a plnící větví přes brzdič přívěsu do vzduchojemů přívěsu. Při sešlápnutí pedálu brzdy je tlakový vzduch propuštěn přes hlavní brzdič do vzduchových brzdových válců na kolech, které ovládají brzdové klíče. Dále se tlakový vzduch dostává ovládací větví k brzdiči přívěsu, který uzavře plnící větev a ze spojovací hadice vypustí tlakový vzduch do ovzduší. Pokles tlaku ve spojovací hadici je impulsem pro rozvaděč přívěsu, který brzdí přívěs. Při uvolnění brzdového pedálu je vzduch z brzdových válců i ovládací větve brzdiče přívěsu přepuštěn přes hlavní brzdič do ovzduší. Vážným nedostatkem této brzdy je právě jednookruhový převod. Při jakémkoliv místním poškození potrubí, nebo jiné části převodu brzdy vozidlo nelze provozní brzdou zabrzdit.


184

Brzdy

b) Dvouokruhová strojní přetlaková brzda

•

Tato brzda je již složitější, ale znamená zvýšení bezpečnosti - při poruše jednoho okruhu nouzově brzdí okruh druhý.

•

Nejjednodušší možné schéma :

•

Tlakový vzduch zde postupuje z kompresoru (K) přes odlučovač vody a oleje (O), regulátor tlaku (RT) do vzduchojemů (V) prvního a druhého okruhu. Ze vzduchojemů prochází až k dvouokruhovému hlavnímu brzdiči (HB).

•

Při sešlápnutí pedálu prochází tlakový vzduch přes hlavní brzdič do brzdových válců (BV) obou okruhů.

•

Při odbrždění se tlakový vzduch z brzdových válců vypouští do atmosféry přes hlavní brzdič.

•

U tohoto provedení zadní brzdové válce napojené na druhý okruh mají tlakový předstih vůči brzdovým válcům předních kol. Vzhledem ke značně dlouhému potrubí ani tento předstih nezajistí dřívější brždění kol zadních náprav.

• • •

NEVÝHODY Je zde dlouhá reakční doba brzd a doba náběhu brždění. Dále při odbrždění je dlouhá cesta tlakového vzduchu pro odvětrání přes hlavní brzdič, tedy dlouhá doba doběhu brždění.

K odstranění nevýhod tohoto provedení dvoukruhové soustavy bylo nutné hledat vhodné řešení. Možným řešením je použití ovládacích a vyfukovacích ventilů v brzdovém okruhu zadních náprav.


185

Brzdy

•

Tlakový vzduch je zde přiveden ze vzduchojemu přímo k ovládacím ventilům a přes hlavní brzdič prochází pouze ovládací větev.

•

Při sešlápnutí pedálu hlavního brzdiče (HB) projde vzduch ovládací větví k ovládacím ventilům (OV), které otevře. Tím se propustí vzduch ze vzduchojemu přes ovládací ventily přímo do brzdových válců (BV).

•

Při odbrždění se ovládací ventily uzavřou a vzduch z brzdových válců uniká do ovzduší krátkou cestou přes vyfukovací ventily (VV).

•

U tohoto zapojení je jako příslušenství zdroje energie použit protimrazový vstřikovač (PV) a sdružený přístroj (SP), který obsahuje regulátor tlaku, čistič vzduchu, automatický odvodňovací ventil a plnič pneumatik.

c) Víceokruhová strojní přetlaková brzda

Má obvykle:

• •

•

Dva okruhy provozní brzdy – pracují na stejném principu jako dvouokruhová strojní přetlaková brzda, která byla popsána v předchozím bodě. Okruh pro brždění přípojného vozidla – je možno řešit různými způsoby: - Okruh, ovládaný samostatným jednookruhovým brzdičem, který je mechanicky spojen s dvouokruhovým hlavním brzdičem. - Použití tříokruhového hlavního brzdiče u kterého dva okruhy slouží pro provozní brzdu vozidla a třetí pro brždění přívěsu. - Použití víceokruhového brzdiče přívěsu, (VBP) který je ovládán nezávisle tlakem vzduchu prvního i druhého okruhu provozní brzdy a rovněž okruhem nouzové a parkovací brzdy. Okruh nouzové a parkovací brzdy – je obvykle ovládán ručním ovládacím ventilem (ROV) a působí na kola zadních náprav vozidla, kde jsou umístěny tandemové pružinové brzdové válce a dále na brzdič přívěsu.


186

Brzdy

Schéma víceokruhové strojní přetlakové brzdy čtyřnápravového automobilu TATRA 815.

•

•

Tlakový vzduch je dodáván kompresorem (K) a postupuje přes kondenzační jímku (KJ), protimrazový vstřikovač (PV) a regulátor tlaku (RT). Uzavírací kohouty (UK) a zpětné ventily (ZV) do pomocného vzduchojemu (Vpom) a vzduchojemu parkovací a nouzové brzdy (Vpark+nouz). Dále přes jistící ventil (JV) do vzduchojemů obou okruhů provozních brzd vozidla (V1-prov ; V2-prov). Ze vzduchojemů okruhů provozních brzd se dostává k dvouokruhovému hlavnímu brzdiči (HB) a při sešlápnutí pedálu k brzdovým válcům (BV) první nápravy a tandemovým brzdovým pružinovým válcům (TBPV) ostatních náprav.

•

V okruhu pro brždění přívěsu je zařazen víceokruhový brzdič přívěsu (VBP), který je ovládán od obou okruhů provozních brzd a dále pomocí ručního ovládacího ventilu.

•

Okruh nouzové a parkovací brzdy je ovládán ručním ovládacím ventilem (ROV) a působí na tandemové brzdové pružinové válce druhé až čtvrté nápravy vozidla.

Aby vzduchové brzdy správně plnily svoji funkci, musí být celá soustava vybavena potřebnými přístroji, které činnost soustavy zajišťují. Každá soustava je vybavena různými přístroji a i jednotlivé přístroje se mohou lišit podle konstrukčního provedení, které používá ten který výrobce . Princip činnosti základních přístrojů vzduchové brzdové soustavy je ale stejný. Dále budou uvedeny ty nejzákladnější přístroje, které zajišťují činnost vzduchové brzdové soustavy.


187

Brzdy

Přístroje vzduchových brzd Základní přístroje vzduchových brzdových soustav:

     

kompresor, protimrazový vstřikovač, regulátor tlaku, vysoušeč a čistič vzduchu, vzduchojemy,

ventily: - jistící, - zpětný, - odvodňovací, - dvoucestný, - čistící, - ruční ovládací, - ovládací, - vyfukovací,

  

brzdiče, brzdové válce: spojkové hlavice.

Kompresor:

•

U převážné většiny automobilů se používají jednostupňové kompresory s výkonem 60 až 250 litrů za minutu při přibližně 1250 otáčkách.

• •

Tlak vzduchu dodávaný kompresorem je 600 až 800 kPa. Používají se jednoválcové i dvouválcové kompresory, chlazené vzduchem nebo kapalinou, mazány jsou samostatně nebo z mazací soustavy motoru, pohon je od vačkového nebo klikového hřídele motoru prostřednictvím ozubených kol nebo pomocí klínového řemene


188

Brzdy

Regulátor tlaku: Sdružený regulátor tlaku : Je sloučený přístroj, který obsahuje regulátor tlaku, čistič vzduchu s automatickým vypouštěním kondenzátu a plnič pneumatik. Sdružený přístroj má v horní části (1) jednokomorový regulátor tlaku, který udržuje provozní tlak vzduchu v brzdové soustavě a pojistný ventil. Po dosažení max. provozního tlaku ve vzduchojemech regulátor vypouští vzduch do ovzduší z výtlačné větve kompresoru. Na výstupu ke vzduchojemu je umístěna zpětná záklopka a plnič pneumatik. Ve střední části (2) je umístěn čistič vzduchu (3) a ve spodní části (4) automatické vypouštěcí zařízení kondenzátu s ventilem (6). Vzduch přiváděný z kompresoru vstupem (A) je nucen několikrát měnit směr proudění, zvětšením prostoru dochází ke snížení tlaku a tím i k poklesu teploty. Ze vzduchu se odlučují nečistoty a kondenzát, které se shromažďují ve spodní části. K samočinnému vypouštění kondenzátu dochází vždy po dosažení max. provozního tlaku vzduchu v brzdové soustavě, kdy je odtlačen vypouštěcí ventil (6) ze sedla (5).

Vzduchojemy:

Vzduchojemy slouží k vytvoření dostatečné zásoby vzduchu a jsou opatřeny otvorem se závitem k připojení odvodňovacího ventilu.


189

Brzdy

Brzdiče: Dvouokruhový hlavní brzdič : Obvykle je tandémový, každý okruh brzdiče je napojen na samostatný vzduchojem a příslušné brzdové válce. Ovládání I. okruhu - při stlačení pedálu působí síla přes vložku (q) na píst (a) a ten se posunu dolů. Uzavře se ventil (p) a spojení s ovzduším (3). Otevře se ventil (o), propustí se vzduch z přívodu (11) do prostoru (A) a k vývodu (21). Vzduch také působí v prostoru (A) spolu s pružinou zespodu na píst (a). S nárůstem tlaku vzduchu v prostoru (A) se stlačuje pryžová vložka (q) a píst (a) se posunuje směrem nahoru. Ventil (o) se uzavírá. Při jeho úplném uzavření nastává rovnovážný stav v I. okruhu. II. okruh je ovládán tlakem vzduchu I. okruhu - vazba pneumatická. Z prostoru (A) se vzduch dostává vývrtem (n) do prostoru (B), působí na píst (b) a stlačuje jej dolů. Píst (b) unáší píst (c), který dosedne na sedlo (j), uzavře jej a otevře ventil (k). Přeruší se spojení II.okruhu s ovzduším a vzduch projde z přívodu (12) do prostoru (C) a k vývodu (22). Současně působí vzduch v prostoru (C) spolu s pružinou zespodu na píst (c). S nárůstem tlaku v prostoru (C) se píst (c) posunuje směrem nahoru. Ventil (k) se tím postupně


190

Brzdy

Víceokruhový brzdič přívěsu: Slouží k ovládání dvouhadicové brzdy přívěsu oběma okruhy provozní a okruhem nouzové brzdy. V odbržděném stavu působí tlakový vzduch přiváděný od vzduchojemu přívodem (B) zdola na píst (6). Vzduch z nouzové a parkovací brzdy působí shora na membránu (14). Větší síla působící na membránu (14) udržuje písty (6,7) a membránu v dolní dorazové poloze. Při provozním brždění je brzdič ovládán přednostně tlakem vzduchu z I.okruhu (přívod A). Soustava pístů (11,12) je stlačena dolů, uzavře propojení ovzduším a odtlačí ventil (13) od sedla v pístu (6). Tlak. vzduch přiváděný od vzduchojemu (přívod B) se přepouští z prostoru pod pístem (6) do ovládací větve přívěsu (výstup D), a to s předstihem oproti tlaku v I.okruhu. Působení tlaku vzduchu z II. okruhu (přívod C) zdola na membránu (14) je vyrovnáno tlakem v ovládací větvi přívěsu, působícím shora na píst (6), takže se poloha celého systému nemění. Při brždění nouzovou brzdou (vypouštění vzduchu z nouzové a parkovací brzdy) klesá tlak vzduchu nad membránou (14), vzduch přicházející od vzduchojemu (přívod B) a působící zdola na píst (6) přesune soustavu pístů (6,7) a membránu směrem nahoru. Plnění ovládací větve ří ě ( ý t D) j j k ři š I k h í b d K db ždě í ří ě

Brzdové válce: Pístový brzdový válec : Tlakový vzduch je přiváděn zleva do prostoru (A) pod píst (1). Působením tlaku vzduchu se pohybuje pístnice (2), která je spojena s pákou brzdového klíče a dochází k brzdění kola.


191

Brzdy

Membránový brzdový válec: Tlakový vzduch je přiváděn zleva do prostoru (A) před manžetu (1). Působením tlaku vzduchu se pohybuje pístnice (4) spolu s opěrkou (2). Pístnice je spojena s pákou brzdového klíče a dochází k brždění kola. Při odbrždění přestane působit tlakový vzduch a pístnice (4) s opěrkou (2) a membránou (1) se vrátí do výchozí polohy působením vratné pružiny (3).

Tandemový pružinový brzd. válec : K provoznímu brzdění slouží pravá část - membránový brzdový válec. Vzduch je do něj při brzdění přiváděn přívodem (11).Levá část je pružinový brzdový válec, slouží pro nouzové a parkovací brzdění. Uskutečňuje se tlakem pružiny (f) na píst (e), který stlačuje píst (a) s pístnicí (b) válce membránového. Pro odbrzdění je přiveden vzduch přívodem (12) do prostoru (B), který stlačí píst (e) s pružinou (f). Odbrzdění lze provést i mechanicky šroubem s maticí (h).

Spojkové hlavice:

Slouží ke spojení tažného vozidla s přívěsem. Pro plnící větev se používají spojkové hlavice označené červenou barvou (písmenem E), pro ovládací větev žluté (písmenem S). Na přípojném vozidle jsou hlavice bez ventilu (Obr. a ). Hlavice s ventilem jsou určeny výhradně pro tahač (Obr. b ). Dvouvývodové hlavice s ventilem jsou určeny výhradně pro tahač – plnící větev (Obr c ).


192

Brzdy

9.8 Zpomalovací brzdy. Zpomalovací brzdy patří do skupiny odlehčovacích soustav. U motorových vozidel se používají hlavně ve formě zpomalovacích brzd.

Pojmy k zapamatování Zpomalovací brzda (odlehčovací brzda) - ústrojí, které slouží ke zmírňování nebo omezení rychlosti jedoucího vozidla, nikoli však k jeho zastavení.

Výklad Odlehčovací brzdy Používají se k omezení (snížení) rychlosti jízdy vozidla při dlouhotrvajících nebo častých bržděních. Zajišťují brždění s poměrně malým zpomalením po delší dobu, dosáhne se snížení ne však úplné zastavení vozidla. Zpomalovací (odlehčovací) brzdou se zvyšuje bezpečnost snížením opotřebení provozních brzd, zvyšuje se průměrná rychlost jízdy a zajišťuje se připravenost provozních brzd k brždění. Druhy zpomalovacích (odlehčovacích) brzd jsou :

   

Motor vozidla - vyvolává brzdící účinek pouze snížením dodávky paliva. Motorová brzda - brzdí pouze motor v podmínkách běhu naprázdno při zařazeném rychlostním stupni. Zpomalení způsobují pasivní odpory motoru, které mohou být zvýšeny např. škrcením dodávky vzduchu nebo změnou časování ventilů apod. Výfuková brzda - nejpoužívanější u nákladních vozidel. Je přerušen přívod paliva k motoru a později se uzavře výfukové potrubí. Motor pracuje jako kompresor. Brzda vyvodí brzdný moment, který je 2 ÷ 2,5 krát větší, než při brzdění pouze motorem. Brzda se zapíná pákou (1), táhlo (2) uzavře dodávku paliva. Mechanicky se otevře pneumatický ventil (3) a vzduchový válec (5) uzavře klapku (6) ve výfukovém potrubí (7).

Odlehčovací brzda výfuková


193

Brzdy



Hydrodynamická brzda (retardér) - je v současné době nemyslitelnou součástí brzdných zařízení vozidel určených k trvalé hromadné přepravě osob, tj. autobusů, ale také těžkých automobilů a tahačů předurčených k vytvoření jízdních souprav o velké hmotnosti. Retardér je vlastně brzda pracující na obdobném principu a obdobném konstrukčním řešení jako kapalinová spojka. Bývá umístěn v převodovém ústrojí, nejčastěji v hydromechanické převodovce. Zpomalovacího účinku je dosaženo odporem kapaliny který působí na rotující části. Při své činnosti se brzda značně zahřívá, kapalinu je proto nutno chladit.



Elektromagnetická brzda - zpomalovací účinek se dosahuje působením elektromagnetického pole na otáčející se kovový kotouč. Umístěna je v převodovém ústrojí. Stator je tvořen soustavou elektromagnetů a je nepohyblivě uchycen. Rotor je poháněn hnacím hřídelem. V rotoru vznikají vířivé proudy, které vytváří brzdný moment.

Hydrodynamická

Elektromagnetická

Shrnutí pojmů  brzdění vozidla se dělí podle účelu na provozní, nouzové, parkovací, odlehčovací  na brzdná zařízení jsou kladeny požadavky vyplývající ze zákonů a předpisů  brzdové soustavy se dělí podle účelu použití, podle zdroje energie, podle ovládacího ústrojí  hlavní části brzdových soustav jsou: ovládací ústrojí, převod brzdy, vlastní brzdy  základním typem brzd jsou přímočinné kapalinové brzdy  vlastní kolové brzdy jsou bubnové a kotoučové  bubnové brzdy se dělí podle konstrukčního provedení  kotoučové brzdy jsou otevřené a uzavřené  používají brzdový třmen pevný, plovoucí, výkyvný  brzdy s posilovačem jsou brzdy polostrojní


194

Brzdy

 k základním elektronickým systémům brzd patří ABS, ABSplus, ABS+CBS, ASR, MSR, ESP, BAS, BDW, EDS, EBD, EBP  vzduchové brzdy se nazývají brzdy strojní  používají se víceokruhové soustavy  k zajištění činnosti slouží přístroje vzduchových brzd  zpomalovací brzdy slouží ze zmírňování rychlosti. ne k zastavení

Otázky 1. Jaký je účel brzd vozidla? 2. Jaké druhy brzdových soustav znáte? 3. Jaký je princip činnosti přímočinných kapalinových brzd? 4. Popište konstrukci bubnové čelisťové brzdy. 5. Jaké jsou výhody a nevýhody bubnových brzd? 6. Jak pracuje kotoučová brzda? 7. Jaké znáte elektronické systémy brzd? 8. Popište princip činnosti ABS, ESP, EDS. 9. Co jsou strojní brzdy? 10. Jaké základní přístroje strojní brzdy používají? 11. Co je to odlehčovací brzda?


195

řízení

10 ŘÍZENÍ Cíl: Pochopit podstatu činnosti systému řízení vozidel a jeho konstrukční provedení u současných vozidel Řízení z pohledu motorových vozidel, lze chápat dvěma způsoby. 1. jako činnost, kterou se zabezpečuje udržení požadovaného směru jízdy a jeho změna podle požadavku řidiče, nebo podle jízdní situace. 2. jako ústrojí vozidla, kterým se tato činnost zabezpečuje. V této kapitole se budeme zabývat řízením jako ústrojím. Tedy konstrukční částí motorových vozidel, pomocí kterých je zajištěno a umožněno měnit směr jízdy vozidla.

Pojmy k zapamatování Řízení, je soubor zařízení na vozidle, které umožňuje natáčet kola řidící nápravy (zpravidla přední) tak, aby vozidlo změnilo směr jízdy podle potřeby a kola nápravy se odvalovala bez smýkání.

Výklad Aby řízení plnilo správně svoji funkci, musí splňovat základní požadavky na řízení kladené.

Požadavky na řízení

• • • • • • • •

Kola se musí odvalovat bez smýkání. Rejdovná kola musí zachovávat automatickou stabilitu. Nesmí docházet k samovolnému natáčení kol. Mechanismus řízení musí být dostatečně tuhý, aby náchylnost rejdovných kol ke kmitům byla co nejmenší. Převodový poměr řízení má být takový, aby řízení bylo snadno ovladatelné a reagovalo rychle na výchylky volantu. Počet otáček volantu z jedné krajní polohy do druhé nemá přesáhnout pět otáček. Vychýlení kol musí být omezeno dorazy. Převod řízení nesmí být samosvorný.


196

řízení

•

Vůle na volantu by neměla přesáhnout: 36 o u vozidel s rychlostí do 25 km.h-1, 27 o u vozidel s rychlostí do 100 km.h-1, 18 o u vozidel s rychlostí nad 100 km.h-1.

• • •

Konstrukční řešení má umožnit vymezování vůlí. Řízení nemá přenášet nárazy a kmity od kol na volant. Největší přípustné síly na obvodu volantu: 117,5 N pro osobní automobily bez posilovače řízení a nebo s posilovačem v činnosti, 245 N pro nákladní automobily, tahače a autobusy bez posilovače řízení a nebo s posilovačem v činnosti, 490 N pro nákladní automobily, tahače a autobusy při selhání posilovače řízení.

10.1 Základní pojmy geometrie řízení Výklad Jedním ze základních požadavků na řízení je, že kola se musí odvalovat bez smýkání. Tento požadavek je možné splnit pouze tehdy, pokud mají kola při průjezdu zatáčkou správnou polohu vůči vozovce. Současně poloha kol ovlivňuje i některé další vlastnosti řízení, jako:  automatické vracení kol do přímého směru  zabránění kmitání kol  udržení kol v přímém směru. Tyto požadavky umožňuje plnit správná poloha kol a správná poloha osy natáčení řídících kol, která je dána osou rejdového čepu. Poloha kol a rejdového čepu se souhrně nazývá jako

geometrie řízení.     

Geometrie řízení je dána následujícími hodnotami: záklon osy rejdového čepu příklon osy rejdového čepu odklon kola sbíhavost kol poloměr rejdu.

Kromě těchto základních parametrů geometrie řízení, se definují ještě další doplňkové parametry, ke kterým patří:  rovnoběžnost náprav  souměrnost náprav Podstata a význam jednotlivých parametrů geometrie řízení je popsán dále. VŠB‐TU Ostrava, Univerzita Pardubice

197

řízení

Záklon osy rejdového čepu

Pojmy k zapamatování Záklon osy rejdového čepu je průmět úhlu, který svírá osa rejdového čepu a kolmice na vozovku, do roviny rovnoběžné s podélnou rovinou.

Výklad Podstata úhlu záklonu osy rejdového čepu „“ vyplývá z obrázku 10.1.



z

závlek

Obrázek 10.1:Záklon osy rejdového čepu a závlek. Jak působí

Záklon osy rejdového čepu má významný vliv na stabilizaci předních kol a podílí se na vracení kol do přímého směru. Princip účinku záklonu na vracení kol do přímého směru je stejný jako například u koleček nákupních vozíků. Tento princip vyplývá z obrázku 10.2. Při natočení kolečka se bod dotyku kolečka s podložkou dostane mimo rovinu pohybu. Tečná síla „XT“ mezi podložkou a kolečkem vyvodí na rameni „b“ moment „M“, který vrací kolečko stále do přímého směru.


198

řízení

závlek

XT b M Obrázek 10.2: Princip účinku záklonu rejdového čepu. U motorových vozidel, je záklon osy rejdového čepu dán ve výrobě. Pouze výjimečně ho lze během provozu seřizovat. Jeho hodnota je poměrně malá, pohybuje se většinou v rozmezí několika stupňů. (2 až 3°).

Příklon osy rejdového čepu Příklon osy rejdového čepu je průmět úhlu mezi osou rejdového čepu a kolmicí na vozovku do roviny rovnoběžné s příčnou rovinou vozidla.

Výklad Podstata úhlu příklonu osy rejdového čepu „α“ vyplývá z obrázku 10.3. Úhel příklonu osy rejdového čepu je dán konstrukcí nápravy a zavěšení kola. Pouze u některých typů zavěšení kol je možné tento úhel měnit.



rovina pohybu kola

Obrázek 10.3: Příklon osy rejdového čepu VŠB‐TU Ostrava, Univerzita Pardubice

199

řízení

Jak působí

Úhel příklonu má vliv na vracení kol do přímého směru. Pokud se kolo natáčí, pohybuje se v rovině, která je kolmá na osu rejdového čepu. Protože má osa rejdového čepu sklon, je o stejný úhel skloněna i rovina natáčení kola. Kolo se tedy při natočení pohybuje jakoby pod rovinu vozovky. Tím dochází k nadzvedávání nápravy. Hmotnost připadající na nápravu má snahu vrátit se do původní polohy a tím způsobuje samovolné vracení kol do přímého směru, kdy je náprava v nejnižší (stabilní) poloze.

Odklon kola Pojmy k zapamatování Odklon kola je úhel mezi střední rovinou kola a rovinou kolmou na vozovku.

Výklad Odklon kola „β“ může být kladný nebo záporný. Za kladný odklon považujeme takový, kdy se kolo horní hranou odklání od vozidla. Pokud se horní hrana kola odklání k vozidlu, jedná se o záporný odklon. Podstata odklonu kola vyplývá z obrázku 10.4.



Obrázek 10.4: Úhel odklonu kola. ¨ VŠB‐TU Ostrava, Univerzita Pardubice

200

řízení

Jak působí

Odklon kola vyvolává v uložení kola osové síly, které vymezují vůle v ložiskách uložení kol. U moderních vozidel je ale tato funkce potlačena, protože současně používané systémy uložení kol jsou natolik dokonalé, že není potřeba dodatečně vymezovat vůle. Hlavním účelem odklonu kola tedy zůstává skutečnost, že odvalující se kolo, které je skloněno vůči vozovce vyvolává boční síly. Ty mají na každém kole přední nápravy opačný směr. Působí tedy proti sobě a zamezují kmitání kol při přímé jízdě. Nevýhodou odklonu kola je, že se kola odvalují s částečným smýkáním a tím se zvyšuje opotřebení pneumatik. U nezávislého zavěšení kol dochází při propérování ke změně úhlu odklonu kola. To vyvolává vznik dalších přídavných sil, které namáhají řídící ústrojí vozidla. Proto je snaha aby při propérování nedocházelo ke změně polohy kola. U některých vozidel, je odklon kola záporný. Používá se hlavně u sportovních vozidel. Vlivem působení sil při průjezdu zatáčkou se tento záporný odklon zmenšuje a kolo při průjezdu zatáčkou je vůči vozovce téměř kolmé. To má vliv na lepší jízdní vlastnosti vozidla. Umožňuje to průjezd zatáčkou vyšší rychlostí.

Sbíhavost kol Pojmy k zapamatování Sbíhavost je průmět úhlu „δ“ mezi střední rovinou kola a podélnou osou vozidla, do roviny vozovky.

Výklad Sbíhavost je také někdy definována jako rozdíl mezi vzdáleností vnitřních hran kol vpředu a vzadu. V tomto případě se sbíhavost udává jako délkový rozměr sbíhavost c = b – a [mm] Podstata sbíhavosti vyplývá z obrázku 10.5.


201

řízení

a

b



Obrázek 10.5: Podstata sbíhavosti kol.

Jak působí Vlivem sbíhavosti vznikají na kolech malé boční síly. Ty vnášejí do celého systému rejdového ústrojí určité předpětí. Díky tomu se vymezí všechny vůle v kulových čepech a v uložení součástí. Rejdové ústrojí je tak tuhé a velmi přesně pracuje. Podle typu nápravy a také vzhledem k tomu zda je přední náprava poháněná nebo ne, se u některých vozidel seřizují kola do záporné sbíhavosti. Někdy se hovoří o rozbíhavosti. Zjednodušeně je možné konstatovat, že u nepoháněné nápravy je častější sbíhavost, protože síly na kolech (hlavně valivý odpor) působí proti směru jízdy a snaží se kola vrátit do přímého směru. Naopak u poháněné nápravy převládají síly hnací, které působí ve směru jízdy a snaží se kola tlačit do sbíhavosti. Proto se u vozidel s předním pohonem můžeme setkat s nulovou, nebo nepatrně zápornou sbíhavostí (s rozbíhavostí). Aby se ale nezhoršily jízdní vlastnosti při ubrání plynu, mívají i nápravy s předním pohonem malou sbíhavost.

Projevy špatné sbíhavosti.

Sbíhavost je jedním z parametrů řízení, který je nutné pravidelně kontrolovat a seřizovat. Špatná hodnota sbíhavosti se může projevit takto:  opotřebení pneumatik  po průjezdu zatáčkou se kola těžko vracejí do přímého směru  vozidlo „táhne“ do jedné strany při akceleraci a do druhé strany při brzdění  vozidlo „táhne“ k jedné stravě při jízdě po rovině  tuhost řízení při zatáčení  volant není v centrální poloze při jízdě přímo.


202

řízení

Poloměr rejdu Pojmy k zapamatování Poloměr rejdu „r“ je vzdálenost od středu pneumatiky k průsečíku osy rejdového čepu s vozovkou.

Výklad Poloměr rejdu je v podstatě ovlivněn velikostí příklonu osy rejdového čepu a odklonu kola. Obě tyto hodnoty a jejich vzájemný poměr ovlivňují velikost poloměru rejdu. Poloměr rejdu může mít kladnou nebo zápornou hodnotu. Kladný je pokud leží jeho velikost od středu pneumatiky dovnitř vozidla. Záporný je, pokud leží od středu pneumatiky vně vozidla. Podstata poloměru rejdu je na obrázku 10.6.

+r

-r

Obrázek 10.6:Kladný a záporný poloměr rejdu.


203

řízení

Jak působí

Poloměr rejdu tvoří rameno, na kterém podélné tečné síly mezi pneumatikou a vozovkou (hnací síla a brzdná síla) vytváří moment, který zatěžuje rejdové ústrojí. Velký význam má tento moment hlavně při brzdění vozidla v zatáčce. Při kladném poloměru rejdu natáčí vzniklý moment kola ven ze zatáčky. Při záporném poloměru rejdu natáčí moment kola ve směru zatáčky. Z tohoto důvodu se záporný poloměr rejdu využívá pro snížení nedotáčivosti . Ta je právě při brzdění v zatáčce nevýhodná. Účinek momentu, který zvětšuje přetáčivost vozu, působí proti setrvačné síle, která má tendenci vozidlo „vytáhnout“ ven ze zatáčky. Tento účinek má velký význam například při defektu pneumatiky při průjezdu zatáčkou. Vhodně zvoleným poloměrem rejdu je možné zlepšit jízdní vlastnosti vozidla a tím zvýšit jeho bezpečnost.

Zajímavost k tématu Je potřebné si uvědomit, že jednotlivé prvky geometrie řízení nepůsobí odděleně, samostatně. Vždy působí souhrnně a jejich vliv se vzájemně násobí nebo naopak potlačuje. Vzájemný poměr jednotlivých parametrů musí být určitým kompromisem i podle typu zavěšení kol, podle způsobu uložení i podle druhu rejdového ústrojí. Velikosti parametrů jsou výsledkem zkušeností. Nové poznatky o vlivu například poloměru rejdu, byly zjištěny na základě možností matematického modelování kinematiky rejdového ústroijí a vlivu zavěšení kol na geometrii celého systému rejdového ústrojí i při působení dynamických sil. To by bez možnosti matematických simulací nebylo možné.

Rovnoběžnost náprav

Pojmy k zapamatování Rovnoběžnost náprav je parametr, který sleduje zda jsou obě nápravy vůči sobě rovnoběžné. Současně se sleduje, zda jsou obě nápravy kolmé na podélnou osu vozidla.


204

řízení

Výklad Princip rovnoběžnosti náprav vyplývá z obrázku 10.7.

Obrázek 10.7: Rovnoběžnost a nerovnoběžnost náprav.

Jak působí

Rovnoběžnost náprav je důležitý parametr z hlediska základních jízdních vlastností vozidla. Jakákoliv odchylka od rovnoběžnosti náprav způsobuje :  opotřebování pneumatik  vozidlo „táhne“ na jednu stranu  řázení jde ztuha, hlavně na jednu stranu  volant se těžko vrací do přímého směru.

Souměrnost náprav Pojmy k zapamatování Souměrnost náprav je parametr, který určuje, zda jsou obě nápravy souměrné vůči podélné ose vozidla.


205

řízení

Výklad Princip souměrnosti náprav vyplývá z obrázku 10.8. Jak působí

Nesouměrnost náprav má podobné negativní účinky jako nerovnoběžnost náprav. Projevuje se hlavně rozdílným způsobem průjezdu zatáčkou na jednu a druhou stranu.

Obrázek 10.8: Souměrnost a nesouměrnost náprav. Rovnoběžnost náprav a nesouměrnost náprav je nutné kontrolovat po větších opravách vozidla po havárii. Ke změně těchto parametrů může také dojít při prudkém nárazu kola na překážku, při přejezdu nerovnosti na vozovce velkou rychlostí apod. Oba parametry jsou dány konstrukcí vozidla. Jakékoliv porušení geometrie těchto parametrů je závažným poškozením a velmi těžko se napravuje.

10.2 Druhy a konstrukce řízení Řízení motorových vozidel je téměř výhradně zajištěno rejdovými koly. To znamená, že ke změně směru jízdy dochází natáčením levého a pravého kola řídící nápravy. Toto natočení obou kol je zajištěno řízením, které je k tomuto účelu konstruováno.


206

řízení

Druhy řízení

U současných motorových vozidel se používá několik základních druhů řízení. Dá se však konstatovat, že vždy převládá jeden určitý druh, který je různě modofikován pro konkrétní vozidlo. U osobních automobilů převládá řízení:  posilové  volantové  s lichoběžníkem řízení zadním  hřebenové

   

U nákladních automobilů převládá řízení: posilové volantové s řidícími tyčemi nebo s lichoběžníkem maticové, nebo šnekové.


207

řízení

Konstrukční provedení řízení Hlavní části řízení Sloupek řízení - je tvořen volantem 1, hřídelem volantu 2, krycí trubkou hřídele volantu 3 (ne vždy), převodkou řízení 4, hlavní pákou řízení 5. Rejdové ústrojí - je odlišné pro tuhé nápravy a pro nezávislé zavěšení kol. Jeho části jsou:

 

tuhé nápravy (A): rejdové čepy 6, řídící páka 7, páky spojovací tyče 8, kulové klouby 9, spojovací tyč 10, táhlo řízení 11; nezávislé zavěšení (B): - páky spojovací tyče nahrazeny pákami řídících tyčí 12, spojovací tyč nahrazena řídícími tyčemi 13 a předlohovou pákou 14.

Posilové ústrojí (jen u posilového řízení) a je tvořeno zdrojem energie, rozdělovacím ústrojím, pracovním válcem, pomocným zařízením, např. nádrž, čistič, regulátor průtoku, pojistný ventil.

Rejdové ústrojí

Tuhé nápravy

Sloupek řízení

Rejdové ústrojí

Nezávislé zavěšení

Sloupek řízení

Sloupek řízení : Pasivní bezpečnost: Třístupňový systém:

•

stupeň – volant s rozměrným vyloženým středem a měkce potaženým věncem. Cíl - rozložit sílu nárazu trupu na co největší plochu. 2. stupeň – deformační člen pod hlavou volantu, který má postupně pohltit kinetickou energii při nárazu těla řidiče. 3. stupeň – bezpečnostní hřídel volantu, který má znemožnit nebezpečně velký průnik řídícího mechanismu do prostoru ádk Požadavky na bezpečné řízení určuje mezinárodní předpis Evropské hospodářské komise "O ochraně řidiče před řídícím ústrojím v případě čelního nárazu". Požadavky tohoto předpisu jsou i v příslušném zákonu České republiky „O provozu vozidel na pozemních komunikacích.“.


208

řízení

Volant :

 

nesmí mít nebezpečné nerovnosti či ostré hrany, nesmí zachytit pohybech,

oděv

řidiče

při

běžných

 střed volantu je zpravidla zapuštěn, Deformační členy : mřížkový voštinový válec, tvarovaný plechový kalich. Krycí trubka hřídele : Deformovatelná:

• • •

trubka s pružnými elementy, trubka částí,

s deformační

trubka s posuvným pomocí kuliček.

odlehčenou uložením

Hřídel volantu : Složený ze dvou či více dílů spojených deformačním prvkem. Využívá se principu zkracování délky, dělení a vybočování. -------------------------------------------------------------------------------a) kloubový hřídel vykloněný do strany, b) hřídel vykloněný směrem nahoru, c) hřídel s vloženým deformačním členem, d) hřídel s pružnými pryžovými prvky, e) řešení s posuvným drážkovaným uložením hřídele.


209

řízení

Převodka řízení : Umisťuje se pokud možno co nejvíce dozadu, mimo deformační oblast přední části vozidla. Její konstrukční řešení je různé podle použitého převodu:

•

Hřebenový převod - tvořen pastorkem, který zabírá do ozubení hřebenové tyče. Posuvný pohyb hřebenové tyče se přenáší na řídící páky.

•

Hřebenové řízení snižuje počet vzájemně kloubově spojených dílů, pracuje lehce, takřka bez vůle otáčení volantu a dává řidiči pocit přímého styku s kolem.

• •

Mechanická účinnost - vysoká (0,9 až 0,95).

• •

Hřebenová tyč a pastorek jsou přitlačovány do záběru dvěma pružinami s příložkou.

Převod má malou schopnost tlumit rázy přenášené od kol na volant. Ukázka konstrukčního provedení hřebenového převodu: Proti vniknutí prachu je převod chráněn pryžovou manžetou.

Opotřebení se nejvíce projeví ve střední části hřebene a vzniklá vůle se vymezuje např.:

• • •

uložením pastorku ve výstředném pouzdru, otáčením lze zasunout pastorek více do záběru, posunutím hřebene tak, aby v záběru byly neopotřebované zuby, přitlačováním hřebenové tyče do záběru s pastorkem.

Maticový převod, - je vytvořen tím, že s hřídelem volantu je spojen vícechodý šroub se čtvercovým nebo lichoběžníkovým profilem závitu, na kterém se při otáčení volantu posouvá matice.


210

řízení Šnekový převod, - jednotlivá provedení šnekového převodu se liší:

• •

tvarem hnací části - šneku (globoidní, válcový), konstrukcí hnané části (šnekové kolo, segment, kladka, kolík).

Převod šnek a kladka: Je vhodný pro osobní, lehké a střední nákladní automobily. Ukázka konstrukčního provedení:

•

Do globoidního šneku (2) zabírá kladka (5) otočně uložená na jehlových ložiskách v rozvidleném rameni hřídele řízení (9), na kterém je na drážkách uložena hlavní páka řízení.

•

Kladka mívá 2 až 4 hřebeny v závislosti na hmotnosti vozidla.

•

Osa čepu (8) kladky je vůči ose šneku posunuta, takže je možné osovým posuvem hřídele řízení vymezovat vůli mezi šnekem a kladkou.

•

Mechanická účinnost se pohybuje v rozmezí od 0,6 do 0,8.


211

řízení

Rejdové ústrojí : Splnění podmínky ideálního odvalování předních rejdových kol - musí splnit právě rejdové ústrojí. Rejdová ústrojí se liší:

• •

podle typu použité řídící nápravy, z hlediska použité převodky řízení.

Podle typu nápravy U tuhých náprav - lichoběžník řízení, i když uvedenou podmínku nesplňuje úplně přesně.

•

Vhodnou volbou směru pák spojovací tyče a jejich délek lze chyby zmenšit až na zanedbatelné minimum.

•

Lichoběžník zadní (umístěný za nápravou ve směru jízdy - Obr. a), kdy se používá většinou nedělená spojovací tyč, namáhaná na vzpěr.

•

Výhodou - je i to, že díly lichoběžníku řízení a tím i rejdového ústrojí jsou nápravou chráněny před poškozením.

•

Lichoběžník přední (Obr. b), výhodou tohoto uspořádání je, že nedělená spojovací tyč, umístěná před nápravou ve směru jízdy je namáhána na tah.

U nezávislého zavěšení kol:

•

Nelze použít lichoběžník řízení s nedělenou spojovací tyčí – docházelo by k vzájemnému ovlivnění kol při propérování.

•

Proto se zde používá tzv.“čtyřkloubový mechanismus“ který toto ovlivnění vylučuje.

•

I toto je však v podstatě lichoběžník řízení, ale s dělenou spojovací tyčí.

U nákladních automobilů:

•

Používá se poměrně jednoduchý mechanismus s dlouhými řídícími tyčemi (o délce l) a krátkou předlohovou pákou řízení (délka 2.m).

•

Právě dlouhé řídící tyče uložené co nejvíce rovnoběžně s podélnou osou vozidla a co nejkratší předlohová páka řízení zajišťují, minimální vzájemné ovlivnění obou řízených kol.


212

řízení

U osobních automobilů:

• •

Používá se mechanismus, který je složitější. Ale méně náročný na místo a zaručuje, že nedojde k žádnému ovlivnění řízených kol.

• Rejdové ústrojí má mít co nejmenší počet dílů a kloubových spojů.

• Tření v kulových kloubech snižuje celkovou mechanickou účinnost řízení.

• Mechanická účinnost kloubového spoje se uvažuje v rozmezí 0,85 až 0,92.

Ukázka konstrukčního provedení rejdovného ústrojí se čtyřkloubovým mechanismem:

• Polonápravy délky „l1“ kývají kolem •

•

•

podélné osy vozidla, řídící tyče by rovněž měly kývat kolem této osy. Kulové klouby na předlohové páce jsou proto co nejblíže u sebe, takže rozdíly oblouků o poloměrech „l1“ a „l2“ jsou velmi malé. Sbíhavost kol se seřizuje otáčením řídících tyčí, které se posouvají v závitech hlavic kulových kloubů, čímž se mění délka spojení. Řídící tyče mají na jednom konci levý a na druhém pravý závit.

Příklad konstrukčního provedení rejdového ústrojí se čtyřkloubovým mechanismem u osobního automobilu:

•

Pohyb je od hlavní páky řízení (4) přenášen na řídící páku (3) levého kola a přes spojovací tyč čtyřkloubového mechanismu (5) a páku (6) na řídící tyč pravého kola (7).


213

řízení

Ukázka konstrukčního provedení hřebenového řízení:

10.3 Posilovače řízení Moderní automobily jsou vybavovány stále dokonalejší technikou, která zpříjemňuje práci řidiče a zvyšuje bezpečnost provozu. Řízení vozidla patří bezesporu k nejdůležitějšímu ústrojí automobilu právě z pohledu bezpečnosti. Pro zlepšení funkce řízení se stále častěji využívá posilovač řízení.

Pojmy k zapamatování Posilovač řízení je hydraulické či elektrické zařízení, které snižuje ovládací sílu, potřebnou k otočení volantu.

Výklad U vozidel, které mají zatíženou přední nápravu, je potřeba vyvinout velkou sílu na otočení volantem, zejména když vozidlo stojí nebo se pohybuje malou rychlostí. U nákladních vozidel se to dříve řešilo zvětšením průměru volantu (zvětšila se páka, a tím snížila potřebná síla). Dalo by se to také řešit mechanickým zpřevodováním, zvýšil by se však počet otáček volantu, potřebných k zatočení. Dnes se u vozidel používají hydraulické posilovače řízení (neboli servořízení) nebo elektrické posilovače (systémy EPAS, EPS). VŠB‐TU Ostrava, Univerzita Pardubice

214

řízení

Účel - snížit nadměrnou námahu řidiče.

• •

Používá se tehdy, je-li síla na volantu větší než maximální přípustná síla. Dále se používá u vozidel u kterých je hmotnost připadající na řízené nápravy větší než 3 500 kg.

Použití posilového řízení je doprovázeno: Zápornými vlivy:

   

zvýšené opotřebení pneumatik, větší zatížení dílů rejdového ústrojí, složitější a dražší konstrukční řešení a výroba, zvýšení pracnosti údržby. Kladnými vlivy:

   

ulehčení práce řidiče a snížení jeho únavy a tím zvýšení bezpečnosti jízdy, zlepšení ovladatelnosti vozidla, zvýšení průměrné rychlosti jízdy, snížení dynamických rázů přenášených od kol na volant zejména při jízdě v terénu.

Požadavky na posilové řízení

• • • • •

Činnost řízení vozidla nesmí narušit porucha posilovače. Mechanická vazba volantu s rejdovnými koly musí být z bezpečnostních důvodů trvale zachována. Posilové řízení má začít pracovat při minimální ovládací síle na volantu 25 až 100 N, do dosažení této hodnoty má být vozidlo řízeno přímo, tzn. bez posilovače. Se zvyšováním odporu při zatáčení má vzrůstat i velikost ovládací síly na volantu. Při práci posilovače musí být minimální prodlevy a důsledná zpětná vazba (kinematická a silová) a tím zajišťovat úměrnost sil a úhlu natočení volantu a rejdovných kol řídící nápravy. Musí být zabráněno samovolné činnosti posilovače od nárazů při jízdě na nerovné vozovce a zajistit činnost posilovače tak, aby byl zachován původní směr jízdy i při poškození pneumatiky rejdovného kola a následném havarijním brždění.

Rozdělení posilového řízení


215

řízení

U moderních motorových vozidel se používá několik základních druhů posilového řízení. Nejčastější jsou posilovače:  hydraulické  elektrohydraulické  elektrické (elektromechanické)

Hydraulické posilovače Jedná se o nejstarší systém, který je i v současné době využíván nejčastěji. Původně byl využíván hlavně u nákladních vozidel, kde bylo použití posilovače vynuceno hmotností vozidel. U osobních vozidel se začaly hydraulické posilovače objevovat nejprve u automobilů vyšších tříd. Dnes je použití posilovače již téměř samozřejmostí v základní výbavě osobních automobilů.

Konstrukce posilového řízení Kapalinové posilovače dnes výrazně převažují, i když vyžadují zvláštní čerpadlo spolu s příslušenstvím a jsou dražší. mají řadu předností:

 vyšší

provozní tlak, což umožňuje značně snížit rozměry všech částí, především pracovního válce,

 výrazně menší časová prodleva ,  lepší tlumení rázů a kmitů kol,  vysoká mechanická účinnost.


216

řízení

Druhy systémů hydraulického posilovače řízení.

Monoblokové kapalinové posilové řízení :

Základní části bloku:

• • •

sloučeny

do

jednoho

Příslušenství - zásobní nádrž (ZN) s čističem, čerpadlo (Č) s regulátorem průtoku a pojistným ventilem. Uspořádání je kompaktní, má malý počet potrubí, hadic a spojů, zvýšenou citlivost řízení. Nedostatkem je složitost posilovače a zvýšené namáhání rejdového ústrojí a převodky řízení od dynamických rázů.

Konstrukční provedení tohoto posilového řízení použité u hřebenového řízení osobního automobilu Rozdělovací ústrojí (d) je opět před převodkou řízení a pracovní válec s pístem (g) je napojen přímo na hřebenovou tyč řízení (f). Rozdělovací ústrojí

Převodka řízení

Pracovní válec

Tento ty posilového řízení je nejběžnějším typem u osobních automobilů, kde se často používá hřebenový převod. Nejběžnější konstrukční provedení a princip činnosti hydraulického posilovače je znázorněn na obrázku.


217

řízení

Hydraulická kapalina je vedena od čerpadla do rotačního ventilu. Ten podle směru otáčení hřídele volantu přepouští tlakovou kapalinu potrubím na jednu nebo druhou stranu pístu. Síla na píst pomáhá pohybu pístnice, která je součástí hřebenové tyče, kterou pohybuje ozubený pastorek. Kapalina z druhé strany pístu se potrubím vrací zpět do nádržky.

Elektro-hydraulické posilovače

Pojmy k zapamatování Electrial Hydraulic Power Steering (EHPS) Elektrohydraulický posilovač řízení. Účinek posilovače řízení se mění v závislosti na rychlosti vozidla a největší účinek je při pomalém manévrování a naopak při rychlé jízdě je posilovač vypnut.

Výklad Používají se dva systémy. Systém s elektronickou regulací množství hydraulické kapaliny. Tento systém je dokonalejší než běžný hydraulický posilovač.


218

řízení

Řídicí jednotka řídí elektrohydraulický akční člen v převodce servořízení v závislosti na rychlosti vozidla. Základní funkcí je řízení proporcionálního ventilu v závislosti na rychlosti jízdy. Řízení ventilu se provádí regulací proudu. Přitom se podle charakteristiky v závislosti na rychlosti vozidla určuje požadovaná hodnota proudu pro regulaci ventilu.Tento ventil podle charakteristiky přiškrcuje hydraulický průtok v hydraulickém bypassu řízení.

Princip činnosti

Řídící jednotka snímá z rychloměru údaj o rychlosti jízdy. Podle toho ovládá regulační ventil, který reguluje množství hydraulické kapaliny přiváděné do pracovního válce posilovače. Systém s elektrickým pohonem čerpadla. Jedná se o moderní systém posilovače řízení, který se vyznačuje menší energetickou náročností, než řada stávajících systémů. Účinek posilovače řízení se mění v závislosti na rychlosti vozidla a je největší při pomalém manévrování a naopak při rychlé jízdě je posilovač vypnut. Elektromotor hydraulického čerpadla pracuje pouze při činnosti posilovače a je řízen řídicí jednotkou. Tento fakt znamená, že není trvale odebírán výkon z motoru, což sebou přináší nižší spotřebu pohonných hmot.


219

řízení

Princip činnosti

Řídící jednotka na základě údajů o rychlosti jízdy a o úhlu natočení volantu ovládá elektromotorem poháněné čerpadlo. To dodává potřebné množství hadryulické kapaliny do pracovního válce. Jinak je činnost stejná jako u běžného hydraulického posilovače.

Elektro-mechanický posilovač

Pojmy k zapamatování Systém nese označení EPS (Electrical Power Streeing) Elektromechanický posilovač řízení poskytuje podporu řízení pouze tehdy, když je skutečně potřeba, na rozdíl od běžného posilovače řízení kde běží čerpadlo posilovače neustále. Elektromotor je ovládán podle určitých charakteristik.

Výklad Elektromotor systému EPS je ovládán pomocí elektronické řídící jednotky následujícími parametry:     

silou působící na volant; rychlostí vozidla; otáčkami motoru; úhlem natočení volantu; otáčkami servomotoru.

Systém pracuje v závislosti na tom, jak řidič pohybuje volantem a na rychlosti vozidla. Při pomalejší jízdě nebo při parkování, kdy se volantem otáčí rychle a pod velkým úhlem, pocítí řidič maximální podporu. Výsledkem je podstatně vyšší komfort a lepší manévrovací schopnosti. Při rychlejší jízdě a drobnějších pohybech volantem se podpora snižuje. Řízení zprostředkovává řidiči přímý kontakt s vozovkou i s vozidlem, je bezprostřední a harmonické. Kromě toho jsou do značné míry eliminovány vibrace ve volantu způsobené například nerovností vozovky nebo nevyvážeností pneumatik. Možné konstrukční provedení a princip činnosti vyplývá z obrázků.


220

řízení

Princip činnosti

Řídící jednotka snímá potřebné údaje a vyhodnotí jakou silou je nutné působit na řízení. Ovládá servomotor, který podle typu řízení přes převod pomáhá natáčet hřídel volantu, nebo posunuje hřebenovou tyč.

Tento systém posilového řízení je velmi dokonalý, protože může potřebnou sílu působící na řízení přizpůsobit aktuálním podmínkám. Tento systém může být také využit pro asistenční systémy, které mohou v případě potřeby zasáhnout do řízení bez vědomí řidiče. K těmto systémům patří například  hlídání jízdního pruhu  parkovací asistent.

Shrnutí pojmů  řízení jako činnost nebo jako soubor zařízení  požadavky na řízení  pojmy geometrie řízení : záklon, příklon osy rejdového čepu, odklon kola, sbíhavost, poloměr rejdu  rovnoběžnost náprav, souměrnost náprav  druhy řízení podle potřebné síly, podle ovládacího prvku, podle druhu rejdového ústrojí, podle druhu převodky řízení  hlavní části řízení: sloupek řízení, rejdové ústrojí  druhy převodky řízení: hřebenový převod, maticový převod, šnekový převod  posilovače řízení: hydraulické, elektrohydraulické, elektrické


221

řízení

Otázky 1. Jaký je účel řízení? 2. Jaké jsou základní požadavky na řízení motorových vozidel? 3. Vyjmenujte prvky geometrie řízení. 4. Jaký vliv má sbíhavost na jízdní vlastnosti? 5. Jaký vliv má záklon osy rejdového čepu na jízdní valstnosti_ 6. Vyjmenujte základní druhy řízení. 7. Jaké jsou základní částí řízení? 8. Popište konstrukci hřebenového řízení. 9. Jak pracuje posilovač řízení? 10. Vysvětlete princip činnosti elektor-hydraulického a elektro-mechanického posilovače řízení.


222

Spojky

11. SPOJKY Cíl: Pochopit účel a činnost spojky v systému převodného ústrojí automobilu.

Pojmy k zapamatování Jednou ze základních částí motorového vozidle je převodné ústrojí. Převodné ústrojí slouží k přenosu točivého momentu motoru na hnací kola automobilu a ke změně tohoto momentu na potřebnou velikost s ohledem na jízdní režim vozidla.

Výklad

   

Součástí převodného ústrojí je: spojka převodovka spojovací a hnací hřídele stálý převod hnací nápravy (rozvodovka )

Převodné ústrojí

 Převodné ústrojí - veškerá

ústrojí spojující motor s hnacími koly za účelem přenosu toč. momentu s min. ztrátami.  Přenos musí umožnit krátkodobé i trvalé přerušení momentu, jeho změny (velikosti i smyslu) a využití i pro pohon pomocných zařízení. Druhy převodných ústrojí : (ČSN 30 0025)


223

Spojky

Základní požadavky na převodné ústrojí:

 min. ztráty během přenosu točivého momentu od motoru na hnací kola;  správná a spolehlivá funkce a možnost provádění diagnostických prací;  snadné a jednoduché ovládání potřebné ke snížení únavy obsluhy;  jednoduchá a levná výroba a montáž - unifikace pro více typů;  malá hmotnost, malé vnější rozměry a kompaktnost;  malá hlučnost, korozivzdornost a otěruvzdornost; vysoká spolehlivost, životnost, udržovatelnost a provozní pohotovost. 11.1. Účel a základní druhy spojek Pojmy k zapamatování Spojka je zařízení sloužící k přenosu a v případě potřeby ke krátkodobému přerušení přenosu točivého momentu od motoru k převodnému ústrojí a na hnací kola vozidla. Spojka je podle ČSN 30 0025 definována jako: Převodné ústrojí, jehož základní dvě části, hnací a hnaná, jsou spolu silově spojeny, mohou však být řidičem nebo samočinně rozpojovány

Účelem spojky je :

 zabezpečit přenos točivého momentu od motoru k převodovému ústrojí,  krátkodobě přerušit přenos točivého momentu,  tlumit kmity vznikající činností motoru a převodového ústrojí,  umožnit rozjezd vozidla,  umožnit řazení převodových rychlostních stupňů,  umožnit použití účelového zařízení a speciální výstroje


224

Spojky

Spojky by měly splňovat tyto základní požadavky:

• • • • •

Plynulé, klidné, bezrázové a úplné zapínání a vypínání – ovlivňuje plynulost rozjezdu vozidla, ovlivňuje činnost a životnost spojky. Vhodný tepelný režim za provozu (odvod tepla) - k max. ohřevu dochází při neúplném zapínání (vypínání) a při rozjezdu vozidla. Při nedostatečném odvodu tepla dojde k oteplení nad únosnou mez, dochází k poškození spojky, snížení její životnosti a účinnost. Malý moment setrvačnosti hnaných částí spojky - velký moment setrvačnosti hnaných částí má vliv i na namáhání jednotlivých částí spojky, ale i převodového ústrojí. Velikost momentu setrvačnosti ovlivňuje zejména proces řazení rychlostních stupňů. Vyrovnání osových sil v zapnutém i vypnutém stavu - pokud nejsou vnitřní osové síly ve spojce vyrovnány, může dojít ke vzniku rázů, tím i přídavného namáhání a k axiálnímu zatěžování ložisek spojovaných skupin, tj. motoru a převodovky. Tím je ovlivněna činnost, ale i životnost těchto skupin. Malá ovládací síla na pedálu a jednoduché ovládání - velká ovládací síla snižuje ovladatelnost vozidla, výkonnost řidiče a ovlivňuje se i bezpečnost provozu. Složité ovládání může zapříčinit vznik poruch, snížení účinnosti ovládacího ústrojí, zvyšuje se náročnost ošetřování, seřizování a oprav.

Druhy spojek

U silničních motorových vozidel, tedy u osobních a nákladních automobilů a autobusů, se používají převážně :

spojky třecí, suché, pružinové, kotoučové, s jedním nebo více kotouči.


225

Spojky

U motocyklů jsou nejčastěji zastoupeny :

spojky třecí, mokré, pružinové, lamelové

nebo

spojky odstředivé, suché, kotoučové .

Konstrukční provedení spojek Hlavní části spojky Hl. části suché třecí kotouč. spojky : Hnací : - opěrný kotouč = setrvačník 3, - přítlačný kotouč 4, - štít spojky 5. Hnané : - hnaný kotouč 2 s obložením, - hnaný hřídel spojky 9. Přítlačné : - přítlačné pružiny 15. Vypínací : - vysouvací páčky 6, -vypínací objímka s ložiskem 7, - vypínací vidlice 14, - táhlo 13, - pedál spojky 11. Seřizovací : - např. šroub s maticí 12.

• • •

Spojka je uložena ve skříni 10, která je většinou přišroubována k bloku motoru. K setrvačníku 3 je přišroubován štít spojky 5. Hnaný hřídel spojky 9 je uložen ve vodícím ložisku 1 v setrvačníku 3 a v ložisku 8.

Odkaz na ANIMACI Spojka 2


226

Spojky

Pružinové spojky Suchá třecí spojka s obvodovými pružinami: Výhody:

•

Konstrukční jednoduchost a levná výroba. Nevýhody:

• • • • •

Omezená velikost přenášených momentů. K vyvození dostatečné přítlačné síly je nutno použít více pružin. To zvyšuje nebezpečí jejich poškození. Při poškození jen některé z pružin spojka zůstává funkční alespoň pro nouzový dojezd vozidla. Větší počet pružin zvyšuje složitost spojky a její ekonomickou náročnost.

• •

Tyto spojky byly hojně používány zejména u starších typů OA a NA Můžeme se s nimi setkat i u dnešních vozidel.

Tento druh spojek se používal u osobních i nákladních automobilů starších typů. U současných automobilů se již téměř nepoužívají. Kromě již uvedených nevýhod měly tyto spojky poměrně velké rozměry vzhledem k přenášenému momentu. Během provozu se musely tyto spojky seřizovat.


227

Spojky

Suchá třecí spojka se středovou pružinou:

Spojky se středovou pružinou se používají pro přenos velkých momentů.

•

Pružina je umístěna ve středu a přítlačná síla se přenáší přes vysouvací páčky na přítlačný kotouč.

•

Pružina může být válcová nebo kuželová.

•

Při použití kuželové pružiny se zkracuje její délka, je tedy i menší délka spojky.

•

U kuželové pružiny je nelineární charakteristika.

• •

Vysouvací páčky zvyšují přítlačnou sílu, měly by být co nejdelší.

•

Výhoda - pružina se nedotýká přítlačného kotouče, je tedy méně tepelně ovlivňována. - oproti spojkám s obvodovými pružinami se snižuje složitost.

•

Nevýhoda - při poškození pružiny je spojka nefunkční.

Z toho důvodu jsou uloženy tečně (pákový převod je asi 6 až 8) a pružina může být dimenzována na menší sílu.

Suchá třecí spojka s talířovou pružinou:

• •

Představuje přechod ke spojce s membránovou pružinou.

• •

Spojka má opět páčkový vypínací systém.

•

Talířová pružina je vcelku – nerozřezána.

Talířová pružina je ve tvaru pláště komolého kužele. Lze si ji představit jako talíř bez dna. Závislost vypínací síly na zdvihu je výhodnější (podobná jako u spojky s membránovou pružinou).

spojka Fichtel Sachs typ KM


228

Spojky

Suchá třecí spojka s membránovou pružinou:

•

Na rozdíl od talířové pružiny – membrána plní i funkci vysouvacích páček.

•

Spojka má jednodušší konstrukci než předchozí typy, vychází zde malá zastavovací délka.

•

Velmi výhodná je závislost přítlačné síly na zdvihu (stlačení) pružiny, je zde možnost většího opotřebení obložení a spojka je necitlivá na odstředivé síly (nevývažky).

•

Pružina je schopna vyvodit velkou přítlačnou sílu. Nevýhodou talířové pružiny je především její materiálová a výrobní náročnost a to, že při jejím poškození není spojka funkční ani pro nouzové dojetí.

Schéma membránové pružiny.

•

V pružině jsou pro zlepšení charakteristiky vytvořeny radiální výřezy vycházející ze středu.

•

Z hlediska namáhání – největší napětí vzniká na konci drážek, proto jejich tvar musí být vhodně proveden.

•

Dosahuje se většího zdvihu (deformace) při menší síle ve srovnání s talířovou pružinou, která není rozřezána.

Provedení spojky s membránovou pružinou Podle způsobu vypínání : Tlačná spojka se vypíná tlakem na vnitřní okraj membrány. Vnější okraj tlačí na přítlačný kotouč. Uprostřed je membrána spojena se štítem spojky. Tažná spojka se vypíná tahem za vnitřní okraj membrány. Vnější okraj je opřen o štít spojky a střední část membrány tlačí na přítlačný kotouč. Více rozšířeny jsou spojky tlačné. Tažné spojky - menší tření při vypínání.

Odkaz na ANIMACI Spojka 4

Odkaz na ANIMACI Spojka 5 VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

229

Spojky

Shrnutí pojmů       

účel převodného ústrojí převodné ústrojí tvoří: spojka, převodovka, spojovací a hnací hřídele, rozvodovka. účel a základní požadavky na spojky druhy spojek spojky používané u silničních motorových vozidel: suché třecí kotoučové, pružinové hlavní části spojek: hnací, hnané, přítlačné, vypínací pružinové spojky s obvodovými pružinami, se středovou pružinou, s talířovou pružinou, s membránovou pružinou

Otázky 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Jaký je účel převodného ústrojí? Jaké součásti patří do převodného ústrojí? Jakou funkci má spojka? Vysvětlete činnost spojky. Jaké druhy spojek znáte? Vyjmenujte hlavní části spojky. Jaké spojky se používají u silničních motorových vozidel? Jaké druhy pružinových spojek znáte?


230

převodovky

12 PŘEVODOVKY Cíl: pochopit význam a činnost převodovek. Znát princip jejich konstrukčního řešení. Význam převodovek

    

Momentová charakteristika spalovacího motoru neodpovídá trakčním požadavkům silničního motorového vozidla (vysoké otáčky, malý točivý moment a jeho změna v poměrně malém rozsahu). Proto se mezi motor a vozidlová kola vkládá převodové ústrojí. Součástí převodového ústrojí jsou měnitelné převody, které umožňují pro jízdu vozidla využívat a měnit vhodným způsobem točivý moment v závislosti na otáčkách motoru. Základní součástí převodovka.

převodového

ústrojí

s

měnitelnými

převody

je

Pokud je rozpětí měnitelných převodů příliš veliké, je doplněna přídavnou převodovkou.

Pojmy k zapamatování Převodovka je hlavní součást převodného ústrojí, které slouží ke změnám (zpravidla zvětšování) přenášeného točivého momentu. Za tím účelem obsahuje převod, nebo převody, tj. ústrojí umožňující změny převodového poměru. (ČSN 30 0025).

Výklad

Účelem převodovky je :

• • •

Umožnit změnu přenášeného točivého momentu a rychlosti jízdy. Umožnit trvalé rozpojení přenosu výkonu od motoru ke kolům. Umožnit jízdu vozidla vzad.


231

převodovky

Převodovky by měly splňovat tyto základní požadavky: Specifické požadavky:

•

Zajištění snadného řazení bez rázů , s co nejkratším přerušením přenosu točivého momentu. Při velké ovládací síle a se zhoršuje ovladatelnost vozu, snižuje se výkonnost řidiče a bezpečnost provozu. Se zvyšováním času na řazení se zhoršují i jízdní vlastnosti.

•

Zajištění řadícího ústrojí proti současnému zařazení dvou rychlostních stupňů. Jedná se o požadavek bezpečnostní. Ústrojí zajišťující splnění požadavku je zámek zasouvání.

•

Zajištění řadícího ústrojí proti samovolnému zařazení a vyřazení rychlostního stupně. Je to opět požadavek především bezpečnostní a označuje se jako pojistné ústrojí.

•

Zajištění řadícího ústrojí proti náhodnému zařazení zpětného chodu.

•

Všechny rychlostní stupně se musí řadit jedním ovládacím elementem.

•   

U automatických převodovek navíc: automatické řazení podle okamžitých jízdních podmínek. možnost volby režimu řazení. nesmí dojít k cykličnosti při řazení rychlostních stupňů (samovolné opětovné řazení rst.).

Ke splnění těchto požadavků je nutno zabezpečit:

•

Spolehlivé mazání funkčních ploch všech součástí. Vzhledem k tomu, že se u převodů v převážné většině využívá brodivé mazání (výjimečně je mazání tlakové), je třeba skříň zaplnit vhodným mazivem do takové úrovně, aby i nejmenší kolo funkční dvojice bylo olejem smáčeno.

•

Dokonalý záběr ozubených kol, jejich spolehlivé uložení a tuhost, zejména při použití kuželových kol. Záběr kol se seřizuje vzájemným ustanovením pomocí seřizovacích podložek a seřizovacích matic k udělení určitého předpětí. Tuhost valivých ložisek závisí na volbě typu podle způsobu zatížení.

•

Ke zlepšení odvodu tepla z převodů do ovzduší se skříně převodů opatřují chladicími žebry. Ty mohou být využity ke zvýšení tuhosti skříní.

•

K zabránění poškození hřídelových těsnění (ucpávek) je nutno zabezpečit odvětrání převodových skříní a množství maziva udržovat v předepsaných tolerancích, aby nedocházelo k jeho úniku přes těsnění.

•

Skříně je nutno opatřit nálevným (kontrolním) a výpustným otvorem se zátkou. Výpustná zátka se musí dát zajistit proti uvolnění.


232

převodovky

Rozdělení převodovek

Převodovky pro motorová vozidla se dělí podle několika hledisek. Nejdůležitější hledisko je druh převodů. U většiny automobilů se využívají převodovky s ozubenými koly. Mimo jiné je to dáno tím, že se jedná o druh převodovek, které jsou velmi spolehlivé a relativně levné. I když se stále častěji objevují převodovky s plynulou změnou převodu, dá se předpokládat, že převodovky s ozubenými koly budou u automobilů s pístovým spalovacím motorem stále převládat. Rozdělení převodovek vyplývá z následujícího přehledu.

Mechanické převodovky

Pojmy k zapamatování Mechanické převodovky jsou převodovky, které zajišťují přenos a změnu velikosti točivého momentu pomocí mechanických převodů, nejčastěji pomocí ozubených kol. Nejběžnější u automobilů jsou mechanické převodovky s ozubenými koly v provedení jako dvouhřídeloé a tříhřídelové.


233

převodovky

Mechanické převodovky s ozubenými koly

• •

•

Převodovky s ozubenými koly jsou vždy stupňové. Podle ovládání mohou být: - manuální, - poloautomatické, - automatické (planetové převodovky). Většinou jsou to převodovky jednoskupinové, u nákladních automobilů se stále častěji používají i převodovky víceskupinové, případně dvoutoké.

Hlavní části převodovek: Mezi hlavní části převodovek obecně patří :

 skříň

1 - většinou dělená ve svislé nebo vodorovné rovině,  hřídele 2,3,4 – většinou jsou tři (hnací 2, předlohový 3 a hnaný 4),  ozubená kola 5,6,7 – většinou s vnějším šikmým ozubením, ložiska 8 – jsou převážně valivá a druh je závislý jaké síly přenáší (radiální, axiální),  řadící ústrojí 9,10,11,12, 13 – je tvořeno vodícími tyčemi 9 se zasouvacími vidlicemi 10, zubovými 11, synchronizačními spojkami 12, pojistným ústrojím 13 a zámky;

 ovládací ústrojí – většinou je tvořeno řadící pákou nebo jiným ovládacím prvkem.

Převodovka má svoji olejovou náplň a je většinou mazána rozstřikem oleje. Někdy je mazání tlakové a olejové čerpadlo zubové a je poháněno většinou od předlohového hřídele.


234

převodovky

Převodovky s pevnými osami:

Výhodou je:

•

jednoduchost – zejména ve spojení s přímým řazením. Podle počtu hřídelů :

 dvouhřídelové (s jednoduchými převody),

 tříhřídelové

(s dvojitými převody).

Ttříhřídelové převodovky

•

hnací a hnaný hřídel mají stejnou osu otáčení,

•

mimo ně je uložen předlohový hřídel

•

moment je přenášen dvěma dvojicemi ozubených kol.

Točivý moment prochází přes:

  

hnací hřídel, soukolí stálého záběru, předlohový hřídel.

Převodovka umožňuje přímý záběr. Použití – motor, převodovka a poháněná náprava jsou v řadě za sebou (standardní pohon).

Příklad : převodovky pro těžká vozidla převodovka, která se používá u autobusů.

je

•

Tříhřídelová převodovka s ozubenými koly se šikmými zuby ve stálém záběru a se 6-ti rychlostními stupni.

•

Všechny rychlostní stupně vpřed jsou řazeny jištěnou synchronizací, zpětný chod zubovou spojkou, která se aktivuje přesunutím ozubeného kola zpětného chodu na hnaném hřídeli.


235

převodovky

Dvouhřídelové převodovky

• • •

moment je přenášen jedním párem ozubených kol, není zde možný přímý záběr, hnací a hnaný hřídel jsou vedle sebe.

Točivý moment prochází přes:

  

hnací hřídel, soukolí rychlostního stupně, hnaný hřídel.

Tyto převodovky:

•

mají velmi dobrou účinnost (v záběru je pouze jeden pár ozubených kol),

• •

ale je zde omezená možnost dosáhnout velké rozpětí převodů, nejčastěji se používají u vozidel s motorem u hnací nápravy – bloková konstrukce.

Příklad :

•

dvouhřídelová převodovka s 5-ti rychlostními stupni,

•

řazeny jsou jištěnou synchronizací, zpětný chod zubovou spojkou,

•

hřídele jsou uloženy na valivých (kuželíkových) ložiskách ve skříni,

•

součástí je stálý převod hnací nápravy.


236

převodovky

Aktivace rychlostních stupňů

Pojmy k zapamatování Aktivací rychlostních stupňů se rozumí způsob, jakým jsou přímo v převodovce aktivovány (zasunuty) jednotlivé rychlostí stupně, aktivováno příslušné soukolí ozubených kol, odpovídající zvolenému rychlostnímu stupni.

Výklad U mechanických převodovek s ozubenými koly existují tři základní způsoby aktivace rychlostních stupňů:  přesouváním ozubených kol  pomocí zubových spojek  pomocí synchronizačních spojek.

Způsoby aktivace rychlostních stupňů Pro aktivaci rychlostních stupňů u hřídelových převodovek s ozubenými koly se používají následující způsoby: a) Přesouváním ozubených kol.

•

Toto řazení je nejobtížnější a nejstarší. Běžně se používalo v minulosti, dnes se používá pouze pro zpětný chod, který je řazen za klidu vozidla a někdy také pro první rychlostní stupeň.

•

Jedno z ozubených kol je axiálně posuvné, druhé je pevné. Kola musí mít čelní ozubení.


237

převodovky

b) Zubové spojky - mohou být:

•

S vnitřním objímky.

• •

Zubová spojka s vnějším ozubením.

•

Dnes se zubové spojky používají pouze pro řazení nižších rychlostních stupňů, případně zpětného chodu.

•

Oproti řazení ozubenými koly jsou výhodnější v tom, že kola mohou být ve stálém záběru a mohou být použita kola s šikmým ozubením (tišší chod a lepší záběr).

ozubením

přesuvné

Zubové spojky s čelním ozubením.

Konstrukční provedení s vnitřním ozubením přesuvné objímky

•

Soukolí převodu je ve stálém záběru a kolo, které se spojuje spojkou je na hřídeli volně otočné.

•

Jádro spojky (2) je uloženo na drážkování hřídele.

•

Vnitřním ozubením se přesouvá přesuvná objímka (3) na vnější ozubení (1,4) vytvořené na náboji ozubeného kola.

•

Protože ozubení spojky má malý průměr, snadněji se vyrovnávají obvodové rychlosti obou částí.

•

I přes to je nutno řazení „s meziplynem“.

Konstrukční provedení s vnějším ozubením

•

Spojka má vytvořeno vnější ozubení na jádru, které je uloženo na drážkách hřídele.

•

V ozubených kolech je vytvořeno vnitřní ozubení.


238

převodovky

c) Synchronizační spojky. Vyrovnávají třením třecích ploch rozdíl obvodových rychlostí dvou ozubených kol (hnacího a hnaného) před jejich spojením. Řazení je rychlé a bezhlučné, mohou být použita kola ve stálém záběru a šikmými zuby.

Konstrukční provedení může být: s vnitřními kuželovými třecími plochami

•

Přítlačná síla u této spojky je omezena silou pružiny(4), která přitlačuje kuličky (5) do vybrání v objímce spojky.

•

Při řazení řadící vidlice unáší přesuvnou objímku (7) např. vlevo.

•

Přes kuličku na pružině je unášeno i jádro (6) a třecí kužel (3) dosedne na třecí plochu ozubeného kola.

•

Následuje vyrovnání rychlostí, takže řidič musí počkat.

•

Po vyrovnání rychlostí řidič zvýšenou silou na řadící páce překoná sílu pružiny s kuličkou a přesuvná objímka se přesune na pomocné ozubení (2) kola rychlostního stupně.

d) Jištěné synchronizační spojky Pracují na stejném principu jako synchronizační spojky. Navíc je zde zařízení, které zabraňuje zasunutí řadící objímky do ozubení před vyrovnáním otáček. To umožňuje tiché a bezrázové řazení stupňů. Konstrukční provedení se zubovou spojkou vně, kuželem uvnitř.

• •

Na ozubeném kole (2) jsou vytvořeny třecí kužele (3).

•

Mezi jádro spojky a třecí kužely jsou vloženy třecí kroužky (4) –s vnějším ozubením a obvodovými výřezy.

•

Do výřezů zasahují kameny (6) - jsou přes kuličku a pružinu spojeny s přesuvnou objímkou (7).

•

Při posunutí přesuvné objímky jsou unášeny i kameny které dosednou čely na třecí kroužek a přitlačí jej na kužel. Přítlačná síla je omezena posunem kuliček proti síle pružin. Třecí kroužek se pootočí a bok výřezu dosedne na kámen. Zuby objímky narazí sešikmenými částmi na zuby clonícího kroužku který přitlačí na třecí kužel. Tím dochází k vyrovnávání rychlostí.

•

Po vyrovnání rychlostí tření v kuželových plochách zanikne a clonící kroužek se pootočí zpět a zuby objímky se zasunou mezi zuby clonícího kroužku.

Jádro spojky je neposuvně nasazeno na hřídeli a přesuvná objímka je ovládána zasouvací vidlicí (8).


239

převodovky

•

Tím zmizí síla, která přitlačuje zuby objímky na zuby clonícího kroužku, kuličky (9) jsou již vytlačeny z obvodové drážky a pružiny vrátí kameny zpět.

•

Dalším posuvem objímky se zuby dostanou do záběru se zuby na ozubeném kole s třecím kuželem. Tím je rychlostní stupeň zařazen.

Dvoutoké převodovky

Pojmy k zapamatování Převodovky dvoutoké jsou převodovky s ozubenými koly, ve kterých jsou paraelně propojeny dvě dvouhřídelové převodovky. Díky dvojité spojce mohou být řazeny jednotlivé převodové stupně bez přerušení tahu motoru. Točivý moment je přenášen dvěma „toky“, což umožňuje ve druhé větvi řadit (předvolit) další převodový stupeň. Změna převodového stupně se provede pouze přepnutím dvojité spojky z jednoho toku točivého momentu na druhý.

Výklad Převodovky u kterých je moment přenášen dvěma proudy. Mohou to být např. planetové převodovk s paralelním přenosem výkonu mezi planetovými řadami, nebo hřídelové převodovky s dvojitou spojkou.

Převodovky umožňují řazení pod zatížením, tj. změnu rychlostního stupně bez přerušení hnací síly vozidla. Tím se docílí lepší jízdní výkony při plném zatížení.To má význam zejména u přeplňovaných motorů, protože při řazení není nutno ubrat plyn (čímž by poklesl přeplňovací tlak). Při částečném zatížení je změna převodových stupňů pohodlnější, protože není nutno ovládat spojkový pedál.


240

převodovky

Převodovka DSG : Jedná se o 6-ti stupňovou převodovku, vyvinutou koncernem Volkswagen, která kombinuje sportovní charakter a nízkou spotřebu pohonných hmot mechanické převodovky s komfortem převodovky automatické. Umožňuje řazení bez přerušení tahu motoru. Díky použití dvojité spojky je neustále alespoň jedno soukolí v záběru

Zkratka DSG vznikla z anglického spojení Direct Shift Gear, jehož německý ekvivalent zní Direktschaltgetriebe. DSG představuje převodovku spojující výhody mechanické a automatické převodovky.


Za vynálezce dvouspojkové techniky je považován Francouz Adolphe Kegresse, který si svůj nápad dal v roce 1939 patentovat. Ale k výrobě již nedošlo, zabránila jí druhá světová válka. V automobilu se opět objevila až v 80. letech ve sportovních prototypech automobilky Porsche 956 a 962, převodovka nesla označením PDK (Porsche Doppelkupplungs). Později použilo Audi tento typ převodovky u soutěžního speciálu Audi Sport Quattro S1. Pro získání cenný soutěžních vteřin bylo největší výhodou těchto převodovek rychlé řazení. Dostatečně rychlé a především spolehlivé ovládání dvojice spojek však pomohla vyřešit teprve dnešní moderní elektronika a hydraulika. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

241

převodovky

Bezstupňové převodovky - variátory

Pojmy k zapamatování Bezstupňové převodovky jsou konstruovány tak, že umožňují změnu převodového poměru plynule. Tyto převodovky nejsou založeny na principu ozubených kol. Jsou řešeny jako převodovky řemenové, nebo třecí.

Výklad Řemenové převodovky

• • •

Jsou vlastně určitým druhem třecích převodovek, protože i u nich se hnací síla přenáší třením. Současné řemenové převodovky používají klínové řemeny, nebo ohebné kovové pásy. Převodový poměr se mění plynule změnou aktivního poloměru řemenic.

• • •

První funkční převodovka (DAF-Holand):

•

na něm nasazené klínové řemenice pohání pomocí klínových řemenů a čelních redukcí s ozub. koly hnací hřídele kol,

•

změna převodového poměru se provádí změnou polohy obou polovin řemenic.

byla používána u osobních vozů, od automatické odstředivé rozjezdové spojky se kuželovým soukolím převádí moment na příčný hřídel,

Zajímavost k tématu Variomatic První použití variátoru bylo u vozidla DAF 44 Variomatic. DAF 44 byl vyráběn v letech 1966 až 1974. Jako první automobil na světě měl převodovku Variomatic, která byla založena na principu variátoru s klínovými řemeny.


242

převodovky

Převodovka CVT

V současné době se tento typ převodovek u osobních automobilů také využívá. Jedná se o plynulé automatické převodovky CVT, (Continuously Variable Transmission), které nabízí nejvyšší komfort řazení a nejnižší spotřebu. Plynulá změna převodu s elektronickým řízením umožňuje různé strategie řazení od úsporných po sportovní.

Tyto variátory jsou již konstrukčně mnohem složitější a používá se u nich speciálních řemenů složených z ocelových lamel. Příklad takového variátoru je na

Převodovka Multitronic Multitronic je další typ řemenové převodovky. Pracuje na stejném principu jako převodovka VCT. Umožňuje řazení rychlostí bez přerušení tahu motoru. Jádrem převodovky je široký ocelový řetěz s plochými články, který se posunuje mezi dvěma páry hydraulicky nastavitelných kuželů, které tvoří řemenice. Změnou průměru obou řemenic se plynule mění výsledný převodový poměr. Motor tak pracuje stále v optimálním provozním režimu a dosahuje tak nižší spotřeby než se srovnatelnými automatickými převodovkami s planetovými převody.

Konstrukční provedení

Převodovka MUTLITRONIC


243

převodovky

Řez převodovkou MULTITRONI

princip činnosti


244

převodovky

Shrnutí pojmů  význam převodovek, jejich účel, základní požadavky na převodovky  rozdělení převodovek: podle druhu převodů, podle uspořádání, podle změny převodového poměru, podle ovládání  mechanické převodovky s ozubenými koly  převodovky dvouhřídelové, tříhřídelové  způsoby aktivace rychlostních stupňů  dvoutoké převodovky, převodovky DSG  bezstupňové převodovky, variátory, VARIOMATIC, převodovka CTV, převodovka Multitronic

Otázky 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Jaký je účel převodovek, jaké jsou základní požadavky na převodovky? Jak se dělí převodovky? Jaké znáte druhy převodovek podle druhu převodu? Charakterizujte mechanické převodovky s ozubenými koly. Popište převodovky dvouhřídelové a tříhřídelové. Jaké jsou zpoůsoby aktivace rychlostních stupňů v mechanických převodovkách s ozubenými koly? 7. Jaká je podstata dvoutokých převodovek? 8. Popište podstatu a činnost převodovky DSG. 9. Co je to variátor? 10. Popište princip činnosti převodovky CTV.


245

spojovací a hnací hřídele

13 SPOJOVACÍ A HNACÍ HŘÍDELE

Hnací hřídele Pojmy k zapamatování Hnací hřídele slouží ke stálému přenosu točivého momentu mezi skupinami převodného ústrojí nebo mezi skupinou převodného ústrojí a koly. Používají se i pro pohon účelových zařízení vozidla.

Výklad

Účelem hnacích hřídelů je:

 

zabezpečit stálý přenos točivého momentu mezi skupinami převodného ústrojí nebo mezi skupinou převodového ústrojí a koly. v případě potřeby zabezpečit pohon účelových zařízení vozidla. Specifické požadavky, které jsou kladeny na hnací hřídele :

• Zabezpečit spolehlivý přenos točivého momentu v požadovaném rozmezí výklonu os spojovaných skupin převodového ústrojí.

• Zabezpečit synchronizovaný pohyb spojovaných částí. • Zajistit klidný chod tím, že kritické otáčky hřídelů jsou větší, než jejich největší možné provozní otáčky.

Pojmy k zapamatování Za hnací hřídele považujeme všechny hřídele, které přenášejí točivý moment mezi součástmi převodového ústrojí, nebo mezi převody a hnacími koly. Z hlediska jejich funkce a konstrukčního provedení je můžeme rozdělit na:  spojovací hřídele  kloubové hřídele  hnací hřídele kol


246


Rozdělení hnacích hřídelů

Spojovací hřídele

Pojmy k zapamatování Spojovací hřídele - používají se k přenosu momentu mezi souosými skupinami převodového ústrojí, které svou polohu při provozu vozidla nemění.

Výklad Protože spojovací hřídele spojují součásti převodného ústrojí, které se vzájemně nepohybují a nemění svoji polohu, je jejich využití u automobilů omezené. Můžeme se s nimi setkat jen tam, kde je podmínka jejich využití splněna. To je například u vozidel. která mají jednotlivé součásti převodného ústrojí pevně spojena s rámem. Typickým příkladem je páteřový rám, jehož součástí je převodovka a rozvodovky jednotlivých náprav. Přenos točivého momentu z převodovky na rozvodovky náprav je proto možný pomocí spojovacích hřídelů. Z tohoto důvodu mohou být spojovací hřídele použity například u vozidel TATRA s páteřovým nástavným rámem. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

247


•

Nejčastěji se používají u vozidel, které mají páteřový nástavný rám, jehož součástí jsou i skupiny převodového ústrojí.

• •

Konce spojovacích hřídelů jsou uzpůsobeny pro připojení spojovaných částí.

•

Duté spojovací hřídele jsou obvykle opatřeny přivařenými drážkovanými unášeči s vnitřním drážkováním (Obr. a nebo b) a nebo drážkovanými nástavci s vnitřním drážkováním (Obr. c). Plné spojovací hřídele mají obvykle na konci vnější drážkování (Obr. d).

U vozidel s páteřovým rámem se můžeme setkat v převodném ústrojí s využitím spojovacích hřídelů

•

Pohon jednotlivých náprav, spojení přídavné převodovky a rozvodovek je provedeno pomocí spojovacích hřídelů (2, 3 a 4).

Kloubové hřídele

Pojmy k zapamatování Kloubové hřídele - používají se k přenosu točivého momentu mezi nesouosými skupinami převodového ústrojí nebo mezi skupinami, které svou vzájemnou polohu při provozu vozidla mění. Kloubové hřídele jsou opatřeny klouby, které umožňují obvykle výklon 15 až 20o.


248


Výklad

Kloubové hřídele se na vozidlech používají nejčastěji k přenosu točivého momentu z tí převodovky (přídavné převodovky) na rozvodovku.

•

Nejjednodušší je kloubový hřídel s jedním kloubem, který může sloužit např. ke spojení hřídele poháněného převodovkou a uloženého na rámu vozidla s rozvodovkou nápravy.

•

Uspořádání je sice jednoduché, ovšem při rovnoměrném otáčení hřídele (6) vzniká nerovnoměrné otáčení hřídele (1).

•

Proto se tento způsob již používá výjimečně pouze v případech velmi malého výklonu hřídelů, kdy je nerovnoměrnost chodu velmi malá.

Nejčastěji se používají kloubové hřídele se dvěma klouby, kde je odstraněna nerovnoměrnost chodu.

• •

Pro zkrácení délky nebo z prostorových důvodů se kloubové hřídele někdy dělí na dvě části. Hřídel má potom tři klouby a je uprostřed uložen.

U kloubových hřídelů je nutno dodržet některé zásady konstrukce a montáže.

• •

Umožnit změnu délky - u hřídelů, které spojují části měnící vzájemně svou polohu. Obvykle je to provedeno tak, že jeden unašeč je na hřídeli nasazen pevně a druhý posuvně na drážkách. Zajistit rovnoměrnost otáčení vstupního a výstupního hřídele. To se realizuje použitím dvou kloubů, jejichž unášeče jsou navzájem správně natočeny, tzn. zrcadlový způsob uložení unášečů kloubových hřídelů s dvěma klouby. Každé jiné natočení unášečů způsobuje vznik nerovnoměrnosti otáčení a přídavného namáhání a může vést až k poškození kloubového hřídele.


249


Je nutno zajistit dynamické vyvážení hřídele. Většina kloubových hřídelů je dynamicky vyvážena. Vyvážení se provádí zejména proto, aby se snížil vliv přídavného namáhání a hlučnost chodu. Při montáži a demontáži je nutno dodržet polohu jednotlivých částí kloubového hřídele (zejména drážkovaného unášeče), jinak dojde k narušení vyvážení.

Hnací hřídele kol


• •

Hnací hřídele kol – používají se k přenosu momentu na hnací vozidlová kola. Podle typu náprav a podle toho, jde-li o nápravu řídící, nebo neřízenou mohou být: Spojovací - u výkyvných kyvadlových neřízených náprav a u tuhých neřízených náprav (s výjimkou nápravy De Dijon). Kloubové – u řídících náprav (se stejnoběžnými klouby které umožňují výklon 25 až 450 ) a u nezávislého zavěšení kol.

Výklad

U nezávislého zavěšení kol a u řídících náprav se jako hnací hřídele kol používají kloubové hřídele.

• •

U neřízených náprav - hřídele se dvěma klouby. U řízených náprav - hřídele se stejnoběžnými (homokinetickými) klouby. Tyto klouby umožňují velký výklon kol (250 – 450) a současně zabezpečují rovnoměrné otáčky výstupního hřídele pohonu kola.


250


Typická provedení hnacích hřídelů kol:

• •

Vnitřní (levé) konce hřídelů jsou upraveny pro spojení s centrálním kolem diferenciálu obvykle pomocí drážek, u některých kyvadlových náprav rovněž pomocí kamenových kloubů. V některých případech (obr. c.) jsou hřídele zhotoveny z jednoho kusu s centrálním kolem.

Vnější (pravé) konce hřídelů jsou upraveny pro spojení s hlavou kola, případně pro jejich uložení na vnějším konci nosníku nápravy.

Klouby

Pojmy k zapamatování Klouby jsou součástí kloubových hřídelů a umožňují jejich funkci tím, že dovolují vyklonění obou částí kloubového hřídele o určitý úhel.

Výklad Klouby se dělí podle jejich konstrukčního provedení na  klouby tuhé  klouby pružné  klouby homokinetické.


251


Tuhé klouby. Tuhé klouby jsou složené výhradně z tuhých kovových částí. Podle konstrukčního provedení se dělí na :

   

křížové, věncové, hranolové, kamenové.

a) Křížové klouby.

• • •

Podle vynálezce Cardana bývají též označovány jako Kardanovy klouby. U automobilů se tyto klouby vyskytují nejčastěji. Mohou mít různé konstrukční provedení

Křížový kloub se třmeny:

• •

Má unášeče s poloválcovými dutinami pro uložení pouzder ložisek čepu kříže. Pouzdra jsou k unášečům připevněna třmeny a proti vysunutí jsou zajištěna nákružky na vnitřním okraji.

b) Věncové klouby.

• •

Každá z vidlic má dva čepy, které nahrazují kříž. Čepy jsou vsazeny do společného věnce.

c) Hranolové klouby.

• • •

Používají se, když se kloubem vyrovnávají jen malé výklony os hřídelů (1÷2o), nebo výrobní a montážní nepřesnosti. Jeho hnací unášeč 1 má čtyřhranný otvor, ve kterém je uložen hranolový unášeč 2 se zaoblenými boky, nasazený na hnaném hřídeli 3. Výhodou tohoto kloubu je, že se hřídele mohou vůči sobě i axiálně posouvat.


252


d) Kamenové klouby. Používají se např. u automobilů s výkyvnými polonápravami, kde je nutno použít klouby minimálních rozměrů. Dvě konstrukční provedení: Obr. a):

•

Do kulovitě zakončeného, na obou stranách zploštělého vnitřního konce hnacího hřídele kola (1) je nalisován čep (2), opatřený kameny (3), které jsou vsazeny do podélného výřezu v náboji centrálního kola diferenciálu (4).

•

Hnací hřídel kola může vykyvovat jednak okolo osy čepu (2), jednak výklonem čepu s kameny ve výřezu v náboji centrálního kola. Obr. b):

•

Kloub má vnitřní, zploštělý a rozšířený konec hnacího hřídele (1), který je uložen v otvoru centrálního kola (2) diferenciálu prostřednictvím dvou poloválcových kamenů (3).

•

Vysunutí kamenů brání pouzdro (4), nasunuté na centrální kolo.

•

Jím je centrální kolo současně uloženo v kleci diferenciálu.

•

Hřídel může vykyvovat jednak současně s kameny (3) okolo osy válcovité dutiny v centrálním kole, jednak výklonem zploštělé části hřídele mezi kameny.

•

Kamenové klouby umožňují i určitý axiální posuv spojovaných hřídelů, čímž lze vyrovnat případné výrobní a montážní nepřesnosti v délkových rozměrech hřídelů a jejich uložení.

•

Vzhledem k velkým měrným tlakům v kluzných plochách je třeba zajistit jejich dobré mazání.


253


Pružné klouby

Pojmy k zapamatování Pružné klouby umožňují vzájemný výklon os hřídelů, které jsou jimi spojeny, deformací jejich pružných členů. Použití je omezené většinou jen na osobní, dodávkové a lehké nákladní silniční automobily, což je zřejmé z uvedených výhod a nevýhod tohoto druhu kloubů ve srovnání s tuhými klouby:

Výklad

Výhody:

• • • • • •

tichý chod,

• • •

malý přípustný výklon os,

měkčí záběr (působí současně jako tlumič torzních kmitů a rázů), nevyžadují mazání, jednoduchá montáž a demontáž, výrobně jednoduché a levné,

vyrovnávání menších osových úchylek. Nevýhody: menší životnost a stárnutí pružných členů, větší rozměry pro přenos stejného točivého momentu.

Pružné klouby se dělí podle tvaru pružných členů na:

• • • • •

kotoučové, článkové, s předpětím, vložkové, pouzdrové.

Dále budou ukázány pouze nejpoužívanější pružné klouby


254


a) Kotoučové klouby.

•

• •

• • •

Na hřídelích (1) a (2) jsou nasazeny unašeče (3) a (4) a jsou spojeny pomocí pružného kotouče (5) ke kterému jsou ramena unašečů střídavě přišroubována. Kotouč, vyrobený z pryže s textilními vložkami, má otvory pro šrouby opatřeny kovovými pouzdry. Čelní plochy kotouče bývají okolo otvorů vyztuženy plechovými příložkami, aby se zabránilo poškození kotouče rameny unašečů. Výklon os hřídelů je umožněn pružností kotouče. Používají se pro přenos menších momentů (např. hřídele volantu) a pro malý výklon hřídelů (max.  50). Jejich hlavní nevýhodou je malá životnost kotoučů.

b) Článkové klouby

• •

Je konstruován obdobně jako kloub kotoučový.

•

Ocelová pouzdra (4) šroubů mají na vnějším průměru nalisovanou pružnou vrstvu a jsou navzájem spojena oky (1) zhotovenými z ocelového lana, které přenáší tahovou sílu.

•

Mezi pouzdry je pryžové jádro (3), které svou pružností změkčuje záběr a zachycuje rázy.

• •

Celý článek je zalit do vodotěsného pryžového pláště a vyztužen příložkami (2).

•

Přípustný výklon hřídelů je stejný jako u kotoučových kloubů (max.  50).

Šrouby unašečů (1) a (2) nejsou ale navzájem spojeny kotoučem, ale samostatnými články, které jsou namáhány na tah.

Článkové klouby jsou trvanlivější, protože články přenáší moment jen v jednom smyslu a tahovou sílu přenáší ocelové lano.


255


c) Pružné klouby s předpětím

• •

• • • •

Kloub má stejnou konstrukci unašečů, jako kloub kotoučový. Jeho pružná pryžová spojka má ale tvar šestiúhelníku, nebo osmiúhelníku, v jehož rozích jsou zavulkanizována dělená kovová pouzdra pro šrouby k připojení unašečů. Tento kloub dovoluje výklon os hřídelů až 160. Umožňuje i jejich axiální posuv o několik milimetrů podle velikosti kloubu. Dodává se v předpjatém stavu, kdy je po obvodu stažen páskem, který se po montáži přestřihne. Stažením se v pryži vyvolá tlakové napětí

Stejnoběžné klouby

Pojmy k zapamatování Stejnoběžné klouby se používají tam, kde je nutné zajistit stejné otáčky hnací a hnané části kloubového hřídele. Proto se používají pro pohon hnacích kol řídících náprav. Tyto klouby svoji konstrukcí umožňují také velký výklon os hřídelů, až 45°. To je pro natáčení kol do rejdu výhodné.

Výklad Stejnoběžné klouby patří mezi klouby tuhé. Jsou konstruovány tak, aby odstranily nevýhodu tuhých křížových kloubů. Touto nevýhodou je nestejnoběžnost hnacího a hnaného hřídele, které jsou spojeny tuhým křížovým kloubem. Nestejnoběžnost křížového kloubu je způsobena kinematikou otáčení kloubu. Výsledkem je, že hnaná část se oproti hnací části během jedné otáčky kloubu dvakrát zpozdí a dvakrát předběhne. Ve výsledku má pak hnaná část nestejnoměrné otáčky.


256


Pro konkrétní představu:

• • •

Za předpokladu konstantních otáček hnacího hřídele n1 = 1000 min-1 má hnaný hřídel kolísavé otáčky n2 . Velikost těchto otáček n2 je závislá na úhlu vyklonění . Konkrétní velikost otáček n2 pro úhel vyklonění =30°, je u jednotlivých poloh natočení hnacího hřídele uvedena na obrázku. Otáčky hnaného hřídele tedy kolísají od 866 do 1155 ot/min.

Podle konstrukčního provedení je možno stejnoběžné klouby rozdělit na:

• • •

kamenové dvojité křížové kuličkové.

a) Stejnoběžné kamenové klouby. Ukázka možného konstrukčního řešení tohoto kloubu (kloub TRACTA):

•

•

Oba spojované hřídele (1) a (7) jsou zakončeny unašeči (2) a (6) s válcovými otvory, do kterých jsou vsazeny válcové kameny (3) a (5), navzájem spojené kotoučem (4). Hřídele se mohou vyklánět jednak okolo os válcových kamenů, jednak okolo středu kotouče.


257


b) Stejnoběžné dvojité křížové klouby. Je to vlastně kloubový hřídel se dvěma křížovými klouby, kde klouby jsou spojené konstrukčně do jednoho celku, takže střední část hřídele odpadá. Ukázka dvojitého kloubu:

• • •

křížového

K věncovému unašeči jsou pomocí šroubů s maticemi přišroubována ložiska dvou křížových kloubů. Kříž každého kloubu tvoří věncový čep ve kterém je na jehlách uložen čep kloubu. Čepy jsou vsazeny do oka hnacího, nebo hnaného hřídele.

c) Stejnoběžné kuličkové klouby. K přenosu momentu se používá kuliček, vložených mezi unašeče hřídelů. Kuličkový kloub BENDIX-WEISS

•

Patří mezi nejrozšířenější stejnoběžné kuličkové klouby.

•

Hřídele (1) a (5) jsou zakončeny unašeči navzájem otočenými o 900 (unašeč 5 je v dolní části obrázku v částečném řezu).

•

Každý unašeč má čtyři drážky (2) nebo (4) polokruhového průřezu, které tvoří oběžnou dráhu pro čtyři kuličky (3), kterými se přenáší točivý moment.

•

Unašeče jsou navzájem středěny kuličkou (6), vloženou do sférických ploch unašečů a nasunutou na kolíku (8), který je vsazen v jednom unašeči a zajištěn stavěcím kolíkem (7).

•

Kulička (6) je v jednom místě zploštěna, aby se umožnila montáž pracovních kuliček (3).


258


Kuličkový kloub RZEPPA

•

Je konstruován tak, aby se dosáhlo zmenšení dotykových napětí ve styku kuliček s unašeči.

•

Hnací čep kola je rozšířen do unašeče (1), který má uvnitř šest drážek polokruhového průřezu.

•

Do těchto drážek jsou vloženy kuličky (4), které současně zabírají do drážek jádra (3), nasazeného na drážkách hnacího hřídele.

•

Kuličky (4), určené k přenosu obvodové síly jsou vedeny klecí (2), opřenou o misku (5), jejíž poloha je určena polohou čepu (7), přitlačovaného k hnacímu hřídeli pružinou (6).

•

Řídící čep (7) má tři kulové plochy: střední z nich je uložena v misce(5) a oběma krajními zasahuje do hřídelů, které jsou kloubem spojeny.

•

Při výklonu otočného čepu kola okolo osy rejdového čepu nápravy (na Obr. dole) se vykloní i čep (7), který současně prostřednictvím misky (5) a klece (2) vykloní i rovinu kuliček (4).

•

Kloub Rzeppa je výrobně náročnější, než kloub Weiss, pro větší počet stykových míst je však možno jej použít i pro vozidla o velké nosnosti. Kuličkový kloub LÖBRO

• Je proveden buď jako kloub pevný, axiálně neposuvný, • nebo jako kloub s možností axiálního posunu. •

Unašeč pevného kloubu, vytvořený z jednoho kusu s jedním ze spojovacích hřídelů, má uvnitř šest drážek polokruhového průřezu, do kterých jsou vloženy kuličky (4), které současně zabírají do obdobných drážek na vnějším obvodu jádra nasazeného na hřídeli (2).

• •

Ochranná manžeta (3) brání vniku nečistot a úniku maziva. Kloub umožňuje výklon os až do 450.


259


Shrnutí pojmů          

účel hnacích hřídelů rozdělení hnacích hřídelů na spojovací, kloubové a hnací hřídele kol spojovací hřídele, účel použití kloubové hřídele, účel použití, konstrukční provedení hnací hřídele kol klouby, účel, druhy: tuhé, pružné, stejnoběžné tuhé klouby, druhy: křížové, věncové, hranolové, kamenové; konstrukční provedení pružné klouby, druhy: kotoučové, článkové, s předpětím, vložkové, pouzdrové stejnoběžné klouby, účel, podstata, druhy: dvojité křížové, kamenové, kuličkové nestejnoběžnost křížových kloubů, podstata.

Otázky 1. Co jsou hnací hřídele? 2. Jak se hnací hřídele rozdělují? 3. Charakterizujte spojovací hřídele. 4. Charakterizujte kloubové hřídele. 5. Jaký je účel koubů? 6. Jaké druhy kloubů znáte? 7. Vyjmenujte druhy pružných kloubů. 8. Vyjmenujte druhy pevných kloubů. 9. Co to jsou stejnoběžné klouby? 10. Jaké druhy stejnoběžných kloubů se používají? 11. Čím je způsobena nestejnoběžnost tuhých křížových kloubů


260

rozvodovky

14 ROZVODOVKY

Průvodce studiem Rozvodovka je název pro součást převodného ústrojí, která je součástí hnací nápravy (u tuhé náptavy), nebo je uložena přímo v převodovce. Ve skříni rozvodovky je uložen

stálý převod hnací nápravy společně s

diferenciálem. Pojem rozvodovka se používá i proto, že původní účel této části převodů je „rozvádět“ točivý moment ze směru od motoru a převodovky, tedy z podélného směru u klasické koncepce uspořádání hnacího ústrojí automobilu, na obě kola hnací nápravy, tedy do příčného směru. Za rozvodovku se tedy v určitém smyslu může považovat skříň, ve které je stálý převod hnací nápravy uložen společně s další součástí převodného ústrojí, s diferenciálem.

STÁLÝ PŘEVOD HNACÍ NÁPRAVY

Pojmy k zapamatování Stálý převod hnací nápravy je poslední součást převodného ústrojí, ve které se točivý moment mění na konečnou velikost, potřebnou na hnacích kolech vozidla. Stálý převod hnací nápravy je zpravidla uložen ve skříni, která je součástí hnací nápravy (u tuhých náprav), nebo je uložen v převodovce u vozidel s motorem a převodovkou nad poháněnou nápravou.

Výklad


261

rozvodovky

Stálý převod hnací nápravy (ČSN 30 0025): Převod v hnací nápravě s neproměnným převodovým poměrem, jehož účelem je trvale zvětšovat točivý moment (a zmenšovat otáčky)

Účelem stálého převodu hnací nápravy je :

• • • •

Trvalé zvětšování točivého momentu na velikost nutnou pro vyvinutí potřebné hnací cíly na kolech (pro překonání jízdních odporů). Trvalé zmenšování otáček na potřebné otáčky kol (nutné u soudobých vysokootáčkových motorů). Obvykle převádí moment z podélné do příčné roviny vozidla ( na hnací hřídele kol. POZN.: Dvoustupňové stálé převody mají dva převodové poměry.

Stálé převody hnacích náprav by měly splňovat tyto základní požadavky:

• •

•

• •

Zajištění vhodné velikosti stálého převodového poměru (obvykle se konstruuje a počítá pro nejrychlejší rychlostní stupeň). Malé rozměry a kompaktnost – ovlivní rozměry a hmotnost celé rozvodovky, což má vliv na: - velikost světlé výšky, - výšku umístění motoru, - velikost neodpružených hmot vozidla. Dobrý záběr ozubených kol – předpoklad dlouhé životnosti a malé hlučnosti – vyžaduje: - tuhou skříň rozvodovky, - tuhá ozubená kola, - jejich vhodné uložení a zajištění možnosti seřizování, - tuhé a vhodně uložené hřídele. Dobrá mechanická účinnost. Plynulý a bezrázový chod.

Rozdělení stálých převodů Podle počtu ozubených kol, jejich uspořádání a umístění je možno stálé převody rozdělit:


262

rozvodovky

Konstrukční provedení stálých převodů Hlavní části stálého převodu hnací nápravy :

 

skříň stálého převodu,1 většinou je to rozvodovka nápravy; pastorek, 2 kterým je přiveden točivý moment ke stálému převodu hn.nápravy, jejich počet a druh ozubení je závislý od druhu stálého převodu;



talířové kolo, 3 je v záběru s pastorkem a od něj se přenáší toč. moment dále k hnacím kolům vozidla, jejich počet a druh ozubení je závislý od druhu stálého převodu;



ložiska, na kterých jsou uloženy pastorek a talířové kolo, téměř výhradně jsou valivá, ale mohou být i kluzná;


263

rozvodovky

Jednoduchý stálý převod Je to převod, který je realizován jedním párem ozubených kol ve skříni rozvodovky. Diferenciál je umístěn stálým převodem.

až

za

Podle druhu použitého soukolí :

a) Jednoduchý kuželový převod. Je to nejčastěji používaný typ stálého převodu. Převod je proveden jedním párem kuželových ozubených kol.

Konstrukce 1-skříň rozvodovky 2- ložisko 3- seřizovací podložky 4- ložisko pastorku 5- seřizovací kroužek 6-pastorek 7- ložiska pastorku 8- podložky ložiska 9- klec diferenciálu 10- vypouštěcí zátka 11- talířové kolo

Zhodnocení převodu s kuželovými koly: Výhody:

• • • •

jednoduchá konstrukce, dobrá mechanická účinnost (0,96  0,97), relativně jednoduchá výrobní technologie při hromadné výrobě,

nepříliš velké nároky na mazací materiály. Nevýhody:

• •

poměrně malý převodový poměr omezený pevností pastorku a přijatelnými rozměry talířového kola, značné požadavky na přesnost výroby, montáže a seřízení záběru.


264

rozvodovky

b) Jednoduchý čelní převod.

•

Je zde použito soukolí s čelním ozubením, proto se používá výhradně u vozidel s motorem uloženým napříč u hnací nápravy.

•

Prakticky se jedná vždy o vnější ozubení se šikmými zuby, aby se dosáhlo tichého chodu a větší únosnosti soukolí, což je předpokladem jeho minimálních rozměrů a minimální hmotnosti při malém opotřebení.

Konstrukce Jednoduchý čelní převod:

•

hnací pastorek čelního soukolí je na konci hnaného hřídele dvouhřídelové převodovky,

•

hnané kolo je přišroubováno ke kleci diferenciálu.

Zhodnocení čelního převodu: Tento převod je ze všech používaných stálých převodů nejjednodušší, nejlacinější a má největší mechanickou účinnost. Lze ho ovšem použít jen při uspořádání s motorem napříč.


265

rozvodovky

DIFERENCIÁLY

Pojmy k zapamatování Diferenciál (ČSN 30 0025) je součást převodného ústrojí, která samočinně umožňuje rozdílné otáčky levého a pravého hnacího kola, popř. přední a zadní nápravy vozidla při současném přenosu točivého momentu, když tato kola nebo nápravy konají nestejnou dráhu (např. v zatáčce).

Výklad

Účelem diferenciálu je :

• • • •

Umožnění rozdílných otáček levého a pravého kola (případně předních a zadních náprav). Odstranění příčin vzniku přídavných (parazitních) sil v převodovém ústrojí. Snížení opotřebení pneumatik a namáhání hnacích hřídelů kol. Usnadnění řiditelnosti vozidel.

Specifické požadavky na diferenciály vyplývají z funkce diferenciálu:

• • •

Umožnit rozdílné otáčení hnacích kol bez přerušení jejich pohonu vždy, když to režim jízdy vyžaduje. Rozdělovat moment na jednotlivá kola nebo nápravy rovnoměrně až do okamžiku, kdy některé kolo nebo náprava začne prokluzovat. Od okamžiku, kdy některé kolo nebo náprava začne prokluzovat, má diferenciál rozdělovat točivý moment na jednotlivá kola nebo nápravy úměrně jejich okamžitým schopnostem vyvodit hnací sílu, tj. úměrně jejich okamžitým adhezním schopnostem.


266

rozvodovky

Rozdělení diferenciálů Rozdělení diferenciálů podle různých hledisek :

Podle umístění Nápravové diferenciály (ND), vložené mezi kola jedné nápravy, Mezinápravové diferenciály (MD) zařazené např. mezi nápravy vozidla, nebo mezi dvojice náprav -v tom případě se tento diferenciál označuje též jako dělič momentu, nebo centrální mezinápravový diferenciál.

Podle rozdělování momentu Symetrické diferenciály které rozdělují moment rovnoměrně (v poměru 1:1) na kola nápravy, nebo mezi nápravami.

Nesymetrické diferenciály které rozdělují moment na nápravy v jiném poměru než jedna. Tyto diferenciály se používají spíše výjimečně a to pouze jako mezinápravové v případech značných rozdílů v zatížení hnacích náprav.


267

rozvodovky

Podle blokování Diferenciály bez závěru, které se používají u převážné většiny silničních vozidel. Jsou to diferenciály, které jsou trvale v činnosti.

Diferenciály se závěrem mohou být při ztížených jízdních podmínkách vyřazeny z činnosti pomocí závěru diferenciálu tím, že se sblokují navzájem dvě části diferenciálu.

Konstrukční provedení diferenciálů

Hlavní části diferenciálů jsou :

    • •

klec diferenciálu, je přišroubována k talířovému kolu stálého převodu; čepy satelitů, jsou vetknuty do klece diferenciálu a jsou na nich uloženy satelity;

Centrální kola

klec

satelity, jsou uloženy na čepech a přenáší točivý moment na centrální kola; centrální kola, které jsou uloženy pevně na hnacích hřídelích kol.

Některé diferenciály jsou opatřeny závěry, které jsou různého provedení. Zabezpečují pevné kinematické spojení klece diferenciálu a centrálního kola.

Satelit

Čep satelitu

Ovládání závěrů diferenciálů jsou různého provedení.

• •

Většinou nepřímé. Zařazení závěru je řidiči signalizováno na přístrojové desce.


268

rozvodovky

Zvláštní diferenciály Účelem je zlepšení trakčních vlastností vozidla za ztížených adhezních podmínek

• • •

Hnací moment je rozdělován nerovnoměrně na kola nebo nápravy vozidla. V praxi se používají zvláštní diferenciály s poměrem momentů M1 / M2 = 2,3 ÷ 3,0. Tomu odpovídá vnitřní účinnost ηD = 0,33 ÷ 0,43 a součinitel blokování kb = 0,5 ÷ 0,7.

Svorné diferenciály Jsou to diferenciály se zvětšeným vnitřním odporem proti otáčení.

•

Využívají zvýšeného vnitřního třecího momentu k výrazně nerovnoměrnému rozdělení přiváděného momentu na obě kola nápravy.

•

Větší hnací moment se přivádí na kolo, které se otáčí pomaleji vůči kleci diferenciálu, menší na kolo, které se otáčí rychleji.

•

Záměrné zvýšení vnitřního tření lze dosáhnout různým konstrukčním opatřením, jímž se současně sníží vnitřní účinnost.

•

Svorné diferenciály plní svou funkci nerovnoměrného rozdělování hnacího momentu samočinně v tom okamžiku, kdy se kola vozidla začnou otáčet nestejnou úhlovou rychlostí. Mohou být:

 diferenciály s přídavnými třecími prvky,  šnekové diferenciály,  diferenciály s hydraulickým odporem. Zajímavost k tématu Diferenciál Torsen

Diferenciál Torsenn je kombinací čelního a šnekového diferenciálu

•

Tento typ diferenciálu je v posledních letech často používán jak u osobních automobilů, tak zejména u automobilů SUV, MPV, apod. .

Konstrukční provedení


269

rozvodovky

POHON VŠECH KOL

Pojmy k zapamatování Pohon všech kol, označovaný jako pohon 4 x 4, nebo v současné době stále používanější 4WD (Four Wheel Drive). Pohon všech kol zlepšuje jízdní vlastnosti automobilu. Zvyšuje jeho průjezdnost terénem. Na silnici zlepšuje jeho adhezní schopnosti a zvyšuje jízdní stabilitu.

Trvalý pohon všech kol

   

je řešen mechanicky uspořádáním převodného ústrojí zpravidla v přídavné převodovce se rozděluje točivý moment na přední a zadní nápravu pokud je pohon trvalý, musí být použit mezinápravový diferenciál pokud se pohon přední nápravy zařazuje pouze v případě potřeby, mezinápravový diferenciál nemusí být

Tento typ pohonu všech kol se využívá hlavně u terénních a nákladních automobilů.

Pohon všech kol ovládaný elektronicky.

U současných osobních automobilů se stále častěji uplatňují systémy elektronicky ovládaného rozdělování točivého momentu na obě nápravy. Takovýto systém vyhodnocuje údaje o otáčkách kol přední a zadní nápravy a na jejich základě mění poměr rozdělení točivého momentu, mezi přední a zadní nápravu.

 

Existuje celá řada systémů. Nejpoužívanější jsou: s viskozní spojkou se spojkou Haldex


270

rozvodovky

S viskozní spojkou

     

Viskozní spojka slouží jako mezinápravový diferenciál. Pokud jsou na obou nápravách stejné adhezní podmínky, jsou otáčky stejné a viskozní spojka se otáčí jako celek. Točivý moment je přiváděn poiuze na přední nápravu. Pokud se na přední nápravě zhorší adhezní podmínky, začne prokluzovat Spojka se začne protáčet a mezi lamelami spojky vzniká teplo Vizkozní kapalina vlivem teploty zvýší svoji viskozitu a spojka se začne uzavírat Díky tomu se začne část točivého momentu přivádět i na zadní nápravu, která má lepší adhezní podmínky

Se spojkou Haldex.

princip činnosti spojky Haldex

Spojka Haldex je vícelamelová a pracuje v olejové lázni. Ovládání spojky zajišťuje dvojice pístů, jejichž činnost je řízena řídicí jednotkou a soustavou regulačních ventilů. Potřebný tlak k pístům je dodáván axiálním hydraulickým čerpadlem. Zjistí-li tedy řídicí jednotka spojky změnu v trakčních podmínkách je okamžitě prostřednictvím ovládání pístů zmenšen nebo Tím je přenesena k zadním kolům pouze potřebná část hnacího momentu vzhledem k podmínkám. Poměr přenosu k předním a zadním kolům je tak okamžitě přizpůsoben k daným provozním podmínkám. Tento poměr může být v rozsahu přední:zadní kola v procentech 100:0 až do poměru 50:50.

Tímto způsobem se dosahuje optimálního záběru všech kol na kluzkém povrchu, zlepšuje jízdní vlastnosti vozu a nižší spotřeby paliva z důvodu odpojení pohonu zadní nápravy za normálních podmínek. VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice

271

rozvodovky


První automobil s pohonem 4×4 Kdo je vynálezce pohonu 4×4 dnes nelze s jistotou určit. Nicméně za první automobil s pohonem všech kol je považován Spyker 4WD (1902). Ještě před jeho vznikem však navrhl konstruktér Ferdinand Porsche automobil s pohonem všech kol pro rakouského výrobce automobilů Jacoba Lohnera. Nejednalo se však o vůz s pohonem všech kol, jak jej vnímáme dnes, ale spíše o hybridní vůz. Měl čtyři elektromotory (pro každé kolo jeden) a záložní zdroj energie v podobě spalovacího motoru. První čtyřkolka, jak ji vnímáme dnes, se objevila o dva roky později. Vznikla v nizozemské firmě Spyker v roce 1902. Představení proběhlo na autosalónu v Paříži v prosinci 1903. Stálý pohon všech kol zajišťoval centrální diferenciál (stejný systém se používá dodnes). Automobil získal i další prvenství. Je považován za první automobil s šestiválcovým motorem a s brzdami všech kol. Do té doby měla auta jen brzdy zadních kol, mnoho závodních vozů dokonce nemělo brzdy vůbec! Spyker 1902 4WD se přes úspěchy v různých soutěžích nikdy nedostal do sériové výroby a pravděpodobně vznikl jen jeden jediný kus. Ten kupodivu přežil až do dnešní doby a je v provozuschopném stavu vystaven v nizozemském Národním Automobilovém muzeu.

zdroj: www.cz-autolexikon.net

Spyker 1902 4WD


272

rozvodovky

Shrnutí pojmů  rozvodovka jako součást převodů, zahrnuje stálý převod hnací nápravy a diferenciál  stálý převod hnací nápravy zvětšuje točivý moment na konečnou velikost potřebnou na hnacích kolech  základní druhy stálých převodů  konstrukční uspořádání jednotlivých typů  diferenciály, účel požadavky  rozdělení diferenciálů: normální, zvláštní – svorné  diferenciál Torsen  pohon všech kol: trvalý, ovládaný elektronicky  použití viskozní spojky, spojky Haldex

Otázky 1. Co je rozvodovka, jaké součásti zahrnuje? 2. Jaký je účel stálého převodu hnací nápravy? 3. Jaké jsou druhy stálého převodu hnacích náprav? 4. Popište konstrukční řešení jednoduchého převodu kuželového. 5. Jaký je účel diferenciálu? 6. Jaké znáte druhy diferenciálů? 7. Popište činnost kuželového diferenciálu. 8. Jak může být zajištěn pohon všech kol automobilu? 9. Co je a jak pracuje viskozní spojka? 10. Popište činnost spojky Haldex.


273

ZÁKLADY DOPRAVNÍ TECHNIKY A DOPRAVNÍ PROSTŘEDKY

Recommend Documents