Hátsó kerekek fékezését optimáló szerkezetek

Közismert, hogy az úttest és a kerék között kifejthető maximális fékező erő a tapadási tényezőtől és a "keréknyomástól", azaz a kerékről az útfelületre ható függőleges erőtől függ. Természetesen ezek a tényezők egyazon járműnél is változnak, például a jármű terhelésétől vagy pillanatnyi üzemi állapotától függően. Ma már nagyon elterjedtek azok a szerkezetek, melyek igyekeznek minden üzemállapot mellett lehetőséget adni a maximális fékhatás elérésére, az útfelület és a kerék közötti kapcsolat - tapadás - teljes kihasználására.


E célból olyan szerkezeteket építenek be a fékkörbe, melyek gondoskodnak arról, hogy a főfékhengerben előállított olajnyomás csak az első kerekekhez menjen változatlan nagyságban, a hátsó kerekekhez menő nyomást pedig szükség szerint módosítják . 

A legegyszerűbb szerkezetek a hátrafelé menő ph nyomást korlátozzák pe függvényében vagy egy állandó értéken (bal oldali diagram), vagy a hátsó tengely statikus, illetve dinamikus terhelésétől (a rugó összenyomodottságától) függően nagyobb vagy kisebb értéken (jobb oldali diagram). 

Az állandó értéken korlátozó szelep elvi rajza a bal oldali ábrán látható. A főfékhengertől jövő nyomás a szelepdugattyúra lefelé fejt ki erőt. Amikor ez az erő meghaladja a beépített rugó előfeszítettségét, a dugattyú elindul lefelé, s maga mögött bezárja az "ajtót": a hátsó kerekekhez menő olajnyomás nem tud tovább nőni. 

A jobb oldali szerkezet annyiban különbözik ettől, hogy a szelepdugattyúra ható kezdő rugóerő a kerék és a kocsitest közötti távolságtól (h-tól) függ, ami a terhelés függvénye. Amikor a jármű hátsó részét megpakolják, s emiatt nő a "keréknyomás", csökken a h távolság, nő azalakú (kék) rugó előfeszítettsége, a szelep nagyobb nyomáson zár, jobban ki lehet használni a tapadásban rejlő fékezési lehetőséget. Erős fékezéskor a tömegerők miatt a jármű előre bukik, ami azt jelenti, hogy a hátsó kerekek kisebb erővel nyomják az útfelületet. Ilyenkor ez a szerkezet kisebb értéken állítja meg a nyomásnövekedést. 

A nyomás-korlátozó szelepeknél többet tudnak a nyomás-vezérlő szelepek, melyek egy bizonyos nyomásérték felett nem állítják meg a hátrfelé menő nyomás növekedését, hanem csak lelassítják. 

Ezek is két fő csoportba oszthatók aszerint, hogy a töréspont mindig ugyanannál a nyomásértékhez tartozik (bal oldali diagram), vagy a terheléstől függően változó értékekhez (jobb oldali diagram).

Ez megintcsak attól függ, hogy egy állandó előszítettségű rugó van-e beépítve a szerkezetbe, vagy egy kívülről változtatható erejű rugó.

Először az egyszerűbb, egy - állandó - töréspontú szerkezetet ismertetjük. A bal oldali ábra mutatja magát a szerkezetet, a jobb oldali ábra ennek működését.


Balról jön az egyre növekvő nyomású olaj a főfékhengertől, s kezdetben szabadon tovább halad jobbra, a hátsó kerekek felé. A nyomás a dugattyú A1-A2 felületére erőt fejt ki a rugó ellenében. Amikor ez az erő le tudja győzni a rugó előfeszítettségét, a dugattyú elindul balra, azután felütközik a szeleptányér kúpján. Ettől kezdve a szerkezet két szélső kamrája "külön életet él". A bal oldalon folytatódó nyomásnövekedés a dugattyú A2 felületére hat, s kicsit jobbra eltolva a dugattyút, az olajnyomás egy része átterjed a jobb oldalra. Ott azért nő kisebb ütemben a nyomás, mert nagyobb felületen (A1) tudja a dugattyút  visszafelé nyomni. A fékezés befejezésekor nem csak a főfékhengertől jövő nyomás csökken, hanem a jobb oldalon, vagyis a hárafelé menő vezetékrendszerben is, de ott lassabban, olyan ütemben, ahogy a rugalmasan kitágult vezetékrendszer térfogata összehúzódik .A "fölénybe került" jobb oldali nyomás a dugattyút a szeleppel együtt elindítja balra. Amikor a bal oladali nyomás a jobb oldali alá csökken, a jobb oldali nyomás kinyitja a szelepet, minek következtében az olaj vissza tud folyni, s az alkatrészek kiinduló helyzetükbe térnek vissza. 

A működés egyes fázisai > itt!

A bal oldali diagram diagramon az is látható, hogy hogyan alakul a hátsó kerekekhez menő nyomás akkor, ha a félig felengedett fékpedált ismét benyomjuk. Amikor először kezdtünk fékezni, az 1 "kapcsoló pontban" kezdett lassulni a hátsó kerekekhez menő nyomás növekedése. A fékezést a 2 pontig növeltük, majd csökkentettük a fékpedálra kifejett erőt: a hátsó fékkör nyomása - mint már említettük -  lassabban csökkent, mint az első fékkörben, a 2 ponttól egészen a 3 pontig, amikor is a két nyomás egyforma lett. A fékpedálra kifejtett erő további csökkentése mindkét fékkörben azonos nyomáscsökkenést eredményezett egészen a 4 pontig, de most megint növeljük a pedálerőt. Mint látható, a hátsó fékkör nyomása kezdetben ugyanolyan ütemben nő, amilyen ütemben csökkent, s csak akkor megy át az "eredeti" növekedési ütembe, amikor becsatlakozik az első fékezés egyenesébe (5 pont). 

A terheléstől függő nyomásvezérlő pontosan ugyanezen elven működik, a különbség az, hogy a dugattyúra ható rugó "ereje", s ezzel együtt a kapcsoló pont magassága a kerékterheléstől függ.

.................
Itt is a lényeg az, hogy a hátsó kerekekhez menő nyomás nagyobb felületre hat visszafelé, ezért a terheléstől függő magasságú "kapcsolópont" után lassúbb nyomásértékek alakulnak ki, vagyis lassabban nő a nyomás, mint az első kerekekhez menő vezetékben. 

Fönt jobbról jön az egyre növekvő nyomású olaj a főfékhengertől, s kezdetben szabadon tovább halad alul jobbra, a hátsó kerekek felé. A nyomás a dugattyú A1-A2 felületére erőt fejt ki a rugó ellenében. Amikor ez az erő le tudja győzni a rugó előfeszítettségét, a dugattyú elindul fölfelé, azután felütközik a szeleptányér kúpján. Ettől kezdve a szerkezet két (fölső és alsó) kamrája "külön életet él". A fönt folytatódó nyomásnövekedés a dugattyú A2 felületére hat, s kicsit lefelé eltolva a dugattyút, az olajnyomás egy része átterjed az alsó térbe. Ott azért nő kisebb ütemben a nyomás, mert nagyobb felületen (A1) tudja a dugattyút  visszafelé nyomni. A fékezés befejezésekor nem csak a főfékhengertől jövő nyomás csökken, hanem az alsó térben, vagyis a hárafelé menő vezetékrendszerben is, de ott lassabban, olyan ütemben, ahogy a rugalmasan kitágult vezetékrendszer térfogata összehúzódik .A "fölénybe került" alsó nyomás a dugattyút a szeleppel együtt elindítja fölfelé. Amikor a fölső nyomás az alsó alá csökken, az alsó nyomás kinyitja a szelepet, minek következtében az olaj vissza tud folyni, s az alkatrészek kiinduló helyzetükbe térnek vissza. A váltakozó erejű fékezéskor természetesen itt is érvényesül a "hiszterízis".

A működés egyes fázisai itt!

Végül nézzünk meg egy nyomást szabályozó szerkezetet, amely a fékezés "eredményét" figyeli, s visszahat az olajnyomásra, éspedig külön-külön a jobb és a bal kerékhez menő nyomásra. 

A fékezés eredménye alatt itt a tömegerők változását értjük, mégpedig két tömegerőnek, a jármű lassulásából eredő hosszirányú, s jármű ívmenetéből eredő keresztirányú tömegerőnek (centrifugális erőnek). Ez utóbbi ugyanis a járművet hossztengelye körül elforgatja, megnövelve a külső kerekekre ható keréknyomást, csökkentve a belső kerekek keréknyomását. Ha tehát minden keréknél ki akarjuk használni a teljes tapadást, akkor a keréknyomások arányában kell szabályozni az oda vezető olajnyomás nagyságát.

A működés alapelvét a jobb oldali ábra szemlélteti. Legyen a p1 az a nyomás, ami a főfékpedáltól jön (s elmegy az első kerekekhez is), a p2 pedig a szabályozandó nyomás. Mint látható, a p2 függ az F erőttől: a nulla és a két dugattyú-keresztmetszet arányával fordítottan arányos érték között változhat (az utóbbi a  p1-nél természetesen nagyobb!).

A szerkezet vázlata bal oldalon látható. A lényeg a két - előbb tárgyalt - dugattyún kívül egy "bunkós" inga, gömbi csuklón csapágyazva. A bal ábra menetirányban (előre), a másik ábra oldalról mutatja a szerkezetet (menetirány balra). 

A fékezés kezdetekor az olajnyomás minden további nélkül át tud folyni a dugattyú palástján kialakított vályúkon keresztül mindkét hátsó kerékhez. 

Egy bizonyos olajnyomás és az ennek következtében kialakuló bizonyos tehetelenségi erő elérésekor  a nyomás a dugattyúkat felemeli, a vályúk elzáródnak, a két tér egymástól elválasztódik (bal alsó ábra). 

Minél erősebben fékezünk, minél nagyobb a lassulás, annál nagyobb erő segít a felső térben lévő nyomásnak lefelé nyomni a dugattyút, a nyomás tehát ennek megfelelően ott csökken. 

Ívmenetben a két dugattyúra ható erők közül az egyik (esetünkben a jobb oldali) megnő, a másik lecsökken (ha a fékezés erősségén nem változtattunk, akkor e két erő összege változatlan marad). 

Az erők különbségével fordított arányban változik a két nyomás: a külső kereket jobban fékezzük, mint a belsőt. Ez azt jelenti, hogy a centrifugális erő miatt kifelé dűlő jármű fékezhetőségét jobban kihasználjuk.

....................
 

Összefoglalva tehát vannak:

- nyomáskorlátozók terheléstől független egy állandó törésponttal, illetve terheléstől függő változó törésponttal,
- nyomásvezérlők terheléstől független egy állandó törésponttal, illetve terheléstől függő változó törésponttal,
- nyomásszabályozók a fékezés intenzitásától függő változó törésponttal.

És egy kis kikapcsolódás itt!