Тема 9. Вдосконалення гальмових механізмів, підвіски, її елементів і рушія.

 

Ціль: опанувати поняття про загальні тенденції вдосконалення гальмових механізмів, підвіски, її елементів і рушія автомобілів.

Завдання: відпрацювати навички прогнозування і визначення можливих напрямків вдосконалення гальмових механізмів, підвіски, її елементів і рушія автомобілів.

 

Лекція №15

 

1. Необхідність застосування, принципова схема та основні елементи ABS та системи АВС.

2. Поняття про „розумні” шини.

 

Антиблокувальні гальмівні системи (ABS).

Звичайні гальмові системи досягли високого рівня досконалості за багатьма різноманітними критеріями. Однак всім їм, так, чи інакше, притаманний спільний суттєвий недолік—пропорційне перетворення зусилля на гальмовій педалі у гальмівне зусилля в гальмових механізмах. Це призводить до небезпеки виникнення явища блокування коліс в процесі гальмування. Результатом блокування коліс є зменшення ефективності гальмування і втрата керованості автомобілем (юз). В загальному випадку фізична суть негативного впливу явища блокування коліс на ефективність процесу гальмування  виглядить наступним чином (рис.15.1).

	— Радіус кочення колеса — Кутова швидкість колеса — Площа плями контакту колеса з дорогою — Площа гальмових колодок — Площа гальмового диска (барабана) — Площа внутрішніх поверхонь колеса
Рис.15.1

Як відомо з курсу „Теорії автомобіля”, для повної зупинки колеса необхідно компенсувати роботу, що витрачається на його привід (L_ПК). Ця робота, як правило, компенсується роботою тертя: у гальмовому механізмі; під час деформації внутрішніх поверхонь колеса; тертя ковзання під час контакту колеса з опорною поверхнею:

В свою чергу, кожна з цих складових є функцією відповідних площ: ; ; . Якщо ж колесо заблокувати, то робота тертя здійснюватиметься лише на плямі контакту , що становитиме ≈25% роботи тертя у випадку колеса незаблокованого.

Отже, для досягнення оптимальних характеристик гальмування необхідно забезпечити провертання колеса до моменту повної зупинки автомобіля, незалежно від величини гальмового зусилля на гальмовій педалі. Така задача і покладається на ABS. Конструкцій ABS існує багато і вони найрізноманітніші. Однак, незалежно від конструкції, люба ABS виконана за наступною принциповою схемою (рис.15.2).

	1.Датчик кутової швидкості. 2.Датчик зусилля на гальмовій педалі. 3.Датчик тиску в гальмовій системі. 4.Блок датчиків двигуна і КПП. 5.ЕБУ. 6.Модулятор.
Рис.15.2

Система працює наступним чином. ЕБУ-5 отримує сигнали від датчиків 2-4 і надсилає керуючий сигнал на модулятор-6. Модулятор-6 являє собою насос високого тиску в блоці з акумулятором тиску, або перепускний пристрій з електромагнітними клапанами. Незалежно від зусилля на гальмовій педалі модулятор-6 підтримує такий постійний тиск робочого тіла в гальмовій системі, щоб запобігти блокуванню коліс .

На перших зразках ABS використовувались модулятори імпульсної дії (скидали тиск в момент блокування колеса). Однак високий рівень розвитку сучасної електроніки дає можливість застосувати модулятори плавної дії, що не допускають блокування коліс до повної зупинки автомобіля. Як правило, це досягається введенням в електричну схему додаткового датчика лінійної швидкості автомобіля(рис.15.3).

Рис.15.3

Система АВС (Automatic Body Control—система автоматичного регулювання положення кузова).

Елементи підвіски автомобіля реагують на коливання до 5-60Гц. Однак в діапазоні до 5Гц елементи підвіски не сприймають (і не компенсують) коливань. В той же час, коливання в околі 5Гц є непомітними, але дуже шкідливими для людини. Тому конструкторів давно непокоїть думка створення такої підвіски, що могла б реагувати і компенсувати коливання в усьому можливому діапазоні частот.

Найбільших успіхів у реалізації цього задуму досягла фірма DC. Її авто-

мобілі Mercedes-Bens S серійно комплектуються системою АВС. Принципова схема такої системи подана на рис.15.4.

Система працює наступним чином. Гідронасос-7 створює тиск масла (200 бар) і крізь розподільник-6 нагнітає його  у порожнину над поршнем-3. Об’єм і напрямок нагнітання (стравлювання) регулюються розподільником-6 по сигналу з ЕБУ-8. В результаті нагнітання масла поршень-3 „підтискує” пружину стійки-4. ЕБУ-8 отримує сигнали від датчиків 9 та 10. Останній сприймає коливання кузова у всьому діапазоні. Нагнітання масла і попереднє стискання пружини дало можливість „вибрати” коливання до 5Гц. Далі стійка спрацьовує як „звичайна”. Система АВС, крім того, дає можливість автоматично регулювати величину кліренсу в межах -60+25мм.

	1.Кожух поршня. 2.Сильфон кожуха. 3.Поршень. 4.Пружина стійки. 5.Амортизатор. 6.Розподільник тиску. 7.Насос високого тиску. 8.Електронний блок управління. 9.Датчик швидкості автомобіля. 10.Датчик положення кузова.
Рис.15.4

Насичення автомобілів електронними регулюючими пристроями для досягнення оптимальних показників за багатьма критеріями вимагає оцінки великої кількості і найрізноманітніших факторів. На сучасному етапі враховуються практично всі можливі фактори, що впливають на роботу двигуна, трансмісії, підвіски і елементів кузова. Однак продовжує залишатись неконтрольованим такий важливий елемент автомобіля, як

 к о л е с о. І справа не у відсутності датчиків, що могли б з необхідним ступенем достовірності зняти показники роботи колеса (Р_ПОВ, , деформацію і т. д.), а у труднощах, пов’язаних із розміщенням таких датчиків та, особливо, зчитуванням інформації від них.

Для вирішення цієї проблеми фірма “Good I Year” запропонувала конструкцію так званого „розумного” або „активного” колеса. Суть цього рішення полягає в тому, що до складу гуми, що є основою колеса, вводять кристали кремнію (Si). Кремнію притаманні п’єзоелектричні властивості (генерація електричного струму під час деформації кристалів і навпаки). Тобто, ці кристали кремнію, введені до складу гуми, і відіграють роль своєрідних датчиків, що знімають показники роботи колеса. Крім того, такий підхід дав можливість вирішити ще одну важливу проблему—автоматичної корекції рисунку протектора, в залежності від дорожніх умов (суха, чи волога дорога; мокрий сніг; ожеледиця).

Література: [1.9],ст.235-245; [2.2.1-2.4],ст.50-56, 15-23