16. fejezet - Motor fékező nyomaték szabályozás és a retarderek szabályozása

Erre a berendezésre példaként nézzük a DAF motorféket (DAF Engine Brake), amit angol elnevezése alapján DEB –nek neveznek.

Egyebek között a hengerenként négy szeleppel szerelt, 12,6 literes, 6 hengeres, 16 szelepes, XF típusjelű motort is ezzel a kiegészítő fékberendezéssel látják el. Három – három henger fölé kerül egy – egy hengerfej, ezért két kiegészítő hidraulika egységgel látják el. Ezekre szerelik a működtetéshez szükséges elektromágneses szelepet. A fékberendezés használatakor ezek a motor kenőolaj rendszerből olajat juttatnak a működtető hidraulika rendszerbe. Ez a dugattyút (4) a lemezrugó ellenében lefelé mozdítja.

A fékező hatás növeléséhez a szomszédos henger szelepemelő himbája, amikor felfelé mozog, az állító csavar is felfelé mozdítja a dugattyút (4). Így létre jön a hengerenként két kipufogó szelep közül az egyik nyitásához szükséges olajnyomás az összekötő csatornában. Ennek hatására a hosszú rúddal ellátott dugattyú (3) lefelé mozdul és az egyik kipufogó szelepet egy kissé kinyitja a sűrítési felső holtpont közelében. Emiatt a hengerben a már összesűrített levegő a kipufogó gyűjtőcsőbe áramlik. A következő ütemben, amikor a dugattyú lefelé mozog, vákuum keletkezik, ami lassítja a motor forgattyús tengelyének forgását. Ez adja a fékező hatást.

Amikor a gépkocsivezető használja a motorféket, egy kapcsolóval tápfeszültséget ad az elektromágneses szelepre.

16.2. ábra - DAF Engine Brake (DEB) hengerfejre szerelt kiegészítő hidraulika egységek és a hengerek közötti működtető olajcsatornák.

16.3. ábra - DEB kikapcsolva, az elektromágneses szelep árammentes, motor normál működés.

16.4. ábra - Fékezéskor a DEB bekapcsol, az elektromágneses szelep nyit, olaj rendszer feltöltődik.

Amikor már nincs szükség a motorfékre, a vezető lekapcsolja az elektromágneses szelepről a tápfeszültséget, a szelep zár és a 2-es dugattyú alsó felületére nem hat nyomás. A szelepemelő himba mozgása és a dugattyú (4) mozgása miatt létrejövő nyomás a 2-es dugattyút lefelé mozdítja, amely lehetővé teszi a motorolaj visszaáramlását a motor kenőolaj rendszerébe. Hatására megszűnik a motorfék hatás.

16.5. ábra - Motorfék működésekor a 4-es dugattyú által létrehozott hidraulikus nyomás nyitja az egyik kipufogó szelepet a felső holtpont közelében.

16.6. ábra - A 2-es dugattyú elmozdulása miatt az olaj távozik a hidraulika rendszerből, ezért megszűnik a motorfék hatás.

Így működik egyebek között a Volvo Engine Brake (VEB). Ennél két fékező berendezés (a kipufogófék és a növelt hatású motorfék) hatása is összeadódhat.

1.- vezérmű tengelyen kiegészítő kipufogó bütykök; 2.- kipufogófék záró tolattyú; 3.– kipufogófék nyomás szabályozó; 4.- szelephimba kiegészítő szerelvényekkel; 5.- olajnyomás szabályozó szelep; 6.- olaj nyomócső

16.7. ábra - A Volvo növelt hatású motorfék részei

A növelt hatású motorfék működtetéséhez hengerfejen a szelepfedél alá szerelik be a szabályozó szelepet. Ez a motor kenőolaj rendszerétől egy nyomócsövön keresztül érkező, a szelepemelő himbasor kenéséhez használt olaj nyomását két fokozatban állítja be. A motor normál működésekor az elektromágneses szelep nyitva van, ekkor 1 bar az olajnyomás. A motorfék bekapcsolásakor az elektromágneses szelep zárása miatt 2 bar lesz az olajnyomás. Ha a gépkocsivezető kikapcsolja a motorféket a nyomás a rugó segítségével visszacsökken 1 bar –ra.

16.8. ábra - A motor működik az elektromágneses szelep árammentes.

16.9. ábra - A nyomásszabályozó szelep tápfeszültséget kap, a motorfék bekapcsol.

16.10. ábra - A nyomásszabályozó tolattyú.

A VEB -el szerelt motoroknál a többitől eltérő vezérműtengelyt alkalmaznak. A normál kipufogó bütyök kiegészül két kisebb emelésűvel. Ez az alapkörhöz képest 0,8 mm magas. A mechanikus áttétel miatt a szelepszárnál mérve 1,1 mm elmozdulás tud létrehozni.

16.11. ábra - Görgős szelepemelő himba hidraulikus működtetéssel.

16.12. ábra - A kiegészítő bütykök hatására még kétszer nyitnak a kipufogó szelepek.

Motorfék üzemben, a 2 bar olajnyomás esetén, a kiegészítő bütykök a sűrítési ütem kezdetén és a kipufogási ütem végén emelik meg a kipufogó szelepet a hidraulikus szelephézag kiegyenlítő egységen keresztül.

A szelepemelő himbába szerelt visszacsapó szelep biztosítja a motorfék működéséhez szükséges nyomást, amikor a szelephézag jól be van állítva. A motor normál működésekor a szelepemelő himbába az 1 bar olajnyomás érkezik. Ekkor a kis bütykök nem emelik meg a szelepet, mert a kis olajnyomás miatt az elmozdulás a hidraulikus szelepemelő tőkénél kiegyenlítődik. Amikor a szabályozó szelep a nagyobb, 2 bar olajnyomást állítja be, a szabályozó szelep, a himbába szerelt visszacsapó szelep a felette lévő dugattyú rugó ellenében történő elmozdulása miatt tartja ezt az értéket. A kipufogószelep a kis bütykök segítségével két kiegészítő elmozdulást is végez. Ekkor működik a növelt hatású motorfék.

16.13. ábra - Ha 2 bar –nál kisebb az olajnyomás elmaradnak a kiegészítő szelepnyitások.

16.14. ábra - 2 bar –nál nagyobb olajnyomás esetén a kiegészítő bütykök még kétszer nyitják a szelepeket.

A fékező hatás:

A szívó ütemben a kissé nyíló kipufogó szelepen keresztül túlnyomás kerül a kipufogó gyűjtő csőből a dugattyú fölötti térbe és így a sűrítés nagyobb nyomással valósul meg, ezért nagyobb lesz a főtengely lassulása és a fékező hatás.

A sűrítési ütem végén ismét kissé nyit a kipufogó szelep, és az összesűrített levegő a kipufogócsőbe távozik. A dugattyú lefele mozgásakor a dugattyú feletti térben nagyobb vákuum keletkezik, ami nagyobb fékező hatást fejt ki a főtengelyre.

A motorfék működéséhez a következő feltételeknek kell teljesülniük:

A műszerfalra szerelt működtető kapcsoló három állású:

A motorfék működési jellemzői:

A kipufogófék a kipufogó gyűjtőcsőben 7,5 bar nyomást állít be. Minél nagyobb a motor fordulatszáma annál nagyobb a fékhatás. Meghibásodás esetén a motor elektronikában hibakódok tárolódnak, melyek a megfelelő diagnosztikai műszerrel kiolvashatók.

A korszerű haszonjárművekben a retarder működtetését az EBS elektronika végzi.

Ettől függetlenül a gépkocsivezető a retardert többféle módon is használhatja:

Az egyes fokozatok aktiválásakor az elektromágneses szelepekkel a bekapcsolt fokozatnak megfelelő mennyiségű olaj kerül a tároló térből munkatérbe, az álló és forgó lapátkoszorúk közé. Ezzel érhető el a kívánt fékező nyomaték. Ha a működtető kapcsolót nem mozdítják el, egy bizonyos fordulatszám tartományban a beállított fékezőnyomatékot az elektronika állandó értéken tartja.

Hőmérséklet érzékelő informálja a retarder elektronikát a pillanatnyi üzemállapotról. Ha a hűtőfolyadék túlmelegedne, az elektronika csökkenti a fékező nyomatékot, illetve lekapcsolja a retarder működését. A vezető ekkor az üzemi fékkel kell lassítsa a gépkocsit.

A retarderek működtetéséhez általában mikroprocesszoros elektronikákat alkalmaznak. Ennél a típusváltozatnál a kézi kapcsoló hat fokozatú. A gépkocsi össztömegének és a lejtő meredekségének megfelelően hat különböző szabályozott lassító fokozat használható.

A retarder kapcsoló kar végén lévő nyomógomb megnyomásakor az elektronika tárolja a pillanatnyi járműsebességet, melyet az elektronika pontosan tart, akkor is ha változik közben a lejtő meredeksége. A gomb ismételt megnyomására a sebesség tartó szabályzás kikapcsol.

A retarder működtetés elektromos energia igénye igen csekély. Az ellenőrző lámpa, a féklámpa relé, és az elektromágneses szelep működtetéséhez összesen 1,6 A áramerősség szükséges.

A szabályzó elektronikát a gépkocsin a környezeti hatásoktól védett helyre szerelik fel. Ezt az elektronikát is ellátták öndiagnosztikai egységgel és hibakód tároló áramkörrel is. A gyújtás bekapcsolásakor rövid ideig világít, majd hibátlan rendszer esetén kialszik. Ha hiba van a rendszerben, az ellenőrző lámpa folyamatosan világít. A felszerelt diagnosztikai csatlakozó lehetővé teszi az interaktív szerviz-készülék használatát.

További előny, hogy a teljesen elektronikus szabályozású retarderek fékező hatása kis sebességnél (1200 1/perc fordulatszám alatt) is lényegesen jobb, mint a korábbi változatoknál volt tapasztalható.

A retarder hőcserélőjének hűtőfolyadék kilépő csonkjába beépített hőmérséklet érzékelő jele alapján az elektronika korlátozhatja a fékező nyomatékot, illetve kikapcsolhatja a működését.

A hidrodinamikus retarder és az ABS rendszer egymással elektronikus adatátviteli kapcsolatban állnak. Erre azért van szükség, mert Az ABS elektronika tudja megállapítani, hogy a tartós lassító fékberendezés használata közben kis tapadási tényezőjű úton a fékezett kerekek esetleg megcsúsznak. Korábbi gyártású gépkocsiknál ekkor relék segítségével az ABS kikapcsolja a retardert. Ennek hatása különösen a hidrodinamikus retardereknél némi késlekedéssel okozza a fékező nyomaték csökkenését, majd megszűnését. Ahhoz ugyanis egy bizonyos idő szükséges, hogy a munkatérben a sűrített levegő befújásával csökkenjen az olaj sűrűsége, majd eltávozzon onnan a tároló térbe. Ennek hatása az alábbi lassulási diagramról jól látható. Az újabb haszonjárműveknél az ABS rendszer és a retarder közötti adatátviteli kapcsolat a CAN hálózaton keresztül valósul meg.

16.19. ábra - A kerék megcsúszásakor az ABS beavatkozásakor a retarder kikapcsol, de ehhez néhány tized másodpercre szükség van.

Ezt a típusváltozatot közvetlenül a sebességváltóra, vagy a sebességváltó és a hátsó futómű közé szereik. Az olaj/hűtőfolyadék hőcserélő is a részét képezi az egységnek. A képen látható változat az úgynevezett „in-line” kialakítás, mert a forgórész tengelye egybe esik a kardántengely forgástengelyével.

16.20. ábra - Voith 120 –as sorozatú, közvetlenül a sebességváltóra szerelt, szekunder beépítésű hidrodinamikus retarder a hőcserélővel.

16.3.5.1. Voith 120 –as sorozatú hidrodinamikus retarder

Ez egy kompakt kivitelű, nagy teljesítményű, szekunder beépítésű változat, melyet közepes kategóriájú autóbuszokhoz, illetve teherautókhoz fejlesztettek ki. A 120/2 típusnál a kardántengely legnagyobb megengedett fordulatszáma 3000 1/perc, a 120/2 S típusnál pedig 4000 1/perc. Ezen kívül pedig csupán az állórész kivitelében különböznek egymástól, belső szerkezetük azonos .

Működés és nyomatékszabályozás

Öt fokozatú kézi kapcsolóval, illetve három fokozatú láb működtetésű szeleppel kombináltan használható. A fékező nyomaték szabályozása közvetett módon a sűrített levegő nyomásának változtatásával történik. Ennek hatására fog változni a munkatérbe kerülő olaj mennyisége. A retarder kapcsoló jelét a működtető elektronika fogadja, mely alapján egy meghatározott nagyságú vezérlő áramot juttat az arányos működésű szelephez. Ez állítja be a sűrített levegővel megvalósított szabályozó nyomást. Ez hat az olajtérre, mely a kardántengely fordulatszámával arányos olajmennyiséget juttat a lapátozással ellátott álló és forgórészből álló munkatérbe. Az elektronika a CAN hálózaton keresztül kapcsolatot tart a gépkocsi többi elektronikus rendszerével.

Fékezés közben az olaj részecskék a forgó részben felgyorsulnak, az álló részben pedig lelassulnak. Mozgásuk pályája egy önmagába visszagörbített spirállal jellemezhető. A mozgásállapot változása fejti ki a fékező hatást, melynek következtében a kinetikus energia hővé alakul. Ez a hőcserélőn keresztül adódik át a motor hűtőfolyadék rendszerének.

A kilépő csonkba szerelt hőmérséklet érzékelő folyamatosan jelet ad az elektronikának. A legnagyobb megengedett érték 98˚C, melynek elérésekor a szabályozó nyomás fokozatosan csökkenni kezd. Ez a folyamat addig tart, amíg a fékező nyomaték és az azzal arányos elvezetendő hőmennyiség a hűtőrendszer teljesítő képességével egyensúlyba kerül.

Amikor a retarder nem fékez, a ventillációs veszteséget az állórész csapokkal csökkentik.

A zavarmentes működés szempontjából fontos az olajszint rendszeres ellenőrzése. A legnagyobb fékező nyomaték az elektronikán elhelyezett kapcsolókkal állítható be a gyári adatoknak megfelelően. Ez a szabályozó nyomást fogja korlátozni.

16.21. ábra - Voith 120 –as sorozatú hidrodinamikus retarder működtető egységei.

16.22. ábra - Voith 120 –as sorozatú hidrodinamikus retarder elektromos kapcsolási rajza.

16.3.5.2. Scania hidrodinamikus retarder

Ez egy speciális, a Scania által kifejlesztett és gyártott hidrodinamikus retarder, mely szekunder beépítésű és közvetlenül a sebességváltóra szerelik. Működtetése lehet kézi kapcsolású, vagy automatikus is. A bolygóműves automatikus sebességváltóra szerelt változatát autóbuszokba szerelik. Más típusoktól abban különbözik, hogy kettős forgó lapátkoszorút szerelnek be, melyet két álló lapátkoszorú vesz közre. A fékező nyomaték szabályozása hidraulikusan történik, de ehhez sűrített levegőt is igénybe vesznek. Mikroprocesszoros működtető elektronikát alkalmaznak, mely CAN hálózaton keresztül kapcsolatban áll a gépkocsi többi elektronikus rendszerével is. Együttműködik az elektronikus légfék rendszerrel és az elektronikus dízelmotor menedzsmenttel. Valamennyi haszonjármű változatba ugyanazt az elektronikát szerelik, melyet az adott típusnak megfelelően a beszerelést követően konfigurálni kell.

A teherautóba és az autóbuszba szerelt változat elektromos hálózata azonban eltér egymástól.

A legnagyobb fékező teljesítménye folyamatos üzemben 400 kW. Rövid idejű igénybevételnél elérheti a 650 kW –ot is. A retarderes változatok motorjait nagyobb hűtő teljesítménnyel kell ellátni, ezért nagyobb átömlési keresztmetszetű, hűtőfolyadék csatornákat alakítanak ki és kettős termosztátot szerelnek be.

16.23. ábra - Scania szekunder beépítésű hidrodinamikus retarder autóbuszba az automatikus sebességváltó bolygóműves fokozatai után szerelve.

Az Intarder kezdetben a Voith vállalat termékeinek védett típusneve volt. Azoknál a tartós lassító fékező berendezéseknél alkalmazták ezt a megnevezést, melyeket közvetlenül a sebességváltóra szereltek, off-line elrendezésben. Ez azt jelenti, hogy a lapátkoszorúk szimmetriatengelye a kardántengely mellett van. Jelenleg már a többi gyártó is alkalmazza ezt a megnevezést. Közös jellegzetességük, hogy a sebességváltó kimeneti tengelyről gyorsító áttételen keresztül kapja a lapátkoszorú a hajtást. Ennek az előnye, hogy a nagyobb fordulatszám miatt, kisebb lehet a retarder lapátkoszorújának átmérője, és így az intarder tömege és helyigénye is kisebb. A munkatérbe szerelt lapátozott forgórész rendszerint a kardántengely fordulatszámának kétszeresével forog. Kikapcsolt állapotban a lapátkoszorúk között a munkatérben nincs olaj, de van ventillációs veszteség. Ezt a gyártók különböző konstrukciós megoldásokkal igyekeznek csökkenteni.

16.24. ábra - Az Intarder elvi felépítése. Gyorsító áttétellel ellátott hidrodinamikai fékberendezés.

16.3.6.1. ZF intarder

1.- sebességváltó kihajtó tengelyén a nagy átmérőjű fogaskerék; 2.- retarder lapátkoszorúi; 3.- sebességváltó; 4.- hőcserélő; 5.- nyomástároló; 6.- olajszivattyú

16.25. ábra - Közvetlenül a sebességváltóra szerelt Intarder a gyorsító áttétellel.

Az intarder bekapcsolásakor a hidraulikus szabályozóegységbe szerelt proporcionális (arányos működésű) szelep és a nyomástároló szelepe olajat enged a munkatérbe. A fékezés közben fejlődő hőt az olaj – hűtőfolyadék hőcserélő adja át a belsőégésű motor hűtőrendszerének. Ezt a rendszert is ellátják túlmelegedés elleni védelemmel.

Ilyen Intardert szerelnek egyebek között a haszonjárművekben alkalmazott ZF – Ecosplit 3 típusú sebességváltóra. Ennek a sebességváltónak a sorozatgyártása 1992 –ben kezdődött. Ennél a változatnál az Intardernek és a sebességváltónak közös az olajtere. Olyan az elrendezés, mely lehetővé teszi mellékhajtások felszerelését is a sebességváltóra. Az olaj/hűtőfolyadék hőcserélőt közvetlenül az Intarderre szerelik. A nyomástárolóval igyekeznek kiegyenlíteni az olaj felhasználási csúcsokat és egyúttal ezzel rövid reakcióidőt megvalósítani. Fékezéskor az olaj jelentősebb része az Intarderből a hőcserélőbe áramlik és ilyenkor megkerüli a sebességváltót. Amikor az Intardert kikapcsolják, más a sebességváltóból is a hőcserélő felé áramlik az olaj. Ezt az olajszivattyú biztosítja.

Normál fékezés az Intarderrel

Ebben az üzemmódban az elektronika egy arányos működésű elektromágneses szelep segítségével 6 különböző lassítási fokozatot tud megvalósítani. A fékező nyomaték az adott fokozatban állandó értékű. A működést az elektronika felügyeli.

„Bremsomat” üzemmód

Ebben az üzemmódban a gépkocsi sebességét az elektronika állandó értéken tartja. Ezt a fokozat kapcsolóval tudja a gépkocsi vezető beállítani. A sebesség egy előre megadott határértéken belül állandó marad. A hőcserélőt hőmérséklet érzékelővel látják el. Így még mielőtt a hűtőfolyadék túlmelegedne, az elektronika csökkenti a fékező nyomatékot. Az elektronika által beállított legnagyobb fékező nyomaték 420 kW.

16.26. ábra - Gyorsító fogaskerék áttétellel ellátott ZF Intarder és a hőcserélő.

16.27. ábra - A ZF Intarder működési jelleggörbéje.

16.3.6.2. Voith VR 115 HV típusú intarder

Ilyen lassító fékberendezést szerelnek egyebek között a Mercedes Actrosba. Annál a típusnál működését a gépkocsi CAN hálózatán keresztül a Telligent ® fékmenedzsment rendszer irányítja. Előnyös a lassító berendezés kis tömege és a kompakt építési módja. Ez a változat lehetőséget és megfelelő helyet is biztosít a mellékhajtások felszerelésére is.

16.28. ábra - A sebességváltóra szerelt, gyorsító áttétellel ellátott Voith 115 HV intarder felépítése.

16.29. ábra - Off - line beépítésű Voith intarder Mercedes sebességváltóra szerelve. A kardántengely mellett van elhelyezve.

A számítások szerint ennek a fékező berendezésnek a felszerelési költsége kb. két éven belül megtérül. A mérések azt igazolták, hogy ugyanolyan körülmények között az intarderes gépkocsinál 70%-al kevesebb a súrlódásos fék használata, 36%-al kevesebb a sebességfokozat kapcsolása és 6%-al nagyobb átlagsebesség valósult meg.

Ez az intarder a sebességváltóhoz egy úgynevezett „csapágyharanggal” csatlakozik. A kenéshez szükséges olajat a sebességváltó biztosítja. Ez nem keveredik a más célra szolgáló retarder olajjal. Ennél a konstrukciónál az intardernek a sebességváltó házához pontosan kell illeszkedni. A gyorsító fogaskerék áttétel alkalmazása révén a gépkocsi teljes sebességtartományban, a sebességfokozatok visszakapcsolása közben, hatásosan lassít. A lapátkoszorúk kisebb átmérőjűek, mint a szekunder beépítésű retardereknél. A legnagyobb fékező nyomaték 3500 Nm.

A ventillációs veszteség csökkentése miatt, amikor nem fékez, a forgórészt axiális irányban elmozdítják. Ekkor a lapátkoszorúk között a szokásosnál nagyobb lesz a távolság. Egy előfeszített rugó tartja ebben a helyzetben a forgórészt. Ha fékez az intarder, a munkatérbe áramló olaj a forgórészre nyomatékot fejt ki, és a nagy emelkedésű menet közelíti a forgórészt az állórészhez.

A VR 115 HV típusú intardernél az alkalmazott két munkaközeget, az olajat, és a sűrített levegőt membrán választja el egymástól. Ez gátolja meg fékezés közben a habképződést. Továbbá így kisebb lesz a sűrített levegő felhasználás, és környezetkímélőbb lesz az üzemeltetés. Ennél a típusnál a sűrített levegő nyomása a membránon keresztül kifejtett erő révén nyomja a munkatérbe az olajat.

16.30. ábra - Off - line beépítésű Voith intarder, melyet egyebek között a Mercedes sebességváltóra is szerelnek.

16.31. ábra - Membrán választja szét egymástól az olaj és a sűrített levegő teret.

16.32. ábra - A ventillációs veszteség csökkenése a forgó rész eltávolításával.

16.3.6.3. A Scania intarder és speciális működési jellemzői

Ezt az intardert számos érdekes működési megoldással látják el. A következőben ezeket foglaljuk össze.

16.33. ábra - Scania tehergépkocsira szerelt off line beépítésű szekunder retarder.

16.34. ábra - Scania off line retarder a gyorsító áttétellel és a kettős lapátkoszorúval.

A fékpedálra szerelt érzékelő jelére bekapcsol a retarder működés. Ezzel párhuzamosan automatikusan bekapcsol a völgymeneti szabályozási program is. Ez az érzékelő egy potenciométer, mely a pedálszelep integrális részét képezi. Az elektronika tápfeszültséggel látja el, melynek hatására a pedál helyzetével arányos analóg feszültség jelet ad. Ez megfelel a vezető által igényelt fékező nyomatéknak. Fékoldáskor a kimeneti feszültség 0,5 V, így az elektronika meg tudja különböztetni a vezeték szakadástól. Teljes fékezéskor pedig a kimeneti jel 4,5 V.

16.35. ábra - A fékpedálra szerelt potenciométer karakterisztikája.

A gázpedálra szerelt érzékelő jelére (PWM jel). A gázpedál lenyomásakor az elektronika ezen jel alapján automatikusan kikapcsolja a retarder működést és a völgymeneti szabályozást is.

16.36. ábra - A gázpedál érzékelő PWM jele különböző motor nyomatékoknál.

A tengelykapcsoló pedálra felszerelt kapcsoló jelet ad az elektronikának, melynek hatására a sebességfokozat visszakapcsolásakor automatikusan növeli a motor fordulatszámát. Ez anélkül történik, hogy a retarder-, vagy a völgymeneti szabályozás kikapcsolna.

A műszerfalon elhelyezett retarder kapcsolónak a kikapcsolt helyzeten kívül öt fokozata van. Ezek 500, 1000, 1500, 2000, 3000 Nm fékező nyomatékoknak felelnek meg. A kapcsoló kimenetén a fokozatoknak megfelelő lépcsőzetes feszültség jel jelenik meg. A legnagyobb fokozatban bekapcsol a kipufogófék is. A kipufogóféket tehát nem a gépkocsivezető, hanem az elektronika kapcsolja.

16.37. ábra - A retarderkapcsoló.

16.38. ábra - Retarderkapcsoló karakterisztika.

A retarder működésekor világít a féklámpa. Függetlenül attól, hogy a fékpedállal, a kézi kapcsolóval, vagy automatikusan történt a retarder bekapcsolása, amikor a fékező nyomaték nagyobb 450 Nm –nél bekapcsol a féklámpa.

A műszerfalon elhelyezett ellenőrző lámpa (RET) felirattal. A gyújtás bekapcsolásakor rövid időre felvillan, majd kialszik, ha a rendszer hibamentes. Meghibásodás esetén folyamatosan világít. Ha közben a hiba megszűnik, az ellenőrző lámpa kialszik.

Két hőmérséklet észékelőt szerelnek be a hőcserélő kimeneti csonkjához. A működtető elektronikának adnak jelet és ennek hatására túlmelegedéskor az elektronika kezdeményezheti a fékező nyomaték csökkentését. A retarder által létrehozott hő jól hasznosítható például az autóbusz utasterének, illetve a vezető fülke belső terének fűtésére.

Az EDC (Elektronic Diesel Control) és a retarder együttműködik egymással. Például a fékpedál lenyomásakor automatikusan kikapcsol az EDC sebességszabályozása. A gázpedál lenyomásakor viszont kikapcsolja a retarder működését.

A retarder automatikusan kikapcsol, amikor a kerék megcsúszása miatt beavatkozik a blokkolásgátló (ABS). Ez általában 0,2 másodpercen belül bekövetkezik. Ha befejeződött az ABS működés, a retarder fokozatosan visszakapcsol. Ha az ABS rendszer hibát jelez, kikapcsol a fékpedállal történő retarder működtetés és a sebességszabályozás.

A kipufogófék kikapcsol ha:

• A tengelykapcsoló pedál, vagy

• a gázpedál működtetésekor.

• Amikor a motor fordulatszáma 800 – 900 1/perc érték alá csökken,

• Amikor valamelyik kerék megcsúszásakor az ABS működésbe lép.

• ABS, illetve EBS meghibásodás esetén.

Arányos működésű szelep szabályozza a fékező nyomatékot a bekapcsolt fokozatnak megfelelően. Az elektronikától kapja a tápfeszültséget. Az áramerősség megfelel az elérni kívánt fékező nyomatéknak. A szelep a sűrített levegő nyomását állítja be, mely a hidraulikus szabályozó tolattyút fogja ennek megfelelően egy rugó ellenében elmozdítani. Ha a gépkocsi gyorsul, növeli az olajnyomást és a mennyiséget. A retarder 20 km/h sebességig tudja hatásosan fékezni a gépkocsit.

16.39. ábra - Az arányos működésű szelep a kettős lapátozású álló és a forgórész közötti olajmennyiséget szabályozza, amellyel arányos lesz a fékező nyomaték.

A retarder működtetéséhez szükséges szelepeket egy közös egységbe szerelik be. Ez a rendszer hidraulikus vázlatának elkülönülten a bal felső részén ábrázolták. A részegységek:

• a hidraulika olaj arányos működésű szelepe,

• sűrített levegő elektromágneses szelepe,

• olajgyűjtő tér és elektromágneses szelepe.

16.40. ábra - A Scania retarder hidraulika rendszerének áttekintése.

A Scania haszonjárműveknél a sebességváltó és a retarder olajtere egymástól el van választva.

A motor fordulatszám az elektronikának folyamatosan rendelkezésre álló, fontos információja. Ezzel lesz arányos a pillanatnyilag rendelkezésre álló hűtő teljesítmény. A túlmelegedés elhárítására az elektronika időszakosan csökkentheti a retarder fékező nyomatékát, vagy ki is kapcsolhatja azt.

Gépkocsi sebesség jel folyamatosan érkezik a sebességváltóra szerelt jeladótól.

Fordulatszám jel a generátortól (W+), mely alapján az elektronika a hűtőfolyadék szivattyú fordulatszámát, és a hűtőfolyadék áramlását tudja folyamatosan ellenőrizni, mert mindkét egységet azonos ékszíj hajtja.

16.41. ábra - A Scania retarder kikapcsolva.

16.42. ábra - A Scania retarder fékezés közben.

Kikapcsolt állapotban a sűrített levegőt (20) és az olajmennyiséget szabályozó arányos működésű elektromágneses szelepek (19) árammentesek. Az olajszivattyú egy bizonyos mennyiségű olajat keringet, mely átáramlik a hőcserélőn is és ellátja a kenés feladatát.

Fékezés közben az arányos működésű elektromágneses szelep (19) a sűrített levegő nyomásának változtatásával beállítja a kívánt nyomatéknak megfelelő olajmennyiséget a szabályozó szelep (10) elmozdításával.

Fékező nyomaték csökkentésekor a 19 –es szelep csökkenti a sűrített levegő nyomását a szabályozó szelepnél, ezért a rugó (24) kicsit lejjebb mozdítja a szabályozó szelepet (10), ezért kevesebb olaj áramlik a munkatérbe. Csökken a nyomaték.

Fékező nyomaték megszűntetése a 19 –es szelep megszűnteti a sűrített levegő nyomását, a szabályozó szelep (10) a rugó (24) segítségével az alsó helyzetbe kerül.

A retarder együttműködése más elektronikus rendszerekkel a CAN hálózaton keresztül történik.

A retarder elektronika és az elektronikus légfék elektronika között az adatátvitel 1999 –óta a CAN hálózaton keresztül történik. A SCANIA „Bremsomat” működésmód is a CAN –en keresztül konfigurálható. Ilyenkor az EBS -nek van prioritása a retarder felett. A fékező nyomaték a fékpedál pillanatnyi helyzetével lesz arányos. Ez az információ is a CAN –en keresztül érkezik.

A retarder a CAN hálózaton keresztül a következő információkat kapja az EBS –től:

• a szükséges fékező nyomaték nagysága,

• ABS működés,

• EBS és ABS hiba információ.

A retarder a CAN hálózaton keresztül a következő információkat küldi az EBS –nek:

• a megvalósított fékező nyomaték,

• a konfigurált legnagyobb retarder fékező nyomaték.

Az EDC –vel is van folyamatosan CAN kommunikáció. Ennek alapján a hűtőfolyadék aktuális hőmérsékletétől függő hűtőventilátor fokozat aktiválása valósul meg.

16.3.6.4. Scania tehergépkocsi retarderével végrehajtott lassító fékezések

A következőkben üres és terhelt gépkocsival végrehatott mérések diagramjai láthatók, melyek egy gyorsítási és egy fékezési szakaszból állnak.

16.43. ábra - Üres Scania tehergépkocsi gyorsítása 50 km/h sebességre két sebességfokozat kapcsolásával és fékezés retarderrel. (zöld színű görbe a kereszt irányú gyorsulás).

16.44. ábra - Rakott Scania tehergépkocsi gyorsítása 50 km/h sebességre három sebességfokozat kapcsolásával és fékezés retarderrel. (piros színű görbe a kereszt irányú gyorsulás).

A sebességváltó "DIWA®" elnevezése mozaik szó. A német Differential-Wandler szavak két kezdőbetűjének összeírásából származik. Ez egy olyan hidrodinamikus nyomatékváltó, mely nem vesz részt folyamatosan a nyomatékmódosításban. Az elé és mögé szerelt bolygóműves fokozatok lehetővé teszi a nyomaték elágaztatását.

Az autóbusz indulásakor kedvezően nagy nyomatékmódosítást ad. Nagyobb sebességnél, amikor leromlik a hidrodinamikus nyomatékváltó hatásfoka, a hajtó nyomaték megkerüli ezt az egységet és csak a mechanikus fokozatok vesznek részt a nyomatékmódosításban. A tartós lassító fékezés feladatát a hidrodinamikus nyomatékváltó látja el.

A német szakirodalom "Wandlerbremse"-nek nevezi, az itt alkalmazott retarder működést, mely 4 km/ó sebességig hatásos. A fékpedálra városi és elővárosi buszoknál 3 db kapcsolót szerelnek, melyek három lassító fokozatot kapcsolnak a fékpedál helyzetétől függően. A retarder harmadik fokozata akkor kezd működni, amikor az üzemi fékhez kivezérelt fékező nyomás eléri a 0,5 bar értéket.

A DIWA 5 típusú négy fokozatú automatikus sebességváltót az E300 –as elektronikával látták el, mely a sebességváltó vezérlés új generációját képviseli. Ennél a sebességváltónál alkalmazzák a Voith FMS (Fleet Management Support) rendszert, mely értékes üzemeltetési adatokat szolgáltat.

A jelenleg gyártásban lévő, a DIWA 6 típusváltozat. Az előző generációhoz képest 5% tüzelőanyag megtakarítást tesz lehetővé. Az elektronika által megvalósított automatikus semleges helyzetbe kapcsolás (ANS) révén. Intelligens diagnosztikai rendszerrel is ellátták, mely menet közben is használható.

16.45. ábra - Voith DIWA automatikus sebességváltó, melynél a hidrodinamikus sebességváltó működik retarderként.

Ha a gépkocsivezető a fékpedálra lép, vagy a retarder kapcsolót működteti, az elektronika bekapcsolja a sebességváltó hátrameneti fokozatát. Hatására a turbinakereket a kardántengely ellentétesen irányban forgatja, méghozzá az áttétel miatt nagy fordulatszámmal. Emiatt elkezdődik az olaj áramlása a vezetőkeréken keresztül a szivattyúkerék felé és azon lefékeződik az olaj. Ez adja a fékező nyomatékot. Így a hidrodinamikus nyomatékváltóban a gépkocsi mozgási energiája hővé alakul. Ez a hőcserén keresztül átadódik át a motor hűtőrendszerének. Viszonylag kis sebességnél is nagy lassító hatás érhető el a különböző sebességfokozatok kapcsolásával. Nagy sebességnél, a hajtáslánc jelentősen túlterhelődne, de ennek elkerülésére az elektronika sűrített levegő befújással csökkenti az olaj sűrűségét és ezzel korlátozza a fékező nyomatékot. A másik lehetőség az, hogy a hidrodinamikus fokozat előtti áttételt csökkeni, ha az a rész több fokozatú.

A hidrodinamikus primer retarder működési elve megegyezik a szekunder változatéval, de ezt a sebességváltó és a motor közé szerelik be. Így a működési fordulatszáma nagyobb, mint a szekunder változaté, mert a sebességváltó pillanatnyilag bekapcsolt fokozata gyorsítja. Ennek megfelelően a primer retarder tömege és helyigénye is kisebb, mint a szekunder változaté. A lassító nyomatékot a munkatérbe kerülő olaj térfogatán kívül a sebességváltó bekapcsolt fokozata is befolyásolja.

Hátrányos tulajdonságként meg kell említeni, hogy a primer retardernél a sebességfokozat kapcsolása közben a retarder lassító nyomatéka nem érvényesül. A szabadalmaztatott un. ZF rács jó hatásfokot biztosít. A retarder működtetésekor az olajtöltet impulzusa automatikusan a rugó ellenében elfordítja a rácsot és ezzel érik el a fékező nyomatékot.

Az alábbi képen látható ZF - Ecosplit sebességváltóba is primer retardert szerelnek. Itt a hidrodinamikus nyomatékváltó és a bolygóműves fokozatok közé szerelik be. A sebességváltót és a retardert is ugyan az elektronika működteti.

16.46. ábra - Primer beépítésű hidrodinamikus retarder elektronikus vezérlésű bolygóműves automatikus sebességváltóban

ZF EcoLife városi busz

Bolygóműves automatikus működésű sebességváltóval és primer retarderrel szerelve.

A fékező nyomaték 2 650 Nm.

16.47. ábra - ZF EcoLife sebességváltó primer beépítésű hidrodinamikus retarderrel.

16.48. ábra - ZF EcoLife sebességváltó primer beépítésű hidrodinamikus retarderrel.

A világon az első, közvetlenül hűtő folyadékkal működő primer retardert a „Pritardert” a Voith vállalat mutatta be. Ezt primer retarderként közvetlenül a motorra szerelik. A munkaközegre utaló elnevezését, az „Aquatardert” is használják. Az első alkalmazója az MAN volt. A német elnevezése alapján (Primär-Wasserretarder) PWR rövidítést is használják. Ez a motor elejére szerelt lassító fék a hűtőfolyadék szivattyú feladatát is ellátja. A nagyobb keringetett folyadék mennyiség miatt nagyobb keresztmetszetű hűtőfolyadék csatornákra van szükség.

Az MAN D 2876 típusú motornál a Pritarder a kipufogófékkel, az EVB (Exhaust Valve Brake) működik együtt.

A hűtőfolyadékkal működő retardernél is egy forgó szivattyúkerék és egy álló lapátozás végzi az energia átalakítást fékezés közben. A szivattyúkerék fordulatszáma arányos a motor fordulatszámával, vagyis a gépkocsi sebességével. Ez gyorsítja fel a hűtőfolyadék munkaközeget. Az álló, a házhoz rögzített lapátkoszorú irányváltozásra és lassulásra kényszeríti a folyadékrészecskéket. Ez hő képződéssel jár.

16.49. ábra - Az MAN D2876 típusú motor főtengelyére szerelt Pritarder. 25 kg tömegével a 80 kg –os retardert helyettesíti.

16.50. ábra - A Voith Pritarder hűtőfolyadék szivattyú és a tartós lassító fékberendezés is. A piros lapátkoszorú a forgórész.

A haszonjárművek menetbiztonságának további növelése érdekében az újabb fejlesztések révén a hűtőfolyadékkal működő retardernek elkészült a szekunder beépítésű változata is. Jelenleg a világon még ez az első ilyen működésű retarder, melyet a Voith mutatott be 2012 szeptemberében, az IAA –n Hannoverben. Az olajjal működő változathoz képest a helyigénye 50%-al kisebb és 35 kg –al könnyebb.

A fékezések 90% -a ezzel hajtható végre az üzemi fék helyett.

A Daimler AG és a Voith együttműködésében fejlesztették ki. A német Sekundär-Wasserretarder elnevezés alapján használatos az SWR rövidítés is. Az energia átalakításhoz és az elvezetéséhez is csak a hűtőfolyadékot veszi igénybe. Az új egység könnyebb és kisebb helyigényű elődeinél. Elsőként az új Actros -ba és az Antos –ba szerelte be a Mercedes-Benz.

16.51. ábra - A Daimler AG és a Voith együttműködésében kifejlesztett Sekundär-Wasserretarder a sebességváltóra szerelve.

Hasonlóan az off line retarder változatokhoz, ezt is ellátták egy gyorsító fogaskerekes fokozattal, így a lapátozással ellátott szivattyúkerék a kardántengely kétszeresével forog. Így a munkaközeg áramlási sebessége eléri a 100 m/s sebességet. A kavitáció kialakulása a megfelelő nyomással, az alkalmazott anyagok megválasztásával és az áramlás helyes kialakításával válik elkerülhetővé. Ezzel a retarder a belsőégésű motor hűtő rendszerének integrális részévé vált. Jelentős módosításokra volt szükség. A retarder belsejében a forgó lapátkoszorúnál egy új fejlesztésű speciális tömítést alakítottak ki. Azért volt rá szükség, mert amikor nem fékez, a munkatér nincs feltöltve folyadékkal. A bekapcsoláskor a közelében kialakított kiegyenlítő tartályból kap egy bizonyos hűtőfolyadék mennyiséget. Kikapcsolásakor pedig oda visszaáramlik.

16.52. ábra - Voith SWR retarder, közvetlenül hűtőfolyadékkal működik és offline szekunder beépítésű fogaskerekes gyorsító fokozattal.

A retarder fékező nyomatéka a hűtőfolyadék mennyiségével szabályozható. Ehhez egy tolattyút építenek be, melyet sűrített levegővel működtetett dugattyú állít be a pillanatnyi lassítási igénynek megfelelően. Az elmozdítása egy rugó ellenében történik.

Amikor nincs szükség fékező nyomatékra a szabályozó tolattyút egy előfeszített rugó tartja zárva, így a hűtőfolyadék áramlása kikerüli a retardert, és egy megkerülő csatornán áramlik át. A lapátkoszorúkat amikor nincs fékezés a veszteség csökkentése miatt egymástól eltávolítják. Ehhez egy rugót szerelnek be, amely tengely irányban elmozdítja a szivattyúkereket. Fékezéskor a munkatérbe áramló folyadék tehetetlenségi nyomatéka a lapátkoszorút egy nagy emelkedésű csavarmenet segítségével vissza mozdítja közvetlenül az álló lapátkoszorú mellé. A szabályozó tolattyú nyitásával arányosan növelhető a fékező nyomaték.

16.53. ábra - A Voith SWR retarder amikor nem fékez, veszteség csökkentésére a szivattyú- és a turbinakerék eltávolodik egymástól.

16.54. ábra - A hűtőfolyadék áramlás normál motor működésnél.

Működés kis fékezőnyomaték igénynél

Amikor a gépkocsiba szerelt tempomat kezdeményezi a retarder működését viszonylag kis fékező nyomatékot állít be. Ekkor a folyadék jelentősebb része a megkerülő csatornán áramlik keresztül és csak egy kis része kerül a retarderbe. Ezzel a szabályozási móddal a különböző üzemállapotokban nem alakul ki jelentősebb nyomáseltérés a rendszerben.

Nagy fékező nyomaték igény

Amikor nagy a fékező nyomaték igény, a nagyobb sűrített levegő nyomás teljesen kinyitja a szabályozó tolattyút, ennek megfelelően nagyobb hűtőfolyadék mennyiség áramlik a retarderbe. A szivattyúkerék ilyenkor egy második, párhuzamosan bekötött hűtőfolyadék szivattyúként működik. A lassításkor keletkező nagyobb hőmennyiséget a megnövelt áramlás révén így sikeresen átadja a környezetnek. Amikor nincs szükség fékező nyomatékra, a motorra szerelt hűtőfolyadék szivattyú kinyomja a retarderből a munkaközeget. Ez a retarder változat a motorra szerelt hűtőfolyadék szivattyúval nem sorba, hanem párhuzamosan van bekötve, ezért nem növeli a hűtőrendszer áramlási ellenállását. A csupán 42 kg tömegű szerkezettel 520 kW fékező teljesítmény érhető el. A növelt hatású motorfékkel kombinálva ez tovább növelhető 750 kW –ra.

16.55. ábra - A hűtőfolyadék áramlás, amikor az SWR fékez.

Elektronikus szabályozás

A retarder szabályozását a „Retarder-Control Modul (RCM) végzi, mely a gépkocsi CAN hálózatán keresztül kapcsolatban áll az elektronikus fékmenedzsment rendszerrel és ezen keresztül a gépkocsi többi elektronikus rendszerével is. Saját elektronikája minden üzemállapotban folyamatosan ellenőrzi a működést hőmérséklet-, és nyomás érzékelők segítségével. Megóvja a hajtáslánc elemeit a különböző túlterhelésektől. A retardert is a gépkocsi öndiagnosztikai rendszerének részét képezi. A megfelelő program és laptop segítségével lehetővé válik a retarder kódolása és a diagnosztikája is. A nagy vezetési komfortot biztosító automatikus működésen kívül a gépkocsivezető a műszerfalon elhelyezett karral is működtetheti a retardert, de lehetőség van a fékpedállal történő működtetésre is. A retarder hatásának köszönhetően völgymenetben is állandó marad a gépkocsi sebessége.

16.56. ábra - A Retarder-Control Modul (RCM) és elektromos kapcsolatai.

16.57. ábra - A fékező teljesítmények összehasonlítása.

Ez a leggyakrabban alkalmazott változat. Az álló rész keretére szerelik fel a 8 db. elektromágneses tekercset. Ezek közül a két egymással szemben lévő tartozik azonos retarder fokozathoz, ami azt jelenti, hogy ugyanaz a relé fogja be- és kikapcsolni. A négy lassító fokozathoz pedig összesen négy relé tartozik. A tekercsek elektromos bekötése olyan, hogy az egymás mellettiek ellentétes mágneses polaritásúak legyenek. Így a kerület mentén egymást váltják az É-i és a D-i pólusok.

A tekercsek előtt és mögött egy-egy belső hűtő lapátozású, lágyvasból készült öntött tárcsát forgat a kardántengely. Ezek a forgó tárcsák metszik az elektromágnesek erővonalait, ezért bennük áram indukálódik, ami a forgórészben rövidre záródik. Ezt nevezzük örvényáramnak, ami a retarder nevét is adja. Az örvényáram mágneses erőtere és az elektromágneseké egymással kölcsönhatásba kerül. Ez hozza létre a fékező nyomatékot. Az örvényáramú retardernél a fordulatszám csökkenésével arányosan egyre kisebb lesz a fékező nyomaték. Ennek ellenére a gépkocsi elektromos hálózatát ugyan akkora árammal terheli. Ezért kis sebességnél célszerű lekapcsolni. Ezt a menetírótól érkező úgynevezett „kis sebességi jel” segítségével végzi a retarder elektronika. A lekapcsolás a relék segítségével fog megtörténni. A retarder fékező nyomatéka egyenesen arányos a gerjesztő árammal és fordítottan arányos az álló és forgó rész közötti légréssel.

16.59. ábra - Az örvényáramú retarder az alváz hossztartói közé gumibakokkal szerelik fel.

16.60. ábra - Örvényáramú retarder gerjesztő tekercsei az állórészre szerelve a forgórészek között.

Az örvényáramú retarder forgó részei jelentősen felmelegszenek. A hozzá csatlakozó kardántengely zsír kenésű tűgörgős csapágyainál figyelembe kell venni, hogy a szokásosnál nagyobb lesz az üzemi hőmérséklete. Ennek megfelelő csapágyakat és kenőzsírt kell alkalmazni.

A szabad beépítésű változatnál az alvázhoz gumibakokkal rögzítik a retarder álló részének keretét. Ezért különös gonddal kell ellenőrizni a test csatlakozás megfelelő érintkezését.

16.61. ábra - Telma örvényáramú retarder gerjesztő tekercsek keresztmetszete.

16.62. ábra - Telma örvényáramú retarder gerjesztő tekercs hosszmetszete.

Főbb jellemzők:

16.63. ábra - Az örvényáramú retardert működtető áramkörök

Retarderes gépkocsik görgős padi fék vizsgálata:

A görgős padi fék vizsgálatnál a hatósági előírás szerint a retardert ki kell kapcsolni. Ezért a nyomáskapcsolókkal is működő változatnál egy kapcsolóval meg kell szakítani ilyenkor az áramkört. Erre látunk példát az előző ábrán.

Az ABS és a retarder együttműködése:

Az örvényáramú változatnál is az ABS le tudja kapcsolni a retardert, amikor csúszós úton üres járműnél a fékező hatása nagy kerékcsúszást eredményez. Ezt az állapotot az ABS elektronika veszi észre és a retardert a relék segítségével kikapcsolja. Ha már nem csúszik a kerék a visszakapcsolás fokozatonként némi késleltetéssel történik a relékkel. Ha működik a retarder világít a féklámpa.

Üres járműnél a légrugó nyomás érzékelő jelére, vagy laprugós járműnél egy lassuláskapcsoló jelére az elektronika letilthatja az utolsó két fokozatot, hogy a hátsó kerekek ne legyenek túlfékezettek.

16.64. ábra - Lassulás érzékelős retarder működtetés

Az örvényáramú retarder vizsgálata:

Ha nem adja le az elvárható fékező teljesítményt az egyes tekercsek áramfelvételét célszerű megmérni. Ez elvégezhető árammérő fogóval, vagy egy ismert értékű előtét ellenálláson a feszültségesés mérésével. Az egyszerű ellenállás mérések nem mindig vezetnek eredményre, mert a bizonytalan csatlakozások csak üzemszerű áram esetén tárhatók fel.

16.65. ábra - Az örvényáramú retarder vizsgálata

Hátsó futóműre szerelt örvényáramú retarder

A sebességváltóra szerelt és a „szabad beépítésű” megoldáson kívül az örvényáramú retardert szerelhetik a hátsó futóműre is. Ezt ritkábban alkalmazzák, mert növeli a rugózatlan tömeget. Ennek ellenére a következő kép egy ilyen beépítést ábrázol.

16.66. ábra - Telma gyártmányú örvényáramú retarder a hátsó futóműre szerelve

A legkisebb örvényáramú retarder

Az alábbi képen a legkisebb Telma gyártmányú örvényáramú retarder látható, melyet egyebek között a VW Crafterbe szerelnek be (gyári kódja: 1 H 5). Hatósági jóváhagyása 2006 –ban történt.

16.67. ábra - A legkisebb méretű örvényáramú retarder VW Crafterhez

Japánban már rég óta sikeresen használják a haszonjárművek állandó mágnesekkel történő lassítását. A kompakt, csupán 43 Kilogramm tömegű állandó mágnessel működő retardernek már több mint 120 ezer példánya működik turista buszokban és 7 – 16 t közötti teherautókban, elsősorban Japánban. Évente 13 000 darabot gyártanak belőle a szigetországban.

A Voith Turbo együttműködve a japán retarder gyártóval, az SMI -vel (Sumitomo Metal Industries) kifejlesztette a Voith Magnetarder-t. A 2008 januárjában megalapított közös vállalat, a Voith Turbo Produktgruppe Retarder, a Japánon kívüli piacot látja el ezzel a termékkel. Ez a szerkezet a világ legerősebb állandó mágnesekkel működő tartós lassító fék. Elsősorban a 7 - 16 t közötti teherautókhoz és autóbuszokhoz ajánlják. A fékezéshez a forgó részben indukált örvényáram fékező nyomatékát használja. A működéshez szükséges energiát a beépített állandó mágnesek adják. Ezeket az állórészbe egymás mellé szerelik be úgy, hogy a szomszédok mágneses pólusai ellentétesek legyenek.

Kikapcsolt állapotban, amikor nem fékeznek, a mágnesek erővonalai a körülötte gyűrűként kialakított pólusvason keresztül záródnak.

16.68. ábra - Voith Magnatarder álló és forgórésze

Fékezéskor a pólusvassal ellátott gyűrűt elfordítják az állórészhez képest, így azok pontosan az állandó mágnesek fölé kerülnek, és a forgórész felé vezetik a mágneses erővonalakat. Azok erőtere így a forgórészen keresztül záródik. Az erővonalak metszése a forgórészben örvényáramot indukál. Ennek visszahatása hozza létre a fékező nyomatékot.

A működtetés:

Ehhez a pólusvas gyűrűt kell elfordítani, amely különböző módon történhet:

A forgórészben indukált örvényáram melegíti azt, melyet a külső bordázattal keltett levegő áramlás ad át a környezetnek.

Ennek a retarder változatnak az előnye az, hogy használatakor nem terheli árammal a gépkocsi elektromos hálózatát és akkumulátorát. Lassítás közben az üzemi fék nem melegszik és nem kopik. A fékbetétek pora nem szennyezi a környezetet. Mivel azonban a fékező nyomatékot az állandó mágnesek erőssége korlátozza, jelenleg csak kisebb tömegű haszonjárműveknél használható eredménnyel ez a típusváltozat.

A gépkocsi gyártójának igénye szerint a Voith Magnetarder felszerelhető közvetlenül a sebességváltóra, vagy a kardántengelyre is, mint ahogy a mellékelt képeken látható.

16.69. ábra - A Magnatarder kikapcsolt állapotban és fékezés közben. A pólusvasak helyzete és az erővonalak.

16.70. ábra - Magnatarder a kardántengelyre szerelve.

16.71. ábra - Magnatarder a sebességváltóra szerelve.

2012 szeptemberében a Rexroth vállalat, a Bosch csoport tagja, mutatott be haszonjárművekhez kifejlesztett hidraulikus nyomástárolóval működő hidrosztatikus regeneratív fékrendszert. Német elnevezése alapján HRB –nek (Hidrostatisch Regeneratives Bremssystem) –nek nevezik.

Ugyanez a vállalat kerékagyba szerelt hidro-motort is bemutatott, mint kiegészítő hajtást. A két rendszer kombinálása révén megvalósítható az energia visszatáplálásos fékezés.

16.72. ábra - Haszonjárművekhez kifejlesztett energia újrahasznosítással működő fék rendszer.

A gépkocsi mozgási energiája a hajtáslánc elemeit felhasználva egy hidraulika szivattyút hajt meg, mely az olajat nyomástárolóba továbbítja. Ezt aztán a kerékagyba beszerelt radiális dugattyúkkal ellátott hidromotorok tudnak hasznosítani a gépkocsi következő elindulásakor, illetve felgyorsításakor. A rendszer működtetését erre a célra kifejlesztett elektronika végzi, mely a hidraulikus vezérlést működteti. Az energia újra hasznosításához jól alkalmazhatók azok a hidrosztatikus hajtások, melyeket több kiállító is bemutatott. Ilyet lehet beszerelni például a kormányzott első futóművek kerékagyába. Pótkocsikra felszelve pedig azok telephelyen belüli mozgatását teszi lehetővé vontató jármű nélkül.

16.73. ábra - A rendszer működtetését elektronika végzi, mely a hidraulikus vezérlést irányítja.

16.74. ábra - A hidraulikus nyomásként tárolt energia a kerékagyba szerelt hidromotorral hasznosítható.

A Rexroth vállalat a kummunális járművekhez kínál olyan automatikusan bekapcsolódó összkerékhajtést, amelyet hidrosztatikus hajtással valósítanak meg. Ezt a rendszert High Efficiency Traction Control –nak neveztek el, melyet HET –ként rövidítenek. Ez a Rexroth MRC radiáldugattyús motor kerékagyba szerelésével valósul meg. A hajtott kerekek csúszásakor automatikusan kapcsolódik be. Ez a megoldás lényegesen könnyebb és olcsóbb, mint amikor a feladat ellátásra összkerék hajtású gépkocsit használnának. A hidrosztatikus működésű kerékagy motor 50 kW teljesítmély leadására képes és 6000 Nm a forgató nyomatéka.

A hibrid hajtás a személygépkocsik után hamarosan a haszonjárműveknél is megjelent. Különösen előnyös ez a belvárosban áruterítési feladatot végző gépkocsiknál, ahol így a kipufogógázzal nem szennyezi a környezete. A hibrid autóknál a fék elektronika, amikor csak lehetséges és nincs szükség pánik szerű fékezésre az energia visszatáplálásos fékezést működteti. Ilyenkor az elektromos hajtó motor generátorként üzemel, mely természetesen csak a hajtott kerekek fékezésére képes. Az így létrehozott, rendszerint három fázisú nagy feszültségű (300 V) váltakozó áramot a konverter alakítja egyenárammá és transzformálja. Ezt az akkumulátor telep töltésére lehet használni. Gyakran kondenzátorból összeállított telepet is beépítenek, melyek töltőáram csúcsokat hivatott kissé kisimítani. A regeneratív fékezés akkor valósul meg, amikor a fékpedált a gépkocsivezető nem hirtelen nyomja le. Az akkumulátor töltésére csak egy meghatározott energia fordítható. Amikor ennél nagyobb elektromos energia keletkezik a gépkocsi lassításakor, akkor szükségessé válik a súrlódásos fék működtetése. A két fékrendszer működését az elektronika hangolja össze. Ha a regeneratív fékezés meghibásodik, csak a súrlódásos fék lassítja a gépkocsit.

16.75. ábra - Az energia visszatáplálásos fékezés is lehet tartós lassító fék

Haszonjárművek hibrid hajtása, mint tartós lassító fékezés

Miután a párhuzamos hibrid hajtásokat a személygépkocsiknál és a kis haszonjárműveknél is sikeresen alkalmazzák, jelenleg a hibrid hajtást már a közepesen nehéz és a nehéz haszonjárművek egészen 40 t –ig sem nélkülözik. 20% körüli tüzelőanyag megtakarítás és jelentős széndioxid kibocsátás csökkenés érhető el vele. A villanymotorral történő elindulás nagy nyomatékkal történik. A közlekedés pedig környezetkímélő és csendes. A Bosch fejlesztésű párhuzamos hibrid hajtásnál a villanymotort a tengelykapcsoló és a sebességváltó közé szerelik a hajtásláncba. Fékezéskor és lejtmenetben de gyakori indulást és megállást követelő városi forgalomban különösen előnyös, hogy a 120 kW teljesítményű villanymotor generátorként tud működni és az általa létrehozott elektromos energia a nagy feszültségű telepben tárolható. A villanymotor táplálásához invertert kell beszerelni, amely az akkumulátor telep egyenáramát három fázisú váltakozó árammá alakítja.

16.76. ábra - Haszonjárművek hibrid hajtásánál használatos három fázisú villanymotor.

A Voith emisszió mentes, moduláris hajtási koncepciója, az ElvoDrive egy soros hibrid hajtás. Azt a lehetőséget biztosítja, hogy a belsőégésű motor a legkedvezőbb működésének megfelelő fordulatszámon forgassa a generátort. Az autóbusz hajtása környezetkímélő módon, az eddigieknél mérsékeltebb zajszinten villanymotorral történik. Működtethető a belvárosban akkumulátortelepről, vagy tüzelőanyag celláról közvetlenül elektromos hajtással is. Egyébként pedig a belvároson kívüli részeken dízel-elektromos üzemű ez az autóbusz. Ez a rendszer azt is lehetővé teszi, hogy fékezéskor a gépkocsi mozgási energiáját elektromos árammá lehessen alakítani és az akkumulátor telepben tárolható legyen. Az ismételt elinduláskor pedig hasznosítható.

16.77. ábra - Voith ElvoDrive soros hibrid hajtás villanymotorja.

16.78. ábra - Voith ElvoDrive soros hibrid hajtás villanymotor belső szerkezete.

A ZF világújdonsága volt 2012 –ben a moduláris felépítésű TraXon hajtómű rendszere, amellyel öt egymáshoz csatlakoztatható egységből állítható össze a nehéz haszonjárművek hajtáslánca. A rendszer legfontosabb eleme az automatikus sebességváltó, melyhez egy és kéttárcsás, vagy akár kettős tengelykapcsoló, illetve hidrodinamikus nyomatékváltó is csatlakoztatható. De ezek között megtalálható a hibrid hajtású változat is. Különösen az teszi gazdaságossá az áruszállítást, hogy ezzel a rendszerrel fékezéskor az energia visszanyerhető. A villanymotor 120 kW teljesítményű a nyomatéka 1000 Nm. Fékezéskor a motor generátoros üzemmódba kapcsol át. Különösen előnyös ez a városi forgalom start-stop üzemmódjában.

16.79. ábra - ZF TraXon rendszer hibrid hajtás vezérlése.

16.80. ábra - ZF TraXon rendszer hajtó villanymotorja a sebességváltó és a belsőégésű motor között.