15. fejezet - Korszerű légfékrendszerek szerkezeti és működési analízise

A haszonjárművek sűrített levegő ellátását a kompresszor végzi. A levegőt a környezetből, a belső égésű motor légszűrőjén keresztül szívja, az előre meghatározott nyomásra sűríti és számos előkészítő szerelvényen keresztül a légtartályok felé továbbítja.

A járműkompresszorok csoportosítása

Leggyakrabban a dugattyús kompresszorokat alkalmazzák, de találkozhatunk a különböző járművekben támolygó tárcsás és csavarkompresszorokkal is. Ez utóbbiak ugyan drágább kivitelűek, de kisebb a zajkibocsátásuk. Az általános elvárás az, hogy valamennyi légsűrítőnek a zajszintje 72 dB(A)-nál kisebb legyen.

A továbbiakban részletesebben a dugattyús kompresszorokkal foglalkozunk, hiszen széles körűen ezek terjedtek el.

A kompresszorok hajtása

Ékszíj hajtás

A régebbi kiviteleknél a belsőégésű motor ékszíjjakkal hajtja a légsűrítőt. Ezeknek a forgattyús tengely végződése DIN 031 szabvány szerinti kúpos, amelyre az ékszíjtárcsa felszerelhető és megfelelő kötés jön létre. A kompresszor rögzítése olyan kell legyen, hogy lehetőséget adjon az ékszíj feszítésére. A fényképen látható változatnál a rögzítési síkkal párhuzamosan egy feszítő csavart is elhelyeztek, amely megkönnyíti a szíjfeszítést.

Fogaskerekes kompresszor hajtás

A korszerű haszonjárműveknél, ahol nagyobb a sűrített levegő igény, nagyobb teljesítményű kompresszort alkalmaznak. Ezeket már fogaskerék hajtással látják el. Ezek rögzítése a motorblokkhoz egy csatlakozó perem segítségével történik. Ilyenek szoktak lenni a legújabb, úgynevezett „motorra integrált” változatok is. Ezeknél a motorblokk és a légsűrítő csatlakozásánál a kenőolaj és gyakran a hűtővíz átvezető nyílásokat is kialakítják. Így szükségtelenné válnak a csövek, de ez a konstrukció azzal a hátránnyal jár, hogy az erre a célra kifejlesztett változat csak arra a motorblokkra szerelhető fel, amelyikre tervezték. Ennél is megvalósítható például a szervo-szivattyú áthajtás, mint ahogy az korábban is történt.

Tengelykapcsolóval hajtott kompresszor

Az eddigiekben ismertetett ékszíj, illetve fogaskerék hajtású kompresszorok folyamatosan működnek addig, amíg a belsőégésű motor forog. Nyomásszabályozó gondoskodik arról, hogy az üzemi nyomás elérésekor a sűrített levegő a szabadba áramoljon. Ez a szabályozás egyszerű és ezért olcsó is, de nem mondható gazdaságosnak az energia felhasználás szempontjából. Ugyanakkor az olajfelhordás tekintetében is kedvezőtlen.

Az újabb kompresszoroknál a hajtó nyomatékot a belső égésű motor egy olajlemezes tengelykapcsolón keresztül adja át. Így a kompresszor már csak akkor forog, amikor tölti a sűrített levegő hálózatot. Ha elérte az üzemi nyomást, már nincs szükség a töltésre, nyit a tengelykapcsoló és megszakad a nyomaték átvitel a kompresszor felé.

A tengelykapcsoló működtetése a típustól függően olajnyomással, vagy elektromágnessel, de sűrített levegővel is történhet. A kompresszor be- és kikapcsolását a tengelykapcsoló működtetésével elektronika vezérli úgy, hogy figyelembe veszi a pillanatnyi sűrített levegő igényt. Ennek a kompresszor változatnak az előnye, hogy így kisebb a motor tüzelőanyag fogyasztása és az olajfelhordás is. Hosszú távon kifizetendő megoldás, de jelenleg még az a hátránya, hogy lényegesen drágább, mint a hagyományos változat.

Az újabb haszonjárműveknél a kompresszort működtető tengelykapcsolót az elektronikus sűrített levegő előkészítő egység, az EAC elektronikája vezérli. Ennél figyelembe veszi a sűrített levegő felhasználást, a légtartályok pillanatnyi nyomását és a légszárító patron regenerációját. Az EAC elektronika a CAN hálózaton keresztül a gépkocsi többi elektronikus rendszerével, (például a motor és a sebességváltó elektronika) is adatátviteli kapcsolatban áll. A légszárító patron regenerációja is optimális lesz ennél a változatnál.

A kompresszorok kenése és az olajfelhordás

A kompresszor egymáson elmozduló alkatrészei, például a henger és a dugattyú, a csapágyak igénylik a kenőolajat. A kompresszor működéséhez szükséges friss kenőolaj a belsőégésű motor olajcsatornájától csövön keresztül, egy bizonyos nyomással érkezik. A kenőolaj a kompresszorba általában egy olajozó szelepen keresztül adagonként jut be. A kompresszor forgattyús tengelyén kialakított excenter fordulatonként nyitja az olajozó szelepet és egy bizonyos mennyiségű olaj beáramlik. Egy másik vastagabb csövön visszaáramlik a kompresszorból a motor olajterébe. Így kap kenőolajat a kompresszor forgattyús mechanizmusa és a levegő sűrítésekor képződő hő egy részét is elvezeti így az olaj. A kenőolaj egy része a hengerfalról és a dugattyúgyűrűk mozgása miatt bekövetkező „szivattyúzás” miatt elkerülhetetlenül bele kerül a sűrített levegőbe. Ezt a hányadot nevezik „olajfelhordás”-nak. Ha ez nagyobb a megengedettnél, szennyezi a környezetet és hátrányosan érinti a légszárító patron működését. A kompresszor üzemi hőmérsékletén is elkezdődik az egyre vastagodó olajkoksz lerakódása. Ez a kompresszorhoz közeli csövekben és szerelvényekben jelenik meg és leszűkíti az áramlási keresztmetszetet. Túlmelegedésnél ez a jelenség fokozódik.

Az olajfelhordást befolyásoló tényezők

Kompresszor családok

Az igényesebb gyártók kompresszor családokat fejlesztettek ki. Így például a Knorr-Bremsénél alkalmazott három féle dugattyú átmérővel (Ø80, Ø86 és Ø92 mm) egy és két hengeres kivitelben kielégíthetők a szokásos haszonjárművek sűrített levegő igényei. Más gyártók pedig 1, 2, és 3 hengeres kivitelben kínálják termékeiket.

A haszonjárművekhez a kompresszorokat egységes modulokból gyártja a Wabco is és a különböző típusváltozatokat egy betűs jelöléssel különbözteti meg egymástól. A „H” jelű kompresszor a sorozat legegyszerűbb tagja. A dugattyú átmérője a nagyobb lökettérfogatú típusváltozatoknál egyre nagyobb. A felső határa elérheti a 100 mm-t. Így aztán már 2500 1/perc fordulatszámon is kellően nagy a szállítóteljesítménye. A „D” változatnak például az előnye az, hogy több fokozatban történik a beszívott levegő sűrítése. Az első fokozat után elérik a 4 – 4,5 bar -t, majd a következőben a 12 – 15 bar nyomást. A két nyomásfokozat között egy kicsit hűl a levegő. Így nagyobb lehet a szállított mennyiség. Ez egy robosztus kivitelű légsűrítő, melynek két és háromhengeres változatát is gyártják.

Az „E” változatot a hibrid járművekhez fejlesztették ki.

A csökkentett hőmérsékletű változatnál például két hűtőkört is kialakítanak. Ezzel jelentősen mérséklődik a sűrített levegőben az olajkoksz képződési hajlam. Ha a légsűrítőt a belsőégésű motor hajtja, az történhet pneumatikus működtetésű tengelykapcsolón keresztül is. Csak akkor forog a kompresszor, amikor tölti a légtartályokat.

A hibrid, illetve elektromos hajtású haszonjárművek kompresszorai

Ezeknél a járműveknél a kompresszort függetlenné kell tenni a belsőégésű motortól, mert amikor elektromos hajtással közlekednek, akkor is szükség van a sűrített levegőre a fékezéshez és a légrugókhoz. Ezért villanymotorral hajtott kompresszorokat alkalmaznak. Ezeknél a motor fordulatszámát gyakran elektronika szabályozza, mely azzal az előnnyel jár, hogy a gépkocsi sűrített levegő igényéhez igazodhat a kompresszor működése. Amikor az üzemi nyomásra a rendszer feltöltődött, le lehet állítani a légsűrítőt, ami két jelentős előnyt jelent. Csökken az energia igény és az olajfelhordás is.

WABCO e-comp™

A pillanatnyi fordulatszámot az elektronikus vezérlés fokozatmentesen állítja be 0 – 2500 min^-1 között. Így a különböző haszonjárművek valamennyi üzemállapotában is mindig a legoptimálisabb sűrített levegő szállítás valósulhat meg. A konstrukciót kompakt és robosztus a kivitel jellemzi. A megrendelő igényének megfelelően, szinte valamennyi járműtípushoz illeszthető. A teljes egység a kompresszorból, a hajtó villanymotorból, az olajszivattyúból és az olajellátásból áll.

Villanymotoros, olajmentes kompresszor EAC-vel és légtartályokkal

A Knorr-Bremse kifejlesztett hibrid járművekhez egy olyan sűrített levegő ellátó egységet, melynek működése független a belső égésű motortól. Villanymotor hajtja a száraz kompresszort. Ez azt jelenti, hogy kenőolajmentes kivitelű. Kerámiából készült alkatrészeket és zsír kenésű zárt csapágyakat alkalmaznak. Ezzel megszűnt az olajfelhordás, tehát jelentősen meghosszabbodott a légszárító patron élettartama. Az egység tartalmazza a légtartályokat és az elektronikus működésű légszárítót, az EAC-t is.

A kompresszor szállítóképessége

Figyelembe kell venni, hogy a haszonjárművek sűrített levegő igénye az elmúlt években folyamatosan növekszik. Ennek az oka az, hogy a fékrendszeren és a futóművek rugózásán kívül a vezetőfülke is légrugókon nyugszik és a vezetőülésbe is légrugót szerelnek. A tengelykapcsoló, a sebességváltó, a differenciálzár-, a retarder működtetése is sűrített levegővel történik. Autóbuszoknál az ajtó nyitáshoz, csukásához, turista buszoknál pedig a „letérdepeltetéshez” is sűrített levegőt használnak. Ha azt szeretnénk, hogy a légszárító patron is rendben regenerálódhasson, nagyobb lökettérfogatú, két-, vagy többhengerű kompresszort kell felszerelni. Emiatt egyre nagyobb igény van a fogaskerék hajtásra és a peremes csatlakozásra. Újabban elterjedtek a monoblokk kivitelű változatok, melyeknél a hengerhüvely és a forgattyúsház közös egységet alkot.

A kompresszor és a sűrített levegő hűtése

A kompresszor hűtése történhet léghűtéssel, vagy a motor hűtőfolyadék rendszeréhez csatlakozó folyadék hűtéssel. Erre azért van szükség, mert a beszívott levegőt a kompresszor az adiabatikus állapotváltozásnak megfelelően sűríti, ami jelentős felmelegedéssel jár. Ennek mértéke a beszívott levegő hőmérsékletétől és a sűrítési végnyomástól függ.

Amikor a felmelegedett sűrített levegő kilép a kompresszorból, gondoskodni kell a lehűtéséről. Ha például a sűrítés 12,5 bar-ra történik, a felmelegedés elérheti a 370-500 ˚C közötti értéket. Ezt befolyásolja a belépő levegő, illetve a hűtőfolyadék hőmérséklete. A sűrített levegő hűtésére azért is fontos, mert a jelenleg alkalmazott poliamidból készült csövek nem viselik el ezt a hőmérsékletet. A hűtés történhet hőcserélővel, vagy megfelelő hosszúságú acél csőszakasz beszerelésével. Az így bekövetkező hűlés csökkenti a sűrített levegő magával ragadott kenőolaj cseppekből a koksz képződési hajlamot. Ez egyébként a csövekben és a kompresszorhoz közeli szerelvényekben rakódik le és dugulást is okozhat. A hőcserélő után következő szerelvények egyrészt beállítják az üzemi nyomást, másrészt kivonják nedvességet, a különféle szennyező anyagokat és a kenőolajat, majd egymástól szétválasztják az egyes részrendszereket. Vannak olyan kompresszorok is, melyek a sűrített levegő hűtését a hengerfejben kialakított kiegészítő hűtő csatornákkal tudják fokozni.

Energiatakarékos kompresszor

A belső égésű motor tüzelőanyag fogyasztásának csökkentéséhez az is hozzájárul, ha energiatakarékos kompresszort alkalmaznak. Erre látunk két példát a Knorr-Bremse termékei közül. Az egy hengeres változatnál egy segéd teret alakítanak ki a hengerfejben. Ezt egy sűrített levegővel működtetett szeleppel összenyitják a hengertérrel, amikor már elérték az üzemi nyomást. A két hengeres változatnál pedig összenyitják a két kompresszió teret, így a beszívott levegő egy része az egyik hengerből a másikba át tud áramolni. Mindkét változatnál, amikor a kompresszor nem tölti a hálózatot kisebb lesz a sűrítési végnyomás. A két üzemállapot közötti átkapcsolást automatikusan végezheti a nyomásszabályozó, vagy a légszárító.

Energiatakarékos működésű kompresszort gyártanak más vállalatok is, bár ettől eltér a kivitel. A Voith ezt a működési módot például SLS-nek nevezi a Selbstätiges effektíves Leerlaufsystem (német megnevezés).

Két fokozatú kompresszor

Újabban olyan két fokozatú kompresszorokat gyártanak, melyeknél az első fokozatban 4 – 5 bar-ra sűrítik a levegőt. Ezt követően lehűtik és utána a következő fokozat tovább sűríti az üzemi nyomásnak megfelelő értékre.

Ennek a működésmódnak az előnyei:

A kompresszor tömegének csökkentése

A konstruktőrök folyamatosan arra törekszenek, hogy a kompresszorok tömegét csökkenteni lehessen. Az egyik lehetőség erre például, hogy a süllyesztékben kovácsolt acél hajtórúd helyett sajtolt, alumíniumból készült változatot alkalmaznak.

A kompresszor működésének teljesítmény felvétele és a szállító képesség

A gyártók diagramban adják meg kompresszoraik teljesítmény felvételét és sűrített levegő szállítási képességét. Ez a fordulatszámtól és az alkalmazott üzemi nyomástól is függ.

A kompresszor kiválasztásának fontosabb szempontjai:

Azt hogy egy adott gépkocsiba melyik kompresszort szereljék be az eddig ismertetetteken kívül még további tényezők is befolyásolják.

Energiaforrásokra és energia tároló berendezésekre vonatkozó előírások alapján ellenőrizhető, hogy a kiválasztott kompresszor megfelel-e a nemzetközi előírásoknak.

ECE 13. előírás 7. melléklet illetve az 71/320/EG előírás szerint méréskor a motor a legnagyobb teljesítmény fordulatszámán működjön. A segédberendezések legyenek elkülönítve. A legkedvezőtlenebbül töltődő légtartálynál kell mérni a névleges nyomás 65%-ának, és 100%-ának elérési idejét. Ez szóló gépkocsinál 3 perc, illetve 6 perc, pótkocsi vontatásra jogosítottnál pedig 6 perc, illetve 9 perc.

A haszonjárművek sűrített levegő ellátásának és tárolásának további szerelvényei

A közlekedésbiztonság szempontjából nagyon fontos, hogy menet közben a haszonjárműveknél folyamatosan megfelelő

Ez alapvetően meghatározza a gépkocsiba szerelt valamennyi sűrített levegőt igénylő rendszer működésbiztonságát.

A kompresszorból kilépő több száz fokos sűrített levegőt hűti, az acélból készült, belső horganyozással ellátott megfelelő hosszúságú hűtő csőkígyó. A kompresszor és a belsőégésű motor által keltett rezgések miatt ezután egy flexibilis, a belső felületét teflonnal bevont tömlő következik.

A korszerű kompresszoroknál különböző műszaki megoldásokkal igyekeznek csökkenteni az olajfelhordást. Ennek ellenére a sűrített levegő a kenőolajból egy bizonyos mennyiséget magával ragad. Ennek kivonására olaj-, illetve kondenzátum leválasztó szerelvényt építenek be a sűrített levegő hálózatba. Ezek működési elve azon alapul, hogy a külső hűtő bordákkal ellátott hengeres belső terébe a sűrített levegő érintőlegesen lép be és ettől perdületet kap. Hatására az olaj és a kondenzátum cseppek kicentrifugálódnak és összegyűlnek az alsó részen. A belül elhelyezett áramlást terelő betét fokozza ezt a hatást. A külső hűtőbordák pedig elősegítik a kondenzátum kiválását. Ez az olajcseppek kivonásával támogatja a légszárító betét hatékony működését és növeli az élettartamát. Ez a hűtő csőkígyó utáni első szerelvény, mely jelentős hő-terhelésnek van kitéve. Itt még gyakori az olajkoksz és más egyéb szennyezőanyagok kiválása. Ezért rendszeres tisztítása nélkülözhetetlen.

Haldex kondenzátum és olajleválasztó elektromágneses szeleppel

Ennek a szerelvénynek a működési elve megfelel a fentiekben ismertetettnek. A kompresszor felől érkező sűrített levegő felül, érintőlegesen lép be a szerelvénybe (piros nyíl). A már megtisztult pedig közepén felül lép ki (kék nyíl). A ház alsó részében gyűlik össze a kondenzátum és a kenőolaj. ide szerelik fel az elektromágneses szelepet, amely időnként az ürítést végzi. Az elektromágnest működtetheti a féklámpa kapcsoló áramköre, vagy távolsági autóbuszoknál, melyeknél autópályán ritkán kerül sor fékezésre, egy időrelét szoktak alkalmazni a működtetésre. A szerelvény különböző változatai 12 V-os és 24 V-os, kivitelben is készülnek. A maximálisan megengedett nyomás is lehet 12 bar, illetve 20 bar. Kis helyigényű, kompakt építésű egység, függőleges helyzetben kell beszerelni, hogy a víztelenítő rész alulra kerüljön.

A fentiekben ismertetett szerelvény hatékony működésű, ezért a haszonjármű gyártók széles körűen alkalmazzák. Csupán az tartották hátrányának, hogy beszerelése után még be kell kötni az elektromos vezetékeket is. Ezért kifejlesztettek egy olyan változatot is, amihez nem szükséges villany, hanem sűrített levegővel működik.

Haldex sűrített levegővel működő kondenzátum és olajleválasztó

A Haldex a közelmúltban ezzel termékkel bővítette a sűrített levegő előkészítő és tisztító berendezéseinek kínálatát. Ez a szerelvény utólag is könnyen beszerelhető a haszonjárművekbe. A sűrített levegőben lévő kondenzvizet és a kompresszor kenésére használt motorolajat választja ki a sűrített levegőből. A kompresszor nyomócsövébe a légszárító, vagy a nyomásszabályzó elé kell függőleges helyzetben beszerelni úgy, hogy a menetszél, vagy a ventilátor keltette áramlás minél intenzívebb legyen.

Működése

Az előbbi változathoz hasonlóan a sűrített levegő az 1-es csatlakozón áramlik be érintőlegesen a hengeres belső térbe. Az emiatt keletkezett perdületet kicentrifugálja az olaj és a vízcseppeket, a belső műanyag betét tovább növeli a forgási sebességet. A hűtőbordák pedig fokozzák a közeg hűlését. A kicentrifugálódott szennyeződés a szerelvény belsejében gyűlik össze. A durva szennyeződéseket a beépített szűrő választja ki.

Amikor a kompresszor nem tölti a hálózatot a nyomás lecsökken a házban, emiatt az alsó membrán elbillen és szabaddá teszi az alsó nyílást. A töltéskor a nyomás hatására a membrán ismét bezár.

A légfékrendszerben a kiváló kondenzátum több problémát is okoz. Gyorsítja a korróziós folyamatokat, különböző meghibásodásokhoz vezet, illetve csökkenti a légtartály térfogatát. A kondenzátum kiválása a légtartályokban, illetve a fékoldáskor bekövetkező nyomáscsökkenés miatt fennálló fagyásveszély az egész légfék rendszerben akkor kerülhető el, ha száraz, csupán maximum 20-40% relatív páratartalmú levegő kerül a légtartályokba. Ez az adszorpciós vízkiválasztással, azaz légszárítással valósítható meg.

A kompresszor által szállított sűrített levegő a légszárító patron adszorbens anyagán, (alumíniumszilikát granulátum) áramlik át, amely a vízpárát jó hatásfokkal megköti. A cserélhető patron a nedvesség kivonásán kívül a beépített szűrővel eltávolítja az egyéb szilárd szennyeződéseket is.

A légszárítóra a gyártótól és a típustól függő csatlakozóval és tömítésekkel szerelhető fel a cserélhető patron. Korábban a menetes csatlakozó volt általánosan elterjedt, de ebből is van jobb-, és balmenetes változat is. Jelenleg peremes és bajonettzáras csatlakozó változattal is találkozhatunk.

Az egypatronos légszárítók periodikus, a kétpatronosak folyamatos szárítást végeznek, de az utóbbiaknál is a két patron között időnként átkapcsolás történik. Amikor a kompresszor tölti a rendszert, a patron a sűrített levegőből kivonja a nedvességet. Amikor a légszárítóba szerelt nyomásszabályozó érzékeli a lekapcsolási nyomás elérésé, és a kompresszort összeköti a környezettel, ekkor elkezdődik a regeneráció. A már kiszárított sűrített levegő ilyenkor ellentétes irányban visszafelé áramlik a patronon. Miközben csökken a nyomása magával viszi a környezetbe az előző ciklus során a patronban összegyűlt nedvességet. Van olyan légszárító melynek működéséhez 5-8 liter térfogatú, úgynevezett „regenerációs légtartály” szükséges. Van olyan típusú is, melynél a regeneráció történhet az üzemi légtartályból is. A légszárító leggyakrabban a nyomásszabályozóval egy közös egységet alkot.

Ikerpatronos légszárító

Nagyobb sűrített levegő igényű járművekbe kétpatronos légszárítót építenek be. Ez folyamatosan tudja a rajta átáramló sűrített levegőt szárítani. Amíg az egyik patron szárít, a másik regenerálódik. A szelepváltás után ezek a működési módok megcserélődnek. Így folyamatosan elegendő idő áll rendelkezésre a regenerációra.

Légszárító, olajleválasztó és a négykörös védőszelep kombinációja

A Knorr-Bremse ZB 44 típusú légszárítója egy összetett szerelvény, mert ellátja az olajleválasztó, a nyomásszabályozó, a légszárító és a többkörös védőszelep feladatát is. A patron alatt, a ház alsó részén kialakított hűtő bordázat fokozza a kondenzátum kiválását. Az érintőlegesen a ház belsejébe belépő sűrített levegő perdületét a lemezből készült terelő fokozza, mely a képen látható.

Így kicentrifugálódik a sűrített levegőből a szilárd és cseppfolyós szennyeződés. Innen áramlik tovább sűrített levegő a légszárító patronba, (a képen ez le van szerelve) mely megköti a nedvességet. Az alumínium öntvény házba szerelik be a négykörös védőszelepet, mely megfelel a legújabb Európai Uniós előírásoknak is (ECE 13 előírás 98/12 módosítás).

OSC (Oil Separator Cartridge)

Ez a Knorr-Bremse egyik speciális légszárító betéte. A patron alsó részébe egy kiegészítő mikro-szűrő és egy olaj-csapda kombinációját építették be. Ez utóbbi köti meg a sűrített levegőből a finom olajködöt, mielőtt az még az a patron belsejébe kerülne. Amikor a patronban elkezdődik a regenerációs folyamat, az ellentétes irányú sűrített levegő áramlás magával viszi az összegyűlt szennyeződéseket és a cseppekké összeálló olaj párát is külön gyűjtőtartályba. A hagyományos légszárító betétek helyére szerelhető fel ez az új változat.

Ez egy összetett sűrített levegő előkészítő egység, mely jó néhány szerelvényt egyesít. A kompresszor és a légtartályok közé szerelik be.

Az egység részei:

A fent felsorolt egységekből a különböző típusváltozatú APU szerelvényeket szerelnek össze. Alkalmazása azért előnyös, mert a jó néhány sűrített levegő előkészítő egység helyett csupán egyet kell felszerelni.

A Wabco jelenlegi termék kínálatában is több féle összetett sűrített levegő előkészítő egység található. A C-APU-nál már a légszárító és a többkörös védőszelep már nem szerelhető szét. Ugyanez a megállapítás vonatkozik az E-APU-ra is, melyet különböző elektromos szerelvényekkel is elláttak. Ebből származik a típusmegnevezése is. Ennek a működtetését elektronika végzi. A be- és a kikapcsolást például a gépkocsi fedélzeti elektronikájára bízták. A különböző gépkocsi típusoknál alkalmazott változatok az elektromos részben különböznek egymástól. Ennek az oka az, hogy a különböző járműgyártók a többitől eltérő CAN rendszert alkalmaznak. Az újabb egységek csak részben javíthatók a Wabco által forgalmazott javító készletekkel. Különböző térfogatú szárítóanyag tartalmú patronokat a téli üzemeltetés előtt célszerű cserélni. A rendeléseknél viszont figyelembe kell venni, hogy az újabb változatoknál különböző, a korábbiaktól eltérő csatlakozókkal látják el a patronokat.

A légfék szerelvény gyártóknál az új fejlesztések érdekes integrációkat hoztak. Ez a tendencia már legalább egy évtizede tart. Jó példa erre az összetett sűrített levegő előkészítő egység, mely egyre több feladatot lát el. Azzal az előnyökkel jár, hogy így egyszerűbbé válhat a haszonjárművek légfék rendszerének csövezése, kevesebb a hibalehetőség, csökken a szerelési idő.

A korszerű fékrendszereknél 2004-től már az EAC elektronikus sűrített levegő előkészítő egységet (Electronic Air Control) szerelik be. Tehát az EAC a pneumatikát ötvözi az elektronikával. Az első alkalmazó a Renault volt. A második generációt 2008-tól már a Mercedesekbe is beszerelték. 2011-től már a Volvo is a megrendelők közé tartozik. Ezekbe a haszonjárművekbe már az EAC 2.5 változatot szerelik. Működése elődeinél sokkal szélesebb körű. Ez valójában már a harmadik generációnak felel meg.

Az első generációs EAC

Az elektronika egyre szélesebb körű alkalmazására jó példa az EAC (Electronic Air Control) és annak újabb és újabb generációi. Ez a szerelvény látja el a gépkocsi és pótkocsijának valamennyi sűrített levegővel működő rendszerét egymástól biztonságosan szétválasztott módon. Ellátja a nyomásszabályozás, a tisztítás, a légszárítás feladatát is, de biztosítja a légszárító patron hatékony regenerációját is. Mindez elektronikus szabályozással, az öndiagnosztika folyamatos felügyelete alatt történik. Jól össze tudja hangolni a kompresszor sűrített levegő szállítását a pillanatnyi felhasználással, ami a gépkocsi aktuális üzemállapotától függ. Ennél a feladatnál különösen nagy jelentősége van az elektronika alkalmazásának.

Az elektronikus rendszer másik fontos előnye, hogy az üzem közben fellépő rendellenességekre a gépkocsivezetőt kellő időben figyelmeztetni tudja. Az karbantartó és javító személyzet is fontos információkat olvashat ki a hibakód tárolóból a megfelelő diagnosztikai berendezés segítségével. Az intelligens légszárítási és regenerációs stratégia sokat javít a rendszer működési minőségén. Erre jó példa, hogy motorfék üzemben minden esetben tölteni fog a kompresszor, még akkor is egy bizonyos mértékig, ha a rendszer már elérte a lekapcsolási nyomást. Ez jelenthet 0,5 – 1 bar túltöltést is. Így igyekszik hasznosítani a gépkocsi mozgási energiáját. Közvetlenül az elindulás után pedig, ha nem érint hátrányosan a biztonságot, lekapcsol a kompresszor működés, hogy minél nagyobb energia legyen hasznosítható a gyorsításra. Hasonló módon a motor indításakor is lekapcsolja a kompresszort. Ez különösen hideg, téli időben nagy könnyebbséget jelent az indítómotor és az akkumulátor számára.

Egy másik újdonság, hogy minden gyújtás levételnél az EAC leüríti a kompresszor nyomó ágát. Ezzel megakadályozható nyomás alatti légszárító patron csere.

Ennél a szerelvénynél az összes szelepet és az érzékelőket egyetlen közös egységbe szerelték. Így sokkal több információ és beavatkozási lehetőség áll rendelkezésre, mint a hagyományos rendszereknél. Működés közben a mért értékeken kívül bizonyos jellemző paraméterek kiszámíthatók és ezeket is figyelembe lehet venni az üzemeltetés során.

Az EAC elektronika által ellátott feladatok az első két generációnál:

Knorr-Bremse EAC 2

Ez az EAC második generációja, melynek fejlesztése a Daimler-Benz részére történt. Itt már fontos szempont volt a modularitás. A második generáció gyártása 2008-ban kezdődött és a Mercedes Actros-ba szerelték be. Ezt a változatot alkalmazták először autóbuszokban is.

A rendszer töltése

A kompresszortól érkező sűrített levegő az ”1”-es bemeneti csatalakozóhoz érkezik. Kinyitja a visszacsapó szelepet és eljut az áteresztő, illetve a nyomáskorlátozó szelephez. A töltés kezdetén az elektronika által vezérelt elektromágneses szelep reteszeli az áteresztő szelet, amely a rögzítő fék körét (23-as csatlakozó) látja el sűrített levegővel. Így ez a kör ebben az állapotban nem töltődik. Egy másik visszacsapó szelep nyitása után jut el a sűrített levegő az áteresztő szelephez. Az áteresztő szelepeknél beállított nyitónyomásoknál a nyomásmentes rendszer töltésekor a két üzemi fékkör töltése (21 és 22 csatlakozók) elsőbbséget élveznek. A 2. fékkörben kialakult nyomás kapcsolja az EG-szelepet úgy, hogy ezután a rögzítő fék kör (23) már nem lesz összeköttetésben a környezeti levegővel. Az üzemi fékkörök (21 és 22) töltődése után fognak nyitni a mellék felhasználók (24 és 25) körei. Csak egy újabb áteresztő szelep nyitása után fog sűrített levegő áramolni a 26-os körbe. Miután az üzemi fékkörökben a hatóságilag megállapított fékhatáshoz elegendő nyomás kialakult, az elektronika kikapcsolja az elektromágnes szelepet. Ekkor az nyomásmentessé teszi az áteresztő szelep vezérlését, így az nyit a 3-as rögzítő fék kör töltése megkezdődik.

Lekapcsolás

Két érzékelő méri az üzemi fékkörökben kialakuló nyomást. A jármű gyártója által előírt és beprogramozott nyomás elérésekor átkapcsolja az elektronika az elektromágnest. A belső pneumatikus csatornán keresztül a szelep nyit és tisztítás, továbbá szárítás nélkül a sűrített levegőt a szabadba engedi. A 4/27 csatlakozó, melyről az energiatakarékos kompresszorok vezérlése történik, nyomás alá kerül. A légtartályokban a nyomás megtartását visszacsapó szelep biztosítja.

Regeneráció

A hagyományos légszárítóknál a regenerációra vagy állandó térfogatot, (a regenerációs légtartály térfogata), vagy egy megadott időtartamot (az időkapcsoló) alkalmaznak. Az EAC-nél viszont állandó arányú regeneráció történik, melynél figyelembe veszik például a kompresszor üzemeltetési körülményeit is.

A lekapcsolási fázisban a bemeneti csatlakozó 1 utáni csatornák egészen a visszacsapó szelepig, továbbá a légszárító patron megközelítőleg nyomásmentessé válnak. A szintén átkapcsolt elektromágneses szelep sűrített levegőt enged a visszacsapó-szelep és a fojtófurat felé. Ezen keresztül áramolva kiterjeszkedik a sűrített levegő és regenerálja a légszárító patron töltetét és a szabadba áramlik. A regeneráció akkor fejeződik be, amikor az elektronika (ECU) az elektromágneses szelepet átkapcsolja. Ez programozható, de figyelembe vesz ehhez még más adatokat is, például a kompresszor fordulatszáma, a nyomásszint, stb.

Utóregeneráció

A gyújtás kikapcsolása után az EAC elektronika egy rövid időre aktiválja a regenerációs fázist akkor is, ha a rendszer nem érte el a lekapcsolási nyomást. Így nedvesség, ami az utolsó regenerációig összegyűlt el tud távozni a rendszerből.

Visszakapcsolás

A gépkocsi gyártója által beprogramozott visszakapcsolási nyomás elérésekor az elektronika két elektromágneses szelepet átkapcsol. Emiatt két szelep csatlakozója nyomásmentessé válik, és ismét töltődik a rendszer.

Nyomásbiztosítás

A 3-as (rögzítő fék) kivételével az egyes körök biztosítása megfelel a többkörös védőszelepének. Valamely kör meghibásodásakor a többi ép körben a „biztosított nyomás” mérhető.

A 3-as kör különlegessége az, hogy amikor nyomáscsökkenést ismer fel az elektronika a nyomásérzékelő jele alapján, meg tudja állapítani, hogy sűrített levegő felhasználás van –e, vagy meghibásodás. A két üzemi fékkör nyomását, melyeket két érzékelő figyel, ellátják a 23-as kör védelmét. Normál sűrített levegő felhasználás esetén az elektronika az elektromágnest árammentes állapotba kapcsolja, így a csatlakozás az áteresztő szelep felé nyomásmentessé válik. Mivel az üzemi fékkörök áteresztő szelepeinél teljes visszaáramlás lehetséges a teljes térfogat igénybe vehető a 3-as kör (rögzítő fék) részére. Ezért szükségtelenné válik a 3-as körhöz a külön légtartály.

Az EAC harmadik generációja

Az EAC 2.5 változat már a harmadik generáció. A sűrített levegő előkészítő része megfelel az előző változaténak, de ezen már az elektronikus rögzítő fék működtetés elemei is megtalálhatók. A fejlesztések során optimalizálták a különféle elektronikus rendszerek közötti együttműködést.

Ennél az új EAC típusnál változott a légszárító patron csatlakozása és rögzítése. A hagyományos menetes csatlakozást bajonettzáras váltotta fel. Ennek perem részét ellátták egy biztosító csavarral, mely olyan kivitelű, hogy a patron leszerelése előtt feltétlenül ki kell csavarni. Az emiatt szabaddá váló furaton keresztül megszűnik a légszárítóban a nyomás. Ez biztonságosabbá teszi a patroncsere műveletét.

Ennél a generációnál már nem a teljes patront kell kicserélni, hanem csak a belsejét. Ez az olaj tartalma miatt veszélyes hulladéknak minősül. Az új betét a régi fém házba helyezendő be a szállításhoz használt rögzítő műanyag szalag eltávolítása után. Így szerelhető vissza a fém házzal együtt a helyére. Így a patron mélyhúzással gyártott háza nem kerül minden cserénél a hulladékba. Ez az új betét a belső szerkezetét tekintve hasonlít az OSC típusjelű változathoz, mely kiválasztja a sűrített levegőből az olajködöt és egy olajcsapdával is ellátták. A kiválasztott olaj és a kondenzvíz a regeneráció alkalmával távozik az egységből.

A többkörös védőszelepnek a feladata, hogy a fékrendszer valamennyi körének lehetővé tegye a töltését ugyanazzal a kompresszorral. Ha nincs töltés az egyes köröket egymástól szétválasztja. Megakadályozza, hogy a teljes rendszer leürüljön, ha valamely körben tömítetlenség, törés lép fel.

A több körös védőszelep tehát biztonsági szempontból fontos szerepet tölt be. Jelenleg a kopásmentes, membrános kivitelű változatot alkalmazzák. Gyakran a rögzítő fék kör biztosításához visszacsapó szelepet beépítenek annak a csatlakozójához. Körönként nyitónyomások egyedileg beállíthatók.

A többkörös védőszelepek újabb változatai teljesítik az EGB 13 előírás 98/12 módosítás követelményeit. A rögzítő fék kör légtartályát a környezet felé le kell üríteni, amikor az üzemi fék körében nincs meg a megfelelő nyomás. Ehhez a szerelvény közepébe egy újabb dugattyús szelepet építenek be. Rugó ellenében mozdítja el az üzemi fék egyik köre a dugattyút, mely alaphelyzetben a szabad levegővel kötötte össze a rögzítő fék légtartályát. Egy bizonyos nyomásnál ez az összeköttetés megszűnik és a rögzítő fék légtartálya is elkezd töltődni. Ha a tartálynyomás nagyobb, mint a nyitónyomás a rögzítő fék oldhatóvá válik.

A légtartályok a sűrített levegő tárolására szolgálnak. Nyomáspróbának alávetett nyomástároló edények, melyeket a tartályon rögzített műbizonylattal látnak el. Régebben a kívülről festett, belülről horganyozott acél légtartályokat alkalmazták. Ezeknél hegesztéssel, vagy keményforrasztással átalakítások, javítások nem végezhetők, mert leég a belsejéről a horgany réteg és kiszámíthatatlan, hogy így a korróziónak meddig képes ellenállni. Újabban a lényegesen könnyebb, de drágább alumínium légtartályokat alkalmazzák. Gyakran a légtartályokat egy közös konzolra elő-szereik és építik be aztán a gépkocsiba.

Miután a poliamidból készült sűrített levegő csövek kiálltak minden próbát és széles körűen alkalmazzák, a műanyag előnyös tulajdonságait kihasználva elkezdődött a műanyag légtartályok gyártása is. Ezek üvegszál erősítésű, hőre lágyuló műanyagból, polipropilénből készülnek. Ezt az anyagot és a gyártási technológiát már korábban is alkalmazták rakéták hajtóanyag tartályainál, ahol szigorú előírásokat kellett teljesíteniük. Így várhatóan hosszú távon is meg fognak felelni a követelményeknek.

A műanyag légtartályoknál is moduláris gyártást alkalmaznak. Külön készül a középső hengeres rész és külön a domború záró-fedelek. A hengeres csőszerű rész három rétegű, egymással 60 ˚-os szöget bezáró üvegszál erősítést kap, melyet a hagyományos gépi tekercselési eljárással alakítanak ki. A peremére erősítő szalagot is felvisznek, mely jól használható a rögzítő pántok alatti merevítésként is.

A záró fedelek ugyancsak üvegszál erősítésű hőre lágyuló műanyagból, fröccsöntéssel készülnek. Ezeknél alakítják ki merevítő bordákkal a csőcsatlakozókat. A nagyobb szilárdság érdekében belső bordákat is alkalmaznak.

A hengeres részt és a záró fedeleket egy készülékben pozícionálják és kombinált hegesztési eljárással egyesítik. Mindkét rész peremét megolvasztják infra sugárral és a forró levegővel. Eközben rezgést és nyomóerőt is kifejtenek, melynek következtében az anyagok összeolvadnak. A lehűlés során jön létre a megfelelő szilárdágú és jól tömített kötés.

A gyártás során szigorú minőségellenőrző rendszert működtetnek. Az elkészült terméket pedig az előírásoknak megfelelően különböző próbákkal ellenőrzik. Például 80˚C hőmérsékleten hajtják végre a nyomáspróbát és a negatív hőmérséklet tartományban kerül sor a kőfelverődés vizsgálatra.

A műanyagból készült légtartály előnyei, hogy 30%-al könnyebb, mint az alumíniumból gyártott változat és teljesen korrózióálló és újrahasznosítható.

Nyomásmérő

A sűrített levegő ellátó rendszer fontos eleme a nyomásmérő. A haszonjárműveknél speciális kialakítású, fékkörönként egy, kettős mutatóval ellátott nyomásmérőt szerelnek a műszerfalra. Ezeket egymás mellett helyezik el. Az egyik mutató az üzemi fék légtartályában lévő nyomását mutatja, a másik pedig fékezéskor a fékkamrába kivezérelt nyomását.

Nyomáskapcsoló

A légfékes járműveket a hazai és nemzetközi előírásoknak megfelelően a nyomásmérőktől függetlenül el kell látni figyelmeztető fény és hangjelző berendezéssel. Ezek akkor lépnek működésbe, amikor az üzemi fék légtartályaiban a nyomás rendellenesen lecsökkent. Ezeket a figyelmeztető jelzéseket nyomáskapcsolók működtetik.

Vizsgáló csatlakozó

A fékrendszerek megbontás nélküli vizsgálatához az egyes szerelvényeknél, például a légtartályoknál, fékkamráknál, a pedálszelepnél, a fékerő módosító előtt és után vizsgáló csatlakozókat szerelnek fel. Az előírásoknak megfelelően ezek ISO 3583-1984 szerinti, visszacsapó szeleppel ellátott csatlakozók. Műanyagból készült záró sapka védi a szennyeződéstől. A nyomásmérő, vagy elektronikus nyomásérzékelő csatlakoztatható ide.

Csövek és csőkötések

A légfékrendszer egyes szerelvényei között különböző átmérőjű csövek létesítenek összeköttetést. Jelenleg műanyagból készült (poliamid DIN 74324) csöveket használnak. A bontható csatlakozóknál a vontató és a pótkocsi között, vagy a rugózott kerekeknél, a kompresszor után hajlékony gumitömlőket szerelnek fel. Acél csővel jelenleg már csak a kompresszor utáni részen találkozunk, ahol a nagy hőmérséklet miatt van rá szükség. Belső felületét horganyozzák.

A gépkocsivezető a közvetlen hatású kétkörös pedálszeleppel fokozatosan szabályozhatja a fékező nyomást a fékkamrákban, illetve munkahengerekben. Ezzel csökkenthető a jármű sebessége, vagy lejtőn állandó értéken tartó. Amennyiben szükséges, meg is tudja állítani a gépkocsit. A fékpedál lehetővé teszi a fékezőnyomás pontos beállítását mindkét fékkörben.

A szelep beszerelési helyzete tetszőleges, de kedvezőbb, ha a hangtompítóval ellátott 3-as csatlakozó alulra kerül. Általában a vezetőfülke egy erre a célra kialakított konzoljához rögzítik 4 db. M8, vagy M10-es csavarral. A fő-fékszelep rudazatos távműködtetés esetén a szelep a vezetőfülkén kívül rögzíthető, például az alvázra. Biztosítani kell legalább 14 mm-es működtetési utat. Az egymás felett elhelyezett fékköröknél a fékpedál rudazata felőli, vagyis a felső körnél határozott előre sietés van. Ehhez kötik be a hátsó fékkört, és a pótkocsi fék vezérlését.

A felső fékkör kiesése esetén a dugattyúk egymásra felfekszenek és ilyenkor megnövekedett pedálúttal ugyan, de az ép fékkörben lesz nyomáskivezérlés.

A környezetvédelmi előírásoknak megfelelően a pedálszelepet hangtompítóval is ellátják, hogy a fékoldási hirtelen nyomáscsökkenés ne befolyásolja hátrányosan a gépkocsi zajszintjét.

A pedálszelep működése

Menet helyzet

A fékpedál felengedett, alap helyzetében a légtartály csatlakozóknál 11, és 12 –es az üzemi nyomás mérhető. A 21, 22-es a két fékkör kimeneti csatlakozója és a 3-as környezeti levegő csatlakozó nyomásmentes.

Részfékezés

A fékpedál lenyomásakor a rugókon keresztül a felső dugattyú lefelé mozdul. A nyomáscsökkentő szelep ekkor zár, a nyomásnövelő pedig nyit. Elkezdődik a nyomásnövekedés a 21-es csatlakozónál. Ez a nyomás egyrészt visszahat a saját kör működtető dugattyújára, másrészt a másik kör dugattyújára is. Így némi késedelemmel a másik fékkörben is elkezdődik a nyomás növekedése. Ha a fékpedál nem mozdul tovább, a működtető erő, illetve a második körben a működtető nyomás és a kivezérelt nyomás egyensúlyba kerül, és kialakul a részfékezési kettős zárás. Ennek hatására a kivezérelt nyomás a fékkamrákban változatlan marad.

Teljes fékezés

A fékpedál teljes lenyomáskor a nagy működtető erő miatt nem tud kialakulni a kettős zárás, a nyomásnövelő szelep nyitva marad és a légtartály teljes nyomása kivezérlődik a fékkamrákba.

Fékoldás

A fékpedál visszaengedésekor az előbb kivezérelt nyomások és a rugók a dugattyúkat visszamozdítják alaphelyzetbe, melynek hatására a nyomáscsökkentő szelepek nyitnak. A fékkamrák nyomása ezeken keresztül távozik a szabadba. Ezt követően a kerékfék szerkezetet működtető rudazatokat a rugók visszamozdítják alap (fékoldási) helyzetbe.

Biztonsági okból a pedálszelep belsejében a két fékkört egymástól két tömítés választja el. A közöttük lévő tér egy furattal a környezettel áll kapcsolatban. Ha itt sűrített levegő szivárgás van, akkor a kettős tömítés egyike megsérült. Az egyik fékkör kiesése esetén a másik fékkör egy mechanikus rudazat segítségével lép működésbe.

A haszonjárművek tengelyterhelése az üres és a terhelt gépkocsinál szélsőséges értékek között változik. Ehhez kell igazodjon a kerékfékszerkezeteknél a kivezérelt fékező nyomás, ami fékerő módosító beszerelésével valósítható meg. A laprugós gépkocsiknál az alvázra szerelik fel a fékerő módosítót, amely a hátsó futóműhöz beállítható hosszúságú működtető rudazattal csatlakozik. A kivezérelt fékező nyomás a rudazat segítségével beállítható. Értékét a gépkocsi gyártója adja meg, melynek betartásáról az üzemeltetőnek kell gondoskodni. Figyelembe kell venni, hogy a terhelés változás hatására a rudazat elmozdulását a futómű rugójának karakterisztikája is befolyásolja. Ha az megváltozik, például egy másik rugó beszerelése miatt a fékerő módosító rudazatának beállítását is módosítani kell. A gépkocsi fékrendszerének adattáblája tartalmazza, hogy milyen tengelyterhelésnél mekkora kell legyen a kivezérelt fékkamra nyomás. Az alábbi ábra szemlélteti, hogy az üres állapotnak ötszörösével is nagyobb lehet a hátsó futómű tengelyterhelése rakott állapotban. Ezt a változást a fékerőnek is követnie kell.

A haszonjárművekre vonatkozó nemzetközi előírások adhéziós követelményei a személygépkocsikénál kevésbé szigorúak. Nagyobb játékteret biztosítanak például a hátsó tengely túlfékezése vonatkozásában. Ennek okai:

Haszonjárművek fékerejénél további szempontokat is figyelembe kell venni:

A haszonjárműveknél a fékerő módosítók sugaras karakterisztikájának alkalmazását az indokolja, hogy az üres és teljes terhelési állapot között a tengelyterhelések és a tömegközéppont helyzete jelentősen változik. Az adhéziós diagramban megfogalmazott követelmények ezzel a karakterisztikával teljesíthetők legjobban.

A relé hatású automatikus működésű fékerő módosító a mindenkori terhelési állapotnak megfelelően folyamatosan változtatja a fékező nyomást a hátsó kerekeknél, a dinamikus tengelyterhelés változásával arányosan. Szerkezetét tekintve hasonlít a laprugós kivitelhez. Ennél azonban a fékezőnyomás változtatását a légrugókban megvalósuló nyomás végzi. Ennél a változatnál nem körhagyót fordít el, hanem egy különleges palástfelületű dugattyút mozdít el a rugó ellenében.

A differenciális membrán felületű fékerő módosítónál az alulról ható nyomásból származó erőt a membrán olyan mértékben adja át a dugattyúnak, amilyen mértékben a vele együtt mozgó küllő-szerűen kialakított műanyag tárcsa kiemelkednek a házban elhelyezett másik műanyag tárcsából. Ezt illusztrálja a mellékelt fénykép. Mivel a 4-es csatlakozóhoz a pedálszeleptől érkező vezérlő nyomás az állandó felületű dugattyúra, a kettős szeleppel beállított, módosított nyomás ugyanakkor a változtatható hatásos felületű membránra hat, így a szelep alkalmas a változó nyomásarányok létrehozására.

A differenciális membránnal működő fékerő módosító nyomásaránya attól függ, hogy a nyomáscsökkentő szelepcsövet milyen helyzetbe állítja be a különleges geometriai kialakítású emelőpálya. Ezt a jármű tengelyének pillanatnyi terhelése alapján a légrugók nyomása állítja be. A fényképen is jól látható 41 és 42 csatlakozók a vezérlő bemenetek, melyek a jobb és a bal oldali légrugók nyomását fogadják. A műanyag sapka alatt a diagnosztikai csatlakozó van, melyen keresztül a beállításhoz különböző légrugó nyomásokat lehet szimulálni. A beállítás a rugó előfeszítésének változtatásával lehetséges a szerelvény végén található állító csavarral.

Ezt a fékerő módosítót felfektetési nyomásszabályozással is ellátták, ami azt jelenti, hogy a sugaras karakterisztika csak egy bizonyos kivezérlési nyomásnál, (0,4-0,6 bar) nagyobb értéknél érvényesül. Erről a szelepház felső részébe beépített kettős szelepből, dugattyúból és rugóból álló nyomáshatároló szelep gondoskodik, mely a fenti nyomásig feltölti a membrán feletti teret is. Így ezen a szakaszon a membránra felülről és alulról is azonos erő hat, a kettős szelep nyitva van, nyomásmódosítás nélkül jut keresztül a szerelvényen a sűrített levegő. Erre azért van szükség, mert ez a nyomás kisebb, mint a dobféknél a fékpofák felfektetési nyomása és ezért még nem alakul ki fékerő. Ha tehát a részterhelési állapotokban a nyomásarány kezdettől fogva érvényesülne, az első kerékfék szerkezetek jelentős túlterhelésével, illetve a hátsó kerekeknél kihasználatlansággal járna.

Működés

Menet helyzet

Nincs fékezés, ezért a 4-es (vezérlő bemeneti nyomás) és a 2-es csatlakozók (fékkamra) is nyomásmentesek. Az 1-es csatlakozónál folyamatosan a mindenkori tartálynyomás mérhető. A 41 és a 42 csatlakozóknál a gépkocsi pillanatnyi terhelésének megfelelő légrugó nyomás van.

Fékezés

A fékpedál lenyomásakor a 4-es vezérlő bemenetnél megjelenik a fő-fékszeleppel kivezérelt fékező nyomás. Ez működésbe hozza 0,6 bar felfektetési nyomás kivezérlését elvégző felső dugattyús egységet, majd elkezdődik a terheléssel arányos nyomáskivezérlés. A 41-es és a 42-es csatlakozókhoz a futómű bal és a jobb oldali légrugóinak nyomása van bekötve. Ezek együttesen tartják a rugó ellenében a különleges palást kialakítású dugattyút a pillanatnyi jármű terhelési állapotának megfelelő helyzetben. Fékezés közben, ha a dinamikus tengelyátterhelődés miatt változik a légrugók nyomása ez befolyással lesz a fékező nyomásra is, hiszen a légrugó nyomás változásakor a dugattyú (10) elmozdul.

Fékoldás

Fékoldáskor a speciális kialakítású dugattyú (6) felfelé mozdul és nyit a nyomáscsökkentő szelep. Elkezdődik a fékkamrák nyomásának csökkenése.

Ha az egyik légrugótól érkező vezérlő nyomás kiesik a kivezérelt fékező nyomás kb. a fele lesz, mint amikor mindkét légrugótól megérkezik a vezérlő jel. Ha egyik légrugótól sem érkezik vezérlő jel a fékezési folyamat az üres járműnek fog megfelelni.

A gépkocsivezető a rögzítő fék szeleppel tudja, befékezni, illetve oldani a gépkocsi rögzítő fékjét. Ezt a szelepet a műszerfalon, illetve a vezetőfülke olyan részén kell helyezni, hogy a vezető ülésből könnyen elérhető legyen. Biztosított kell legyen a teljes működési tartományban a kar szabad elfordíthatósága. Úgy célszerű beszerelni, hogy a 3-as csatlakozó (a környezet felé) lehetőleg alulra kerüljön. Különböző típusváltozatokkal találkozhatunk. Az újabb rögzítő fék szelepeket elektromos kapcsolóval is ellátják, amely az elektronikus fék rendszernek ad információt a befékezett állapotról. Ilyenkor az elektronika letiltja az üzemi fék nyomáskivezérlését és ezzel megakadályozható a két fékrendszer hatásának összeadódása. A rögzítő fék rendszernél a sűrített levegő csatlakozók kisebb átmérőjűek azért, hogy a bekötésnél ne lehesse összetéveszteni más szerelvénnyel. Ellentétben a többi rendszerrel a rögzítő fék negatív nyomáskivezérlésű. Ez azt jelenti, hogy menet állapotban kivezérli a teljes tartálynyomást, mely a dugattyúra hat és összenyomja a rugót és a gépkocsi rögzített állapota megszűnik. Befékezett helyzetben a rögzítő fék szelep kimeneti csatlakozója nyomásmentes, így a kombinált fék munkahengerben lévő előfeszített rugó befékezi a járművet. Olyan kell legyen a csövek bekötése, hogy ne akadályozza a vezető fülke felbillentését a szerelési műveleteknél.

Fékoldás:

A fékkar alaphelyzetben van (menet állás) és emiatt a beépített szelepek nyitott állapotban. Az 1-es csatlakozóhoz bekötött légtartály nyomása megjelenik a 21-es és a 22-es kimeneti csatlakozóknál is.

Részfékezés

Ha a rögzítő fék szelep karját a rajzon bejelölt „0” helyzetből elmozdítjuk az „I” helyzetig a körhagyó a rugó ellenében elmozdítja a belsejébe szerelt szelepeket. Ilyenkor a nyomásnövelő szelep zárni kezd, a nyomáscsökkentő pedig nyit. Ezért csökken a nyomás a kimeneti csatlakozónál. Ezt nevezik részfékezési helyzetnek. Ilyenkor a kar pillanatnyi szöghelyzetével arányos lesz a fékező nyomás. Ez a működési mód a biztonsági fék feladatát látja el. A „0” és az „I” helyzetek közötti szakaszon, ha elengedik a kézi működtető kart a rugó segítségével automatikusan visszatér a fékoldási alaphelyzetbe.

Rögzítő fékezés

A gépkocsi teljes befékezéséhez a működtető kart egy kicsit túl kell mozdítani az „I” helyzeten. Ekkor a kar reteszelődik és a körhagyó lefelé mozdítja a szerelvény belsejébe szerelt szelepeket. Ennek hatására a 21-es, valamint a 22-es csatlakozók nyomásmentessé válnak. A rugóerő tárolós munkahengerbe szerelt előfeszített rugó befékezi a hátsó kerekeket.

A rögzítő fék csak úgy oldható ebből a befékezett, reteszelt helyzetből, ha a működtető karon lévő reteszelő gyűrűt felfelé mozdítják.

Kontrol helyzet

A kontrol helyzettel ellátott szelep változat pótkocsis szerelvénynél használatos. Az autóbuszoknál például az egyszerűbb, kontrol helyzet nélküli változatot alkalmazzák. A kontrol helyzet a szelepről készült első metszeti ábrán a „II” helyzetként van jelölve. Amikor a vezető a működtető kart a befékezett helyzeten túl rugó ellenében idáig elmozdítja, a körhagyó 3-as nyúlványa lenyomja a 6-os szelepet. A rugó ellenében az lefelé mozdul és a légtartályból nyomást vezérel ki a 22-es csatlakozóhoz, melyet a pótkocsi fék vezérlő szelepéhez kötnek be. Az így végrehajtott fokozatos nyomásnövelés kifékezi a pótkocsit. Így a gépkocsivezető meggyőződhet arról, hogy a szerelvény nem fog elgurulni, ha a hosszabb parkolási idő közben a tömítetlenségeken keresztül elfogy a sűrített levegő a pótkocsi légtartályából és emiatt az kifékeződik.

Pneumatikus szükségoldás

Van olyan rögzítőn fék szelep változat is, melyet a pneumatikus szükségoldás lehetőségével is elláttak. Ez egy másik feltöltött légtartályból sűrített levegővel tudja oldani a rögzítő féket. Ez akkor használható, amikor a rögzítő fék rendszerhez tartozó saját légtartálya valamilyen meghibásodás miatt kiürült.

Ennek a szerelvénynek az a feladata, hogy a nagy térfogatú és hosszú löketű rugóerő tárolós munkahenger feltöltését, illetve leürítését gyorsan elvégezze. A relé szelepet a munkahenger közelében úgy célszerű felszerelni az alvázra, hogy a 3-as kimenete lehetőleg alulra kerüljön. Az 1-es csatlakozóhoz keresztül kapja meg a légtartálytól érkező nyomást. Ha a 4-es vezérlő bemenet, ahova a rögzítő fék szelepet kötik, nyomásmentes a 2-es kimeneti csatlakozó is atmoszférikus nyomású.

A relé szelep működése

Amikor a rögzítő fék rendszer fel van töltve sűrített levegővel az 1-es csatlakozónál tartálynyomás van. Ha a 4-es vezérlő bemeneti csatlakozó fékezéskor nyomásmentes, a 2-es kimeneti csatlakozó is az.

Ha menet helyzetben nyomás vezérlődik ki a 4-es vezérlő bemeneti csatlakozóhoz, az lefelé mozdítja a dugattyút (3). Ekkor a nyomáscsökkentő szelep zár. Amikor a dugattyú (3) tovább mozdul lefelé, nyitja a nyomásnövelő szelepet (1). A kivezérelt nyomás megjelenik a kimeneti csatlakozónál (2). Ez a nyomás visszahat a dugattyúra (3) és kialakul az egyensúlyi helyzet és a szelepeknél a kettőszárási helyzet alakul ki.

Kombinált relé-szelepek

A relé-szelepek alapkivitelén kívül összetett, két szerelvény összeépítés révén megvalósított egységeket is gyártanak. A Wabco 973 011 200 típusú relé-szelep különböző al-változatait egy túlterhelés védő kétutas szeleppel is elláttak. Ennek az a feladata, hogy amikor egyszerre működtetik az üzemi és a rögzítő féket, megakadályozza a fékdob mechanikai túlterhelését. Az egyik fékrendszer működésekor a másikat oldja.

Addíció-gátlós relé szelep

A két dugattyúval ellátott relé szelepnél a vezérlő bemenetekhez, a 41-es csatlakozóhoz az üzemi féket, a 42-es hez pedig a rögzítő féket kötik be. Menet helyzetben (első ábra) az üzemi fék nyomásmentes, a rögzítő fék pedig kivezérli a teljes tartálynyomást.

Amikor a rögzítő fék befékezett helyzetben van és a gépkocsivezető (például kiszállás közben) véletlenül rálép a fékpedálra az üzemi fék is működésbe lép. A két fékrendszer által kifejtett erő a fékkulcson összeadódna, ami a fékdobot mechanikailag túlterheli, ezért az el is repedhet. Ennek megakadályozására ez az összetett relé szelep a rugóerő tárolós részbe nyomást vezérel ki és kifékezi azt (második ábra).

Hasonlóan a személygépkocsikhoz, már a haszonjárműveknél is van kapcsolóval működtethető rögzítő fék rendszer. Az angol Electronic Parking Brake elnevezése alapján EPB-nek rövidítést szokták használni. Ezt az új rögzítő fék rendszert a Knorr-Bremse fejlesztette ki. Messzemenően figyelembe vették a gazdaságosságot, a közlekedésbiztonság és a vezetési komfort növelését. Ugyanis a robosztus kivitelű, megbízható működésű rögzítő fék szelep is a drága szerelvények közé sorolható. Ezt igyekeztek kiváltani valamilyen jobb megoldással. Az előzetes számítások alapján megállapították, hogy önálló termékként nem kifizetődő a gyártása. Célszerű tehát egy már meglévő rendszerbe integrálni, melyet egyébként is felszerelnek a haszonjárművekre. Úgy tűnt, hogy az elektronikus sűrített levegő előkészítő egység az EAC méretét, és az elektronika kapacitását tekintve elég tartalékkal rendelkezik ahhoz, hogy ez az integráció megvalósulhasson. Ennek elektronikája működteti a rá szerelt kiegészítő relé szelepet, amely a rögzítő fék rendszerhez vezérli ki a sűrített levegőt.

A fejlesztésnél a másik fontos szempontja az volt, hogy a billenthető fülkés teherautóknál eddig jelentős gondot és költséget is okozott a kézifék szelephez vezető csövek ne akadályozza a fülke felbillentését a különböző szerelési műveleteknél. A flexibilis műanyag csövek alkalmazása a nehézségeket kissé ugyan mérsékelte, de az optimális megoldást az elektromos működtetés jelentette, melynél már elmaradhattak a sűrített levegő csövek.

Ennél az új rendszernél a gépkocsivezető elektromos kapcsolóval tudja működtetni a sűrített levegős, rugóerő tárolós munkahengerrel ellátott rögzítő féket. A rendszer további előnye, hogy az elektronika alkalmazása révén számos automatikus működést is meg lehetett valósítani.

Érdekességként meg kell említeni, hogy ez az első olyan légfékrendszer, amelynek nincs pneumatikus back-up-ja. Hiba esetén is megtartja a működőképességét a rendszer. Ha például vezetékszakadás miatt megszűnik a kapcsolat a műszerfalon elhelyezett rögzítő fék kapcsolóval, a gépkocsival el lehet indulni az automatikus fékoldás révén, és megállás után a gyújtás lekapcsolása után automatikusan működésbe lép a rögzítő fék.

Ezek a működési módok az elektromechanikus rögzítő féknél kiegészítő szerelvények nélkül megvalósíthatók. A biztonságos működés érdekében a fék oldására az elektronika a vezető részéről az elindulási szándékára vonatkozóan egy megerősítést kér.

Az elektronikus rögzítő fék alapszolgáltatásai és azok kibővítésének lehetőségei

Az elektronika alkalmazásával még a rögzítő fék oldása előtt megvizsgálható, hogy végrehajtható-e az elindulás. Először azt ellenőrzi, hogy az üzemi fék mindkét körében rendelkezése áll-e a megfelelő nyomás?

A biztonságos működését az szolgálja, hogy biztosítható az akaratlan oldás ellen. Ehhez ugyanis a vezető részéről megerősítésre van szükség, ami lehetséges a fék-, vagy a gázpedál lenyomásával. Csak ezután fog bekövetkezni a rögzítő fék oldása. Még az aktiválás előtt menet közben is a működtető elektronika ellenőrzést végez. Ha például a gépkocsi 80 km/h sebességgel halad és véletlenül működtetik a rögzítő fék kapcsolót, ezt a parancsot nem fogja végrehajtani. Ebben az állapotban csak biztonsági fékként, lassító fékezés válik lehetségessé, de nem rögzítő fékezés.

Biztonsági fékként úgy használható, hogy a kapcsoló elmozdításával arányos lesz a fékező hatás, ahogy a nemzetközi előírás is ezt megköveteli. Az elektronikus rendszernél ez a működésmód lényegesen kisebb késedelmű, mint a hagyományos rögzítő fékeknél és sokkal finomabban szabályozható.

A vezető munkáját az automatikus rögzítő fék működtetés megkönnyíti. Elinduláskor a kifékezés automatikusan bekövetkezik a gázpedál lenyomásakor. A gyújtás kikapcsolásakor pedig a rögzítő fék automatikusan befékeződik. Ez a vezetési komfort növelésén túl a biztonságosabb közlekedést is szolgálja.

Az elektronikus rögzítő féket külső fékezési parancsok is működtethetik. Ezek a működésmódok más elektronikákkal a CAN hálózaton keresztüli kommunikáció révén valósulnak meg.

Ezt a szerelvényt a vontató járművön helyezik el. Feladata a pótkocsi fékezési folyamatának vezérlése. Ezen keresztül töltődnek a vontatóról a pótkocsira szerelt légtartályok. Így valósul meg a fékezéshez a pótkocsi energia ellátása. A pótkocsi fékvezérlő szelep további feladata, hogy amikor a vontató egyik üzemi fék köre, vagy a rögzítő fékje működik, fékezési parancsot adjon a sárga színű fékező vezetéken keresztül a pótkocsinak. Az üzemi fék mindkét körénél pozitív-, a rögzítő féknél pedig negatív nyomáskivezérléssel működteti a pótkocsi fékrendszerét. Minden esetben pozitív fékező parancsot ad a pótkocsinak a sárga színű fékező vezetéken keresztül.

Ennél a szerelvénynél is kisebb átmérőjű a rögzítő fék kör csatlakozója, hogy a szerelésnél ne lehessen összetéveszteni valamelyik másik fékkörrel, hiszen ez negatív nyomáskivezérlésű, vagyis nyomáscsökkenésre fékez.

A pótkocsi felé szükségessé váló hosszú csővezetékek okozta fékezési időkésedelmet úgy igyekeznek kiküszöbölni, hogy ennél a szerelvénynél beállítható az előresietés. Ez általában maximum 0,2 bar szokott lenni. Ezt a beállítást a szerelvény gyártójától és a típusától függően különböző módon kell elvégezni.

Ha menet közben a töltő vezeték megsérül, a pótkocsi automatikusan be kell fékezzen. Ha a fékező vezeték sérül meg, akkor pedig arról kell gondoskodni, hogy fékezéskor ezen keresztül ne szökhessen a sűrített levegő a vontatóból. Ezt régebben az úgynevezett differencia-nyomás kapcsoló szeleppel oldották meg. Az újabb gyártmányú pótkocsi fék vezérlő szelepek ezt a feladatot is teljesítik külön szerelvény beépítése nélkül.

A régebbi egy vezetékes pótkocsi fékrendszernél csupán egy vezetéken keresztül látta el az összes feladatot. Töltötte a pótkocsi légtartályait és nyomáscsökkenésre következett be a pótkocsi fékezése. Ez a működési mód azzal a hátránnyal jár, hogy huzamosabb, például lejtmeneti fékezésnél nem tudnak töltődni a pótkocsi légtartályai. Ezért a tartálynyomás csökkenése, illetve megszűnése miatt fékezhetetlenné válik a pótkocsi. A jelenlegi előírások szerint, az egyvezetékes rendszer már csak lassú járműveknél, vagy mezőgazdasági vontatónál használható.

Knorr-Bremse AB 2840 típusú pótkocsifék vezérlő szelep

A vontatóra szerelt szelepnek a 41-es és a 42-es csatlakozóihoz kötik be a vontató üzemi fékköreit. A rögzítő fék rendszer által kivezérelt nyomás a 43-as csatlakozóhoz érkezik. A 11-es csatlakozó a vontató légtartálya, a 12-es a pótkocsi töltő vezetéke, a 22-es csatlakozó a fékező vezeték.

Menethelyzet

Menet helyzetben, amikor nem működik az üzemi fék, a 41-es és a 42-es üzemi fék vezérlő bemenetek nyomásmentesek, a dugattyúkat a rugók felső ütközési helyzetben tartják. Amikor a rögzítő fék is menet helyzetben van, a legalsó dugattyút (1) a 43-as csatlakozón érkező nyomás alsó ütközési helyzetben tartja. A sűrített levegő a 11-es csatlakozótól a dugattyú (1) palástja körül a 12-es csatlakozón keresztül a töltő ág kapcsolófejéhez áramlik. A sűrített levegő bejut a dugattyú furatain keresztül a belső térbe. Fékezéskor ez fog a fékező vezetékbe kerülni. Ebben a helyzetben a nyomásnövelő szelep (2) zárva van, a nyomáscsökkentő (3) pedig nyitva, ezért a 22-es csatlakozó (fékező vezeték – sárga színű kapcsolófej a gépkocsin) nyomásmentes.

Fékezés üzemi fékkel

Az üzemi fék működtetésekor mindkét fékkör nyomást vezérel ki a pótkocsifék vezérlő szelephez. A 41-es csatlakozón keresztül érkező nyomás lefelé mozdítja a dugattyút (10), a 42-es csatlakozón beáramló pedig felfelé, a (8)-as dugattyút pedig lefelé. Az azonos dugattyúfelületek miatt végeredményül az erő lefelé érvényesül. A fékvezérlő szelep akkor is működőképes, amikor csak az egyik fékkör vezérel ki nyomást. A két fékkört egymástól elválasztó dugattyúnál kettős tömítést (9) alkalmaznak. A közöttük lévő tér egy furattal (11) a környezethez csatlakozik. Ez a kialakítás azért szükséges, hogy a fékrendszer ne válhasson egykörössé. Amennyiben fékezés közben ezen a furaton sűrített levegő áramlik ki, ez azt jelenti, hogy az egyik tömítés megsérült, vagy elkopott.

Fékezéskor a dugattyú lefelé mozdulásakor, záródik a nyomáscsökkentő szelep (3) és nyílik a nyomásnövelő (2). Elkezdődik a nyomáskivezérlés a 22-es csatlakozónál. Ez egyrészt visszahat a dugattyúra (8), másrészt az elősietést meghatározó dugattyúra (12). Az elősietést a rugó (13) előfeszítése befolyásolja. Ez a menetes hüvellyel (15) állítható be. Az elősietés mértéke a 3-as környezeti csatlakozón keresztül imbusz kulccsal állítható be.

Fékezés rögzítő fékkel

A rögzítő fék használatakor a 43-as csatlakozónál nyomáscsökkenés lesz. A dugattyúban lévő nyomás megemeli azt (1), és a fékező nyomás kivezérlés elkezdődik a 22-es csatlakozónál. Ekkor a dugattyú egyensúlyának biztosításában a 43-as csatlakozó nyomásának szerepét fokozatosan átveszi a 22-es csatlakozó nyomása (indirekt vezérlés). Az üzemi és a rögzítő fék felől érkező vezérlés tekintetében ugyancsak a "felső szint" elv érvényesül, a kivezérlendő nyomások tehát nem adódnak össze, hanem a nagyobb érték érvényesül.

A pótkocsi leszakadása

A pótkocsi leszakadása esetén az automatikus befékeződését biztosítani kell. Egyszerű a helyzet a töltő vezeték szakadásakor, mert ebben menet közben nyomás van. A pótkocsin elhelyezett fékezőszelepet teszik alkalmassá arra, hogy a nagy nyomáscsökkenésnél automatikusan befékezzen.

Nehezebb a helyzet a fékező vezeték sérülésekor. Ez csak közvetett módon fékezéskor észlelhető. A pótkocsi fékvezérlő szelepet ezért kiegészítő egységgel látják el. Ez a differencianyomás kapcsoló szelep, mely a 41-es vezérlő csatlakozó és a 22-es kimeneti nyomást hasonlítja össze. Hibamentes állapotban a két nyomás közel azonos, ezért a szelepet a rugó nyitott helyzetben tartja. Ha sérült a fékező vezeték, annak ellenére, hogy megtörtént a nyomáskivezérlés, mégsem alakul ki nyomás a 22-es csatlakozón. Ezért a szelep lezár és megszünteti a pótkocsi fékvezérlő szelep sűrített levegő utánpótlását. A sérült fékezővezeték viszonylag gyorsan leüríti a 12-es csatlakozón keresztül a töltő vezetéket. Ezt érzékeli a pótkocsi fékező szelep és bekövetkezik az automatikus befékeződés.

Az előírás az, hogy sérült fékezővezetéknél teljes üzemi fékezéskor a töltővezeték nyomása 2 másodperc alatt 1,5 bar alá csökkenjen. A záró szelep (5) biztonsági okokból egy fojtáson át zárt helyzetében is átenged bizonyos mennyiségű sűrített levegőt a 11-es csatlakozó felől. A kétutas záró szelepet differencia nyomáskapcsoló néven korábban külön szerelvényként is gyártották, jelenleg ezt a feladatot ellátó egység a pótkocsi fékvezérlő szelep része.

A vontató és a pótkocsi között létesít könnyen bontható és csatlakoztatható sűrített levegő összeköttetést.

A piros színű záró fedéllel ellátottat a „töltő vezeték”-hez használják. Ebbe a kapcsolófejbe visszacsapó szelepet is szerelnek. Ezért a nyomás alatti rendszernél kicsit nehéz a csatlakoztatás, mert le kell győzni a visszacsapó szelepre ható nyomásból származó erő és a rugóerő együttesét. Ezen keresztül tölti a vontató kompresszora a pótkocsi légtartályait.

A sárga színű fedéllel ellátott kapcsolófejet a „fékező vezeték”-hez használják. Ezen keresztül kapja a pótkocsi a fékezési parancsot a vontató felől. Az ebben a csőben lévő nyomással lesz arányos a pótkocsi kerekeinél kialakuló fékerő.

Csőszűrő beszerelése azért szükséges, mert előfordulhat, hogy a vezető csatlakoztatás közben véletlenül leejti a pótkocsi csatlakozó csövét. Ilyenkor por és egyéb szennyeződések kerülhetnek a kapcsolófejbe és innen a pótkocsi sűrített levegő rendszerébe. A csőszűrő feladata, hogy visszatartsa a szennyező anyagokat. Ha a szűrőbetét eltömődik, az emiatt megnövekedő nyomás rugó ellenében el tudja azt mozdítani a szűrő betétet és ilyenkor ugyan szűretlenül, de a sűrített levegő eljut a pótkocsiba.

A kapcsolófej és a csőszűrő egy közös egységbe integrálása. Korábban ezek a szerelvények két külön egységet alkottak, ami hosszabb szerelési időt okozott. A Knorr-Bremse szabadalma alapján ezek egy közös egységgé váltak.

Elzáró szelep

Ennek alkalmazása a kapcsolófej előtt megkönnyíti a csatlakoztatást. Olyan elzáró szelepet szerelnek fel, melynél az előtte lévő csőszakaszt lezárja, a mögötte lévőt pedig leüríti. Így könnyebbé teszi a kapcsolófej csatlakoztatását, mert nem nyomás ellenében kell azokat összeilleszteni.

Ennek a szerelvénynek a beszerelése azzal a kockázattal jár, hogy amikor a gépkocsivezető a kapcsolófejek csatlakoztatása után elfelejti kinyitni az elzáró szelepet, a pótkocsi fékezetlen marad.

Ezt a szerelvényt a pótkocsira szerelik fel. Ez működteti a pótkocsi fékrendszerét, amikor a vontatótól erre nyomáskivezérlési parancs érkezik. A kapcsolófejen és a csőszűrőn keresztül a vontató ezen a szerelvényen keresztül tölti a pótkocsi légtartályait sűrített levegővel. Ha megsérül a töltő vezeték és a pótkocsi légtartályában még van sűrített levegő, ennek a szelepnek a feladata a pótkocsi befékezése.

A másik kapcsolófejen és csőszűrőn keresztül ide érkezik a fékező vezeték. Amikor nincs fékezés, akkor ez a csőszakasz nyomásmentes. Fékezéskor pedig nyomásnövekedés van.

Erre a szelepre szerelt kézi kapcsoló szelep segítségével, (az ábra bal oldalán) amíg a pótkocsi légtartályában van sűrített levegő, ennek segítségével oldható és ismét befékezni a pótkocsi üzemi fékje amíg a pótkocsi légtartálya fel van töltve, de már lecsatlakoztatták a vontatóról. Ugyanis a nemzetközi előírások szerint, ha megszűnik, az összeköttetés a vontatóval automatikusan azonnal be kell fékezzen a pótkocsi.

Teljes fékezéskor

A 4-es vezérlő bemenethez érkezik a vontatótól a fékező nyomás. Ennek hatására a felső dugattyú elmozdul lefelé és kinyitja a szelepházba beépített középső kettős szelepet. Ez a pótkocsi saját légtartályából kivezérli a fékező nyomást a pótkocsi fékkamráiba. Természetesen, ha kisebb a vontatótól érkező jel nyomása kisebb fékező nyomást vezérel ki a fékkamrákba.

Ennél a szelepnél is lehet elősietést beállítani (a jobb oldali részen) egy csavar segítségével. A maximális állítási tartomány ennél a szelepnél is 0,5 bar.

Olyan újabb pótkocsikon alkalmazzák, ahol a rögzítő fék már rugóerő tárolós kivitelű. Az újabb kettős oldó szelepek már teljesítik a pótkocsi fékező szelep feladatát is. Ezen keresztül töltődik a pótkocsi sűrített levegő rendszere. A reteszeléssel ellátott piros gombbal a pótkocsi rugóerő tárolós rögzítő fékje működtethető, a feketével pedig az üzemi fék.

Ezt a szerelvényt univerzális fékerő módosítónak is szokták nevezni. Pótkocsiknál használják, melyekből sokféle típust, típusváltozatot gyártanak viszonylag kis darabszámban. Tengelyterhelésük viszont nagyon eltér egymástól. A fékerő módosítók adott járművön történő alkalmazásának lehetőségét befolyásolja a terhelési jelet adó rugó merevsége. A pótkocsiknál felmerülő, olykor szélsőséges igényekhez igazodva a fékszerelvény gyártók univerzális fékerő módosítókat fejlesztettek ki. Ennek az előnye az, hogy nem kell sokféle változatot gyártani, és raktáron tartani, hanem csak ezt az egyet. Hátránya viszont az, hogy a beszerelését kövezően az adott pótkocsi sajátosságainak megfelelően be kell állítani.

A Knorr BR 5522 típusúnál, a statikus légrugó vezérlésű változatnál, a működtető belső rugó hatásos hossza változtatható. Így a beszerelt egyetlen rugóval tetszőlegesen sokféle karakterisztika állítható be. Ha rövidebb „keményebb”, ha hosszabb „lágyabb” lesz ugyanannak a rugónak a jelleggörbéje.

A rugó menetei közé beszerelt állító tag kívülről, egy hosszanti horonnyal ellátott hüvellyel előre és hátra állítható. Ezzel a vezérlési karakterisztikán több állítási lehetőség van, mint a vontató járműveknél alkalmazott változatoknál.

Ez a fékerő módosító statikus működésű, mert a fékezési folyamat kezdetén a kivezérelt nyomás membrán segítségével lezárja azt a csatlakozót, mely a légrugó nyomások közül a nagyobbat a vezérlő dugattyúhoz engedi. Ezzel a teljes lassulási folyamat közben a fékezés kezdetén érvényesülő statikus terhelési jel marad érvényben, függetlenül a légrugó esetleges nyomásváltozásától.

Ha egy ilyen fékerő módosítót meghibásodás miatt ki kell cserélni, nem elegendő az új egységet csupán felszerelni, hanem be kell állítani a pótkocsi homlokfalán elhelyezett típustábla szerint. Tulajdonképpen több lépésből álló, közelítő beszabályozásról van szó, melyet üres pótkocsinál kell kezdeni, majd következhet a terhelt állapotnak megfelelő módosítás. Ekkor azonban megváltozik az üres helyzeti érték, ezért az ellenőrzés alapján ismételt üres állapoti beállítást kell végezni, majd megint a terhelt állapot következik. Ezeket ismételve egyre kisebb lesz a különbség a mért és a megadott érték között. Addig kell ismételni, míg minden terhelési állapotban a típustáblán megadottaknak megfelelnek a mért fékezőnyomás értékek. A terhelésváltoztatás ennél is a műanyag záró sapkával ellátott szimulációs csatlakozón keresztül végezhető el a műhely sűrített levegő hálózatáról.

A nagy tömegű pótkocsikat sűrített levegős átmenő fékkel látják el. A fékezés szempontjából nem megfelelően összehangolt pótkocsis szerelvények csúszós úton különösen veszélyesek lehetnek, hiszen ha a pótkocsi alulfékezett a szerelvény becsuklik és emiatt keresztbe is fordulhat az úton.

Az előzőekben ismertetettek szerint a pótkocsi fékvezérlő szelep a vontatón, a pótkocsifékező szelep a pótkocsin van. Mindkettőnél lehetőség van az előresietés bizonyos mértékű beállítására. De ennek az összetett fékező rendszernek a feladata a pótkocsi légtartályainak töltése, és fékrendszerének a vontatóéval összehangolt arányos működtetése, amikor a gépes kocsin az üzemi-, a biztonsági-, vagy a rögzítő féket használják.

Fékezés közben a szerelvény stabilitása akkor megfelelő, ha a vonószerkezetben minél kisebb tolóerő ébred. Veszélyes például, amikor a pótkocsi vontatásakor, a gépes kocsi hátsó kerekei csúsznak meg. Emiatt lecsökken a vontató lefékezettsége és veszélyes módon lecsökken az oldalvezető erő is, a vonószerkezetben pedig emiatt tolóerő keletkezik. Ez a gépes kocsi tömegközéppontjára körül olyan nyomatékot fejt ki, amely a kedvezőtlen folyamatot tovább erősíti. A fékerő csökkentése, illetve gyors és határozott ellenkormányzás nélkül a szerelvény becsuklik. A vonóerő hatása ilyen helyzetben ellentétes, azaz stabilizálni igyekszik a szerelvényt. Különösen nehéz optimális fékezési körülményeket megvalósítani a nyerges szerelvényeknél, melyeknél lassulás közben a pótkocsi tömegének jelentős része a vontatóra terhelődik át. Ezért a megfelelő tapadás kihasználás érdekében a pótkocsi lassításához szükséges fékerő egy részét a vontatón kell kifejteni. Ezért számottevő tolóerő keletkezik a nyeregszerkezetnél.

A nemzetközi fékelőírások, a stabilitási szempontok és a fékbetétek lehetőleg azonos kopásának biztosítása érdekében szabályozzák a fékezési információt jelentő a vontató és a pótkocsi közötti fékező vezeték nyomása és a szerelvény tagjainak saját lefékezettsége (teljes fékerő és a tömeg hányadosa) közötti kapcsolatot. (ECE 13 előírás 10. melléklet.)

Diagram formájában adják meg a pótkocsi és vontató kompatibilitási sávját, külön – külön az üres és a teljes terhelésű állapotára, valamint a hagyományos pótkocsis és a nyerges szerelvényekre külön - külön. A fékrendszerek által megvalósított és ez alapján kiszámított lefékezettségi egyenesek ezen sávokon belül kell maradjanak.

A megfelelő kompatibilitás úgy valósítható meg, ha a járműszerelvény mindkét tagjánál a tengelyterhelés függő fékerő módosítók és az előresietés is jól be vannak állítva.

Az előresietés azt jelenti, hogy a pótkocsi felé a sárga fékező vezetéken kivezérelt fékezőnyomást fokozatosan, vagy ugrásszerűen bizonyos értékkel megnövelik a vontató üzemi fékkamráiba kivezérelt nyomáshoz képest. Ennek megfelelő beállításával, a szerelvény fékezési összehangolása elvégezhető. Azaz a vontató és a pótkocsi lefékezési egyenesei egymáshoz közelíthetők.

A pótkocsi fékrendszerének előresietésére azért van szükség, hogy kompenzálja a hosszú csővezetékek és számos légfékszelep miatt bekövetkező időkésedelmet. Az előresietés elnevezés kissé megtévesztő, mert időbeliséget sugall, itt valójában nagyobb nyomás megvalósításáról van szó, vagyis nyomásbeli előresietésről.

Erre akkor van szükség, amikor a vontató és a pótkocsi együttes fékezése közben instabillá válik, becsuklik, továbbá a szerelvény tengelyei közötti fékerő arány nem megfelelő. Ennek tünetei:

A fék összehangolását lehet üresen és terhelt szerelvénynél is végezni. Célszerű azonban teljes terhelésnél mérni, mert a nagyobb fékerőknél kisebb lesz a mérési hiba.

A vizsgálat előtt a következőket célszerű ellenőrizni:

A mérést görgős fékpadon kell végezni. A vontató és a pótkocsi fékrendszerének összehangolásánál a közös paraméter a fékező vezeték (sárga) nyomása (p_m). A kapcsolófejek közé egy adapter segítségével nyomásmérőt kell csatlakoztatni, hiszen ezen nyomás függvényében kell méréssel és az ezt követő számítással meghatározni a vontató és a pótkocsi lefékezettségét (z), a fékerők összegének és az össztömegnek a hányadosaként. Az ECE 13 előírás 10. melléklete tartalmazza a kompatibilitási sávokat, melynek közepébe kell essenek a mérési pontok által meghatározott egyenesek. Az a jó, ha ezek nem csak középen vannak, hanem amikor a megadott határon belül egymáshoz minél közelebb kerülnek.

A megfelelő kompatibilitás feltétele:

A szükséges beállítások és javítások elvégzése után célszerű elkezdeni a görgős fékpadon a fék összehangolás ellenőrzését. Ne feledkezzünk meg arról, hogy a nyerges szerelvényeknek, és forgózsámolyos pótkocsi – teherautó kombinációknak különböző határgörbéi vannak.

A mérés menete és kiértékelés

A vontató és a pótkocsi tömegének mérésével kezdődik a vizsgálat. Vagy táblázatba, vagy a számítógépbe lehet beírni az adatokat. A munkát megkönnyít az erre a célra megírt kiértékelő program, illetve ha a mért értékek közvetlenül a számítógépbe érkeznek vezetéken keresztül.

A különböző p_m nyomáshoz tartozó fékkamra nyomásokat és a görgős fékpadon mért fékerőket kell regisztrálni valamennyi tengelynél. Különösen fontos tartomány a 0,5 – 2,5 bar közötti fékkamra nyomás, mert a fékezések 90%-a itt következik be. Számítsuk ki a különböző nyomásokhoz tartozó lefékezettségi értékeket és ezek alapján rajzoljuk meg az egyeneseket. Ha a határértékek közötti sávba, és egymáshoz közel vannak az ilyen módon megszerkesztett egyenesek, a járműszerelvény kompatibilitása megfelelő. Ha ezek a feltételek nem teljesülnek a beállításokat a gyártó által megadott határértékeken belül kell elvégezni.

Lehet, hogy első olvasásra meglepőnek tűnik, de a nem megfelelő kompatibilitás gyakoribb okai közé sorolhatjuk egyebek között, ha:

Ezek a tények is kiemelik a fékrendszer megfelelő karbantartásának fontosságát.

A vizsgált szerelvény mindkét tagja éppen a határon teljesíti a követelményeket, a két egyenes messze van egymástól.

A dobfék a mozgásban lévő gépkocsit lassítja, illetve megállítja azáltal, hogy mozgási energiáját száraz súrlódással hővé alakítja. Ehhez az energiát a fékrendszer által kivezérelt fékező nyomás biztosítja. Ezt a fékkamra alakítja működtető erővé, mely mechanikus áttétellel megnövelve fejti ki hatását a fékpofákra. A fékdob belsejében szennyeződésektől védetten helyezik el a súrlódó betétekkel ellátott fékpofákat. Ezek feszülnek rá a fékdob belső hengerpalástjára és hozzák létre a súrlódó erőt. A fékhatást befolyásolja a hőmérséklet, mely nem lehet nagyobb 400ºC-nál.

A dobfékek előnyei:

A dobfékek hátránya:

Számos előnyös tulajdonságai miatt az utóbbi évtizedekben a haszonjárműveknél is széles körűen alkalmazzák a tárcsafékeket. Ezek egy része hidraulikus működtetésű, melyeket a könnyű és középnehéz teherautóknál alkalmaznak. Jelentős része sűrített levegővel működtetett változat. Ezekkel találkozunk a nehéz haszonjárművekben.