16. fejezet - Intelligens fékrendszerek szerkezeti elemeinek analízise

Intenzív, pánikszerű fékezéskor a gépkocsi kerekei blokkolhatnak, mert a gumiabroncs és az útfelület között a tapadást a csúszó súrlódás váltja fel. Ennek a súrlódási tényezője kisebb, mint a jól tapadó keréké. A blokkoló kerekekkel végrehajtott fékezésnél csökken, vagy meg is szűnik az oldalvezető erő, melynek az eredménye a stabilitásvesztés.

Stabilitás vesztés és fékút növekedés blokkoló keréknél

Ha hirtelen fékezéskor előbb az első kerekek blokkolnak, a gépkocsi kormányozhatatlanná válik. Egyenesen halad tovább. Ha a hátsó kerekek blokkolnak előbb, az oldalerő hatására a gépkocsi farol, vagy megperdül. Csúszó kerekekkel fékezve a fékút is meghosszabbodik ahhoz képest, mint amikor még gördültek a kerekek. Amikor fékezés közben csúszik a kerék, a futófelületén intenzív helyi kopás keletkezik. Ezt követően már nem lesz egyenletes a gördülés, az abroncsot ki kell cserélni.

A blokkolásgátló alkalmazásának a célja

Azért szerelik be a blokkolásgátlót a gépkocsiba, hogy megőrizhető legyen a menetstabilitás és a kormányozhatóság fékezés közben. Függetlenül attól, hogy milyen a vezetési stílus és milyenek az útviszonyok. Ezt lehetőleg ne befolyásolják a vezető képességei sem. A cél az, hogy a fékút a lehető legrövidebb legyen. Ha sikerül elkerülni a kerekek blokkolását, elkerülhető lesz a gépkocsi stabilitásvesztése is. Megállapítható tehát, hogy a gépjárművek aktív biztonságát valamennyi újabb műszaki megoldás közül a blokkolásgátló növeli a leghatékonyabban. A korszerű blokkolásgátlók elektronika nélkül elképzelhetetlenek. Így tehát az ABS beszerelésével kezdetét vette az elektronika alkalmazása a féktechnikában.

A blokkolásgátló az érzékelőkkel folyamatosan figyeli a kerekek fordulatszámát. Ezen jelek feldolgozása alapján szabályozza a kivezérelt fékező nyomásokat. A fizikai törvények lehetőségein belül a gépkocsinak optimális fékutat, oldalvezető erőt, kormányozhatóságot biztosít.

Az ABS elektronika az érzékelők jelei alapján kiszámítja a kerekek sebességét, azok gyorsulását. Egy algoritmussal meghatározza az úgynevezett referenciasebességet, mely durva közelítéssel átlagsebességnek is tekinthető. Ehhez hasonlítja az egyes kerekek pillanatnyi sebességét. Ezt egészíti ki a kerék kerületi lassulásának meghatározása és kiértékelése. Így tudja felismerni a szabályzó algoritmus egy, vagy több kerék blokkolás közeli állapotát. A kerekek pillanatnyi mozgásállapotától függően a szabályzó logika a fékező nyomás csökkentéséről, szinten tartásáról, vagy növeléséről dönt. Az elektromágneses szelepek működtetésével a fékező nyomást úgy szabályozza, hogy a kerekek az optimális csúszás tartományában maradjanak.

A blokkolásgátlókra vonatkozó nemzetközi előírások

Az EU tagországokban 1991 október 1-től az új forgalomba helyezésű haszonjárműveknél előírták az ABS beszerelési kötelezettséget. Ez először a 16 t-nál nehezebb teherautókra és nyerges vontatókra, a 10 t feletti pótkocsikra, valamint a 12 t feletti turista autóbuszokra vonatkozott. 1998 október 1-től ezt az előírást kiterjesztették valamennyi autóbuszra, 1999 október 1 után pedig a 3,5 t-nál nagyobb tömegű teherautókra és pótkocsikra.

A blokkolásgátlók az EU 98/12 71/320 EWG előírás X függelékének, illetve az EGB 13. előírás 13. melléklet, továbbá SAE J46: Wheel Slip Brake Control System Road Test Code, és a SAE J1230: Minimum Requirements for Wheel Slip Brake Control System Malfunction Signals előírásait kell teljesítsék.

A korszerű elektronikus működésű blokkolásgátlók az előzőekben felsorolt előírásokban definiált, legszigorúbb első kategória követelményeinek felelnek meg. Továbbá teljesítik a veszélyes áruk közúti szállítására vonatkozó nemzetközi követelményeket (GGVS = Gefahrgutverordnung Straβe, illetve az ADR előírásokat is).

Fogalom meghatározások:

Blokkolásgátló rendszer

Az üzemi fékrendszernek az a része, amely fékezés közben a jármű egy vagy több kerekén önműködően szabályozza a kerékcsúszást (szlip) a kerék, illetve a kerekek forgásának irányában.

Fordulatszám érzékelő

Az a szerkezeti rész, amely a szabályzó elektronikának továbbítja a kerék vagy kerekek forgásának, illetve a jármű mozgásdinamikájának fizikai jellemzőit.

Szabályozó elektronika

Az érzékelők jeleit kiértékeli, beavatkozó parancsokat ad a fékhatást módosító szelepeknek, továbbá folyamatosan ellenőrzi a teljes rendszer hibátlan működését és tárolja a bekövetkezett hibák kódjait.

ABS nyomásszabályzó szelep

A szabályozó elektronikától kapott jelnek megfelelően változtatja a fékező nyomásokat a munkahengerekben.

ABS ellenőrzőlámpa

A hatósági előírásoknak megfelelően az ABS, illetve az ASR rendszert el kell látni ellenőrzőlámpával. A gépkocsivezető számára jól láthatóan kell elhelyezni a műszerfalon. Mindkettő világít a gyújtás bekapcsolásakor. Ha hibátlan a rendszer, néhány másodpercen belül kialszanak. Régebbi ABS rendszereknél az ABS ellenőrző lámpa csak akkor alszik el, ha a gépkocsi átlépi a kb. 6 km/h sebességet és a kerékfordulatszám érzékelők jelszintje megfelelő.

Közvetlenül szabályozott kerék

A fékező nyomását saját kerékfordulatszám érzékelőjének jele alapján változtatja az elektronika.

Közvetve szabályozott kerék

A fékező nyomását egy vagy több másik kerék fordulatszám érzékelőjének jele alapján változtatja az elektronika.

Teljes szabályozási ciklus

Az a periódus, melynél a blokkolásgátló ismételten módosítja a fékező nyomást azért, hogy megakadályozza a közvetlenül szabályozott kerekek állóra fékezését.

Referencia sebesség

A gépkocsi valamennyi keréksebességének figyelembe vételével, egy bizonyos algoritmussal képzett sebesség. Ez helyettesíti az ismeretlen járműsebességet. Ehhez hasonlítja az elektronika mindegyik keréknek a kerületi sebességét, és ez alapján határozható meg a kerékcsúszás.

A kerékcsúszás és a gumiabroncs fékezés irányú tapadási tényezője

A kerékcsúszás a kerék és a gépkocsi sebességkülönbsége alapján határozható meg, melyet a gépkocsi sebességére vonatkoztatunk.

A szabadon gördülő keréknél a kerékcsúszás (szlip) 0%.

A blokkoló keréknél a kerékcsúszás (szlip) 100%.

A tapadási tényező nagysága egyrészt az útburkolat fajtájától, másrészt az időjárási viszonyoktól függ. A diagramon ábrázolt menetirányú tapadási tényező a fékezés kezdetén szinte lineárisan növekszik. Ezt stabil szakasznak nevezzük, mely addig tart, amíg eléri a legnagyobb értékét. Ezután növekvő kerékcsúszásnál csökkenni kezd a tapadási tényező és a kerék kb. 120-150 ms-on belül blokkolni fog. Ezt a csökkenő tendenciájú szakaszt instabilnak nevezzük. A kerék blokkolása csak jelentős fékezőnyomás csökkentéssel kerülhető el.

Egy kerék ABS szabályozása

A fenti diagram stabil szakaszán növekszik a fékező nyomás, melynek hatására a kerék sebessége egyre kisebb lesz a gépkocsi sebességéhez képest, vagyis növekszik a kerékcsúszás. Hamarosan elérjük a tapadási tényező maximumát, majd az ezt követő instabil szakaszban egyre jobban közelíti a blokkolási határt. Az elektronika még a kerék blokkolása előtt parancsot ad a nyomáscsökkentésre. Gerjesztő áramot kapcsol a nyomáscsökkentő elektromágneses szelepre. Amikor túl nagy a kerékcsúszás csökken a fékerő és az oldalvezető erő is. A nyomáscsökkentés hatására a kerék gyorsulni kezd. Ezt követően a fékező nyomás állandó értéken marad a nyomástartási parancs miatt. Ez addig tart, amíg a kerék sebesség megközelíti a gépkocsi sebességét. Az elektronika nem mindig hasonlítja a keréksebességet a gépkocsi sebességhez, sokszor az is elegendő, ha a kerék gyorsulása befejeződik, és enyhén lassulni kezd.

Amikor a kerékcsúszás értéke messze van az optimumtól a fékező nyomást ismét növelni kell, hogy a kerék mozgásállapota a lehető legkedvezőbb legyen. Gyakran az útviszonyok gyorsan változnak, inhomogén az útburkolat, emiatt a tapadási tényező maximális értéke is eltolódik. Az ABS elektronika nem tudja, hogy elérte-e a tetőpontot a tapadási görbén egészen addig, amíg ismét át nem halad rajta. A tapadási tényező maximuma mindkét irányban eltolódhat, ezért csak fokozatos lehet a nyomásnövelés. Ha az előző ciklus legnagyobb tapadáshoz tartozó fékező nyomását állítaná be az elektronika, akkor lehet, hogy gyorsan a tapadási görbe instabil szakaszára kerülne. Ez anélkül következhet be, hogy nem tudja meg a jelenlegi optimális fékező nyomást és a kerék nagyon gyorsan blokkolna. Ilyen állapotban az ABS szelep nagy frekvenciával csökkentené és növelné a nyomást, ami jelentős sűrített levegő fogyasztást eredményezne. Ezért csak az előző nyomás 70 - 80%-ával kezdődik a nyomás növelés, majd a nyomást lassabban fokozatosan növelve éri el a pillanatnyi maximális tapadási értéket.

Ha a fékezőnyomás nagyon kicsi, a kerék alulfékezett, ami jelentős fékútnövekedést okoz. Ez az állapot azonban hatékonyan növeli a menetstabilitást és a kormányozhatóságot. A hatósági előírás megkövetel egy bizonyos fék hatásosságot az ABS működése közben is. Ez mérhető a fékutak összehasonlításával ABS működése közben, illetve ABS nélkül ugyanolyan körülmények között. Az ABS szabályzás beállításánál ügyelni kell a fékútnövekedés kiküszöbölésére.

A haszonjárművek ABS rendszerének speciális követelményei:

„gép állapot” szabályozás (state machine)

Az ABS működéséhez a „gép állapot” szabályozást használják a kezdeti alkalmazások óta. Ez a kifejezés azt jelenti, hogy bizonyos fizikai jellemzők mérésével az elektronika figyeli a pillanatnyi menetállapotot és ennek megfelelő beavatkozásokat kezdeményez. Ilyen fizikai jellemzők lehetnek például a kerekek csúszása és a kerületi lassulás. Azért, hogy minél jobb legyen a működés, általában mindkét előbb említett fizikai jellemző használatával működő, úgynevezett kombinált szabályozást alkalmaznak.

PID szabályozás

Az újabb ABS elektronikák már az úgynevezett PID szabályozást alkalmazzák, melynek az előnye az, hogy működése közben nem következnek be annyira drasztikus nyomásváltozások, mint a korábbi változatnál. Ez egyébként észlelhető fékezés közben a gépkocsi dinamikai viselkedésén is.

ABS szabályozási filozófiák

A fejlesztések során különböző ABS szabályozási filozófiákat fejlesztettek ki. Ezek fékezés közben alapvetően meghatározzák a gépkocsi menetdinamikáját. Befolyásolják a gépkocsira ható perdítő nyomatékot és a fékút hosszát. A következő szabályozási filozófiákat szokták alkalmazni:

A vontatónál alkalmazott szabályozások:

Egyedi szabályzás = IR (Individual Regelung)

Haszonjárműveknél ezt többnyire a hátsó kerekeknél szokták alkalmazni. A kerekeknél a fékező nyomását egymástól függetlenül, vagyis „egyedileg” úgy szabályozzák, hogy az éppen ne érje el a blokkolási határt. Így tehát mindig a pillanatnyi tapadási tényezőnek megfelelő lesz a fékező nyomás. Az előnye az, hogy a tapadási tényező optimálisan kihasználható és emiatt a lehető legrövidebb fékút valósul meg. Az a hátránya viszont, hogy amikor az útfelület tapadási tényezője a bal, illetve a jobb oldalon jelentősen eltér egymástól, (5 – 8 –szoros érték) az egyedi szabályozás miatt nagy lesz a fékerő különbség, ezért a gépkocsira jelentős perdítő nyomaték fog hatni. Ezért a gépkocsivezető ellenkormányzást kell végezzen. Fontos szempont a perdítő nyomaték keletkezésének gyorsasága, azért hogy a vezető képes ennek megfelelően gyorsan ellenkormányozni. Ezt, mint a szabályozással szembeni követelményt a nemzetközi előírások is tartalmazzák.

Módosított egyedi szabályzás = MIR (Modifizierte Individual Regelung)

Haszonjárműveknél az első kerekeinél szokták alkalmazni ezt a változatot. Ha jobb és bal oldali kerekek alatt jelentősen eltérő a tapadási tényező, a fékező nyomás a nagyobb tapadási tényezőjű keréknél az alkalmazott algoritmusnak megfelelően csak lassan, fokozatosan fog növekedni. Ezért a fékerő különbség, mely a gépkocsira ható perdítő nyomatékot határozza meg, csak lassabban fog kialakulni. A vezető ezt már képes lesz kormánykorrekcióval kiegyenlíteni, és így a járművet az úton tartani. A gépkocsi uralható marad. A nemzetközi előírás megadja, hogy maximálisan mennyi lehet a szükséges kormánykorrekció az első 60 másodpercben és a megállásig. Ezeket az értékeket az ember teljesítőképességének megfelelően állapították meg.

Alsószintű szabályzás = SL (Select Low Regelung)

Az ABS működésekor a jobb- és bal oldali kerekek fékkamráiban a nyomás egyformán fog változni úgy, hogy a kisebb tapadási tényezőjű útfelületen fékezett kerék se blokkoljon. Ez a szabályzás nagy tapadási tényező eltérés esetén (ötszörös, nyolcszoros különbség) is jó nyomtartást biztosít a gépkocsinak, tehát nem jön létre perdítő nyomaték. Hátránya az, hogy a jobban tapadó keréknél a lehetséges érték alá csökken a fékező nyomás. Ennél a keréknél valójában nincs blokkolási veszély. Ebből adódik a hátrányos tulajdonsága, hogy megnövekszik a fékút.

Pótkocsiknál használatos speciális ABS szabályzások

Módosított tengelyszabályzás = MAR (Modifizierte Achsregelung)

A szabályzás az alsószintű (Select-Low) változatnak felel meg. A jól tapadó útfelületen futó kerék éppen a blokkolási határ alatt marad, a kisebb tapadási tényezőjű felületen lévő kerék rövid időre blokkolhat. Ha kicsi a tapadási tényező különbség, a szabályzás jósága összemérhető az egyedi szabályzáséval (IR). Nagy tapadási tényező különbség esetén ez a szabályzás jobb, mint az alsószintű (SL).

Oldalanként együttvezérelt = SMS (Seitenweise mitgesteuert)

Ez elsősorban a nyerges félpótkocsiknál alkalmazott szabályozási mód. Az egyik oldalon közvetlenül egymás után lévő kerekek fékkamráit oldalanként egy szeleppel együtt szabályozzák. A fordulatszám érzékelővel ellátott kerék lehet egyedi (IR), vagy módosított egyedi (MIR) szabályzású. Ezen szabályzás előfeltétele a kerekek azonos blokkolási hajlama, úgy statikusan, mint dinamikusan, terhelt és terheletlen állapotban egyaránt.

Tengelyenként együtt vezérelt = AMS (Achsweise mitgesteuert)

Egy, vagy több futómű fékkamrái egy szeleppel együtt szabályozottak. A fordulatszám érzékelővel ellátott kerekek módosított tengelyszabályzásnak (MAR) felel meg a fékezőnyomás moduláció. Az együttvezérelt tengelyek blokkolási hajlama meg kell egyezzen az érzékelővel ellátottakéval. Az ABS hibái mindig az összes kerékre hatnak. Ha a jobb és a baloldal között nagy a tapadási tényező különbség nem lehet a lehető legnagyobb fékerőt megvalósítani.

Módosított oldalszabályzás = MSR (Modifizierte Seitenregelung)

Mindegyik oldalon két fordulatszám érzékelőt helyeznek el, de csak egy-egy elektromágneses szelepet. A szabályzás elvileg egyezik a módosított tengelyszabályzáséval (MAR). Azonban a tapadási tényező különbség az egyik oldalon általában kicsi. Ha mindegyik kerék blokkolási hajlama hasonló, a kerekek éppen a blokkolási határ alatt maradnak.

Az ABS terep fokozata (offroad ABS)

Ezt a működésmódot a gépkocsivezető a műszerfalon elhelyezett kapcsolóval aktiválhatja, ha a gépkocsi sebessége kisebb 40 km/h-nál és nem szilárd burkolatú úton halad járművével. Ebben az üzemállapotban folyamatosan villog az ABS ellenőrző lámpa, ami nem hibát, hanem ezt az üzemállapotot jelenti.

A terep fokozat nagyobb kerékcsúszást engedélyez, mint az országúti. Ez a változtatás az ABS szabályozásnál azért eredményes, mert laza talajon (sár, homok, sóder, laza friss hó), a blokkoló kerék maga előtt éket túr a laza anyagból. Ez pedig alakzárásával csökkenti a fékutat. Ha a gépkocsi sebessége nagyobb 40 km/h-nál, illetve a gyújtás kikapcsolását követően az ABS automatikusan visszakapcsol a normál „országúti” működésre.

Kipörgésgátló (ASR)

Az ABS rendszereknek ez volt az első kiegészítő működése. A nyitott féklámpa kapcsolónál az ABS/ASR elektronika ASR szabályozást végez, vagyis kipörgésgátlóként működik. Ez csúszós úton megkönnyíti az elindulást, illetve gyorsításkor megakadályozza a kerék kipörgését, a gépkocsi stabilitásának elvesztését.

A kerékfordulatszám érzékelők jelei alapján végzi az elektronika a különböző beavatkozásokat. Az ASR szabályozást gyakran kikapcsolható módon szerelik be a gépkocsiba.

Az ASR különböző kiépítési változatai:

ASR szabályzás kis sebességnél (v < 40 km/h)

Ha az egyik kerék kipörög, azt az ASR rendszer szabályozottan lefékezi azt. A differenciális fékezésnek (BC = brake control)) köszönhetően a másik hajtott keréken nagyobb lehet a vonóerő, mint amikor kipörög a kerék.

Ennél a beavatkozásnál a fékezendő kerékhez tartozó ASR fékező szelepe nyit, és kivezérli a tartálynyomást. Az ABS nyomásszabályzó szelep fogja beállítani az éppen szükséges fékező nyomást, mellyel a kerék kipörgése megakadályozható. Ha ezt követően a másik hajtott kerék is kipörög, a túl nagy nyomatékot a motorszabályzás csökkenti fogja.

Ha a gépkocsi hajtott tengelye elé, vagy mögé „segédtengelyt” építenek be, akkor az ASR szabályzásnál a hajtott tengelytől le kell választani az együtt vezérelt tengely fékkamráit. Ehhez többféle egyszerű pneumatikus vagy elektro-pneumatikus kapcsolás is alkalmazható.

ASR szabályzás nagy sebességnél (v > 40 km/h)

Amikor a gépkocsi sebessége nagyobb 40 km/h-nál, a menetstabilitás megőrzése érdekében nem alkalmazzák a differenciális fékezést. Csak a motor nyomatékát csökkentik, (EC = engine control) mely a motor változattól függően többféle módon lehetséges:

Az ASR terepfokozata

Az ASR szabályzás programja laza talajon egy kapcsoló segítségével megváltoztatható. Ha aktív a terep fokozat, nagyobb lehet a megengedett kerékcsúszás. Hasonlóan, mint fékezéskor az ABS terep fokozatánál.

Motor fékezőnyomaték szabályozás (DTC: drag torque control)

Ha a gépkocsi kis tapadási tényezőjű felületen halad, és a vezető visszaengedi a gázpedált, a motor fékezőnyomatéka a hajtott kerekek megcsúszását okozhatja. Ha a hajtott kerekek sebessége jelenősen eltér a gépkocsi sebességétől, a központi elektronika CAN hálózaton keresztül üzenetet küld a motor-elektronikának az alapjárati motorfordulatszám növelésére. Ezzel stabilizálni tudja ilyen esetben a gépkocsit.

Elektronikus fékerő felosztás (EBV - Elektronische Bremskraft Verteilung) vagy angolul (EBD electronic brakeforce distribution)

Fékasszisztens

A személygépkocsikhoz hasonlóan a korszerű haszonjárműveket is ellátják fékasszisztenssel. Ez pánikszerű fékezésnél városi közlekedésnél (50 km/h sebességnél) kb. 2,5 – 3 m –el rövidíti a fékutat. Az elektronika érzékelő segítségével méri a fékpedál lenyomásának a sebességét. Ez történhet közvetlenül elmozdulás érzékelővel, vagy közvetett módon nyomás érzékeléssel is. Ha a fékpedál elmozdulási sebessége egy bizonyos határértéket átlép, az elektronika kivezérli a maximális fékező nyomást. A blokkolásgátló pedig megakadályozza a kerék csúszását.

Retarder vezérlés

Ha a gépkocsira tartós lassító féket (retardert) szerelnek, jeges, csúszós úton annak fékező hatása is blokkolhatja a hajtott kerekeket. Ennek különösen akkor nagy a valószínűsége, ha üres a gépkocsi. A kerékcsúszást az ABS elektronika ismeri fel, és reléken keresztül kikapcsolja a retardert. Ha a kerék blokkolási veszélye elmúlt az ABS eletronika a relékkel fokozatonként egy kis késleltetéssel visszakapcsolja a retardert. Így a tartós lassító fék működése közben a kerekek az optimális csúszás tartományában maradnak. Ez a működésmód örvényáramú és hidrodinamikus retardernél egyaránt használható. A retarder kikapcsolása után a fékező nyomaték csökkenése egy kis késedelemmel fog megtörténni.

Differenciálzárak felügyelete (difflock control) A differenciálzárakat szétkapcsolja az ABS rendszer működésekor, hogy hatásos legyen a működés.

Vevő specifikus ABS működések

Az ABS szabályzás közben relé működtetéssel, bizonyos kiegészítő elemek ki-, illetve visszakapcsolhatók, mint például:

A motoros haszonjármű ABS rendszere a következő részegységekből áll:

Kerékfordulatszám érzékelő

A kerékfordulatszám érzékelőt a futóműre szerelik a kerék közelébe. A kerékagyra felsajtolt póluskerékkel együtt az ABS/ASR szabályzásnál a kerekek fordulatszámát folyamatosan, érintésmentesen érzékeli. Az érzékelő belsejében állandó mágnes, póluscsap és tekercs van.

Az érzékelés induktív elven történik. A póluskerék forgása közben a fogak és a fogárkok periodikus elmozdulása fordulatszámmal arányosan változtatja a mágneses fluxust. Ez indukálja a tekercsben a szinuszos váltakozó feszültséget. A feszültség a fordulatszámtól és az érzékelő, valamint a póluskerék közötti távolságtól is függ. A frekvencia viszont csak a kerékfordulatszámmal arányos, ezért ez az elektronika bemeneti információja. A jel akkor lesz kiértékelhető, ha az érzékelő és a póluskerék között a távolság a lehető legkisebb.

Az érzékelőt a rugalmas anyagból készített szorítóhüvely súrlódással tartja a furatban. Beszerelés előtt az 18 H11-es furatot hőálló zsírral célszerű bekenni a későbbi szerelések megkönnyítése miatt. A szorítóhüvely behelyezése után a furatba az érzékelőt a póluskerékhez ütközésig be kell nyomni. A fordulatszám érzékelő és a póluskerék közötti hézag a kerék első körülfordulásakor automatikusan beáll. Ez a lehető legkisebb legyen, de mindenképpen kisebb 0,8 mm-nél.

Póluskerék

A kerékagyra rögzített póluskerék fogszáma a kerékmérettől függően haszonjárműveknél rendszerint 80 - 120 közötti. Az elektronika algoritmusát úgy alkották meg, hogy 800 mm - es gumiabroncs átmérőhöz 80 fog tartozik. Ebből adódóan egy fogosztáshoz 31,4 mm út megtétele rendelhető hozzá. Ettől a megengedett eltérés a különböző gépkocsiknál +20% / -10%. A póluskerék készülhet mágnesesen vezető anyagból hagyományos fogazással, mely viszonylag drágább technológia. Újabban sokkal olcsóbban már lemezből kivágással és sajtolással gyártják. Fontos a fogak és a foghézagok pontos mérete és a tűrések betartása. A póluskerék homlokütése a felszerelés után kisebb kell legyen 0,2 mm-nél.

ABS elektronika

Az elektronika az ABS/ASR rendszer központi szabályzó egysége. Az időjárás viszontagságaitól védetten leggyakrabban a vezetőfülkében, vagy autóbuszoknál az utastérben helyezik el. Pótkocsinál rendszerint védődobozba kerül az elektronika és a dobozt szerelik az alvázra. Már gyártanak alvázra szerelhető kivitelű elektronikákat is.

Az elektronika részáramkörei:

Az ABS rendszer viselkedése hiba esetén

Ha az elektronika elektromos hibát ismert fel az ABS/ASR rendszer teljesen, vagy részlegesen kikapcsol. A részleges kikapcsolás átlónként történik. Erről a vezetőt az ellenőrző lámpa folyamatos világítása tájékoztatja. Ha két egység hibásodott meg az elektronika a teljes ABS működést kikapcsolja.

Három egymástól független, egymást kölcsönösen ellenőrző szintekkel nagy biztonságot valósítanak meg. Az intelligens teljesítmény végfokozatok működtetik az egyes elektromágneses szelepeket és visszajelzik a kimenetek állapotát.

Külön egységek reléken keresztül működtetik az ABS és az ASR ellenőrzőlámpákat és az elektromágneses szelepek reléit, valamint az ABS relét. Egy „nem felejtő” EEPROM tárolja a konfigurációt és a többi adatot, valamint a működés közben keletkező hibakódokat. Ezeket a diagnosztikai csatlakozón keresztül lehet kiolvasni. Azért, hogy minden hiba felismerhető legyen, három egymástól független ellenőrzési szintet alakítottak ki.

Minden fellépő hibát a biztonsági áramkör elemez. Ennek eredményétől függ, hogy mely részegységeket kell kikapcsolni, miközben minden esetben a minél teljesebb körű működés megtartása a cél. A részleges kikapcsolást követően is minden esetben világítani kezd az ABS ellenőrzőlámpa.

Az elektronika névleges feszültség: 24 V DC, az amerikai kiviteleknél 12 V DC.

Üzemi feszültség: 22 V DC - 29 V DC

Megengedett hőmérséklet tartomány: -40 °C  +80 °C

Az elektronika védelme érdekében ívhegesztéskor, vagy védőgázos ívhegesztéskor előbb a kábelcsatlakozókat ki kell húzni. Az elektronika maximum +75°C hőmérsékletet képes elviselni. Ezt a fényezést követő szárításnál kell figyelembe venni. Célszerű az elektronikát a szárítás előtt kiszerelni a fülkéből.

Diagnosztika

A gyors és hatékony hibakeresés érdekében az elektronikát öndiagnosztikai egységgel is ellátják. Ez lehetővé teszi a hibakódok tárolását, kiolvasását és törlését. Az elektronikát az ISO / DIN 9141 szabvány szerinti univerzális diagnosztikai csatlakozóval látják el. Az elektronika a tápfeszültség bekapcsolásakor az egyirányú adatforgalmat lehetővé tevő diagnosztikai vezetéken keresztül folyamatosan ismétlődő adatcsoportokat továbbít a kijelző egységhez. Ez tartalmazza az elektronika típusát, a konfigurációt és a hibakód tárolóban lévő információkat.

ABS nyomásszabályzó szelep

Az ABS nyomásszabályzó szelep egy-, vagy több fékkamra nyomását szabályozza. A fékkamra közelében az alvázra szerelik. Két db. 2/2 –es, nagy keresztmetszetű membrán szelepből áll. Mindkettőt elektromágneses elő-vezérlő szelepek működtetik. Árammentes állapotban a sűrített levegő az 1-es csatlakozótól a 2-eshez áramlik.

Menethelyzet

Az 1-es és a 2-es csatlakozók nyomásmentesek. Az elektromágneses szelepek árammentesek és zárva vannak.

Fékezés ABS beavatkozás nélkül

Az 1-es csatlakozón beáramló sűrített levegő a rugó ellenében nyitja az első membránszelepet. A sűrített levegő a fékkamrákba áramlik a 2-es csatlakozón keresztül.

Fékezés ABS-el – nyomástartás

Az első elektromágnes behúz, sűrített levegőt enged a membránszelep mögé, ami lezár. Emiatt a 2-es csatlakozónál és a fékkamrában a nyomás nem növekszik és nem is csökken.

Fékezés ABS beavatkozással - nyomáscsökkentés

Az első elektromágnes behúz és kivezérelt sűrített levegő beáramlik az első membránszelep mögé. Annak felületére ható nyomás zárja a membránt. A gerjesztő áram hatására behúz a második elektromágnes is. A membránszelep mögötti teret a környezet felé üríti, a fékkamrába kivezérelt nyomás segítségével nyit a második membránszelep. A szabadba engedi a fékkamrából a nyomást.

Fékezés ABS-sel - nyomásnövelés

Az elektromágneses szelepek árammentesek és alaphelyzetben vannak. A fékező nyomás az 1-es csatlakozón belép és a rugó ellenében a membránszelepet átbillenti, ami nyit. A nyomás a házon keresztül megjelenik a 2-es csatlakozónál. Onnan a fék munkahengerbe áramlik.

Az ABS szelep beépítése és a csövezés

A nyomásszabályzó szelepet a kerék közelében úgy kell felszerelni, hogy a mechanikai sérülésektől, pl. kőfelverődés megóvható legyen. Az ABS szelep és a fékkamrák, illetve -munkahenger között a sűrített levegő cső hossza és belső átmérője olyan legyen, hogy 8 bar-ról 0 bar-ra történő nyomáscsökkentésnél Δp / Δt = 20 - 30 bar/s nyomás-gradiens megvalósulhasson.

ABS relék

Az ABS rendszernél alkalmazott relék a gépjárműveknél szokásos követelményeinek kell megfeleljenek. A reléket olyan helyre kell beszerelni, hogy azok karbantartása és javítása könnyen elvégezhető legyen. A relék bekapcsolt gyújtásnál folyamatosan behúzott állapotban vannak, ezért a veszteség teljesítmény melegíti azokat. Ezt a körülményt figyelembe kell venni a relék megválasztásánál.

ASR Motorszabályzó szelep

A szelepet az ABS/ASR rendszernél a motorszabályzásra használják. Annak a munkahengernek a nyomását növeli, illetve csökkenti, mely a befecskendező szivattyú töltésállító karját mozgatja. Ezzel befolyásolja a motor nyomatékát.

Az elektromágneses szelep árammentes állapotban zárt. Az állító munkahenger a 2-es csatlakozón és a nyomáscsökkentő szelepen keresztül a környezettel van összeköttetésben. Ha az ASR beavatkozás szükségessé válik, az elektronika áramot kapcsol a tekercsre. Megszűnik az állító munkahenger összeköttetése a környezeti levegővel és a 2-es csatlakozón keresztül feltöltődik sűrített levegővel.

Arányos működésű szelep

A motorszabályzás, illetve a sebességhatárolás állító munkahengerének nyomását változtatja.

Árammentes állapotban az 1-es és a 2-es csatlakozó között zárt az összeköttetés. Ha a motorszabályzás, illetve a sebességhatárolás nem aktív az 1-es csatlakozónál és a zárt nyomásnövelő szelep előtt tartálynyomás van. A 2-es csatlakozó a 3-ason keresztül nyomásmentes. Szabályzáskor az elektronika jelszélesség modulált pozitív feszültséget kapcsol az elektromágnesre. Ekkor záródik a nyomáscsökkentő szelep és a nyomásnövelő szelepen keresztül az állító munkahengerben növeli a nyomást. A 2-es csatlakozón lévő nyomás az elektromágnes gerjesztő áramával arányos.

ASR fékező szelep

A szelepet az ABS/ASR rendszernél a kerékfékezés aktiválására használják. Sűrített levegőt vezérel ki a légtartályból a két-utas- szelep. Ezt a nyomást az ABS nyomásszabályzó szelepen fogja módosítani a pillanatnyi kerék csúszásnak megfelelően és így jut el a kipörgő kerék fékkamrájához. Az elektromágneses szelep árammentes állapotban zár. Ha szükségessé válik az ASR fékezés a tekercsre gerjesztő áramot kapcsol az elektronika. Az 1-es csatlakozón jelen lévő tartálynyomás megjelenik a 2-es csatlakozónál.

Az ASR fékező szelep áteresztő szelepen keresztül az üzemi fék 1. illetve 2. köréhez, vagy közvetlenül a mellék-felhasználók légtartályához csatlakozik. A nyomás az üzemi-fék 1. és 2. körének légtartályaiban a biztosított nyomásnál 5,4 - 0,3 bar (ha az üzemi nyomás 7,3 bar) nagyobb kell legyen.

Állító munkahenger

Az állító munkahengert ASR szabályzáskor, illetve sebességhatárolás esetén az adagolószivattyú töltésállító karjának elmozdítására használják. Ilyen megoldással csak régebbi gépkocsiknál találkozhatunk. A sűrített levegő flexibilis csövön csatlakozik hozzá. A munkahenger belsejébe rugóval alaphelyzetben tartott dugattyút szerelnek. A munkahenger a menetpedál és az adagoló töltésállító karja közötti rudazathoz csatlakozik és a típustól függően húzó, illetve nyomó irányban működik. Ha az 1-es csatlakozón keresztül sűrített levegő áramlik be, a rugó ellenében a dugattyúrúd elmozdul.

A pneumatikus egységek beépítése

A pneumatikus egységeket pl. ASR motorszabályzó szelepet, állító munkahengert, arányos működésű szelepet a motor közelében úgy kell beszerelni úgy, hogy a hő-terhelésük ne lépje túl a megengedett értéket.

Az ABS rendszer ellenőrzése

A sűrített levegő csatlakozások ellenőrzése szemrevételezéses és tömítettség vizsgálatra korlátozódik. Fontos a fordulatszám érzékelők, a nyomásszabályzó szelepek és a fék munkahengerek helyes bekötését és az összetartozásukat ellenőrizni.

Új gépkocsiknál minden esetben el kell végezni a következő vizsgálatokat, melyekkel a nemzetközi törvényes előírások betartását ellenőrizzük:

Ha a kipörgésgátló energiaellátását (sűrített levegő) nem a segéd felhasználók légtartálya biztosítja, ellenőrizni kell, hogy a rendszer megfelel-e az RREG 71/320/EWG I/2.2.1.16, illetve az ECE-R 13/06 előírás 5.3.2.16 függelékének.

A pótkocsikat önálló ABS rendszerrel látják el. A vontató biztosítja a sűrített levegő ellátást és a tápfeszültséget. A pótkocsi ABS rendszerének ellenőrző lámpáját a vontató műszerfalán helyezik el. A járműszerelvény két tagja között a kapcsolatot a kapcsolófejek, és az ABS elektromos csatlakozója hozza létre az ISO 7638 szabvány szerint. Az alábbi képen is látható, hogy két érintkező az ABS csatlakozónál nincs ellátva érintkezővel. Oda az EBS fékrendszernél a CAN hálózat vezetékeit kötik be.

CAN elektronikus adatátvitelt alkalmaznak, mely gyors, hatékony és biztonságos.

További előnyei:

A CAN hálózatnál az elektronikákat két adatvezeték (CAN-high, CAN-low) köti össze, így a digitális jelek valamennyi elektronikához eljutnak. A rendszerhez csatlakoztathatók érzékelők és beavatkozó egységek is.

Az elektronikus légfék működéséhez több CAN hálózatot is használnak:

Bekapcsolt gyújtásnál és fékoldási helyzetben az EBS rendszer aktív. Az üzemi fékrendszer egykörös tápfeszültséget kap. A pedál-modul által kivezérelt sűrített levegő nem jut el a fékkamrákig, mert az egyes modulok elektromágneses back-up szelepe zárak, amikor az öndiagnosztika nem észlel elektromos hibát. A pedálmodul fékezési jeladója elektromos jelként (két csatornás feszültség jel) adja meg a fékrendszer elektronikájának a vezető lefékezettségi igényét. Ebből az információból az elektronika meghatározza az egyes tengelyekhez kivezérelendő fékező nyomásokat és az erre vonatkozó parancs a gépkocsi CAN hálózatán keresztül jut el a nyomásmodulátorokhoz. Ezeknek az elektronikái fogadják a fékezési parancsot és ennek megfelelően működtetik az elektromágneses szelepeket, amelyek a megfelelő fékezőnyomást kivezérlik.

Kikapcsolt gyújtásnál, ha a légtartályok nyomása megfelelő a kétkörös pneumatikus fékrendszer (back up) aktív. Ekkor az első és a hátsó futómű közötti fékerő arány 1 : 1,5.

A pótkocsi fékezéséhez a sárga fékező vezetéknél mérhető 0,4 bar felfektetési nyomást programoznak be.

A vontató és a pótkocsi csatlakoztatásához szükséges:

A kerékfordulatszám érzékelők a közvetlenül a hozzájuk tartozó nyomásmodulok elektronikáihoz vannak bekötve. Az digitalizálja és továbbküldik a CAN hálózaton keresztül az EBS központi elektronikájának. Ez alapján határozza meg a gépkocsi referenciasebességét. Ez szintén a CAN hálózaton keresztül visszajut a nyomásmodulátorok elektronikáihoz. Az elektronika által előre meghatározott fékező nyomást az ABS szabályozás a megengedett kerékcsúszásnak megfelelően módosítja. ABS szabályozáskor a fék elektronika kimenetéről, vagy a CAN hálózaton keresztül a tartós lassító féket kikapcsolja.

Ezt a rendszert is ellátták az úgynevezett terep ABS működéssel, melyet a gépkocsivezető kapcsol be és ilyemkor nagyobb lehet az engedélyezett kerékcsúszás. Ez laza talajon rövidíti a fékutat.

Ez kétféle módon is történik. Egyrészt az üzemi- és a tartós lassító fék együttműködése révén a fékpedál lenyomásakor kezdetben a súrlódásos fék lassít, de amint kialakul a tartós lassító fék megfelelő nyomatéka, kopásmentes módon átveszi a lassítás feladatát. Kisebb sebességnél, amikor csökken a tartós lassító fék nyomatéka, a lassítás egyre nagyobb részét ismét az üzemi fék fogja végezni.

A másik megoldás lényege pedig az, hogy a fékbetét kopás szabályozáshoz az elektronika tengelyenként minden pillanatban meghatároz egy korrekciós tényezőt. Ezt az elektronikus fékerő felosztásnál veszik figyelembe. Ezzel az előre megadott fékerők összege állandó marad és összehangolt lesz a fékbetétek kopása. Meghosszabbodik a fékbetétek használati ideje. Ez a kiegyenlítés nem kerekenként, hanem tengelyenként történik.

A fékbetét kopás kiegyenlítés csak a normál üzemszerű fékezéseknél működik. Ha ez aktív, a vastagabb fékbetétű tengely lesz csak fékezett. Intenzív lassításoknál, pánikszerű fékezéseknél ez a működésmód nem aktív. A fékbetét kopás kiegyenlítés az üzemeltető számára kedvező, mert a teljes járműszerelvénynél megközelítőleg egyidejűleg kell a fékbetéteket kicserélni. Az járműgyártók igényeihez igazodva van olyan programváltozat, melynél a fékbetét vastagság érzékelőt az új fékbetét beszerelését követően a diagnosztikai műszerrel „nullázni” kell és van olyan változat is ahol ez az algoritmus automatikusan felismeri az új fékbetétek beszerelését és felesleges a „nullázás”.

Az EBS figyelmeztető jelzést ad, ha a fékbetét elérte a megengedett kopáshatárt és akkor is, amikor a féktárcsa túlhevült. Ez utóbbit egy a szoftver integrális részét képező matematikai modellel becsléssel tudja megállapítani. A fékbetét kopási tendenciák alakulást figyelembe veszi a szerviz üzemóra számlálónál. Ennek megfelelően a következő kötelező karbantartás időpontját akkorra teszi, amikor aktuálissá válik a fékbetét csere.

A CFC (Coupling Force Control) kapcsolóponti erőszabályozás feladata, hogy a vontató és a pótkocsi között a fékező nyomás felosztás optimális legyen. Kiegyenlíti a vontató és a pótkocsi felfektetési nyomásai közötti különbséget. A vontató járműnél ezt az értéket a szerelősor végén programozzák be (End of Line test). Mint az elektronika működési paraméterét adják meg. A pótkocsiét viszont több fékezést követően határozza meg az elektronika.

Gyengén fékező pótkocsinál az összehangolás úgy történik, hogy a fékezővezeték nyomását növeli a vontató. A tömeg számítását több bemeneti paraméter figyelembevételével végzi az elektronika. Az induló érték ennél a tengelyterhelési jel. Pótkocsis szerelvénynél a vontató terhelésének 1,5 szerese. Annak érdekében, hogy a gépjármű pontos tömege meghatározható legyen a meghajtott és a szabadon futó kormányozott kerekek fordulatszámát hasonlítják össze. Figyelembe veszik a motor nyomatékát is a számításnál. A gázpedálhelyzet, a motor fordulatszám és a befecskendezett gázolaj mennyiség jelentik a bemeneti információkat. Az EDC elektronikától a CAN hálózaton keresztül érkeznek ezek az információk. A számítást befolyásolja még a menetellenállás a légellenállás, a motor fékezőnyomatéka, illetve a retarder nyomatéka.

A személygépkocsiknál is sikeres ESP rendszer, kritikus menethelyzetekben is képes stabilizálni a gépkocsi és így elkerülhetővé válnak olykor egyébként súlyos balesetek. A haszonjárműveknél ennek a működésmódnak még nagyobb a jelentősége, mert a nagyobb tömegük révén nagy mozgásenergiával rendelkeznek. A haszonjárművek a magasabb tömegközéppontjuk miatt hajlamosak a felborulásra. Ezek elkerülhetővé válnak az ESP rendszerrel és az azt kiegészítő borulás-gátlóval.

Az ESP -rendszerre vonatkozó Európai Uniós előírások

A közlekedésbiztonságra gyakorolt kedvező hatása miatt az ESP rendszer beszerelése a következő jármű kategóriákba lesz kötelező 2014. október 29-e után.

Ezeknek a járműveknek a homologizációja 2012. október 29. után már csak ESP-vel felszerelve lehetséges.

A fent említett járműkategóriáknál az ACC (Automatic Cruise Control – automatikus követési távolság szabályozó), amely veszély esetén automatikus fékezéssel avatkozik be, szintén kötelező lesz az alkalmazása 2015. október 29. után. A járművek homologizációja 2013. október 29. után már csak ACC rendszerrel ellátva lesz lehetséges.

Az optikai érzékelővel működő forgalmi sáv tartását biztosító berendezés beszerelése 2015 október 29.-e után válik kötelezővé. A járművek homologizációja 2013. október 29. után már csak ezzel a rendszerrel felszerelve lesz lehetséges.

A TEBS rövidítésből a „T” betű utal a pótkocsira (trailer) az EBS pedig az elektronikus légfék rendszerre. Egyaránt felszerelhető tárcsa-, vagy dobfékes pótkocsikra. Az újabb rugóerő tárolós, kombinált munkahengerekkel szerelt változatoknál is alkalmazható.

Az elektronikus pótkocsi fékrendszer előnyei:

A TEBS rendszerrel felszerelt pótkocsi vontatható hagyományos, ABS-el, vagy EBS-el ellátott vontatóval is. A TEBS rendszer teljes működéséhez ki kell építeni az ISO7638 szerinti tápfeszültség ellátást (EBS rendszerű vontató esetén a CAN vezetékeket ISO 11992). Amennyiben csak az ISO1185 szerinti tápfeszültség ellátás érhető el, akkor az ABS és az ALB (2002. júliusától) működések aktívak.

A pótkocsik számára kifejlesztett elektronikus légfékrendszer új generációját TEBS G2-nek nevezték el. Az előző generációhoz képest a változások a következő képen foglalhatók össze:

A fékrendszerekkel szemben támasztott követelmények és emiatt a hatósági előírások is folyamatosan szigorodnak. 1973 óta alkalmazzák általánosan az úgynevezett EG előírásoknak megfelelő fékrendszereket. 1981 óta alkalmazzák a blokkolásgátlókat (ABS) és a kipörgésgátlókat (ASR), melyek beszerelése azóta már kötelezővé vált. De a haszonjárművek fékrendszereivel kapcsolatos vevői elvárások is egyre bővülnek.

A szükségessé váló fejlesztések egyenes következménye volt az elektronikus fékrendszer megalkotása, amelyből jelenleg már több generációval is találkozhatunk a közúti járművekben. 1996 óta a Mercedes Benz Actros -ba széria beszereltséggé vált az EBS, mely a Daimler-Benz és a Wabco közös fejlesztése volt. Aztán 1998-ban folytatódott azzal, hogy mér a pótkocsikba is EBS rendszert szereltek.

Az EBS növeli a közlekedésbiztonságot, javítja a járművek fékezés közbeni stabilitását, lerövidíti a fékutat. Tájékoztatja a vezetőt a jármű fékrendszerének állapotáról és megalapozott diagnosztikai lehetőséget kínál. A Mercedes az elektronikus fékrendszerre vonatkozó ellenőrző lámpákat EPB felirattal látta el. (Elektro-Pneumatische Bremse)

Jelenleg már az elektronikus légfék rendszer több generációval találkozhatunk a hazai járműpark különböző haszonjárműveiben. A rendszer javításának fontos feltétele, hogy a szakemberek értsék a működési elvet, és pontosan ismerjék a rendszer elemeit. A hiba feltárását hatékony segíti a megfelelő diagnosztikai berendezés használata. Ez lehet a gépkocsi típusának megfelelő, vagy a vizsgálandó elektronikus rendszer gyártója által forgalmazott változat is.

EBS – (Elektronisch geregeltes Bremssystem) az elektronikusan szabályozott fékrendszer

Ez a fékrendszer a vontató első-, és hátsó tengelyt, és a pótkocsit is elektro-pneumatikusan fékezi. Ezeknek a fékköröknek egy – egy redundáns pneumatikus fékezési lehetősége is megvalósul. A fékpedállal működtetett fékezési jeladó mindegyik elektromos és pneumatikus körnél egyaránt létrehozza a fékpedál lenyomásával arányos fékezési jelet.

A gépkocsi első futóművének fékezése

A fékkamrákba a fékező nyomást az arányos működésű relészelep vezérli ki, melyet az EBS elektronika működtet. Amikor pedig ABS beavatkozás válik szükségessé, a továbbfejlesztett MIR-nak (módosított egyedi szabályozás) megfelelő logikával működő kerekenként egy-egy elektromágneses ABS szelep végzi a nyomás modulációt.

A gépkocsi hátsó futóművének fékezése

Kompakt felépítésű tengelymodulátor végzi a hátsó futómű fékkamráihoz a fékező nyomás kivezérlését és az ABS nyomás modulációt az (IR) egyedi szabályozás logikája szerint. Ez az egység fogadja a kerékfordulatszám-, és a kopás érzékelők jeleit is. Ezt a CAN hálózaton keresztül elküldi az elektronikának. A hátsó futómű fékkörébe egy redundancia szelepet is beszerelnek, mely hibátlan elektromos rendszernél elzárja a pedálszelep egységtől érkező pneumatikus nyomáskivezérlést.

Pótkocsi fékezés

Elektro-pneumatikus pótkocsi fék vezérlő szelep javítja a vontató és a pótkocsi fékezési összehangolását. A vontató és a pótkocsi között a hagyományos sűrített levegős csatlakozáson kívül digitális jelátvitel is megvalósul az ISO 7638 szabvány szerinti ABS elektromos csatlakozójának 6-os és 7-es érintkezőin és a hozzá csatlakozó vezetékeken keresztül.

A központi EBS elektronika hangolja össze az egyes tengelyek közötti fékerő arányokat. Ez az elektronika több szoftvermodul felhasználásával működik.

Az EBS fékrendszer növeli a közlekedésbiztonságot, mert rövidebbé teszi a fékutat és javítja a gépkocsi, illetve a járműszerelvény fékezés közbeni stabilitását. Az öndiagnosztika révén folyamatosan felügyeli a teljes fékrendszer működőképességét. Továbbá növeli a vezetési komfortot. A Daimler-Benz -nél a teljes elektronikus légfékrendszert Telligent ® fékrendszernek nevezik. Ez Wabco-nak és a Daimler-Benz-nek közös fejlesztése volt. Ezt szerelték be először az Actros-ba és utána más típusokba is. A tengelyenként fékerő felosztás a differenciális kerékcsúszás szabályozás révén (Differenz-Schlupf-Regelung) DSR révén valósul meg.

A fékrendszerekkel szemben támasztott folyamatosan bővülő követelmények az elektronikus fékrendszerrel jól teljesíthetők. Optimálisan összehangolhatók a fékerők az egyes tengelyek, továbbá a vontató és a pótkocsi között. Az EBS üzemi fékrendszernél is a hagyományos rögzítő fékrendszert alkalmazzák. Ilyenkor A kézifék szelepet el szokták látni egy kapcsolóval is, mely az addíció gátlás feladatát látja el. Ennek jelére befékezett rögzítő féknél letiltja az üzemi fék nyomáskivezérlését.

Dinamikusabb fékezés és fékoldás

Az elektronikus adatátvitelnek köszönhetően sokkal hamarabb alakul ki a fékező nyomás és az valamennyi tengelynél, a vontatónál és a pótkocsinál is egyszerre történik meg. A fékoldás is sokkal dinamikusabb és egyszerre következik be. Az ABS beavatkozások is ehhez hasonlóan alakulnak. A rendszer integrális részét képezi az ASR, a kipörgésgátló. A vontató és a pótkocsi fék összehangolása mindenkor a legoptimálisabb. A teljes fékrendszer folyamatosan az öndiagnosztikai felügyelete alatt működik.

A Wabco EBS nagy flexibilitást tesz lehetővé

A járműgyártók legkülönbözőbb igényei is kielégíthetők.

A következők a megvalósítási lehetőségek:

Az EBS rendszer részei:

ezt a konfigurációt 2P/1E rendszernek nevezik.

Az elektro-pneumatikus rendszer részei:

Az alárendelt kétkörös sűrített levegővel működő fékrendszer lényegében megfelel egy hagyományos légfékrendszernek. Ez valójában a biztonsági fék feladatát látja el és csak akkor működik, amikor meghibásodik az elektro-pneumatikus rész.

Fékerő felosztás

A vontató és a pótkocsi közötti fékerők összehangolását a pótkocsi fékvezérlő modul végzi.

Adhézió optimalizált fékerő felosztás valósul meg a nagyobb lassulásoknál a vontató járműnél üres és terhelt állapotban. Kisebb lassulásoknál pedig fékbetét kopás optimalizált a fékerő felosztás. Ehhez az is szükséges, hogy a tárcsaféket kopásérzékelővel is ellássák. Ezek jeleit kiértékeli az EBS elektronika és ennek megfelelően egy adaptív fékbetét kopás optimalizált fékezőnyomás felosztás valósul meg. Ennek köszönhetően az első és a hátsó tengelynél egyszerre lesz aktuális a fékbetét csere. A nagyobb lassulásoknál megközelítőleg egyszerre válik szükségessé az ABS beavatkozás valamennyi tengelynél.

Javított ABS és ASR szabályozás

Az ABS és az ASR szabályozás az EBS rendszer integrális része. A fék működtetésekor kiegészítő információ érkezik a tengelyterhelésekről és a fékező nyomásokról. Ez jobb szabályozást és nagyobb komfortot eredményez.

A vezetőfülke homlokfalára, a fékpedál közelében szerelik be. Két elektromos és öt sűrített levegő csatlakozója van. A fékezéshez, illetve a fékoldáshoz ez hozza létre a pneumatikus és az elektromos jelet. Ez a vezető által szükségesnek tartott lassulás jele. Ez az érték a pedál elmozdulásával progresszíven növekszik. Karakterisztikája a jármű gyártójának igénye szerint beállítható. A hagyományos fő-fékszelep helyére szerelik be. A kivezérelt jelek pneumatikusan is és elektromosan is kétkörösek. A jelenleg beépített rendszereknél ez az egység valójában már három szerelvényt egyesít, melyek a következők:

A régebbi rendszereknél, ami az előző ábrán is látható, mind a három szerelvény külön egység volt. A fékezés kezdetén egy kettős kapcsoló jelet ad az elektronikának. Természetesen ennek az egységnek a része a fékezési jeladó is. Így nevezik ugyanis a fékpedál pillanatnyi helyzetének megfelelő jelet generáló és küldő egységet. Ezt a jelet aztán az elektronika fogadja, és ez alapján történik a fékező nyomás kivezérlése.

A működtető rudazat elmozdulását érzékelik és ezzel arányos impulzusszélesség modulált jelet adnak. Ezzel párhuzamosan mindkét sűrített levegős körben megtörténik a nyomáskivezérlés. A második kör nyomása kissé visszatartott. Valamely kör kiesésekor a másik kettő működőképes marad. A második generációs változatnál induktív jeladót alkalmaznak a fékpedál elmozdulásának érzékelésére.

Ez az egység szabályozza a fékezési folyamatot és ellenőrzi a rendszer működését. Az első generációnál ez még külön egységet alkotott. A második generációnál már a központi fékező egység részét képezi. A fékezési jeladótól érkező jelek alapján megállapítja a gépkocsi szükséges lassítását. Azt folyamatosan összehasonlítja a kerékfordulatszám érzékelők jeleivel. Ez lesz az elektro-pneumatikus szabályozás bemeneti jele. Ebből határozza meg az első-, valamint a hátsó tengely szükséges fékező nyomását, valamint a pótkocsi fékvezérlő szelephez kivezérelt nyomást. A meghatározott szükséges nyomás értéket folyamatosan összehasonlítja a mért értékkel. Az így meghatározott különbséggel arányos nyomást fogja kivezérelni például az első tengelyhez az arányos működésű relészeleppel. Hasonló módon vezérli ki a pótkocsi fékezéséhez szükséges vezérlő nyomását is. Folyamatosan figyeli a kerékfordulatszámokat is és a blokkolási veszély elkerülésére az ABS szelepekkel modulálja a fékező nyomásokat. A központi elektronika és a hátsó tengelymodulátor között a EBS rendszerbuszon keresztül megy végbe az adatcsere. Az elektro-pneumatikus fékrendszerrel ellátott pótkocsi felé az ISO 11992 szerinti elektromos csatlakozón keresztül továbbítja a fékezési parancsot. Az EBS központi elektronika ezen kívül a gépkocsi többi elektronikus rendszerével (motorelektronika, retarder, automatikus sebességváltó) is kommunikál a gépkocsi adatbuszon keresztül. A központi elektronikát általában a vezetőfülkébe a jobb első ülés lábterében szokták elhelyezni.

Ez az egység az EBS-nél az első tengely fékező nyomását vezérli ki. Arányos működésű elektromágneses szelepből, relé szelepből és nyomásérzékelőből áll. A nyomáskivezérlési parancsok az EBS központi elektronikától érkeznek, és az látja el az öndiagnosztikai egységen keresztül a felügyeletét is a működés felett. Az elektronika által kivezérelt gerjesztő árammal arányos nyomást fog kivezérelni. Az arányos működésű relészeleppel redundáns nyomáskivezérlés érkezik a fékezési jeladóval egybeépített pedálszeleptől is. Ezt a szelepet az alvázra szokták szerelni az első futómű közelébe.

A redundancia szelep feladata a hátsó tengely fékkamráinak nyomással történő gyors ellátása és a fékoldás gyors létrehozása. Több szelepegységből áll, melyek feladata a következő:

Ezt a szelepet az alváz hossztartójára szokták szerelni.

A tengelymodulátor a fékkamrák nyomását szabályozza egy, vagy két hajtott tengelynél. Két, egymástól független nyomásszabályozási csatornája van. Ezek mindegyikéhez egy nyomásnövelő és egy nyomáscsökkentő szelep és egy nyomásérzékelő tartozik. A két csatornának egy közös működtető elektronikája van, mely a működés felügyeletét is ellátja. Ez fogadja a kerékfordulatszám érzékelők jeleit és kiértékeli azokat. Blokkolás, vagy kipörgés estén gondoskodik a nyomásmódosításról. A fékbetét kopás jelzők jeleit is ez az egység fogadja.

A tengelymodulátornak van egy kiegészítő pneumatikus csatlakozója is egy redundáns pneumatikus fékező körhöz. Oldalanként egy-egy darab kétutas visszacsapó szelep vezérli ki a fékkamrához a nagyobb nyomást az elektro-pneumatikus, vagy redundáns nyomások közül. A tengelymodulátort az alvázra a hátsó futómű közelébe szerelik fel.

Ennek a szerelvénynek a feladata, hogy az elektro-pneumatikus fékrendszernél beállítsa a kapcsolófejek nyomását. Ennek a szerelvénynek a részei:

Az elektromos vezérlését és a működésfelügyeletet az EBS központi elektronika végzi. Az elektronika által kivezérelt gerjesztő áramból az arányos működésű relé szelep csinál fékező nyomást.

Hasonlóan összetett a pótkocsik elektronikus fékrendszere is, mint ahogy azt a vontatónál láttuk. A pótkocsi EBS C generációjánál a fékrendszer vezérlőnyomás-, és a légrugó nyomás érzékelői külön egységet alkottak. Ezeket az érzékelőket a pótkocsi EBS D generációjánál már a modulátorba szerelik be. A pótkocsira a kompakt kivitelű, kétkörös működésű modulátort szerelik. Jelenleg már 2007-től az EBS „E” változatát alkalmazzák, mely sok egyéb adatot is továbbít a vontató fedélzeti elektronikájának. Ennek a modulátornak fontos eleme az EBS -relészelep, és a tengelyterhelés érzékelő. A korszerű pótkocsi EBS rendszereket ellátják borulás elleni védelemmel is. Különböző beavatkozásaival támogatja a rakodást, automatikusan működteti a rögzítő féket. Helymeghatározó egységgel is kiegészíthető a pótkocsi, és a jármű műszaki állapotára vonatkozó információkat is tud küldeni az üzemeltetőjének. Tovább bővíthető a lopás elleni védelemmel is. Külön érzékelő segíti a rámpára tolatást, melynél az elektronika kezdeményezi az automatikus befékezést. Távműködtető egységgel is ellátják, így a vezetőfülkén kívülről is beállítható például a plató szintmagassága a rakodó rámpának megfelelően.

Az EBS működéséhez szükséges valamennyi adat a CAN hálózaton keresztül érkezik a pótkocsihoz. A TEBS modulba beszerelt nyomásérzékelővel méri az elektronika a kivezérelt nyomást. A biztonság érdekében a nyomásérzékelővel párhuzamosan, redundáns módon egy nyomáskapcsolót is beszerelnek. Elektromos hiba esetén, hagyományos módon, a sárga színű fékező vezetéken érkező nyomás hatására történik a pótkocsi fékezése. Ez azonban a hagyományos pótkocsi fékezésnél gyorsabb folyamatot indít el. A TEBS elektronika a hozzá érkező kivezérelt nyomást elektromos érzékelővel méri, és ennek megfelelően végzi a pótkocsi fékező modulba szerelt elektromágneses szelepekkel a pótkocsi fékezését. Ennek a folyamatnak kisebb a késedelme, mint a hagyományos pótkocsi fékezésnek. Megközelítőleg egyszerre alakulnak ki a fékkamrákban a fékező nyomások a vontatónál és a pótkocsinál.

Az EBS-el szerelt pótkocsik vontathatók hagyományos légfékkel szerelt teherautókkal is, mert ilyenkor a pótkocsi fékelektronikája a fékező vezetéken keresztül érkező nyomást megméri és ennek alapján történik a fékezés. Ebben az esetben is működőképes a hatóságilag is előírt leszakadás esetén működésbe lépő automatikus befékeződés.

Az EBS pótkocsi fékező modulnál nincs lehetőség az előresietés beállítására, mert azt az elektronika automatikusan elvégzi.

Az EBS pótkocsi fékező modul működtető programja is több modulból áll.

A fékezési modul választja ki a két fékezési jel (pneumatikus jel, fékező vezetéken keresztül érkező nyomás, illetve a CAN hálózaton keresztül érkező elektromos parancs) közül az egyiket, melynek hatására bekövetkezik a fékezési folyamat. Hiba mentes állapotban mindig a gyorsabb, CAN hálózaton keresztül érkező jelet választja.

A pótkocsi EBS működés tartalmazza a terhelésfüggő fékerő szabályozó egységet. Ezek működése azonban a nyerges félpótkocsiknál és a vonóháromszöges változatoknál különböznek egymástól. Az aktuális terhelés a légrugó nyomás érzékelésével állapítható meg. A nyerges félpótkocsiknál sugaras karakterisztikájú szabályozás valósul meg. A kapcsolófejhez kivezérelt fékező nyomást több tartományra osztják. Az első a felfektetési tartomány, mely p_m = 0 bar értéktől p_m = 0,6 bar nyomásig tart. Ennél 0,7 bar felfektetési nyomás valósul meg üres és terhelt járműnél egyaránt. Ilyen nyomásnál kezd a fékerő kialakulni. Ez a kivezérlési szakasz különféle paraméterekkel beállítható. A felfektetési szakasz végén ismét a felfektetési nyomás lesz kivezérelve.

A második szakaszban részfékezéseknél a fékbetét kopás szempontjából optimalizált fékezőnyomás fog megvalósulni.

A harmadik a stabilizálási szakasz, melynél a fékező nyomás már a terhelt járműnek megfelelő módon alakul. Azonos adhézió kihasználtságra törekszenek valamennyi tengelynél.

A fékerő felosztási modul lép működésbe a fékerő szabályozásnál. Ez fogja működtetni az elektromágneses szelepeket. Nyomásérzékelők jelzik vissza a kivezérelt fékező nyomásokat. Az összehasonlítás után történik az úgynevezett után-szabályozás.

A pótkocsi ABS szabályozása

A pótkocsik ABS szabályozásánál a vontató járműveknél már jól bevált Vario-Compact-System-nél alkalmazott módszert követik. Ez a 2S/2M, 4S/2M, 4S/3M rendszerek alkalmazását jelenti. A szabályozás jobbítására felhasználják az integrálisan beépített fékezőnyomás érzékelők jeleit. Így az ABS beavatkozáskor a nyomáscsökkentés sokkal gyorsabban és célirányosabban történik meg. Az ismételt nyomásnövelés is dinamikusabb lehet, így a tapadási tényező kihasználtság is optimálisabb lesz.

Ha a vontatóhoz nem csatlakoztatták az ABS elektromos csatlakozót, vagy valami miatt megszakadt, az elektronikus fékrendszer működésképtelenné válik, de a hagyományos módon pneumatikusan fékezhető marad a pótkocsi. Ilyenkor azonban nem működik a terhelés függő fékerő szabályzás és az ABS sem.

A pótkocsi szempontjából az EBS alkalmazásának az előnye az, hogy nincs szükség fékerő módosítóra és elmaradhat annak viszonylagosan bonyolult beállítása is. Ezt a feladatot az EBS elektronika parametrizálása helyettesíti.

Kompatibilitás a vontató és a pótkocsi között

Biztonsági és gazdaságossági szempontból egyaránt követelmény, hogy a vontató és a pótkocsi fékrendszere egymással jól össze legyen hangolva. Alapkövetelmény hogy azonosak legyenek a fékkésedelmi idők és a megszólalási nyomások. Az egyes tengelyeknél megvalósuló fékerők pedig legyenek arányosak a dinamikus tengelyterhelésekkel. Akkor ideális a fékerő felosztás, ha mindegyik tengely dinamikus lefékezettsége azonos. Ilyenkor valósul meg az ideális kapcsolóponti erő a vontató és a pótkocsi között és elkerülhetővé válik a becsuklás veszély.

Az újabb gépkocsi vezetést támogató rendszereket ellátták radar érzékelővel is, mely, ha szükséges, automatikusan a vezetőtől függetlenül vészfékezést is tud kezdeményezni.

A következő ábrán láthatók az úgynevezett fékezési szögek (α), melyeket a fékerők és a dinamikus tengelyterhelések nagysága határoz meg. Jól láthatóan ezek az ábra valamennyi tengelyénél azonosak. Ez a záloga a járműszerelvény fékezés közbeni stabil viselkedésének.