12. fejezet - Közúti járművek fékezése, hazai és nemzetközi előírások, követelmények

A gépkocsik fékrendszere a közlekedésbiztonság szempontjából kiemelten fontos feladatot lát el.

A fékrendszer működése révén lassítja, megállítja, illetve rögzített helyzetben tartja a járművet. Nagy jelentősége miatt a különböző országokban, és az egyes országokon átívelő nemzetközi hatósági előírások vonatkoznak rájuk. Magyarországon a 6/1990 KÖHÉM rendelet van érvényben. Ennek fontosabb részleteit foglalja össze az alábbi ábra. Ezeknek megfelelően a gépkocsikat el kell látni üzemi-, biztonsági-, és rögzítő fékrendszerrel.

A fékrendszer a jármű mozgási energiáját leggyakrabban a környezetnek átadott hővé, újabban a hibrid és elektromos hajtású járműveknél elektromos energiává alakítják át és ez utóbbi esetben ilyen módon tárolható is. Ez utóbbi módszer lehetőséget ad a tárolt energia újrahasznosítására is. Ennek napjainkban egyre nagyobb a jelentősége. A fékezés során a mozgási energia tárolása lehetséges még hidraulikus nyomás formájában, gáztöltettel ellátott nyomástárolóban, illetve mechanikai munkaként lendítőkerékben.

A fékezés hatásosságát és a fékút hosszát számos különböző tényező befolyásolja, melyek a következők:

A gépjárművek fékrendszereinek olyan kivitelűeknek kell lenniük, hogy megfeleljenek valamennyi rájuk vonatkozó előírásoknak. Nemzetközi egyeztetések folynak arról, hogy az előírásokat és a fékrendszerekre vonatkozó kiviteli követelményeket az egyes országok között egymáshoz igazítsák.

A fenti előírásokban azonosak a minimális lefékezettségre (lassulás), a maximális fékútra, és a működtető erőkre vonatkozó részek. Ezeket a különböző jármű kategóriákra vonatkozóan adják meg. A következőkben tehát összefoglaljuk ezeket a járműkategóriákat, amelyek a nemzetközi előírásokban előfordulnak.

Ezek a táblázatban összefoglalt előírások a különböző országokban azonosak.

A táblázatban használt jelölések:

Vizsgálati típus 0 – hideg fék.

Vizsgálati típus I – ismételt fékezések

Vizsgálati típus II – fékezés hosszú lejtőn

v ₀ a fékezés kezdeti sebessége

s _B fékút

a _x közepes legnagyobb lassulás

F _BP működtető pedálerő

A közlekedésbiztonság szempontjából fontos, hogy a gépkocsik fékezés közben megfeleljenek az iránytartási követelményeknek.

A közlekedésbiztonság akkor megfelelő, ha a gépjárműveket kétkörös fékrendszerrel látják el. A kerékfékszerkezeteket két egymástól független hidraulikus kör működteti. Az egyik meghibásodása esetén a másikkal a biztonsági fékre vonatkozó előírt lassulás valósul meg. Ez 500 N pedálerőnél z ≥ 0,3 lefékezettséget jelent. Jelenleg megengedett, hogy a fékrásegítés egykörös legyen. A fékrásegítő meghibásodásakor nagyobb pedálerővel z ≥ 0,3 lefékezettség kell megvalósuljon. A fékrendszer teljes meghibásodásának nagyon kicsi a valószínűsége. Az egyik fékkör kiesésekor az épen maradó körnél a pedálút megnövekszik. A kétkörös fékrendszer jól bevált. A fékrásegítővel ellátott hidraulikus fékrendszereknél a főfékhengert kétkörös, de a rásegítő egykörös is lehet. Idegen erővel működtetett fékrendszernél (hidraulikus, vagy sűrített levegős) az átviteli rendszer, beleértve az energiatárolót is kétkörös. Az energiaforrás lehet egykörös, ha a vezető fény, vagy hangjelzés figyelmezteti a hibára.

A fékkörök felosztása

II Első és a hátsó futóművek közötti fékkör felosztás

A szabvány szerinti rövidítése „II”. Mindegyik fékkör egy futóműre hat. Egyszerű változatnak tekinthető. A futóművekkel szemben nem támaszt különleges követelményt.

X Átlós (diagonális) fékkör felosztás

Mindegyik fékkörhöz egy első kerék és az átlósan hozzá tartozó hátsó kerék tartozik. Általánosan elterjedt jelölése K. Az egyik fékkör meghibásodása esetén a gépkocsi függőleges tömegközépponti tengelye körül nyomaték hat. Ennek az oka az első és a hátsó futóművek között jelentősen eltérő fékerők. Ha az első futóműnél negatív kormánylegördülési sugarat alkalmaznak, (túlterpesztett függőcsap) megvalósul egy automatikus kormánykorrekció. Ívmeneti fékezéskor a gépkocsi különböző módon viselkedik, attól függően, hogy a hibátlan első kerék a külső, vagy a belső oldalon van.

HI Bármely fékkör kiesésekor az első kerekek fékezettek maradnak

Ennek a felosztásnak „HT” a rövidítése. Az első futóműnél négy dugattyús fix féknyerget, vagy két dugattyús úszó nyerget alkalmaznak. A fix nyeregnél egy hengerpár az úszónyeregnél pedig egy dugattyú másik fékkörhöz tartozik. Az egyik fékkör meghibásodásakor azt feltételezve, hogy azonos a fékező nyomás, és azonosak a dugattyúk felületei a fékerőnek csupán a fele valósul meg az első futóműnél. Az úgynevezett T –kör ugyanis csak az egyik első fékszerkezetre hat. A H –kör pedig a teljes hátsó futóműre és az egyik első fékszerkezetre.

LL Első futómű és hátsókerék, felosztás,

Háromkerekes fékrendszernek is nevezik (jelölése: LL). Ennél a változatnál mindegyik fékkör az első futómű felére és egy hátsó kerékre hat. A fékköröknek a hatása szimmetrikus a gépkocsi hosszanti tengelyére, de mindegyik „egyoldalú” hatású.

HH Mindkét fékkör mindegyik kereket fékezi

Négy kerekes fékrendszernek is szoktak nevezni (jelölése: HH). Ennél az első futóműhöz hasonlóan a hátsónál is négy dugattyús fix nyerget, vagy két dugattyús úszónyerget alkalmaznak. Mindegyik fékkör az első futómű munkahengereinek a felére és a hátsó futómű munkahengereinek felére hat. Mindkét fékkörnek azonos a hatása.

A rendszer kiválasztásánál fontos, hogy ellátják-e a fékrendszert blokkolásgátlóval. A hátsókerék hajtású felsőbb osztályba tartozó, különösen a nehezebb, nagyobb teljesítményű gépkocsiknál alkalmazzák a TT rendszert. Az első kerék hajtású gépkocsikat, melyeket úszónyereggel látnak el átlós (diagonális) fékkör felosztást alkalmaznak. Ezek a gépkocsik más okok miatt is kizárólag negatív kormánylegördülési sugárral készülnek.

A fékrendszerrel kapcsolatos különböző műszaki kialakítások nem csak elvárásként jelennek meg, hanem nagyon sok követelményt a különböző hatósági előírások is rögzítenek. Ezek közül a következőkben a fontosabbakat foglaljuk össze.

A v sebességgel haladó gépkocsinak a mozgási energiája az

összefüggéssel számítható ki. Fékezés közben ezt az energiát kell a teljes fékúton átalakítani valamilyen más energiává. Ehhez a gépkocsi kerekei és az útfelület közötti tapadást vesszük igénybe. A kerekenkénti fékerő a működtető erő (hidraulikus nyomás) és a súrlódó betét súrlódási tényezőjének szorzataként határozható meg. Ez utóbbi a féktárcsa, illetve a fékdob és a fékbetét között sorozatgyártású gépkocsinál 0,2 – 0,36 közötti. Versenyautók „racing” fékbetéteinél lényegesen nagyobb. A mind a négy keréken kifejtett fékerő összege adja a teljes fékerőt F_ö. A súrlódó erő a kerekek kerületén a fékező nyomatékot hozza létre. Ennek meghatározásánál a közepes súrlódási sugarat vesszük figyelembe. A fékező nyomaték tart egyensúlyt az útfelület és a gumiabroncs között létrejövő úgynevezett tapadási nyomatékkal. Ez utóbbi a fékerő és a kerék dinamikus gördülési sugarának szorzataként határozható meg.

Ha a tapadási nyomaték kisebb, mint a fékező nyomaték a kerék a fékező nyomaték kialakulását követő

belül blokkolni fog. Emiatt a keréknél nagyon lecsökken, majd meg is szűnik az oldalvezető erő és ezért a gépkocsi uralhatatlanná válik. Ezután a haladása már nem lesz nyomtartó, kitör, megfarol. Szilárd burkolatú úton a legtöbb esetben ilyenkor a fékút is meghosszabbodik.

A gépjárművek súrlódásos fékberendezései teljesítve az előbbiekben összefoglalt elvárásokat különböző módon működtethetők.