SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE TECHNICKÁ FAKULTA

Transkript

1 SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE TECHNICKÁ FAKULTA SLEDOVANIE BRZDNÝCH PARAMETROV ÚŢITKOVÝCH VOZIDIEL 2011 Juraj Dragúň, Bc.

2 SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE TECHNICKÁ FAKULTA SLEDOVANIE BRZDNÝCH PARAMETROV ÚŢITKOVÝCH VOZIDIEL Diplomová práca Študijný program: Študijný odbor: Školiace pracovisko: Školiteľ: Prevádzka dopravných strojov a zariadení Dopravné stroje a zariadenia Katedra dopravy a manipulácie Ivan Janoško, doc. Ing. CSc. Nitra 2011 Juraj Dragúň, Bc.

3 Miesto pre zadávací protokol

4 Miesto pre zadávací protokol

5 Čestné vyhlásenie Podpísaný Juraj Dragúň vyhlasujem, ţe som záverečnú prácu na tému Sledovanie brzdných parametrov úţitkových vozidiel vypracoval samostatne s pouţitím uvedenej literatúry. Som si vedomý zákonných dôsledkov v prípade, ak uvedené údaje nie sú pravdivé. V Nitre 28. marca 2011 Juraj Dragúň

6 Poďakovanie Touto cestou by som sa chcel srdečne poďakovať vedúcemu mojej diplomovej práce doc. Ing. Ivanovi Janoškovi, CSc. za pomoc, rady a uţitočné informácie, ktoré mi dopomohli doviesť moju diplomovú prácu do úspešného konca.

7 Abstrakt Súčasná celosvetová situácia v automobilovej doprave má rastúcu tendenciu, z čoho vyplýva, ţe počet automobilov prudko narastá. Tento fakt spôsobuje predovšetkým nadmerné prehustenie dopravy a s tým spojené aj zníţenie bezpečnosti jazdy na pozemných komunikáciách. Tieto skutočnosti vedú k neustále zvyšujúcim poţiadavkám na jednotlivé funkčné časti sústav automobilov. Medzi najviac namáhané a zaťaţované patria práve brzdové sústavy vozidiel. Z uskutočnených štúdií, ale hlavne z praxe vieme, ţe brzdové sústavy vozidiel aktívne vplývajú najmä na bezpečnosť a plynulosť jazdy. Bezpečnosť cestnej dopravy teda priamo ovplyvňujú dynamické a brzdné sústavy automobilov a zaraďujeme ich na popredné miesto aktívnej bezpečnosti. Toto je dôvod, prečo treba venovať nemalú pozornosť práve týmto sústavám a ich jednotlivým funkčným prvkom. V práci sú uvedené konštrukčné riešenia brzdových ústrojenstiev, základné poţiadavky a celkové usporiadanie brzdových sústav automobilov, je popísaná teória brzdenia automobilu, konštrukcia pneumatiky. Ďalej sú v práci spracované meracie systémy, ktoré umoţňujú sledovať akceleračné a deceleračné parametre vozidiel pri cestných jazdných skúškach. Predloţená diplomová práca sa zaoberá sledovaním brzdných parametrov na vybraných úţitkových vozidlách pomocou jazdných skúšok. Pri meraní brzdných vlastností bol pouţitý merací reťazec, ktorý je v práci podrobne opísaný. Namerané parametre sa následne spracovali a sú uvedené v tabuľkách. Tieto hodnoty nám poslúţili na porovnávanie konkrétnych brzdných parametrov vybraných úţitkových vozidiel. Získané jednotlivé údaje na základe meraní nám môţu plnohodnotne poslúţiť ako podkladový materiál na rozbor správania sa automobilov za rôznych podmienok na vozovke v beţnej cestnej premávke.

8 Abstrakt Gegenwärtige weltweite Situation in dem Automobilverkehr hat eine zunehmende Tendenz, aus dem ergibt sich, dass der Anzahl von Automobilen heftig anwächst. Diesen Fakt richten vor allem übertriebene Verdichtung des Verkehrs an und in Zusammenhang damit Herabsetzung an Sicherheit des Verkehrs an Kommunikationen. Die Umstände führen zum hoheren Erfordernissen an der jeweiligen funktionsmäßigen Teilen von Automobilen. Zum meisten bemühenden und belastenen gehören gerade Brems Systeme von Fahrzeugen. Aus realisierten Studien, aber hauptsächlich aus Praxis wissen wir, dass Brems Systeme von Fahrzeugen aktiv wirken besonders an Gefahrlosigkeit und Ununterbrochenheit des Verkehrs. Gefahrlosigkeit des Verkehrs beeinflüssen also gerade dynamische und Brems Systeme von Automobilen und deswegen teilen wir diese an die Spitzenränge der aktiven Sicherheit an. Das ist der Grund, warum sollen wir grosse Aufmerksamkeit gerade solchen Systemen und den einzelnen Funktionselementen widmen. In der Arbeit sind Kontrukstionslosungen von Bremssystemen angeführt, elementare Anforderungen und gesamte Veranstaltung des Bremssystemen bei Automobilen, beschreibt ist die Teorie über Bremsung bei Automobilen, die Konstruktion der Pneumatik. Weiter sind in der Arbeit messtechnische Systeme verarbeitet, die es möglich machen Akzelerations a deceleracne Kenndaten von Fahrzeugen an Straßenprüfungen zu verfolgen. Die vorliegene Diplomarbeit befasst sich mit der Überwachung von Bremseigenschaften an ausgesuchten Nutzfahrzeugen mit der Hilfe von Fahrprüfungen. An der Messung von Bremseigenschaften war die Messkette angewendet, die in der Arbeit genau beschrieben ist.angemessene Kennwerten sind dann verarbeitet geworden und sind in Tafeln angeführt. Die Werte konnen nützlich sein bei Vergleichungen von konkreten Bremsparametern bei ausgesuchten Nutzfahrzeugen. Gewonnene Daten die gemessen waren können uns vollwertig dienen als Trägermaterial für Analysen des Auftreten von Automobilen unter verschiedensten Bedingungen an Fahrbahn in den üblichen Straßenverkehr.

9 Obsah Úvod Prehľad o súčasnom stave riešenej problematiky Špecifické vlastnosti motorových vozidiel Celkové usporiadanie brzdovej sústavy Ovládacie sústavy bŕzd osobných a ľahkých úţitkových vozidiel Poţiadavky na brzdovú sústavu automobilov Brzdenie automobilu Konštrukcia a konštrukčné prevedenie brzdových ústrojenstiev Pásové brzdy Bubnové brzdy Kotúčové brzdy Nová technológia kotúčových bŕzd Elektronická klinová brzda a bezpečnosť Princíp činnosti elektronickej klinovej brzdy EWB Interakcia pneumatiky a vozovky Pneumatiky Definícia pneumatiky Funkcie pneumatiky Konštrukcia pneumatiky Druhy pneumatík Metódy sledovania akceleračných a deceleračných vlastností automobilov Sledovanie brzdných parametrov na stacionárnom zariadení Jazdné skúšky s pouţitím vlečného kolesa Jazdné skúšky za pouţitia značkovacieho zariadenia Jazdné skúšky za pouţitia decelerometrov Merací systém XL Meter TM Pro Gamma Merací systém Datron Correvit Cieľ práce Metodika práce Výsledky práce Zvolenie meracej metódy... 54

10 4.2 Experimentálne merania Podmienky pri meraniach Technické parametre automobilov Technické parametre automobilu Fiat Ducato TD Technické parametre automobilu Mercedes Sprinter 313 CDI Stanovené podmienky merania Postup merania Výsledky meraní Namerané parametre pre vozidlo Mercedes-Benz 313 CDI Namerané parametre pre vozidlo Fiat Ducato TD Návrh na vyuţitie výsledkov Záver Zoznam pouţitej literatúry Príloha... 72

11 Zoznam skratiek a značiek µ - súčiniteľ priľnavosti (adhézie) µ max maximálna hodnota súčiniteľu priľnavosti (adhézie) a max maximálne brzdné spomalenie, m.s -2 a su stredná hodnota brzdného spomalenia, m.s -2 ABS - protiblokovací brzdový systém (Anti-lock Braking System) BAS brzdový asistent (Braking Asistant) EBV - Elektronický rozdeľovač brzdnej sily prednej a zadnej nápravy (Elektronische Bremskraft-verteilung) EHK Európska hospodárska komisia ESP- elektronický stabilizačný program (Electronic Stability Programme) EÚ Európska únia EWB - elektronická klinová brzda (Electronic Wedge Brake) F b max maximálna brzdná sila, N F h max maximálna hnacia sila, N F 0 ovládacia sila, N g gravitačné zrýchlenie, m.s -2 MDPT Ministerstvo dopravy pôšt a telekomunikácií MFDD brzdné spomalenie, m.s -2 NA nákladný automobil OA osobný automobil s dráha, m s min minimálna brzdná dráha, m s 0 brzdná dráha, m T br čas brzdenia, s t min minimálny čas brzdenia, s v rýchlosť, m.s -1 v 0 počiatočná rýchlosť, m.s -1

12 Úvod História a vývoj automobilu siaha aţ do druhej polovice 18. Storočia, keď sa v roku 1769 podarilo zostrojiť francúzskemu vojakovi Nicolasovi Cugnotovi parný voz, ktorý mal ťahať kanón nazývaný taktieţ Cabriot. Tento parný voz sa bol schopný pohybovať rýchlosťou pribliţne 5 km/h, ale musel kaţdých 10 minút zastaviť, aby sa vyrobila nová para na pohon. Para sa vyrábala vo veľkom medenom kotle, ktorý bol umiestnený v prednej časti parného voza. Z tohto vozidla veľký osoh nebol, nakoľko sa pri prvej jazde zdemolovalo po náraze do steny. Všetky doposiaľ vzniknuté neúspechy viedli vtedajších vynálezcov a konštruktérov vytvoriť dokonalejší stroj, ktorý by bol schopný sa pohybovať a niesť náklad. V roku 1874 sa vo Viedni objavilo tzv. prvé auto, ktoré nejazdilo však ešte na benzín, ale na uholný plyn. Samozrejme aj toto vozidlo malo veľa chýb, na základe ktorých sa rozhodol zhotoviteľ Siegfried Marcus svoj projekt nedokončiť. Prvé veľké úspechy, ktoré zoţali slávu prišli aţ v 80. rokoch 19. Storočia, keď Karl Benz a Gottlieb Daimler skonštruovali benzínový motor. Karlovi Benzovi sa podarilo v roku 1885 vyrobiť prvý osobný automobil, ktorý uţ bol verejne predávaný zákazníkom. Jednalo sa o trojkolesové vozidlo na oceľovom podvozku. Toto prevratné obdobie spôsobilo masívny rozvoj modernej techniky a je pevným základom pre súčasný rozvoj, ktorý je ešte intenzívnejší. Rýchly a intenzívny vývoj modernej techniky je úzko spätý s dnešným vývojom mobilných energetických prostriedkov, ktoré sú schopné vykazovať veľké výkony, ale na druhej strane sú kladené na ne enormné poţiadavky z hľadiska kvality, funkčnosti, ţivotnosti a v neposlednom rade z hľadiska bezpečnosti jazdy. Práve bezpečnosť jazdy mobilných dopravných prostriedkov musia zabezpečiť kvalitné a spoľahlivé brzdové sústavy automobilov. Kvalita a spoľahlivosť brzdových ústrojenstiev, ktoré majú zabezpečiť poţadované brzdenie je predovšetkým ovplyvnená výrobou a kvalitou pouţitého materiálu, ale nesmieme zabúdať aj dobrú údrţbu a pravidelnú kontrolu brzdovej sústavy. 11

13 1 Prehľad o súčasnom stave riešenej problematiky 1.1 Špecifické vlastnosti motorových vozidiel Semetko (1996) uvádza, ţe motorové vozidlá, ako zloţitejšie priemyslové výrobky, majú celý rad vlastností rôznych kategórií. Dynamičnosť vozidla nám charakterizuje jeho schopnosť prepravovať náklady alebo osoby maximálnou moţnou priemernou rýchlosťou. Čím väčšia je dynamičnosť vozidla, tým menší je potrebný čas k preprave, tým je vyššia produktivita vozidla, t.zn. tým väčšie je mnoţstvo prepraveného nákladu alebo osôb prepravených vozidlom na určitú vzdialenosť za časovú jednotku. Dynamičnosť vozidla závisí na jeho akceleračných a brzdných schopnostiach. Preto sa v teórii vozidiel stretávame s akceleračnou (hnacou) dynamikou a dynamikou brzdenia vozidla. Akceleračná schopnosť vozidla je daná dráhou a časom potrebným pre rozbeh vozidla na určitú rýchlosť (i priemernou rýchlosťou) v typických prevádzkových podmienkach. Pri hodnotení akceleračných schopností posudzujeme: maximálnu rýchlosť, maximálnu stúpavosť, maximálne zrýchlenie, atď. Brzdné vlastnosti vozidla sú dané dĺţkou dráhy potrebnej na zastavenie vozidla pohybujúceho sa danou rýchlosťou, alebo veľkosťou maximálneho spomalenia. Tieto hodnoty sú určované okrem iného rozmermi a materiálom brzdnej a brzdiacej súčasti, ich stavom, sústavou bŕzd a stavom povrchu pneumatík. Ovládateľnosť vozidla je schopnosť sledovať polohu smer vodiacich kolies. Ovládateľnosť významne ovplyvňuje bezpečnosť jazdy vozidlom. Na ovládateľnosť má vplyv prevodový pomer riadenia, typ riadenia, bočná poddajnosť pneumatík, konštrukcia a poloha ťaţiska vozidla. Stabilita vozidla je schopnosť odolávať šmyku a prevráteniu. Stabilita vozidla súčasne s jeho brzdnými vlastnosťami a ovládateľnosťou podmieňujú bezpečnú jazdu. 12

14 Veľmi dôleţitým činiteľom je bezpečnosť vozidla pri jazde na mokrých cestách a veľkej rýchlosti. Stabilitu vozidla posudzujeme pomocou týchto ukazovateľov: súčiniteľ pozdĺţnej a priečnej stability, kritická rýchlosť vozidla. Stabilita závisí na konštrukcii vozidla (polohe ťaţiska vozidla, rozchodu a rázvoru podvozku ako aj na bočnej poddajnosti pneumatík). Prejazdnosť vozidla je jeho schopnosť pracovať v ťaţkých terénnych podmienkach (nezjazdný terén, zasneţená podloţka, močiarovitý terén) bez nadmerného preklzávania kolies, naráţania na nerovnosti povrchu a borenia pneumatík do podloţky. Prejazdnosť je dôleţitá najmä pre vozidlá pracujúce v poľnohospodárstve, lesníctve, stavebníctve, lomoch a pod. osobitná poţiadavka sa kladie na prejazdnosť vojenských vozidiel, ktoré jazdia prevaţne v teréne i za nepriaznivých klimatických podmienok. 1.2 Celkové usporiadanie brzdovej sústavy Sloboda a kolektív (2008) Brzdovú sústavu automobilu moţno rozčleniť na tieto funkčné celky : sústava prevádzkového brzdenia (prevádzková brzda) - umoţňuje vodičovi zniţovať rýchlosť jazdy vozidla alebo ho zastaviť, sústava núdzového brzdenia (núdzová brzda) - nahrádza funkciu sústavy prevádzkového brzdenia v prípade jej poruchy, sústava parkovacieho brzdenia (parkovacia brzda) - umoţňuje udrţať stojace vozidlo v kľudovej polohe na podloţke s pozdĺţnym sklonom, a to aj v neprítomnosti vodiča, sústava odľahčovacieho brzdenia (odľahčovacia brzda) - umoţňuje ustáliť alebo zníţiť rýchlosť jazdy vozidla, a to najmä pri dlhom klesaní, iným ako doposiaľ uvedeným spôsobom, sústava samočinného brzdenia (samočinná brzda) - umoţňuje automaticky zabrzdiť prípojné vozidlo jazdnej súpravy pri poruche jeho sústavy prevádzkového brzdenia, alebo pri jeho úmyselnom alebo náhodnom odpojení od ťaţného vozidla. 13

15 Brzdová sústava automobilu sa skladá z týchto hlavných funkčných celkov : zariadenie pre dodávku energie - časti sústavy, ktoré dodávajú, regulujú a podľa potreby upravujú energiu potrebnú na brzdenie; časťou tohto zariadenia je samotný zdroj energie, ktorým môţe byť (najmä v prípade osobného automobilu) aj manuálna sila vodiča, ovládacie orgány (ovládače) - časti sústavy, ktoré ju uvádzajú do činnosti a ovládajú jej účinok; ovládače ovládané priamo vodičom sú brzdový pedál (prevádzkové brzdenie OA a NA a núdzové brzdenie OA), ručná páka (parkovacie brzdenie OA) a ručný ventil (núdzové a parkovacie brzdenie NA), prevod - časti sústavy, ktoré prenášajú energiu potrebnú na brzdenie medzi ovládacím zariadením a brzdovými mechanizmami; podľa spôsobu prenosu energie a pouţitého média je prevod mechanický (mechanické prevodové prvky), hydraulický (tlak brzdovej kvapaliny), pneumatický (tlak stlačeného vzduchu) alebo kombinovaný (napr. hydropneumatický), brzdový mechanizmus (samotná brzda v uţšom zmysle) - časti sústavy, ktoré vytvárajú brzdný moment v osi kolesa vozidla; brzdové mechanizmy sú trecie, pri ktorých vzniká brzdný moment mechanickým trením medzi rotujúcou a pevnou časťou brzdy a iné, pri ktorých vzniká brzdný moment iným spôsobom ako mechanickým trením Ovládacie sústavy bŕzd osobných a ľahkých úžitkových vozidiel Pri tejto kategórii vozidiel sa pouţívajú na ovládanie prevádzkového a núdzového brzdenia výlučne len dvojokruhové kvapalinové sústavy priamočinné s posilňovačom obr. 1. Samotné priamočinné sústavy bez posilňovača sa vyskytujú uţ len na automobiloch najniţšej kategórii a aj to uţ veľmi ojedinele. Súčasné moderné vozidlá najvyšších kategórií disponujú s nepriamočinnými sústavami. Na ovládanie parkovacieho brzdenia sa vyuţívajú mechanické ovládacie sústavy, prípadne aj hydraulické ba dokonca aj elektronické u najnovších automobilov vyššej triedy. Ako ovládací orgán prevádzkového a núdzového brzdenia sa pouţíva brzdový pedál, pre ovládanie parkovacieho brzdenia sa vyuţíva ručná páka, alebo noţný pedál. 14

16 Obr. 1 Základná schéma dvojokruhovej ovládacej sústavy bŕzd osobného a ľahkého úţitkového vozidla 1 brzdový pedál, 2 podtlakový posilňovač, 3 hlavný brzdový valec, 4 vyrovnávacia nádrţ, 5 predná kotúčová brzda, 6 obmedzovač tlaku, 7 zadná bubnová brzda Vlk (2006) Podľa zákonných predpisov musia mať osobné vozidlá dvojokruhovú ovládaciu sústavu, ktorá musí spĺňať poţiadavky núdzového brzdenia. Na Obr.2 sú schémy pouţívaných spôsobov zapojenia dvojokruhových ovládacích sústav: a) štandardné zapojenie TT v kaţdom okruhu je brzdená jedna náprava, b) diagonálne zapojenie K v kaţdom okruhu je brzdené jedno predné a diagonálne protileţiace zadné koleso, c) zapojenie HT jeden okruh ovláda prednú aj zadnú nápravu a druhý okruh ovláda iba prednú nápravu, d) zapojenie LL kaţdý okruh ovláda prednú nápravu a jedno zadné koleso, e) zapojenie HH kaţdý okruh ovláda prednú a zadnú nápravu. 15

17 Obr. 2 Schémy zapojenia dvojokruhových brzdových sústav Zapojenie TT má tú nevýhodu, ţe pri poruche jedného okruhu sa výrazne zmení riaditeľnosť vozidla. Pri poruche predného okruhu brzdia len kolesá zadnej nápravy, vozidlo sa stáva pretáčavým so sklonom stáčania okolo jeho zvislej osi. Táto okolnosť môţe byť príčinou havárie aj keď neporušený okruh slúţiaci ako núdzové brzdenie je schopný zaistiť predpisom stanovené spomalenie. Preto boli vyvinuté brzdové sústavy so zdvojenými prednými kolesovými orgánmi (zapojenie HT alebo LL), kde u nich sú predné kolesá brzdené obidvoma okruhmi, takţe pri poruche ktoréhokoľvek okruhu sú vţdy brzdené predné kolesá. Technicky najlepší, ale ekonomicky najnáročnejší je spôsob zapojenia HH, u ktorého kaţdý z obidvoch okruhov ovláda brzdy všetkých kolies vozidla. Z vyššie uvedeného vyplýva, ţe Sloboda a kolektív (2008) zapojenie TT nespĺňa predpísaný účinok núdzového brzdenia pri poruche v okruhu predných kolies, preto sa pri súčasných automobiloch nepouţíva. Najbeţnejšie pouţívané systémy sú K a HT. Pri diagonálnom zapojení (K) je potrebné vhodným konštrukčným riešením podvozku zabrániť stáčaniu vozidla pri núdzovom brzdení jedným okruhom (geometria predných kolies s negatívnym polomerom riadenia). 1.3 Požiadavky na brzdovú sústavu automobilov Sloboda a kolektív (2008) uvádzajú, ţe brzdová sústava automobilu ovplyvňuje rozhodujúcim spôsobom bezpečnosť jazdy, a preto musí spĺňať prísne poţiadavky z hľadiska funkčností a prevádzkovej spoľahlivosti. Tieto poţiadavky sú stanovené 16

18 legislatívnymi predpismi; v Slovenskej republike je to zákon č. 725/2004 Z.z. a vyhláška č. 578/2006 Z.z. ministerstva dopravy, pôšt a telekomunikácií o podmienkach prevádzky vozidiel pri premávke na verejných komunikáciách. Tieto predpisy sú v súlade s predpismi EHK č.13 a 13-H o homologizácii vozidiel a ich častí z hľadiska brzdenia a jeho technickými prílohami, ako aj s ďalšími smernicami EÚ. Ďalej sú uvedené najdôleţitejšie technické poţiadavky vyplývajúce z uvedených dokumentov. Automobil musí byť vybavený najmenej dvoma na sebe nezávislými brzdovými sústavami, z ktorých jedna umoţňuje odstupňovateľné zmenšovanie rýchlosti vozidla a jeho účinné a spoľahlivé zastavenie (sústava prevádzkového brzdenia), druhá umoţňuje zabezpečenie stojaceho vozidla proti pohybu (sústava parkovacieho brzdenia). Ďalej sa vyţaduje, aby v prípade poruchy sústavy prevádzkového brzdenia bolo moţné vozidlo zastaviť jej neporušenou časťou alebo sústavou núdzového brzdenia. Sústava prevádzkového brzdenia musí pôsobiť na všetky kolesá vozidla, sústavy núdzového a parkovacieho brzdenia najmenej na jedno koleso na kaţdej strane vozidla. Sústavy prevádzkového, núdzového a parkovacieho brzdenia môţu mať niektoré spoločné časti, musia však mať najmenej dva od seba nezávislé ovládacie orgány; ovládací orgán a prevod sústavy prevádzkového brzdenia musia byť nezávislé od ovládacieho orgánu a prevodu sústavy parkovacieho brzdenia. Časti brzdového zariadenia musia byť pri parkovacom brzdení zadrţiavané v zabrzdenej polohe mechanickým zariadením. Uvedené legislatívne predpisy stanovujú brzdné účinky pri jednotlivých druhoch brzdenia pre jednotlivé kategórie vozidiel pri odpovedajúcich počiatočných rýchlostiach. Brzdné účinky prevádzkového a núdzového brzdenia, ako aj zvyškový účinok pri poruche sústavy prevádzkového brzdenia, môţu byť stanovené maximálnou dĺţkou brzdnej dráhy alebo minimálnou strednou hodnotou ustáleného brzdného spomalenia, príp. pomerného brzdného spomalenia (zbrzdenia). Súčasne sú stanovené maximálne prípustné sily na ovládače. Stanovené hodnoty účinkov brzdenia sa musia dosiahnuť pre celý rozsah hmotností vozidla (od pohotovostnej do celkovej hmotnosti) bez toho, ţe by sa prekročila najväčšia prípustná ovládacia sila a ţe by nastalo blokovanie kolies alebo vybočenie vozidla zo smeru jazdy. Poţadovaný účinok núdzového brzdenia je vyšší v porovnaní s poţadovaným účinkom zvyškového brzdenia. Ak ktorýkoľvek z okruhov sústavy prevádzkového brzdená nie je schopný sám zabezpečiť brzdenie vozidla s účinkom stanoveným pre núdzové brzdenie (pričom 17

19 však musí byť bezpodmienečne dodrţaný stanovený zvyškový účinok), vozidlo musí byť vybavené zvláštnou sústavou na núdzové brzdenie, ktorá poţadovaný účinok zabezpečí (prevaţne NA); v opačnom prípade sústava na núdzové brzdenie nie je potrebná (prevaţne OA). Napr. účinky prevádzkového brzdenia osobných automobilov (stanovené skúškou typu O s odpojeným motorom) pri počiatočnej rýchlosti v = 100 km.h -1 sú stanovené takto : brzdná dráha s 0,1.v V 2 ( 70 m pri dodrţaní v = 100 km.h -1 ), stredné ustálené brzdné spomalenie a su 6,43 m.s -2, maximálna sila pôsobiaca na ovládač F N. Účinok núdzového brzdenia osobných automobilov pri rovnakých východzích podmienkach je stanovený brzdnou dráhou s 0,1.v + 0,0158.v 2. Sústava parkovacieho brzdenia musí udrţať plne zaťaţený osobný automobil v pokoji na svahu so sklonom 20% (v obidvoch smeroch), jazdnú súpravu na svahu so sklonom 12% pričom sa nesmie prekročiť najvyššia prípustná sila pôsobiaca na ovládač pri ručnom ovládaní 400 N, pri noţnom ovládaní 500 N. 1.4 Brzdenie automobilu Vlk ( 2001) definuje brzdenie nasledovne : Brzdením rozumieme zámerné zniţovanie rýchlosti vozidla, alebo zamedzenie rozjazdu stojaceho vozidla. Sloboda a kolektív (2008) Úlohou brzdovej sústavy automobilu je : zníţiť rýchlosť jazdy pohybujúceho sa vozidla, podľa potreby aţ do úplného zastavenia, zabezpečiť stojace vozidlo proti samovoľnému pohybu. Brzdiaci účinok sa dosahuje pôsobením brzdných momentov M bi v osiach kolies vozidla, pričom vznikajú v dotykových plochách pneumatík s vozovkou pozdĺţne trecie (brzdné) sily F Xbi. Tieto sily pôsobia proti pohybu vozidla a ich účinkom vzniká brzdné spomalenie vozidla a Xb. Brzdné momenty M bi vznikajú pôsobením brzdových mechanizmov (bŕzd, brzdových jednotiek) umiestnených priamo v kolesách (kolesové brzdy) alebo mimo nich. 18

20 Obr.3 Schéma síl brzdeného dvojnápravového vozidla m hmotnosť vozidla, a Xb brzdné spomalenie, M bp, M bz brzdné momenty prednej, zadnej nápravy, F Xbp, F Xbz brzdné sily prednej, zadnej nápravy, F Xb celková brzdná sila vozidla, G tiaţ vozidla, F Zp, F Zz zvislé zaťaţenie prednej, zadnej nápravy V ťaţisku vozidla, obr.3 vzniká pri brzdení zotrvačná sila m. a Xb. Táto sila je reakciou na celkovú brzdnú silu vozidla F Xb, teda :, N (1) kde: G tiaţ vozidla, N z = a xb / g pomerné spomalenie (zbrzdenie) vozidla, m.s -2 Celková brzdná sila vozidla je súčtom brzdných síl prednej a zadnej nápravy: F Xb = F Xbp + F Xbz, N (2) Tiaţ vozidla môţeme vyjadriť pomocou zvislého zaťaţenia jednotlivých náprav : G = F Zp + F Zz, N (3) Riešením momentovej podmienky rovnováhy uvedenej silovej sústavy a dosadením vzťahu (3) dostaneme pre zvislé zaťaţenie prednej a zadnej nápravy : (4) (5) kde: a sú zaťaţenia prednej a zadnej nápravy v kľudovej polohe vozidla na vodorovnej podloţke (tzv. statické zaťaţenia). l - rázvor kolies vozidla, m l p vzdialenosť prednej nápravy od ťaţiska vozidla, m 19

21 l z - vzdialenosť zadnej nápravy od ťaţiska vozidla, m h T výška ťaţiska vozidla, m Z rovníc (4) a (5) je zrejmé, ţe pri brzdení vozidla sa bude zvislé zaťaţenie prednej / zadnej nápravy zväčšovať / zmenšovať o rovnakú hodnotu oproti príslušným statickým zaťaţeniam, a to tým viac, čím väčšie bude brzdné spomalenie vozidla. Brzdná dráha vozidla je vzdialenosť, na ktorej vozidlo zastaví od okamihu začiatku brzdenia. Z hľadiska bezpečnosti jazdy je potrebné dosiahnuť čo najkratšiu brzdnú dráhu pri brzdení za daných podmienok. Brzdná dráha bude tým kratšia, čím väčšie bude brzdné spomalenie vozidla a teda podľa rovnice (1), čím väčšia bude celková brzdná sila vozidla. Maximálna hodnota celkovej brzdnej sily je obmedzená veľkosťou súčiniteľa priľnavosti pneumatík s vozovkou. Semetko a kolektív (1981) uvádzajú, ţe pre hodnotenie brzdných vlastností vozidiel zavádzame nasledovné ukazovatele : maximálna hodnota zrýchlenia a max, ktorú môţeme dosiahnuť pri brzdení v daných podmienkach, minimálna brzdná dráha s min, minimálny čas brzdenia t min. Uvaţujeme, ţe dodávka paliva do motora je nulová a ţe vozidlo brzdí konštantnou silou F b. Brzdiaci účinok motora neuvaţujeme. Zrýchlenie a bude maximálne a brzdná dráha aj čas brzdenia minimálne, ak brzdná sila bude mať maximálnu hodnotu F b max. Pri správnom brzdení všetkých kolies hodnota maximálnej brzdnej sily je daná dokonalosťou styku brzdiacich kolies s podloţkou a určíme ju zo vzťahu: F b max = µ max. G, N (6) kde: µ max súčiniteľ záberu pri nekonečnom preklze G tiaţ vozidla, N Maximálna hodnota zrýchlenia pri brzdení automobilu na suchej kvalitnej vodorovnej podloţke je 70 aţ 80 % z gravitačného zrýchlenia alebo 7 aţ 8 m.s

22 Túto hodnotu zrýchlenia dosiahneme, ak brzdné sily na všetkých nápravách dosahujú maximálne hodnoty. V skutočných podmienkach vznikajú pri brzdení zmeny normálových reakcií na jednotlivých nápravách, a preto sa nedosahuje maximálne moţná brzdná sila. Následkom toho maximálne zrýchlenie vypočítané podľa vzťahu: a max. g, m.s -2 (7) max k e Vo vzťahu (7) súčiniteľ k e zahŕňa zníţenie účinnosti brzdenia a nazývame ho súčiniteľom efektívnosti brzdenia. Pre osobné automobily k e = 1,2 a pre nákladné automobily a autobusy k e = 1,3 1,4. Minimálnu brzdnú dráhu pri brzdení vozidla na rovine s vypnutou spojkou môţeme vyjadriť nasledovne: 2 v smin, m (8) 2. g. max Z rovnice (8) vyplýva, ţe veľkosť brzdnej dráhy závisí predovšetkým od rýchlosti pohybu v začiatočnom okamihu brzdenia. Čím väčšia je táto rýchlosť, tým väčšia je aj minimálna brzdná dráha. Veľkosť brzdnej dráhy ovplyvňuje aj kvalita a stav podloţky a brzdiacich kolies, čo vyjadruje súčiniteľ µ max. Pri odvodzovaní vzťahu (8) sme neuvaţovali, ţe od okamihu, keď vodič chce zabrzdiť, prejde po začiatok účinného brzdenia čas, po ktorý sa vozidlo pohybuje začiatočnou rýchlosťou v. Tento prípravný čas t 0 môţeme rozdeliť na dve časti t 1 a t 2. Čas t 1 je čas od vstupného signálu nevyhnutnosti brzdenia po okamih, keď vodič poloţí nohu na pedál. Podľa výsledkov skúšok sa tento čas pohybuje od 0,4 do 1,0 s. Čas t 2 je čas od začiatku stlačenia brzdného pedála po začiatok účinného brzdenia. Tento čas závisí od konštrukcie a od stavu brzdového zariadenia. Pri hydraulických brzdách sa t 2 = 0,4 0,6 s a pri vzduchových 0,6 1,0 s. Na základe toho celkovú brzdnú dráhu s pri brzdení vozidla na vodorovnej podloţke môţeme vyjadriť vzťahom: 2 v s v. t0, m (9) 2. g. max Minimálny čas brzdenia t min určíme integrovaním vzťahu medziach, ak uvaţujeme s konštantným maximálnym zrýchlením a max 21 dv a v príslušných dt a neuvaţuje

23 s prípravnými časmi. Potom minimálny čas brzdenia t min na vodorovnej podloţke dostaneme nasledujúcim vzťahom : 2. s min tmin, s (10) g. max 1.5 Konštrukcia a konštrukčné prevedenie brzdových ústrojenstiev Prevádzkové brzdy vozidiel teda brzdy priamočinné, strojové a polostrojové môţeme rozdeliť do 3 základných skupín : pásové brzdy, bubnové brzdy (čeľusťové) : a) s vonkajšími čeľusťami, b) s vnútornými čeľusťami, kotúčové brzdy Pásové brzdy Kulhánek (1987) Podstatou pásovej brzdy je pás z oceľového plechu obopínajúci brzdový bubon. Na vnútornej strane pása je obloţenie. Pri uvoľnenom páse sa bubon voľne otáča. Pritiahnutím pása na otáčajúci sa bubon sa vyvolá brzdiaci účinok. Pás, ktorého jeden koniec je zakotvený a druhý koniec zasa sťahuje ovládacie ústrojenstvo, intenzívne brzdí len pri otáčaní sa bubna v smere sťahovania pása (trecia sila pomáha priťahovať pás), pri opačnom smere otáčania brzdí slabšie (pás sa s trecou silou uvoľňuje). Táto nevýhoda sa odstraňuje tým, ţe sa pás sťahuje dvojramennou pákou za obidva konce súčasne. Niekedy je pás zakotvený aj v strednej časti. Pásová brzda je pri rovnakej ovládacej sile účinnejšia neţ čeľusťová, ale má tvrdý záber. Najčastejšie sa pouţíva ako pomocná zaisťovacia brzda konštruovaná ako prevodová brzda. Pri pásových traktoroch sú pásové brzdy súčasťou ústrojenstva na riadenie smeru jazdy. 22

24 1.5.2 Bubnové brzdy Bubnová brzda s vonkajšími čeľusťami pracuje na podobnom princípe ako pásová brzda, rozdiel je ale vtom, ţe namiesto upevňovacieho strmeňa má čap, ktorý slúţi na ukotvenie čeľustí. Tento typ brzdy má svoj brzdiaci účinok v oboch zmysloch otáčania. Pouţitie tohto typu brzdy je dnes uţ veľmi ojedinelé, svoje uplatnenie má dnes uţ iba pri historických vozidlách. Bubnová brzda s vnútornými čeľusťami je ešte v súčasnosti veľmi pouţívaná v konštrukcii brzdových sústav automobilov. Pouţíva sa prevaţne u automobilov s malou kubatúrou, ale aj to v kombinácii s kotúčovou brzdou. Vlk (2006) uvádza, ţe rotujúcou časťou je brzdový bubon, ktorého vnútorný valcový povrch tvorí treciu plochu. Pri brzdení sa na túto plochu pritláčajú brzdové čeľuste s trecím obloţením, ktoré sú uloţené vo vnútornom priestore bubna (preto sa aj tieto brzdy nazývajú brzdy s vnútornými čeľusťami). Radiálne pritlačenie čeľusti na treciu plochu zabezpečuje ovládacie zariadenie, ktoré pôsobí na jednom konci kaţdej čeľuste. Konštrukčná schéma bubnovej brzdy je na obr. 6. Podľa spôsobu uloţenia druhého konca rozoznávame čeľuste : otočné, ktoré sú otočne uloţené na čape, majú teda pevne otočný bod a jeden stupeň voľnosti pohybu, voľné, ktoré sú opreté o opornú plochu (kolmo, alebo šikmo) a nazývajú sa plávajúce čeľuste, alebo výkyvne uloţené na čape a nazývajú sa nakotvené čeľuste, nemajú pevný otočný bod a majú dva stupne voľnosti pohybu. Ak sa čeľuste účinkom pritláčacieho zariadenia radiálne pritlačia na brzdový bubon, vzniknú na trecích plochách obvodové trecie sily F T1 a F T2, obr. 4. Podľa zmyslu momentu obvodovej trecej sily čeľuste vzhľadom na jej otočný bod rozoznávame čeľusť : nábeţnú, pri ktorej moment obvodovej trecej sily k jej otočnému bodu F T1.e zväčšuje jej prítlak na brzdový bubon, čím sa zväčšuje trecí účinok čeľuste, úbeţnú, pri ktorej moment obvodovej trecej sily k jej otočnému bodu F T2. e zmenšuje jej prítlak na brzdový bubon, čím sa zmenšuje trecí účinok čeľuste. 23

25 Spätný pohyb čeľustí do základnej polohy v odbrzdenom stave zabezpečujú vratné pruţiny. Čeľusť brzdy spolu s ovládacím zariadením sú uloţené na štíte brzdy a tento celok tvorí jej pevnú časť. Obr. 4 Trecie sily na čelustiach 1- nábeţná čeľusť, 2- úbeţná čeľusť Podľa spôsobu uloţenia a ovládania čeľustí rozoznávame 3 základné typy bubnových bŕzd obr.5 : a) jednoduchá brzda (Simplex) má jednu nábeţnú a jednu úbeţnú čeľusť, ktoré sú ovládané spoločným pritláčacím zariadením, b) dvojnábeţná brzda (Duplex) má obidve čeľuste nábeţné (pri jazde dopredu), kaţdá čeľusť je ovládaná samostatným pritláčacím zariadením, c) brzda so spriahnutými čeľusťami (Servo) má tieţ obidve čeľuste nábeţné (pri jazde dopredu), pritláčacie zariadenie ovláda primárnu čeľusť, ktorá svojou reakciou v spojení čeľustí spôsobí pritláčanie sekundárnej čeľuste. Pretoţe brzdný moment dvojnábeţnej brzdy pri jazde dozadu je asi trikrát menší v porovnaní s jazdou dopredu (pri cúvaní pracujú obidve čeľuste ako úbeţné), pouţíva sa niekedy dvojnábeţná brzda obojsmerná (Duo-Duplex). Z rovnakých dôvodov sa niekedy pouţíva aj obojsmerná brzda so spriahnutými čeľusťami (Duo-Servo). Obr. 5 Typy bubnových bŕzd podľa usporiadania ovládania čeľustí: a - Simplex, b - Duplex, c - Servo, d - Duo-Duplex, e - Duo-Servo 24

26 Trecí moment bubnovej brzdy môţeme určiť na základe výslednej normalovej (radialnej) sily medzi čeľusťami a bubnom, pričom uvaţujeme, ţe pôsobí uprostred čeľuste a výsledná sila pôsobí kolmo k nej na polomere bubna r b. Potom vzťah pre výpočet trecieho momentu brzdy je : M Tb = c*. r b. F O, N.m, (11) kde: c* je vnútorný prevod brzdy: c* = F Ti / F O, (12) kde: r b je polomer trecej plochy bubna, m, F Ti obvodové trecie sily na jednotlivých čeľustiach, N, F O ovládacia sila prítlačného zariadenia, N. Sloboda a kolektív (2008) Materiál bubna musí mať dobré trecie vlastnosti, odolnosť proti opotrebeniu a pevnosť. Prevaţne sa pouţívajú odstredivo odlievané bubny z perlitickej liatiny, ojedinele z oceľoliatiny, v mimoriadnych prípadoch z ľahkých zliatin so zalisovaným liatinovým trecím kruhom. Čeľuste brzdy majú základný prierez tvaru T a bývajú pri osobných automobilov zvárané z oceľového plechu alebo odlievané z ľahkých zliatin, pri nákladných automobilov liatinové alebo oceľoliatinové. Pri dlhom alebo opakovanom brzdení dochádza pri bubnových brzdách k slabnutiu brzdného účinku (pokles trecieho momentu brzdy pri konštantnej veľkosti ovládacej sily, tzv. fading), a to následkom tepelných deformácií bubna a čeľustí vplyvom vysokej teploty, alebo následkom poklesu súčiniteľa trenia medzi obloţením a bubnom vplyvom teploty, príp. vplyvom vysokej trecej rýchlosti. Vplyv deformácií brzdového bubna sa čiastočne potláča jeho vhodnou konštrukciou. Opotrebenie trecieho obloţenia v prevádzke vozidla spôsobuje postupné zväčšovanie vôle medzi čeľusťami a bubnom. Vymedzenie tejto vôle na začiatku brzdenia vyţaduje určitý zdvih brzdového pedála (tzv. mŕtvy chod), čím sa zmenšuje jeho pracovný zdvih potrebný na brzdenie, predlţuje sa čas nábehu brzdného momentu, a tým aj brzdná dráha vozidla. 25

27 Obr. 6 Prevádzková a parkovacia bubnová brzda od firmy Bosch 1 - brzdová čeľusť, 2 brzdový valček, 3 páka ručnej brzdy, 4 samostavná jednotka, 5 brzdové lanko, 6 vratná pruţina, 7 brzdový bubon Kotúčové brzdy Kotúčové brzdy majú taktieţ za sebou dlhú históriu svojho vývoja. Od pôvodných bŕzd sa výrazne nelíšia, ale líšia sa radom detailov, ktoré spravili tento typ bŕzd jednoduchšími, spoľahlivejšími a výkonnejšími. Pôvodné viacpiestové prevedenie bolo nahradené na jednopiestové s plávajúcim strmeňom, ale vínimku tvoria úzko špecializované skupiny športových bŕzd. Sloboda (2008) Rotujúcou časťou je v tomto prípade brzdový kotúč, ktorého obidva boky tvoria trecie plochy. Pri brzdení sa na tieto plochy pritláčajú z obidvoch strán v smere osi rotácie kotúča dosky s trecím obloţením. Kotúčová brzda má v dôsledku svojho geometrického usporiadania malý vnútorný prevod a plochú charakteristiku. Základná schéma kotúčovej brzdy na je na Obr.7. 26

28 Obr. 7 Schéma kotúčovej brzdy Obr. 8 Prierezy brzdových kotúčov a plochý, b tvarový, c vetraný Trecí moment kotúčovej brzdy môţeme vyjadriť podľa obr. 4 následne : M B = (T 1 +T 2 ).r, Nm (13) kde : T 1, T 2 trecie sily, N r stredný polomer trecieho obloţenia (polomer ťaţiska plochy obloţenia), N Ovládacia sila K je v tomto prípade rovnako veľká ako prítlačná sila obloţenia N. Trecie sily T 1, T 2 sú rovnako veľké a moţno ich vypočítať podľa vzťahu : T 1 = T 2 = N.μ, N (14) Pre vnútorný prevod kotúčovej brzdy platí vzťah : (15) Závislosť c* = f (μ) je pre kotúčovú brzdu lineárna z toho vyplýva, ţe trecia citlivosť je konštantná. T tohto dôvodu má kotúčová brzda veľmi dobrú stabilitu brzdného účinku, lebo má malú citlivosť na zmenu súčiniteľa trenia. Podľa konštrukcie strmeňa rozoznávame tieto typy kotúčových bŕzd: s pevným strmeňom strmeň je napevno zachytený na nerotujúcej časti zavesenia. Strmeň obsahuje dva brzdové piestiky, ktoré pôsobia na kotúč cez brzdové segmenty, s voľným strmeňom (plávajúcim) má hydraulický valček len s jednej strany brzdového kotúča, trecie doštičky na druhej strane pritlačí reakčná sila, s otáčavým strmeňom (výkyvným) strmeň sa natáča okolo čapu čap je pevne uchytený, menšie trenie na čap, nerovnomerné opotrebenie. 27

29 Obr. 9 Príklady konštrukcie kotúčových bŕzd a - kotúčová brzda s pevným štvorpiestovým strmeňom a vetraným kotúčom, 1 - chladenie kotúča, 2 - pevný strmeň, 3 - rozpínacia pruţina, 4 - piest, 5 - brzdový kotúč s otvormi, b - dvojvalčeková kotúčová brzda s pevným strmeňom, 1 - rozpínacia pruţina, 2 - brzdové obloţenie, 3 - pridrţiavací kolík, 4 - pevný strmeň, 5 - ochranná manţeta, 6 tesniaca manţeta, 7 - piest, 8 drţiak Materiály na výrobu brzdových kotúčov sú podobné ako v prípade brzdových bubnov; špecifickou poţiadavkou v tomto prípade je odolnosť proti povrchovým trhlinám vznikajúcim následkom vysokých teplotných rozdielov po obvode kotúča. Niekoľko typických tvarov brzdových kotúčov je na obr. 8. V niektorých prípadoch sa pouţívajú kotúče s vnútorným chladením (vetrané kotúče), ktoré zlepšujú odvod tepla z brzdy a zniţujú tak jej tepelné namáhanie.. V porovnaní s bubnovou brzdou je plocha trecieho obloţenia podstatne menšia, merný tlak na brzdový kotúč je teda vysoký. Z dôvodu vyhovujúcej ţivotnosti sa pouţíva veľká hrúbka trecieho obloţenia a boky brzdového kotúča sú pre zmenšenie opotrebenia (vlastného aj obloţenia) brúsené. Trecie obloţenie je prilepené k základovej doske z oceľového plechu. 28

30 Obr. 10 Konštrukcia brzdového obloţenia od firmy BOSCH 1 trecí materiál, 2 vloţená doska, 3 lepidlo, 4 kovová oporná doska, 5 tlmiaci materiál Prednosti kotúčovej brzdy: kratšia brzdná dráha, dobre chladenie, dobre dávkovanie brzdovej sily, menšia hmotnosť rotujúcich častí, nevyskytuje sa fading, ľahšia údrţba a montáţ (výmena a kontrola segmentov), samočinne vymedzenie vôle, brzdný účinok nezávislý od smeru otáčania, samočistiaci efekt. Nevýhody: nedochádza k samoposiľňovaciemu efektu, potrebné väčšie prítlačné sily, väčšie opotrebenie, sklon k tvoreniu bubliniek v systéme, náročná konštrukcia parkovacej brzdy. 29

31 1.5.4 Nová technológia kotúčových bŕzd Samostatnú kapitolu novej technológie predstavujú elektronické klinové brzdy EWB. Výrazne skrátia celkovú dráhu potrebnú na zastavenie vozidla tým, ţe dokáţu zareagovať stokrát rýchlejšie ako človek. Okrem toho zaniknú starosti s brzdovou kvapalinou, potrubiami a hadicami, nebude potrebný hlavný brzdový valec, tradičný posilňovač bŕzd, brzdové valčeky kolies ani kompresor a príslušenstvo vzduchotlakových bŕzd. Nové brzdy ušetria asi 22 l priestoru a 15 kg hmotnosti vozidla. Klinový mechanizmus elektronických klinovitých bŕzd umoţňuje pri malej vynaloţenej sile dosiahnuť veľký prítlak brzdových obloţení na brzdové kotúče. Potrebná ovládacia sila je asi desaťkrát menšia ako pri hydraulických brzdách. Kvôli zaujímavosti uvádzame, ţe podobný princíp vzniku veľkých rozpínacích síl sekery je známy napríklad zo štiepania dreva. Na brzdenie elektronickými brzdami stačí výkon asi 100 W. Obr. 11 Elektronická klinová brzda EWB Pri núdzovom brzdení sa brzdná sila vytvorí za tri stotiny sekundy a za menej ako jednu desatinu sekundy brzdné spomalenie dosiahne maximum viac ako 1 g. Napríklad pri rýchlosti 80 kilometrov za hodinu sa brzdná dráha automobilu na suchom 30

32 povrchu v porovnaní s hydraulickými brzdami skráti o 1,7 metra a na snehu a ľade aţ o 10 metrov. Pritom brzdy EWB vynikajú precíznou reguláciou a to je ohromná výhoda najmä na šmykľavých cestách. Zvyšuje sa totiţ účinnosť elektronických stabilizačných systémov ABS, BAS, EBV, ESP. Okrem toho odpadá hlučné pulzovanie brzdového pedála, ktorým sa v súčasnosti prejavuje práve ABS. Navyše, pri športových automobiloch je moţné nastaviť agresívnejšie a pri beţných limuzínach komfortnejšie pôsobenie bŕzd Elektronická klinová brzda a bezpečnosť Samozrejme, takýto výkonný brzdový systém musí byť bezpečný aj v mimoriadnych situáciách. V prípade poruchy systém preruší prívod elektrického prúdu, ovládací klin sa stiahne a zaistí v neutrálnej polohe. Tak nehrozí svojvoľné zabrzdenie vozidla. Pri poruche elektronickej brzdy na jednom kolese jej výpadok automaticky nahradí optimalizované brzdenie ostatných troch kolies. Pre prípad úplného vypadnutia elektrického prúdu vo vozidle brzdy EWB majú dve malé nezávislé batérie s kapacitou na určitý počet brzdení. K bezpečnosti optimálneho prenosu údajov medzi centrálnou riadiacou jednotkou a kolesovými modulmi prispieva aj dvojité vedenie. A v prípade poruchy centrálnej riadiacej jednotky bŕzd sú v moduloch kolies ešte záloţné, ktoré zabezpečia základné funkcie bŕzd Princíp činnosti elektronickej klinovej brzdy EWB Klinová brzda sama o sebe nie je nič nové, klinové brzdy sa pouţívali uţ na brzdenie kočiarov. Inţinieri Siemens VDO tento princíp iba znovu vyuţili a zdokonalili. Oceľové kliny sú vtláčanie medzi strmeň a brzdové doštičky. Ovládanie klinových prvkov funguje bez hydraulických mechanizmov iba pomocou rýchlych krokovej elektromotorov. Kaţdé koleso má vlastný riadiacu jednotku. Pri zošliapnutí brzdového pedálu dôjde k aktivácii elektromotorov, ktoré tlačí doštičku s brzdovým obloţením 31

33 medzi strmeň a kotúč. Otáčaním kolieska, vďaka trecej sile, je brzdové doštička ešte viac pritlačí na kotúč. Čím rýchlejšie sa koleso točí, tým viac sa zvyšuje brzdná sila na kotúč. Preto EWB potrebuje oveľa menej energie ako súčasné hydraulické systémy. Obr. 12 Konštrukcia elektronickej klinovej brzdy EWB 1 brzdový strmeň, 2 brzdový kotúč, 3 brzdové obloţenie, 4 elektromotor, 5 mechanizmus klinu 1.6 Interakcia pneumatiky a vozovky Marcín (1976) uvádza, ţe pneumatika je počas prevádzky vystavená pôsobeniu síl, ktoré musí jej konštrukcia prenášať alebo prekonávať. Tieto sily, ktoré na pneumatiku pri pohybe vozidla pôsobia, závisia na druhu vozovky, na type vozidla, na charaktere zákrut, na jazdné rýchlosti, na zaťaţení pneumatiky a na ďalších podmienkach, ktoré sa pri prevádzke pneumatiky prejavujú. Pri styku pneumatiky s vozovkou vzniká adhézna sila F a, ktorá udrţuje pneumatiku na vozovke. Veľkosť adhéznej sily F a závisí na radiálnom zaťaţení pneumatiky G K a na podmienkach v stope pneumatiky. Tieto podmienky charakterizuje súčiniteľ adhézie µ a platí: F a = µ.g K, N (16) 32

34 Semetko (1995) uvádza, ţe styčná plocha pneumatiky s podloţkou sa nazýva stopa pneumatiky. Deformáciou pneumatiky v dotykovej ploche vznikajú v stope sily rôznych smerov (obr.13), ktoré sú navzájom v rovnováhe, ak neprenáša koleso ţiadnu tangenciálnu ani bočnú silu. Ak prenáša koleso obvodovú alebo bočnú silu, zmení sa vplyvom deformácie rozloţenie síl v stope tak, ţe výsledná sila je rovná súčtu tangenciálnej a bočnej reakcie. Táto sila sa súhrnne nazýva záberovou alebo adhéznou silou. Obr. 13 Sily v stope pneumatiky Záber pneumatiky na ceste je veľmi zloţitý jav. Nie je to len jednoduché trenie, ale ovplyvňuje ho aj súdrţnosť pneumatiky i podloţky. Okrem mikronerovností je ovplyvnená aj makronerovnosťami podloţky a účelne vytvorenými výstupkami dezénu pneumatík ako i jeho prisávaním k podloţke. Veľkosť záberovej sily tvorí vlastne maximálnu hnaciu F h max alebo brzdnú silu F b max, ktorá je priamoúmerná zaťaţeniu kolesa Y k a súčiniteľu priľnavosti µ (nazývaným aj ako súčiniteľ adhézie). F h max = Y k.µ, N (17) Záberová sila môţe pôsobiť v ľubovoľnom smere v rovine podloţky. V praxi obvykle pôsobí súčasne obvodová i bočná sila. Výsledná záberová sila je ich geometrickým súčtom. Táto výslednica nemôţe byť väčšia ako F h max, daná zaťaţením kolesa a súčiniteľom záberu. Geometrickým miestom koncových bodov vektorov záberovej sily je kruţnica, opísaná zo stredu stopy kolesa polomerom veľkosti F v = F h max (obr.9). Pre danú veľkosť jednej reakcie napr. tangenciálnej X k, môţeme určiť maximálnu veľkosť reakcie v kolmom smere bočnú reakciu Z k : Z k F X (18) 2 2 h max k Pre špeciálne tvary dezénu záberová kruţnica sa zmení na elipsu s dlhšou osou v tom smere, v ktorom má koleso väčšiu záberovú schopnosť (obr. 14). Zo znázornenia 33

35 v obr.14 je zrejmé, ţe ak dosiahne koleso v jednom smere maximálne moţný záber, nemá uţ schopnosť vyvinúť ţiadnu reakciu v kolmom smere. Obr.14 Záberová kruţnica kolesa (pneumatiky) Okamţitá veľkosť súčiniteľa µ záberu závisí najmä na: akosti dotykových plôch pneumatiky a podloţky pomeroch v stope, predovšetkým na veľkosti preklzu kolesa δ. 1.7 Pneumatiky Definícia pneumatiky Marcín, Zítek (1985) uvádzajú, ţe z geometrického hľadiska tvorí pneumatika uzatvorený prstenec toroid. Z hľadiska mechanického je to tlaková nádoba, ktorej steny tvorí pruţná membrána. Štrukturálne je pneumatika zloţitý systém s vysokými parametrami. Konečne s chemického hľadiska je pneumatika vyrobená predovšetkým zo zosietených a nezosietených makromolekulárnych materiálov a ocelí. Základné pojmy názvoslovia pneumatík sú definované normatívne na národnej a medzinárodnej úrovni. Podľa normy STN označuje termín pneumatika plášť, prípadne s dušou a vloţkou, namontovaný na ráfik a naplnený tlakovým médiom. V bezdušovom prevedení ide teda len o plášť namontovaný na ráfik a nahustený Funkcie pneumatiky Vlk (2006) Pneumatiky sú jediným spojením automobilu s vozovkou a z tohto dôvodu musia spĺňať jednotlivé funkcie. Vedenie smeru : Pneumatiky vedú vozidlo presne, bez ohľadu na stav povrchu vozovky, alebo na klimatické podmienky. Stabilita vozidla záleţí na tom, ako dokáţu 34

36 pneumatiky drţať svoju stopu. Pneumatika musí odolávať priečnym silám bez toho, aby vozidlo opustilo svoju trajektóriu. Väčšinou má kaţdý automobil na kaţdej náprave iný tlak v pneumatikách. Dodrţaním správneho rozdielu tlaku jednotlivých náprav dosiahneme ideálnu smerovú stabilitu vozidla. Nesenie záťaže : Pneumatiky sú oporou vozidla nielen pri jazde, ale aj keď vozidlo len stojí na mieste. Okrem toho musia byť stále schopné odolať značnému presunu záťaţe pri akcelerácii a brzdení. Pneumatika osobného automobilu nesie viac neţ päťdesiatnásobok vlastnej hmotnosti. Tlmenie : Pneumatika pohlcuje nárazy pri prejazde cez prekáţky a chráni vozidlo pred ďalšími nerovnosťami na vozovke. Tým zaisťuje vodičovi ako aj cestujúcim komfort a prispievajú k predĺţeniu celkovej ţivotnosti vozidla. Hlavnou vlastnosťou pneumatiky (špecifickou) je vertikálna pruţnosť. Pomocou dobrej elasticity vzduchu, ktorým je naplnená sa môţe pneumatika prispôsobovať prekáţkam a nerovnostiam terénu. Správny tlak v pneumatike potom zaručuje vysokú úroveň komfortu pri zachovaní dobrých riadiacich vlastností. Valivý pohyb : Čím sa pneumatiky odvalujú rovnomernejšie, presnejšie a s niţším valivým odporom, tým má vodič väčší pôţitok z jazdy a niţšiu spotrebu paliva. Prenos výkonu : Pneumatiky prenášajú výkon uţitočný z motora a brzdnú silu. Úroveň prenosu výkonu je daná kvalitou niekoľkých centimetrov štvorcových v kontakte s podloţkou. Životnosť : Pneumatiky majú dlhú ţivotnosť, inými slovami povedané aj po miliónoch otáčok kolesa si vedia zachovať svoj dostatočný výkon. Opotrebovanie pneumatiky závisí samozrejme od podmienok ich pouţívania (záťaţ, rýchlosť, stav povrchu vozovky, stav vozidla, spôsob jazdy atď.), ale z veľkej časti na kvalite styku s podloţkou. Dôleţitú úlohu hrá práve tlak v pneumatikách. Má vplyv na : veľkosť a tvar styčnej plochy, rozloţenie tlakov na rôznych miestach pneumatiky v kontakte s podloţkou. 35

37 1.7.3 Konštrukcia pneumatiky Konštrukcia pneumatiky pozostáva z nasledovných základných častí: 1) Ochranná vloţka, 2) Duša, 3) Ráfik, 4) Plášť, 5) Ventil, 6) Tesnenie. Obr. 15 Pneumatika: a bezdušová, b so vzdušnicou Plášť je pruţná vonkajšia časť pneumatiky, ktorá sprostredkováva styk s vozovkou, svojou pätnou časťou dosadá na ráfik a má rozhodujúci podiel na vlastnostiach celej funkčnej sústavy. Duša je tenkostenný gumový uzavretý prstenec, slúţiaci k udrţaniu potrebného tlaku vzduchu v pneumatike, je vybavený ventilom, ktorý umoţňuje nahustenie a vypustenie vzduchu alebo iného tlakového média. Ochranná vloţka je gumový profilovaný prstenec, chrániaci dušu pre poškodením ráfikom. Pouţíva sa prevaţne u nákladných a motocyklových pneumatikách. Samotný ráfik je buď jednodielny, alebo viacdielny prstenec vhodne tvarovaný pre uchytenie plášťa. Ráfik prenáša hnaciu, alebo brzdiacu silu medzi pätkou plášťa a strednou nosnou časťou kolesa. Plášť pneumatiky sa skladá z týchto hlavných častí: behúň so vzorkou (dezénom), nárazník, 36

38 kostra s pätkou, bočnica. Behúň je vrstva gumy na vonkajšom obvode plášťa, opatrená vzorkou (dezénom), ktorá prichádza do styku s vozovkou. Hlavnou funkciou behúňa je prenášať hnaciu silu vozidla na vozovku, ďalej zlepšovať záberový moment pneumatiky a jej adhéziu k vozovke a zvyšovať účinnosť brzdového systému. Hrúbka behúňa ma vplyv na tepelný stav pneumatiky a preto teplo, ktoré vzniká vplyvom hysteréznych pochodov v plášti pneumatiky, je odvádzané k povrchu, tj. do behúňa a bočnice. Z uvedeného vyplýva, ţe najvýhodnejšie by bolo, aby behúň bol čo najtenší. Ţivotnosť pneumatiky je určovaná predovšetkým hĺbkou dráţky dezénu, a preto sa hrúbka behúňa volí tak, ţe dráţka tvorí asi 60% a hmota pod behúňom asi 40%. Súčasné moderné pneumatiky majú behúň tvorený aspoň z dvoch vrstiev. Značnú pozornosť treba venovať aj chemickému zloţeniu behúňovej zmesi. Základ tejto zmesi tvorí kaučuk. Pre pneumatiky osobných automobilov sa pouţíva syntetický a pre pneumatiky nákladných vozidiel sa pouţíva aj kaučuk prírodný, ktorý priaznivo vplýva na hysterézne pochody v pneumatike. Dôleţitými prísadami do kaučukovej zmesi sú rôzne druhy sadzí, zmäkčovadiel a organických rozpúšťadiel, ktoré vytvárajú poţadovanú kvalitu behúňa. Nárazník tvorí prechod medzi behúňom a kostrou plášťa. Jeho úlohou je stabilizovať behúň v obvodovom smere a zvyšovať odolnosť plášťa proti prierazu. U nákladných automobilov sa pouţívajú v priemere tri aţ štyri, a u osobných väčšinou dve nárazníkové vrstvy. Moderné radiálne pneumatiky majú takmer nárazník tvorený výhradne z oceľového kordu. Kostra plášťa je časť plášťa tvorená kordovými vloţkami zakotvenými okolo pätky. Určuje rad najdôleţitejších vlastností pneumatiky, medzi ktoré patrí nosnosť pneumatiky, jej tvar a jazdné vlastnosti. Všetky tieto vlastnosti závisia na druhu pouţitých kordov a konštrukčného prevedenia plášťa. Pätka je zosilnená časť plášťa dosadajúca na oceľový ráfik. Jadro pätky je tvorené pätným lanom, ktoré je vyrobené z vysoko pevnostného oceľového lana. Pätka slúţi predovšetkým k zakotveniu kordových vloţiek, ďalej musí dobre uchytiť plášť 37

39 pneumatiky na ráfik, zaistiť, aby počas prevádzky nedošlo k poškodeniu pätky ramienkom ráfiku a umoţniť montáţ pneumatiky. Bočnica plášťa má za úlohu chrániť bočnú časť kostry pred mechanickým poškodením a atmosférickými vplyvmi. Bočnica sa vyrába prevaţne z prírodného kaučuku, aby vydrţala mnohonásobný ohyb, ktorým je namáhaná počas prevádzky pneumatiky na vozidle. Veľmi nebezpečným a neţiaducim javom je starnutie bočnice vplyvom vzdušného kyslíka resp. ozónu a vplyvom okolitej atmosféry. Ţivotnosť bočnice môţeme predĺţiť pomocou špeciálnych náterov, ktoré vytvoria film na povrchu bočnice a tým dokáţe bočnica odolávať neţiaducemu pôsobeniu rôznych vplyvov Druhy pneumatík Druhy pneumatík sa z hľadiska gumárenského priemyslu triedia podľa rôznych hľadísk ako napr. podľa pouţitia, rozmeru, konštrukcie kostry plášťa a podobne. Toto rozdelenie je veľmi členité, ale pre konečného uţívateľa je rozhodujúce triedenie pneumatík podľa vyhlášky MDPT č.116/97 Z.z. o premávke na pozemných komunikáciách. Z hľadiska konštrukcie kostry plášťa rozdeľujeme pneumatiky na dve základné skupiny a to na radiálne a diagonálne. V súčasnosti sa pouţívajú aj pneumatiky biasbelted, ktoré sa nazývajú aj tzv. zmiešané. Rozdiel medzi konštrukciou radiálnej a diagonálnej prípadne pneumatiky bias-belted spočíva v spôsobe kladenia jednotlivých vrstiev kordu (obr.16). a) b) c) Obr. 16 Spôsob kladenia vrstiev kordu: a- diagonálny, b- radiálny, c- zmiešaný 38

40 Diagonálne pneumatiky sa nazývajú preto, lebo jednotlivé kordové nite konštrukcie prebiehajú diagonálne k jazdnej ploche pneumatiky a skríţene od pätky k pätke pneumatiky. Počet týchto tkanivových vrstiev závisí od veľkosti a poţadovanej nosnosti pneumatiky. Diagonálne pneumatiky sa vyuţívajú pri vozidlách, ktoré dosahujú menšiu rýchlosť a musia niesť veľký náklad. Pritom je kostra pneumatiky stavaná rôzne a to podľa jej plánovaného vyuţitia. Tieto pneumatiky mali tú výhodu, ţe dobre tlmili prenos chvenia z vozovky na vozidlo, ale sa pritom viac zahrievali, pretoţe kládli väčší odpor k valeniu. Tieto nevýhody zaradili diagonálne pneumatiky do pozadia a prevaţne sa začali pouţívať radiálne pneumatiky. Konštrukcia radiálnej pneumatiky pozostáva v podstate z dvoch stavebných skupín. V spodnej časti prebiehajú kordové nite vrstvy kostry pneumatiky najkratšou cestou, teda radiálne od pätky k pätke pneumatiky. Stabilizovaný oceľový pás obklopuje relatívne tenkú elastickú kostru pneumatiky. Pás v hornej časti pozostáva z viacerých vrstiev gumového tkaniva oceľového drôtu (preto aj meno oceľové pneumatiky ). Nite v týchto pásových vrstvách prebiehajú k sebe v ostrom uhle. To dodáva pneumatike pevnosť, stálosť a pouţiteľnosť pri vysokých rýchlostiach. Dodatočne sú na bočnej a hornej strane pneumatiky rôzne vloţené ďalšie tkanivové vrstvy podľa oblasti vyuţitia pneumatiky. Dnes sú skoro všetky osobné automobily vybavené radiálnymi pneumatikami, pretoţe spotrebujú menej paliva, dovoľujú vďaka vylepšenej priľnavosti dosiahnutie vyšších rýchlostí, kratších brzdných dráh a zvyšujú jazdný komfort. Obr. 17 Pneumatika a- radiálna, b- diagonálna Ďalšie rozdelenie pneumatík je podľa typu dezénu. Vyhláška MDPT č.116/97 Z.z. o premávke na pozemných komunikáciách uvádza, ţe môţu byť na tej istej náprave (nápravách dvojnápravy) len pneumatiky rovnakého typu dezénu. Pod pojmom 39

41 typ dezénu rozumieme vzor plášťa pneumatiky letný, zimný terénny, univerzálny a asymetrický. Kaţdý typ dezénu ma svoje špecifické vlastnosti, ktoré vplývajú na priľnavosť povrchu vozovky a teda aj bezpečnosť jazdy pri jednotlivých klimatických podmienkach. Napr. letné pneumatiky sa inak správajú v zimnom období, keď je teplota vozovky oveľa niţšia ako v letnom období, zniţuje sa adhézna sila teda aj priľnavosť medzi vozovkou a pneumatikami vozidla. Tieto špecifické vlastnosti zabezpečujú rôzne druhy prísad a materiálov pouţité pri jednotlivých typoch dezénov pneumatiky. Z uvedeného vyplýva, ţe potom pneumatiky môţeme rozdeliť podľa konštrukcie a typu dezénu. 1.8 Metódy sledovania akceleračných a deceleračných vlastností automobilov Momentálne je na trhu dostupný široký sortiment meracej techniky, ktorá je schopná sledovať jednotlivé akceleračné a deceleračné parametre vozidiel s následným spracovaním a porovnaním meraných údajov. V podstate môţeme rozdeliť tieto meracie systémy na dve veľké skupiny a to na meracie systémy statického charakteru (napr. valcové skúšobne bŕzd) a dynamického charakteru (jazdné skúšky). V tejto kapitole sa budeme zaoberať s niektorými najznámejšími a najpouţívanejšími meracími systémami z oblasti zisťovania hlavne brzdných parametrov motorových vozidiel Sledovanie brzdných parametrov na stacionárnom zariadení Pre jazdné skúšky brzdových sústav automobilov sú potrebné príslušné meracie zariadenia, suchá a bezpečná vozovka a odpovedajúce poveternostné podmienky. Tieto všetky poţiadavky nie je moţné v praxi vţdy za daných okolností splniť a preto sa kontroly brzdových sústav musia vykonávať na stacionárnom zariadení. Tieto stacionárne zariadenia môţeme rozdeliť na plošinové a valcové stanice. Podľa tohto delenia rozoznávame aj skúšky na stacionárnych zariadeniach plošinové a valcové. Plošinové skúšky patria síce medzi stacionárne ale majú charakter dynamickej skúšky. Vykonáva sa na plošinách skúšobne uloţených posuvne v pozdĺţnom smere. 40

42 Skúšané vozidlo brzdi s rýchlosti km.h -1. Tato skúška pripomína dynamickú skúšku, ale na rozdiel od nej sa tu meria pomocou tenzonometrických snímačov pri vychýlení plošín časový priebeh vyvodzujúcej brzdnej sily. Konštrukčne sa táto skúšobňa vyrába ako dvoj plošinová (na meranie síl len na jednej náprave), štvoro plošinová (na meranie síl na oboch nápravách súčasne) a umoţňujú skúšať vozidlá do celkovej hmotnosti do 3,5 t. Jej výhodou je blízkosť jazdným skúškam oproti stacionárnym skúškam, ktorá spočíva v zohľadnení dynamického priťaţenie prednej nápravy a odľahčenie zadnej nápravy pri brzdení a bezproblémové merania vozidiel na pohon všetkých štyroch kolies. Nevýhodami však ostáva problém opakovateľnosti skúšky v porovnaní s valcovou skúškou (ich výsledok ovplyvňuje vedenie vozidla pri skúške), náročnosť na skúsenosť obsluhy, nemoţnosť odskúšania parkovacej skúšky, nemoţnosť zisťovania niektorých porúch bŕzd a nebezpečenstvo, ktoré plynie s dynamického charakteru skúšky a malých priestorov skúšobne. Obr. 18 Schéma plošinovej skúšobne HEKA UNIVERS TE Skúšky na valcových skúšobniach bŕzd sa rozdeľujú do troch základných skupín: pomalybeţné skúšky bŕzd, rýchlobeţné skúšky bŕzd, dynamické skúšky bŕzd. Pomalybežné valcové skúšobne sú dnes najrozšírenejšie zariadenia na diagnostiku bŕzd a všeobecne akceptovateľným štandardným zariadením na posudzovanie bŕzd. Pri tejto skúške sa kolesá poháňanej nápravy uloţia medzi dva valce, tak aby boli voľne otáčateľné. Valce sú umiestnené v rovine podlahy spravidla 41

43 oceľové, hladké s veľkým koeficientom adhézie a sú poháňané elektronickými motormi zvláštna ľavej strane a na pravej strane a to buď počas celej skúšky, alebo sú ním len roztočené a potom pripojené k zotrvačníku. Rotačný pohyb valcov je prenášaný na kolesá, proti ktorému pôsobí brzdná sila. Rýchlosť otáčanie valcov je u osobných automobilov väčšia neţ 5 km.h -1 a u nákladných automobilov väčšia neţ 2 km.h -1. V obidvoch prípadoch rýchlosť neprekračuje rýchlosť 10 km.h -1. Meria sa závislosť brzdnej sily na čase a na veľkosti ovládacej sily. Brzdná sila sa meria dvomi spôsobmi. Prvé pouţívanejšie riešenie je mechanické, ktoré meria veľkosť sily natáčania ramena spojeného prevodovkou skúšobne. Druhým riešením je meranie zvýšenia príkonu elektromotorov, ktoré je závislé od veľkosti brzdnej sily. Z nameraných hodnôt sa potom môţu spraviť závislosti, ktoré tvoria tzv. Charakteristiku brzdy kolesa. Skúšky sa prevádzajú ako si aktivovanom posilňovači brzdenia, tak bez neho a tieţ aj parkovaciu brzdu. Aby sa dosiahlo čo najväčšej brzdnej sily sú valce pomalybeţných skúšobní na rozdiel od rýchlobeţných odlišujúce povrchom, ktorý zabezpečuje vysoký súčiniteľ adhézie s malým vplyvom nečistôt. To môţe byť napríklad oceľ s navarenými rebrami, plasty, umelé ţivice alebo betón zo špeciálnym povrchom. Ovládaciu silu noţnej brzdy sníma pedometer. U vozidiel nákladných sa meria nie ovládacia sila na pedály, ale tlak v ovládacej vetve. K valcovým skúšobniam sa dá pripojiť rôzne príslušenstvo ako napríklad osové váhy (merajú zaťaţenie na nápravy prostredníctvom zvislého tlaku na valce), pedometer, hlukometer, analyzátor, plošný indikátor stavu geometrie, tester tlmičov, výfukových pltnou, merač teploty varu brzdovej kvapaliny. Všetko príslušenstvo je moţné pripojiť k riadiacemu počítaču. Tento typ skúšok je najvhodnejší pre celkovú diagnostiku brzdovej sústavy automobilu a dáva ucelený pohľad na jej stav. Žarnovský a kolektív (2009) Účinok brzdenia sa hodnotí podľa zbrzdenia Z, ktoré sa vyjadruje ako podiel súčtu dosiahnutých brzdných síl a tiaţe skúšaného vozidla v %. Zbrzdenie môţeme potom vyjadriť vzťahom :, % (19) kde: - súčet brzdných síl na obvode všetkých kolies, N G tiaţ skúšaného vozidla, N M p pohotovostná hmotnosť skúšaného vozidla, kg 75 kg hmotnosť pracovníka 42

44 Brzdnú silu môţeme vypočítať podľa vzťahu :, N (20) kde: a p brzdné spomalenie, m.s-2 Po úprave môţeme potom zbrzdenie vypočítať nasledovne : (21) To znamená, ţe maximálna prípustná hodnota zbrzdenia Z (%) zodpovedá číselne asi desaťnásobku príslušných stredných hodnôt plného brzdného spomalenia. Veľmi dôleţitá je súmernosť pôsobenia bŕzd na ľavej a pravej strane vozidla. Zisťuje sa pri kaţdej náprave osobitne podľa vzťahu :, % (22) kde: F B1 je sila väčšia a F B2 sila menšia. Najväčšia nesúmernosť je n = 25 %. Pri väčšej nesúmernosti vozidlo môţe vybočiť z priameho smeru. Obr.19 Valcová skúšobňa bŕzd MAHA s detailom na skúšobné valce Pri rýchlobežných skúškach je princíp zhodný so skúškou pomalybeţnou s jednou výnimkou a tou je vyššia rýchlosť. Tá býva aţ do 100 km.h -1. Maximálna rýchlosť je daná hlavne výkonom hnacích elektromotorov. Táto vysoká rýchlosť má za úlohu priblíţenie sa skutočným podmienkam v premávke. Z bezpečnostných dôvodov musí byť vozidlo podloţené klinmi alebo zaistené popruhmi. Na rýchlobeţnej skúšobne sa meria buď brzdná sila, alebo v prípade zotrvačníkových zariadení počet otáčok valcov aţ do zastavenia. Opäť je moţnosť pri tomto type skúšky pozorovať závislosť brzdnej sily od ovládacej sily a od času. Je moţné vyskúšať vozidlo pri prevádzkovej 43

45 rýchlosti a zistiť poruchy, ktoré sa pri pomalybeţnej skúške nedajú zistiť. Tento typ skúšky sa pre diagnostiku bŕzd pouţíva zriedkavo z dôvodu najmä náročnosti na obsluhu a ceny skúšobne. Vyuţíva sa skôr na oblasť skúšobníctva a vývoja, pri zábehu bŕzd a pri diagnostike porúch vyskytujúcich sa v určitom rozsahu rýchlostí. Dynamické skúšky bŕzd sa najviac pribliţujú k reálnemu brzdeniu vozidla na vozovke. Skúška prebieha z rýchlosti napríklad aţ 200 km.h -1. Pri meraní brzdový systém marí kinematickú energiu naakumulovanú v rotačných častiach valcovej skúšobne a vlastných rotačných dielov. Počas merania sa zaznamenáva rýchlosť a prejdená dráha kaţdého kolesa a to v závislosti na čase. Z tejto závislosti potom moţno vyhodnotiť celkovú brzdnú dráhu kolesa, ale aj priebeh síl a brzdných spomalení. Výhodou tejto skúšky je rýchlosť diagnostiky brzdovej sústavy pre celý rozsah prevádzkovej rýchlosti vozidla, ale nie je moţnosť detailnejšieho rozboru porúch. Tento typ skúšok sa uplatní hlavne ako rýchla diagnostická metóda stavu bŕzd, prípadne ako záverečný test po pomalybeţnej skúške Jazdné skúšky s pouţitím vlečného kolesa Vlečné koleso nazývané aj piate koleso je viacúčelové zariadenie, ktoré slúţi k meraniu dynamických vlastností motorových vozidiel, to znamená aj k skúškam brzdových sústav automobilov. Základnou časťou tohto zariadenia je meracie koleso. Toto koleso ma veľmi ľahkú konštrukciu a presne stanovený obvod, najčastejšie sa pouţíva koleso o veľkosti 28. Toto koleso sa upevňuje pomocou závesného zariadenia najčastejšie k zadnému nárazníku alebo na bočné predné dvere automobilu. Otáčky meracieho kolesa sú snímané mechanicky alebo elektronicky a sú prenášané k prístroju, ktorý sa nachádza priamo v automobile pomocou ohybného hriadeľa alebo elektrickým vodičom. Moderné meracie prístroje komunikujú s meracím kolesom bezdrôtovo. Elektronický snímač impulzov môţe byť pripevnený priamo v osi otáčania kolesa, alebo je umiestený na konštrukcii závesu a rotačná časť snímača je poháňaná ohybným hriadeľom. Jedna otáčka meracieho hriadeľa zodpovedá jednému metru prejdenej dráhy. Snímače impulzov pouţívané pri vlečných kolesách sa konštruujú tak, ţe odvalenému obvodu kolesa 100 cm zodpovedá 10 impulzov. 44

46 Pri skúškach brzdových sústav býva piate koleso vybavené aj pedometrom a zariadením pre signalizáciu preklzu alebo blokovania kolies pri brzdení. Toto signalizačné zariadenie sa montuje na všetky brzdené kolesá automobilu. Piate koleso sa vyrába s rôznym príslušenstvom, ktoré umoţňuje danú veličinu namerať, následne ju vyhodnotiť a uloţiť. Medzi najznámejšiu firmu, ktorá sa zaoberá s daným meracím systémom patrí firma Peiseler. Najmodernejšie zariadenie od firmy Peiseler umoţňuje merať: rýchlosť, akceleráciu, brzdnú dráhu, čas brzdenia, prejdenú vzdialenosť, testovací čas, otáčky, spotrebu paliva, preklz kolesa. Obr. 20 Konštrukcia vlečného kolesa 1 - koleso, 2 - ohybný hriadeľ, 3 - snímač impulzov, 4 - elektrický kábel, 5 - kardanový záves, 6 prítlačná pruţina, 7 - pripevnenie k automobilu 45

47 Obr. 21 Upevnenie vlečného kolesa Peiseler Jazdné skúšky za pouţitia značkovacieho zariadenia Balog (1996) Na meranie začiatočnej rýchlosti a začiatku brzdnej dráhy sa pouţívajú značkovacie zariadenia vybavené elektricky ovládanými stopkami, drţiakom so značkovacími patrónami a nášľapným spínačom, ktorý sa pripevňuje na pedál brzdy. Drţiak s patrónami sa pripevňuje na predný nárazník vozidla. Značkovacie patróny sú podobné poľovníckym, ale namiesto brokov majú náplň farbiva a elektrickú rozbušku. Vozidlo sa rozbehne na predpísanú začiatočnú rýchlosť. Bezprostredne pred skúšobným brzdením stlačí skúšobný technik tlačidlo na paneli prístroja a uvedie tým do činnosti stopky. V tomto okamihu sa súčasne vystrelí prvá značkovacia patróna, ktorá vytvorí na vozovke farebnú značku. Len čo sa vodič dotkne pedála brzdy, vystrelí sa druhá značkovacia patróna na vozovku a stopky sa zastavia. Vozidlo sa potom brzdí aţ do úplného zastavenia. Z nameranej vzdialenosti značiek a času vypočítame skutočnú začiatočnú rýchlosť vozidla. Počas brzdenia nesmie ovládacia sila prekročiť najväčšiu prípustnú hodnotu. Ďalšou podmienkou je, ţe pri brzdení nesmie ani na okamih ktorékoľvek koleso blokovať. Norma predpisuje najmenej štyri merania, z toho dve v jednom smere skúšobnej trate a dve v opačnom smere. Nevýhodou popísaných skúšok je, v podmienkach beţných opravovní sa prakticky nedajú robiť. Ďalšou nevýhodou je, ţe nameranej brzdnej dráhy nie je moţné zistiť účinnosť bŕzd jednotlivých kolies. 46

48 1.8.4 Jazdné skúšky za pouţitia decelerometrov Vlk (2006) definuje decelerometre ako najjednoduchšie prístroje pre skúšanie účinku brzdovej sústavy a pouţívajú sa len pre hrubé orientačné meranie. Tieto prístroje priamo ukazujú najväčšiu hodnotu spomalenia (decelerácie) vozidla pri brzdení ktorá je v tomto prípade kritérium brzdného účinku. Funkcia mechanického decelerometra je odvodená z pohybu kyvadla (vychýlenie kyvadla je úmerné oneskoreniu). Okrem prístroja s mechanickým kyvadlom sa skôr pouţíval decelerometer Siemens, kde funkciu kyvadla vykonávala náplň ortuti pôsobiacej na zafarbenú kvapalinu. Dokonalejšie prístroje pre zisťovanie spomalenia sú vybavené registračným zariadením (decelografy). Závaţie s určitou hmotnosťou pohyblivo uloţené v jednej rovine sa pri brzdení pohybuje proti pruţine. Pohyb závaţia úmerný spomaleniu sa mechanizmom prenáša na zapisovací hrot. Tento hrot zaznamenáva na registračný papier veľkosť spomalenia. Prístroj je spravidla vybavený aj snímačom sily na brzdový pedál, hodnota tejto sily je taktieţ zaznamenáva. Obidve merané veličiny sú zaznamenávané v závislosti na čase. Moderné decelerometre sú vybavené piezoelektrickým snímačom, ktorý umoţňuje meranie oneskorenia spomalenia vozidla pri jazdnej skúške. Sú vybavené digitálnym displejom so vstavanou tlačiarňou, ktorá ihneď poskytuje namerané údaje v grafickom vyhotovení. Prístroj umoţňuje meranie stredného brzdného spomalenia, výpočet zbrzdenia prívesu, čas brzdenia. Je moţné k nemu pripojiť snímač sily na brzdový pedál, alebo snímač tlaku. Prístroje sú vybavené s rozhraním RS 232 pre pripojenie k PC, najnovšie prístroje aj cez USB port. Prístroje majú vlastný akumulátor, pri meraní je moţné prístroj napojiť aj na palubnú sieť automobilu. Medzi najpouţívanejšie prístroje vyskytujúce sa v našich dielňach patria meracie prístroje typu VZM 50, VZM 100, VZM 300 a AVZM firmy MAHA, ďalej decelerometer CT3010 od firmy CAR-TECH. 47

49 Obr. 22 Decelerometer CT3010 s príslušenstvom Merací systém XL Meter TM Pro Gamma Je univerzálny merací prístroj tretej generácie skupiny prístrojov XL Meter Pro od firmy Inventure Automotive Electronics Research & Development. XL Meter Pro Gamma umoţňuje uskutočniť presnejšie merania, výsledkom nových funkcií je jednoduchšie a komfortnejšie pouţitie tohto prístroja. Pomocou väčšej pamäti sa dá vykonať viac meraní bez nutnosti ukladania výsledkov týchto meraní. Prístroj umoţňuje skúmanie účinnosti prevádzkovej brzdy, motorovej prípadne aj elektrickej brzdy vozidla. Konkrétne umoţňuje meranie zrýchlenia, spomalenia vozidla a taktieţ aj dráhy, ktorú vozidlo prejde počas merania. S prístrojom sa môţe vykonať aţ osem na sebe nezávislých meraní, ktoré si prístroj dokáţe uchovať v pamäti. Meracie zariadenie má zabudovaný vyhodnocovací program, ktorý dokáţe v priebehu niekoľkých sekúnd po meraní vyhodnotiť dané namerané údaje graficky. Pripojenie meracieho prístroja s počítačom je cez pomocou softwaru XL-Vision TM a merané údaje sa ukladajú do počítača vo formáte ASC II, ktorý umoţňuje ich následné vyhodnotenie. Momentálne sa prístroj vyrába v troch verziách : Pro Gamma Basic, Pro Gamma Medium a Pro Gamma Expert. Základná verzia meracieho zariadenia umoţňuje sledovanie len prevádzkovej brzdy, pričom najvyššia verzia Pro Gamma Expert dokáţe vykonať komplexné hodnotenie jazdnej dynamiky vozidla. 48

50 Obr. 23 Merací prístroj XL-Meter TM Pro Gamma XL-Vision TM je špeciálny software určený na spracovanie nameraných vstupných parametrov z prístroja XL-Meter TM. Tieto vstupné údaje z meraní sa vyhodnocujú a uloţia v podobe meracieho diagramu z ktorého si môţeme veľmi jednoducho a prehľadne odčítať jednotlivé namerané údaje. Taktieţ tento software je dostupný v niekoľkých moduloch. Základná verzia programu umoţňuje kompletné vyhodnotenie účinnosti prevádzkovej brzdy. Profesionálna verzia umoţňuje vyhodnocovanie aj motorovej brzdy (retardéru) prípadne aj elektrickej brzdy Merací systém Datron Correvit Optoelektronický snímací systém DATRON Correvit umoţňuje bezdotykové meranie a vyhodnocovanie jednotlivých jazdných vlastností automobilov, motocyklov a koľajových vozidiel. So svojou mimoriadne vysokou presnosťou merania ± 0,1 %, ktorú dosahuje najnovší merací snímač Correvit typu L 400 od firmy DATRON je vhodný pre všetky typy automobilov počnúc od osobného cez terénne aţ po nákladné. Tento merací systém sa vyuţíva na celom svete v oblasti dopravy. Medzi ďalšie výhody patrí veľký rýchlostný rozsah od 0,5 km.h -1 aţ po 400 km.h -1, práca aj v extrémnych podmienkach, meranie na rôznych typoch vozovky, ľahké ovládanie a priame napojenie do PC alebo ďalších vyhodnocovacích systémov. 49

51 Obr. 24 Umiestnenie snímača Correvit L-400 na meranom vozidle Meracie zariadenie DATRON Correvit umoţňuje meranie rýchlosti, dráhy, času, zrýchlenia, spomalenia a pomocou prídavných zariadení môţe stanoviť aj spotrebu paliva, preklz kolies, otáčky motora, hluk automobilu, teplotu, tlak a uhol riadenia. Optoelektronický snímač Correvit je kompaktný senzor so zabudovanou optikou a elektronikou, ktorý slúţi na bezdotykové a bezsklzové meranie vyššie uvedených parametrov automobilov na rôznych druhoch podloţkách pracujúci na princípe Doplerového efektu. Semetko, Janoško (2005) Princíp činnosti snímača je uvedený na obr. 25, kde meraný objekt je osvetľovaný reflektorom (4). Obraz objektu sa prenáša prostredníctvom svetelných lúčov do optického systému (7,8) na hranolovú mrieţku (2). Kontrastné body meraného objektu modulujú pri relatívnom pohybe signál takým spôsobom, ţe na snímači citlivom na svetlo (1) vzniká frekvencia úmerná rýchlosti. Získané signály sú spracované špeciálnym filtrom na TTL impulzy pre stanovenie rýchlosti a dráhy. 50

52 Obr. 25 Princíp činnosti snímača jazdnej rýchlosti 1- fototranzistory, 2- optická mrieţka, 3-teleso snímača, 4-reflektor, 5-ţiarovka, 6- ciachovací pás, 7-šošovka, 8-zrkadlo 51

53 2 Cieľ práce Cieľom práce je posúdiť brzdné vlastnosti vybraných typov vozidiel, a ich správanie sa na cestnej komunikácii pri rôznych rýchlostných reţimoch jazdy a zaťaţenia. Sledované hodnoty sa spracujú do tabuliek a grafov a vzájomne sa porovnajú medzi sebou. Meranie sa uskutoční na vozidlách Fiat Ducato TD a Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI. Jedná sa o vozidlá ľahkej úţitkovej kategórie N1. 52

54 3 Metodika práce Za účelom úspešného splnenia cieľa diplomovej práce sme postupovali podľa nasledovnej metodiky: 3.1 Oboznámenie sa s danou problematikou na základe zadávacieho protokolu 3.2 Naštudovanie jednotlivých častí danej problematiky 3.3 Návrh a zvolenie meracej metódy 3.4 Stanovenie podmienok merania 3.5 Stanovenie počiatočných rýchlostí, z ktorých brzdenie bude prebiehať Zaznamenanie technických parametrov automobilu Fiat Ducato TD Zaznamenanie technických parametrov automobilu Mercedes-Benz 313 CDI 3.6 Určenie hraníc úseku merania 3.7 Inštalácia meracieho reťazca na merané automobily 3.8 Experimentálne merania Meranie na automobile Fiat Ducato TD Meranie z rýchlosti 40km.h -1 so záťaţou 2 osoby kg Meranie z rýchlosti 60km.h -1 so záťaţou 2 osoby kg Meranie na automobile Mercedes Sprinter 313 CDI Meranie z rýchlosti 40km.h -1 so záťaţou 2 osoby kg Meranie z rýchlosti 60km.h -1 so záťaţou 2 osoby kg Meranie z rýchlosti 90km.h -1 so záťaţou 2 osoby kg Uloţenie nameraných údajov do pamäte počítača 3.9 Demontáţ meracieho reťazca z meraných vozidiel 3.10 Spracovanie nameraných údajov do tabuliek a ich následné vyhodnotenie 3.11 Vzájomné porovnanie nameraných údajov 3.12 Zhodnotenie získaných údajov a samotnej práce 53

55 4 Výsledky práce 4.1 Zvolenie meracej metódy Na základe dostupnosti potrebného meracieho zariadenia a vybavenia a pomerne veľmi dobrej presnosti merania sme sa rozhodli pre jazdnú skúšku s meracím systémom XL-Meter Tm Pro Alpha. Jedná sa prístroj, ktorý umoţňuje meranie zrýchlenia a spomalenia s digitálnym záznamom. Tento prístroj je schopný zaznamenať tri na sebe nezávislé merania, ktoré si uchováva vo svojej pamäti. Zariadenie má zabudovaný program, ktorý po niekoľkých sekundách umoţňuje vyhodnotenie meraných parametrov. Merací prístroj je moţne pripojiť k PC pomocou portu RS 232 a USB. Zariadenie komunikuje s PC pomocou softwaru XL-Vision TM a namerané údaje sa ukladajú do PC cez ASC II formát a následne sú vyhodnotené. S meracím prístrojom XL-Meter TM Pro Alpha môţeme merať tieto parametre: s 0 - brzdnú dráhu (m), v 0 - počiatočnú rýchlosť (km.h -1 ), T br - čas brzdenia (s), MFDD - brzdné spomalenie (m.s -2 ). XL-Vision TM je vyhodnocovací a zároveň aj komunikačný software pre XL- Meter. Program pracuje v prostredí Microsoft Windows a slúţi na spracovanie nameraných údajov rôznych dopravných prostriedkov. Program ako výstupný protokol ponúka merací diagram a namerané parametre. Výstupný diagram zachytáva priebeh brzdného spomalenia, priebeh rýchlosti na poţadovanú rýchlosť z ktorej brzdenie sa uskutočnilo a priebeh prejdenej dráhy vozidla. Počas merania sme mali k dispozícii verziu programu XL-Vision TM 2.0. Tab. č. 1 Technické parametre meracieho prístroja Počet nezávislých meraní 3 Počet a veľkosť meracích kapacít 3 x 40s Vyznačenie 16 x 2 LCD PC pripojenie Sériový port RS-232 Rozmery (mm) 50 x 97 x

56 Tab. č. 2 Parametre prístroja pre meranie brzdného spomalenia a zrýchlenia Rozsah merania -12,7 aţ + 12,7m.s-2 Rozbor 0,1m.s-2 Frekvencia ukladania údajov 200 Hz Zdroj 6 18 V, DC Výhody meracieho systému: rýchla a jednoduchá inštalácia, jednoduchá obsluha, prevádzka na batérie aj na adaptér, kompletné sluţby hodnotenia bŕzd, kompletné sluţby hodnotenia zrýchlenia, prepojenie k PC cez RS 232 a USB, tri merania, meranie v 0, s 0, t br, rýchle vyhodnotenie nameraných parametrov. 4.2 Experimentálne merania Meranie sa uskutočnilo na suchej vozovke konkrétne na cestnej komunikácii medzi obcami Komjatice a Rastislavice v dopoludňajších hodinách. Presné podmienky merania sú uvedené v tabuľke č.3. Ešte pred samotným meraním sme merané vozidlá zaťaţili s nákladom. Po naloţení vozidiel sme nainštalovali meracie zariadenie na prvý automobil a uskutočnili sme kalibráciu prístroja na nulovú hodnotu. Po kontrole upevnenia meracieho zariadenia a jeho kalibrácii sme prešli uţ k samotnému meraniu vozidla. Na vytýčenom úseku sme sledovali resp. merali brzdné parametre najprv vozidla Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI so záťaţou 2 osoby kg a potom sme merali parametre vozidla Fiat Ducato TD so záťaţou 2 osoby kg. Namerané hodnoty s prístrojom XL-Meter Tm Pro Alpha sme spracovali pomocou softwaru XL-Vision 2.0 a následne potom vyhodnotili a vzájomne medzi sebou porovnali. 55

57 4.2.1 Podmienky pri meraniach Tab. č. 3 Podmienky pri meraní Dátum merania , 09:00 12:00hod Teplota vzduchu pri meraní 7 C 10 C Teplota povrchu vozovky 9 C 12 C Miesto merania Miestna komunikácia medzi Komjaticami a Rastislavicami Druh povrchu vozovky Betónovo asfaltová so súčiniteľom trenia f = 0,015 0,026 Hmotnosť záťaţe pri meraní vozidiel 2 osoby Technické parametre automobilov Technické parametre automobilu Fiat Ducato TD Tab. č. 4 Technické parametre vozidla Fiat Ducato TD Druh vozidla Nákladný automobil skriňový dodávkový Továrenská značka, typ Fiat Ducato TD (230ANMFA) Rok výroby vozidla 1998 Plný výkon motora v kw pri ot.min / 4000 Zdvihový objem valcov v cm Pohotovostná hmotnosť (kg) 1695 Rozmer pneumatík 195 / 70 R15 C Druh pneumatík / rok výroby pneumatík ĽP/PP - Matador Master MPS 310 / 43/ 2005 ĽZ/PZ - Michelin MXT 228 / 24/2004 Počet najazdených km Tlaky vzduchu v pneumatikách Hĺbka dezénu ĽP 350 kpa ĽP 6 mm PP 350 kpa PP 6 mm ĽZ 320 kpa ĽZ 5 mm PZ 320 kpa PZ 5 mm 56

58 Technické parametre automobilu Mercedes Sprinter 313 CDI Tab. č. 5 Technické parametre vozidla Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI Druh vozidla Nákladný automobil s valníkovou nadstavbou a s hliníkovými bočnicami Továrenská značka, typ Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI Rok výroby vozidla 2006 Plný výkon motora v kw pri ot.min / 3800 Zdvihový objem valcov v cm Pohotovostná hmotnosť (kg) 2185 Rozmer pneumatík 235 / 65R16C 101 R Druh pneumatík / rok výroby pneumatík Michelin Agilis 81 / 42/2006 Počet najazdených km Tlaky vzduchu v pneumatikách Hĺbka dezénu ĽP 400 kpa ĽP 10 mm PP 400 kpa PP 10 mm ĽZ 400 kpa ĽZ 10 mm PZ 400 kpa PZ 10 mm Poznámka: ĽP ľavé predné koleso PP pravé predné koleso ĽZ ľavé zadné koleso PZ pravé zadné koleso Meraný automobil je vybavený kotúčovými brzdami na všetkých kolesách. Kotúče brzdy prednej nápravy sú s vnútorným chladením, ktoré výrazne zlepšujú účinnosť bŕzd. Vozidlo je vybavené aj elektronickými prvkami bezpečnosti ako ABS protiblokovací brzdový systém, ASR protipreklzový systém, ESP stabilizačný systém a BAS brzdový asistent. 57

59 4.3 Stanovené podmienky merania merané vozidlá musia spĺňať hmotnostné podmienky (záťaţ o hmotnosti 1000 kg a 1100 kg) vo vozidle môţe byť vodič + jedna osoba, ktorá ovláda meracie zariadenie, tretia osoba, ktorá meria a zaznamenáva brzdné stopy meraného vozidla, meranie sa má uskutočniť pri vopred stanovenej počiatočnej rýchlosti : 40, 60 a 90 km.h -1, povrch vozovky musí zodpovedať dobrým adhéznym podmienkam, pneumatiky meraných vozidiel musia byť nahustené na predpísaný tlak udávaným výrobcom Postup merania Experimentálne meranie sme vykonali na základe vopred stanoveného postupu merania: 1. Príprava vozidiel na meranie (naloţenie nákladu na loţnú plochu automobilov). 2. Presun vozidiel na úsek, kde sa meranie uskutoční. 3. Inštalácia a nastavenie meracieho zariadenia na prvé merané vozidlo. 4. Stanovenie hraníc úseku, na ktorom meranie bude prebiehať. 5. Rozbehnutie vozidla na poţadovanú počiatočnú rýchlosť. 6. Prudké zabrzdenie vozidla pri rýchlosti, z ktorej sa brzdenie malo uskutočniť (40,60 a 90 km.h -1 ). 7. Zmeranie zanechaných brzdných stôp jednotlivých kolies a celkovej brzdnej dráhy automobilu. 8. Príprava na ďalšie meranie (presun automobilu, nastavenie meracieho prístroja). Podľa vyššie uvedeného postupu merania sme namerali brzdné parametre pre obidve vozidlá. Na vozidle Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI sme uskutočnili 3 merania so záťaţou 2 osoby kg. Prvé meranie pri rýchlosti 40 km.h -1, druhé pri 60 km.h -1 a posledné pri 90 km.h -1. Na vozidle Fiat Ducato TD sme vykonali iba 2 merania z dôvodu technického stavu vozidla. Prvé meranie z rýchlosti 40 km.h -1 pri záťaţi 2 58

60 osoby kg a druhé pri 60km.h -1. Namerané hodnoty sme spracovali pomocou softwaru XL-Vision a následne vyhodnotili a spracovali do tabuliek. 4.4 Výsledky meraní Namerané parametre pre vozidlo Mercedes-Benz 313 CDI Tab. č. 6 Namerané parametre pre vozidlo Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI pri záťaţi 2 osoby kg Typ vozidla Mercedes - Benz Sprinter 313 CDI Záťaž Brzdná dráha s (m) So Vo T br MFDD 2 osoby kg ĽP PP ĽZ PZ (m) (km.h -1 ) (s) (m.s -2 ) Predpísaná počiatočná rýchlosť vp (km.h- 1 ) 40 9,5 9,5 5,3 5,3 9,1 40,27 1,64 7, ,9 20,1 16,5 15,7 19,32 59,89 2,24 7, ,1 27,8 25,6 23,5 40,91 87,82 3,24 7,96 Tab. č. 7 Namerané hodnoty pre vozidlo Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI pri záťaţi 2 osoby (Dragúň, 2009) Druh vozidla Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI Predpísaná Záťaţ 2 osoby počiatočná rýchlosť v p (km.h -1 ) Brzdná ĽP 11,8 21,2 32,2 dráha s PP 10,9 20,6 32,2 (m) ĽZ 7,4 16,8 27,8 PZ 6,4 16,1 27,8 s o (m) 10,37 21,22 46,24 v o (km.h -1 ) 42,09 60,95 91,66 T br (s) 1,67 2,37 3,37 MFDD (m.s -2 ) 7,17 7,74 8,42 59

61 Obr.26 Znázornenie brzdných stôp vozidla Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI so záťaţou 2 osoby kg pri rýchlosti 40,27 km.h -1. Obr. 27 Graf nameraných hodnôt pre vozidlo Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI, pri nájazdovej rýchlosti 40 km/h, so záťaţou 2 osoby kg, asfalt, sucho, 9 C, ABS, letné pneumatiky Michelin Agilis 81, 235/65 R16 C, 10 mm, rok výroby 42/

62 Obr. 28 Znázornenie brzdných stôp vozidla Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI so záťaţou 2 osoby kg pri rýchlosti 59,89 km.h -1. Obr. 29 Graf nameraných hodnôt pre vozidlo Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI, pri nájazdovej rýchlosti 60 km/h, so záťaţou 2 osoby kg, asfalt, sucho, 9 C, ABS, BAS, letné pneumatiky Michelin Agilis 81, 235/65 R16 C, 10 mm, rok výroby 42/

63 Obr. 30 Znázornenie brzdných stôp vozidla Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI so záťaţou 2 osoby kg pri nájazdovej rýchlosti 87,82 km.h -1. Obr. 31 Graf nameraných hodnôt pre vozidlo Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI, pri nájazdovej rýchlosti 90 km/h, so záťaţou 2 osoby, asfalt, sucho, 9 C, ABS, BAS, letné pneumatiky Michelin Agilis 81, 235/65 R16 C, 10 mm, rok výroby 42/

64 4.4.2 Namerané parametre pre vozidlo Fiat Ducato TD Tab. č. 8 Namerané parametre pre vozidlo Fiat Ducato TD so záťaţou 2 osoby kg Typ vozidla Záťaž Brzdná dráha s (m) 2 osoby kg ĽP PP ĽZ PZ Fiat Ducato TD S o V o T br MFDD (m) (km.h -1 ) (s) (m.s -2 ) Predpísaná počiatočná rýchlosť vp (km.h- 1 ) 40 10,1 10,3 7,1 7,4 11,62 42,78 1,98 6, ,5 21,4 18,5 18,5 25,24 61,62 2,83 5,97 Tab. č. 9 Namerané hodnoty pre vozidlo Fiat Ducato TD so záťaţou 2 osoby (Dragúň, 2009) Druh vozidla Fiat Ducato TD Predpísaná Záťaţ 2 osoby počiatočná rýchlosť v p (km.h -1 ) Brzdná ĽP 8,6 15,7 - dráha s PP 7,8 17,7 - (m) ĽZ 8,1 17,1 - PZ 7,2 17,4 - s o (m) 11,13 27,50 - v o (km.h -1 ) 42,36 62,01 - T br (s) 1,84 2,85 - MFDD (m.s -2 ) 6,21 6,33-63

65 Obr. 32 Znázornenie brzdných stôp vozidla Fiat Ducato TD so záťaţou 2 osoby kg pri rýchlosti 42,78 km.h -1. Obr. 33 Graf nameraných hodnôt pre vozidlo Fiat Ducato TD, pri nájazdovej rýchlosti 40 km/h, so záťaţou 2 osoby kg, asfalt, sucho, 10 C, bez ABS, letné pneumatiky predné Matador MPS 310, 195/70 R15 C, 6-7 mm, rok výroby 43/2005, letné pneumatiky zadné Michelin MXT 195/70 R15 C, 4-5 mm, rok výroby 24/

66 Obr. 34 Znázornenie brzdných stôp vozidla Fiat Ducato TD so záťaţou 2 osoby kg pri nájazdovej rýchlosti 61,62 km.h -1. Obr. 35 Graf nameraných hodnôt pre vozidlo Fiat Ducato TD, pri nájazdovej rýchlosti 60 km/h, so záťaţou 2 osoby, asfalt, sucho, 10 C, bez ABS, letné pneumatiky predné Matador MPS 310, 195/70 R15 C, 6-7 mm, rok výroby 43/2005, letné pneumatiky zadné Michelin MXT 195/70 R15 C, 4-5 mm, rok výroby 24/

67 Tab. č. 10 Porovnanie vplyvu záťaţe vozidla na strednú hodnotu brzdného spomalenia MFDD v závislosti od rýchlosti vozidla pre automobil Fiat Ducato TD a Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI Typ vozidla Fiat Ducato TD Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI Predpísaná počiatočná rýchlosť v p Záťaţ 2 osoby Záťaţ 2 osoby kg Záťaţ 2 osoby Záťaţ 2 osoby kg (km.h -1 ) MFDD (m.s -2 ) MFDD (m.s- 2 ) MFDD (m.s -2 ) MFDD (m.s- 2 ) 40 6,21 6,59 7,17 7, ,33 5,97 7,74 7, ,42 7,96 66

68 5 Návrh na využitie výsledkov Získané výsledky na základe uskutočnených meraní na vybraných typoch úţitkových vozidiel nám poskytli plnohodnotné informácie o aktuálnom stave brzdovej sústavy jednotlivých vozidiel. Meranie prebehlo počas pôsobenia všetkých dynamických faktorov, ktoré sa beţne vyskytujú v dennej cestnej premávke. Namerané hodnoty jednotlivých brzdných parametrov sú zaznamenané v tabuľkách 6 aţ 9. Tieto hodnoty sme získali pomocou meracieho prístroja XL- Meter TM Pro Alpha. Celkovo sme vykonali 10 meraní na dvoch vozidlách, 6 meraní na vozidle Mercedes-Benz 313 CDI ďalej len Mercedes (3 merania so záťaţou 1000 kg + 2 dospelé osoby a 3 merania so záťaţou 2 osoby) a 4 merania na automobile Fiat Ducato TD ďalej len Fiat (2 merania so záťaţou 1100 kg + 2 dospelé osoby a 2 merania so záťaţou 2 osoby). V tejto práci sme sa zaoberali hlavne meraním a sledovaním vozidiel pri zaťaţení nákladom. V bakalárskej práci sme sledovali správanie sa vozidla iba so záťaţou posádky (2 osoby). Merania prebiehali z rýchlosti 40, 60 a 90km.h -1. Skutočná počiatočná rýchlosť, z ktorej meranie prebiehalo sa nezhodovala s predpísanou rýchlosťou. Priemerný vzniknutý rozdiel zo všetkých meraní sa pohyboval v rozmedzí ± 1,151 km.h -1. Uvedený rozdiel v rýchlosti mohol byť zapríčinený nepresnosťou meracieho prístroja a obtiaţnosťou udrţať konštantnú rýchlosť vozidla. Obidve sledované vozidlá boli obstarané letnými pneumatikami. Vozidlo Mercedes malo na všetkých nápravách pneumatiky značky Michelin Agilis 81. Tieto pneumatiky boli vo veľmi dobrom technickom stave o čom svedčí aj hrúbka dezénu 10 mm. Vozidlo Fiat bolo vybavené na prednej náprave pneumatikami značky Matador Master MPS 310, ktoré boli výrazne opotrebované, hĺbka dezénu bola 6-7 mm. Na zadnej náprave malo vozidlo pneumatiky značky Michelin MXT-228 s hĺbkou dezénu 4-5 mm, ktoré mali výrazne horší technický stav ako pneumatiky na prednej náprave. Vozidlo Mercedes pri brzdení z rýchlosti 40,27 km.h -1 a so záťaţou 1000 kg + 2 osoby (cca 150 kg) malo strednú hodnotu brzdného spomalenia ďalej len MFDD 7,79 m.s -2 a brzdnú dráhu 9,1 m. Pri meraní z rýchlosti 59,89 km.h -1 sa hodnota MFDD mierne zvýšila na 7,85 a brzdná dráha sa dvojnásobne predĺţila na 19,32 m. Meranie z rýchlosti 87,82 km.h -1 dosahovalo najvyššie hodnoty MFDD 7,96 m.s -2 a brzdná dráha sa štvornásobne zväčšila na hodnotu 40,91 m v porovnaní s meraním pri 40,27 km.h

69 Pre porovnanie beţné osobné automobily dosahujú maximálne hodnoty MFDD 7 aţ 8 m.s -2. Vozidlo Fiat dosahovalo pri brzdení z rýchlosti 42,78 km.h -1 a so záťaţou 2 osoby kg hodnotu MFDD 6,59 m.s -2 a brzdnú dráhu 11,62 m. Pri meraní vozidla z nájazdovej rýchlosti 61,62 km.h -1 sme namerali hodnotu MFDD 5,97 m.s -2, kde moţno vidieť výrazný pokles hodnoty spomalenia, ktorý je 0,62 m.s -2 v porovnaní s dosiahnutou hodnotou pri meraní z rýchlosti 42,78 km.h-1. Brzdná dráha sa pri rýchlosti 61,62 km.h -1 viac ako dvojnásobne predĺţila na hodnotu 25,24 m. Pri brzdení z tejto rýchlosti vozidlo zanechávalo výrazné stopy pneumatík na vozovke a došlo k zablokovaniu kolies, ktoré viedlo k následnému vychýleniu vozidla z jeho pôvodnej brzdnej dráhy a k celkovej nestabilite brzdenia (prebrzďovanie jednotlivých náprav). Z nameraných parametrov vyplýva, ţe rýchlosť vozidla podstatným spôsobom ovplyvňuje dĺţku brzdnej dráhy a do istej miery vplýva aj na hodnotu stredného brzdného spomalenia. Hmotnosť nákladu, resp. celková hmotnosť vozidla nemá rozhodujúci vplyv na celkovú brzdnú dráhu a hodnotu stredného brzdného spomalenia, ale môţe tieto parametre do malej miery ovplyvniť. Pri vzájomnom porovnaní vozidiel na základe nameraných jednotlivých brzdných parametrov (pri zaťaţení 1000 a 1100 kg + 2 osoby) môţeme posúdiť, ţe vozidlo Mercedes-Benz Sprinter dosahovalo výrazne lepšie hodnoty stredného brzdného spomalenia pribliţne o 1,37 m.s -2 a kratšie brzdné dráhy v priemere o 2,3 m ako vozidlo Fiat Ducato. Pri komplexnom porovnaní vozidiel (Tab. č. 10) teda pri zaťaţení vozidiel len dvomi osobami a zaťaţení vozidiel uvedeným nákladom o známej hmotnosti a dvomi osobami taktieţ jednoznačne preukazuje lepšie hodnoty vozidlo Mercedes-Benz Sprinter. Pri meraní vozidla Mercedes z nájazdovej rýchlosti 60,95 km.h -1 a so záťaţou 2 osoby dosahuje ešte lepšie hodnoty MFDD a kratšiu brzdnú dráhu pribliţne o 6,3 m ako vozidlo Fiat Ducato pribliţne za rovnakých podmienok. K dosiahnutým nameraným parametrom na vozidle Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI výrazne napomohli elektronické prvky bezpečnosti ako protiblokovací systém ABS, brzdový asistent BAS. Veľký význam zohrali určite aj kvalitné pneumatiky a celkový veľmi dobrý technický stav brzdovej sústavy sledovaného vozidla. Namerané hodnoty na vozidle Fiat Ducato TD poukazovali na to, ţe technický stav brzdovej sústavy ako aj pneumatík nezodpovedal poţadovanému stavu. 68

70 6 Záver Diplomová práca sleduje problematiku brzdenia motorových vozidiel pri rozdielnych reţimoch a podmienkach jazdy. Zaoberá sa všeobecnými, ale aj špecifickými vlastnosťami, ktoré úzko súvisia s problematikou bŕzd a brzdenia vozidla. V tejto diplomovej práci sme podrobne popísali jednotlivé konštrukčné riešenia brzdových ústrojenstiev, ktoré sa beţne vyskytujú v súčasných automobiloch ako aj všeobecné a legislatívne predpisy, ktoré nariaďujú presne stanovené kritéria na tieto jednotlivé funkčné časti brzdových sústav automobilu. Ďalej práca uvádza podrobnú konštrukciu, funkciu a rozdelenie pneumatiky a jej vzájomné pôsobenie k vozovke. V jednotlivých kapitolách sú podrobne uvedené najznámejšie a zároveň najpouţívanejšie meracie metódy a systémy sledovania brzdných parametrov motorových vozidiel. Samotné kapitoly sledujú rôzne systémy či uţ statického, alebo dynamického charakteru, prípadne cestné jazdné skúšky na zisťovanie akceleračných a deceleračných parametrov automobilov. Predloţená práca sa zaoberá aj experimentálnym meraním na vybraných úţitkových vozidlách. Experimentálne meranie sledovalo jednotlivé brzdné parametre ako brznú dráhu, čas brzdenia a brzdné spomalenie. Na základe týchto nameraných parametrov bolo moţné stanoviť brzdné vlastnosti sledovaných vozidiel. Hlavným cieľom diplomovej práce bolo posúdiť brzdné vlastnosti vybraných typov vozidiel a poukázať na dôleţitosť problematiky brzdenia z hľadiska bezpečnosti a komfortu jazdy. 69

71 7 Zoznam použitej literatúry 1. Balog, J Údržby a diagnostika strojov. Nitra : VŠP, s. ISBN Bedroš, J Diagnostika osobních automobilú. Praha : STNL, s. 3. Cerovský, V. Stacionárne skúšky 2006, [online] [cit ] Dostupné na internete: 4. Corrsys Datron, optoelektronický snímač Correvit L , [online] [cit ] Dostupné na internete: 5. Dragúň, J Stanovenie brzdných parametrov úžitkových vozidiel : bakalárska práca. Nitra : SPU, s. 6. Ikrinský, A. Ekologický Drive-by-wire kreuje automobil budúcnosti 2007, [online] [cit ] Dostupné na internete: 7. Inventure Automotive Electronics Research & Development, XL-Meter TM Pro Gamma 2011, [online] [cit ] Dostupné na internete: 8. Kleinhampl, Z. V Diagnostika motorových vozidiel. Bratislava : Alfa, s. 9. Kubále, J Motorové vozidlá. Bratislava : Príroda, s. 10. Kulhánek, J Motorové vozidlá. Bratislava : Príroda, s. 11. Marcín, J. Zítek, P Pneumatiky. Praha : STNL, s. 12. Marcín, J Pneumatiky výroba, použití, údržba. Praha : STNL, s. 13. Motory automobilov sa vytratia. Do kolies. 2006, [online] [cit ] Dostupné na internete: 006/Pages/motory_automobilov_sa_vytratia_kolies.aspx. 14. Produktové informace BOSCH : Brzdové systémy pro osobní vozy. 15. Rataj, V. - kolektív Metodika písania záverečných prác na SPU v Nitre. Nitra : SPU, s. ISBN

72 16. Semetko, J. Janoško I Zisťovanie parametrov traktorov. Nitra : SPU, s. ISBN Semetko, J. kolektív Traktory a automobily 3. Bratislava : Príroda, s. 18. Semetko, J Vlastnosti motorových vozidiel. Nitra : VŠP, s. ISBN Sloboda, A. Ferencey, V. Hlavňa, V. Tkáč, Z. - kolektív Konštrukcia kolesových a pásových vozidiel. Košice : Vienala, ISBN Vernarec, J Konštrukcia a údržba vozidiel. Nitra : SPU, s. ISBN Vlk, F Dynamika motorových vozidel. Brno : František Vlk, s. ISBN Vlk, F Diagnostika motorových vozidel. Brno : František Vlk, s. ISBN X. 23. Vlk, F Podvozky motorových vozidel. Brno : František Vlk, s. ISBN X. 24. Ţarnovský, J. kolektív Diagnostika Strojov a zariadení. Nitra : SPU, s. ISBN

73 8 Príloha 72

74 Obr. 36 Merané vozidlo Mercedes-Benz 313 CDI. Obr. 37 Inštalácia meracieho prístroja XL-Meter TM Pro Alpha na meraný automobil 73

75 Obr.38 Umiestnenie nákladu o hmotnosti 1000 kg na loţnú plochu vozidla Obr.39 Brzdné stopy vozidla Fiat Ducato TD pri rýchlosti 60 km.h -1 74

76 Obr. 40 Brzdné stopy vezidla Mercedes-Benz Sprinter 313 CDI z rýchlosti 40 km.h -1 Obr. 41 Pretrhnutie istiaceho lana a posun nákladu z nájazdovej rýchlosti 90 km.h -1 75