Protiblokovací brzdový systém (ABS). Zabezpečovací systémy automobilů.

Nejprve si připomeňme, k čemu slouží běžný diferenciál a jak funguje.

1 — hřídel nápravy (hnací hřídel);

2 — hnané kolo hlavního páru;

3 — hnací pastorek hlavního ozubeného kola;

4 — ozubená kola hřídele nápravy (hnací);

Rýže. 1. Diferenciál.

Diferenciál tedy slouží k přenosu točivého momentu z motoru automobilu na hnací kola, jeho zvýšení (točivého momentu) a rozdělení toku výkonu mezi hnací kola.

Další důležitou funkcí diferenciálu je schopnost zajistit různé rychlosti otáčení pravého a levého hnacího kola vozidla v zatáčkách.

Konstrukce nejjednoduššího diferenciálu je na obr. 1: rotace od motoru se přenáší přes přední ozubené kolo hlavního páru na hnané ozubené kolo, které je pevně připevněno ke skříni diferenciálu. Potom se přes satelitní převody instalované ve skříni přenáší rotace na nápravová kola, která zase přenášejí rotaci na kola vozidla přes hnací hřídele.

Klíčovým bodem v konstrukci diferenciálu je, že satelitní ozubená kola instalovaná ve skříni diferenciálu se mohou otáčet kolem své osy.

Při přímém pohybu vozu se rotace od motoru přenáší přes hlavní dvojici ozubených kol na skříň diferenciálu, která při otáčení přenáší točivý moment na hnací kola přes satelitní ozubená kola a ozubená kola náprav. V tomto případě se satelity ve skříni diferenciálu neotáčí kolem své osy, protože kola auta se otáčejí stejnou rychlostí a ujedou stejnou vzdálenost.

Rýže. 2. Trajektorie pohybu kol automobilu při zatáčení.

Při otáčení (obr. 2) se vnitřní hnací kolo pohybuje po oblouku kratší délky než vnější; v souladu s tím, aby bylo možné překonat vzdálenost různých délek za stejnou dobu, musí se hnací kola otáčet různými rychlostmi. V této situaci se zvyšuje odpor proti otáčení vnitřního kola a jeho pohonu, vnitřní kolo se otáčí pomaleji než vnější, což nutí satelity ve skříni diferenciálu otáčet se kolem své osy, což umožňuje otáčení pohonů a kol různými rychlostmi.

Při jízdě po povrchu s rovnoměrnými trakčními vlastnostmi si diferenciál dobře poradí se svými hlavními funkcemi, představte si však situaci, kdy vůz s konvenčním, nebo jak se běžně říká, volným diferenciálem jede přímo po asfaltu a jedno z jeho hnacích kol se dostane na úsek vozovky se slabými trakčními vlastnostmi (sníh, led, tekuté bláto, olejová skvrna atd.). V tomto případě kolo se špatnou trakcí začne prokluzovat, zatímco kolo na asfaltu s lepší trakcí zůstane stát. Veškerá síla z motoru se přes diferenciál přenese na prokluzující kolo a auto ztratí rychlost a nebude moci pokračovat v pohybu. Podobná situace nastává při „agresivním“ průjezdu zatáčkou, kdy má vnitřní kolo horší přilnavost k povrchu vozovky než kolo vnější a začíná prokluzovat. V důsledku toho je značná část výkonu motoru vynaložena na prokluzování jednoho z hnacích kol a rychlost v zatáčkách klesá.

Jedním ze způsobů, jak vyřešit popsané problémy, je omezit relativní volnost otáčení mezi pohony pravého a levého hnacího kola. K tomu slouží Limited Slip Differentials (dále LSD). Níže se podíváme na šroubový diferenciál s omezeným prokluzem.

Jedním z nejběžnějších typů DPT je šroubový (šnekový) diferenciál s omezeným prokluzem.

Takových diferenciálů je více druhů, pojďme se blíže podívat na systémový diferenciál Quaife, pojmenovaný po svém vynálezci, anglickém inženýrovi Rodu Quaifeovi.

Rýže. 4. Síly působící ve šroubovém diferenciálu.

Obrázek 4 ukazuje vnitřní strukturu takového diferenciálu. Srdcem designu jsou satelitní převody. Jsou umístěny v přistávacích místech skříně diferenciálu. Celkem má nejjednodušší šroubový diferenciál šest satelitů. Jsou v neustálém záběru s ozubenými koly nápravy a satelity na levé straně jsou také zapojeny v párech se satelity na pravé straně. Všechna ozubená kola v diferenciálu mají spirálové nebo spirálové zuby, odtud název tohoto typu diferenciálu.

Pojďme se blíže podívat, jak to funguje. V podmínkách, kdy mají obě hnací kola vozu stejnou trakci s povrchem vozovky, funguje šroubový diferenciál jako normální, volný. Hlavní dvojice otáčí skříní diferenciálu, satelity a ozubená kola náprav jsou stacionární vůči skříni diferenciálu a navzájem, točivý moment je rovnoměrně rozdělen mezi hnací kola.

Nyní uvažujme příklad, kdy se zhoršuje přilnavost pravého hnacího kola automobilu k povrchu a začíná prokluzovat. V takové situaci se zvýší odpor vůči otáčení levého kola vůči pravému (k jeho otočení je potřeba větší točivý moment) a levé kolo se začne otáčet vůči skříni diferenciálu proti směru hodinových ručiček (směr otáčení je na obrázku znázorněn zelenými šipkami), přenáší rotaci na levé satelity v záběru s ním, které se otáčejí po směru hodinových ručiček, a pravé satelity se otáčí proti směru hodinových ručiček proti směru hodinových ručiček a odpovídajícím způsobem se otáčí proti směru hodinových ručiček. V tomto případě vznikají v párech ozubených kol síly, které mají tendenci tlačit ozubená kola od sebe (směry sil jsou na obrázku znázorněny červenými šipkami). Satelity, jak si pamatujeme, jsou instalovány v zásuvkách pouzdra diferenciálu; vlivem sil vznikajících v ozubených párech jsou satelity přitlačeny konci a vrcholy zubů ke stěnám montážních objímek ve skříni diferenciálu. Tření, které v tomto případě vzniká, znesnadňuje otáčení satelitů a tím i levého ozubeného kola vůči skříni diferenciálu, čímž je dosaženo efektu částečné uzávěrky diferenciálu.

Síly, které vznikají v ozubených spojích a mají tendenci přitlačovat satelity k jejich sedlům, přímo závisí na velikosti momentu aktuálně procházejícího diferenciálem a na rozdílu v rotačním odporu mezi hnacími koly. Jinými slovy, jakmile se točivý moment potřebný k otáčení jednoho kola stane menším (kolo prokluzuje) než točivý moment potřebný k otáčení druhého, spirálový diferenciál jej automaticky přerozdělí ve prospěch kola s lepší trakcí. K přerozdělení točivého momentu dochází plynule a kolo s nejlepší přilnavostí dostává přesně tolik točivého momentu, kolik je nutné k tomu, aby se začalo otáčet.

Maximální blokovací koeficient šroubového diferenciálu závisí na profilu zubů satelitu a počtu satelitů v diferenciálu (čím větší je počet satelitů, tím větší je celková plocha jejich kontaktu s pouzdrem diferenciálu) a obvykle se pohybuje v rozmezí 3-5. Zde je potřeba vysvětlit, co je to koeficient uzávěrky diferenciálu.

Koeficient blokování je poměr točivého momentu na zaostávajícím (s lepší přilnavostí k povrchu vozovky) kole k točivému momentu na předním (prokluzujícím) kole.

Hodnota koeficientu K=5 například znamená, že diferenciál je schopen nasměrovat pětkrát více točivého momentu na hnací kolo, které má v danou chvíli nejlepší trakci.

V případech, kdy mezi hnacími koly není rozdíl v točivém momentu, ale hnací kola se otáčejí různými rychlostmi (například při zatáčení), se šnekový diferenciál s omezeným prokluzem chová stejně jako běžný, „otevřený“ diferenciál. Činnost šroubového diferenciálu tak nemá prakticky žádný vliv na ovladatelnost vozidla v zatáčkách.

Na rozdíl od jiných typů DPT nemá šroubový diferenciál ve své konstrukci rychle se opotřebovávající díly, jako jsou spojky, a během provozu nevyžaduje použití speciálních olejů.

Šroubový diferenciál má jednu nevýhodu. V případě, kdy je točivý moment potřebný k otáčení prokluzujícího kola nulový, například při diagonálním zavěšení, nemá diferenciál co přerozdělovat a kolo prostě prokluzuje. U moderních šroubových DPT byla tato nevýhoda částečně odstraněna zavedením sady distančních kotoučových podložek instalovaných mezi ozubená kola nápravových hřídelů.

Obr.5. Balení kotoučových podložek.

Síla vytvářená podložkami tlačí nápravová kola proti skříni diferenciálu a brání jim v úplném volném otáčení ve skříni. V důsledku toho, i když jedno z hnacích kol visí ve vzduchu, je zapotřebí určitý krouticí moment k otáčení hnacího ozubeného kola tohoto kola vzhledem ke skříni diferenciálu. V souladu s tím se diferenciál částečně zablokuje a přenese točivý moment z motoru na druhé hnací kolo. Přítlačná síla vyvinutá podložkami se nazývá „předpětí“ diferenciálu s omezeným prokluzem. Kotoučové podložky jsou v podstatě jedinou částí šroubového „zámku“, která podléhá opotřebení a vyžaduje pravidelnou výměnu; když se opotřebují, síla předpětí klesá a časem se při šikmém zavěšení začne chovat jako běžný otevřený diferenciál, pokud jedno z hnacích kol visí ve vzduchu. Ve všech ostatních případech však bude šroubovicový diferenciál nadále plnit své funkce.

Pojďme si shrnout vše, co bylo řečeno výše:

Šroubový diferenciál poskytuje následující výhody:

1. Zvýšení schopnosti vozidla procházet terénem na površích s různou úrovní adheze.
2. Diferenciál nevyžaduje speciální maziva.
3. Není nutná pravidelná údržba diferenciálu
4. Pohodlí a snadnost řízení vozu se neztrácí

Tento diferenciál vám nepomůže, pokud je jedno z hnacích kol zavěšeno. Tuto nevýhodu však lze odstranit použitím diferenciálu s předpětím.

Tento typ diferenciálu doporučujeme pro civilní vozidla. Pro zájemce o turistiku a motoristický sport doporučujeme věnovat pozornost šroubovým diferenciálům s předpětím.

Ve čtvrtém článku série „Zabezpečovací systémy automobilů“ se budeme zabývat dalším bezpečnostním mechanismem – protiblokovací brzdový systém.

Na rozdíl od dříve diskutovaných pasivních bezpečnostních systémů (bezpečnostní pásy a airbagy), které pomáhají v případě nehody, je protiblokovací brzdový systém systémem aktivní bezpečnost, tedy pomáhá především předcházet střetům mezi auty.

Nejjednodušší způsob, jak brzdit auto

Mnoho řidičů se domnívá, že k rychlému zastavení auta musí sešlápnout a podržet brzdový pedál (brzdit až na podlahu). Tato metoda samozřejmě přiměje auto zastavit, ale takové brzdění nebude účinné.

Při brzdění na podlahu se to stává zámek kola, tj. kola auta se přestanou otáčet. Na první pohled se zdá, že se zablokovanými koly auto rychleji zastaví. Ale to je jen na první pohled. Připomeňme si malý prvek ze školního kurzu fyziky: „Síla statického tření je vždy větší než síla skluzného tření.“ Tito. Pokud se kola vozu otáčejí (nezablokují), vůz bude brzdit rychleji, než když jsou kola zablokována. To je způsobeno tím, že v prvním případě je styčná plocha kol automobilu vzhledem k povrchu vozovky nehybná, tedy působí síla statického tření. Ve druhém případě, kdy jsou kola auta zablokována, na něj působí třecí síla skluzu.

Existuje také druhá nevýhoda nejjednoduššího způsobu brzdění – auto se zablokovanými koly úplně ztratí kontrolu. Tito. Pokud při zatáčení zablokujete kola, vůz se bude setrvačností dále pohybovat rovně, nikoli ve směru natočených kol.

Je zřejmé, že nejjednodušší způsob brzdění je nedokonalý a někdy nebezpečný. Proto byla vyvinuta speciální zařízení, která pomáhají řidiči při brzdění. Protiblokovací brzdové systémy (ABS).

Protiblokovací brzdový systém

Jak už z názvu asi tušíte, protiblokovací systém brzd zabraňuje zablokování kol vozu při brzdění.

V nejjednodušším případě se systém skládá ze snímačů, které měří rychlost otáčení každého kola, a řídicí jednotky. V tomto případě se porovnávají rychlosti otáčení kol, a pokud se jedno z kol otáčí pomaleji než ostatní (příznak zablokování), pak se brzdná síla na tomto kole sníží. Kolo se nezablokuje. Systém ABS kontroluje kola několik desítekkrát za sekundu, což umožňuje udržovat stejnou rychlost otáčení pro všechna kola.

Je zřejmé, že při použití ABS v případě plného brzdění zkrátí se brzdná dráha vozua neméně důležité je, že vůz zůstává ovladatelný.

Brzdění přerušovaným sešlápnutím brzdového pedálu

Existuje další způsob brzdění, který lze použít jak s ABS, tak bez něj – brzdění přerušovaným sešlápnutím brzdového pedálu. Spočívá v tom, že řidič prudce, silně, ale na krátkou dobu sešlápne brzdový pedál. Tito. sešlápne pedál a pak jej uvolní.

Při tomto typu brzdění se kola vozu zablokují a odemknou. Tato metoda umožňuje zkrátit brzdnou dráhu vozu. K tomu dochází proto, že při krátkém sešlápnutí brzdového pedálu se hmotnost vozu přenese na jeho přední nápravu. Také po uvolnění brzdového pedálu si vůz zachová kontrolu.

Existuje kontroverzní názor, že pokud člověk může brzdit přerušovaně, nepotřebuje systém ABS. I když přerušované brzdění může zkrátit brzdnou dráhu, má nevýhodu. Aby bylo možné v kritické situaci brzdit tímto způsobem, je nutné brzdit přerušovaně a nepřetržitě. To vám umožní rozvíjet příslušnou dovednost. Jenže při přerušovaném brzdění se auto hodně houpe, a proto je neustálé brzdění tímto způsobem pro řidiče nepříjemné. A ještě více se vašim cestujícím nebude líbit neustálé houpání!

No, protože samotný systém ABS se spouští v okamžiku prudkého brzdění, je to nepostradatelný pomocník v každém autě.

Vozy s ABS

Od roku 2016 musí být všechna auta uvedená do oběhu, včetně domácích, vybavena protiblokovacím brzdovým systémem.

Do roku 2016 mělo mnoho levných modelů aut ABS jako volitelný doplněk, takže při nákupu ojetého vozu vyrobeného před rokem 2016 systém hledejte.

Brzdění s ABS na videu

Nakonec poskytnu video, ve kterém auta s ABS a bez ABS brzdí pomocí přerušovaného a jednoduchého brzdění:

Mimochodem upozorňuji, že na videu přerušované brzdění provádí zkušený instruktor, který ví předem, že by musel zpomalit. Jsem si jistý, že v kritické situaci nezačne okamžitě přerušovaně brzdit. A co víc, v kritické situaci bude běžný řidič zmatený a jedině ABS mu může pomoci.

Cílem každého řidiče je vyhnout se nehodám a neocenitelnou pomoc v tomto ohledu poskytuje protiblokovací brzdový systém.

Hodně štěstí na silnicích!

Aktualizováno: 3. února 2016
Maxim Kalašnikov

odborník na automobilovou legislativu v Rusku. Více než 11 let studuje automobilové regulační dokumenty a konzultuje řidiče. Autor analytických článků a školení. Projektový manažer SDA Master (pddmaster.ru).