Sistemul de frânare în mașina (II) RACER spirit
Vă spunem care sunt componentele sale și cum funcționează acestea
În prima parte a raportului privind sistem de frânare în mașină Vă vom spune istoricul frânelor și în ce tipuri sunt împărțite, în funcție de sistemul de livrare a forței de frânare sau de tipul ansamblului rotor/stator. Acum, că ne aflăm în context, ne vom scufunda în descrierea unui sistem de frână hidraulic actual, de la pedala de frână la discuri, enumerând componentele sale și numărând fiecare detaliu al fiecăruia.
Cum funcționează frânele?
Dacă vă amintiți din tranșa anterioară, un sistem de frânare nu este altceva decât un sistem de control, altul pentru trimiterea forței de frânare, un rotor și un stator care, din cauza fricțiunii, frânează rotorul.
În cazul unei mașini medii precum cea pe care o vom vedea astăzi, sistemul de control este pedala de frână și maneta frânei de parcare, în timp ce sistemul de trimitere a forței de frânare este hidraulic, efectuând transmisia și amplificarea frânei. printr-un cilindru principal și un servomotor de frână, conectat prin conducte care conțin un fluid incompresibil, de obicei un fel de antigel sau poliglicol, numit lichid de frână, deși în funcție de tip poate avea o bază de silicon sau ulei.
Frână cu disc ventilată cu etrier plutitor
Sistemul ABS/ESP este apoi introdus pentru a-și îndeplini funcția și astfel transmite puterea de frânare la etrierele de frână. În interiorul etrierelor -stator- avem pistoane care sunt cele care primesc forța de frânare și împing plăcuțele de frână pe disc -rotor-. În acest fel, se exercită fricțiunea necesară pentru a transforma energia cinetică în energie termică și, astfel, a reduce viteza.
Înainte de a descrie fiecare parte în detaliu, vom explica cu oarecare fizică fundamentele sistemelor de frână hidraulice, pentru a le înțelege mai bine.
Legea lui Pascal
Relaxați-vă, nu vom da o clasă de fizică, ci doar o mică bază pentru a pune bazele. Sistemele hidraulice de frânare profită de legea lui Pascal pentru a transmite forța de frânare. Acest principiu se bazează pe faptul că lichidul nu poate fi comprimat, deci dacă transmitem o forță pe un piston într-un circuit hidraulic, această forță va fi transmisă unui alt piston conectat la același circuit.
Unde este utilitatea? În acest sens, dacă modificăm diametrul tuburilor, putem converti o forță mică pe distanță lungă într-o forță mare pe distanță scurtă. Adică putem înmulți forța aplicată. Această forță va depinde și de suprafața pistoanelor pe care le avem.
După cum putem vedea, și transferând-o la sistemul de frânare dintr-o mașină, aplicând o forță pe pedală, vom multiplica acea forță care va fi transmisă hidraulic celor patru etriere de frână. În diagramă o puteți vedea mai clar. Am inclus câteva formule pentru cei mai curioși, unde F este forța, D distanța și S suprafața.
Componentele unui sistem de frânare curent
La fel ca toate sistemele din mașini, sistemul de frânare continuă să evolueze și să se îmbunătățească cu fiecare nouă iterație. Ideea de a o explica într-un mod simplu este de a lua un sistem tipic de frânare al unei mașini obișnuite, pentru a vedea din ce părți este compus. Pentru aceasta vom folosi ca exemplu un sistem hidraulic de frânare pe disc cu ABS.
Pedala de frana
Începem cu sistemul de control cu ceva ce știm cu toții: pedala de frână. Arată doar ca o acțiune în care forța de frânare este proporțională cu forța pe care o exercităm asupra sa, dar designul său este foarte important în sistem. Pedala de frână acționează direct asupra cilindrului principal, împingând pistonul său și trimitând forța de frânare necesară la etrierele de frână.
Este important ca forța care trebuie aplicată să fie rezonabilă pentru o persoană obișnuită și, pentru aceasta, pedala de frână acționează ca o pârghie: distanța de la axa de rotație la actuatorul pistonului cilindrului principal (L1) este mai mică decât distanța de la ax se întoarce la pedala însăși unde sprijinim piciorul pentru a frâna (L2). Prin urmare, avem un efect multiplicator al forței de frânare cu un factor care ar fi L2 împărțit la L1, ca în orice pârghie. Acesta este ceea ce se numește raportul pedalei de frână. De exemplu, dacă aplicăm o forță de 100 N pedalei, iar raportul este 5: 1, forța aplicată cilindrului principal va fi de 500 N.
În trecut, înainte de sosirea amplificatorului de frână, acest raport era mai mare, deoarece nu aveam asistență la frânare. Dacă ați încercat să călcați frâna de mai multe ori după oprirea mașinii, veți vedea cu adevărat câtă forță este necesară pentru a frâna - este necesară multă forță fără un servofrână. Apoi vom vedea acest expert mai detaliat.
Pedala de frână nu numai că servește la acționarea frânelor, ci trebuie să ofere șoferului o senzație directă a puterii de oprire a vehiculului
Pedale de la un Ferrari F430 (ancoră superioară)
Pedale de la un Porsche Carrera GT (ancoră inferioară)
În prezent, un raport tipic poate fi între 4 și 6, în funcție de producător și de proiectarea sistemului, deoarece acesta trebuie să fie în concordanță cu amplificatorul de frână, diametrul cilindrului principal și diametrul țevilor. Apoi vom vedea un exemplu simplu în care toate variabilele sunt încorporate pentru a realiza proiectarea unui sistem de frânare.
În ceea ce privește tipurile de pedale, putem distinge fundamental două: pedalele cu ancoră superioară (cum ar fi cele ale Ferrari F430) sau cu ancoră inferioară (cum ar fi cele ale Porsche Carrera GT). La cele cu ancoră superioară, instalate în majoritatea autoturismelor, punctul de pivotare este aproape de coloana de direcție și sunt ancorate de peretele care separă motorul de habitaclu. Cei cu ancora inferioară sunt fixați la solul vehiculului și punctul lor de pivotare este aproape de solul însuși. De obicei se găsesc în supercars sau mașini de curse.
Ambele tipuri își îndeplinesc funcția, dar cele ancorate la sol au punctul de pivotare mai aproape de călcâie, astfel încât acționarea lor este mai naturală decât cele cu ancorare superioară, în care trebuie să existe o alunecare a tălpii pantofului sau a piciorului. compensare care trebuie acționată.