Hogyan működik a fék arányosító szelep?

Mire képes a fék arányosító szelep – a rövid válasz

A fékosztó szelep korlátozza a hátsó fékekre küldött hidraulikus nyomást az első fékekhez képest. Ha erősen fékez, a súly előretolódik, csökkentve a hátsó kerék tapadását. Nyomásszabályozás nélkül a hátsó kerekek az elsők előtt blokkolnak, ami a jármű megpördülését vagy halfarkolását okozza. Az adagolószelep ezt úgy akadályozza meg, hogy a hátsó féknyomást egy kalibrált küszöbértékre korlátozza – általában valahol A rendszer teljes nyomásának 30%-a és 50%-a , a jármű kialakításától és tömegeloszlásától függően.

Ez az alkatrész a hidraulikus fékvezetékben található a főfékhenger és a hátsó féknyergek vagy kerékhengerek között. Az első fékezést nem befolyásolja. Az első fékek kezelik a fékezőerő nagy részét – a legtöbb személygépjárműben az első tengely nyeli el a fékezőerőt 60% és 80% a teljes fékezési energia erős megállás során. A hátsó fékek segítik, de ellenőrizni kell, hogy elkerüljük az idő előtti leblokkolást.

A fékadagoló szelep működésének megértése a terhelésátviteli fizika megértését jelenti. Az adagolószelep nem passzív korlátozás – ez egy nyomásérzékeny eszköz, amely valós időben reagál a tényleges fékvezeték-nyomásra.

A belső mechanika: Hogyan szabályozható a nyomás

A szabványos adagolószelep belsejében rugós dugattyú található kalibrált osztási ponttal. Egy beállított nyomásküszöb alatt – amelyet gyakran „térdpontnak” vagy „felosztási pontnak” neveznek – a szelep teljes nyomást ad át a hátsó fékeknek. Amint a vezeték nyomása meghaladja ezt a küszöböt, a dugattyú elmozdul, hogy korlátozza a további nyomásnövekedést a hátsó körben.

Íme, mi történik lépésről lépésre a fékezés során:

1. A vezető lenyomja a fékpedált, növeli a nyomást a főfékhengerben.
2. A nyomás kezdetben egyenlő mértékben áramlik mind az első, mind a hátsó körök felé.
3. Amikor a hátsó kör nyomása eléri a térdpontot (általában 400-600 psi sok személygépkocsiban) az adagolószelep dugattyúja eltolódik.
4. A szelep csökkenti a nyomásnövekedés mértékét a hátsó körben, lehetővé téve az első nyomás akadálytalan emelkedését.
5. Maximális pedálnyomás esetén az első fékek fogadhatnak 1200 psi vagy több míg a hátsó része ennek a töredékénél tart.

A hátsó nyomás és a térdpont feletti elülső nyomás arányát lejtésviszonynak nevezzük. A 0,3-as lejtési arány például azt jelenti, hogy az elülső nyomás minden 100 psi-es növekedése után a hasítási ponton túl a hátsó nyomás csak 30 psi-rel nő. Ezt az arányt úgy alakították ki, hogy megfeleljen a jármű tömegének, tengelytávjának és tömegközéppontjának.

Típusai Gépjármű fékszelepek Nyomásarányosításhoz használják

Nem minden, a hátsó nyomást szabályozó gépjármű-fékszelep működik ugyanúgy. A különböző járműtípusokban és korszakokban többféle kialakítást használtak:

Fix arányosító szelep

Ez a legegyszerűbb kialakítás. A felosztási pont és a meredekség aránya a gyártáskor rögzített. Nem veszi figyelembe a jármű terhelésének változásait. Egy féltonnás, üres teherautónak más hátsó fékegyensúlyra van szüksége, mint amikor 800 font rakományt szállít – a rögzített szelep nem tud alkalmazkodni. Ezek gyakoriak a régebbi személygépkocsikban és a könnyebb járművekben, ahol minimális a terhelésváltozás.

Load-Sensing Proportioning Valve (LSPV)

A terhelésérzékelős adagolószelep mechanikusan csatlakozik a hátsó felfüggesztéshez egy függesztőrúdon keresztül. Ahogy a jármű megterhelődik és a felfüggesztés összenyomódik, a rudazat beállítja a szelep rugójának előfeszítését, megemelve a térdpontot. Ez nagyobb hátsó féknyomást tesz lehetővé, amikor a hátsó tengely nagyobb tömeggel bír – pontosan akkor, amikor a nagyobb hátsó fékezés biztonságos. Ezt a kialakítást széles körben használják teherautókban, kisteherautókban és terepjárókban. Egy teljesen megrakott kisteherautónál előfordulhat, hogy a hátsó féknyomás határértéke eltolódik 200-400 psi terheletlen állapotához képest.

Kombinált szelep

Az 1970-es évektől az 1990-es évekig sok járműben olyan kombinált szelepet használtak, amely három funkciót integrál egyetlen házba: egy adagolószelepet, egy nyomáskülönbség-kapcsolót és egy adagolószelepet. Az adagolószelep kissé késlelteti az első tárcsafék bekapcsolását, hogy enyhe fékezéskor először a hátsó dobfékek kapcsoljanak be, kiegyensúlyozva. A nyomáskülönbség kapcsoló kioldja a fék figyelmeztető lámpáját, ha az egyik áramkör nyomást veszít. Az adagoló rész kezeli a hátsó nyomáskorlátozást a fent leírtak szerint. Ez a kialakítás helytakarékos és leegyszerűsíti a telepítést.

Elektronikus fékerőelosztó (EBD)

Az ABS-szel felszerelt modern járművek jellemzően a mechanikus arányosítást elektronikus fékerőelosztóval helyettesítik. Az EBD keréksebesség-érzékelőket, az ABS hidraulikus vezérlőegységét és a jármű ECU-ját használja a hátsó féknyomás dinamikus modulálására. A tényleges kerékcsúszást veszi figyelembe, nem csak a vezetéknyomást. Az EBD ezredmásodpercek alatt képes reagálni, és egyszerre alkalmazkodik a különböző útfelületekhez, kormányzási bemenetekhez és terhelési viszonyokhoz. Ebben a rendszerben a mechanikus adagolószelepet vagy megszüntetik, vagy csak hibabiztos tartalékként tartják meg.

Ahol az arányosító szelep található a fékrendszerben

Az adagolószelep a hátsó tengelyt tápláló fékvezetéken belül van elhelyezve. Az átlósan megosztott fékkörrel rendelkező járműveken (ahol mindegyik áramkör egy elülsőt és egy ellentétes hátsót vezérel) az arányosítási funkció beépíthető magába a főfékhengerbe, vagy megkettőzhető minden hátsó féksorhoz. A régebbi elülső/hátsó osztott rendszerekben egyetlen szelep kezeli a teljes hátsó áramkört.

Teherautókban és haszongépjárművekben az LSPV-t jellemzően a hátsó tengely házára vagy vázára szerelik fel a hátsó felfüggesztés közelében, és egy összekötő karral közvetlenül a tengelyhez csatlakozik. A felfüggesztés útjának mérése érzékelők vagy elektronika nélkül valós idejű információt ad a szelepnek a hátsó terhelésről.

Az adagolószelep és a rendszerben lévő egyéb gépjármű-fékszelepek közötti kapcsolat szekvenciális:

• Főfékhenger — hidraulikus nyomást hoz létre a pedál bemenetéből
• Fékrásegítő — felerősíti a pedálerőt, mielőtt elérné a főfékhengert
• Adagoló szelep — késlelteti az elülső tárcsa bekapcsolását a lámpák ütközésekor (kombinált szelepeknél)
• Arányozó szelep — korlátozza a hátsó kör nyomását az osztási pont felett
• ABS modulátor — az egyes kerekek szintjén beavatkozik blokkolási körülmények között

Ezen gépjármű-fékszelepek és -alkatrészek mindegyike külön funkciót lát el, de kompatibilisnek kell lenniük, és megfelelően illeszkedniük kell a jármű fékezési jellemzőihez.

A fék arányosító szelep meghibásodásának jelei

A hibás adagolószelep felismerhető tüneteket produkál. Mivel a hátsó fékegyensúlyt szabályozza, a problémák elsősorban fékezéskor jelentkeznek:

A hátsó kerék blokkolása mérsékelt fékezés mellett

Ha a szelep nyitott helyzetben meghibásodik, korlátlan nyomást továbbít a hátsó fékekre. Ennek eredményeként a hátsó kerekek még a szokásos megállások során is blokkolnak – nem csak pánikfékezéskor. Ez az egyik legveszélyesebb meghibásodási mód, mivel a jármű hátsó része kilenghet. Nedves vagy laza felületeken ez még alacsonyabb sebességnél fordul elő.

Gyenge vagy nem hatékony hátsó fékezés

Ha a szelep zárt vagy erősen korlátozott helyzetben megakad, a hátsó féknyomás teljesen leáll, vagy nulla közelébe csökken. A hátsó fékek szinte semmit nem tesznek hozzá. A féktávolság megnövekszik, és a fékek elhalványulnak gyorsabban, mert minden hőterhelés az első fékekre nehezedik. Ennek eredményeként az elülső rotorok túlmelegedhetnek és idő előtt meghajolhatnak.

Egyenetlen fékbetét és fékpofa kopás

Az első és a hátsó fékerő aránytalan megoszlása egyenetlen kopási mintákat okoz. A fékellenőrzést végző technikusoknak, akik súlyosan kopott első betéteket találnak az alig használt hátsó cipők vagy fékbetétek mellett – ABS-problémákkal nem rendelkező járművön –, gyanakodniuk kell az adagolószelep hibájára.

Fék figyelmeztető lámpa

A kombinált szeleppel felszerelt járműveken a nyomáskülönbség kapcsoló kioldja a fék figyelmeztető lámpáját, ha jelentős egyensúlyhiány van az első és a hátsó áramkörök között. Ez nem mindig jelzi kifejezetten a meghibásodott adagolószelepet, de ez a diagnózis kiindulópontja.

Folyadékszivárgás a szelepháznál

A szelep belső tömítései idővel elhasználódhatnak, különösen azokban a járművekben, amelyeknél nem öblítették ki a fékfolyadékot az ütemterv szerint. A fékfolyadék higroszkópos – felszívja a nedvességet a levegőből. Több év öblítés nélkül a nedvességgel szennyezett folyadék korrodálja a szelep belső furatát és dugattyúját, ami tömítés meghibásodását és külső szivárgást okoz. A fékfolyadékot 2 évente vagy 30 000 mérföldenként kell cserélni a legtöbb járműben ennek megakadályozására.

Diagnózis és vizsgálati eljárások

Az adagolószelep teszteléséhez egyidejűleg kell mérni a hidraulikus nyomást az első és a hátsó körökben ellenőrzött fékezés mellett. Ez az első és a hátsó fékvezetékekre szerelt T-idomokkal ellátott féknyomásmérővel történik.

Az eljárás általában a következő lépéseket követi:

1. Szereljen fel nyomásmérőket az adagolószelep elülső és hátsó kimeneti nyílásaira, vagy minden egyes körben egy vizsgálati pontra.
2. Leállított motornál és lemerült fékrásegítőnél gyakoroljon folyamatosan növekvő nyomást a fékpedálra.
3. Rögzítse a nyomást mindkét mérőműszeren egyszerre, ahogy a pedálerő növekszik.
4. A hasadási pont alatt az elülső és a hátsó nyomásnak egyenlőnek vagy nagyon közel kell lennie.
5. A hasadási pont felett a hátsó idomszernek csökkentett növekedési ütemet kell mutatnia az elülsőhöz képest.
6. Hasonlítsa össze a leolvasott értékeket a jármű gyártójának a felosztási pontra és a lejtőarányra vonatkozó specifikációival.

Ha az elülső és a hátsó nyomás minden pedálerő mellett azonos marad, a szelep nem működik. Ha a hátsó nyomás aránytalanul alacsony minden pedálerő mellett, a szelep beszorulhat egy korlátozott helyzetben. Mindkét állapot szelepcserét igényel.

A terhelésérzékelős adagolószelepeknél a rudazat beállítását is ellenőrizni kell. Sok LSPV állítható rúdhosszúsággal rendelkezik, amely beállítja a szelep alaphelyzetét. Ha a rudazat rosszul van beállítva – például a hátsó felfüggesztés javítása után – a hátsó fékek teljesítménye akkor is helytelen lesz, ha maga a szelep működik. A jármű gyártója határozza meg a rudazat hosszának terheletlen méretét.

Csere megfontolások és gyakori hibák

Az adagolószelep cseréje egyszerű hidraulikus munka, de a gyakorlatban számos hiba előfordul:

Rossz szelepspecifikáció beszerelése

Az arányos szelepek nem univerzálisak. A rossz felosztási ponttal vagy lejtésaránnyal rendelkező szelep olyan fékfeszültséget okoz, amely nem egyezik a járművel. Még a kis különbségek is számítanak – a 100 psi túl magas hasadási pont túlzott hátsó féknyomást tesz lehetővé a könnyű autók erős megállásai során. Mindig a pontos járműhöz megadott cikkszámot használja, ne csak egy hasonló járművet ugyanabban a modellcsaládban.

A fék légtelenítésének kihagyása csere után

Bármikor, amikor a fék hidraulikus körét kinyitják, levegő juthat be. A levegő összenyomható, a fékfolyadék nem. Még egy kis légbuborék is a hátsó körben szivacsos pedált és inkonzisztens hátsó fékreakciót okoz. A teljes fék légtelenítése a főfékhengertől legtávolabbi keréktől kezdve kötelező a szelepcsere után.

Nem foglalkozik a kiváltó okkal

A beszorult vagy szivárgó szelep gyakran az elhanyagolt fékfolyadék tünete. A szelep cseréje a régi, nedvességgel teli folyadék átöblítése nélkül korrozív folyadékot hagy a rendszerben. Az új szelep ugyanazon mechanizmus miatt rövid időn belül meghibásodik. Minden szelepcserét egy teljes fékfolyadék-öblítésnek kell kísérnie friss DOT 3 vagy DOT 4 folyadékkal, az előírásoknak megfelelően.

Az arányosító szelep megkerülése a teljesítmény növelése érdekében

Egyes teljesítmény- és versenyalkalmazások szándékosan eltávolítják vagy megkerülik a gyári adagolószelepet egy állítható fékelőfeszítés helyett. Így a vezető közvetlenül irányíthatja az első-hátsó fékfelosztást. Tapasztalt vezetőkkel és ellenőrzött feltételekkel rendelkező pályán ez jogos beállítás. Közúton veszélyes. Ha egy utcai járműből megfelelően kalibrált csere nélkül eltávolítják az adagolószelepet, az eltávolít egy fontos biztonsági mechanizmust, és számos joghatóságban jogsértésnek minősülhet.

Hogyan működik az arányosítás az ABS-szel és a modern fékrendszerekkel

Az ABS-sel felszerelt járművekben egyértelműen meg kell érteni az adagolószelep és az ABS-modulátor közötti kapcsolatot. Az ABS megakadályozza a kerekek blokkolását a gyorsan pulzáló féknyomással – képes felengedni és újra nyomást gyakorolni egy adott kerékre 15-20-szor másodpercenként . Ez sokkal kevésbé valószínűvé teszi a hátsó blokkolást az ABS-sel felszerelt járművekben, ami felveti a kérdést: számít-e még mindig az arányos szelep?

A válasz igen, több okból is:

• Az ABS csak akkor aktiválódik, amikor a kerék csúszni kezd. Az arányosító szelep működése megelőző jellegű – megakadályozza a túlzott hátsó nyomást, mielőtt bármilyen csúszás bekövetkezne.
• Csúszós felületeken az ABS és az arányosítás együtt működik. Az adagolószelep csökkenti annak valószínűségét, hogy az ABS-nek be kell avatkoznia a hátsó kerekeken, ami csökkenti a féktávolságot az alacsony tapadású felületeken.
• Egyes ABS-rendszerek elektronikus fékerő-elosztást tartalmaznak a mechanikus szelep kiegészítő funkciójaként, nem pedig teljes csereként. A mechanikus szelep hibabiztos viselkedést biztosít, ha az ABS-modul vagy a vezetékek meghibásodnak.

Azokban a járművekben, ahol az EBD teljesen helyettesíti a mechanikus adagolószelepet, az ABS/EBD rendszer hibája befolyásolhatja a hátsó fékek egyensúlyát. Ez az egyik ok, amiért nem szabad figyelmen kívül hagyni az ABS figyelmeztető lámpákat – az ABS-hiba még látható fékezési tünetek hiányában is ronthatja a fékegyensúlyt. Amikor az ABS-modul meghibásodik az ilyen járműveken, a rendszer általában a teljes, modulálatlan féknyomást állítja be az összes kerékre, és más biztonsági ráhagyásokra hagyatkozik az elakadás megelőzésére.

Az arányosító szelep specifikációi járműkategóriákban

A különböző járműkategóriák lényegesen eltérő adagolószelep-kalibrálást igényelnek. Az alábbi táblázat bemutatja, hogyan változnak a tervezési paraméterek járműtípusonként:

Ezek a számok gyártónként és egyes modellenként jelentősen eltérnek. Az értékek a tervezési paraméterek tartományát hivatottak szemléltetni, nem pedig referenciaspecifikációként szolgálnak egy adott járműhöz.

Miért fontos a megfelelő hátsó fékegyensúly a biztonság szempontjából?

A hátsó kerék fékezés közbeni blokkolása az egyik legdestabilizálóbb esemény, amelyet a vezető tapasztalhat. Ha a hátsó kerekek leállnak forogni, miközben az első kerekek tovább gurulnak, a jármű elveszti iránystabilitást. A hátsó rész a kormányzástól független utat követ – bárhová viszi a lendület. Autópályás sebességnél ez a másodperc töredéke alatt teljes kipörgést okozhat.

A közlekedésbiztonsági szervezetek által végzett kutatások folyamatosan azt mutatják, hogy a fékezés okozta hátsó blokkolás hozzájárul az irányítás elvesztésével kapcsolatos balesetek jelentős részéhez. Az adagolószelep egy passzív, mechanikus biztosíték ezzel a speciális meghibásodási móddal szemben. Aktiválása nem igényel vezetői jártasságot, nincs elektronika a működéséhez, és elhanyagolható mértékben bonyolítja a fékrendszert.

Ez az oka annak, hogy az adagolószelep – annak ellenére, hogy nem elbűvölő alkatrész, amelyre a legtöbb sofőr soha nem gondol – az egyik legbiztonságosabb hardverelem az autófékszelep-körben. A jó állapotban tartása, valamint a rendszeres fékfolyadék karbantartás nagyon kevésbe kerül az általa nyújtott védelemhez képest.

Ha valaki módosítja a jármű fékrendszerét – fékbetét-keverékeket cserél, dobról tárcsára vált hátul, jelentős mértékben megváltoztatja a jármű tömegét –, az arányozó szelep kalibrálását újra át kell tekinteni. Az eredetileg hátsó dobokkal rendelkező járművek hátsó tárcsás átalakításához például eltérő adagolószelepre van szükség, mivel a tárcsafékek nagyobb szorítóerőt generálnak ugyanazon hidraulikus nyomás mellett, mint a dobfékek. Az eredeti dobkalibrált szelep hátsó tárcsákkal való használata a hátsó fékek leblokkolását eredményezi erős leálláskor még akkor is, ha minden más alkatrész megfelelően működik.