Data publikacji: 2018-01-03

Zmiana nacisku kół na nawierzchnię drogi, a wartość siły hamowania

Wartość siły hamowania, pomiędzy oponą a nawierzchnią drogi, zależy od współczynnika tarcia pomiędzy oponą a nawierzchnia drogi oraz siły, nacisku koła na nawierzchnię drogi

Rys. 43
Rys. 44
Rys. 45

W rożnych sytuacjach, wartość siły nacisku koła na nawierzchnię drogi, każdego z kół pojazdu, może się zmieniać. Gdy maleje, pojawia się ryzyko zablokowania koła. Gdy rośnie, można by zwiększyć siłę hamowania, dla skrócenia drogi hamowania. Poznajmy kilka typowych przykładów zmian rozkładu sił nacisku kół na nawierzchnię drogi i następstwa tych zmian. Większość samochodów osobowych ma zespół napędowy z przodu. Jeśli taki samochód stoi lub jedzie ze stałą prędkością, to nacisk kół osi przedniej na nawierzchnię (FNKP1, rys.43a), jest większy niż nacisk kół osi tylnej na nawierzchnię (FNKT1). Gdy pojazd jest hamowany (rys.43b), siła bezwładności (FBZ2) i siły hamowania kół osi przedniej i tylnej (FHP2 i FHT2) powodują zwiększenie nacisku kół osi przedniej na nawierzchnię (FNKP2) i zmniejszenia nacisku kół osi tylnej na nawierzchnię (FNKT2). Im większe jest opóźnienie podczas hamowania, tym o większą wartość zwiększa się siła nacisku kół osi przedniej na nawierzchnię drogi - nazywamy to dociążeniem, i jednocześnie zmniejsza się siła nacisku kół osi tylnych na nawierzchnię drogi - nazywamy to odciążeniem. Im mniejsza jest siła nacisku kół osi tylnej (FNKT2) do nawierzchni, tym mniejsza jest wartość siły hamowania kół osi tylnej (FHT2). Rośnie wówczas ryzyko zablokowania kół osi tylnej.

Aby ono nie nastąpiło, wraz ze spadkiem siły nacisku kół osi tylnej (FNKT2) do nawierzchni, musi maleć siła hamowania hamulców kół osi tylnej (siła, którą generuje mechanizm hamulca). Inny problem występuje np. w samochodach ciężarowych i ciągnikach siodłowych. Gdy ciężarówka jest niezaładowana, wówczas nacisk kół osi tylnej i przedniej na nawierzchnię drogi zależy tylko od masy samej ciężarówki. Jej załadowanie powoduje, że nacisk kół osi tylnej na nawierzchnię drogi, rośnie w większym stopniu niż nacisk kół osi przedniej. Podczas hamowania (dla ułatwienia rozważań pomińmy zmianę rozkładu sił na osie, analogicznej do przedstawionej na rys.43), nacisk kół osi tylnej na nawierzchnię drogi, dla ciężarówki niezaładowanej (FNKT1, rys.44a), będzie mniejszy od nacisku kół osi tylnej, dla ciężarówki załadowanej (FNKT2, rys.44b). W związku z powyższym, maksymalna wartość siły hamowania kół osi tylnej ciężarówki niezaładowanej (FHT1, rys.44a), jest mniejsza jak siły hamowania kół osi tylnej ciężarówki załadowanej (FHT2, rys.44b). Gdy hamowana jest ciężarówka niezaładowana, wówczas konieczne jest zmniejszenie sił hamowania hamulców kół osi tylnej (siła, którą generuje mechanizm hamulca), aby nie wystąpiło zablokowanie kół osi tylnej. Natomiast, gdy hamowana jest ciężarówka załadowana, wówczas możliwe jest zwiększenie sił hamowania hamulców kół osi tylnej, oczywiście do granicy ich zablokowania. Jest to również konieczne dlatego, że przy hamowaniu ciężarówki załadowanej, dla uzyskania takich samych wartości opóźnień jak dla ciężarówki niezaładowanej, konieczne jest zwiększenie sił hamowania. Przeanalizujemy teraz, jak ukształtowanie drogi wpływa na zmianę wartości sił hamowania. Wjazdom na wzniesienia lub zjazdom z nich, towarzyszą zmiany wartości sił nacisku kół osi przedniej i tylnej na nawierzchnie drogi (rys.45). Jeśli jednocześnie pojazd jest hamowany, to wartości sił hamowania kół osi przedniej i tylnej, również się zmieniają.

Jako punkt wyjściowy do rozważania przyjmijmy, że samochód jedzie po drodze poziomej i jest hamowany (rys.45a). Koła osi tylnej i przedniej naciskają na nawierzchnię drogi, odpowiednio z siłami (FNKT1) i (FNKP1). Siły hamowania kół osi tylnej i przedniej, zależne od wartości sił z którymi naciskają na nawierzchnię drogi, wynoszą odpowiednio (FHT1) i (FHP1). Jeśli samochód wjeżdża na wzniesienie (rys.45b), wówczas w porównaniu do jazdy po drodze poziomej, następuje dociążenie kół osi tylnej (FNKT2 > FNKT1) i o tę samą wartość odciążenie kół osi przedniej (FNKP2 < FNKP1). Pojawia się wówczas możliwość zwiększenia siły hamownia hamulców kół osi tylnej, bo rośnie wartość siły hamowania kół osi tylnej (FHT2 > FHT1). Jednocześnie należy zmniejszyć siłę hamownia hamulców kół osi przedniej, bo maleje wartość siły hamowania kół osi przedniej (FHP2 < FHP1), a więc zwiększa się ryzyko zablokowania kół osi przedniej.

Jeśli samochód zjeżdża z wzniesienia (rys.45c), wówczas w porównaniu do jazdy po drodze poziomej, następuje odciążenie kół osi tylnej (FNKT3 < FNKT1) i o tę samą wartość dociążenie kół osi przedniej (FNKP3 > FNKP1). Należy wówczas zmniejszyć siłę hamownia hamulców kół osi tylnej, bo ma- leje wartość siły hamowania kół osi tylnej (FHT3 < FHT1), a więc zwiększa się ryzyko zablokowania kół osi tylnej. Pojawia się również możliwość zwiększenia siły hamownia hamulców kół osi przedniej, bo rośnie wartość siły hamowania kół osi przedniej (FHP3 > FHP1)

Duże niebezpieczeństwo grozi również kierowcy gdy pojazd porusza się z dużą prędkością i jest hamowany, a jednocześnie rozpoczyna się zjazd w dół. Występujące chwilowo odciążenie kół obu osi, a szczególnie tylnej, może spowodować utratę kontroli nad samochodem przez kierowcę. Podsumujmy ten podrozdział. W samochodach bez układu ABS, zmiana wartości siły hamowania hamulca każdego z kół, w zależności od chwilowej wartości siły nacisku tego koła na nawierzchnię drogi, jest trudna w realizacji. Kierowca ma bowiem tylko jeden pedał hamulca, którym może zmieniać jednocześnie siłę hamowania hamulców wszystkich kół.

Pomocne są tzw. korektory sił hamowania hamulców. Zmniejszają i dostosowują ciśnienie płynu hamulcowego (wytwarzanego przez pompę hamulcową) lub ciśnienie sprężonego powietrza w układzie hamulcowym do:

  • zmiennego obciążenia danej osi, wynikającego ze zmiany obciążenia pojazdu (ilość jadących osób, ładunku) lub rozkładu sił podczas hamowania; wielkość obciążenia pojazdu przypadającego na oś pojazdu określa się na podstawie pomiaru odległości tej osi od nadwozia;
  • wartości opóźnienia występującego podczas hamowania; miarą opóźnienia jest wartość siły bezwładności działająca na mechanizm tzw. korektora bezwładnościowego. W samochodach osobowych, korektory sił hamowania obu typów stosuje się dla hamulców kół osi tylnej.
W samochodach ciężarowych są wykorzystywane dwa rozwiązania:

  • korektor sił hamowania tylko dla hamulców kół osi tylnej;
  • oddzielne korektory sił hamowania, dla osi przedniej i tylnej.

W przyczepach, stosuje się wspólny korektor sił hamowania dla kół osi przedniej i tylnej. W autobusach, stosuje się wspólny korektor sił hamowania dla kół osi przedniej i tylnej, lub nie stosuje się żadnego. Pomocnymi w rozwiązaniu powyższych problemów są układy ABS - o tym w kolejnych artykułach.

Tekst pochodzi z Dodatku  technicznego do WIADOMOŚCI Inter Cars SA nr 48/marzec 2013  „Układ ABS część 2 Kompendium praktycznej wiedzy”