SYSTEMY BEZPIECZE

Ń

STWA

SAMOCHODU

Andrzej Re

ń

ski

Politechnika Warszawska

Instytut Pojazdów

Warszawa 2011

Cz

ęść

2

Uk

Uk

ł

ł

ad przeciwblokuj

ad przeciwblokuj

ą

ą

cy

cy

-

-

ABS

ABS

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Bez układu ABS

Z układem ABS

Cel stosowania:

• przeciwdziałanie blokowaniu kół podczas hamowania,

• zachowanie kierowalno

ś

ci pojazdu

Z

Y

v

α

M

X

ω

Współpraca opony z nawierzchni

ą

F

F

z

z

–

–

obci

obci

ąż

ąż

enie pionowe,

enie pionowe,

F

F

x

x

–

–

si

si

ł

ł

a wzd

a wzd

ł

ł

u

u

ż

ż

na,

na,

F

F

y

y

–

–

si

si

ł

ł

a poprzeczna,

a poprzeczna,

M

M

-

-

moment przy

moment przy

ł

ł

o

o

ż

ż

ony do ko

ony do ko

ł

ł

a

a

X

X

–

–

reakcja wzd

reakcja wzd

ł

ł

u

u

ż

ż

na nawierzchni,

na nawierzchni,

Y

Y

–

–

reakcja poprzeczna nawierzchni,

reakcja poprzeczna nawierzchni,

Z

Z

–

–

reakcja pionowa (normalna)

reakcja pionowa (normalna)

nawierzchni,

nawierzchni,

v

v

–

–

rzut pr

rzut pr

ę

ę

dko

dko

ś

ś

ci ko

ci ko

ł

ł

a,

a,

α

α

-

-

k

k

ą

ą

t znoszenia,

t znoszenia,

ω

ω

-

-

pr

pr

ę

ę

dko

dko

ść

ść

k

k

ą

ą

towa

towa

Kazimierz Studzi

Kazimierz Studzi

ń

ń

ski: Teoria, konstrukcja i obliczanie samochodu. WNT. Warszawa 1

ski: Teoria, konstrukcja i obliczanie samochodu. WNT. Warszawa 1

979

979

Układ przeciwblokuj

ą

cy - historia

Kazimierz Studzi

Kazimierz Studzi

ń

ń

ski: Teoria, konstrukcja i obliczanie samochodu. WNT. Warszawa 1

ski: Teoria, konstrukcja i obliczanie samochodu. WNT. Warszawa 1

979

979

Układ przeciwblokuj

ą

cy - historia

Układ przeciwblokuj

ą

cy - historia

1936: Bosch otrzymuje patent na „urz

ą

dzenie zapobiegaj

ą

ce blokowaniu

kół pojazdu mechanicznego w trakcie hamowania”.

1966

1966

–

–

Brytyjska firma

Brytyjska firma

Jensen

Jensen

wprowadza model

wprowadza model

Jensen

Jensen

FF

FF

wyposa

wyposa

ż

ż

ony seryjnie w system ABS

ony seryjnie w system ABS

Maxaret

Maxaret

firmy

firmy

Dunlop

Dunlop

dzia

dzia

ł

ł

aj

aj

ą

ą

cy na

cy na

tyln

tyln

ą

ą

o

o

ś

ś

.

.

1971

1971

–

–

Cadillac

Cadillac

oferowa

oferowa

ł

ł

jako wyposa

jako wyposa

ż

ż

enie specjalnie sterowany

enie specjalnie sterowany

komputerowo system ABS na tylnej osi.

komputerowo system ABS na tylnej osi.

1971

1971

–

–

Chrysler oferowa

Chrysler oferowa

ł

ł

system ABS nazwany "

system ABS nazwany "

Sure

Sure

Brake

Brake

" w modelu

" w modelu

Imperial dzia

Imperial dzia

ł

ł

aj

aj

ą

ą

cy na wszystkie 4 ko

cy na wszystkie 4 ko

ł

ł

a

a

1978

1978

–

–

Bosch wprowadza na rynek system ABS (

Bosch wprowadza na rynek system ABS (

ABS

ABS

2), kt

2), kt

ó

ó

ry

ry

zastosowano pocz

zastosowano pocz

ą

ą

tkowo w samochodach

tkowo w samochodach

Mercedes

Mercedes

-

-

Benz

Benz

klasy S,

klasy S,

nast

nast

ę

ę

pnie u BMW.

pnie u BMW.

1 maja 2004

1 maja 2004

–

–

na obszarze UE s

na obszarze UE s

ą

ą

dopuszczane do ruchu nowe

dopuszczane do ruchu nowe

konstrukcje aut osobowych tylko z ABS.

konstrukcje aut osobowych tylko z ABS.

Jensen

Jensen

FF, 1966, v8, 6277 cm

FF, 1966, v8, 6277 cm

3

,

,

Układ przeciwblokuj

ą

cy - historia

Współpraca opony z nawierzchni

ą

Współczynnik przyczepno

ś

ci przylgowej i po

ś

lizgowej

Przyczepno

ść

wzdłu

ż

na

Współczynnik przyczepno

ś

ci wzdłu

ż

nej

(jednostkowa siła przyczepno

ś

ci)

µ

x m

- współczynnik przyczepno

ś

ci przylgowej

maksymalna warto

ść

jednostkowej siły

przyczepno

ś

ci

µ

x s

- współczynnik przyczepno

ś

ci po

ś

lizgowej

maksymalna warto

ść

jednostkowej siły

przyczepno

ś

ci przy po

ś

lizgu = 1

Z

X

x

=

µ

Współczynnik przyczepno

ś

ci przylgowej i po

ś

lizgowej

przy nap

ę

dzie

przy hamowaniu

k

d

k

k

d

n

r

v

r

S

ω

−

ω

=

k

k

d

k

h

v

r

v

S

ω

−

=

Współpraca opony z nawierzchni

ą

Po

Po

ś

ś

lizg

lizg

v

v

k

k

–

–

pr

pr

ę

ę

dko

dko

ść

ść

post

post

ę

ę

powa ko

powa ko

ł

ł

a

a

ω

ω

k

k

–

–

pr

pr

ę

ę

dko

dko

ść

ść

k

k

ą

ą

towa ko

towa ko

ł

ł

a

a

r

r

d

d

–

–

promie

promie

ń

ń

dynamiczny

dynamiczny

Z

F

z

X

F

M

M

b

b

h

k

c

c

k

φ

φ

φ

z

z

e

x

J

Współpraca opony z nawierzchni

ą

0

Z

F

z

=

−

0

X

F

b

=

−

0

M

e

Z

r

F

M

h

x

d

b

b

=

−

−

+

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Przebieg blokowania koła

M

B

- moment rozwijany przez

hamulec

M

R

- moment wynikaj

ą

cy z

przyczepno

ś

ci koła do

nawierzchni

-a - opó

ź

nienie obwodowe koła

T - czas zwłoki

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Przebieg blokowania koła

1 - suchy beton
2 - mokry asfalt
3 - sypki

ś

nieg

4 - suchy lód
B - zablokownie koła

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

v

F

- pr

ę

dko

ść

pojazdu (nieznana), v

R

- pr

ę

dko

ść

obwodowa koła,

v

Ref

- pr

ę

dko

ść

odniesienia (szacowana),

λ

1

- po

ś

lizg,

Przebieg regulacji na szorstkiej

nawierzchni

1 - Zwi

ę

kszanie ci

ś

nienia do

osi

ą

gni

ę

cia opó

ź

nienia -a

2 - Utrzymywanie ci

ś

nienia do

osi

ą

gni

ę

cia po

ś

lizgu

λ

1

3 - Zmniejszanie ci

ś

nienia do

ponownego osi

ą

gni

ę

cia

opó

ź

nienia -a

4 - Utrzymywanie ci

ś

nienia do

osi

ą

gni

ę

cia przy

ś

pieszenia

+A

5 - Zwi

ę

kszanie ci

ś

nienia do

chwili spadku przy

ś

pieszenia

do warto

ś

ci +A

6 - Utrzymywanie ci

ś

nienia do

chwili spadku przy

ś

pieszenia

do warto

ś

ci +a

7 - Stopniowe zwi

ę

kszanie

ci

ś

nienia do osi

ą

gni

ę

cia

opó

ź

nienia -a

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

v

F

- pr

ę

dko

ść

pojazdu (nieznana), v

R

- pr

ę

dko

ść

obwodowa koła,

v

Ref

- pr

ę

dko

ść

odniesienia (szacowana),

λ

1

- po

ś

lizg,

Przebieg regulacji na

ś

liskiej

nawierzchni

1, 2 - Jak w przypadku hamowania na

szorstkiej

3 - Zmniejszanie ci

ś

nienia do ponow-

nego osi

ą

gni

ę

cia opó

ź

nienia -a

4 - Cykliczne utrzymywanie ci

ś

nienia i

stopniowe dalsze jego zmniejszanie
a

ż

.do osi

ą

gni

ę

cia przy

ś

pieszenia

+a. Samo utrzymywanie niskiego
ci

ś

nienia nie wystarcza do

odzyskania przyczepno

ś

ci

5 - Utrzymywanie ci

ś

nienia a

ż

do chwili

spadku przy

ś

pieszenia poni

ż

ej

warto

ś

ci +a

6 - Stopniowe zwi

ę

kszanie ci

ś

nienia

podobnie jak w przypadku szorstkiej
nawierzchni

7 - Zmniejszanie ci

ś

nienia, tym razem

od razu do osi

ą

gni

ę

cia przy

ś

piesze-

nia +a, rozpoczyna kolejny cykl
regulacji

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Główne elementy układu hamulcowego z ABS

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Schemat układu hydraulicznego

1 - Pompa hamulcowa

2 - Tłumik

3 - Pompa przetłaczaj

ą

ca

4 - Akumulator ci

ś

nienia

5 - Zawór trójstanowy

6 - Zawór dwustanowy

Układ z 1 zaworem trójstanowym

Układ z 2 zaworami dwustanowymi

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Zawory

a - dolotowy, bez zasilania - otwarty b - wylotowy, bez zasilania - zamkni

ę

ty

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Schemat układu hydraulicznego

1 - pompa hamulcowa
2 - modulator
3 - komora tłumi

ą

ca

4 - pompa
5 - silnik
6 - akumulator ci

ś

nienia

7 - zawór dolotowy
8 - zawór wylotowy
HL - hamulec tylny lewy
VR - hamulec przedni prawy
VL - hamulec przedni lewy
HR - hamulec tylny prawy

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Schemat układu sterowania

1 - czujniki pr

ę

dko

ś

ci obrotowej kół

2 - gniazdo diagnostyczne
3 – akumulator
4 - stopie

ń

wej

ś

ciowy

5 - regulator cyfrowy
6 – mikroprocesor
7 - pami

ęć

stała

8 - stabilizator napi

ę

cia i pami

ęć

usterek

9 - stopie

ń

wyj

ś

ciowy ze wzmacniaczami

10 - podwójne zawory elektromagnetyczne

do regulacji ci

ś

nienia

11 – przeka

ź

nik

12 - napi

ę

cie stabilizowane

13 - lampka kontrolna

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Czujniki pr

ę

dko

ś

ci obrotowej kół

Czujnik indukcyjny: ! - przewód elektryczny, 2 - magnes stały,

3 - obudowa, 4 - uzwojenie, 5 - biegun, 6 - nadajnik impulsów

Amplituda i cz

ę

stotliwo

ść

sygnału zale

ż

na od pr

ę

dko

ś

ci

obrotowej. Działa poprawnie powy

ż

ej pewnej pr

ę

dko

ś

ci

obrotowej

Czujnik aktywny, halotronowy

Amplituda sygnału nie zale

ż

y od pr

ę

dko

ś

ci

obrotowej koła. Działa a

ż

do całkowitego

zatrzymania koła. Wymaga zasilania (7 - 20 V)

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Hamowanie na niejednorodnej nawierzchni „

µ

-split”

KOŁA PRZEDNIE:

- sterowanie indywidualne,

- powstaje moment obracaj

ą

cy

KOŁA TYLNE:

- sterowanie „select low” (jednakowe siły hamowania
dostosowane do przyczepno

ś

ci koła na

ś

liskiej

nawierzchni),

- zmniejszenie skuteczno

ś

ci hamowania

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Hamowanie na niejednorodnej nawierzchni „

µ

-split”

KOŁA PRZEDNIE:

- sterowanie indywidualne,

- powstaje moment obracaj

ą

cy

KOŁA TYLNE:

- sterowanie „select low”
(jednakowe siły hamowania
dostosowane do przyczepno

ś

ci koła

na

ś

liskiej nawierzchni),

- zmniejszenie skuteczno

ś

ci

hamowania

Ujemny promie

ń

zataczania

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Pneumatyczny układ hamulcowy z ABS

v

13 - zawór koryguj

ą

cy osi przedniej, sterowany ci

ś

nieniem, 14 - zł

ą

cze kontrolne, 15 - zbiornik spr

ęż

onego powietrza

hamulca pomocnicze-go i postojowego, 16- r

ę

czny zawór hamulcowy, 17- siłowniki spr

ęż

ynowe zintegrowane z

siłownikami hamulców tylnej osi, 18 - zawór przeka

ź

nikowy, 19 - zawór steruj

ą

cy hamulcami przyczepy, 20 - zł

ą

cze

steruj

ą

ce, 21 - zł

ą

cze zasilaj

ą

ce, 22 - zawór trój dro

ż

ny sterowania hamulca silnikowego, 23 - siłownik listwy pompy

wtryskowej, 24 - siłownik przepustnicy w układzie wydechowym, 25 - d

ź

wignie rozpieraków, 26 - czujniki pr

ę

dko

ś

ci

kół, 27 - elektroniczny moduł steruj

ą

cy układu przeciwblokuj

ą

cego, 28 - elektropneumatyczne modulatory

ci

ś

nienia

I - spr

ęż

arka, 2 - regulator

ci

ś

nienia, 3 - osuszacz, 4 -

zbiornik regeneracyjny, 5 -
czteroobwodowy zawór
zabezpieczaj

ą

cy, 6,7 - zbior-

niki spr

ęż

onego powietrza

dwóch obwodów, 8 - odwad-
iacz, 9 - dwuobwodowy zawór
hamulcowy, 10 - siłowniki
hamulców osi przedniej, 11 -
siłowniki hamulców osi tylnej,
12 - automatyczny regulator
siły hamowania osi tylnej,
sterowany obci

ąż

eniem, w

długich pojazdach zinte-
growany z zaworem
przeka

ź

nikowym przyspie-

szaj

ą

cym hamowanie,

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Pneumatyczny układ hamulcowy z ABS

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Elektro-pneumatyczny układ hamulcowy EBS

Konwencjonalny układ pneumatyczny

1 - Zbiornik powietrza, 2 - zł

ą

cze zasilaj

ą

ce, 3 - zł

ą

cze steruj

ą

ce,

4 - siłownik przeponowy, 5 - siłownik przeponowo-spr

ęż

ynowy,

P - Zasilanie w spr

ęż

one powietrze, VK - przewody zasilaj

ą

ce, RK -

przewody dodatkowe, VA - o

ś

przednia, HA - o

ś

tylna

Zawieszenie pneumatyczne

6 - Miech zawieszenia pneumatycznego

EBS

7 - Czujnik pr

ę

dko

ś

ci obrotowej koła, 8 - układ sterowania

hamulcami przyczepy, 9 - główny zawór steruj

ą

cy, 10- zawór

steruj

ą

cy siłownika, 11 - czujnik obci

ąż

enia, 12 - czujnik zu

ż

ycia

okładzin, 13 - elektroniczny układ steruj

ą

cy, 14 - gniazdo

sterowania elektrycznego, 15 - magistrala transmisji danych
CAN, 16 - magistrala transmisji danych do innych układów
sterowania, 17 - magistrala transmisji danych do układu
sterowania przyczepy

Układ przeciwblokuj

ą

cy - ABS

Elektro-pneumatyczny układ hamulcowy EBS

Schemat elektro-
pneumatycznego układu
hamulcowego (rysunek firmy
WABCO): I – obwód hamulców
kół tylnych, II – obwód
hamulców kół przednich, III –
obwód hamulca postojowego i
hamulców przyczepy, 1 –
elektroniczny układ steruj

ą

cy, 2

– główny zawór steruj

ą

cy z

elektrycznym nadajnikiem
sygnału hamowania, 3 –
proporcjonalny zawór
przeka

ź

nikowy hamulców kół

przednich, 4 – elektro-
magnetyczny zawór modulatora
układu przeciwblokuj

ą

cego, 5 –

modulator hamulców kół tylnych
z proporcjonalnym zaworem
przeka

ź

nikowym, realizuj

ą

cy

tak

ż

e funkcje układu

przeciwblokuj

ą

cego, 6 –

pneumatyczny zawór
przeka

ź

nikowy hamulców kół

tylnych (działa w przypadku
awarii układu elektrycznego), 7
– zawór steruj

ą

cy hamulców

przyczepy

Idealne sterowanie samochodem