Części i regeneracja

ponad rok temu  08.11.2018, ~ Administrator - ,   Czas czytania 5

Układ ABS (cz. 5)

Rys. 26. Warunki idealnego hamowania. Oznaczenia na rysunku: FH1 do FH4 – siły hamowania działające na niezablokowane koła samochodu; FBZ – siła bezwładności, występująca podczas hamowania samochodu; FZAK – siła zakłócająca, która stara się zmienić tor ru

Jest wiele okoliczności, które mogą zaskoczyć kierowcę podczas hamowania. O części z nich prowadzący pojazd nie wie lub zapomina o ich istnieniu w chwili zagrożenia. Warto mieć świadomość, że trwają one ułamki sekund i mogą być brzemienne w skutkach.

Aby docenić korzyści z pracy ABS, najpierw – w kilku kolejnych artykułach – przedstawię zachowania samochodu podczas hamowania bez tego systemu. Mogą one zaskoczyć kierowcę, a tym samym stworzyć niebezpieczną sytuację lub uczynić hamowanie mniej skutecznym.

Hamowanie samochodu poruszającego się po linii prostej
Teoretycznie najlepiej, aby każde hamowanie samochodu poruszającego się po linii prostej przebiegało w warunkach idealnych, czyli w następujących:
- suma sił hamowania po lewej stronie samochodu (FH1 + FH3) była równa sumie sił hamowania po jego prawej stronie (FH2 + FH4) – patrz rys. 26a;
- na samochód nie działają żadne siły zakłócające (FZAK, rys. 26a), które mogą być powodowane przez np. boczny wiatr, nierówności na drodze;
- przebiegało na drodze bez bocznego pochylenia (rys. 26b).

Jeśli wskazane warunki są spełnione, to na koła samochodu działają tylko siły hamowania, które równoważy siła bezwładności (FBZ), działająca na samochód w środku ciężkości (umownie). Na pojazd nie działają wówczas żadne siły lub momenty obrotowe, mogące zmienić kierunek jego ruchu. W warunkach rzeczywistych często nawet hamowanie samochodu poruszającego się po linii prostej nie przebiega w warunkach idealnych.
Hamowanie samochodu poruszającego się po linii prostej może być trudne dla kierowców, ponieważ wówczas:
- koncentrują się głównie na hamowaniu;
- zakładają, że gdy będą chcieli zmienić tor ruchu samochodu, bez przerywania hamowania, ten  podda się ich woli;
- nie spodziewają się, że samochód może sam zmienić tor ruchu.

Podczas hamowania pojazd może nie zmienić toru ruchu zgodnie z wolą kierowcy lub uczynić to samowolnie, jeśli jedno lub więcej kół ulegnie zablokowaniu.
Nawet w starszych konstrukcyjnie autach umiejętność rozpoznawania momentu zablokowania koła była rzeczą trudną, wymagającą treningu. Wiem to z osobistego doświadczenia. W ramach treningów związanych z rajdami samochodowymi ćwiczyłem ten element jazdy na różnych nawierzchniach (jest to podstawa tzw. techniki sportowego hamowania) i wiele, wiele godzin zajęło mi jego opanowanie, co później nie ustrzegło mnie przed błędami (zablokowanie kół podczas hamowania, a w konsekwencji kłopoty z utrzymaniem zaplanowanego toru jazdy).
W mojej ocenie jeszcze trudniej wyczuć ten moment we współczesnych samochodach. Różne elementy tłumiące skutecznie oddzielają kierowcę od drgań i dźwięków związanych z pracą mechanizmów podwozia, w tym szczególnie tych, które generują opony współpracujące z nawierzchnią drogi.
Przejdźmy do prezentacji typowych zachowań hamowanego samochodu, poruszającego się po linii prostej, gdy koła osi przedniej, tylnej lub wszystkie ulegną zablokowaniu.
Jeśli samochód porusza się po linii prostej i jest hamowany (rys. 27a-1), to kierowca bez przerywania hamowania może wykonać skręt, np. aby ominąć przeszkodę na drodze. Warunkiem wykonania tego manewru jest to, aby:
- obok sił hamowania (FH1 i FH2, rys. 27a-2) powstały siły boczne (FB1 i FB2) kół przednich;
- siły boczne (FB1 i FB2) umożliwią wykonanie skrętu, który planuje kierowca, pod warunkiem że ich wartość będzie w danych warunkach wystarczająca, by zmienić tor ruchu samochodu (wartość siły bocznej zależy od siły nacisku koła na nawierzchnię drogi i od współczynnika tarcia bocznego opony).

Jeśli podczas hamowania nastąpi zablokowanie kół przednich samochodu (rys. 27b-1), wówczas siły hamowania zablokowanych kół przednich (FH5 i FH6, rys. 27b-1) będą mieć wartość mniejszą od maksymalnej, możliwej do uzyskania w danych warunkach. Jednak gdy kierowca będzie próbował skręcić, to okaże się, że samochód nie wykona jego polecenia. Powodem jest to, że siły boczne zablokowanych kół przednich (FB5 i FB6) mają wartość bliską zeru. Samochód pojedzie prosto, bez zmiany kierunku ruchu. Takie zachowanie nazywamy utratą kierowalności ruchu samochodu. 
Inna niebezpieczna sytuacja wystąpi wówczas, gdy w samochodzie jadącym po linii prostej podczas hamowania nastąpi zablokowanie kół tylnych (rys. 28a). Powstaną siły hamowania (FH1 i FH4) wszystkich kół. Dla kół tylnych wskutek ich zablokowania wartości sił hamowania (FH3 do FH4) będą mniejsze od maksymalnych, możliwych do uzyskania w danych warunkach. Również z powodu zablokowania kół tylnych wartości ich sił bocznych (FB3 i FB4) są bliskie zeru.
Jeśli np. lewe przednie koło samochodu najedzie na wzniesienie na nawierzchni drogi (rys. 28a), wówczas powstaje moment obrotowy (MO), który rozpoczyna obrót samochodu wokół jego osi pionowej. Siły boczne zablokowanych kół tylnych (FB3 i FB4), o blisko zerowej wartości, nie są w stanie zahamować tego obrotu (rys. 28b).
Odchylenie od prostoliniowego toru ruchu szybko rośnie. Jeśli kierowca nie będzie temu przeciwdziałał, to samochód może się obrócić o znaczny kąt wokół swojej osi pionowej. Nastąpi wówczas niezamierzona zmiana kierunku ruchu. Jedynym ratunkiem dla kierowcy jest skręt kierownicy, zwany popularnie kontrą, dla zrównoważenia momentu obrotowego (MO). W sytuacji przedstawionej na rys. 28 powinien być to skręt kierownicą w prawo. Takie zachowanie pojazdu nazywamy utratą stateczności ruchu.
Takie samo zachowanie samochodu, w przypadku zablokowania tylnych kół podczas hamowania, może spowodować wiatr boczny, który wieje z siłą FWB (rys. 29). Taka sytuacja może zaskoczyć kierowcę, gdy np. hamuje, a jednocześnie wyjeżdża zza ściany lasu.
Tu również osobista uwaga. Jeśli ktoś wcześniej, w bezpiecznych warunkach, np. na parkingu, blokując tylne koła hamulcem ręcznym, nie próbował:
- jak zachowuje się samochód, który utracił stateczność, a może to nastąpić nie tylko podczas hamowania;
- jak temu przeciwdziałać, odpowiednią kontrą kierownicą;
to w warunkach rzeczywistych, gdy zostanie zaskoczony, tego nie wykona.
Wspomniana kontra kierownicą musi być odpowiednio szybka, o odpowiedni kąt. Za mała nie zatrzyma obrotu samochodu, za duża spowoduje obrót w przeciwną stronę. Sytuację pogarsza fakt, że na odcinkach prostych samochody przeważnie poruszają się z dużymi prędkościami, a kierowcy są zaskakiwani nieoczekiwaną utratą stateczności pojazdu. Kierowca musi wówczas wykonywać kontry szybko, a margines na pomyłki jest mały.
Kolejna niebezpieczna sytuacja wystąpi wówczas, gdy samochód porusza się po linii prostej i jest tak hamowany, że nastąpi zablokowanie wszystkich kół (rys. 30a). 
Siły hamowania wszystkich zablokowanych kół (FH1 do FH4) będą mieć wartości mniejsze od maksymalnych, możliwych do uzyskania w danych warunkach. Wartości sił bocznych wszystkich zablokowanych kół (FB1 do FB4) mają wartości bliskie zeru. Kierowca czuje, że samochód jest hamowany, ale może nie wiedzieć, że gdy wystąpi jakaś siła boczna, np. siła wiatru bocznego (FWB), to nastąpi przesunięcie prostopadle do kierunku ruchu (rys. 30b).

mgr inż. Stefan Myszkowski

GALERIA ZDJĘĆ

Rys. 27. Hamowanie samochodu poruszającego się po linii prostej bez (rys. a-1 i a-2) lub z utratą kierowalności (rys. b-1 i b-2). Oznaczenia na rysunku: FH1 do FH4 – siły hamowania działające na niezablokowane koła samochodu; FH5 i FH6 – siły hamowania działające na przednie, zablokowane, koła samochodu; FB1 i FB4 – siły boczne działające na niezablokowane koła samochodu; FB5 i FB6 – siły boczne działające na przednie, zablokowane, koła samochodu, o wartości bliskiej zeru. Opis rysunku w tekście
Rys. 28. Jeśli podczas hamowania nastąpi zablokowanie tylnych kół samochodu (rys. a), to najechanie na miejscowe wzniesienie na nawierzchni drogi może spowodować utratę jego stateczności (rys. b). Oznaczenia na rysunku: FH1 i FH2 – siły hamowania działające na przednie, niezablokowane, koła samochodu; FH3 i FH4 – siły hamowania działające na tylne, zablokowane, koła samochodu; FB3 i FB4 – siły boczne działające na tylne, zablokowane, koła samochodu, o wartości bliskiej zeru; MO – moment obrotowy, powodujący obrót samochodu wokół osi pionowej. Opis rysunku w tekście
Rys. 29. Jeśli podczas hamowania nastąpi zablokowanie tylnych kół samochodu (rys. a), to działanie wiatru bocznego może spowodować utratę jego stateczności (rys. b). Oznaczenia na rysunku: FH1 i FH2 – siły hamowania działające na przednie, niezablokowane koła samochodu; FH3 i FH4 – siły hamowania działające na tylne, zablokowane koła samochodu; FB3 i FB4 – siły boczne działające na tylne, zablokowane koła samochodu, o wartości bliskiej zeru; MO – moment obrotowy, powodujący obrót samochodu wokół osi pionowej. Opis rysunku w tekście
Rys. 30. Jeśli podczas hamowania nastąpi zablokowanie wszystkich kół samochodu (rys. a), to działanie wiatru bocznego może spowodować przesunięcie samochodu prostopadle do początkowego, prostoliniowego kierunku ruchu (rys. b). Oznaczenia na rysunku: FH1 do FH4 – siły hamowania działające na zablokowane koła samochodu; FB1 do FB4 – siły boczne działające na zablokowane koła samochodu, o wartości bliskiej zeru; FWB – siła wiatru bocznego. Opis rysunku w tekście

Komentarze (0)

dodaj komentarz
    Nie ma jeszcze komentarzy...
do góry strony