Streszczenie
W ostatnich latach gwałtownie wzrosła liczby pojazdów samochodowych poru-szających siĊ po drogach. To zjawisko spowodowało zwiĊkszenie zagroĪenia w ruchu drogowym. W referacie omówiono przyczyny zaistnienia wypadków, przedstawiono nowe elektroniczne systemy zwiĊkszające bezpieczeĔstwo czynne w pojazdach samo-chodowych oraz przeprowadzono analizĊ najczĊĞciej wystĊpujących niesprawnoĞci hydraulicznego układu hamulcowego, kierowniczego i zawieszenia oraz ich wpływ na przebieg i bezpieczeĔstwo procesu hamowania w ruchu drogowym. Badania zo-stały przeprowadzone w Stacjach Kontroli Pojazdów. Celem przeprowadzonych ba-daĔ jest ocena wpływu poszczególnych uszkodzeĔ w/w układów na przebieg i bezpie-czeĔstwo procesu hamowania. Testem zostały objĊte samochody osobowe i ciĊĪaro-we o zróĪnicowanym stopniu uszkodzenia.
Słowa kluczowe: samochody osobowe, układy hamulcowy, układ kierowniczy, układ zawieszenia, pomiar, bezpieczeĔstwo, proces hamowania, elektroniczne systemy bezpieczeĔ-stwa
1. Wprowadzenie
CzĊstą przyczyną wypadków na polskich drogach jest brawura kierowców, wymuszanie pierw-szeĔstwa oraz nadmierna prĊdkoĞü. Jednak niebagatelny wpływ na bezpieczeĔstwo ma takĪe stan techniczny samochodów. Są one wyjątkowo naraĪone na pozornie drobne, ale z punktu widzenia bezpieczeĔstwa znaczące uszkodzenia, które klasyfikuje siĊ nastĊpująco [5]:
a. konstrukcyjne – uszkodzenia powstałe w skutek błĊdów projektowania i konstruowania obiek-tu, najczĊĞciej przy nie uwzglĊdnieniu obciąĪeĔ ekstremalnych, tzn. wartoĞci, które
w istotny sposób przekraczają obciąĪenia nominalne, prowadzące wprost do uszkodzeĔ, b. produkcyjne (technologiczne) – uszkodzenia powstałe wskutek błĊdów i niedokładnoĞci
pro-cesów technologicznych (brak tolerancji wymiarów gładkoĞci powierzchni, obróbki termicznej itp.) lub wad materiałów elementów obiektu,
c. eksploatacyjne – uszkodzenia powstałe w wyniku nie przestrzegania obowiązujących zasad eksploatacji lub na skutek oddziaływaĔ czynników zewnĊtrznych nieprzewidzialnych dla wa-runków uĪytkowania danego obiektu co prowadzi do osłabienia i przedwczesnego zuĪycia i osiągniĊü stanu granicznego.
d. starzeniowe i zuĪyciowe – zawsze towarzyszące eksploatacji obiektów i bĊdące rezultatem nieodwracalnych zmian, prowadzących do pogorszenia wytrzymałoĞci i zdolnoĞci współdziała-nia poszczególnych elementów.
Im starsze pojazdy, tym bardziej regularne powinny byü wizyty ich właĞcicieli w warsztatach samochodowych. WiĊkszoĞü aut jeĪdĪących po polskich drogach to samochody wyprodukowane 10–20 lat temu. Wyniki analizy ogłoszeĔ opublikowanych w specjalistycznych serwisach internetowych w pierwszym półroczu 2010 roku wskazują, Īe najczĊĞciej na sprzedaĪ wystawiane były samochody z roczników 1998–2000. ĝrednio auto w Niemczech doĪywa 8 lat, przejeĪdĪa 100 tys. kilometrów i z tamtejszych dróg „zjeĪdĪa” na drogi Europy Centralnej i Wschodniej. Z danych Polskiego Związku Przemysłu Motoryzacyjnego wynika, Īe w krajach Unii Europejskiej około 70% aut ma mniej niĪ 10 lat. Tymczasem w Polsce ta grupa zarejestrowanych samochodów stanowi zaledwie 34%. Usterek technicznych, które mogą byü przyczyną wypadków, moĪe byü wiele – począwszy od czĊĞciowo zapowietrzonego układu hamulcowego, na nieprawidłowej geometrii podwozia skoĔczywszy. Jednym z najwaĪniejszych elementów wpływających na bezpieczeĔstwo i komfort jazdy są równieĪ amortyzatory. Mają one znaczący wpływ na utrzymanie kontroli nad pojazdem w czasie jazdy oraz na proces hamowania, dlatego zawsze powinny byü sprawne.
Ciało człowieka podczas wypadku przy prĊdkoĞci zaledwie 50 km/h gromadzi energiĊ kinetyczną porównywalną do uderzenia o ziemiĊ po upadku z trzeciego piĊtra. Ryzyko Ğmierci lub ciĊĪkich obraĪeĔ zmniejsza zapinanie pasów bezpieczeĔstwa, a takĪe właĞciwe zabezpieczenie przewoĪonych przedmiotów. To samo zdarzenie przy prĊdkoĞci 110 km/h jest porównywalne do uderzenia po skoku ze Statuy WolnoĞci. Jednak nawet podczas kolizji przy niewielkiej prĊdkoĞci organizmy kierowcy i pasaĪerów poddawane są duĪym przeciąĪeniom. JuĪ przy prĊdkoĞci 13 km/h głowa kierowcy samochodu, który został uderzony w tył, przemieszcza siĊ o blisko pół metra w niecałe üwierü sekundy i waĪy siedmiokrotnie wiĊcej niĪ normalnie. Siła uderzenia przy wiĊkszych prĊdkoĞciach niejednokrotnie prowadzi do tego, Īe osoby, które nie mają zapiĊtych pasów, tratują innych lub są wrĊcz wyrzucane poza samochód.
Wraz z nowymi modelami samochodów pojawiają siĊ coraz to nowe systemy bezpieczeĔstwa, które moĪna podzieliü na dwie kategorie:
1. czynne 2. bierne.
BezpieczeĔstwo czynne, tzw. aktywne okreĞlane jest przez zespół czynników wpływających na zmniejszenie ryzyka kolizji lub wypadku drogowego.
Zaliczają siĊ do nich nastĊpujące cechy pojazdu:
1. konstrukcja pojazdu zapewniająca widocznoĞü, ergonomiĊ i statecznoĞü ruchu pojazdu, 2. układ hamulcowy wraz z układami dodatkowymi: wspomagającymi, korektorami siły
hamowa-nia jak równieĪ systemami kontroli trakcji pojazdu jak: ABS, AFU, ASR, CDS, ESP
3. układy: kierowniczy, zawieszenia oraz ogumienia, zapewniające dobrą kierowalnoĞü, odpo-wiednią współpracĊ kół pojazdu z drogą oraz przyczepnoĞü do podłoĪa.
Oprócz cech konstrukcyjnych na bezpieczeĔstwo wpływa równieĪ stan techniczny wyĪej wy-mienionych elementów. Z tego wzglĊdu podlegają one obowiązkowej, okresowej diagnostyce technicznej na stacjach kontroli pojazdów.
Konstrukcja hydraulicznych mechanizmów hamulcowych w samochodach osobowych oparta jest na dwóch podstawowych rozwiązaniach: bĊbnowego i tarczowego [3]. Zasadniczą cechą odróĪniającą tarczowe mechanizmy hamulcowe od bĊbnowych jest odmienny kierunek sił
działania miĊdzy parą cierną. W mechanizmach bĊbnowych kierunek sił jest promieniowy, wtarczowych zaĞ osiowy.
Konstrukcja układu hamulca bĊbnowego w porównaniu z hamulcem tarczowym cechuje siĊ nastĊpującymi zaletami[1]:
1) jest niewraĪliwa na zabrudzenia z powodu doĞü szczelnej obudowy, 2) zapewnia znaczną trwałoĞü okładzin hamulcowych.
Do wad hamulców bĊbnowych, które nie wystĊpują w konstrukcjach hamulców tarczowych m.in. naleĪą [1]:
1) nierównomierny rozkład nacisków na powierzchni przylegania elementów ciernych do bĊbna, co zapewnia nierównomierne zuĪycie okładzin,
2) znaczne niĪsze naciski jednostkowe pomiĊdzy elementami trącymi ze wzglĊdu na odkształcal-noĞü bĊbna,
3) mała odpornoĞü na zjawisko zaniku sił hamowania w wysokich temperaturach,
4) hamulce bĊbnowe ze wzglĊdu na zamkniĊtą konstrukcje są gorzej wentylowane niĪ tarczowe. Ocena stopnia zuĪycia hamulca bĊbnowego lub tarczowego, polega na przyłoĪeniu suwmiarki w miejscu najbardziej zuĪytym. JeĪeli gruboĞü okładziny wynosi 1,5 mm lub mniej, naleĪy okła-dziny lub całe szczĊki hamulcowe w danym kole wymieniü na nowe. Aby uniknąü nierównomier-nego działania hamulców, zaleca siĊ wymianĊ po obu stronach osi.
Kontrola stanu technicznego konstrukcji hamulców tarczowych obejmuje nastĊpujące czynnoĞci [4]:
1) pomiar zuĪycia klocków hamulcowych, 2) ocenĊ stanu i gruboĞci tarczy hamulcowej, 3) pomiar bicia tarczy hamulcowej,
4) ocenĊ stanu zacisku hamulcowego i łatwoĞü ruchu tłoczka cylinderka.
Hamulce tarczowe posiadają wiele zalet, jednak cechuje je szybsze niĪ w hamulcach bĊbno-wych zuĪywanie siĊ elementów trących oraz wiĊksza wraĪliwoĞü na zanieczyszczenia.
W pneumatycznych układach hamulcowych ciĊĪkich pojazdów pojawiły siĊ teĪ z czasem rozwiązania wystĊpujące w samochodach osobowych. Dotyczy to miĊdzy innymi elementów ciernych, zamieniających energiĊ kinetyczną pojazdu na ciepło. Do nie dawna najczĊĞciej stosowano ich konstrukcje bĊbnową, w której z wewnĊtrzną powierzchnią bĊbna współpracują szczĊki, pokryte okładziną cierną. Są one dociskane za pomocą obrotowego rozpieraka, napĊdzanego siłownikiem pneumatycznym w celu kompensacji zuĪycia okładzin, które wpływają na opóĨnienie czasu działania hamulców (tłok siłownika musi pokonaü dłuĪszą drogĊ, zanim doprowadzi do kontaktu pary ciernej: okładzina-bĊben), stosuje siĊ juĪ od dosyü dawna dĨwignie z automatyczną regulacją luzów. Od początku lat osiemdziesiątych w pojazdach uĪytkowych coraz czĊĞciej spotyka siĊ hamulce tarczowe i to nie tylko w przedniej osi autobusu, samochodu lub ciągnika siodłowego, lecz takĪe na osiach tylnych oraz w naczepach i przyczepach. ZwiĊksza to skutecznoĞü hamulców i ogranicza niebezpieczeĔstwo siły tarcia wraz ze wzrostem temperatury. Ze wzglĊdu na potrzeby odprowadzania duĪych iloĞci ciepła stosuje siĊ z reguły tarcze wentylowane. Przy znacznych rozmiarach tych urządzeĔ i wysokich wartoĞciach przenoszonych sił korzystne okazało siĊ zastąpienie dominującej w pojazdach osobowych konstrukcji z tzw. "pływającym zaciskiem" rozwiązaniem z "pływającą tarczą", osadzoną przesuwnie na wielowypuĞcie tarczy. Głównym urządzeniem sterującym jest dĨwignia hamulca, obsługująca
równoczeĞnie wszystkie obwody układu hamulcowego w samochodzie, a takĪe hamulce przyczepy. Zawory poszczególnych układów działają niezaleĪnie od siebie, otwierając w sposób ciągły dopływ sprĊĪonego powietrza do cylindrów umieszczonych bezpoĞrednio przy kołach. Uruchamiane są wspólnym sworzniem połączonym dĨwignią hamulca. ZaleĪnie od konstrukcji pojazdu zawory te mogą byü rozmieszczone obok siebie pionowo lub poziomo. Klasyczna dĨwignia hamulca pneumatycznego ma postaü podłuĪnej metalowej płyty, przymocowanej zawiasowo do podłogi kabiny. Pod płytą umieszczona jest silna sprĊĪyna powrotna. Wymogi ergonomii sprawiają jednak, Īe we współczesnych autobusach i samochodach ciĊĪarowych pedały kształtowane są inaczej, a sterowane nimi zawory umieszcza siĊ nie w bezpoĞrednim ich sąsiedztwie, lecz w miejscach umoĪliwiających obsługĊ i ewentualną naprawĊ, bez koniecznoĞci korzystania z kanału lub podnoszenia całej kabiny.
Usterki w układzie kierowniczym i zawieszenia są niezwykle groĨne. Mogą doprowadziü do niekontrolowanej zmiany kierunku jazdy oraz utraty panowania nad pojazdem samochodowym. NajczĊstszymi usterkami układu kierowniczego i zawieszenia w samochodach są nadmierne luzy jego elementów oraz zuĪyte amortyzatory [2]. Objawia siĊ to stukami, trudnoĞcią z utrzymaniem kierunku jazdy, czyli znoszeniem auta oraz poĞlizgiem bocznym. Luzy wystĊpują na przegubach drąĪków kierowniczych i zwrotnic, przegubach krzyĪakowych kolumny kierowniczej, jak równieĪ na przekładni kierowniczej. Przyczyną wystĊpowania luzów moĪe byü naturalne zuĪycie niektórych elementów. Powstają teĪ one na skutek jazdy po wyboistych i dziurawych drogach. SpecjaliĞci radzą, aby unikaü szybkiego czy gwałtownego najeĪdĪania na przeszkody, dziury w jezdni oraz krawĊĪniki. Kolejnym powodem powstawania luzów są uszkodzone gumowe osłony przegubów kulowych, które nie chronią ich czĊĞci przed zanieczyszczeniem, powodując tym samym przedwczesne zuĪycie lub uszkodzenie przegubu. RównieĪ wycieki smaru przez uszkodzone osłony przekładni listwowej, a takĪe oleju z układu wspomagania.
Do czynników zwiĊkszających bezpieczeĔstwo zalicza siĊ równieĪ odpowiedni nadmiarowy zapas mocy silnika, umoĪliwiający istotne przyĞpieszenie w razie zagroĪenia.
Do czynników mających wpływ na bezpieczeĔstwo czynne zaliczany bywa równieĪ kierowca - jego umiejĊtnoĞci, stan psychiczny i fizyczny.
BezpieczeĔstwo bierne to wszystkie czynniki, mające na celu zmniejszenie do minimum skut-ków juĪ zaistniałej kolizji lub wypadku z punktu widzenia pasaĪerów pojazdu. Do tej grupy m.in. moĪna zaliczyü:
1. regulowane zagłówki,
2. dzielona kolumna kierownicza, 3. szyby klejone,
4. wykładziny wewnĊtrzne niepalne i nietoksyczne, 5. brak ostrych krawĊdzi wewnątrz pojazdu,
6. bezpieczny układ paliwowy (zbiornik paliwa umieszczony poza strefą zgniotu, systemem unie-moĪliwiającym wyciek paliwa w przypadku przewrócenia samochodu),
7. zamki w drzwiach umoĪliwiające ich samoczynne otwarcie w razie zderzenia oraz ułatwiające otwarcie drzwi po wypadku,
2. Systemy bezpieczeĔstwa w pojazdach samochodach
Samochody koncepcyjne pokazują zazwyczaj postĊp technologiczny danej firmy. Bardzo rzadko pojazdy te są w póĨniejszych latach produkowane seryjnie w prezentowanej postaci. CzĊsto dzieje siĊ tak ze wzglĊdów ekonomicznych. Podczas budowy auta koncepcyjnego producenci chcą zwróciü uwagĊ na dwie podstawowe rzeczy. Po pierwsze, chcą zainteresowaü osoby nie znające siĊ na motoryzacji, piĊknem i nowoczesnym wyglądem pojazdu. Dla osób, które choü trochĊ interesują siĊ motoryzacją producenci szykują zwykle szereg nowinek technicznych, mających na celu poprawĊ bezpieczeĔstwa jazdy i tym samym przyciągając uwagĊ przyszłych klientów. DziĊki temu systemy bezpieczeĔstwa pojazdów rozwijają siĊ w błyskawicznym tempie i co chwilĊ koncerny samochodowe pokazują nowe rozwiązania w tym zakresie.
W 1978 roku Bosch GmbH, jako pierwszy wprowadził do produkcji seryjnej system ABS 2.0 (Anti-lock Braking System). Obecnie blisko trzy czwarte wszystkich produkowanych na Ğwiecie pojazdów jest wyposaĪonych w ten aktywny system bezpieczeĔstwa. ABS to takĪe baza do innych systemów trakcji np.: ESP, ASR czy BAS. Bazowa konstrukcja systemów ABS pierwszej generacji jest do dziĞ dnia taka sama. Przy kaĪdym z kół znajduje siĊ czujnik prĊdkoĞci obrotowej, który mierzy szybkoĞü obracania siĊ koła i przekazuje tą informacjĊ do sterownika. W oparciu o te dane zawory magnetyczne w jednostce hydraulicznej zamykają lub otwierają dolot do hamulców poszczególnych kół. W 1986 roku, bazując na ABS, Bosch wprowadził do produkcji seryjnej system ASR zapobiegający poĞlizgowi kół napĊdowych. DziĊki niemu pojazd moĪe łatwiej przyspieszaü na Ğliskiej nawierzchni, ruszaü pod górkĊ na Ğniegu i lodzie, a takĪe zachowuje wiĊkszą stabilnoĞü podczas zbyt szybkiego pokonywania zakrĊtów,
W 1989 roku inĪynierom Boscha udało siĊ zamontowaü sterownik o budowie hybrydowej bezpoĞrednio przy układzie hydraulicznym. DziĊki temu moĪna było zrezygnowaü
z kabli łączących sterownik z jednostką hydrauliczną, a takĪe podatnych na korozjĊ złączy. Znacząco zmniejszył siĊ ciĊĪar systemu nowszej generacji ABS 2E. Wraz z wprowadzeniem nowych zaworów magnetycznych, na rynek w 1993 roku weszła kolejna generacja ABS 5.0, a w kolejnych latach generacje 5.3 i 5.7. Ich najwaĪniejszymi cechami były ponownie niĪszy ciĊĪar i funkcje dodatkowe, np. rozdział siły hamowania, zastĊpujący mechaniczny reduktor ciĞnienia osi tylnej. Wreszcie, w roku 2001 Bosch zaprezentował system ABS 8.0, wersjĊ systemu aktualną do dziĞ. System ten ma konstrukcjĊ modułową, co umoĪliwia stworzenie wielu wersji zaawansowania systemu obejmującego ABS, ASR i ESP w doĞü podobny sposób. Pozwala to optymalnie wykorzystywaü synergie powstające w trakcie projektowania i produkcji. Wszystkie produkowane obecnie przez firmĊ Bosch systemy są wytwarzane przy zachowaniu jednolitego standardu jakoĞci obowiązującego we wszystkich zakładach na Ğwiecie.
ESP (ang. Electronic Stability Program – elektroniczny program stabilizacji) – układ elektroniczny stabilizujący tor jazdy samochodu podczas pokonywania zakrĊtu, przejmujący kontrolĊ nad połączonymi układami ABS i ASR. System ten uaktywnia siĊ samoczynnie, przyhamowując jedno lub kilka kół z chwilą, gdy odpowiedni czujnik wykryje tendencjĊ do wyĞlizgniĊcia siĊ samochodu z zakrĊtu. Niektórzy producenci nazywają go inaczej, np. VSC, DSTC itp. System ten działa na bardzo prostej zasadzie – zablokowane koło moĪna poruszyü w kaĪdą stronĊ (czyli takĪe na boki) uĪywając podobnej siły. W efekcie, na zakrĊcie koło jest wynoszone tam, gdzie działa siła odĞrodkowa, czyli na zewnątrz zakrĊtu. Wykorzystując tĊ zasadĊ, gdy przód pojazdu traci przyczepnoĞü (zachodzi podsterownoĞü), to blokowane są koła tylne, by te
pozwoliły na obrót pojazdu wokół własnej osi celem skierowania przodu we właĞciwą stronĊ. Analogicznie, gdy mamy do czynienia z nadsterownoĞcią, kiedy to pojazd zbyt szybko obraca siĊ wokół własnej osi (szybciej, niĪ pokonuje zakrĊt) blokowane są koła przednie, by spowolniü ten ruch poprzez wytworzenie niwelującej go podsterownoĞci. Wszystkie te korekty zachodzą wielokrotnie w ciągu sekundy i tworzą w rzeczywistoĞci kontrolowany uĞlizg wszystkich czterech kół. PoĞlizg kół jest obliczany na podstawie prĊdkoĞci obrotowych kół, czujnika przyspieszenia poprzecznego, czujnika przyspieszenia kątowego, czujnika skrĊtu kierownicy oraz ciĞnienia wukładzie hamulcowym. Na podstawie analizy danych z tych czujników system okreĞla czy wystąpiła nadsterownoĞü czy podsterownoĞü i odpowiednio reaguje wyhamowaniem odpowiednich kół.
Wielu kierowców mylnie uwaĪa, iĪ system ESP pozwala na przejechanie dowolnego zakrĊtu znieograniczoną prĊdkoĞcią. Jest to oczywiĞcie błĊdne stwierdzenie. Stabilizacja toru jazdy faktycznie w pewnym stopniu zwiĊksza dopuszczalną prĊdkoĞü początkową podczas wejĞcia wzakrĊt, gdyĪ umoĪliwia optymalne wykorzystanie przyczepnoĞci wszystkich kół, oraz, jako Īe do korygowania toru jazdy uĪywane są hamulce, spowalnia pojazd w trakcie pokonywania zakrĊtu, jednak nie zwiĊksza przyczepnoĞci kół do podłoĪa, tak wiĊc wypadniĊcie z zakrĊtu jest jak najbardziej moĪliwe. W samochodach pozbawionych kontroli trakcji slalom składający siĊ z 3 nagłych skrĊtów zazwyczaj powoduje nagłą nadsterownoĞü, która to moĪe spowodowaü ponowne wyrzucenie pojazdu na przeciwny pas. Rzadziej zdarza siĊ tutaj zaobserwowaü podsterownoĞü, która jest mniej groĨna i powoduje tylko wydłuĪenie promieni skrĊtów. ESP umoĪliwia wykonanie trzech w miarĊ ciasnych skrĊtów i szybką stabilizacjĊ pojazdu po powrocie na własny pas.
Systemem wspomagającym ESP jest system DSR (dynamic steering response). System ten wykorzystuje informacje z systemu ESP i w razie potrzeby silnikiem wspomagania kierownicy potrafi wykonaü lekki manewr kierownicą kontrujący moment obrotowy samochodu. W sytuacji hamowania na nawierzchni o róĪnej przyczepnoĞci (np. prawe koła na lodzie a lewe na Ğniegu) wystąpi tendencja do obrócenia pojazdu. ESP w takiej sytuacji odpowiednio skoryguje siły hamowania kół co moĪe wydłuĪyü drogĊ hamowania. W takiej sytuacji dziĊki skontrowaniu toru jazy kierownicą moĪna uzyskaü krótszą drogĊ hamowania niĪ przy uĪyciu samego systemu ESP.
ACD – (ang. Active Central Differential) jest to aktywny centralny dyferencjał, definiowany jako mechanizm róĪnicowy lub przekładnia róĪnicowa w pojazdach. Ma za zadanie kompensacjĊ róĪnicy prĊdkoĞci obrotowej półosi kół osi napĊdowej podczas pokonywania przez nie torów o róĪnych długoĞciach, w przypadku pojazdów z napĊdem na wiĊcej niĪ jedną oĞ moĪe wystĊpowaü takĪe dodatkowy centralny (miĊdzyosiowy) mechanizm róĪnicowy w skrzyni rozdzielczej kompensujący róĪnicĊ prĊdkoĞci obrotowej pomiĊdzy osiami napĊdowymi. Zapobiega to wytwarzaniu siĊ zbĊdnych naprĊĪeĔ w układzie przeniesienia napĊdu, które przyczyniają siĊ do szybszego zuĪycia opon, przekładni, zwiĊkszenia spalania paliwa, oraz mogą prowadziü do ukrĊcenia półosi. Zjawisko to wystĊpuje głównie podczas pokonywania zakrĊtów, jazdy po nierównym terenie itp. Układ ten pozwala na przeniesienie napĊdu na róĪnych nawierzchniach. WwiĊkszoĞci ma do wyboru pracĊ dla trzech rodzajów nawierzchni: asfalt, szuter (materiał sypki pochodzenia organicznego lub mineralnego) oraz Ğnieg. Rodzaj nawierzchni wybierany jest rĊcznie przez kierowcĊ. Podczas jazdy na asfalcie układ ACD rozdziela moc pojazdu równo na przód i tył. Podczas jazdy na szutrze 65% mocy system daje na tylną oĞ, a 35% na przednią. Natomiast podczas jazdy na Ğniegu system daje 65% mocy na przednią oĞ, a 35% na tylną.
Adaptive Cruise Control w skrócie ACC, jest to system dostosowujący prĊdkoĞü pojazdu do warunków na drodze w zaleĪnoĞci od połoĪenia innych pojazdów. System działa dziĊki umieszczonemu z przodu pojazdu radarowi, co pozwala na dostosowaniu prĊdkoĞci pojazdu do zachowania bezpiecznej odległoĞci przed nastĊpnym pojazdem. W razie potrzeby system moĪe zahamowaü pojazd lub utrzymaü dystans za autem jadącym z przodu.
Adaptive Front Lighting System jest to system oĞwietlający kierunek jazdy pojazdem. System powoduje, Īe Ğwiatła przednie oĞwietlają kierunek, w którym jedzie samochód, a nie oĞwietla ciągle drogi na wprost przed pojazdem (np. gdy skrĊcamy w lewo przednie reflektory obracają siĊ w lewo). System ten polepsza widocznoĞü na zakrĊtach. Reflektory wyposaĪone w ten system mogą obróciü siĊ maksymalnie do kąta 20 °. Układ wyłącza siĊ, gdy pojazd zwolni do prĊdkoĞci 5 km/h. System AFS działa gdy:
kąt skrĊtu jest wiĊkszy niĪ 12°,
prĊdkoĞü pojazdu wynosi co najmniej 10 km/h.
Blind Spot Information System w skrócie BLIS – jest to system informacji ''martwego pola'' wpojeĨdzie. System ten – dziĊki lampkom umieszczonym obok lusterek – ostrzega kierowcĊ oinnym pojeĨdzie, który znajduje siĊ w tzw. "martwym polu", czyli niewidocznym zarówno w polu okien, jak i w lusterkach bocznych i wstecznym. Działa dziĊki kamerom umieszczonym wbocznych lusterkach. System aktywuje siĊ po przekroczeniu przez kierowcĊ prĊdkoĞci 10 km/h. 3. Metodologia badaĔ
Dla potrzeb artykułu przeprowadzono badania kontrole układu: hamulcowego, kierowniczego i zawieszenia w samochodach osobowych i ciĊĪarowych.
Podczas podstawowego badania kontrolnego sprawdzeniu metodami organoleptycznymi w za-kresie kompletnoĞci, stopnia zuĪycia, jakoĞci montaĪu i pracy poddane zostały:
1) konstrukcja układu hamulcowego, 2) mocowanie dĨwigni hamulca noĪnego,
3) stan techniczny dĨwigni hamulcowej i skok elementu uruchamiającego hamulce, 4) układ wspomagania lub sprĊĪarka,
5) wskaĨnik lub miernik ostrzegawczy niskiego ciĞnienia, 6) zawór sterujący hamulca postojowego,
7) hamulec postojowy, dĨwignia sterująca, zapadka hamulca postojowego, 8) zawory hamulcowe (zawory zabezpieczające, zawory sterujące itp.), 9) złącza przewodów hamulcowych przyczepy,
10) zbiornik powietrza,
11) podzespoły serwomechanizmu wspomagającego, pompa hamulcowa (w systemach hydraulicznych),
12) sztywne przewody hamulcowe, 13) elastyczne przewody hamulcowe,
14) okładzina szczĊk (klocków) hamulcowych, 15) bĊbny i tarcze hamulcowe,
17) urządzenie uruchamiające hamulce (w tym siłownik membranowo-sprĊĪynowy lub rozpieracz hydrauliczny szczĊk hamulcowych),
18) regulator (korektor) siły hamowania, 19) automatyczny regulator szczĊk, 20) urządzenie przeciwblokujące (ABS).
W ramach podstawowego badania kontrolnego układu kierowniczego i zawieszenia sprawdze-niu metodami organoleptycznymi w zakresie kompletnoĞci, stopnia zuĪycia, jakoĞci montaĪu i pra-cy poddane zostały:
1. luzy drąĪków kierowniczych i zwrotnic,
2. luzy na przegubach krzyĪakowych kolumny kierowniczej, 3. uszkodzone gumowe osłony przegubów kulowych, 4. luzy na przekładni kierowniczej,
5. amortyzatory,
6. odboje i osłony amortyzatorów, 7. gumy stabilizatora,
8. łączniki stabilizatora.
Układ hamulcowy w samochodach osobowych i ciĊĪarowych.
Tabela 1. Szereg rozdzielczy najczĊĞciej wystĊpujących niesprawnoĞci hydraulicznego układu ha-mulcowych
Nazwa niesprawnoĞci Okres badawczy 1 m-c
ZuĪyte okładziny klocków hamulcowych 35
Nadmierne zuĪycie tarcz hamulcowych 25
Brak odległoĞci rezerwowej stopki dĨwigni hamulca 12
Nadmierne zuĪycie bĊbnów i szczĊk hamulcowych 8
PĊkniĊcie, znaczne odkształcenia lub silne skorodowanie elementów
konstrukcji układu 9
Uszkodzenie hydraulicznych przewodów hamulcowych 7
Odłączenie lub brak korektora siły hamowania 3
Suma 99
35 25 12 9 8 7 3 0 5 10 15 20 25 30 35 40 ZuĪyte okładziny klocków hamulcowych Nadmierne zuĪycie tarcz hamulcowych Brak odległoĞci rezerwowej stopki dĨwigni hamulca PĊkniĊcie, znaczne odkształcenia lub silne skorodowanie elementów konstrukcji układu Nadmierne zuĪycie bĊbnów i szczĊk hamulcowych Uszkodzenie hydraulicznych przewodów hamulcowych Odłączenie lub brak korektora siły hamowania L iczb a n ies pr aw no Ğci Rodzaj niesprawnoĞci
NiesprawnoĞci hydraulicznego układu hamulcowego w okresie badawczym 1 m-ca
Rysunek 6. NiesprawnoĞci hydraulicznego układu hamulcowego
ħródło: Opracowanie własne.
Uzyskane wyniki badaĔ uporządkowano w kolejnoĞci od najczĊĞciej do najrzadziej wystĊpu-jących niesprawnoĞci hydraulicznego układu hamulcowego i przedstawiono w tab. 1. oraz zilu-strowano je na rys. 6. Łączna liczba wykrytych niesprawnoĞci w badanym okresie wynosi 99 przy-padków. NiesprawnoĞci te nie spełniają warunków zdatnoĞci technicznej.
Tabela 2. Szereg rozdzielczy najczĊĞciej wystĊpujących niesprawnoĞci pneumatycznego układu hamulcowych
Nazwa niesprawnoĞci Okres badawczy 1 m-c
ZuĪyte okładziny klocków hamulcowych 45
Nadmierne zuĪycie tarcz hamulcowych 35
Nadmierne zuĪycie bĊbnów i szczĊk hamulcowych 25
PĊkniĊcie, znaczne odkształcenia lub silne skorodowanie elementów
konstrukcji układu 9
Uszkodzenie podciĞnieniowych przewodów hamulcowych 7
Suma 121
45 35 25 9 7 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ZuĪyte okładziny klocków hamulcowych Nadmierne zuĪycie tarcz hamulcowych Nadmierne zuĪycie bĊbnów i szczĊk hamulcowych PĊkniĊcie, znaczne odkształcenia lub silne
skorodowanie elementów konstrukcji układu Uszkodzenie podciĞnieniowych przewodów hamulcowych L ic zba ni es pr a w no Ğci Rodzaj niesprawnoĞci
NiesprawnoĞci pneumatycznego układu hamulcowego w okresie badawczym 1 m-ca
Rysunek 7. NiesprawnoĞci pneumatycznego układu hamulcowego
ħródło: Opracowanie własne.
Uzyskane wyniki badaĔ w zakresie niesprawnoĞci pneumatycznego układu hamulcowego rów-nieĪ uporządkowano w kolejnoĞci od najczĊĞciej do najrzadziej wystĊpujących
i przedstawiono w tab. 2. oraz zilustrowano je na rys. 7. Łączna liczba wykrytych niesprawnoĞci w badanym okresie wynosi 121 przypadków. NiesprawnoĞci te nie spełniają warunków zdatnoĞci technicznej.
Układ kierowniczy i zawieszenia w samochodach osobowych oraz ciĊĪarowych
Tabela 3. Szereg rozdzielczy najczĊĞciej wystĊpujących niesprawnoĞci układu kierowniczego i zawieszenia w samochodach osobowych
Nazwa niesprawnoĞci Okres badawczy 1 m-c
Luzy drąĪków kierowniczych i zwrotnic 40
Luzy na przegubach krzyĪakowych kolumny kierowniczej 24
Uszkodzone gumowe osłony przegubów kulowych 20
Luzy na przekładni kierowniczej 15
Amortyzatory 14
Suma 113
40 24 20 15 14 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Luzy drąĪków kierowniczych i zwrotnic Luzy na przegubach krzyĪakowych kolumny kierowniczej Uszkodzone gumowe osłony przegubów kulowych Luzy na przekładni kierowniczej Amortyzatory L ic zba ni es pr aw no Ğci Rodzaj niesprawnoĞci
NiesprawnoĞci układu kierowniczego i zawieszenia w okresie badawczym 1 m-ca
Rysunek 8. NiesprawnoĞci układu kierowniczego w samochodach osobowych
ħródło: Opracowanie własne.
Uzyskane wyniki badaĔ w zakresie niesprawnoĞci układu kierowniczego uporządkowano w kolejnoĞci od najczĊĞciej do najrzadziej wystĊpujących i przedstawiono w tab. 3. oraz zilustrowano je na rys. 8. Łączna liczba wykrytych niesprawnoĞci w badanym okresie wynosi 113 przypadków. NiesprawnoĞci te nie spełniają warunków zdatnoĞci technicznej.
Tabela 4. Szereg rozdzielczy najczĊĞciej wystĊpujących niesprawnoĞci układu kierowniczego w samochodach ciĊĪarowych
Nazwa niesprawnoĞci Okres badawczy 1 m-c
Luzy drąĪków kierowniczych i zwrotnic 66
Luzy na przegubach krzyĪakowych kolumny kierowniczej 28
Uszkodzone gumowe osłony przegubów kulowych 25
Luzy na przekładni kierowniczej 18
Amortyzatory 15
Suma 152
66 28 25 18 15 0 10 20 30 40 50 60 70 Luzy drąĪków kierowniczych i zwrotnic Luzy na przegubach krzyĪakowych kolumny kierowniczej Uszkodzone gumowe osłony przegubów kulowych Luzy na przekładni kierowniczej Amortyzatory L ic zb a ni es pr aw no Ğci Rodzaj niesprawnoĞci
NiesprawnoĞci układu kierowniczego i zawieszenia w okresie badawczym 1 m-ca
Rysunek 9. NiesprawnoĞci układu kierowniczego w samochodach ciĊĪarowych
ħródło: Opracowanie własne.
Uzyskane wyniki badaĔ w zakresie niesprawnoĞci układu kierowniczego uporządkowano wkolejnoĞci od najczĊĞciej do najrzadziej wystĊpujących i przedstawiono w tab. 4. oraz zilustrowano je na rys. 9. Łączna liczba wykrytych niesprawnoĞci w badanym okresie wynosi 152 przypadków. NiesprawnoĞci te nie spełniają warunków zdatnoĞci technicznej.
4. Podsumowanie
W pojazdach samochodowych od sprawnoĞci poszczególnych układów typu: hamulcowy, kierowniczy i zawieszenia zaleĪy nie tylko bezpieczeĔstwo uĪytkownika danego pojazdu, ale równieĪ innych zmotoryzowanych poruszających siĊ po drogach. Okazuje siĊ jednak, Īe kierowcy czĊsto wykazują siĊ duĪą nieodpowiedzialnoĞcią, ignorując niesprawnoĞci w/w układów w swoich pojazdach. Z przeprowadzonych badaĔ wynika, Īe wiĊkszoĞü przebadanych pojazdów posiada wiĊksze lub mniejsze usterki układu hamulcowego, kierowniczego
i zawieszenia. NajczĊĞciej stwierdzane awarie układu hamulcowego to: zuĪyte klocki, tarcze, bĊbny i szczĊki hamulcowe, nieskuteczny hamulec postojowy, przetarte przewody podciĞnieniowe, czy teĪ wycieki z układu hamulcowego. Łączna liczba wykrytych niesprawnoĞci hydraulicznego układu hamulcowego w badanym okresie wynosi 99 przypadków, natomiast pneumatycznego 121. W przypadku układu kierowniczego i zawieszenia do najczĊĞciej wystĊpujących awarii moĪna zaliczyü: luzy drąĪków kierowniczych i zwrotnic, luzy na przegubach krzyĪakowych kolumny kierowniczej, uszkodzone gumowe osłony przegubów kulowych, luzy na przekładni kierowniczej, amortyzatory. Suma tych niesprawnoĞci dla samochodów osobowych w przebadanym okresie wyniosła 113 przypadków, natomiast dla samochodów ciĊĪarowych 152 przypadki. NieusuniĊte awarie powodują wydłuĪenie drogi hamowania lub mogą wpłynąü na utratĊ kontroli nad pojazdem. Badania zostały przeprowadzone w autoryzowanych stacjach obsługi.
Bibliografia
1. Łomako D.M., StaĔczyk T. L., Grzyb J. Pneumatyczne Układy Hamulcowe w Pojazdach
Sa-mochodowych. Wydawnictwo Politechniki ĝwiĊtokrzyskiej. Kielce 2002 r.
2. ReĔski A. Budowa samochodów. Układy hamulcowe i kierownicze oraz zawieszenia, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2004 r.
3. ĝcieszka S.F. Hamulce Cierne Zagadnienia Materiałowe, Konstrukcyjne i Tribologiczne. Wy-dawnictwo i Zakład Poligrafii Instytutu Technologii Eksploatacji, Gliwice–Radom 1998 r. 4. Trzeciak K. Diagnostyka samochodów osobowych. WKŁ. Warszawa 1991 r., 2002 r.
5. ĩółtowski B. BezpieczeĔstwo systemu w ujĊciu diagnostyki technicznej, rozdĨ. w monografii: BezpieczeĔstwo systemu człowiek – obiekt techniczny – otoczenie, Wyd. WWZPCz, CzĊsto-chowa 2010 r.
TECHNICAL CONDITION AND EQUIPMENT OF MOTOR VEHICLES AND ROAD SAFETY
Summary
The number of cars on the road in recent years increased rapidly. It resulted in higher level of traffic hazards. This paper discusses the causes of accidents, presents new electronic systems for enhancing active safety in vehicles and the analysis of the most common failure of the hydraulic brake system, steering and suspension, and their impact on the conduct of the braking process and safety in traffic. Experiments were carried out in the Vehicle Inspection Station. The aim of this study was to evaluate the impact of specific damages above-mentioned systems to the process and safety of the braking. Cars and trucks with varying degrees of damage were exam-ined for this purpose.
Keywords: cars, braking system, steering system, suspension system, measurement, safety, braking process, electronic safety systems
Adam Idzikowski
Katedra Systemów Technicznych i BezpieczeĔstwa Pracy Wydział Zarządzania
Politechnika CzĊstochowska
ul. J.H. Dąbrowskiego 69, 42-200 CzĊstochowa e-mail: adam.idzikowski@poczta.fm
