14 autótechnika 2003/10

féktechnika

A rendelet, amely megfogalmazza,milyen felszereltségû autóbusz vehetrészt nemzetközi forgalomban, ésmellékletében az elvégzendõ vizsgála-tok terjedelmét, módszereit és azértékelés szempontjait tartalmazza.A tartós fékekre azért van szükség,mert a kerékfékek (dobfék, tárcsafék) afading-jelenség (a melegedõ fékhatékonyságának csökkenése) és afokozott betétkopás � és ennek költsé-gei � miatt nem alkalmasak a hosszúlejtõkön szükséges tartós fékezésre.Az AUTÓSZAKI 97/9 számában leírtuk atartós fékezés szakterületének akkori

ismeretanyagát, most az alapok rövidismétlése után az elmúlt 4 évbenbekövetkezett mûszaki változtatásokrólejtünk szót.Az E/ECE/324 európai elõírás akövetkezõ kategóriákra írja elõ kötele-zõen a tartós féket: városközi éstávolsági M3 kategóriájú autóbuszokra,N3 kategóriájú haszonjármûvekre,amelyek képesek O4 kategóriájú

pótkocsit vontatni,és az ADR egyez-mény B mellékleteszerinti veszélyesanyagot szállítójármûvekre.Magyarországonjelenleg csak anemzetköziforgalomban résztvevõ autóbuszokés a veszélyesanyagot szállító

jármûvek részére kötelezõ a tartós fék.Elõre látható azonban, hogy viszony-lag rövid idõn belül Magyarországon isa szigorúbb európai elõírások lépnekéletbe.

Tartós fékrendszerek(retarderek) új generációi

1. ábra: a tartós fékre vonatkozó elõírások

2. ábra: a tartós fékek rendszer

3. ábra: a mûködõ motor és az egysze-rû motorféküzem indikátordiagramja

1999. január 24-énDeutschlandberg osztráktelepülés közelében egymagyar busz súlyosbalesetet szenvedett. Ezfelhívta a figyelmet azautóbuszok tartós fék-rendszerének fontossá-gára, és hozzájárultahhoz, hogy 1999. július1-jén hatályba lépett aközlekedési, hírközlési ésvízügyi miniszter 15/1999. (V. 21.) KHVMrendelete.

lökettérfogat

nyom

ás

15autótechnika 2003/10

féktechnika

A tartós fék elõírt hatékonysága: a teljesterhelésû jármû 7%-os lejtõn legalább6 km hosszon 30 km/óra alatt tartsa ajármû sebességét (1. ábra).A közelmúltban azonban újabbmegoldások születtek. Ezeket � azalaprendszerbe elhelyezve � a 2.ábra szemlélteti.A 2. ábra alapján az újabb konstrukci-ók: a turbófék, a motorra szerelt, amotor hûtõfolyadékával mûködõhidraulikus fék és a folyadékhûtésûvillamos fék.

IsmétlésA motor belsõ súrlódásának magábanis van fékezõ hatása. Ezt használják felszemélygépkocsiknál (3. ábra).A növelt hatású motorfékek elsõgenerációja a gázcserefolyamat(kipufogás, szívás) veszteségeit, akipufogógázok ellennyomását növeltemeg a kipufogócsatornába építettpillangószeleppel (4. ábra). Ez akipufogófék. A motorfékhatás növelé-sének másik módja a befecskendezésnélküli fõmunkafolyamatot (sûrítés,expanzió) használja ki. Normál eset-ben a sûrítéskor befektetett munka azexpanzióütemben visszaadódik. Ezt avisszahatást lehet a szelepvezérlésmódosításával csökkenteni. Eztnevezik dekompresszorféknek. Lénye-ge a sûrítési ütem utáni visszarugózásimunka csökkentése.A legegyszerûbb esetben fékezés-kor a kipufogószelepet nem hagyjukbezáródni, vagy ami ugyanilyenhatású, az azzal párhuzamosankapcsolt kis szelepet fékezés-kor folyamatosan nyitvatartjuk (5. ábra). Ennekhatására a sûrítési munkakisebb lesz ugyan, de avisszarugózás munkája mégennél is kisebb.Nagyobb fékhatás érhetõ el avezérelt � munkaciklusonként egyszervagy kétszer nyitó � dekompresszorosmegoldásokkal. A munkaciklusonkéntegyszer nyitó dekompresszoros motor-fékek lényege, hogy a sûrítési folyamatután, a sûrítés-expanzió közötti felsõholtpont táján nyit a dekompresszor-szelep (vagy az ugyanezt a feladatotellátó kipufogószelep), és ezáltal avisszarugózó hatás töredékére csökken(6. ábra). A munkaciklusonként kétszernyitó dekompresszoros motorfékek

elõször a sûrítési ütem elején nyitnak,ekkor a kipufogófék által feltorlasztottlevegõ egy része visszaáramlik ahengerbe. A sûrítés magasabb szintrõlindul, munkaszükséglete nõ. A másodiknyitása sûrítést követõ a felsõ holtponttáján � ugyanúgy, ahogyan a munkacik-lusonként egyszer nyitóknál � csökkentia visszarugózás munkáját (7. ábra).Ezen dekompresszorfékek általánoslényege a szelephézagon belüliemelésû dekompresszorbütyök, amelymotorüzemben nem befolyásolja amotor mûködését, a motorfékhatást aszelephézag hidraulikus megszünteté-sével lehet aktivizálni. Ugyanazt azelvet valósítja meg másképpen az

FEV EBS (EnergyBrake-System).Ennél a megoldásnál a szelepvezér-lés módosítását a vezérmûtengelyenbelül valósítják meg. A kipufogószelepfékezéskori nyitását egy � a vezérmû-tengelybe süllyeszthetõ � bütyökkon-túr végzi. Normál üzemben a bütyök-kontúr besüllyedve nem befolyásoljaa kipufogószelep mûködését (8. és 9.ábra). Fékezéskor az olajnyomáskiemeli a bütyökkontúrt, s így akipufogószelep pótlólagosan, amegfelelõ idõben nyit.

4. ábra: a benzinmotor, a dízelmotor és akipufogófék indikátordiagramja

8. ábra: az EGB-rendszerben olajnyomás nyitja akipufogószelepet, ciklusonként egyszer

9. ábra: az FEV EBS-rendszer vezérmû-tengelye

7. ábra: munkaciklusonként kétszer nyitódekompresszoros fék diagramja(nyíl: szelepnyitás)

6. ábra: munkaciklusonként egyszer nyitódekompresszoros fék diagramja(nyíl: szelepnyitás)

5. ábra: állandóan nyitott, dekompresszo-ros fék diagramja

lökettérfogat

nyom

ás

lökettérfogat

nyom

ás

lökettérfogat

nyom

ásny

omás

16 autótechnika 2003/10

A turbófékA változtatható geometriájú turbótöl-tõk (VTG) egyre jobban terjednek ahaszonjármûvekben. Elterjedésük � amunkaciklusonként egyszer nyitódekompresszoros motorfékkelkombinálva � újabb, hatékony

motorfékhatást tesz lehetõvé. Ezturbófék néven vált ismertté. Adekompresszorhatást az IVECO újturbófékes motorjában is a szelephé-zagon belüli dekompresszorbü-työkkel valósítják meg.Mûködésének aktivizálására azexcentrikusan ágyazott szelephimbatengelyét fordítják el, lesüllyesztve aszelephimbát, és ezáltal kiiktatva ahézagot. Ezen kívül fékezéskor atöltõturbina belépõ nyílását leszûkítik(11. és 12. ábrák), ez a feltöltõ fordulat-számát � és ezzel a töltõnyomást �megemeli.Ez a nagyobb töltõnyomás növeli asûrítési ütem kezdõ nyomását, a hatásugyanaz, mint a munkaciklusonkéntkétszer nyitó motorfékeké. Az elérhetõfékteljesítmény a gyártó szerint 30001/min fordulatszámon 250 kW.Az, hogy a töltõnyomást a töltõgeo-metria változtatásávalfokozatmentesen lehetváltoztatni, a vezetõkívánságának megfelelõfékhatást és/vagy lejtõnhaladva is sebességsza-bályozást tesz lehetõvé.A kipufogófékek egyik

korlátja, hogyzárt kipufogófék-szelepnél a motoráltal szállított levegõ-mennyiség csökken, azégéstér túlmelegedhet, abefecskendezõszelepkárosodhat. A turbófékesmegoldások töltõlevegõ-árama motorféküzemben ishasonló méretû, mintnormál üzemben, ezért atúlmelegedés veszélye nemáll fenn.

Aquatarder (pritarder)A hidraulikus tartós fék ésa motorfék kombinációja aVoith által az MAN részérekifejlesztett pritarder vagymásik nevén aquatarder.Mint minden Voith-retarder,ez is hidraulikus fék,amelyben a folyadékot egyforgórész (szivattyú, rotor)felgyorsítja és egy állórész(sztátor) lefékezi.Ebbõl keletkezik a forgórésztfékezõ nyomaték, a fékezési

energia afolyadékotmelegíti. Akülön felsze-relt, hidraulika-olajjal mintfolyadékkalmûködõretarderek egyolaj/motorhûtõ-folyadék hõcserélõben adják át ezt ahõmennyiséget a hûtõfolyadéknak.Az újdonsága az aquatardernek,hogy munkafolyadéka nem olaj,hanem a motor hûtõfolyadéka.

Az aquatarder közvetlen a motorhûtõrendszerével van kapcsolatban.A hûtõfolyadék-szivattyú és az aqua-tarder közös egységet képez.

10. ábra: a szelephimba-tengely elfordítá-sával a szelephézag megszûnik, és aszelephézagon belüli dekompresszor-bütyök hatékonnyá válik

11. ábra: turbótöltõ normál állapotban

12. ábra: turbótöltõ fékezéskor

13. ábra: azaquatarder elve

14. ábra: az aquatarder metszete

15. ábra: az aquatarderelhelyezése a motor elején

féktechnika

18 autótechnika 2003/10

Az aquatarder a vízszivattyúval együtta forgattyús tengely elején vanelhelyezve. Az állórész reakciónyo-matékát (a féknyomatékot) a forgattyú-háznak adja át.Normál üzemben a vízszivattyú általszállított folyadék az aquatardertelkerülve áramlik a motorba (16.ábra).Fékezéskor a teljes folyadékáram azaquatarderen keresztül folyik. Innen �az aquatarder is szivattyúként mûkö-dik � szállítja tovább az aquatarderfolyadékot. Mivel éppen ez a szi-vattyúteljesítmény jelenti a fékhatást,a megfelelõ fékhatás eléréséhez nagy

kimeneti ellenállás szükséges. Ezthozza létre az aquatarder kilépõ-csonkjában elhelyezett pneumatikusmûködtetésû szabályozószelep (5),fokozatmentesen szabályozva akilépõcsonkban a fojtást és ezzel afékezõnyomatékot.Az aquatarder tömege 32 kg, azelérhetõ fékteljesítmény 300 kW. Azelõzõekben ismertetett MAN EVB

Az aquatarder kézzel, azüzemi fékkel vagy a tem-pomattal együttesen mûköd-tethetõ (18. ábra).Az aquatardernek többelõnye van. Ezek: semmi-lyen többlet karbantartásitevékenységet nem igényel,a szekunder hidraulikusretarderhez képest 60 kgtömegcsökkentést jelent,nincs olaj mint munkaközeg,csupán a hûtõfolyadék-mennyiség nagyobb 1,5literrel.

Az aquatarder és a szekunder hidrauli-kus retarder a 18. ábra segítségévelhasonlítható össze.

Folyadékhûtésûvillamos fékA léghûtéses örvényára-mú fék mûködéséneklényege:két tárcsa (a forgórész)együtt forog a kardán-tengellyel. A két tárcsaközött van az alvázhozerõsített állórész, azelektromágnesestekercsekkel.A tekercseken átfolyóvillamos áram mágne-ses erõteret hoz létre,

16. ábra: normál motorhûtés (felsõ ábra), aqua-tarder mûködése (alsó ábra) 1 � forgattyústengely, 2 � vízszivattyú, 3 � 3/2-utas (retarder-kapcsoló) szelep, 4 � aquatarder, 5 � retarder-szabályozó szelep, 6 � szivárgóvíz-visszafolyószelep, 7 � hõmérséklet-érzékelõ, 8 � hõmérsék-let-érzékelõ, 9 � termosztát, 10 � 2/2-utas szelep

17. ábra: az aquatarder és az EVB dekompresszorosmotorfék együttes fékteljesítménye

18. ábra: a szekunder hidraulikus retarder (felsõ ábra) és az aquatarderhûtõkörvázlata (alsó ábra)

17. ábra: az aquatarder mûködtetése

dekompressziós fékkel együtt összesen600 kW fékteljesítmény érhetõ el (17.

ábra). A fékrendszer többre is képeslenne, a korlátot a sebességváltó

terhelése jelenti.

féktechnika

19autótechnika 2003/10

amelynek erõvonalai a forgórészenzárulnak. Ez örvényáramokat gerjeszta forgórészben, amelyek mágneseserõtere a forgómozgást fékezi.Ez a gerjesztett (indukált) áram �tehát a fékezési energia � a forgó-részben hõvé alakul. A forgórészturbinalapáthoz hasonló kialakítású,

és a keletkezett hõmennyi-séget a környezõ levegõnekadja át.A folyadékhûtésû H-sorozatabban is különbözik az

elõzõekben ismertetett léghûtésestõl,hogy a mûködtetéshez szükségesvillamos energiát a szerkezettelegybeépített generátor szolgáltatja, agépkocsi akkumulátorát csak agenerátor gerjesztõárama terheli. A H-sorozatú vízhûtésû örvényáramúretarder mûködését a 22. ábra szem-

lélteti.A szerkezet bal oldala agenerátor. A vezetõ � vagy azelektronika � az állórészbenlévõ gerjesztõtekercs áramátszabályozza. Ez a forgórész-ben áramot fejleszt, amitáplálja a forgórész jobboldalában lévõ elektromág-neses tekercseket, amelyek amágneses erõteret létrehoz-zák. Mágneses erõvonalai azállórészen keresztül záród-nak, ebben örvényáramokatindukálnak, és az állórésztmelegítik. A hõmennyiséget �a fékezési energiát � azállórészben cirkuláltatott

19. ábra: az állórészen lévõ elektromágnesestekercsek

20. ábra: a forgómozgást fékezõ mágneses tér

21. ábra: a forgórész a környezõ levegõnek adja át ahõenergiát

22. ábra: a H-sorozatú vízhûtésû örvényáramú retarder

Tömeg, kg Fék- Villamos Befoglaló Fék-nyomaték, energia- méretek, nyomaték

Nm igény, W mm 1000 1/minfordulaton,

Nm

Focal 3300 255 3300 4100 562x562 1250

H-sorozat 170 3200 1200 530 2500

Különbség 33% 70% 100%

elektro-mágnes

elektromágneseserõtér

+ / �

hûtés

A témában korábban megjelent cikkek

Dr. Pordán Mihály: DaimlerChrysler ésVoith közös fejlesztésû sebességváltó �retarder egység,

Kõfalusi Pál: Hidrodinamikus retarder 1.és 2. rész

Kõfalusi Pál: Tartós lassító fékezésretarderrel 1. és 2. rész

Ifj. Illés Gyula: Voith R120/2 retarderüzemeltetési és javítási tanácsok

A cikkekre vonatkozó további információ:www.autotechnika.hu Gépjármû-technikaifolyóiratcikk adatbázis

motorhûtõ-folyadék vezeti el. A H-sorozatú Telma-retarder jellemzõadatait a Focal 3300 léghûtésesTelma-retarderhez hasonlítva atáblázat tartalmazza.A táblázatból jól látható, hogy az újfolyadékhûtéses H-sorozat 33%-kalkisebb tömeggel, 70%-kal kisebbenergiafelvétellel 100%-kal nagyobb,azaz kétszeres féknyomatékot fejt ki.Az új tartósfék-rendszerek a régebbiekkiegészítéseként jelentõsen hozzájárul-nak a nehéz jármûvek aktív biztonságá-hoz, és üzemeltetési költségeinekcsökkentéséhez.

dr. Emõd István

féktechnika